Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m
とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.
Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07
被引用回数：137 パーセンタイル：97.72(Physics, Fluids & Plasmas)最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。
by the first-principles and lattice vibration源 聡*; 加藤 正人; 小無 健司*; 川添 良幸*
Journal of Nuclear Materials, 385(1), p.18 - 20, 2009/03
被引用回数：32 パーセンタイル：88.55(Materials Science, Multidisciplinary)アクチニド酸化物の物性データは取扱いが困難なことから、わずかしか報告がない。アクチニド化合物について計算科学を適用し、物性データを予測することができれば、アクチニド科学の理解が深まり、新たな燃料開発の展開が期待できる。本報告は、第一原理計算及び分子動力学計算を用いてPuOの電子状態,フォノン分散を計算した。その結果、第一原理分動力学計算を行い、格子定数,弾性定数,熱膨張率,比熱などの物性データを得ることができた。
飛田 健次; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 櫻井 真治; 林 孝夫; 芝間 祐介; 礒野 高明; 榎枝 幹男; 中村 博文; 佐藤 聡; et al.
Nuclear Fusion, 47(8), p.892 - 899, 2007/08
被引用回数：57 パーセンタイル：86.6(Physics, Fluids & Plasmas)コンパクトな核融合原型炉概念SlimCSについて報告する。この原型炉は通常のトカマク炉と比べると小規模な中心ソレノイドコイル(CS)を採用している点に特徴がある。通常、CSの主要な役割はポロイダル磁束の供給とされるが、これをプラズマ形状制御とみなすことでCSの大幅な小型化が可能であり、これによりトロイダルコイルの軽量化しいては炉本体重量の低減が期待できる。さらに、CSの小型化はプラズマの低アスペクト比(=2.6)化を可能にし、高楕円度,大プラズマ電流化,高ベータ化など炉心プラズマの高出力密度を実現するうえで望ましい条件が整う。この結果、SlimCSはARIES-RSのような先進トカマク炉概念と同規模の炉寸法でありながら、比較的無理のない炉心プラズマ条件でほぼ同等の核融合出力を発生するメリットを持つ。
及川 聡洋; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; 林 伸彦; 藤田 隆明; 内藤 磨; 津田 孝; 栗田 源一; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 45(9), p.1101 - 1108, 2005/09
被引用回数：4 パーセンタイル：14.24(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uトカマクにおいて、新古典テアリング不安定性発生中の磁気島形成に伴う電流密度の小半径方向分布の時間発展を世界で初めて観測した。磁気島構造の成長に伴い、電流密度分布は磁気島位置において平坦化し凹型の構造が現れた。そして磁気島の縮小に伴い、この平坦部は狭まり、磁気島消滅後には平坦化構造も消滅した。一方、MHD不安定性の無いプラズマではそのような電流密度分布の変形は見られなかった。テアリングモード放電で現れた電流密度分布の発展は、磁気島部での自発電流の減少を仮定した非定常輸送シミュレーションによって再現できた。また、実験結果と定常解の比較からも、電流密度分布と安全係数分布の時間発展を説明できる。これら実験結果とシミュレーション結果から、磁気島O点での自発電流の減少を結論づけた。
及川 聡洋; 諫山 明彦; 藤田 隆明; 鈴木 隆博; 津田 孝; 栗田 源一
Physical Review Letters, 94(12), p.125003_1 - 125003_4, 2005/04
被引用回数：10 パーセンタイル：53.46(Physics, Multidisciplinary)JT-60Uトカマクにおいてテアリング不安定性発生中の磁気島形成に伴う電流密度の小半径方向分布の時間発展を世界で初めて観測した。磁気島構造の成長に伴い、電流密度分布は磁気島位置において平坦化し凹型の構造が現れた。そして磁気島の縮小に伴い、この平坦部は狭まり、磁気島消滅後には平坦化構造も消滅した。さらに、磁気島の回転に同期して局所ポロイダル磁場が変動することを観測した。この観測結果は電流密度分布の平坦化が磁気島構造のO点に局在していることを意味する。以上の結果は、テアリング不安定性理論が予測する電流密度分布の発展を初めて実験的に証明したものである。
班目 春樹*; 岡本 孝司*; 田中 源太郎*; 森元 雄一郎*; 佐藤 聡*; 近藤 昌也
JAERI-Tech 2003-017, 156 Pages, 2003/03
JAERI-Tech-2003-017.pdf:5.31MB
原子炉圧力容器と格納容器気相部とを加圧管と注入管によって繋いだ均圧注入系の挙動をU字管内の液柱で模擬した実験と解析を行った。実験は、カバーガスをU字管内気相部に一定流量で注入してゆき、水位があるレベルに達するとガスを放出、水位が回復するとガス放出を停止することによって行った。実験の結果、ガス放出の周期は一定間隔とはならず、大きくばらつくことがわかった。そこで、圧力上昇時と下降時それぞれの挙動に対し線形方程式を立て、それをつないだ区分線形モデルを作成した。区分線形モデルは接線分岐,周期倍分岐,周期加算分岐といったカオス特有の性質を示したため、ガス放出の周期がばらついたのはカオスである可能性が高いことを示した。
竹治 智; 諫山 明彦; 小関 隆久; 徳田 伸二; 石井 康友; 及川 聡洋; 石田 真一; 鎌田 裕; 閨谷 譲; 芳野 隆治; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.278 - 297, 2002/09
被引用回数：7 パーセンタイル：6.06(Nuclear Science & Technology)トカマクプラズマの高圧力定常運転の実現への寄与を念頭に、高ポロイダルベータモード,負磁気シアモード等JT-60Uにおける閉じ込め改善トカマク放電における磁気流体力学的(MHD)安定性の研究成果を総括した。閉じ込め改善プラズマを特徴付ける周辺部及び内部輸送障壁は、それらが形成する大きな圧力勾配とそれに伴うブートストラップ電流により、局所的あるいは広域的MHD安定性に重要な影響を及ぼす。まず、閉じ込め改善放電の広域的安定性限界は、低n(トロイダルモード数)キンクモードで規定され、プラズマ圧力分布の尖鋭度の低減,プラズマ形状の高三角度化及び導体壁の近接により安定性限界を改善できる。局所的安定性では、周辺部輸送障壁にかかわる周辺部局在モード(ELM),内部輸送障壁にかかわる内部輸送障壁局在モード(BLM),抵抗性交換型モードについてその発生機構等を明らかにした。さらに、高圧力プラズマの長時間維持において問題となる、新古典テアリングモード(NTM),抵抗性導体壁モード(RWM)のMHD特性とその安定化について議論した。
竹治 智; 徳田 伸二; 栗田 源一; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; 武智 学; 大山 直幸; 藤田 隆明; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.447 - 454, 2002/05
JT-60Uにおいて、低トロイダルモード数nの電流駆動型(規格化ベータ
0.2)及び圧力駆動型(
2.4)理想MHDキンクモードの壁安定化にかかわる抵抗性壁モード(RWM)を同定し、そのMHD特性を明らかにした。まず、電流駆動型RWMの場合、導体壁の磁場染込み時間
の5-10倍の成長率をもち、圧力駆動型RWMの場合はの1-10倍の成長率をもつこと、また、圧力駆動型RWMはの数倍程度までの周期のモード周波数を伴うことがわかった。また、圧力駆動型RWMは、プラズマがアルフベン速度の1%程度のプラズマトロイダル回転をもつ状態で発生し、その発生時に顕著なトロイダル回転速度の低下を伴わないことがわかった。さらに、圧力駆動型RWMの発生後に起こるプラズマ崩壊(放電の終了)は、10程度で成長するRWMの成長率がその10倍以上に急速(0.1ms以内)に変化した直後に起こることを明らかにした。
高橋 和雄*; 緑川 義男*; 糸岡 聡*; 床井 博見*; 十亀 求*; 嵐田 源二*
PNC TJ9124 98-003, 195 Pages, 1998/01
ナトリウム液滴の滴下中の燃焼挙動を把握するとともに、解析コードへ検証用データを提供することを目的として、ナトリウム液滴の燃焼実験を実施した。本研究の主要な成果は以下の通りである。(1)実験装置の設計及び製作直径3.5+-1.0mm、温度500+-10
の液滴を安定して生成し、不活性ガス雰囲気及び大気雰囲気中で滴下できる実験装置を設計・製作した。(2)不活性ガス雰囲気実験によるナトリウム液滴径の測定生成した液滴を燃焼させないように不活性ガス雰囲気中で50滴滴下する試験を4回実施した。回収した個々の液滴のナトリウム重量測定値から算出した生成時の平均液滴径は約3.8mmであった。(3)大気雰囲気実験によるナトリウム液滴の燃焼量及び落下速度の測定大気雰囲気で液滴を50滴滴下する試験を6回実施した。回収した全液滴のナトリウム重量測定値と、上記(2)で評価した滴下ナトリウム総重量との差から算出した滴下中のナトリウム燃焼量は、約3.4mgであった。滴下途中の液滴の高速度写真の撮影結果から算出した約2.4m落下後の液滴速度は、燃焼液滴及び燃焼していない液滴とも5.5+-0.1m/sであった。
加藤 正人; 小無 健司*; 源 聡*; 中道 晋哉
no journal, ,
原子力機構では、高速炉の実用化に向けてマイナーアクチニド(MA)を含有した低除染燃料の開発を進めている。燃料開発を効率的・効果的に進めるためには、実験的にデータを取得することに加え、理論的に物性データを予測する技術を確立し、広範囲な条件をカバーする基礎データを整備することが必要である。本研究では、実験データをもとに熱力学的データベースを整備し、多元系燃料の物性データを予測する技術と、非経験的な機構論的手法により燃料組成から物性データを予測する技術の開発を目指している。これまでに取得したデータを今後の燃料開発につなげるために、実験データをもとにした熱力学的データベースの構築を進めている。取得した熱力学データは熱力学計算コードを用いることにより多元系燃料の予測評価をすることを目指す。機構論的手法による物性データの予測では、PuOについてVASPコードを用いた第一原理計算を行い酸素欠陥構造に関する評価と物性データの予測評価を進めてきた。
TRU燃料に関する計算化学の研究の現状小無 健司*; 加藤 正人; 神戸 振作; 源 聡*
no journal, ,
原子炉炉心燃料の開発にはこれまで多くの時間と予算を費やしてきた。すなわち、想定されるさまざまな使用条件に対する物性値を測定し、その実験データに基づき物性モデルを作成しそれを用いて燃料の設計を行う必要があった。このような経験モデルの適用範囲は、実験データが存在する領域の近くに限られ、その適用範囲を越えて使用する場合は大きな不確定性を伴う。一方、近年電子状態に基づく材料物性の理解が進みこれまでの経験論的物性モデルに代わる機構論的モデルを開発しようとする試みが進められている。プルトニウム酸化物を例に取りこの試みについて概説する。
飛田 健次; 西尾 敏; 山田 政男*; 角舘 聡; 中村 博文; 林 巧; 榎枝 幹男; 鶴 大悟; 川島 寿人; 栗田 源一; et al.
no journal, ,
保守方式は核融合炉の基本構造を決定づける重要な設計因子である。高い設備利用率を実現するためには炉内機器の脱着が容易な構造でなければならない。一方、ディスラプション時に働く強大な電磁力に耐える堅牢な構造が求められるが、燃料増殖材の充填空間を十分確保したいので支持構造材は最小限にとどめたい。原型炉には、これら相反する要求を同時に満たす炉構造・保守概念が求められている。原子力機構では、既存技術又はその延長技術で実現可能なセクター一括保守概念の構築を試みている。保守の一部である搬送概念については、1セクターあたり650
750トンになる重量物を搬送するためには車輪又はローラーを用いる方式以外は考えにくいという結論に達し、今回は車輪方式の搬送機概念を具体化した。保守時には、セクター下部に設けたギャップに搬送機を導入し搬送機上部の油圧ジャッキを上げてセクター荷重を車輪で受けた後、牽引力の大きいナットボール回転ネジ方式でセクターをキャスクに引き込む。このような搬送概念の他、キャスク2重ドア,転倒力支持などセクター保守の課題を解決するための方策について報告する。
の第一原理平面波擬ポテンシャル計算,1; 結晶構造と弾性定数の評価加藤 正人; 小無 健司*; 源 聡*
no journal, ,
アクチニド酸化物の物性データについて、理論的に評価し、各種物性データのシミュレーションを行うことを目的として第一原理計算による評価を進めている。本研究ではプルトニウム酸化物について第一原理計算を行い、結晶構造及び弾性定数を評価した。
の第一原理平面波擬ポテンシャル計算,2; フォノン解析と熱物性値の評価加藤 正人; 小無 健司*; 源 聡*
no journal, ,
プルトニウム酸化物について第一原理計算により得られた計算結果をもとにフォノン解析を行った。さらに、解析結果から、ヘルムホルツエネルギを求め、熱膨張率,比熱の評価を行った。
