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報告書

振動充填燃料焼結体の熱伝導度測定試験(4)

水野 峰雄*; 高阪 裕二*; 小川 伸太*

JNC TJ8430 2005-002, 136 Pages, 2005/02

JNC-TJ8430-2005-002.pdf:30.86MB

粒子焼結による振動充填燃料の熱伝導度向上効果を調べるため、粒子焼結体の熱伝導度測定方法の検討を進めている。平成13$$sim$$15年度の試験では、粒子間の焼結状態を制御できる試験試料の作製方法を把握し、平板比較法による熱伝導度測定装置により粒子焼結体の実効熱伝導度を測定できる見通しを得た。本年度は熱伝導度測定装置の改良により、高温領域での熱伝導度測定における試料径方向の熱損失の低減をはかった。また今後に計画されている真球度の高いUO$$_{2}$$粒子を使用した粒子焼結体の実効熱伝導度測定の見通しを得ることを目的して、同装置により真球度の高いZrO$$_{2}$$粒子焼結体における粒子間ネッキングと熱伝導度の相関関係を調べた。その結果、真球度の高い粒子を使用することでネック比の制御がより容易になるとともに、粒子ネック比と焼きしまり歪量の関係が低ネック比領域にも適用できることが判った。標準試料として石英ガラスを用いた装置特性試験における熱伝導度測定値の95%信頼幅は600$$sim$$900deg. C で$$pm$$3%と、平成14年度試験における$$pm$$8%に比較して向上した。ZrO$$_{2}$$粒子焼結体の熱伝導度にはネック比依存性が認められた。これは真球度の高い粒子の使用により粒子焼結体内のネッキングが一様化したこと及び装置改良による熱伝導度測定精度向上の効果と考えられる。 粒子焼結体の熱伝導度測定における今後の課題として下記が挙げられる。 1. 熱伝導度測定温度範囲の拡大/2.高温領域での測定精度向上/3.粒子ネック比測定精度の評価

報告書

「もんじゅ」ナトリウムボンド型制御要素実機条件模擬試験(1)

加藤 潤悟*; 田中 昌子*; 碇本 岩男*; 玉木 光男*; 小川 伸太*

JNC TJ4440 2003-005, 88 Pages, 2004/03

JNC-TJ4440-2003-005.pdf:14.71MB

模擬制御要素試験体Bのナトリウム洗浄後の長期水中保管試験について、試験開始後2ヶ月半を経過した現時点の状況をまとめた。

報告書

振動充填燃料焼結体の熱伝導度測定試験(3) -熱伝導度測定-

水野 峰雄*; 高阪 裕二*; 小川 伸太*

JNC TJ8430 2004-001, 93 Pages, 2004/02

JNC-TJ8430-2004-001.pdf:7.42MB

粒子焼結による振動充填燃料の熱伝導度の向上効果を調べるため、クリープ試験装置を用いて異なる粒子ネック比のUO2粒子焼結体を製作し、平板比較法熱伝導度測定装置を使用して熱伝導度測定を行った。本試験では、ネック比0%と37%の試料について、600$$sim$$800$$^{circ}C$$の範囲で測定を実施した。

報告書

振動充填燃料焼結体の熱伝導度測定試験,2; 熱伝導度測定方法の検討

水野 峰雄*; 高阪 裕二*; 小川 伸太*

JNC TJ8430 2003-001, 73 Pages, 2003/02

JNC-TJ8430-2003-001.pdf:5.66MB

粒子焼結による振動充填燃料の熱伝導度向上効果を調べるため、粒子焼結体の熱伝導度測定方法の検討を進めている。平成13年度は、粒子焼結体の製作条件を把握するための粒子焼結試験を実施した。本年度は平成13年度実施の試験で得られた粒子焼結条件と粒子ネック比の関係を用いて粒子焼結体を製作し、熱伝導度測定試験後の検査により、ほぼ目標どおりの粒子ネック比の焼結体が得られる事を確認した。平板比較法熱伝導度測定装置を製作し、ヘリウム雰囲気下において、測定試料平均温度を800$$^{circ}C$$以上に昇温し、試料肉厚温度差を50$$^{circ}C$$$$sim$$250$$^{circ}C$$の範囲で任意に設定できる事を確認した。標準試料による較正試験により、平板比較法熱伝導度測定装置による熱伝導度測定値の95%信頼幅(2$$sigma$$)は$$pm$$8%と評価された。焼結体密度63%TDの粒子焼結体の温度範囲800$$sim$$1100Kにおける熱伝導度として、1.56$$sim$$1.85W/(m・K)の測定結果を得た。粒子焼結体の熱伝導度測定結果については、今後、粒子焼結体の厚さ、充填密度、ネック比等をパラメータとした熱伝導度測定試験により、検証を進めて行くべきものと考えられる。(今後の課題)粒子焼結体熱伝導度に及ぼす下記影響因子の把握 1.粒子ネック比 2.粒子充填状態(粒子サイズ、サイズ数、充填密度) 3.粒子焼結体厚さ 4.雰囲気(ガス種、圧力)

報告書

水プール直接貯蔵方式における使用済燃料冷却特性の検討

藤井 正; 堀 徹; 此村 守; 堺 公明; 小川 伸太; 大木 義久; 大久保 良幸

JNC TN9400 2002-049, 78 Pages, 2002/09

JNC-TN9400-2002-049.pdf:3.72MB

実用化戦略調査研究において概念設計を進めているナトリウム冷却大型炉では、燃料取扱設備の簡素化を図る候補概念として、水プール直接貯蔵方式を検討している。 本概念では、取扱う集合体の崩壊熱量が比較的高い条件(実証炉の炉外貯蔵方式の約4.5倍である18KW)となるため、通常時でのプール浸漬過程や、プール移送中の事故を想定した上部からの注水過程における冷却特性に関する知見が不足している。このため、高発熱燃料の冷却特性を把握することが、プラント概念の成立性を左右する熱流動課題の一つとして指摘されていた。今回、単ピン体系での試験装置を用いて、燃料ピンの熱的条件、集合体出口形状、浸漬速度等をパラメータとした試験を実施し、冷却特性に関して、実機設計に反映できる以下のような基礎的データを取得した。・通常浸漬時の沸騰挙動の可視化やヒータピンの温度変化等により、通常浸漬時の冷却形態を同定した。・ヒータ初期温度と出口部閉塞率が、発熱部全体の冷却終了時間に対する支配因子となる。・試験中のヒータ温度上昇の最大値は、通常浸積時で約4K、注水時に約6Kと小さく、有意な温度上昇を伴うことなく冷却できる。・通常浸漬時には、出口部閉塞率を大きくした条件でも、試験体上部圧力が下部圧力を上回ることはなく、発熱部への水位上昇は阻害されない。

報告書

振動充填燃料焼結体の熱伝導度測定試験,1; 試料作成方法の検討

中村 雅弘; 水野 峰雄*; 高阪 裕二*; 小川 伸太*

JNC TJ8440 2002-003, 55 Pages, 2002/02

JNC-TJ8440-2002-003.pdf:13.04MB

本試験では熱伝導度測定用の振動充填燃料焼結体を製作する条件を把握するため、転動造粒法で作製したUO$$_{2}$$粒子の円板状充填層をクリープ試験機を使用して高温に保持して定常荷重負荷をかけた粒子焼結試験を実施し、以下の結果を得た。(1)1700$$^{circ}C$$、7MPaの温度/圧縮荷重条件下で約2時間30分保持することにより、充填粒子層に4.5$$sim$$4.7%の焼きしまり歪量が生じ、粒子ネック比:約40%まで粒子間焼結を進行させられることがわかった。(2)焼きしまり歪量が大きくなると粒子ネック比が大きくなる関係が確認されたことより、基本的に焼きしまり歪量の調整により目的とする粒子ネック比の焼結体を製作できる見通しを得た。(3)粒子充填層の焼きしまり歪量は充填粒子粒径に依存し、粒径が大きい程、焼きしまり歪量は大きくなった。これは粒径増大による接触点数減少に伴う局所応力の増大によるものと考えられた。(4)充填粒子の粒径が小さくなると、粒子充填層肉厚(荷重負荷)方向に比して半径方向の粒子ネック比が小さくなり、粒子が分離しやすくなる傾向が認められた。(5)焼結試験前後の結晶粒径測定結果より、粒子焼結による結晶粒径の有意な変化は認められなかった。

論文

リサイクル炉の検討

笠井 重夫; 小川 伸太*; 早船 浩樹; 黒澤 典史; 赤津 実; 戸澤 克弘; 庄野 彰; 一宮 正和

動燃技報, (105), p.27 - 40, 1998/03

経済性および安全性を十分に確保して、環境への負荷の低減および核不拡散性の強化が図れる先進的核燃料リサイクル体系を構成するのに相応しい先進的高速炉炉心(リサイクル炉心)概念を構築した。リサイクル炉心概念は、放射性固体廃棄物を削減するために従来の燃料集合体の外套であるラッパ管を削減するとともに中性子遮蔽体を分離・再利用することとし、炉心冷却性能を確保するために制御棒を内包する大型開放燃料集合体で構成した炉心構造概念(開放型炉心と称す)とした。また、燃料には窒化物燃料を用い、その高熱伝導でナトリウムとの共存性が良好である特長を利用し受動的安全性を高めた炉心概念とした。

報告書

平成7年度 実用リサイクル炉概念検討報告書; ダクトレス燃料炉心構造

小川 伸太; 早船 浩樹; 戸澤 克弘; 一宮 正和; 林 秀行; 向坊 隆一

PNC TN9430 96-007, 354 Pages, 1996/07

PNC-TN9430-96-007.pdf:13.67MB

60万kWeのMOX高燃焼度・長期運転リサイクル炉心を対象に,燃料集合体のダクトを削除したダクトレス燃料炉心の熱流動特性,機械的特性を評価し,ダクトレス炉心の基本概念を明らかにした。主な検討結果は,(1)ダクトレス燃料集合体の基本構造を設定し,その機械的性質を確認した。(2)ダクトレス燃料炉心では炉心領域の流量が一様となり,温度分布の出力分布依存性が高くなる。(3)集合体剛性はダクト型集合体に比べて大幅に低下し,また炉心領域での熱わん曲や照射わん曲が小さい。(4)炉心での自然対流による炉心冷却効果が高く,ピーク温度の低減,炉内温度分布の均一化等,ダクトレス燃料炉心固有の安全性を確認した。

報告書

平成7年度 リサイクル試験炉開発プログレスレポート

笠井 重夫; 戸澤 克弘; 赤津 実; 小川 伸太; 渡辺 一郎; 早船 浩樹; 永沼 正行; 一宮 正和; 林 秀行; 向坊 隆一

PNC TN9430 96-004, 152 Pages, 1996/07

PNC-TN9430-96-004.pdf:6.15MB

リサイクル試験炉開発における平成7年度の概念設計について報告した。また,概念構築上重要な要素研究として,試験炉での炉内計装技術の調査と引抜型UISにおける機器再使用性を検討し,開発課題を示した。リサイクル試験施設との隣接設置,試験炉での試験内容及び試験炉の運用スケジュールを想定して,試験炉全体の輪郭を示した。次年度の計画も記述した。1)概念の詳細化,2)前提条件の確認,3)実用リサイクル炉概念の開発,4)試験炉での試験シミュレーション。

論文

Development of the SESAME metallic fuel performance code

小林 嗣幸*; 木下 幹寿*; 服部 禎男*; 小川 徹; 坪井 靖*; 石田 政義*; 小川 伸太*; 斎藤 裕明*

Nuclear Technology, 89, p.183 - 193, 1990/02

 被引用回数:26 パーセンタイル:91.17(Nuclear Science & Technology)

金属燃料の定常時挙動解析のための簡易コードSESAMEを開発した。FPガス放出、スウェリング、物質再分布、ボンドナトリウム浸入、軸方向伸びといった現象の予測を可能にする単純なモデル体系を構成した。同コードを用いて、既存の照射データを良く説明できることを明らかにした。

論文

A Study on the Recycle Core using Nitride Fuel in an Advanced Nuclear Recycling System

笠井 重夫; 小川 伸太; 戸澤 克弘; 赤津 実; 早船 浩樹; 一宮 正和

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (Global'97), Vol.2, , 

経済性及び安全性を確保した上で核燃料サイクル全体として環境への負荷の低減及び核不拡散性の強化が図れる核燃料サイクル概念(先進的核燃料リサイクル)の検討を行った。具体的なFBRリサイクル炉心の概念として重元素密度が高く増殖比と長期運転サイクルに対する高い可能性のある窒化物燃料を用いること、炉心自らの固体廃棄物の削減と燃料体積比を向上させ更なる高増殖比と長期運転サイクルを目指した燃料集合体のラッパ管を削減した開放型炉心をもつこと、開放型炉心の熱流動性能向上を目指し1287本の燃料ピンにより構成する比較的大型の集合体を用いること、さらに窒化物燃料の高熱伝導度とNaとの良好な共存性を活かし燃料の運転温度を比較的低温に保ち安全性を向上させたこと、を特徴とする「リサイクル炉心」概念を構築した。

口頭

振動充填燃料設計コードの開発,13; 球状粒子充填体のネック比測定

中村 雅弘; 加瀬 健; 小泉 務; 水野 峰雄*; 高阪 裕二*; 小川 伸太*; 関根 伸行*

no journal, , 

スフェアパック燃料は燃焼中の高温・高圧により粒子間が焼結し、燃料の実効熱伝導度が改善されると考えられている。設計コードでは、粒子間焼結の進展をネック比をパラメータとして取り込んでいる。断面金相観察と破面観察によるネック比測定結果を比較することにより、照射後試験における金相観察によるネック比測定精度を評価した。

口頭

ADS用振動充填型窒化物燃料要素の温度解析

荒井 康夫; 西 剛史; 小川 伸太*

no journal, , 

階層型サイクル概念に基づくマイナーアクチノイド(MA)核変換燃料サイクルへの負担軽減を目的として、加速器駆動システム(ADS)用(Pu,MA)N+ZrN二粒子振動充填型燃料概念を提案し、燃料温度解析を行い、従来のペレット型燃料要素と比較・検討した。仮定した幾つかの条件の下で燃料温度分布を計算した結果、粒子振動充填型燃料では粒子充填層の熱伝導率は低くなるものの、ペレット型燃料で顕著に見られるギャップ部での温度上昇が少ないため、結果的に燃料中心温度はペレット型燃料より低くできることがわかった。この結果から、燃料製造にかかわる種々の要素技術(真球に近い高密度粒子の製造、高い充填率の達成など)が整うことを条件として、燃料製造、再処理、廃棄物などへの負担軽減が期待できる(Pu,MA)N+ZrN二粒子振動充填型燃料の概念が成立する可能性が示された。

口頭

次世代ナトリウム冷却高速炉における原子炉構造の検討; 照射変形を考慮した炉心構成要素の挿入・引抜き性

松原 慎一郎*; 今岡 健悟*; 碇本 岩男*; 小川 伸太*; 衛藤 将生*; 川崎 信史

no journal, , 

高速増殖炉の炉心槽内に設置された炉心構成要素には、定格出力時の照射変形(スエリング, 照射クリープ)等により、燃料交換時においても残留変形が生じている。その変形による摩擦力を考慮した炉心構成要素の挿入・引抜き性について検討した結果の概要を紹介する。

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