Numerical evaluation on fluctuation absorption characteristics based on nuclear heat supply fluctuation test using HTTR

高田 昌二; 本多 友貴*; 稲葉 良知; 関田 健司; 根本 隆弘; 栃尾 大輔; 石井 俊晃; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 沢 和弘*

Proceedings of 9th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2018) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2018/10

HTGRに接続する核熱利用システムの設計では、化学プラント会社の容易な参入を可能にするため、非原子炉級で設計されるが、熱利用システムで異常が発生した場合でも原子炉の運転を継続できることとしている。需要地近接立地で負荷追従運転を実現するため、原子炉入口および出口冷却材温度を一定に保ちながら一次系ガス圧力を変化させるインベントリ制御は原子炉出力を制御する方法の候補の1つとされている。HTTRを用いた非核加熱運転による熱負荷変動吸収試験結果をもとに、異なる一次系ガス圧力で原子炉入口温度をステップ状に変動させた。数値解析の結果、圧力の低下により変動吸収特性が劣化しないことが明らかになった。また、原子炉出力の80%でも、原子炉出口温度がスクラムレベルに達しないことも明らかにした。

Progress in long-pulse production of powerful negative ion beams for JT-60SA and ITER

小島 有志; 梅田 尚孝; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 秋野 昇; 小又 将夫; 藻垣 和彦; et al.

Nuclear Fusion, 55(6), p.063006_1 - 063006_9, 2015/06

https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/6/063006

原子力機構では、JT-60SAやITERで利用する中性粒子入射装置の開発に向けて、大型高エネルギー負イオン源による100秒を超える負イオン生成・加速の実証を目指した研究を進めている。まず、JT-60SA用負イオン源の負イオン生成部のプラズマ閉じ込め用磁石配置を変更することにより、生成されたプラズマの密度分布を一様化することに成功した。これにより、引出領域の83%から一様な負イオンビームを生成し、これまでの最高値17Aを大きく超える32Aの負イオン電流を1秒間引き出すことに成功した。この磁場配位とこれまでに開発した長時間負イオン生成用温度制御型プラズマ電極を適用し、さらに負イオン電流のフィードバック制御手法を用いることにより、15Aの大電流負イオンビームを100秒間維持することに成功した。これは、JT-60SAの定格の68%の電流に相当し、パルス幅は定格を満たしている。また、ITER用高エネルギー加速器の開発に向けては、負イオンビームが加速途中で電極に衝突して生じる熱負荷を低減するだけでなく、負イオンと同時に引き出される電子を熱的に除去することが重要であった。今回、冷却構造を改良することにより従来の5倍の電子熱負荷を許容できると共に、残留磁場で偏向する負イオンビームの軌道制御機構を組み合わせて、新しい引出部を開発した。その結果、700keV、100A/mの負イオンビームを従来の7倍以上長いパルス幅である60秒間維持することに成功した。

Progress in development and design of the neutral beam injector for JT-60SA

花田 磨砂也; 小島 有志; 田中 豊; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.835 - 838, 2011/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2011.04.068

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射装置(NBI)と1基の負イオンNBIを用いて、合計30MWの重水素原子を100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIにおいては、1基あたり1.7MW, 85keVの重水素原子の入射に向けて、既存の正イオンNBIの電源の一部や磁気シールドを改造する設計を進めている。電源に関しては設計をほぼ完了し、改造機器の仕様を決定した。磁気シールドに関しては工学設計をほぼ完了し、今後、製作設計を開始する予定である。500keV, 10MW入射が要求されている負イオンNBIにおいては、同装置の心臓部である負イオン源の開発を強力に進めている。負イオン源内の真空絶縁を改善することによって、負イオン源の耐電圧を従来の400kVから設計電圧である500kVに大幅に改善した。加えて、イオン引き出し面積の約20%を用いたビーム生成実験において、2.8A, 500keVの水素負イオンビーム生成に成功した。本結果は1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。開発に加えて、設計・調達においても、500kV加速電源の改造設計を完了し、2010年度から調達を開始する。

Achievement of 500 keV negative ion beam acceleration on JT-60U negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083049_1 - 083049_8, 2011/08

https://doi.org/10.1088/0029-5515/51/8/083049

JT-60NNBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されていることが大きな問題であった。そこで、負イオン源内の真空絶縁距離を調整し、単段の要求性能を超える各段200kVを保持することに成功した。この結果を踏まえて負イオン源を改良し、従来よりも短いコンディショニング時間で500kVの印加に成功し、設計値である490kVを加速電源の限界である40秒間絶縁破壊することなく保持することにも成功した。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施し、従来410keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。また、486keVのビームでの負イオン電流値は18m離れたカロリーメーターで2.8A(84A/m)が得られた。通常、過度のギャップ長延長はビーム光学の劣化を引き起こすが、今回のギャップ長ではビーム光学の大きな劣化がないことを計算及び実験で確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

Development and design of the negative-ion-based NBI for JT-60 Super Advanced

花田 磨砂也; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 菊池 勝美; 小又 将夫; 小島 有志; 藻垣 和彦; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.208 - 213, 2010/08

http://www.jspf.or.jp/JPFRS/PDF/Vol9/jpfrs2010_09-207.pdf

原子力機構では、JT-60SAに向けた負イオンNBI装置の開発及び設計を進めている。特に、開発に関しては、500keV, 22Aの重水素負イオンビームの生成に向けて、既存のJT-60負イオン源を改良し、JT-60負イオンNBI装置に取り付けて、試験を行っている。現在、開発の最優先課題である負イオン源の高エネルギー化を精力的に進めている。負イオン源内の電極間のギャップ長を従来よりも伸張することによって、イオン源に印加可能な加速電圧を従来の400kVから要求性能である500kVまで改善した。加えて、イオン引き出し領域の1/5を用いて、世界に先駆けて、500keV, 3Aの高エネルギー水素負イオンビームの生成に成功した。負イオン源の高エネルギー化と並行して、JT-60SAにおける100秒入射に向けて、既設のJT-60負イオンNBI装置の長パルス化を図った。負イオン源内の電極熱負荷を従来より20%低減し、同装置の限界である30秒入射を実現した。その結果、入射時間とパワーの積である入射エネルギーは世界最大値80MJに到達し、プラズマの高性能化に大きく貢献した。

Determination of Uranium, Curium and Plutonium in the Hulls

久野 剛彦; 岡野 正紀; 佐藤 宗一; 根本 和弘*; 実方 秀*

44th Annual Meeting of the INMM, 60 Pages, 2003/00

None

Heating and non-inductive current drive by negative-ion based NBI in JT-60U

及川 聡洋; 牛草 健吉; Forest, C. B.*; 根本 正博; 内藤 磨; 草間 義紀; 鎌田 裕; 飛田 健次; 鈴木 慎悟*; 藤田 隆明; et al.

Fusion Energy 1998, Vol.2, p.551 - 558, 1998/10

JT-60Uにおいて、負イオン源NB(以下NNB)の加熱、電流駆動特性の研究を行った。NNBパワーのプラズマへの吸収を理解する上で基本となるビーム粒子の電離過程は、高ビームエネルギー、高密度において多段階電離過程の寄与が大きく、理論モデルが適用できることを実験的に示した。プラズマ平衡解析からプラズマ内部の電界を求め、NNB駆動電流分布を同定した。全駆動電流量は0.6MAまで到達したことを示した。また電流駆動効率は電子温度と共に増大することを明らかにし、トカマク炉において必要とされる電流駆動効率に到達する見込みを示した。加熱パワーの大部分がNNBによる電子加熱である場合にも、Hモード遷移が得られることを明らかにした。

ナトリウム分析作業月報; 1981年11月分

酒井 和子*; 桑名 宏一*; 飯島 稔*; 飛田 和弘*; 根本 清光*; 高荷 智*

PNC TN936 81-11, 15 Pages, 1981/12

PNC-TN936-81-11.pdf:0.3MB

本作業月報は,ナトリウム分析室における11月分の作業実績をまとめたものである。高速実験炉部イ)アルゴンカバーガス一次系1試料,二次系2試料および遮蔽系窒素ガス3試料の分析を行なった。ロ)金属焼結フィルター付着物5試料の分析を行なった。ナトリウム技術部,ナトリウム流動伝熱試験室熱放射ループのアルゴンカバーガス5試料の分析を行なった。その他分析機器類の保守,点検等について述べてある。

ナトリウム分析作業月報; 1980年6月分

寺沼 保*; 桑名 宏一*; 飯島 稔*; 飛田 和弘*; 滑川 優; 根本 昌明*; 鈴木 実*; 秋山 孝夫*; 高荷 智*

PNC TN936 80-06, 21 Pages, 1980/07

PNC-TN936-80-06.pdf:0.55MB

本作業月報は,ナトリウム分析室における6月分の作業実績をまとめたものである。「高速実験炉部」炉心ナトリウム1試料,一次系ナトリウム2試料,一次系カバーガス1試料および二次系カバーガス2試料,計6試料の分析を行なった。「燃料材料試験部・照射燃料集合体試験室」燃料酒豪集合体洗浄試験で用いられるナトリウムイオン濃度計用の標準溶液3種類を調整し,ナトリリウム含有量の分析を行なった。「蒸気発生器開発部・50MW蒸気発生器試験室」(イ)1MWSG試験施設ナトリウム系統のナトリウム1試料の分析を行なった。(ロ)蒸気発生器解体検査で,蒸気器管束部を洗浄したときの洗浄液23試料中のナトリウム含有量の分析を行なった。「ナトリウム技術部・ナトリウム技術開発室」(イ)ナトリウム疲労試験ループ1のナトリウム4試料,および炭素移行試験ループのナトリウム1試料の分析を行なった。(ロ)金属試験片58試料の炭素分析を行なった。その他分析装置,機器類の保守,点検および不具合,故障などについて述べてある。

ナトリウム分析作業月報; 1979年12月分

根本 清光*; 飯島 稔*; 滑川 優; 桑名 宏一*; 飛田 和弘*; 高荷 智*

PNC TN936 79-12, 24 Pages, 1980/01

PNC-TN936-79-12.pdf:0.49MB

本作業月報は,ナトリウム分析室における12月分の作業実績をまとめたものである。「高速実験炉部」(イ)キャスクカーアルゴンガス2試料の分析を行った。(ロ)トランスフアロータタンク内アルゴンガス4試料の分析を行った。「ナトリウム技術開発室」(イ)ナトリウム1試料の分析を行った。(ロ)金属試験片59試料の分析を行った。「ナトリウム機器構造試験室」(イ)NaK蒸留残査26試料の分析を行った。(ロ)電解洗浄液17試料の分析を行った。(ハ)ナトリウム6試料の分析を行った。「ナトリウム流動伝熱試験室」(イ)粒状物3試料の分析を行った。「50MW蒸気発生器試験室」(イ)ナトリウム5試料の分析を行った。その他分析装置,機器類の保守,点検および不具合などについて述べてある。