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論文

Normal spectral emissivity, specific heat capacity, and thermal conductivity of type 316 austenitic stainless steel containing up to 10 mass% B$$_{4}$$C in a liquid state

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Journal of Nuclear Materials, 568, p.153865_1 - 153865_12, 2022/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.29(Materials Science, Multidisciplinary)

炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)含有316系オーステナイトステンレス鋼(SS)の垂直分光放射率,比熱,熱伝導率を、SS-$$x$$ mass%B$$_{4}$$C (10%まで)の組成範囲と幅広温度範囲で、静磁場電磁浮遊法により実験的に測定した。SS-B$$_{4}$$Cメルトについては、垂直分光放射率,比熱は温度に対してほぼ一定、熱伝導率は正の温度依存性は無視できるほど小さい。1800Kでの各物性値のB$$_{4}$$C含有依存性は、SS-B$$_{4}$$疑似二元系では共晶組成(3mass%B$$_{4}$$C程度)をまたがると異なる傾向を示した。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2020

山野 秀将; 高井 俊秀; 江村 優軌; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 守田 幸路*; 中村 勤也*; 深井 尋史*; et al.

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-13) (Internet), 12 Pages, 2022/09

本発表はプロジェクト全体概要及び2020年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶反応速度の測定並びに、SS坩堝の中にB$$_{4}$$Cペレットを置いたB$$_{4}$$C-SS共晶反応速度実験の数値解析を通じて、解析コード内の共晶反応を記述する物理モデルの妥当性を確認したことである。

論文

Effect of B$$_{4}$$C addition on the solidus and liquidus temperatures, density and surface tension of type 316 austenitic stainless steel in the liquid state

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Journal of Nuclear Materials, 554, p.153100_1 - 153100_11, 2021/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:78.4(Materials Science, Multidisciplinary)

ステンレス鋼(SUS316L)の固相線及び液相線温度,密度並びに表面張力に及ぼす炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)添加の影響を実験的に調べた。B$$_{4}$$C含有SUS(0から10mass%まで)の固相線温度は1666Kから1307KまでB$$_{4}$$C添加につれて単調に減少した。液相線温度は2.5mass%B$$_{4}$$Cで最小点となり、10mass%までB$$_{4}$$C添加につれて増加した。B$$_{4}$$C含有SUSの密度と表面張力は電磁浮遊法で(過冷却領域を含めて)幅広い温度域で計測できた。密度は温度に対して線形的に減少した。また、B$$_{4}$$C添加量に応じて密度は単調に減少した。B$$_{4}$$C含有SUSの表面張力については、B$$_{4}$$C添加による影響は明確な影響は見られなかったが、SS316Lに含まれる硫黄が表面張力を有意に低下させた。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2019

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 11 Pages, 2021/08

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つに、制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動がある。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験,共晶溶融の熱物性計測,共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び2019年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、SSプール中にB$$_{4}$$Cペレットを置いたB$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験の数値解析を通じて、CDA解析コードSIMMER-IIIにおける共晶反応を記述する物理モデルの妥当性を確認したことである。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2018

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/08

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つに、制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動がある。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び2018年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB$$_{4}$$C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Thermophysical properties of molten stainless steel containing 5mass%B$$_{4}$$C

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Nuclear Technology, 205(9), p.1154 - 1163, 2019/09

 被引用回数:31 パーセンタイル:97.51(Nuclear Science & Technology)

316Lステンレス鋼溶融物(SS316L)及び5mass%B$$_{4}$$C含有SS316Lの密度,表面張力,輻射率,熱容量及び熱伝導率を測定するために、静磁場印加電磁浮遊法を用いた。5mass%B$$_{4}$$CをSS316Lに加えることで、液相温度,密度,輻射率及び熱伝導率において、SS316Lの液相温度で、それぞれ111K, 6%, 19%, 6%減少した。熱容量は、この追加により5%まで増加した。表面張力に関して、5mass%B$$_{4}$$Cの追加による影響は明確には認められなかったが、SS316Lに溶解した硫黄により表面張力が大幅に減少した。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.418 - 427, 2019/09

制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動は、ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つである。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB$$_{4}$$C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 3; Effect of B$$_{4}$$C addition on thermophysical properties of austenitic stainless steel in a liquid state

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.853 - 857, 2019/09

溶融混合物316Lステンレス鋼(SS316L)及び制御棒材の熱物性は、ナトリウム冷却高速炉を含む原子力プラントのシビアアクシデント時の炉心崩壊のメカニズムを示すコンピュータ模擬コードの開発に必要である。まず、示差走査熱量測定によりSS316LにB$$_{4}$$Cを追加した際の固相線温度及び液相温度を計測した。溶融316L及びB$$_{4}$$Cを含む溶融316Lの密度,表面張力,垂直分光放射率,比熱容量,熱伝導率の計測には静磁場での電磁浮上技術が用いられた。B$$_{4}$$C追加による物性への影響の研究は10mass%まで行われた。

論文

Thermophysical properties of molten stainless steel containing 5mass%-B$$_{4}$$C

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.1014 - 1019, 2018/04

本研究では、静磁場での電磁浮遊法を用いてSUS316Lと5mass%-B$$_{4}$$C含有SUS316Lの密度, 表面張力, 輻射率, 比熱及び熱伝導率を測定した。

口頭

溶融SUS316,鉄およびニッケルの非接触密度測定

渡邊 誠*; 東 英生*; 佐々木 美奈子*; 安達 正芳*; 大塚 誠*; 福山 博之*; 西 剛史; 山野 秀将

no journal, , 

溶融したBWR制御棒材の物性取得の一環として、制御棒の被覆材であるステンレス鋼(SUS316)とその主成分である鉄およびニッケルについて、静磁場印加電磁浮遊法を用いて溶融状態の密度測定を行った結果について報告する。

口頭

静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316, FeおよびNiの密度計測

渡邊 誠*; 東 英生*; 佐々木 美奈子*; 安達 正芳*; 大塚 誠*; 福山 博之*; 西 剛史; 山野 秀将

no journal, , 

本研究において、研究の第一段階としてステンレススチール316(SUS316)、高純度鉄およびニッケルの密度を浮遊法を用いて壁の影響を除いた上で、溶融条件で計測した。全サンプルで、密度は温度に対し線形関数で表された。

口頭

溶融SUS316の表面張力測定

東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 山野 秀将

no journal, , 

シビアアクシデント時では事故初期に制御棒が崩落するため、その崩落進展のメカニズムをシミュレートするためには溶融した制御棒材及びその被覆材料の熱物性値が必要となってくる。本研究では、電磁浮遊による液滴振動法を利用し、制御材の被覆材料であるSUS316の溶融状態の表面張力測定を行った。

口頭

溶融SUS316の垂直分光放射率,熱容量,熱伝導率測定

東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 山野 秀将

no journal, , 

原子炉のシビアアクシデント時の炉心損傷メカニズムを理解するためには、溶融ステンレス鋼(SUS316)の熱物性値が必要である。本研究では、電磁浮遊法を用いて、液体SUS316の垂直分光放射率, 熱容量, 熱伝導度を測定した。垂直分光放射率は負の波長依存性があり、温度に対する依存性は無視できる程度であった。熱容量と熱伝導度は非接触レーザー周期加熱を用いて測定した。熱容量は1661K$$sim$$1778Kの温度範囲で一定を示した。熱伝導度は正の温度依存性を示した。

口頭

溶融SUS316-10mass%B$$_{4}$$Cの密度および表面張力測定

東 英生*; 福山 博之*; 山野 秀将

no journal, , 

シビアアクシデント時では事故初期に制御棒が崩落するため、その崩落進展のメカニズムをシミュレートするためには溶融した制御棒材及びその被覆材料の熱物性値が必要となってくる。本研究では、電磁浮遊装置を用いて、制御材の被覆材料であるステンレス鋼(SUS316)に制御棒材であるB$$_{4}$$Cが10mass%混合した融体の密度および表面張力の測定を試みた。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,1; プロジェクト全体概要

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 江村 優軌; 倉田 正輝; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; Liu, X.*; et al.

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬できるようにするため、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応実験及び材料分析、共晶溶融反応に関する物理モデル開発及び実機適用解析を実施する研究プロジェクトを立ち上げた。ここでは、プロジェクト全体概要及び初年度(平成28年度)の進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,4; 5mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の放射率、熱容量、熱伝導率測定

東 英生*; 福山 博之*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$)と原子炉構造材(ステンレス鋼: SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたレーザーイメージング密度測定法および液滴振動法により、5mass%B$$_{4}$$C-SS系融体の密度および表面張力の測定を行った結果について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,3; 5mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の密度、表面張力測定

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$C)と原子炉構造材(ステンレス鋼:SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたレーザーイメージング密度測定法および液滴振動法により、5mass%B$$_{4}$$C-SS系融体の密度および表面張力の測定を行った結果について報告する。

口頭

B$$_{4}$$C含有ステンレス鋼融体の熱物性計測

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$C)と原子炉構造材(ステンレス鋼: SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたB$$_{4}$$C-SS系融体の熱物性測定を行った結果について報告する。

口頭

Thermophysical property measurements of molten stainless steel containing 10mas%B$$_{4}$$C by electromagnetic levitation technique

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

本研究では、静磁場での電磁浮遊法を用いて10mass%B$$_{4}$$C含有SUS316Lの密度, 表面張力, 輻射率, 比熱及び熱伝導率を測定した。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究; プロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 斉藤 淳一; 菊地 晋; 江村 優軌; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

no journal, , 

我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発に着手した。共晶溶融実験では可視化実験、反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。

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