研究施設等廃棄物浅地中処分施設の概念設計

天澤 弘也; 坂井 章浩; 仲田 久和; 原 弘典; 黒澤 亮平; 山本 正幸*; 河田 陽介*; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2012-031, 338 Pages, 2012/10

JAEA-Technology-2012-031.pdf:19.43MB

埋設処分業務の実施に関する計画に基づいて、原子力機構は事業の実施主体となり、研究施設等廃棄物の埋設処分施設の立地選定にかかわる手続きの透明性の確保及び公平性の観点から立地基準及び立地手順を策定し、これに基づいて立地選定を行う。また、本立地基準及び立地手順の策定にかかわる検討の一環として、関係法令等に定められた技術基準、一般的な自然及び社会環境等の立地条件、埋設対象廃棄物の廃棄体の種類,性状,含有核種,放射能濃度及び発生予測数量等に基づいて埋設施設の概念設計を行い、安全審査指針における基本的立地条件等を踏まえ、我が国において想定されうる種々の自然及び社会環境条件下において線量評価,費用試算を行い、埋設施設の安全性及び経済性に関する評価・検討を行う。本報告書は、このうち研究施設等廃棄物にかかわる浅地中埋設処分事業の操業から閉鎖後措置までの業務に供するすべての施設,設備,機器類等について、埋設施設の被ばく線量評価等に基づいた合理的な設備仕様、レイアウト等の概念設計の検討結果を取りまとめた。

1 MV holding and beam optics in a multi-aperture multi-grid accelerator for ITER NBI

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 小島 有志; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; Hemsworth, R. S.*; 水野 貴敏*; 武本 純平; 田中 政信*; 田中 豊*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2010/html/node295.htm#62687

原子力機構の多孔多段加速器では、ITERの中性粒子入射装置に必要な1MeV, 200A/mの負イオンビーム加速を目指している。耐電圧試験では、加速器の耐電圧は理想的な電極の耐電圧の半分程度であることがわかった。複雑な構造を有する電極や電極支持部の局所的な電界集中が問題であると考え、電極間ギャップを延長し、電極支持部の端部の曲率を大きくして電界集中を抑えた。その結果、真空耐電圧が改善し、1MVで4000秒の電圧保持を達成した。ビーム加速でも、従来の796keV, 0.32A (140A/m)から879keV, 0.36A (157A/m)に大きく進展した。一方、ビーム加速試験では、磁場とビーム間の空間電荷反発によりビームが曲げられて電極に衝突し、ビームエネルギー・電流減少の原因となっていた。3次元ビーム解析において、このビームの偏向量を明らかにして孔ずれと電界補正板を用いたビーム偏向補正方法を設計し、加速器試験でこの補正法が有効に機能することを確認した。

Design of a -1 MV dc UHV power supply for ITER NBI

渡邊 和弘; 山本 昌則; 武本 純平; 山下 泰郎*; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 坂本 慶司; et al.

Nuclear Fusion, 49(5), p.055022_1 - 055022_5, 2009/05

https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/5/055022

ITER中性粒子入射装置には-1MVの直流電源システムが必要であり、日本とEUが分担して製作する計画である。原子力機構は、日本国内機関としてITER中性粒子入射装置電源システムのうち、-1MVの直流超高圧発生部,伝送系, -1MV絶縁変圧器,サージ抑制装置などの超高電圧の主要な機器を分担する。これまでに、これら機器の設計を行った。インバータ電源の周波数については、回路定数から150Hzが適切な値であることを示し、採用された。直流超高圧の絶縁については、長時間の電界分布の変化を考慮し、その主要な機器の設計を行った。サージ抑制機能についても、回路解析を行い、サージブロッカによるエネルギー吸収素子や抵抗素子を適用することにより、負荷である加速器への流入エネルギーを20ジュール程度以下に抑制できることを確認した。

-1 MV DC UHV power supply for ITER NBI

渡邊 和弘; 山本 昌則; 武本 純平; 山下 泰郎*; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 坂本 慶司; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 7 Pages, 2008/10

http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2008/html/node377.htm#78504

ITER中性粒子入射装置の電源システムにおける日本の調達分担は、-1MV発生部,伝送部系,-1MV絶縁変圧器など超高圧の主要機器である。これらの1MV超高圧電源機器の設計開発について報告する。本NBI電源は、これまでにない超高圧に加えて負荷がイオン源加速器であるため負荷短絡が頻発するという特殊性を持つ。ビームを安定に加速するためには、まず超高圧電源の絶縁を確実に行うことが必要であり変圧器や伝送系の絶縁設計によって機器構造を決定した。さらに、負荷短絡時の加速器保護のためのサージ抑制機能についてサージブロックコアと接地側抵抗素子の併用による新たなサージ抑制方式を提案し、流入エネルギーを抑制する回路構成とした。これら、調達に向けての主要な技術課題を検討し機能仕様を作成した。

Improvement of beam performance in the negative-ion based NBI system for JT-60U

梅田 尚孝; Grisham, L. R.*; 山本 巧; 栗山 正明; 河合 視己人; 大賀 徳道; 藻垣 和彦; 秋野 昇; 山崎 晴幸*; 薄井 勝富; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.522 - 526, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/7/302

JT-60用負イオンNBIはプラズマ加熱と電流駆動を目的として設計され1996年より運転を行っている。目標性能はビームエネルギー500keV,入射パワー10MW,パルス幅10秒の中性粒子ビームをプラズマに入射することである。今まで、パルス幅はポートリミタの過大な熱負荷のために5.3秒に制限されていた。3.5mの位置での負イオンビームの分布を計測することによって、電極セグメント端部のビームが外側へ偏向していることが明らかになった。引出部下流における凹みによる電界の不整が原因であった。これを改善することによって、端部のビームの偏向を14mradから4mradまで減少させた。この結果、定格の10秒入射をビームエネルギー355keV,入射パワー2.6MWで達成した。

RI・研究所等廃棄物余裕深度処分の概念設計

山本 正幸*; 橋本 学*; 小野寺 六郎*; 間瀬 佐紀子*; 赤堀 那晃*

JNC TJ8400 2003-002, 231 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2003-002.pdf:4.25MB

R1・研究所等廃棄物については、平成12年3月に原子力バックエンド対策専門部会が「R1・研究所等廃棄物処理処分の基本的考え方」において、廃棄物の物理化学的性状と放射能濃度に応じて適切に区分し、それぞれの区分に応じた処分方策を講じるとした基本的考え方が提示された。また、原子炉施設の運転と解体に伴い発生する低レベルは放射性廃棄物のうち、余裕深度処分対象廃棄物に関してはその濃度上限値が法令で定められた。R1・研究所等廃棄物のうち余裕深度処分対象廃棄物に関しては、上記の動向を踏まえ検討が開始されている。平成12年度においては、「一般的な地下利用に十分な余裕を持った深度の処分場概念の検討」が実施されR1・研究所等廃棄物余裕深度処分施設の概念設計を実施するにおいての課題が抽出された。本研究においては、それらの課題を検討し、現時点における知見を基にR1・研究所等廃棄物余裕深度処分施設の概念設計を実施し、施設概念を構築するとともに、その安全性に関して評価を行った。その結果ピット処分対象廃棄物処分施設に対し、更に高性能な人工バリアを設置する必要があることが示されたが、今後は処分場条件をより明確にすることにより施設形態、安全評価の観点からより合理的な施設の設計ができることが判明した。

Present status of JT-60SU design

栗田 源一; 牛草 健吉; 菊池 満; 永島 圭介; 閨谷 譲; 宮 直之; 豊島 昇; 高橋 良和; 林 巧; 栗山 正明; et al.

Proceedings of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE'97), 1, p.233 - 236, 1998/00

SSTRのような定常トカマク炉を実現するためにはアルファ粒子の加熱に加えて、高q(5~6)と高(2~2.5)において、良好な粒子制御体での高いエネルギー閉込め(Hファクター2)、安定な高規格化(~3.5)、高いブートストラップ電流の割合と高効率電流駆動、ダイバータによる熱負荷の軽減とヘリウム排気等を同時に達成する必要がある。定常炉心試験装置は、ITERの先進的シナリオに貢献すると同時に、このような炉に適した運転モードを重水素を用いて確立するために、研究されている。18個のTFコイルは、R=4.8mにおいて6.25Tのトロイダル磁場を発生し、10組のPFコイルは、楕円度2まで、三角形度は、ダブルヌルで0.8までとれる設計となっている。電流駆動系は、広い範囲の電流分布制御ができるように、合計60MWの負イオンNBIとECHの組合せとなっている。

定常炉心試験装置の設計研究,第2編; 炉心プラズマ物理設計、計測装置

栗田 源一; 永島 圭介; 飛田 健次; 閨谷 譲; 牛草 健吉; 長島 章; 久保 博孝; 小関 隆久; 山本 巧; 細金 延幸; et al.

JAERI-Research 97-023, 68 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-023.pdf:2.67MB

定常炉心試験装置は、定常核融合炉とITERにおける先進トカマク運転の開発のためJT-60設備を最大限に利用するように設計されたトカマク装置である。主半径は4.8m、最大プラズマ電流は10MAで、5MAのプラズマ電流で最大8.810mまでの定常運転が可能である。MHD安定性とエネルギー閉じ込めを良くするために、大きな三角度のプラズマ配位が可能である。またプラズマの体積を最大にするために、小型のダイバータを設計した。計測システムは主プラズマ計測及び周辺プラズマ計測装置によって構成され、これらには基本的に既存設備が充てられる。ただし、YAGトムソン散乱システムは特別に強化され、また、新規計測器として、定常磁場測定プローブ、マイクロフィッションチェンバー、ペニングゲージが導入される予定である。

定常炉心試験装置の設計研究,第6編; NBI装置

栗山 正明; 牛草 健吉; 伊藤 孝雄; 山本 正弘; 山崎 武*; 佐藤 藤雄*; 北井 達也*; 森 活春*; 菊池 満; 永見 正幸

JAERI-Research 97-005, 134 Pages, 1997/02

JAERI-Research-97-005.pdf:3.8MB

定常炉心試験装置で計画されているNBI装置についての設計検討を実施した。ここで計画されているNBI装置には、現JT-60で使用されている100keV正イオンNBI装置の一部及び500keV NBI装置を改造して、それぞれ計測用ビーム及び初期プラズマ加熱用として再使用するもの、さらに新たに製作して主加熱用として使用する750keV負イオンNBI装置がある。これらの3つのタイプのNBI装置について、定常炉心試験装置での技術的適用及び改造あるいは製作における問題点の摘出に力点をおいて検討した。その結果、これらのNBI装置はいずれも技術的に成立することが可能であることが明らかとなた。本報告書では、これらの概念検討結果を示すものである。

Japanese Contributions to IAEA INTOR Workshop,Phase Two A,Part 2 Chapter VIII:Physics

竹田 辰興; 荘司 昭朗; 山本 新; 鈴木 紀男; 滝塚 知典; 溝口 忠憲*; 永見 正幸; 川端 一男*; 杉原 正芳; 藤沢 登

JAERI-M 85-080, 70 Pages, 1985/07

JAERI-M-85-080.pdf:2.42MB

この報告書はIAEA主催のINTORワークショップ、フェーズIIA、パー卜2の日本のナショナルレポートの第VIII章に相当するものである。安定限界、閉込め、中性粒子入射加熱と電流駆動、運転シナリオ、燃焼プラズマに関するデータベースの評価を行なった。R&DプログラムとINTOR設計へのインパクトについても考察した。