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町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 奥村 雅彦; 宮村 浩子; 志風 義明; 佐藤 朋樹*; 沼田 良明*; 飛田 康弘*; 山口 隆司; et al.
RIST News, (69), p.2 - 18, 2023/09
福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害の一つとなっている。この課題解決に資するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術の開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の開発)」を受託し、令和3年度より2年間に渡り、放射線源の逆推定と推定線源に対する対策を仮想空間で実施可能とするためのデジタル技術の研究開発を実施してきた。本記事では、上記プロジェクトの成果(以下、前期プロジェクトと呼び、その2年間の研究開発の成果)を紹介する他、令和5年度4月より、新たに開始した継続プロジェクト(以下、後期プロジェクトと呼ぶ)の計画についても報告する。前期プロジェクトにて当初予定していた機械学習技術(LASSO)については、建屋内の複雑な構造情報と汚染源の性質を反映した一つの派生版手法へと結実させた成果を報告する他、実際の原子炉施設での検証結果を示す。更に、開発技術を集約したプラットフォームとしての機能を持つソフトウエア:3D-ADRES-Indoorを紹介し、継続して実施する予定の後期プロジェクトの研究開発計画も紹介する。
山下 晋; 近藤 奈央; 菅原 隆徳; 文字 秀明*; 吉田 啓之
Journal of Nuclear Science and Technology, 22 Pages, 2023/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)本稿では、ANSYS FluentのRANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes)モデルに基づくADS (Accelerator-Driven System)のビーム窓(BW)周りの熱流動設計ツールの有効性を確認するために、詳細熱流動コードJUPITER (JAEA Utility Program for Interdisciplinary Thermal-hydraulics Engineering and Research)を用いたベンチマークシミュレーションコードの構築を行った。まず、JUPITERの妥当性を確認するために、水中の模擬BWを用いた実験結果とJUPITERの結果を比較した。その結果、数値計算結果は実験結果とよく一致することが確認され、JUPITERはベンチマークコードとしての有効性を有することが示された。また、検証済みのJUPITERを用いたRANS計算のベンチマークシミュレーションを実施し、BW周辺の流速分布や水平方向の平均値などが互いに一致することを確認した。故に、JUPITERは熱流動設計ツールの流体力学ソルバーとしての検証において良好な性能を示すことが確認された。また、FluentはADSの熱流動設計ツールとして十分な精度を有していることが確認された。
飛田 大樹*; 文字 秀明*; 山下 晋; 堀口 直樹; 吉田 啓之; 菅原 隆徳
Proceedings of 12th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS12) (Internet), 5 Pages, 2022/10
Accelerator-driven system (ADS) is a technology proposed to shorten the lifetime and detoxify highly toxic nuclides contained in high-level radioactive wastes discharged by nuclear power generation (Yamashita et al., 2020). The beam window through which the proton beam penetrates is extremely hot. In order to cool the beam window, a coolant jet impinges the beam window. In the ADS, the beam window is suspended in the system. Therefore, the impinging jet may vibrate the beam window. To investigate the vibration behavior of the beam window due to the jet impinging, an experiment was conducted by the simple experimental apparatus with the suspended rod and the impinging jet, as a basic study.
Kim, M.; Malins, A.; 町田 昌彦; 吉村 和也; 斎藤 公明; 吉田 浩子*; 柳 秀明*; 吉田 亨*; 長谷川 幸弘*
RIST News, (67), p.3 - 15, 2021/09
福島第一原子力発電所事故により環境中に放出された放射性セシウムの一部は陸域に降下した。放射性セシウムは、土壌表層に留まる性質を有するため、土壌表面は主たる放射線源となった他、道路、家屋の壁・屋根、森林内の樹木樹皮等にも一部残存し、市街地や森林等環境中の放射線量は複雑な分布を示すことが知られている。その上、それらの放射線源から発する放射線は複雑な環境構造物に吸収・散乱されるため、放射線量の詳細な分布を知ることは容易ではない。しかし、その環境中にて生活する住民にとって、大半の時間を過ごす家屋及び其の近縁、職場等の生活空間における空間線量率の分布は重要な関心事である。本報告では、この環境中での複雑な放射線量の3次元的分布を可能な限り高精度に推定するため、研究開発を行ってきた3D-ADRESの現状を報告すると同時に、3D-ADRESを活用することで得られる成果の一端を示し今後の展望についても記す。
加藤 由幹; 吉田 啓之; 横山 諒太郎*; 金川 哲也*; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 8 Pages, 2015/05
In this study, visualization experiment for the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration was performed to understand bubbly flow behavior under earthquake acceleration. Liquid pressure was also measured at upstream and downstream of the test section. In addition, to consider detailed effects of pressure gradient on bubble motion, numerical simulation of two-phase flow in horizontal pipe with vibration was performed by a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method: TPFIT. Based on observed images and calculated results, bubble velocity was evaluated. It was confirmed that the pressure gradient amplitude increased with the increase of the frequency of the table. In addition, it was observed that the bubble velocity amplitude also increases with the increase of the frequency of the table. It was concluded that the bubble motion was strongly affected by the pressure gradient in the test section.
Jarrige, I.*; 石井 賢司; 松村 大樹; 西畑 保雄; 吉田 雅洋*; 岸 浩史*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 笠井 秀明*; et al.
ACS Catalysis, 5(2), p.1112 - 1118, 2015/02
被引用回数：18 パーセンタイル：43.96(Chemistry, Physical)Self-regenerating automotive catalysts owe their remarkable performance to the repeated motion of the precious metal atoms in and out of the perovskite lattice under fluctuating oxidizing and reducing conditions, preventing coalescence of the metal nanoparticles. Here we use resonant inelastic X-ray scattering to characterize the occupied and unoccupied Pt 5d states in two self-regenerating Pt-perovskite catalysts, CaTi
Pt
O
and CaZrPtO. Upon reduction, the element and symmetry-specific charge excitation spectra reveal a sizeable hybridization between the Pt 5d and the Ti 3d or Zr 4d states at the interface between the nanoparticles and the perovskite, which involves the occupied states and is thus invisible in X-ray absorption spectra. A correlation is found between the strength of this d-band hybridization and the proportion of Pt nanoparticles that remain buried below the surface during reduction, indicating that the motion of the Pt atoms towards the surface is hindered by this hybridization specifically, rather than by the Pt-O bonding. These results provide direct evidence that the strength of the metal-metal d-band hybridization plays a pivotal role in determining the efficiency of self-regeneration in perovskite catalysts.
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Mechanical Engineering Journal (Internet), 1(4), p.TEP0025_1 - TEP0025_11, 2014/08
In this study, to develop the predictive technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded. In addition, the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow was simulated by using the modified TPFIT. In the results, it was confirmed that the modified TPFIT can predict time dependent velocity distribution around the bubbles and shapes of bubbles qualitatively. The main cause of bubble deformation observed is large shear stress at the lower part of the bubble, and this large shear stress is induced by the velocity difference between the liquid phase and bubble. Moreover, we discussed about the difference between both effects of flow rate fluctuation and structure vibration on two-phase flow. In the results, bubble acceleration of the structure vibration case was larger than that of the flow rate fluctuation case. Finally, it was concluded that unsteady shear stress induced by vibration of the pipe wall was one of the main driving forces of bubble motion in structure vibration case.
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 10 Pages, 2014/07
In this study, to develop the predictive technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT (Two-Phase Flow simulation code with Interface Tracking) was expanded to two-phase flow simulation in seismic conditions. In this paper, the two-phase bubbly flow in a simulated single-subchannel excited by oscillation acceleration was simulated by using the expanded TPFIT. A calculation domain used in this simulation was a simplified subchannel in a BWR core. Moreover time-series of void fraction distributions were evaluated based on predicted bubble distributions. When no oscillation acceleration was added, void fraction concentrated in a region near the wall. When oscillation acceleration was added, void fraction distribution was changed by time. In addition coalesces of bubbles occurred in the numerical simulation, and bubbles with relatively large diameter were observed. In the results, complicated void fraction distribution was observed, because the response of void fraction distribution on the oscillation acceleration was dependent on not only imposed acceleration, but also the bubble diameter.
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of 21st International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-21) (DVD-ROM), 10 Pages, 2013/07
Behavior of gas-liquid two-phase flow in nuclear reactors is unknown under the earthquake conditions. Therefore, the behavior of two-phase flow is investigated in a series of study. In this study, to develop the predictive technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method, TPFIT, was expanded. In this paper, the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow was simulated by using the expanded TPFIT. Predicted time series data of velocity profiles around the bubbles and shapes of bubbles were compared with measured results under flow rate fluctuation and structural vibration. Predicted results were in good agreement with measured results qualitatively. Moreover it was concluded that the expanded TPFIT can be applied to qualitative analysis of bubbly flow under accelerating conditions.
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
第62回理論応用力学講演会講演論文集(USB Flash Drive), 2 Pages, 2013/03
地震加速度に対する原子力システムの応答を評価するには、加速度付加時の熱流動挙動を把握する必要がある。多くの原子力システムに表れる気液二相流に対しての地震加速度の影響については、複雑な流れである気液二相流の加速度に対する応答を実験的に把握することが難しいことから、詳細な検討はほとんど行われていない。これに対し、詳細な数値シミュレーションにより、応答を評価することは可能と考えられるが、検証データベースの不足により、その妥当性を確認することができない。本研究では、簡易的な体系を用いた詳細な実験によりデータベースを構築するとともに、詳細な数値解析手法を発展させ、加速度付加時の詳細二相流挙動解析手法を開発する。開発した解析手法の妥当性を検証データベースにより確認することで、地震加速度付加時の気液二相流挙動を詳細に予測できる解析技術を構築している。本報告では、水が蓄積されたプール内上昇気泡挙動の数値解析に対して、開発した加速度付加時の詳細二相流解析手法を適用し、実験結果と比較検討した結果を報告する。
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2012/12
In this study, to develop the prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded to two-phase flow simulation under earthquake conditions. In the expansion of the TPFIT, the oscillating acceleration attributed to the earthquake motion was introduced into the momentum equation of the two-phase flow as body force. Moreover, to simulate fluctuation of the flow rate and shear force through a pipe wall, time dependent boundary conditions can be added in the numerical simulations. The bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow was simulated by using the expanded TPFIT. Finally, predicted velocity distribution around bubbles and shapes of bubbles were compared with measured results under flow rate fluctuation and structure vibration.
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
日本機械学会第25回計算力学講演会論文集(CD-ROM), p.693 - 695, 2012/10
地震加速度に対する原子力システムの応答を評価するには、加速度付加時の熱流動挙動を把握する必要がある。多くの原子力システムに表れる気液二相流に対しての地震加速度の影響については、複雑な流れである気液二相流の加速度に対する応答を実験的に把握することが難しいことから、詳細な検討はほとんど行われていない。これに対し、詳細な数値シミュレーションにより、応答を評価することは可能と考えられるが、検証データベースの不足により、その妥当性を確認することができない。本研究では、簡易的な体系を用いた詳細な実験によりデータベースを構築するとともに、詳細な数値解析手法を発展させ、加速度付加時の詳細二相流挙動解析手法を開発する。開発した解析手法の妥当性を構築したデータベースにより確認することで、地震加速度付加時の気液二相流挙動を詳細に予測できる解析技術を構築する。本報告では、開発している解析手法の概要を示す。さらに、二相流において、その挙動に影響を与えると考えられる気泡周囲の速度分布に着目し、その時間的な変化を含め実験と比較した結果を報告する。
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 8 Pages, 2012/07
It is not enough for safety operation of nuclear reactors because thermal-fluid safety is not confirmed under the earthquake. For instance, behavior of gas-liquid two-phase flow is unknown under the earthquake conditions. In case of the earthquake, the fluctuation is not only the flow rate, but also body force on the two-phase flow and shear force through a wall of flow channel. The fluctuation of the void fraction is not clear for such complicated situation under the earthquake. Therefore, the behavior of gas-liquid two-phase flow was investigated experimentally and numerically by the present study and a series of related studies. In this study, to develop the prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded to two-phase flow simulation under earthquake conditions. In this paper, outline of expansion of the TPFIT to simulate detailed two-phase flow behavior under the earthquake condition was shown. Moreover, the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow was simulated by using expanded TPFIT. Predicted shape of bubbles near wall was compared with measured results under flow rate fluctuation and structural vibration.
吉田 啓之; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
Proceedings of IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference 2012 (APPEEC 2012) (CD-ROM), 4 Pages, 2012/03
Fluctuation of void faction is an important factor for the safety operation of the nuclear reactor, and fluctuation of void fraction is related to behavior of gas-liquid two-phase flow. In case of the earthquake, the fluctuation is not caused by only the flow rate, but also body force on the two-phase flow and shear force through a pipe wall. Interactions of gas and liquid through their interface also act on the behavior of the two-phase flow. The fluctuation of the void fraction is not clear for such complicated situation under the earthquake. Therefore, the behavior of gas-liquid two-phase flow is investigated experimentally and numerically in a series of study. In this study, to develop the prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded to simulate the two-phase flow under earthquake conditions. The bubbly flows in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and that under the fluctuation of the liquid flow were simulated by using the expanded TPFIT. In these numerical simulations, effect of the earthquake acceleration was added to bubbly flow through three different additional forces (inertia force, share force and body force). In the result, coalescence of bubbles, bubble shapes and bubble trajectories were affected by additional force that simulates earthquake acceleration.
今西 信嗣*; 伊藤 秋男*; 神野 郁夫*; 吉田 紘二*; 尾鍋 秀明*
JAERI-Tech 2005-007, 45 Pages, 2005/03
JAERI-Tech-2005-007.pdf:6.84MB
低被曝量CT開発の基礎として、高効率・高計数率を実現するFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器の基礎研究を行った。このため、Siを用いた一体型Frischグリッド付き検出器を製作し、その動特性を研究した。また、表面活性化法によるSi接合の開発を行い、製作したpn接合が整流性の電流-電圧特性を示すことを確認した。さらに、低被曝X線撮像法としてフィルターX線とエネルギー差分法を用いることを提案した。本方法では白色X線を用いたエネルギー差分法に比較して、被曝量が30%まで低減可能であることを確認した。低被曝X線撮像法とFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器とを組合せることにより、高性能X線撮像システム・低被曝CTの開発を行うことができる。
田中 泉; 吉元 勝起; 神 晃太*; 木村 光希*; 岩佐 和宏*; 大森 二美男*; 吉田 秀明*
JNC TN8440 2000-013, 179 Pages, 2000/04
JNC-TN8440-2000-013.pdf:10.31MB
プルトニウム転換技術開発施設は、昭和58年にプルトニウム試験を開始して以来約13年間運転を継続し、約12tのプルトニウム・ウラン混合酸化物粉末の製造を実施してきた。プルトニウム転換技術開発施設は、設備の経年劣化による設備更新を実施し、平成5
6年にかけて第1回設備更新として焙焼還元炉及び廃液蒸発缶等の更新を実施し、平成1011年にかけて第2回設備更新として脱硝加熱器、混合機、換排気設備等の更新を実施した。撤去設備の細断は、第2回目の更新工事において撤去したフィルターケイシング、分析グローブボックス等を細断し放射性廃棄物として処置したものである。またすでに処置された不燃性固体廃棄物のうち、プルトニウム含有率の高い大型廃棄物についても開梱を実施し、粉末等の回収を行った。本報告書は、細断工事の実施結果について工事方法、被ばく実績及び本細断で得られた知見(セル・グローブボックス系フィルターへの核物質の移行量の推定について、放射性物質の再浮遊係数測定結果)をまとめたものである。
廣木 章博*; 岩上 秀明*; 吉田 勝; 諏訪 武; 浅野 雅春; 片貝 良一*
Designed Monomers and Polymers, 3(3), p.381 - 387, 2000/00
被引用回数：3 パーセンタイル：15.53(Polymer Science)
-アミノ酸の側鎖アルキル基をメチル、エチル、プロピルと変化させたメタクリロイル-DL-アミノ酸メチルエステル(MA-DL-AAOMe)を合成し、放射線重合させて得られたゲルについて、温度変化に追従した膨潤収縮挙動を側鎖アルキル基の疎水性と関連づけて調べた。メタクリロイル-DL-アラニンメチルエステル(AA=Ala)ゲルの場合、22
C付近で体積相転移を示した。このゲルは、22C以下の温度で膨潤、逆にこの温度より高くなると収縮する。一方、メタクリロイル-DL-アミノ酪酸メチルエステル(AA=Abu)及びメタクリロイル-DL-2-アミノ吉草酸メチルエステル(AA=nVal)ゲルでは、0C60Cの測定温度範囲で、いずれも収縮状態(1以下の膨潤率)のみを保つことが分かった。このようなゲル(AA=Abu及びnVal)に膨潤収縮挙動をもたせるため、温度応答性をもつMA-DL-AlaOMeとの共重合を検討した。その結果、所定の温度における体積転移組成と組成の関係から求めた体積相転移温度は、MA-DL-AbuOMeゲルが-35C、MA-DL-nValOMeゲルが-58Cの値を示すことが分かった。
線分析による石材の産地同定の試み松江 秀明; 小島 均*; 吉田 博和*; 浅野 信子*; 長谷川 正一*; 長 秋雄*; 初川 雄一; 瀬川 麻里子; 大澤 崇人; 沼尾 達弥*; et al.
no journal, ,
墓石等に用いられる石材は、国産に比べ安価な外国産石材が多く使用されている。しかし、外国産石材は、変色や表面劣化に関する事例が散見されるにもかかわらず、その実態が把握されていないのが現状である。石材の産地同定は、石材業者の経験から判断される場合がほとんどであり、より客観的な判別手法が必要とされている。国内の石材の主要生産地である茨城県では産学官の委員会によって、色彩評価,帯磁率及び鉱物粒度分布特性による種別判定等の検討を行ってきたが、十分な判別能を有してはいない。そこで、即発線分析(PGA)による元素組成分析と地質学的知見を応用し石材の産地判定方法の検討を行うこととした。その結果、PGAにおいて特に高感度であるホウ素の組成比において茨城県産と中国産石材間で明確な差異を見いだした。
吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 文字 秀明*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
no journal, ,
地震発生時の原子力システムの挙動を詳細に評価するには、地震加速度付加時の熱流動挙動を正確に把握する必要がある。多くの原子力システムで表れる、気液二相流に対する地震加速度の影響については、気液二相流が複雑な流れであり、実験的に把握することが難しいことから、詳細な検討はほとんど行われていない。これに対し、詳細な数値シミュレーションにより、解析することは可能と考えられるが、データベースが不足しているため、その妥当性を確認することができない。本研究では、簡易的な体系を用いた詳細な実験によりデータベースを取得するとともに、詳細な数値解析手法を発展させ、加速度付加時の詳細二相流挙動解析手法を開発する。開発した解析手法の妥当性を取得したデータベースにより確認することで、地震加速度付加時の気液二相流挙動を詳細に予測できる解析技術を構築する。本報告では、本研究開発の一環として実施した、詳細二相流解析コードTPFITへの加速度の影響を付加するための機能追加の概要を示す。さらに、開発した解析手法を、実験を簡易的に模擬した予備解析に適用し、加速度付加方法に依存して異なる二相流挙動が得られることを確認した結果についても示す。
吉田 啓之; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*
no journal, ,
In case of earthquake, the fluctuation is not only the flow rate, but also body force on the two-phase flow and shear force through a pipe wall. Moreover, interactions between gas and liquid through their interface also affect on the behavior of the two-phase flow. Then university of Tsukuba and Japan Atomic Energy Agency have started new research project. In this project, the behavior of gas-liquid two-phase flow is investigated experimentally and numerically to develop the prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration. In this paper, outline of our research project is explained. In the project, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded to two-phase flow simulation under earthquake conditions. In the expansion of the TPFIT, the oscillating acceleration attributed to the earthquake motion was introduced into the momentum equation of the two-phase flow as body force. And, to simulate fluctuation of the flow rate and shear force through a pipe wall, time dependent boundary conditions was added in the numerical simulations. The bubbly flow and/or plug flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow were simulated by using the expanded TPFIT. In the results, the fluctuation of bubble shapes and positions by earthquake acceleration were observed.
