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山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：6 パーセンタイル：84.97(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
As using high-resolution inelastic X-ray scattering村井 直樹*; 福田 竜生; 小林 達也*; 中島 正道*; 内山 裕士*; 石川 大介*; 筒井 智嗣*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 宮坂 茂樹*; et al.
Physical Review B, 93(2), p.020301_1 - 020301_5, 2016/01
被引用回数：7 パーセンタイル：34.12(Materials Science, Multidisciplinary)Phonon spectra of detwinned SrFeAs crystals, as measured by inelastic X-ray scattering, show clear anisotropyaccompanying the magnetostructural transition at 200 K. We model the mode splitting using magnetic DFT calculations, including a phenomenological reduction in force-constant anisotropy that can be attributed to magnetic fluctuations. This serves as a starting point for a general model of phonons in this material applicable to both the antiferromagnetically ordered phase and the paramagnetic phase. Using this model, the measured splitting in the magnetic phase below T
, and the measured phonon linewidth, we set a lower bound on the mean magnetic fluctuation frequency above T at 210 K.
小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10
J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。
福田 真平; 澤邊 祐希; 鈴木 隆洋*; 石山 達也*; 川瀬 雅人*; 伊藤 雄一; 加藤 裕子; 吉位 明伸; 菊澤 信宏; 大内 伸夫
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1122 - 1125, 2014/06
J-PARC LINACは、2014年にセシウム添加高周波駆動負水素イオン源(RFイオン源)のインストールが予定されている。また、同じく2014年に現在のRFQに替えてRFQ IIIへの換装も予定されている。現在J-PARC LINAC棟にて、RFイオン源とRFQ IIIの共同のテストスタンドを組み、ビーム加速試験を行うべく準備を進めている。J-PARC制御グループでは、これらテストスタンドにもJ-PARC加速器と同等の加速器制御環境が必要であると考え、制御系をデザインした。具体的には、機器を保護するためのMPS(Machine Protection System)の導入や機器を遠隔制御するためのEPICS環境の実装、各加速器構成機器へタイミング信号を送るためのタイミングシステムの構築である。本発表では、テストスタンドにおける制御系の構築について報告する。
長縄 弘親; 熊沢 紀之*; 斉藤 浩*; 柳瀬 信之; 三田村 久吉; 永野 哲志; 鹿嶋 薫*; 福田 達也*; 吉田 善行; 田中 俊一*
日本原子力学会和文論文誌, 10(4), p.227 - 234, 2011/12
2011年3月15日に発生した東京電力福島第一原子力発電所2号機の水素爆発で放出された放射性物質によって汚染された、福島県相馬郡飯舘村長泥地区のビニールハウス用農地,水田,牧草地,家屋周辺等の土壌の除染を試みた。除染方法は、高分子陽イオンと高分子陰イオンが生成する固体状の高分子イオン複合体(ポリイオンコンプレックス: PIC)を用いて固定化した、土壌の表層部を剥離することを原理とする。2種類のPIC水溶液を用いて異なった特性の土壌を対象に除染試験を実施し、90%以上の高い除染率が得られること、及び同法が除染作業中の土壌の飛散の抑制に効果的であることを明らかにした。
Cheng, S.*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 甲斐 貴之*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 48(10), p.1327 - 1336, 2011/10
被引用回数：27 パーセンタイル：87.21(Nuclear Science & Technology)セルフレベリング挙動解明のため、粒子ベッドを通して窒素ガスを一定に浸透させる一連の実験を行った。この実験で、長方形タンク内の固体粒子と水により、それぞれ燃料デブリと冷却材を模擬した。得られたデータに基づき、セルフレベリング過程でのベッドの傾きの過渡変化を表す経験モデルが開発された。計算と実験結果による値は十分な一致をみせた。モデルの検証は実験パラメーター(物質サイズ、濃度、ガスの流量等)の影響の詳細な解析により確認された。そのモデル適用性について、モデルシミュレーションと既存の沸騰型の大規模実験システムでの実験結果とを比較し、拡張条件のも適用できることが考察された。
鈴木 隆洋; 伊藤 雄一; 石山 達也; 丸田 朋史; 加藤 裕子; 川瀬 雅人; 福田 真平; 澤邊 祐希*; 菊澤 信宏
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.527 - 529, 2011/08
J-PARCのMPSはビーム衝突による放射化を可能な限り低減するために設置された。これにMPSサブシステムを組合せた統合システムにより、機器異常発生時の高速ビーム停止と安定したビームの運転再開を実現している。現在J-PARCではMLFとMRの各施設への共用運転を行っている。共用運転での重要な課題として、各施設の稼働率の向上がある。これまでは、ビーム共用運転中にMRの機器異常にてMPSが発報した場合、その影響がないMLFへのビーム供給も停止していた。そのためMLFへのビーム供給を再開するには、MRの障害が回復されるのを待つか、又は、ビーム行き先モードをMLFのみに変更する必要があった。施設の稼働率向上を考慮した場合、MLFのみに向けたビーム運転を迅速に再開できることが望ましい。そこでわれわれはこの課題に対応するためにMPSサブシステム2を開発した。この機器は、例えば、MRにてMPSが発報した場合、MR行きビームは出射せずに、MLF行きビームのみを出射させることができる。この機能を利用すれば、MLFのみのビーム運転を迅速に再開、又は中断せずに供給し続けることが可能となり、稼働率を向上できる。本発表ではMPSサブシステム2について報告する。
Cheng, S.*; 平原 大輔*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; et al.
Experimental Thermal and Fluid Science, 35(2), p.405 - 415, 2011/02
被引用回数：30 パーセンタイル：75.93(Thermodynamics)水を液体として用い観察タンクの底から窒素を発生させバブルを作る実験が2次元(2D)3次元(3D)それぞれの状態で個別に行われた。粒子ベッド高さ(30mmから200mm),粒子直径(0.4mmから6mm)そして、粒子タイプ(アクリルビーズ,ガラス,アルミ,ジルコニウム)等で粒子ベッドに変化を持たせた。これらの実験でイメージ解析によって初めて3種類のバブル特性が観察され、さらに表面バブル頻度、2D, 3D状態の表面バブルサイズなどのバブル挙動の定量的な詳細分析で検証された。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Nuclear Engineering and Design, 241(1), p.366 - 377, 2011/01
被引用回数：37 パーセンタイル：92.67(Nuclear Science & Technology)In the present study, we elected to use depressurization boiling to simulate an axially increasing void distribution in the debris bed. Bottom-heating boiling was also chosen to confirm characteristics of the self-leveling process do not depend on the boiling mode. Particle size, shape, bed volume and density along with boiling intensity and total volume were taken as experimental parameters to obtain the general characteristics of the self-leveling process. Experiments with simulant materials were conducted and analyzed. The good concordance of the transient processes obtained from the different boiling methods sufficiently demonstrates the results obtained exhibit these general self-leveling characteristics. Comparisons of deduced time variations of the inclination angle provide qualitative tendencies based on the experimental parameters considered influential to self-leveling behavior. The rationale behind the definition introduced for equivalent power density is also presented.
Cheng, S.*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 甲斐 貴之*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; et al.
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM), 7 Pages, 2010/11
Studies on the self-leveling behavior of debris bed are crucial for the assessment of core-disruptive accident (CDA) in sodium-cooled fast reactors (SFR). In this study, to clarify the behavior, experiments were performed by injecting nitrogen gas uniformly to particle beds. By this way relatively larger gas velocity might be achieved easily. Current experiments were conducted in a rectangular tank, where solid particles and water simulate the fuel debris and coolant. Based on the experimental observations and data obtained, with the help of dimensional analysis technique an empirical model was developed to predict the relative change of inclination angle (
) during self-leveling process. The calculated values of using proposed models and the experimental data were compared. Calculated values by the model agreed with the experimental values. The rationality of the proposed model was also confirmed by a detailed analysis of the effect of current experimental parameters.
澤邊 祐希*; 鈴木 隆洋; 石山 達也; 福田 真平; 菊澤 信宏
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.680 - 682, 2010/08
J-PARCリニアックは、181MeVの負水素イオンビームを3GeVシンクロトロンへ出射している。この負水素イオンビームを400MeVまで増強するため、平成22年度から平成24年度にかけて、既設のSDTL部の下流側にACSを増設する工事が行われている。それに伴い、J-PARC制御系も整備を進めている。現在は、ACS部制御機器の情報収集を行い、制御試験端末へのEPICS環境の設定、IOC上に実装するEPICSレコードの作成を行い、制御試験を進めている。また、タイミングシステムをACS部に対応させる作業を並行して行っている。本報告では、現状のACS部制御系の開発現状について報告する。
Cheng, S.*; 平原 大輔*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/05
気泡挙動について一連の実験を行い、デブリ層における三相流動を明らかにした。本件は冷却材沸騰状態での除熱能力における最重要ポイントである。本実験には2次元タンクを使用した。液相には水を用い、気泡の生成はタンク底部から窒素ガスを注入して行った。実験パラメータには多様性をもたせ、高さの異なる粒子層,さまざまな直径の粒子,異なるタイプの粒子,異なる流量の窒素ガスなどを用いた。デジタル画像解析の手法を用い、3種の気泡上昇挙動が本実験条件下で観測された。このことは、気泡離脱頻度や気泡離脱サイズなどの気泡上昇特性について詳細な定量分析によっても確認された。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(4), p.384 - 395, 2010/04
被引用回数：40 パーセンタイル：92.29(Nuclear Science & Technology)We develop criteria establishing the onset of self-leveling behavior of core debris in a core-disruptive accident of a sodium-cooled fast breeder reactor. We base the criteria on a force balance model assuming a debris bed with a single-sized spherical particle. The model considers drag, buoyancy, and gravity acting on each particle. A series of experiments verified the applicability of this description of self-leveling. Particle size, shape, density, along with boiling intensity, bed volume, and even experimental methods were taken into consideration to obtain general characteristics of the self-leveling process. We used depressurization boiling to simulate an axially increasing void distribution in the debris bed. We also used bottom heating to validate the use of the depressurization method. We obtained good agreement between model predictions for the self-leveling onset and experimental results. Extrapolation of our model to actual reactor conditions is discussed.
守田 幸路*; Ryu, P.*; 松元 達也*; 福田 研二*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 佐藤 一憲
JAEA-Research 2009-018, 52 Pages, 2009/09
JAEA-Research-2009-018.pdf:46.46MB
液体金属高速炉の低エネルギー損傷炉心における炉心物質の流動性をモデル化するため、固体粒子が支配的な多相流の運動挙動について研究を行った。ダム堰崩壊実験及び気泡可視化実験の2つのシリーズの実験を行うとともに、実験の数値シミュレーションにより高速炉安全解析コードSIMMER-IIIの流体力学モデルについて検証した。実験解析から、SIMMER-IIIは粒子ジャミングモデルのモデルパラメータの調整によって固体粒子間の相互作用の多相流挙動への影響をある程度模擬できることがわかった。広範な流れ条件において固体粒子間の相互作用を適切に表すためには、より一般化されたモデルを用いてSIMMER-IIIを改良する必要がある。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 15 Pages, 2009/09
高速炉における事故条件では燃料デブリからの崩壊熱が冷却材沸騰を引き起こすが、本研究では、軸方向に増加するボイド分布を模擬するため、従来のデブリベッド下部からのガス注入あるいは加熱の代わりに減圧沸騰を用いて実験を実施した。セルフレベリング発生についてモデル予測は実験結果と良い一致を得た。実機条件に対する本モデルの外挿性もまた考察された。
守田 幸路*; 福田 研二*; 松元 達也*; 飛田 吉春; 鈴木 徹; 山野 秀将
JAEA-Research 2009-006, 51 Pages, 2009/05
JAEA-Research-2009-006.pdf:19.69MB
液体金属冷却型高速炉の事故後熱除去過程の評価では、崩壊熱を持つデブリベッドの冷却性を適切に評価することが重要となる。デブリベッドの冷却特性は、一般にデブリベッド内での冷却材の対流・沸騰及びデブリベッドの運動挙動に大きく依存する。そこで、本研究では、デブリベッドの運動特性を把握するため、模擬物資を用いた試験により、冷却材の沸騰によって駆動されるセルフレベリング特性に関する基礎的な研究を実施した。本試験では、デブリベッド内でのボイド分布を模擬するため水の減圧沸騰を採用するとともに、燃料デブリの模擬物質としてアルミナ粒子を用いデブリベッドを構成した。さらに、セルフレベリングが生じる条件に関して簡易モデルを提案し、試験結果と比較するとともに、実機条件への外挿性について考察した。また、安全解析コードで用いられている多相流モデルの妥当性を検証するため、デブリベッドの運動挙動にも関連する固液2相流の試験解析を行った。本検証研究では、固体粒子を伴う液柱のスロッシング挙動に関する試験解析を実施し、安全解析コードの基本的な妥当性を確認した。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2008/11
本研究では、セルフレベリング挙動特性を模擬物質を用いて実験的に調べた。本実験では、異なる密度で構成されるアルミナあるいは鉛の固体球で構成されるデブリベッドでのボイド率が軸方向に増加することを減圧沸騰を用いて模擬した。粒子サイズ(直径0.5mmから6mm)と形状(球形あるいは非球形粒子)もまた実験パラメータとした。セルレベリング発生クライテリアを提案して、それを実験結果と比較した。
鈴木 隆洋; 吉川 博; 榊 泰直; 高橋 博樹; 伊藤 雄一; 加藤 裕子; 川瀬 雅人; 石山 達也; 福田 真平*; 渡邉 和彦*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.84 - 86, 2008/00
J-PARCのMPSは、ビーム衝突による熱損傷と放射線損傷を極めて低減させるために設置された。実際、J-PARC Linacにおいては、運用されて1年半になるが、当初の仕様をほぼ満足する高速性(ビームロス検知からビーム完全停止まで5
秒程度:実測)と、高信頼性(原因がわからない誤動作率がほぼゼロ)を実現している。このように異常発生時に高速にビームを停止することには十分満足する性能が得られた。しかし、研究施設としての実際のビーム運転を考慮した場合、高速でビームを停止する以外にも満足しなければならない要求がある。そこで、これらの要求を満足させるために、新たにMPSサブシステムを用意し、MPSの性能向上を図ることにした。サブシステムとして、(1)MPS発報時やビームパラメータ調整時などのビーム運転停止状態から、安定したビーム運転再開が行えるよう、ビームストッパ等の停止機器の動作順序を制御するためのユニット。(2)マルチワイヤモニタの挿入状態と運転モードを監視し、誤挿入によるマルチワイヤの損傷を防止するためのユニット。(3)主要機器のタイミング信号を監視するユニット、等の機器を製作した。本発表では、MPSの性能向上を実現するMPSサブシステムについて報告する。
吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.
Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10
J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。
守田 幸路*; Liu, P.*; 松元 達也*; 福田 研二*; 飛田 吉春; 佐藤 一憲
JAEA-Research 2007-032, 47 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-032.pdf:4.04MB
液体金属高速炉の低エネルギー損傷炉心における炉心物質の流動性をモデル化するため、液体プール中における固体粒子層の圧力過渡に対する運動挙動について研究を行った。圧力源として加圧窒素を用い、初期圧力,固体粒子層高さ,固体粒子タイプをパラメータとした一連の実験とともに、高速炉安全解析コードSIMMER-IIIを用いた数値シミュレーションを実施した。SIMMER-IIIコードを用いた実験解析の結果は、本コードの物理モデルや手法が実験で観察された固相の割合が高い多相流の過渡挙動を適切に表現できることを示した。多相流における固体粒子相の過渡挙動を取り扱ううえで重要なSIMMER-IIIのモデルの妥当性についても議論した。
