低反力ベローズを有する大口径セラミックスビームパイプの開発

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 阿部 和彦*; 比嘉 究作*; 小泉 歐兒*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1222 - 1225, 2017/12

http://www.pasj.jp/web_publish/pasj2017/proceedings/PDF/WEP1/WEP122.pdf

J-PARC RCSのビーム入射部は、入射および周回ビームをロスなく受け入れるために、大口径かつビームの形状に合わせた特殊断面形状のビームパイプを用いている。このビームパイプはパルス電磁による誘導連流による発熱と磁場の乱れを回避するためにアルミナセラミックスを材料としている。現状、入射部では四極電磁石用とシフトバンプ用のセラミックス製ビームパイプが、空間の制限からベローズを介さずに直接フランジ接続させている状態である。この状態の解決はメンテナンス性を向上させ、作業者の被ばくを低減するため、加速器の安定運転に必須である。我々は、大口径ながら短ピッチの超低反力ベローズの開発と、特殊形状の大口径アルミナセラミックスの加工技術の向上を行なってきた。これらの技術を組み合わせて、入射四極電磁石用アルミナセラミックス製ビームパイプについて、セラミックスの加工技術の向上により端部の構造を簡素化し、空いた空間に短ピッチのベローズを設けるという設計を行った。本発表では、この入射四極電磁石用アルミナセラミックスビームパイプの設計思想、ロウ付け試験結果、およびベローズの性能評価結果を報告する。

再処理溶液中における各種金属材料の耐食性

武田 誠一郎; 小泉 務; 永井 崇之; 竹内 正行; 加藤 利弘*; 川野邊 一則*; 藤咲 和彦*

JNC TN8400 2002-007, 135 Pages, 2001/12

JNC-TN8400-2002-007.pdf:9.39MB

供用中における材料の寿命延長を目的として、使用済核燃料再処理用装置材料の耐食性について調査した。本内容では特に、腐食環境因子である再処理溶液の腐食活性を焦点として調査が進められた。まず、純硝酸系を対象として、R-SUS304ULC、R-SUS310Nb、Ti、Ti-5Ta、Zrに代表される装置材料の基本的な腐食挙動を調査した。その結果をふまえて、実際の再処理溶液を用いた腐食評価を実施した。試験結果の要約を以下に示す。(1)腐食に対するウラン、プルトニウムの影響に関して、高次のプルトニウムはステンレス鋼の腐食を促進することが分かり、ウランに関して腐食への影響はなかった。プルトニウムが腐食を促進する要因は腐食電位が貴側に移行することによる過不働態溶解であると考えられる。さらに、この腐食電位の移行はPuの還元反応に基づく材料表面上のカソード電流の増加が作用しているものと考えられる。(2)FP元素に関しては、高濃度のルテニウムがステンレス鋼の腐食を加速させる。他のFP元素について、腐食への影響は認められなかった。硝酸中へのルテニウムの添加によってステンレス鋼の腐食電位は貴側に移行する傾向を示しており、添加によってステンレス鋼の腐食電位は貴側に移行する傾向を示しており、この傾向はルテニウムによる材料表面でのカソード反応の促進が影響しているものと考えられる。(3)Ti、Ti-5Ta、Zrはプルトニウムおよびルテニウムの存在に関係なく、良好な耐食性を示した。特に、Ti、Ti-5Taは逆にそれら元素の共存によって、耐食性の向上が認められた。この点については、酸化剤として作用するプルトニウムおよびルテニウムによって、材料表面における酸化皮膜の化学的安定性が改善されるためと考えられる。(4)使用済核燃料溶解液中におけるステンレス鋼の腐食速度は純硝酸中よりも大きく、Ti、Ti-5Taは逆に純硝酸中の腐食速度が大きい。Zrについては、純硝酸、使用済核燃料溶解液間の腐食速度の違いは認められず、優れた耐食性を示した。(5)ステンレス鋼の腐食速度は線によってわずかながら増加した。この理由は、線によって反応抵抗が小さくなり、材料表面上の不働態保持電流が大きくなるためである。

Characterization study of a cylindrical prolitic graphite neutron and X-ray condenser lens

西木 直己*; 目時 直人; 曽山 和彦; 小池 良浩; 鈴木 淳市; 藤原 悟; 芳賀 裕子*; 小泉 智

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.480 - 482, 2001/05

中性子を用いた研究は、固体物理、材料等の工学、そして生命科学の領域に至るまで、ますますその裾野が広がりつつある。にもかかわらず中性子フラックスはここ数十年間増加してないことから、中性子光学素子による集光技術の開発、そしてそれらを用いて中性子によるイメージングを行い、研究に用いる要求が高まっている。そこでこの黎明研究では、松下電器が開発したトロイダル曲面状に湾曲した黒鉛結晶を用いて中性子集光及び中性子結像そして顕微鏡の開発の目的で、この湾曲結晶を用いたX線中性子集光素子の中性子集光特性を調べた。このグラファイト光学素子は、原材料のポリイミドシートから予備処理工程で作成されたグラファイトの前駆体の熱硬化性を利用してトロイダル形状に仕上げた。1mmの点光源から発生した1.54Åの中性子を、256mm離れた中性子イメージングプレート上に約1.4mmのサイズに集光させることができた。集光倍率は約150倍であった。結像実験は行えなかったが、冷中性子源と組み合わせた光学デバイスとしての可能性を考察した。

Recent progress of high-power negative ion beam development for fusion plasma heating

渡邊 和弘; 秋野 昇; 青柳 哲雄; 海老沢 昇; 藤原 幸雄; 本田 敦; 井上 多加志; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; et al.

Radiation Physics and Chemistry, 49(6), p.631 - 639, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(97)00012-1

核融合プラズマの加熱や定常維持のために、0.5~1MeV、数十MWの中性粒子入射装置(NBI)が要求されている。このようなシステムの実現のため、大出力の負イオンビーム開発を進めている。JT-60U用500keV、10MW入射予定の負イオンNBI装置ではビーム出力試験が開始され、400keV、13.5A、0.12Sの世界最高のDビーム電流、電力発生に成功した。さらに、1MeV級の負イオン加速管の開発では、805keVで加速電流150mA/sのHビーム加速に成功した。

Experimental results and design of 50-kA forced-cooled current leads for fusion machine

高橋 良和; 杉本 誠; 松井 邦浩; 高野 克敏*; 野沢 正信*; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 西田 和彦*; et al.

Proc. of 16th Int. Cryogenic Engineering Conf. /Int. Cryogenic Materials Conf., 0, p.795 - 798, 1996/00

核融合装置及びそれに用いる超電導導体の試験装置用として、50kA級強制冷却型電流リードを開発した。強制冷却型電流リードは、従来の蒸発ガス冷却型のものと比較して、液体ヘリウムの貯層がない分小型化され、また運転が容易である。また、蒸発ガス冷却型は、垂直方向でしか使用できないが、ガス冷却型は、垂直及び水平方向にも用いられるので、その取り付け方法にも、裕度が広がる。50kA級のものを製作する前に、15kA級のものを製作し、実験を行った。この結果をもとにして、50kA級のものを設計・製作した。15kA級の実験結果及び50kA級の設計について報告する。

High energy negative-ion based neutral beam injection system for JT-60U

栗山 正明; 秋野 昇; 荒木 政則; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 小泉 淳一*; 国枝 俊介; et al.

Fusion Engineering and Design, 26, p.445 - 453, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0920-3796(94)00211-O

JT-60Uでの高密度電流駆動実験の駆動装置として負イオン源を使用した高エネルギーNBI装置が建設されようとしているが、本報告は、この負イオンNBI装置の建設について述べたものである。負イオンNBI装置は、ビームエネルギー500keVで10MWの中性ビームを10秒間入射するもので、世界で最初の負イオン源を使用した高エネルギーNBI装置となるものである。このNBI装置は、全長24mのビームライン、大電流の負イオンを生成/引出すための負イオン生成/引出し電源、500kV/64Aの出力を有する加速電源及び制御系等から構成される。水冷却系、液体ヘリウム/液体窒素の冷媒循環系、補助真空排気系などの設備は、既設JT-60NBIのものを共用する。講演では、本NBI装置の設計及び建設の現状について発表する。

ガラス固化技術開発施設建設工事報告書; 遠隔操作試験,2(固化セル)

真道 隆治; 市野沢 仁; 上野 勤; 相沢 茂樹*; 小泉 和彦*; 井形 正登*; 本橋 昌幸

PNC TN8470 93-012, 58 Pages, 1993/03

PNC-TN8470-93-012.pdf:2.42MB

本報告書は、動力炉・核燃料開発事業団(以下「事業団」という。)が、東海事業所に建設したガラス固化技術開発施設(以下「TVF」という。)ガラス固化技術開発棟(以下「開発棟」という。)内で行った固化セル遠隔操作・保守試験(以下「本試験」という)について、概要、スケジュール、場所、管理、方法、手順、反省等をまとめたものである。

Activities on neutral beam injectors at JAERI

栗山 正明; 小原 祥裕; 秋野 昇; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 樫村 隆則*; 伊藤 優*; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; et al.

Fusion Technology 1992, Vol.1, p.564 - 568, 1993/00

原研では、正イオン及び負イオンNBIシステムの研究開発が行なわれている。正イオンNBIは、準垂直入射用NBIと接線入射用NBIから構成されている。10基のビームラインから成る準垂直入射NBIは、ビームエネルギー120keVで29MWの重水素中性ビームを入射することを目標とするもので、現在までに90~95keVのビームエネルギーで23MWまでのパワーを入射している。4基のビームラインから成る接線入射NBIは、既設の準垂直NBIを改造したもので、新規に製作したのはビームラインタンク、漏洩磁場打消コイル等のみで、主要なコンポーネントであるイオン源、中性化セル、偏向磁石、ビームダンプ等は配置を変えるだけで再使用している。重イオンNBIに関しては、JT-60U用及びITER用のためにR&Dが進められている。これらのR&D結果を基に500keV/10MWの負イオンNBIシステムが建設される。

磁気軸受型遠心抽出器の開発,4; 磁気軸受駆動部への線照射試験

荒井 陽一; 藤咲 和彦*; 小泉 聡*; 竹内 正行; 鷲谷 忠博; 北嶋 卓史; 小泉 務

no journal, , 

核燃料再処理用遠心抽出器の長期信頼性を確保するうえで、駆動部の耐久性向上が技術課題の一つである。この耐久性を大幅に向上する技術として、駆動部に磁気軸受を適用した改良型遠心抽出器の開発を進めている。これまでに、実環境への適用を考慮したうえで機器の試作を行い、制御性及び環境因子による影響について評価を行っており、本試験では、再処理実環境への適用に必須となる、磁気軸受制御系に与える放射線の影響を調査するために照射試験を行った。照射対象は磁気軸受部をおもに構成する電磁石,センサ,ステータであり、Co線源により抽出器中心部の集積線量:2.5810C/kg(10R)の条件で照射試験を行った。その結果、電線被覆材や接着シール材について損傷が認められたものの、磁気制御の主要部であるセンサコアを含めたほかの部位について照射による影響は認められなかった。

厚板鋼材の拡散性水素放出挙動とライニング型遮へい扉の変形

立花 郁也; 小泉 和彦; 市坪 浩二; 小磯 景一; 豊田 義弘

no journal, , 

ライニング型遮へい扉は防錆及び除染性の向上のため、遮へい体である厚板鋼材をステンレス板にてライニング(密閉)する構造としている。一方、鋼材中に含まれる拡散性水素は、鋼材中を長期間かけて水素原子として拡散し、表面に達すると水素分子として放出されることが知られている。放出された水素ガスはライニング内部に留まり、内圧上昇を引き起こすことにより、ライニング板が変形(膨張)する可能性がある。ここでは、拡散性水素の長期的な放出挙動と内圧上昇によるライニング板変形への影響について報告する。