Research and development of fusion grid infrastructure based on Atomic Energy Grid InfraStructure (AEGIS)

鈴木 喜雄; 中島 康平; 櫛田 慶幸; 木野 千晶; 青柳 哲雄; 中島 憲宏; 射場 克幸*; 林 伸彦; 小関 隆久; 戸塚 俊之; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.511 - 515, 2008/04

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2007.09.017

那珂核融合研究所と核融合科学研究所との共同研究により、システム計算科学センターでは、原子力グリッド基盤(AEGIS)をもとに、核融合研究の実験や解析のための統合フレームワークの確立を目指している。AEGISは、遠隔地の研究者が、インターネットを介して効率的,協調的に研究開発を実施可能とする基盤を提供することを目的にシステム計算科学センターにおいて開発が進められている。統合フレームワークの構築を目指し、われわれは、AEGISを既存の3つのシステム: 実験システム,遠隔データ収集システム,統合解析システムに適用している。実験システムに対しては、JT-60を用いた安全な遠隔実験システムを達成している。遠隔データ収集システムに対しては、LHDのデータ収集・管理システム(LABCOMシステム)とJT-60のデータシステムから得られる実験データを透過的に扱えるシステム構築を進めている。統合解析システムは、異なる研究機関にまたがって異機種計算機環境で実行可能なシステムへと拡張されている。

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the large helical device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 武藤 敬*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2006/html/node31.htm#5947

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上と併せ、無電流ヘリオトロンプラズマの革新的な運転シナリオの開発を行った。その結果、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、mという超高密度のプラズマが得られた。この結果は魅力的な超高密度核融合炉へ道を開くものである。また、4.5%の体積平均ベータ値や、54分間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均パワー: 490kW)の放電維持時間を得ることにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

Observation of localized oscillations at =2/1 rational surface during counter neutral beam injection in the large helical device

諌山 明彦; 稲垣 滋*; 渡邊 清政*; 成嶋 吉朗*; 榊原 悟*; 舟場 久芳*; 居田 克巳*; 長山 好夫*; 山田 弘司*; 川端 一男*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(1), p.L45 - L55, 2006/04

https://doi.org/10.1088/0741-3335/48/4/L01

大型ヘリカル装置において、逆方向の中性粒子ビーム(counter-NB)入射時に の有理面に局在して現れる振動の構造を電子サイクロトロン放射(ECE)測定により測定した。ここで、, はそれぞれポロイダルモード数,トロイダルモード数である。プラズマ圧力がほぼ一定のもとでプラズマ電流が逆方向に増加している場合は、プラズマ電流の大きさが大きいところで現れた(20kA/T)。NBの入射方向をco方向からcounter方向又はその逆に切り替えた場合、振動は前者の場合のみ現れた。これらの結果はプラズマ電流の分布と強度が振動の発生に関係していることを示唆している。VMECコードを用いたメルシエ安定性に関する解析の結果、電流分布が平坦又は凹状の場合、プラズマ電流が負方向に大きくなるほど交換型不安定性に対し不安定になり、実験結果と同じ傾向を示すことが明らかになった。また、ECE測定による電子温度揺動分布から評価した変位分布は3次元理想MHD安定性解析コードTERPSICHOREの結果とよく合うことが明らかになった。

Post Irradiation Examination for The FUGEN High Burn-up MOX Fuel Assembly (III) Final Report

生澤 佳久; 菊池 圭一; 小澤 隆之; 中沢 博明; 磯崎 隆夫*; 長山 政博*

JNC TN8410 2005-012, 113 Pages, 2005/08

JNC-TN8410-2005-012.pdf:15.2MB

照射用ガドリニア燃料集合体E09は新型転換原型炉「ふげん」において、1990年6月から1997年1月まで照射された。E09燃料集合体はふげんで最も高い燃焼度に達した集合体で、ペレットピーク燃焼度は約48GWd/tであった。E09燃料集合体は2001年に日本原子力研究所東海研究所へ輸送されたのち照射後試験が2001年6月から開始され、2005年3月に全ての試験が終了した。照射後試験から得られたE09の主な照射挙動は以下のようなものである;・E09燃料集合体及び燃料要素の健全性を確認した。・ATR-MOX燃料被覆管の腐食挙動はLWR-UO2燃料被覆管と類似であった。・最大線出力45kW/m以上で中心空孔の形成が認められた。・ペレットリム部やPuスポット周辺で、高燃焼度LWR-UO2燃料で観察されるリム組織に類似した組織が観察された。・約48GWd/tまで照射されたMOXペレットの物性(ペレットスエリング、熱伝導度、融点、FPガス拡散)はLWR-UO2ペレットの物性と類似であった。本照射後試験結果は、軽水炉におけるプルサーマル燃料への活用も期待され、また解体核利用技術開発の一オプションである「CANDUオプション」へも反映する計画である。

Relativistic downshift frequency effects on electron cyclotron emission measurement; Measurements of electron density in tokamak and electron temperature in LHD

佐藤 正泰; 諫山 明彦; 稲垣 滋*; 長山 好夫*; 川端 一男*; 岩間 尚文*

Proceedings of 13th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating, p.89 - 94, 2005/00

磁場閉じ込め装置(トカマクとLHD)の高温プラズマにおける電子サイクロトロン放射(ECE)の相対論的効果について、数値計算を行った結果について報告する。トカマクにおいては、ECEを強磁場側から観測した場合、電子サイクロトロン周波数(EC周波数)が相対論的効果により低い周波数側へ大きくシフトし、非相対論的EC周波数からのずれが大きくなる。数値計算によれば、この周波数のずれは電子温度にほぼ単調に比例し、かつ電子密度に依存することがわかった。この依存性を用いて電子密度を測定する可能性について発表する。また、LHD装置のECE測定では、通常観測されている磁場に直角な視線では、視線に沿って磁場構造はベル型になり、プラズマ中心位置で磁場が最大になる。電子温度が高くなると相対論的効果が現れ、周波数のダウンシフトが起こり、プラズマ中心に対応する非相対論的EC周波数の位置に放射がなくなり、ECEで測定する電子温度が見かけ上小さくなることを定量的に明らかにした。

Post Irradiation Examination for The FUGEN High Burn-up MOX Fuel Assembly (II) Destructive Examination

生澤 佳久; 菊池 圭一; 小澤 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 磯崎 隆夫*; 長山 政博*

JNC TN8410 2004-008, 106 Pages, 2004/10

JNC-TN8410-2004-008.pdf:25.96MB

照射用ガドリニア燃料集合体E09は新型転換原型炉「ふげん」において、1990年6月から平成9年1月まで照射され、燃料集合体平均燃焼度約37.7GWd/tに達した。照射用ガドリニア燃料集合体は、高燃焼度化のために軸方向富化度分布やUO2-Gd2O3燃料要素の配置といった改良を行っている。照射されたE09燃料集合体は「ふげん」の使用済み燃料貯蔵プールにおいて約4年間冷却された後、2001年に日本原子力研究所東海研究所へ輸送された。そして破壊試験の一部(パンクチャ試験、金相試験及びオートラジオグラフィ)が2003年3月までに終了した。破壊試験は2004年12月までに終了する計画である。本報告書では、2002年度実施した破壊試験結果をまとめると共に、照射挙動について検討・評価を行った結果についてまとめる。照射後試験の結果から,燃料集合体や燃料要素の健全性に問題となるような挙動は認められず,照射中の高燃焼度MOX燃料集合体の健全性について確認した。なお、本照射後試験結果は、軽水炉におけるプルサーマル燃料への活用も期待され、また解体核利用技術開発の一オプションである「CANDUオプション」へも反映する計画である。

Development of alumina ceramics vacuum duct for the 3GeV-RCS of the J-PARC project

金正 倫計; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*; 田尻 桂介*; 中村 止*; 阿部 和彦*; 長山 毅俊*; 西澤 代治*; 荻原 徳男

Vacuum, 73(2), p.187 - 193, 2004/03

https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2003.12.043

J-PARC 3GeV-RCS用アルミナセラミックス真空ダクトの開発を行っている。このダクトは、四極電磁石用として使用される長さ約1.5m円形断面の円筒形状のものと、偏向電磁石用として使用される長さ約3.5mレーストラック形断面の15度湾曲した形状のものに大別される。これらダクトは、長さ0.5-0.8mのユニットダクトをメタライズ後ロウ付けにより必要な長さに成形される。このダクトの最大の特徴は、ビームが誘起する電磁波を遮蔽し、さらにビームが誘起する映像電流を円滑に流すために、ダクト表面に銅箔を電鋳により施している。また、内面には二次電子を抑制するために、TiNコーテイングを施してある。今回、開発に成功したので報告を行う。

Fabrication Drawings of Fuel Pins for FUJI Project among PSI, JNC and NRG -Revised Version 3-

小沢 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 長山 政博*

JNC TY8410 2003-001, 47 Pages, 2003/04

JNC-TY8410-2003-001.pdf:2.5MB

PSI-JNC-NRG共同研究FUJIプロジェクトとして照射試験及び照射後試験が西暦20032005年にかけて実施される予定である。本照射試験に供する照射燃料要素は西暦2003年中頃までに製造する必要があり、2001年に一部開始した。さらに、照射燃料要素の製造に先立ち、いくつかの先行試験をJNC及びPSI(Paul Scherrer Institut、スイス)で実施した。本共同研究では、JNCとPSIの設計分担にしたがい、PSIは燃料ペレット、スフェアパック燃料粒子、バイパック燃料粒子及び燃料要素に対する製造仕様書を作成し、JNCは照射燃料要素に対する製造図面を作成することとなっている。また、JNCはPSI及びNRG(Nuclear Research and Consultancy Group、オランダ)と協力して燃料設計を進めることとしている。本共同研究においては、ペレット燃料、スフェアパック燃料及びバイパック燃料をHFR(High Flux Reactor、オランダ)で同時に照射する予定である。本製造図面はPSIとの設計分担に基づき作成したものであり、MOX燃料ペレット図、熱遮蔽ペレット図、燃料要素構成部品図、燃料セグメント図及び燃料要素組立図より成る。製造図面の改訂来歴は以下のとおりである。2001年10月:初版制定/2002年1月:仕様最適化に伴い改定/2002年8月:Particle Retainer図面修正及び製造方法(Welding Qualification)変更に伴い改定/2003年3月:バイパック燃料セグメント構造見直しに伴う改定/2003年4月:スペシャル・プレナム・スリーブ図面改定PSIで製造したバイパック燃料に当初予想した以上に細かな燃料片が含まれることが明らかとなったため、バイパック燃料セグメントの構造について検討・修正を行った。この検討結果を踏まえて、製造図面が2003年3月に改定された。さらに、バイパック燃料セグメント製造結果から、スペシャル・プレナム・スリーブのディスタンス・スクリューとフィクゼイション・ナット間にスポット溶接が必要であることが明らかとなったことから、当該図面を変更し、製造図面は2003年4月に改定された。本報告書では最新の製造図面について報告する。

Post Irradiation Examination for the FUGEN High Burn-Up MOX Fuel Assembly (1)Nondestructive Examination

生澤 佳久; 菊池 圭一; 小沢 隆之; 安部 智之; 白井 隆夫*; 長山 政博*

JNC TN8410 2003-005, 111 Pages, 2003/01

JNC-TN8410-2003-005.pdf:58.4MB

照射用ガドリニア燃料集合体E09は新型転換原型炉「ふげん」において、1990年6月から1997 年1月まで照射され、燃料集合体平均燃焼度約37.7GWd/t に達した。高燃焼度化のために照射用ガドリニア燃料集合体は、以下のような改良を行っている。1.軸方向出力分布を平坦化するために軸方向富化度分布を持たせた。2.初期の出力ピーキングを抑制する目的で、4 本のUO2-Gd2O3 燃料要素を配置した。照射されたE09 燃料集合体は「ふげん」の使用済み燃料貯蔵プールにおいて約4年間冷却された後、2001 年に日本原子力研究所東海研究所へ輸送された。そして同年7月から照射後試験が開始され、2002 年3 月までに非破壊試験が終了した。破壊試験は2002 年4 月より開始し2004 年3 月までに終了する計画である。本報告書では、2002 年度実施した非破壊試験結果をまとめると共に、これらの照射後試験結果を基に、燃料集合体や燃料要素の構造健全性、照射挙動について検討・評価を行った。検討・評価の結果、燃料集合体や燃料要素の健全性に問題となるような挙動は認められなかった。なお、本照射後試験結果は、軽水炉におけるプルサーマル燃料開発及び、解体核利用技術開発の一オプションである「CANDU オプション」へ反映される計画である。

Fabrication Drawings of Fuel Pins for FUJI Project among PSI, JNC AND NRG -Revised Version-

小澤 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 長山 政博*

JNC TY8410 2001-002, 46 Pages, 2002/02

JNC-TY8410-2001-002.pdf:4.62MB

PSI-JNC-NRG共同研究FUJIプロジェクトとして照射試験及び照射後試験が西暦20032005年にかけて実施される予定である。本照射試験に供する照射燃料要素は西暦2003年中頃までに製造する必要があり、2001年に一部開始した。さらに、照射燃料要素の製造に先立ち、いくつかの先行試験をJNC及びPSI(Paul Scherrer Institute, スイス)で実施した。本共同研究では、JNCとPSIの設計分担にしたがい、PSIは燃料ペレット、スフェアパック燃料粒子、バイパック燃料粒子及び燃料要素に対する製造仕様書を作成し、JNCは照射燃料要素に対する製造図面を作成することとなっている。また、JNCはPSI及びNRG(Nuclear Research and Consultancy Group, オランダ)と協力して燃料設計を進めることとしている。本共同研究においては、ペレット燃料、スフェアパック燃料及びバイパック燃料をHFR(High Flux Reactor、オランダ)で同時に照射する予定である。本製造図面はPSIとの設計分担に基づき作成したものであり、MOX燃料ペレット図、熱遮蔽ペレット図、燃料要素構成部品図、燃料セグメント図及び燃料要素組立図より成る。製造図面は2001年10月に承認されたが、その後、燃料仕様の最適化について検討し、三者間で合意に至った。本報告書では、改定後の製造図面について示す。なお、本設計作業は、環境保全・研究開発センター 先進部 プルトニウム燃料開発Gr.の依頼に基づき、プルトニウム燃料センター 製造加工部 設計評価Gr.にて実施した。