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佐藤 博之; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(11-12), p.1317 - 1323, 2014/11
被引用回数：7 パーセンタイル：48.01(Nuclear Science & Technology)本報告では、冷却材喪失事故時の原子炉の崩壊熱除去特性について評価を行った。原子炉を模擬した円柱体系での非定常熱伝導解析により、崩壊熱除去の成立性の支配因子を決定するとともに、導出した支配因子をパラメータに非定常熱伝導計算を行い、燃料温度制限値を満足する設計範囲を導出した。計算結果から、冷却材喪失時に崩壊熱除去を可能な原子炉の設計範囲が、炉心平均出力密度に対応した原子炉の熱容量と熱伝導率の関係式で表されることを明らかにした。また、被覆燃料粒子の適用により、Zr被覆管燃料に対し、設計範囲が大幅に増大することが示された。さらに、高温ガス炉は冷却材喪失時に崩壊熱除去を可能な範囲に設計可能であることが見出された。
佐藤 博之; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
Nuclear Engineering and Design, 271, p.530 - 536, 2014/05
被引用回数：3 パーセンタイル：23.66(Nuclear Science & Technology)本報告では、減圧事故時において能動的及び受動的設備の動作に期待することなく崩壊熱及び残留熱を除去可能な高温ガス炉の除熱特性を評価した。炉心、原子炉圧力容器および土壌、それぞれを集中定数化した簡易モデルを用いて非定常の温度挙動評価を行うとともに、炉心高さ、初期炉心温度、反射体高さ、炉室サイズおよびピーキング係数をパラメータとした検討を行った。計算結果から、炉心の出力密度および原子炉出力と半径の相関関係を得るとともに、崩壊熱及び残留熱除去の観点から本質的安全高温ガス炉が成立する見通しを得た。
大橋 弘史; 佐藤 博之; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
Nuclear Engineering and Design, 271, p.537 - 544, 2014/05
被引用回数：3 パーセンタイル：23.66(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故以降、いかなる事故が発生しても、特段の機器・設備を必要とせず、物理現象のみで人及び環境に有害な放射線の影響を与えないことを目的とした本質的安全高温ガス炉の研究開発を開始した。高温ガス炉にとって過酷な事象である空気侵入事故時において、燃料被覆層の放射性物質閉じ込め機能を喪失させる原因事象として、黒鉛酸化反応で発生する一酸化炭素(CO)の爆発による破損、黒鉛酸化反応熱による昇華等が挙げられる。本研究では、1次系配管の2箇所破断を想定した過酷な空気侵入事故時における本質的安全高温ガス炉の技術的成立性を示すため、1次元定常モデルを用いて、円管流路におけるCO濃度及び反応熱に関する解析評価を行った。この結果、空気中の酸素との穏やかな反応によって冷却流路出口におけるCO濃度を爆発下限濃度未満に抑制、及び反応熱を物理現象のみによって除去可能な冷却材流路形状の条件が存在することを明らかにした。これにより、空気侵入事故時のCO爆発抑制及び反応熱除去に関して、本質的安全高温ガス炉の技術的成立性を示すことができた。
小川 益郎; 國富 一彦; 佐藤 博之
Keynote Lecture for International Conference of PM2.5 & Energy Security 2014 (PMES 2014), p.72 - 74, 2014/03
高温ガス炉技術の研究開発における現状に加え、高温ガス炉の環境保全性、安全性、経済性、持続性、核不拡散性に関する特長について紹介する。
大橋 弘史; 佐藤 博之; 國富 一彦; 小川 益郎
日本原子力学会和文論文誌, 13(1), p.17 - 26, 2014/03
高温ガス炉において、全ての安全設備が作動しなくとも、燃料被覆材の放射性物質の閉じ込め機能を阻害する現象が発生すると、自然界の法則に従い、それら阻害する現象の起因事象に対して、カウンター的に生起する物理現象のみによって、起因事象を抑制する新たな概念を提案した。燃料被覆材の放射性物質の閉じ込め機能を阻害する4つの現象;拡散・透過、熱的損傷、化学的損傷、機械的損傷の起因事象である温度上昇、酸化腐食、一酸化炭素の爆発に対し、ドップラー効果、大気の自然対流・熱放射、酸化膜形成、一酸化炭素の燃焼といった物理現象がカウンター的に生起するように設計できることを示した。このように設計された高温ガス炉は、環境及び一般公衆に大きな影響を与えることのない本質的な安全性を確保できる第四世代原子力システムであると言える。
矢野 康英; 佐藤 裕*; 関尾 佳弘; 大塚 智史; 皆藤 威二; 小川 竜一郎; 粉川 博之*
Journal of Nuclear Materials, 442(1-3), p.S524 - S528, 2013/09
被引用回数：14 パーセンタイル：71.83(Materials Science, Multidisciplinary)高速炉用に開発された11Crフェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS)に、先進的固相接合である摩擦攪拌接合(FSW)を実施した。その共材接合体の強度と組織の特性について調査した。その結果、攪拌部の硬さが550Hvと母材の硬さ(330Hv)に比べて非常に高いにもかかわらず、室温での強度及び伸びは、母材に比べて優れていた。このような特性は、FSW中の結晶粒微細化の効果に起因して生じていると思われる。なお、本研究の一部は、文部科学省原子力基礎基盤戦略研究イニシアティブにより実施された「摩擦攪拌接合によるNa高速炉炉心材料の新たな接合技術に関する研究」の成果である。
佐藤 博之; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
Proceedings of 6th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2012) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2012/10
本報告では、減圧事故時において能動的及び受動的設備の動作に期待することなく崩壊熱及び残留熱を除去可能な高温ガス炉の除熱特性を評価した。炉心,原子炉圧力容器及び土壌、それぞれを集中定数化した簡易モデルを用いて非定常の温度挙動評価を行うとともに、炉心高さ,初期炉心温度,反射体厚さ,炉室サイズ及びピーキング係数をパラメータとした検討を行った。計算結果から、炉心の出力密度及び原子炉出力と半径の相関関係を得るとともに、崩壊熱及び残留熱除去の観点から超安全高温ガス炉が成立する見通しを得た。
大橋 弘史; 佐藤 博之; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
Proceedings of 6th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2012) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2012/10
福島第一原発事故以降、いかなる事故が発生しても、特段の機器・設備を必要とせず、物理現象のみで人及び環境に有害な放射線の影響を与えないことを目的とした本質的安全高温ガス炉の研究開発を開始した。高温ガス炉にとって過酷な事象である空気侵入事故時において、燃料被覆層の放射性物質閉じ込め機能を喪失させる原因事象として、黒鉛酸化反応で発生する一酸化炭素(CO)の爆発による破損、黒鉛酸化反応熱による昇華等が挙げられる。本研究では、1次系配管の2箇所破断を想定した過酷な空気侵入事故時における本質的安全高温ガス炉の技術的成立性を示すため、1次元定常モデルを用いて、円管流路におけるCO濃度及び反応熱に関する解析評価を行った。この結果、空気中の酸素との穏やかな反応によって冷却流路出口におけるCO濃度を爆発下限濃度未満に抑制、及び反応熱を物理現象のみによって除去可能な冷却材流路形状の条件が存在することを明らかにした。これにより、空気侵入事故時のCO爆発抑制及び反応熱除去に関して、本質的安全高温ガス炉の技術的成立性を示すことができた。
笠原 清司; 佐藤 博之; 稲垣 嘉之; 小川 益郎
材料とプロセス(CD-ROM), 25(2), p.647 - 650, 2012/09
製鉄におけるCO
排出量の削減、並びに還元材である炭素資源の供給安全保障を目的として、製鉄プロセスへの炭素循環エネルギーシステム(ACRES)の適用が検討されている。ACRESは炭素資源利用後に発生するCOを非炭素系一次エネルギーによって炭素資源(CO)に再生し、再利用するものである。この適用性を評価するためには、非炭素系一次エネルギーやCO再生技術の選定が重要な課題となる。CO再生には電気・水素・高温熱等の利用が考えられることから、これらの供給が可能な高温ガス炉がその候補として挙げられる。ここでは、炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉について、熱・物質収支等の検討を行った。また、再生可能エネルギーである太陽光・熱もACRESの非炭素系一次エネルギーとして有望と考えられる。そこで、高温ガス炉と太陽光・熱による電気・熱供給の併用を想定して、高温ガス炉における負荷変動追従の成立性についても検討し、高温ガス炉と太陽光・熱の併用が可能であることを示した。
大橋 弘史; 佐藤 博之; 橘 幸男; 國富 一彦; 小川 益郎
AIP Conference Proceedings 1448, p.50 - 58, 2012/06
被引用回数：10 パーセンタイル：94.01(Nuclear Science & Technology)原子炉の事故時に環境・人に有害な影響を及ぼさないようにするため、確率論に基づくリスクの安全目標を満足する手法に替わって決定論的に安全目標を達成することへの挑戦として、著者らは、日本初の高温ガス炉であるHTTRの建設・運転及び将来の実用炉(GTHTR300)設計の経験,知見に基づき、新たな概念として超安全高温ガス炉を提案した。超安全高温ガス炉の安全に関する概念は、高温ガス炉の固有の安全性(物理現象による自己制御性)のみで、放射性物質の閉じ込め機能を喪失する原因事象を抑制・静定することによって放射性物質を被覆燃料粒子内に閉じ込め、事故時に環境・人に有害な放射線影響を与えないことである。本報では、超安全高温ガス炉の概念,今後の研究開発項目等について述べる。
今泉 充*; 豊田 裕之*; 島田 貴信*; 小川 博之*; 田島 道夫*; 久松 正*; 中村 一世*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.127 - 130, 2008/12
宇宙航空研究開発機構が着手している金星ミッションと水星ミッションにおいて惑星探査機がさらされる環境を模擬し、宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の電気出力に対する高温高光強度(HIHT)環境の影響について調べた。電流・電圧測定の結果、+200
Cでは電流が0の付近でキンク状のパターンが現れた。また、これらのミッションの運用期間において予想される放射線曝露量を換算し、3MeV陽子線を2
10
/cm
照射した試料に対しても、同様にキンク状のパターンが確認された。さらに、HIHT環境下での熱サイクル試験及び連続稼働試験を行い、連続稼働試験では電流出力が有意に劣化する結果を得た。
今泉 充*; 豊田 裕之*; 嶋田 徹*; 小川 博之*; 田島 道夫*; 久松 正*; 中村 一世*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武
Proceedings of 8th European Space Power Conference (CD-ROM), 6 Pages, 2008/09
InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の高光強度高温(HIHT)条件下における電気出力の影響について調べた。金星ミッションや水星ミッションを想定してHIHT条件を設定し、宇宙航空研究開発機構(JAXA)において電気特性の測定を実施した。電流電圧測定の結果、200
Cにおいては電流出力が0となる付近でキンク状のパターンが形成されることがわかった。また、3MeV陽子線を
cm照射することで特性を劣化させた太陽電池においても同様の結果が観測された。熱サイクル試験では電気出力の劣化はみられなかったが、連続稼働試験では徐々に電流出力が劣化する結果となったことから、太陽電池パネルの設計において、この出力減少分を考慮する必要があることが判明した。
橘 幸男; 伊与久 達夫; 佐藤 博之; 國富 一彦; 小川 益郎
Proceedings of International Scientific-Practical Conference Nuclear Power Engineering in Kazakhstan, 10 Pages, 2008/06
日本原子力研究開発機構は、我が国初の高温ガス炉であるHTTRの設計,建設及び運転経験に基づき、小型コジェネレーション高温ガス炉であるHTR50Cの設計を行っている。HTR50Cは、発電のみならず、水素製造,地域暖房等に利用でき、送電線網等のインフラが整備されていない発展途上国に最適な原子炉である。HTR50Cプラントの仕様,構成機器等を決定し、経済性評価を実施した。
小川 益郎; 日野 竜太郎; 國富 一彦; 佐藤 博之
火力原子力発電, 58(10), p.1029 - 1037, 2007/10
高温ガス炉は原子力エネルギーの利用分野拡大のための最適な炉である。本報では、高温ガス炉の特長である、多様な産業への熱利用,高い熱効率,高燃焼度及び高い固有の安全性を述べるとともに、日本及び世界各国における高温ガス炉開発の現状を報告する。
稲垣 嘉之; 大橋 弘史; 稲葉 良知; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 武田 哲明; 林 光二; 小川 益郎
Nuclear Technology, 157(2), p.111 - 119, 2007/02
被引用回数：10 パーセンタイル：57.98(Nuclear Science & Technology)原子力機構では、近い将来の水素社会への貢献を目指して、高温ガス炉を用いた水素製造システムの研究開発を行っている。高温ガス炉と水素製造システムを接続するために不可欠なシステムインテグレーション技術について、(a)水素製造システムに起因する熱外乱に対して原子炉の運転を維持するための制御技術,(b)原子炉から製品水素へのトリチウム移行量の評価,(c)可燃性ガスの爆発に対する対策,(d)異常時に原子炉と水素製造システムを隔離するための高温弁の開発、等の開発を行っている。本論文は、これらの技術開発の状況について述べる。
宮野前 俊一; 小川 豊和; 井上 博之*; 梨本 裕*
JNC TN8400 2002-015, 65 Pages, 2002/05
JNC-TN8400-2002-015.pdf:1.35MB
地層処分システムを考えるにあたり、ニアフィールド岩盤の長期力学的変形挙動を把握することが重要である。建設時、操業時、閉鎖後、それぞれの期間において、ニアフィールド岩盤が置かれる環境は異なり、それらを考慮したうえで、長期力学的変形挙動について検討することが必要である。本報告では、ニアフィールド岩盤の長期力学的変形挙動に影響を及ぼす因子として、建設時における乾湿繰り返し作用、および廃棄体定置による熱の作用を抽出し、検討を行った。人為的に乾湿繰り返し作用、および熱の作用を与え、一軸応力下における定歪速度試験を実施した結果、試験に供した泥岩においては、以下のようなことが分かった。・乾湿繰り返し作用により、強度の低下、および変形特性に変化が見られた。・熱の作用により、強度の低下、および変形特性に変化が見られたが、乾湿繰り返し作用による変化に比べ顕著ではなかった。また、試験結果を用いて、ニアフィールド岩盤の長期力学的変形挙動について、解析的検討を実施し、今後、これらが及ぼす影響について検討していく必要があることを述べた。
