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論文

Design of High Power Electron Linac at PNC

王 元林; 佐藤 勇*; 遠山 伸一; 姫野 嘉昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(12), p.1261 - 1274, 1993/12

Sr-90, Cs-137のような核反応断面積が小さいFPを消滅させる手段として大強度電子線形加速器の開発を進めている。その第一段階として、10MeV, max.100mA (duty20-100%)の加速器を設計した。大強度加速器を実現する上での課題と、本設計で採用した解決法は次の通り。1.BBU(beam break-up)を起こす電流しきい値を上げる・・2$$pi$$/3モ-ドのLバンド周波数を用いる,100mAに対し一定勾配の加速器構造とする。各加速管の長さを短く (1.2m)し減衰定数の小さい構造とする,等 2.高い効率を得る・・各加速管に進行波レゾナントリングを設ける,3.狭いエネルキ幅と狭い相幅及び低エミッタンスの実現・・RF電子銃の採用,プリバンチャ2基の採用,低勾配相可変進行数バンチャの採用。4.RF損失に依る熱変形の防止・・加速器効率の上昇,内部冷却水構造の採用。並行して試作を進めて

論文

High power CW linac in PNC

遠山 伸一; 中山 元林; 江本 隆; 野村 昌弘; 高橋 伸友; 尾下 博教; 平野 耕一郎; 姫野 嘉昭

Proceedings of 1993 Particle Accelerator Conference (PAC 1993), p.546 - 548, 1993/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.04

事業団では大強度電子線形加速器の開発プログラムを開始し,現在,その第1段階として高エネ研との共研でテストライナックの開発を進めている。このライナックは,加速エネルギー10MeV,ビーム電流20mAを目標とする進行波還流型であり,加速用の高周波は出力1.2MWの2台のクライストロンで投入する。これまでにクライストロンと加速管のプロットタイプを試作し,それらの大電力試験を行ったので,これを中心に第3回欧州粒子加速器会議(1992年,3月,ベルリン)以降の進展を一部の詳細設計も含めて報告する。大電力試験では,加速管に対して開発目標である1MWに近い880kWまでの高周波の投入に成功した。この他,詳細設計の進展についても報告する。

論文

自律型運転制御システムの開発

遠藤 昭; 渡辺 兼秀; 三木 哲志; 姫野 嘉昭

動燃技報, (83), p.34 - 45, 1992/09

原子力プラントの運転,保守における人的因子を極力排除して、稼働率や安全性を向上させるため、運転員が果たしていた役割を人工知能で代替し、加えて制御性能を向上させるべく自律型運転制御システムの概念の検討を行った。代替にあたっては、問題解決に必要な知識の根源的知識に基づく体系化と問題解決過程の一般化が必要である。システム構成としては機能の動的な再組織化などに優れた階層型分散協調システムを採用し、その実現は、マルチエージェントシステムに依るのが適当である。自律型運転制御システムに対するAI技術の適用性を評価し、その成立性に対する見通しを得るため、プロトタイプシステムの製作を計画し、概念設計を行った。これは、FBRの原子炉系,主冷却系,主蒸気系及びタービン発電機系等における通常軌道,通常停止,トリップ後処理,負荷変動及び原子炉出力変動などを対象に、異常診断,状態評価及び運転制御操を実現する。

論文

21世紀への原子力とAI技術; 高度情報化時代の恐竜にならないために

姫野 嘉昭; 遠藤 昭

日本原子力学会誌, 34(9), p.798 - 827, 1992/09

原子力用人工知能研究の分野でこれまで進めてきた自律型原子力プラントの概念構築と要素技術開発の成果を基に21世紀の原子力プラント像を述べた。最初,原子力プラントの現状と自律化のための課題の代表例を述べ,課題の解決に共通しているのは人工知能など高度情報処理技術であることを説いた。次いで,上記の課題が解決された段階で出現するプラントとして,これまで動燃が検討を続けてきた自律型プラントについて述べた。クロスオ-バ-研究のなかで動燃が担当している運転制御系については詳しく言及しこれまでの集中型運転制御系に代えて多くの利点のある階層分散協調型を採用すべき事,各操作等では異なる原理やモデルに基づくものを同時平行的に行うなどして安全性,信頼性を高めること,などを述べた。

論文

Development of a CW Electron Linac Structure Using a Traveling-Wave Resonant Ring

遠山 伸一; 江本 隆; 姫野 嘉昭; 平野 耕一郎; 小無 健司; 尾下 博教; 笹尾 信之; 高橋 伸友; 中山 元林; 他12名*

Proceedings of 3rd European Particle Accelerator Conference (EPAC '92), p.533 - 535, 1992/04

09-1991-0254.pdf:0.46MB

大洗工学センターでは,核変換技術開発の一環として、10MeV100mAのLバンドCW電子線形加速器の開発を行っている。現在までクライストロンの試作及び大電力試験、環流型加速管の低電力試験を行った。それによれば、クライストロンからのマイクロ波はCW出力で330kW、20%デューティ出力で780kWが得られており、加速管中のマイクロ波増幅率は凡そ3である。本発表では、加速器の概要とともに、上記の試験結果について述べる。

報告書

大強度CW加速器研究会報告書(1)

姫野 嘉昭; 遠山 伸一; 佐久間 実

PNC TN9410 93-011, 192 Pages, 1992/03

PNC-TN9410-93-011.pdf:7.8MB

核変換技術に必要とされる大強度CW電子線形加速器の要素開発を効率的に進めるために、平成3年1月から活動を開始した「大強度CW加速器研究会」における、種々の報告と議論等の概要を取りまとめたものである。事業団において開発中の大強度CW電子線加速器に関する技術は、種々の加速器を利用した核変換技術に共通の基盤となるものであり、加速器の大強度化に向けたひとつのマイルストーンとして、着実に進める必要のあることが確認された。また、開発すべき加速管の形式としては、進行波還流型を選定することが望ましいとされた。

論文

Sodium Aerosol Release Rate and Nonvolatile Fission Product Retention Factor during a Sodium-Concrete Reaction

宮原 信哉; 羽賀 一男; 姫野 嘉昭

Nuclear Technology, 97(2), p.212 - 226, 1992/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:61.58(Nuclear Science & Technology)

LMFBRにおける仮想事故時の炉容器メルトスルーシーケンスでは、ナトリウム不揮発性FPを含んだ溶融燃料が床上に落下し、ライナ破損後ライナ破損後はそれらがコンクリートと反応する。この反応で生じた水素気泡がナトリウムを攪拌し、ナトリウムエアロゾルを不揮発性FPガスの気相中への移行を増大させる。このようなナトリウムとコンクリート反応に伴う事象の実験を事故時ソースタム評価の観点から行い、次の結果を得た。(1)ナトリウムエアロゾル放出率は、ナトリウムコンクリート反応により自然蒸発の場合に比べて大きくなるが、その差はナトリウム温度が高くなる程小さくなり、400$$^{circ}C$$のとき約10倍、700$$^{circ}C$$のとき約3倍であった。(2)不揮発性FPの保有係数はナトリウム温度の上昇に伴い増加し、700$$^{circ}C$$で約10の4乗であった。

論文

Equilibrium and Nonequilibrium Partition Coefficients of Volatile Fission Products between Liquid Sodium and the Gas Phase

宮原 信哉; 西沢 千父; 渡辺 智夫; 羽賀 一男; 姫野 嘉昭

Nuclear Technology, 97(2), p.177 - 185, 1992/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:57.5(Nuclear Science & Technology)

揮発性核分裂生物であるセシウム、よう素およびモデルについて、ナトリウムのプールとカバーガス間の平衡分配係数Kd(=気相中のモデル分率/液相中のモル分率)を求めた。得られたKdは、450$$^{circ}C$$から650$$^{circ}C$$の範囲でセシウム、よう素、テルルについて、それぞれ20$$sim$$100、0.1$$sim$$1、10の-5乗$$sim$$10の-4乗であり、よう素、テルルではナトリウムによる保持効果が著しいことが分かった。また、これらの測定値は、Castlemanの理論式にほぼ一致した。さらに、液相と気相の間に大きな温度差がある場合の非平衡分配係数K'dを、セシウムとよう素について求めた。この結果、K'dの値はKdの値を超えないことを確認し、Kdを用いたLMFBR事故路放射線量の評価は安全側のものであることを明らかにした。

報告書

Development of ceramic liner for FBR building

姫野 嘉昭; 森川 智; 川田 耕嗣; Yorita, E.*; Fujiwara, T.*; Kaneshige, T.*; Irie, S.*

PNC TN9410 91-092, 11 Pages, 1991/01

PNC-TN9410-91-092.pdf:1.53MB

None

報告書

Experimental Study on Equilibrium Partition Coefficient of Volatile Fission Products between Liquid Sodium and the Gas Phase

羽賀 一男; 西沢 千父; 渡辺 智夫; 宮原 信哉; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 91-091, 13 Pages, 1991/01

PNC-TN9410-91-091.pdf:0.31MB

None

報告書

Test and code development for evaluation of sodium fire accidents in the FBRs

大野 修司; 川田 耕嗣; 森川 智; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 91-029, 11 Pages, 1991/01

None

報告書

Release rate of non-volatile fission products during sodium-concrete reaction

宮原 信哉; 羽賀 一男; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 91-027, 16 Pages, 1991/01

PNC-TN9410-91-027.pdf:0.86MB

None

報告書

安全設計、安全評価上の代表事象並びに設計基準外事象の検討

可児 吉男*; 中井 良大*; 姫野 嘉昭; 羽賀 一男*; 三宅 収; 近藤 悟*; 丹羽 元*

PNC TN9410 90-119, 58 Pages, 1990/03

PNC-TN9410-90-119.pdf:1.31MB

高速増殖大型炉を念頭に,格納施設やルーフスラブの設計に当たっての条件設定の適切化を図るために,考慮すべき代表事象の選定方法,仮想事故の想定におけるナトリウムのFP保持効果の取扱い, 及び設計基準外事象に対する安全裕度の評価等手法について検討を行った。本報告書は, これらの検討に際して, 容易された資料をまとめたものである。

報告書

Validation of CONTAIN Coade for Sodium Aerosol Behavior

清野 裕; 三宅 収; 森川 智; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 91-025, 12 Pages, 1990/01

PNC-TN9410-91-025.pdf:0.43MB

None

報告書

2重伝熱管における片側壁破損 水リーク時の健全性確認試験

浜田 広次; 宇佐美 正行*; 姫野 嘉昭; 田辺 裕美*

PNC TN9410 89-146, 85 Pages, 1989/08

PNC-TN9410-89-146.pdf:2.61MB

(目的)2重伝熱管に内管リークが発生した場合の,蒸気による外管損耗の可能性を評価することを主な目的にして,試験を実施した。(試験)加工上の制限から予め外管に人口の欠陥孔を設けた2重管の供試体を制作し,それに実機設計例相当の高温・高圧蒸気を注入する蒸気試験と,比較用データ取得のため窒素ガスを高温で通気するガス試験を行った。注入・通気時間はプラントでのリーク検出時間の当面の目標値である数時間よりも長く,保守的な結果となるように24時間とした。各試験の前後には,Heガスを用いた欠陥孔を含む流路の流動抵抗の測定から欠陥孔の等価断面積(直径)の変化量を調べた。試験後は,伝熱管壁の蒸気損耗の有無を明らかにするため,供試体の金相検査を実施した。(結果)試験後は欠陥孔の等価直径が小さくなり,閉塞に至るケースも一部見られ,蒸気損耗に起因する欠陥孔の拡大は生じていない。金相検査からは,欠陥孔近傍表面に付着物やその状況・状態の軽微な変化が一部の供試体の内外管界面部に見られたが,蒸気の衝突による有為な形状変化や組織・材質的な変化は認められない。(結論)実機設計例条件下での24時間の蒸気噴出では伝熱管壁に損耗が生じないことより,2重管に内管リークが発生してから24時間以内に噴出蒸気による損耗で外管が貫通破損する可能性は無い。

報告書

蒸気発生器の設計基準リーク低減のための試験研究; 伝熱管保護スリーブの破損伝播抑制効果確認試験

宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 姫野 嘉昭; 黒羽 光男

PNC TN9410 89-123, 54 Pages, 1989/08

PNC-TN9410-89-123.pdf:1.65MB

伝熱管溶接部からの水リークによる破損伝播を制御するために、伝熱管保護スリーブを考案・試作し、その効果を試験で確認した。試作した伝熱管保護スリーブは、(1)ターンバックル、(2)スペーサー、(3)防護用バンド状板から成り、材質はすべてSUS304である。伝熱管へは、幅30mmの防護用バンド状板を巻き付けて装着するが、ターンバックルおよびスペーサーを用いることで、短時間で容易に取付けられ、かつ溶接施工を必要としない構造となっている。試験は、模擬欠陥孔を設けた伝熱管(Mod.9Cr-1Mo鋼)に伝熱管保護スリーブを装着し、これに132kg/cm2gの蒸気を供給しておこなった。試験時のナトリウム温度は505$$^{circ}C$$である。試験の結果から、伝熱管保護スリーブは、次のように破損伝播に対して効果的な抑制機能を有することが確認された。1.水リークが発生すると、伝熱管保護スリーブの両端部近傍ではナトリウム-水反応が生じ、このためにリーク伝熱管自体に2次的な損耗が起こるが、隣接伝熱管は、これによる貫通破損が起こるまでの間ウェステージされない。2.水リーク率が10g/sのとき、隣接伝熱管が破損するまでの時間は、伝熱管保護スリーブを装着しない場合の約6倍に遅延され、破損伝播が起こる前に水素計による水リーク検出(検出時間120秒以上)が十分可能となる。伝熱管保護スリーブは、本試験によって、破損伝播を抑制するための有効な手段となることが実証された。しかし、その実用化には、耐久性や装着性などまだいくつかの課題がある。

報告書

ナトリウム-水反応解析コードSWACS/REG4使用説明書

浜田 広次; 鈴木 道博*; 姫野 嘉昭

PNC TN9520 89-016, 158 Pages, 1989/07

PNC-TN9520-89-016.pdf:3.76MB

「SWACS」コードは総合化コードであり,大リーク・ナトリウム-水反応に伴う初期スパイク圧と,その二次系への伝播,準定常圧上昇過程およびこれらの現象を支配する主要因子たる水噴出率の4つの計算モジュールから構成される。さらにこれらの各計算モジュールの入出力を管理し,かつ必要により連立計算を実施させるためのメイン・ルーチンがある。 従来「SWACS」コードは,2次系に有液面型SGを設置した原型炉を対象に開発が行なわれてきた。このコードを無液面型でかつ大型のSGを設置した体系に適応するためと,評価精度の向上を図るために,コードの改良を現在進めており,既に初期スパイク圧/圧力波伝播計算モジュールについては改良を終了した。 本報告書は「SWACS」コードの使用者のために,改良後の「SWACS」コードについてその概要及び使用法をまとめたものである。主な内容は計算コードの実行の流れ,入出力形式,計算モデル,ファイル管理,ならぴにサンプル計算例,プロッタ・プログラムの使用法である。

報告書

ナトリウム-水反応解析コードSWACSの改良と検証

浜田 広次; 鈴木 道博*; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 89-087, 89 Pages, 1989/05

PNC-TN9410-89-087.pdf:2.07MB

蒸気発生器(SG)における大リーク・ナトリウム―水反応事故時の圧力流動挙動を解析する計算コードSWACSは,有液面型である原型炉SGを対象に開発が行われてきた。このコードに大型炉SG体系での解析機能を持たせ,また評価精度の向上を図る事を目的として,同コードの改良が現在進められている。大型炉SGの一つのオプションとしては無液面型SGの採用が考えられる。この場合には,有液面型SGに比べ相対的に厳しくなると予想される初期スパイク圧・圧力波伝播の評価が安全設計上で重要となる。そこで本報告書では,SWACSの構成要素の一つである初期スパイク圧・圧力波伝播計算モジュールを対象に,無液面型SG向けのコード改修と試験データによる検証を行った結果を記述する。主な改造は,接液型ラプチャディスク(RD)解析機能の追加と気液界面移動モデル(BTM)の採用である。前者ではシングル及びダブルのRDについて,有限要素法解析によるディスクの変形や流体とディスクの相互作用下での伝播圧力波形を解析可能とした。後者では,反応部や圧力開放系へBTMを採用する事で,従来の解析モデル上の制約を排除し物理現象の詳細シミュレーションや長時間計算を可能とした。検証は,米国のLLTR試験(6,7)やPEPT試験(8,9)のデータで行い,シングル及びダブルのRD破裂時刻やそこでの圧力波形,更に無液面体系内を伝播する圧力波形について,試験と解析との良い一致を得た。今回の改造により,無液面型SG体系における初期スパイク圧・圧力波伝播の正確な計算が可能となり,SWACSは大型炉(無液面型)SG用の安全設計解析コードとしても十分適応可能であることの見通しが得られた。

報告書

Review of sodium-water reaction in LMFBR steam generator and study of alloy 800 wastage characteristics

張 孟琴*; 宇佐見 正行*; 姫野 嘉昭; 浜田 広次

PNC TN9410 89-079, 65 Pages, 1989/04

PNC-TN9410-89-079.pdf:1.88MB

None

報告書

広温度・広酸素濃度範囲Na燃焼試験(II); 低酸素濃度雰囲気でのNaプール燃焼速度とNaエアロゾル放出速度

川田 耕嗣*; 大野 修司; 森川 智*; 姫野 嘉昭

PNC TN9410 88-164, 28 Pages, 1988/12

PNC-TN9410-88-164.pdf:1.59MB

(目的)高速増殖炉プラントの約3%の酸素を含む窒素雰囲気に於けるNaプール燃焼の燃焼速度(酸化速度)及びNaエアロゾル放出速度を決定し,従釆の解析手法で与えられる結果との比較検討を行う。(方法)雰囲気ガス容積約3m$$times$$3を有する円筒型ステンレス密閉容器FRAT―1を用いてその底部に燃焼皿を置き,雰囲気酸素濃度3%,Naプール温度175$$sim$$400$$^{circ}C$$でNaを燃焼させ,雰囲気中の酸素消費速度から燃焼速度を,またNaプールから放出されて容器の床及び壁に沈着した全てのNaエアロゾル量からNaエアロゾル放出速度を算出した。(結果)Na燃焼速度は,Naプール温度に強く依存し,400$$^{circ}C$$付近から温度の低下と共に解析コードS0FIRE-M2による計算値から大きく離れて低下し,試験の最低温度である175$$^{circ}C$$では1桁以上小さな値を示した。データ解析から,このような傾向は燃焼がNaプール表面に対する酸素の自然対流物質伝達とNaプール表面での酸化反応に支配されるためで,高温では前者が,低温では後者が律速となるためであることが明らかになった。そこで,これらを考慮したデータ整理式を提案し,試験データと一致する良好な実験式を導出した。Naエアロゾル放出速度もNaプール温度に対する強い依存性を示し,温度の低下と共に低下する。ただ,その値は最大でもNa燃焼速度(実験値)の約10%である。また,Naエアロゾル放出速度は,Na燃焼速度に比例するとの仮定のもとに,先に導出した実験式と同様なNaプール温度依存性を有し,かつ各Naプール温度で最大の値を与える実験式を導出した。

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