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井坂 浩二; 諏訪 昌幸; 木村 和也; 鈴木 真琴; 池亀 吉則; 永冨 英記
JAEA-Technology 2021-039, 48 Pages, 2023/02
JAEA-Technology-2021-039.pdf:6.97MB
JRR-3プロセス制御計算機システムは、JRR-3の冷却材流量、温度、圧力、水位等の監視・制御及び原子炉に設置の機器の操作に用いられるシステムとして、JRR-3改造後の初臨界(平成2年)から使用されており、高経年化が進むとともに予備品の入手が困難になってきていることから、更新が必要になった。更新にあたっては、崩壊熱除去等の炉心の保全業務に支障をきたさないとともに、原子炉利用者への影響を最小限とするため及び1回の更新費用を最小限に抑えるという観点から、長期の原子炉停止とならないよう3段階に分割して継続的に行う計画とした。本報告書は、更新計画及び3段階に分けて行った更新作業についてまとめたものである。
中山 雅; 雑賀 敦; 木村 駿; 望月 陽人; 青柳 和平; 大野 宏和; 宮川 和也; 武田 匡樹; 早野 明; 松岡 稔幸; et al.
JAEA-Research 2019-013, 276 Pages, 2020/03
JAEA-Research-2019-013.pdf:18.72MB
幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施している地層処分技術に関する研究開発の計画である。幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの調査研究段階に分けて進めている。原子力機構の第3期中長期計画では、本計画について、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、処分概念オプションの実証、地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証に重点的に取り組む。また、平成31年度末までに研究終了までの工程やその後の埋戻しについて決定する。」としている。本稿では、第3期中長期計画期間のうち、平成27年度から令和1年度までの地下施設での調査研究段階(第3段階)における調査研究のうち、原子力機構改革の中で必須の課題として抽出した(1)実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、(2)処分概念オプションの実証、(3)地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証、の3つの研究開発課題について実施した調査研究の成果を取りまとめた。
中新 信彦*; 近藤 公伯; 蔵満 康浩*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和也*; 福持 修司*; 柏原 守*; 谷本 壮*; et al.
Applied Physics Letters, 93(8), p.081501_1 - 081501_3, 2008/08
被引用回数：4 パーセンタイル：18.78(Physics, Applied)中空のプラスチックシリンダーを爆縮して過渡的に長尺プラズマチューブを発生し、そこへPWレーザーを入射して相対論電子を発生した。長尺プラズマチューブの条件を変えることで発生相対論電子のスペクトル変調が可能であることが判明した。
横尾 健司; 堀口 洋徳; 八木 理公; 永冨 英記; 山本 和喜; 笹島 文雄; 大山 光樹; 石黒 裕大; 佐々木 勉; 平根 伸彦; et al.
JAEA-Technology 2007-018, 104 Pages, 2007/03
JAEA-Technology-2007-018.pdf:5.92MB
JRR-4(Japan Research Reactor No.4)では、旧原子炉研修所における研修の一環として、1969年から原子炉運転実習を開始した。その後徐々に内容を拡充し、現在では原子炉の運転実習,制御棒校正実験,各種特性測定等を実施している。今日に至るまで延べ1700名を超える国内外の原子力技術者養成に貢献してきた。JRR-4はゼロ出力から定格出力である3500kWまで多岐に渡る実験が可能であるため、臨界実験装置で行われる臨界近接,制御棒校正,反応度測定といったゼロ出力近傍での実験に限らず、キセノン効果,温度効果,熱量測定による出力校正といった高出力運転が必要な実験にも対応することができる。本書はJRR-4において実習に用いている要領書を基本に、運転実習及び原子炉物理実験のテキストとしてとりまとめたものである。
川島 寿人; 仙石 盛夫; 上原 和也; 玉井 広史; 荘司 昭朗*; 小川 宏明; 柴田 孝俊; 山本 正弘*; 三浦 幸俊; 草間 義紀; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.168 - 186, 2006/02
被引用回数：3 パーセンタイル：24.11(Nuclear Science & Technology)JFT-2Mトカマクでは、SOL/ダイバータプラズマの物理を理解し、熱・粒子を能動的に制御するための実験研究を進めてきた。1984年のJFT-2M実験開始後10年間は開ダイバータ形状で、ダイバータプラズマの内外非対称性,熱・粒子の輸送,ELM中のSOL電流特性等が明らかとなり物理的理解を進めた。局所排気,境界摂動磁場印加,ダイバータバイアス,周辺加熱などの先進的手法を取り入れ、熱・粒子を能動的に制御できることを実証した。ダイバータでの熱・粒子独立制御性向上を目指し、1995年に熱・粒子束流を考慮しながらダイバータ開口部を狭める閉ダイバータ化を実施した。ダイバータ部から主プラズマ周辺への中性粒子の逆流を抑える遮蔽効果が有効に機能し、主プラズマの高閉じ込め状態を劣化させることなく、ダイバータ板熱負荷を低減するための強力ガスパフが可能となり、n
=4
10
m
, T=4eVまでの低温高密度ダイバータプラズマを実現することができた。また、高閉じ込めモード中、周辺プラズマにおいて特有の揺動が現れることがわかり、閉じ込めとの関係が示唆された。本論文はこれらの成果のレビューである。
都筑 和泰*; 木村 晴行; 草間 義紀; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 上原 和也; 栗田 源一; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.197 - 208, 2006/02
被引用回数：11 パーセンタイル：60.27(Nuclear Science & Technology)低放射化フェライト鋼は核融合原型炉のブランケット構造材の有力候補である。しかし、強磁性体であるため、プラズマの生成,制御,閉じ込め,安定性等に悪影響を与えることが懸念されていた。また、酸素不純物の吸蔵量が大きいことから、プラズマ中に不純物を放出することも懸念された。JFT-2Mでは段階的にフェライト鋼を導入して適合性試験を進めた。その最終段階では、真空容器内壁の全面にフェライト鋼を設置して実験を行った。プラズマ生成,制御に関しては、フェライト鋼によって生成される磁場が、外部磁場の10%程度であり、トカマクプラズマが既存の制御系で生成可能であることを示した。また、高規格化ベータプラズマに対する適合性を調べる実験を行い、フェライト鋼壁の存在下でも原型炉の運転領域に相当する規格化ベータ3.5程度のプラズマが生成できることを実証した。壁に近づけると不安定性の成長速度が遅くなることを示し、フェライト鋼壁が非磁性導体壁と同様の壁安定化効果を持つことを示した。低ベータでのロックトモード,Hモード遷移等にも悪影響は観測されなかった。以上のように、フェライト鋼の原型炉への適用に対し見通しを与える結果が得られた。
都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10
被引用回数：39 パーセンタイル：74.23(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化
が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。
永田 正美*; 福本 直之*; 小川 宏明; 小川 俊英; 上原 和也; 新美 大伸*; 柴田 孝俊; 鈴木 喜雄; 三浦 幸俊; 粥川 尚之*; et al.
Nuclear Fusion, 41(11), p.1687 - 1694, 2001/11
被引用回数：12 パーセンタイル：38.18(Physics, Fluids & Plasmas)コンパクトトロイド(CT)プラズマと外部磁場及びトカマクプラズマとの相互作用をJFT-2M並びにFACT装置を用いて実験的に研究した。JFT-2Mにおいて高速カメラによりCTプラズマの垂直方向のシフトを観測した。またダブルプローブ計測によりBe=1.0~1.4Tの範囲では、JFT-2Mプラズマのセパラトリックス近傍にまでCTプラズマが到達しており、さらにその後につづくトレーリングプラズマと言われる低速低密度プラズマの存在を明らかにした。さらにCTの磁場とトロイダル磁場とのリコネクションに関連した大振幅の揺動を観測した。FACT装置における外部磁場印加時のトリフト管中の挙動の観測結果をもとに、垂直方向のシフトはガン電流と外部磁場とのローレンツ力によるものであり、またトレーリングプラズマの侵入は分極電流による制動力がホール効果により減衰することによることを明らかにした。
神谷 健作; 木村 晴行; 星野 克道; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 上原 和也; JFT-2Mグループ
Review of Scientific Instruments, 72(7), p.2931 - 2935, 2001/07
被引用回数：6 パーセンタイル：40.21(Instruments & Instrumentation)JFT-2M装置において、径電場分布の同時測定が可能な運動シュタルク効果を用いるプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布)計測装置を開発した。JFT-2M装置における2系統の加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向、及び逆電流方向入射)を一つの光学系から同時に、かつ接線方向の視線で見込むことにより、高空間分解能で、かつ径電場に対する感度が最も良くなる。L-modeプラズマについて初期データを取得できた。磁場のピッチ角、及び径電場の測定精度はそれぞれ0.1
,4kV/m程度であり、この場合の時間分解能は約10msである。
佐藤 正泰; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 都筑 和泰; 木村 晴行; 上原 和也; 小川 俊英; 伊世井 宣明; 谷 孝志; 秋山 隆*; et al.
Fusion Engineering and Design, 51-52(Part.B), p.1071 - 1076, 2000/11
被引用回数：15 パーセンタイル：68.65(Nuclear Science & Technology)JFT-2Mでは、低放射化フェライト鋼(FS)にかかわる先進材料プラズマ試験を段階的に進めている。この計画の第一期として、FSを用いて、リップルの少ないトロイダル磁場を生成し、高エネルギーイオンの損失を低減するリップル低減試験があり、その設計指針と初期結果について述べる。フェライト鋼板(FB)を全トロイダルセクションに渡って、真空容器(VV)とトロイダル磁場コイル(TFC)の間に装着した。フェライト鋼装着により、プラズマ周辺でトロイダル磁場リップルは2.2%から1.1%に減少した。赤外TV測定によれば、接線方向NBI加熱時のリップル捕捉粒子による壁の温度上昇領域はFB装着することにより、外側へ縮小し、温度上昇は60度から25度へ減少した。バナナドリフト粒子による温度上昇は150度から115度へ減少した。フェライト鋼装着によるプラズマ生成や制御に悪い影響は観測されていない。
川島 寿人; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 三浦 幸俊; 木村 晴行; 谷 孝志; 井戸 毅; 伊世井 宣明; 小川 俊英; 上原 和也; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 76(6), p.585 - 592, 2000/06
JFT-2Mではフェライト鋼板(FB)をトロイダルコイルと真空容器の間に設置し、リップル低減化試験を実施している。磁場構造の計算及び磁気プローブ計測から、FB装着でリップル率が2.2%から1.1%に減少したことが実証された。高速イオンの損失を評価するため赤外線カメラで第一壁の温度を測定した。FB装着後、リップル捕捉損失領域の温度上昇は75
から50に減少した。温度変化を熱負荷に換算すると、リップル捕捉損失パワーが半減したことがわかった。さらにプラズマ電流、トロイダル磁場、プラズマ位置を変化させ、リップル捕捉損失の安全係数、リップル率の依存性を調べ理論と矛盾しない結果を得た。そのほか、閉じ込めへの影響として、FB装着後Hモード中のトロイダル方向プラズマ回転が周辺で約2倍に速くなるなど良好な結果がもたらされた。
木村 晴行; 川島 寿人; 都筑 和泰; 佐藤 正泰; 三浦 幸俊; 伊世井 宣明; 井戸 毅*; 小川 俊英; 上原 和也; JFT-2Mグループ
JAERI-Conf 2000-004, p.77 - 80, 2000/03
JFT-2Mにおける先進材料プラズマ試験の一環であるフェライト鋼板(FB)設置によるトロイダル磁場リップル低減実験の成果を発表する。FBは基本モードと2倍モードの両方の磁場リップルを減少するよう最適化されている。FB装着後、磁場リップルが約50%に減少したことを磁気プローブの測定により確認した。これに伴い高速イオンのリップル損失(リップル捕捉(RT)損失、バナナドリフト(BD)損失)も減少した(RT損失はFB設置前の約50%に減少)。プラズマ電流とトロイダル磁場の値を変えることによりFB設置後のリップル損失の安全係数やリップル率依存性を調べ、RT損失は安全係数やリップル率の増加に伴い増加するが、BD損失は逆の振る舞いをすることを明らかにした。Hモードプラズマのトロイダル回転速度はFB設置後、顕著に増加した。
都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 木村 晴行; 阿部 哲也; 上原 和也; 小川 俊英; 秋山 隆*; 柴田 孝俊; et al.
Journal of Nuclear Materials, 283-287, p.681 - 684, 2000/00
被引用回数：12 パーセンタイル：62.16(Materials Science, Multidisciplinary)低放射化フェライト鋼は、次世代の核融合装置の候補材料の一つである。フェライト鋼は強磁性体であるという点で従来の材料と大きく異なる。これまで強磁性体は閉じ込め磁場を乱すと考えられていたが逆に磁性を利用してトロイダル磁場リップルを低減し、プラズマを改善することが期待されている。JFT-2Mでは、実際にフェライト鋼を挿入し、効果を実証する実験を行っている。現在はフェライト鋼を真空容器の外部に設置し、リップル低減の効果を調べている。その結果、高速イオンのリップル損失量はほぼ半減することが示された。また、閉じ込め、制御に関しては悪影響はなかった。これらのことから低放射化フェライト鋼はプラズマ改善の面からも有望であることが実証された。次の段階としてフェライト鋼を真空容器の内部に入れる実験を計画中であり、不純物抑制のための表面処理の研究も進めている。
川島 寿人; 仙石 盛夫; 小川 俊英; 小川 宏明; 上原 和也; 三浦 幸俊; 木村 晴行; JFT-2Mグループ
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1679 - 1686, 1999/00
被引用回数：15 パーセンタイル：46.72(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは、高閉じ込め主プラズマと低温高密度ダイバータの両立を目指し閉ダイバータの研究を進めている。ダイバータ室に強力ガスパフした時、ダイバータ室入口に設けられた中性粒子遮閉板は、ダイバータ室のみの放射損失の集中、高ガス圧(~100mPa)、低燃料供給そして主プラズマ閉込めの維持などに効果を示した。この遮閉効果は、ダイバータバイアスによるSOL中のEB粒子フローと電流で電流でさらに増大された。高閉じ込めモード中のガスパスにより、T
=4eV,n=410mまでの低温高密度ダイバータになると共に、主プラズマ密度n/n
=0.7程度まで高閉じ込め状態が維持され、両者の両立を観た。形状効果を調べるためのUEDAコードシミュレーションでは遮閉板を設けた構造においてダイバータ室の中性粒子の高密度化、低温高密度がもたらされることが明らかになった。
上原 和也; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 藤井 常幸; 前原 直; 恒岡 まさき; 関 正美; 森山 伸一; 小林 則幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 19(1), p.29 - 40, 1992/07
被引用回数：1 パーセンタイル：17.26(Nuclear Science & Technology)JT-60RF加熱装置のプラズマとの結合試験の様子が述べられている。RF加熱装置は2GHz帯と120MHz帯の高周波加熱装置で合計30MWがJT-60に入射される。全システムは、全系制御システムとリンクしたミニコンピューターで自動的に制御され、RFパワーと位相差があらかじめセットされたプレプログラムに従って、制御される。プラントデーターは装置の状況と把握するのに用いられ、RF入射中に集計、記録できるようになっている。両方の周波数帯の高周波が単独にあるいは中性粒子ビーム(NBI)入射中と連携で入射することが可能で、JT-60の追加熱実験に十分な性能を有することが示された。
上原 和也; 永島 孝; 池田 佳隆; 今井 剛; 木村 晴行; 前原 直; 佐野 圭吾*; 渡辺 勇一*; 高橋 雅明*; 高橋 慶凾*; et al.
JAERI-M 91-182, 79 Pages, 1991/11
原研では核融合実験炉(FER)の低域混成波(LH)システムの概念設計を国際核融合炉(ITER)の概念設計と併行して進めてきた。LHシステムの物理的仕様である電流立上げ時のVolt・secの節約と周辺電流駆動を満足させるため、周波数5GHzRFパワー30MW(FER)、45-50MW(ITER)を予定している。これを達成するためには、1本当りの出力が0.7-0.8MWのクライストロンがFERでは72本ITERでは100本必要となる。入射アンテナはマルチジャンクション型で、電流駆動の効率を上げるために、方向性が改善されるようにできるだけシャープになるように設計している。FERでは1つのポートで、ITERでは2つのポートを用いてランチャーを水平方向に設置している。
上原 和也; 木村 晴行; JT-60チーム
Radio-Frequency Power in Plasmas, p.106 - 113, 1989/00
JT-60に於ける低域混成波(Lower Hybrid Range of Frequencies,LHRF)とイオンサイクロトロン波(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)を用いたRF電流駆動と加熱実験が示されている。LHRFでは、高効率電流駆動とマルチジャンクションランチャーを用いての色々なN
を用いてのプロファイルコントロール実験が成功裏に行われた。ICRFでは、色々なモードでの2倍の高調波イオンサイクロトロン波による加熱実験と、ビーム加速及び3倍の高調波加熱実験が示されている。
上原 和也; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 藤井 常幸; 牛草 健吉; 前原 直; 恒岡 まさき; 関 正美; 森山 伸一; et al.
JAERI-M 87-211, 20 Pages, 1988/01
2GHz帯24MW、120MHz帯6MWのRF加熱装置がJT-60に装着され、2GHz帯では11MWの120MHz帯では2.1MWのrfパワーがプラズマに成功裏に入射された。
今井 剛; 牛草 健吉; 坂本 慶司; 池田 佳隆; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 芳野 隆治; 上原 和也; 永島 孝; 木村 晴行; et al.
Nuclear Fusion, 28(8), p.1341 - 1350, 1988/00
被引用回数：24 パーセンタイル：64.83(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60における低域混成波帯電流駆動(LHCD)実験の結果について述べられている。核融合炉心に近い、大型トカマクにおいて、初めて、2MAの電流駆動が、実証された。また、磁気ダイバータが、電流を担う高速エレクトロンによる不純物除去に非常に有効に働いていることがわかった。電流駆動効率
=N・R・I
/P
(10
A/W)の値として、0.8~1.7を得るとともに、NBI加熱によりさらに約1.5倍の効率改善を得ることができた。また、LHCDにより、NBI加熱プラズマの閉じ込め改善が得られた。この閉じ込め改善には、LHCDによる電流分布制御が重要であることがわかった。
坂本 慶司; 今井 剛; 池田 佳隆; 上原 和也; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 本田 正男; 鈴木 紀男; 横倉 賢治; 関 正美; et al.
JAERI-M 87-061, 25 Pages, 1987/05
JT-60における低減混成波(LHRF)による電流駆動実験の初期結果の報告である。この実験は核融合炉クラスのトカマクにおけるRF電流駆動を実証する初の試みであるが、結果として、密度n=0.310
m
のプラズマにおいて入射電力1.2MWのLHRF(周波数2GHz)により、プラズマ電流 I
F=1.7MA の電流駆動に成功した。これは現在までの非誘導型電流駆動実験で得られたものとしては世界最高の値である。尚,電流駆動効率 
Dは1.0~1.7であり、他の中型トカマクにおける値D=0.5~1.5 と比較して高い値を示しているが、中性粒子入射加熱と組合わせ入射を行なった場合 更に向上し、D=2.0~2.8が得られた。また、他の中型装置と同様にLHRFによる軟X線信号上のSawtooth信号の抑制が観測されたが、これはLHRFによるプラズマの安定化および閉じ込めの改良の可能性を示すものである。更に、LHRFによるプラズマ電流立上げ及びOHコイル電流の再充電を実証した。
