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大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
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。
栃尾 大輔; 本多 友貴; 佐藤 博之; 関田 健司; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 高田 昌二; 中川 繁昭
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(1), p.13 - 21, 2017/01
被引用回数：1 パーセンタイル：10.62(Nuclear Science & Technology)原子力機構ではGTHTR300Cの設計研究を行っている。水素製造施設のような熱利用系において発生した異常による熱負荷の変動が発生した場合でも、原子炉システムは、安定かつ安全な運転、更に安定な電力供給を継続することが求められている。そのためには、熱負荷変動を原子炉システムで吸収でき、安定かつ安全な運転を継続できることを実証する必要がある。原子力機構では、原子炉及びIHXによる熱負荷変動吸収特性を明らかにするために、核熱を伴わない熱負荷変動吸収試験を計画・実施した。その結果、原子炉は予想より大きな吸収容量を有しており、IHXも熱利用系で発生した熱負荷変動を吸収できることを明らかにすることができた。このことから、原子炉及びIHXは、熱利用系で発生した熱負荷変動の有意な吸収容量を有していることを確認した。さらに、RELAP5/MOD3に基づいた安全評価コードは、熱負荷変動吸収挙動を保守的に評価できることを確認した。
稲葉 良知; 関田 健司; 根本 隆弘; 本多 友貴; 栃尾 大輔; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 高田 昌二; 沢 和弘
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 2(4), p.041001_1 - 041001_7, 2016/10
高温ガス炉の熱利用系は、化学プラントメーカーの参入拡大と経済性向上のため、非原子力級として設計される。したがって、熱利用系で異常事象が生じても、原子炉の運転を続けられることが必要である。原子力機構は、異常事象後に原子炉の運転を続ける際の熱負荷変動吸収を評価するための計算コードを開発し、HTTRの運転データを用いてコードを改良してきた。しかしながら、更なるコードの改良のためには、原子炉入口冷却材温度の変動に対応する炉側部金属及び炉心支持黒鉛構造物の過渡温度挙動に関するデータが不足していた。そこで、HTTRを使った核熱供給変動試験を、熱的効果に焦点を絞った非核加熱運転で実施した。試験では、冷却材ヘリウムガス温度をガス循環機の圧縮熱によって120
Cまで加熱し、新しい試験手順を考案することによって17Cの十分高い温度変動を核出力のない理想条件下で原子炉入口冷却材に加え、炉側部金属及び炉心支持黒鉛構造物の温度応答を調べた。試験結果は、炉側部金属の温度応答が炉心支持黒鉛構造物より速いことを予測通り適切に示した。また、炉側部金属による熱負荷変動吸収のメカニズムを明らかにした。
本多 友貴; 栃尾 大輔; 中川 繁昭; 関田 健司; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 佐藤 博之; 坂場 成昭; 高田 昌二
JAEA-Technology 2016-016, 16 Pages, 2016/08
JAEA-Technology-2016-016.pdf:2.84MB
高温工学試験研究炉(HTTR)では、温度過渡に対する高温ガス炉システム全体の応答特性を明らかにしシステム解析コードに反映することを目的とし、熱負荷変動試験(非核加熱試験)を実施した。原子炉システムでの熱負荷変動特性に対して、炉床部炉内構造物等のフィン効果等が影響する。一方、原子炉の運転中では炉心での発熱による干渉により、フィン効果の定量化が困難となる。このため、本試験では、上記弊害を排除できる非核加熱という理想的な条件において実施した。熱負荷変動試験(非核加熱試験)は、温度過渡に対する原子炉の応答特性を確認する核熱供給試験(非核加熱試験)と、中間熱交換器の応答特性を確認する熱利用系異常模擬試験(非核加熱試験)により成る。HTTRを用いた2つの非核加熱試験により、温度過渡に対する高温ガス炉システムの応答特性データを取得した。
高田 昌二; 関田 健司; 根本 隆弘; 本多 友貴; 栃尾 大輔; 稲葉 良知; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 沢 和弘
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05
高温ガス炉熱利用系の安全設計方針の策定のため、原子炉に対する外乱の影響を評価する必要がある。出力運転における核熱供給試験を模擬するため、新たな試験手順を考案して、核熱供給試験(コールド)を実施した。熱利用システムにおける異常事象の安全評価を行うため、試験結果は、炉床部温度を計算する数値解析コードの解析モデルの検証に使われた。試験では、ヘリウムガス温度がヘリウムガス圧縮機の圧縮熱により120Cまで加熱された状態で、十分高い外乱を原子炉入口温度に付加する必要がある。しかし、冬季運転において、冷却水の凍結防止のため、最終ヒートシンクからの放熱に技術的な制限があった。試験手順の改善の結果、十分な温度外乱が原子炉入口温度に投入された。金属構造物の応答は炉床部構造物の黒鉛ブロック温度の応答より速いことがわかった。温度の応答は、構造物の熱容量、外乱の大きさ及び伝熱条件に大きく影響を受けた。
高橋 栄一*; 加藤 進*; 古谷 博秀*; 佐々木 明; 岸本 泰明*; 高田 健司*; 松村 哲*; 佐々木 裕康*
Journal of Physics D; Applied Physics, 44(30), p.302001_1 - 302001_4, 2011/08
被引用回数：7 パーセンタイル：31.23(Physics, Applied)毎秒
フレームで撮像できる超高速度カメラにより、アルゴン中の正極性ストリーマの進展の観測を行った。このカメラを用いると、ショットごとの再現性によらずストリーマの時間発展の観測が行える。ストリーマの分枝の成長や、リターンストロークへの転化の観測を行った結果を報告する。
高田 昌二; 関田 健司; 亀山 恭彦; 齋藤 賢司; 飯垣 和彦; 沢 和弘; 橘 幸男
no journal, ,
原子力機構では、HTTRを用いて高温ガス炉の技術基盤の確立を目指した研究開発を推進している。HTTRでは、平成22年1月から3月にかけて50日間の高温連続運転を実施し、水素製造に必要な高温の熱を長期にわたり安定供給できることを世界で初めて示した。運転期間は、(1)過去の運転からの特性変化,性能劣化等を十分確認できること、(2)HTTR-ISの設計,安全審査に必要なプラント挙動に関するデータを取得できるだけでなく、長期連続運転での熱源としての安定性を実証できることを考慮して50日とした。高温連続運転では、炉心の燃焼特性,ヘリウムの純度管理,高温機器の性能,炉内構造物等の健全性等に関するデータを取得・評価した。1次系の除熱に加圧水冷却器及び中間熱交換器を使用する並列運転モードにより、高温ガス炉の熱供給性能を実証した。
濱本 真平; 島崎 洋祐; 関田 健司; 齋藤 賢司; 飯垣 和彦; 高田 昌二
no journal, ,
高温ガス炉の燃料性能,炉心の特性,ヘリウム管理管理,高温機器の性能,原子炉内部の構造物等に関するデータを取得・蓄積し、高温ガス炉の技術基盤の確立を図ること、また高温のヘリウムガスを、熱利用系の熱源として供給可能であることを示すため、原子炉出口温度約950Cで50日間の高温連続運転を行った。本発表では、高温連続運転で得られた成果のうち、黒鉛・高温機器に対する不純物管理について、その詳細を報告する。HTTRにおける冷却材ヘリウムの純度管理の目的は、炉心黒鉛の酸化防止と、高温材料の脱炭防止の2つである。運転期間を通して、不純物濃度は黒鉛酸化を抑制するために必要な管理基準値を下回っていること、また冷却材の化学ポテンシャルは、耐熱合金の保護性に優れた浸炭性雰囲気が維持されていることを確認し、高温ガス炉におけるヘリウムガスの純度管理技術の基盤を確立した。さらに純化設備の発生量を合理的に見直す知見が得られ、純化設備容量の合理化の見通しを得るとともに、冷却材の酸素分圧,炭素活量の挙動を明らかにして、商用炉の純度管理方針等、高温ガス炉技術の高度化に資する知見を得た。
本多 友貴; 青野 哲也; 関田 健司; 栃尾 大輔; 高田 昌二
no journal, ,
高温ガス炉の特徴として、高い安全性と多様な熱利用が挙げられる。現在HTTR(高温工学試験研究炉)ではこれらの高温ガス炉の特徴を確証する試験として、特性確証試験を実施している。特性確証験は限界性能試験と核熱供給試験に分類される。再稼働後に実施予定の核熱供給試験は、将来予定している高温ガス炉への熱利用系施設の接続を目指し、熱利用系への冷却材の安定供給が可能であることの実証、また熱利用系施設で異常が発生した場合を想定し、その際の原子炉挙動データの取得を予定している。現在HTTRは長期停止中となっているが、平成26年度及び平成27年度に非核加熱状態での核熱供給試験を実施している。本報は、特性確証試験の概要、結果及び進捗について述べる。
