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報告書

NSRR実験用未照射ウラン水素化ジルコニウム燃料の製作

笹島 栄夫; 更田 豊志; 石島 清見; 黒羽 裕; 池田 良和; 会沢 啓一*

JAERI-Tech 98-031, 225 Pages, 1998/08

JAERI-Tech-98-031.pdf:8.91MB

NSRRでは、代表的な研究・訓練用原子炉であるTRIGA炉用燃料として世界的に使用されているウラン水素化ジルコニウム燃料の反応度事故時の破損しきい値及び燃料挙動を調べることを目的として、パルス照射試験を計画し、その実施へ向けて準備を進めている。本報告書は、ウラン水素化ジルコニウム燃料の設計・製作及び組立並びにパルス照射前検査をとりまとめたものである。その実験によって得られる知見は、TRIGA炉の性能向上に大きく寄与するとともに、安全評価のデータベースを拡充し、次世代型TRIGA炉の開発、安全評価に大きく資するものと期待される。

報告書

高レベル放射性廃液のガラス固化に用いた小型セラミックメルタのホットセル内での遠隔解体

清宮 弘; 山田 一夫; 黒羽 光彦; 斉藤 誠美; 富川 裕文; 斉藤 徹*; 萩谷 慎一*

PNC TN8410 90-082, 90 Pages, 1990/09

PNC-TN8410-90-082.pdf:6.81MB

東海事業所の高レベル放射性物質研究施設(CPF)において、高レベル放射性廃液ガラス固化試験に使用してきたガラス溶融炉の解体をホットセル内で遠隔操作により行なった。ガラス溶融炉は、金属性のケーシング及び電鋳レンガ等から構成されている。ケーシング部はプラズマ切断法により、レンガ部はブレーカなど遠隔操作型に改良した治具類を用い解体した。解体は、特に大きな問題もなくプラズマ切断機、解体治工具類のホットセル内での使用についての知見を得るとともに、解体条件等を把握できた。今回の経験は、プラズマ切断機等によるセル内でのガラス溶融炉の解体技術の確立に大いに役立つものと考えられる。

報告書

技術報告; PWR型燃料棒の短尺化

柳澤 和章; 宇野 久男; 笹島 栄夫; 山崎 利; 稲葉 稲雄; 石島 清見; 黒羽 裕; 関田 憲昭; 大和田 功; 本田 順一; et al.

JAERI-M 90-091, 171 Pages, 1990/06

JAERI-M-90-091.pdf:6.33MB

予備照射済燃料(商用炉で使用したLWR型燃料他)を用いたNSRRでの反応度事故(RIA)模擬実験遂行に関しては、実験遂行にあたり次の様な3つの技術的課題を克服する必要があった。(1)燃料棒の短尺化:商用炉で使用された予備照射済燃料棒の有効発熱表は3.6mあり、これをNSRR実験で使用するには有効発熱長0.12m程度に短尺化した燃料棒を(短尺化率1/30)作製しなければならなかった。(2)炉内計装機器の開発:炉内使用期間中、燃料棒は水側腐食、曲がり、つぶれ等の構造及び寸法変化をおこしていた。この様な状況の下で研究上の必要性から燃料棒内圧センサー、被覆管と燃料ペレットの伸びセンサー及び被覆管表面の熱電対等の計装類を遠隔操作で燃料棒に取り付ける技術を開発しなければならなかった。(3)パルス後の短尺化燃料棒の照射後試験機器の整備。以上の3つの課題につき、反応度安全研究室、NSRR管理室、実燃燃料試験室及び研究炉管理部ホットラボの技術陣が約4年の歳月をかけて当該技術課題と取り組み解決に至った。本報は、その技術的成果を集大成したものである。

報告書

蒸気発生器の設計基準リーク低減のための試験研究; 伝熱管保護スリーブの破損伝播抑制効果確認試験

宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 姫野 嘉昭; 黒羽 光男

PNC TN9410 89-123, 54 Pages, 1989/08

PNC-TN9410-89-123.pdf:1.65MB

伝熱管溶接部からの水リークによる破損伝播を制御するために、伝熱管保護スリーブを考案・試作し、その効果を試験で確認した。試作した伝熱管保護スリーブは、(1)ターンバックル、(2)スペーサー、(3)防護用バンド状板から成り、材質はすべてSUS304である。伝熱管へは、幅30mmの防護用バンド状板を巻き付けて装着するが、ターンバックルおよびスペーサーを用いることで、短時間で容易に取付けられ、かつ溶接施工を必要としない構造となっている。試験は、模擬欠陥孔を設けた伝熱管(Mod.9Cr-1Mo鋼)に伝熱管保護スリーブを装着し、これに132kg/cm2gの蒸気を供給しておこなった。試験時のナトリウム温度は505$$^{circ}C$$である。試験の結果から、伝熱管保護スリーブは、次のように破損伝播に対して効果的な抑制機能を有することが確認された。1.水リークが発生すると、伝熱管保護スリーブの両端部近傍ではナトリウム-水反応が生じ、このためにリーク伝熱管自体に2次的な損耗が起こるが、隣接伝熱管は、これによる貫通破損が起こるまでの間ウェステージされない。2.水リーク率が10g/sのとき、隣接伝熱管が破損するまでの時間は、伝熱管保護スリーブを装着しない場合の約6倍に遅延され、破損伝播が起こる前に水素計による水リーク検出(検出時間120秒以上)が十分可能となる。伝熱管保護スリーブは、本試験によって、破損伝播を抑制するための有効な手段となることが実証された。しかし、その実用化には、耐久性や装着性などまだいくつかの課題がある。

報告書

音響式水リーク検出系開発の基礎試験(II)

下山 一仁; 黒羽 光男; 田辺 裕美*

PNC TN9410 87-014, 103 Pages, 1987/01

PNC-TN9410-87-014.pdf:6.09MB

高速増殖炉の蒸気発生器で伝熱管の水リークを早期に検出し、伝熱管の破損伝播規模を最小にする手段として、応答時間の速さから音響式水リーク検出系が有望視されている。本研究では、(1)単チャンネル信号で、バックグランドノイズと水リーク音の実行値を単純に比較する検出方法と、(2)多チャンネル信号で、相互相関法を使用しリーク検出/位置標定を行う方法の2つについて検討を行った。(1)では、50MW蒸気発生器試験施設での音響測定データを基に「もんじゅ」、実証炉SGのバックグランドノイズレベルを推定した結果、0.0093Gと0.012Gとなった。また、それらと同等なレベルの水リーク率は、それぞれ約0.7g/sec、約7g/secと推定した。(2)では、まずオフ・ライン解析で検出手段を開発し、それをもとにオン・ラインで信号処理が可能な装置を試作してその性能を評価した。オン・ライン解析では、水平方向検出で内部構造物の影響を解析する方法と、下部プレナム部鏡壁にピックアップを設置して垂直方向からリークを検出する方法の2つについて実施した。いずれもノイズが有ると検出できず、ノイズが無い場合でもリーク位置によっては検出できない場合もあった。オン・ライン信号処理装置の開発では、下部プレナム空間で水平方向検出法の試験を実施したところ、オフ・ラインとほぼ同じ精度での検出が可能であった。

報告書

原型炉用過熱器伝熱管材SUS321のウェステージ試験

宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 黒羽 光男

PNC TN9410 86-023, 112 Pages, 1986/03

PNC-TN9410-86-023.pdf:6.08MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器において万一水リークが発生した場合の事故評価を行う上で、ナトリウム-水反応による伝熱管の損耗(ウェステージ)挙動を把握することは重要である。このため、過熱器材であるSUS321鋼を対象として、動燃大洗工学センター内の小リーク・ナトリウム・水反応試験装置(SWAT-2)及び大リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1)を用いて、それぞれ小リーク及び中リーク領域でのウェステージ試験を実施した。試験パラメータは水リーク率、ノズル-ターゲット間距離、ナトリウム温度である。主な結果は以下のとおり。 1. 小リーク領域(水リーク率:0.1$$sim$$10g/sec)でのSUS321鋼のウェステージ率は2・1/4Cr-1Mo鋼及びSUS304鋼と同様L/D(L:ノズル・ターゲット間距離、D:ノズル孔径)に依存し、L/D=20$$sim$$35にピークを有する。このSUS321の最大のウェステージ率は同じオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304の最大値の約1/2で、SUS321の方が耐ウェステージ性に優れている。2. 中リーク領域(水リーク率29及び145g/sec)のSUS321鋼のウェステージ率はL/Dに依存し、L/D=20$$sim$$50にピークを有する。これは2・1/4Cr-1Mo鋼の最大ウェステージ率に比べ約1/4で、耐ウェステージ性に優れている。 3. これらの結果を基に小リーク及び中リーク領域のそれぞれに適用できるウェステージ率評価実験式を導き出した。

報告書

大リーク・ナトリウム-水反応時の準定常温度解析SWAC-13EによるSWAT-3 Run4,5,6,7の実験解析 : 大リーク・ナトリウム-水反応解析(第14報)

田辺 裕美*; 加藤木 洋一*; 黒羽 光男; 岡部 綾夫*; 吉岡 直樹*; 大音 明洋*; 藤又 和博*

PNC TN941 85-53, 144 Pages, 1985/03

PNC-TN941-85-53.pdf:3.01MB

高速増殖炉の蒸気発生器での大リーク・ナトリウム-水反応事故解析のための準定常温度計算コードSWAC―13Eが開発された。本コードは,大リーク・ナトリウム解析総合コードSWACSの準定常圧力計算モジュールSWAC―13にエネルギ保存式を組み込み大リーク時の温度評価も行なえるように改良したものである。本報告書は,蒸気発生器安全性総合試験装置(SWAT―3)での大リーク試験データを用いて行なったSWAC―13Eの検証計算結果についてまとめたものである。本検証作業で用いた主な解析パラメータは,1)相対速度計算モデル,2)気泡/液滴密度,3)注水ノード分割数,及び4)反応熱である。これらの解析パラメータの適切な選択によって,SWAT―3試験結果を保守的に評価できる事が明らかとなった。

報告書

直接挿入型隔膜式カバーガス中水素計の開発; リーク検出計開発試験 第3報

黒羽 光雄; 井上 設生*; 増井 章裕*; 奥村 泰伸*; 大後 美道; 太田 英久*; 佐藤 稔*

PNC TN941 81-51, 70 Pages, 1981/02

PNC-TN941-81-51.pdf:7.91MB

ナトリウム加熱蒸気発生器のリーク検出計として,ニッケル隔膜を蒸気発生器のカバーガス空間に直接挿入する型のガス中水素計が試作された。同水素計は,PNC型ナトリウム中水素検出計のニッケル膜と同様に応力負荷方式は内圧型で,真空系の主要構成部品も同一のものが採用された。同水素計は,現在,動力炉・核燃料開発事業団大洗工学センタ蒸気発生器安全性試験室内。小リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT―2)に据付けられ,順調に稼動を続けている。本書では,この水素計の設計仕様,およびその決定根拠を詳細に記述するとともに,試作した水素計の構造,部品仕様,ガス中試験結果,ナトリウムミスト中試験結果について報告するものである。これらの試作,試験を通じて以下の成果を得た。本水素計は,循環型のガス中水素計と比較して,非常に小型であるにもかかわらず,検出機能および濃度測定機能を充分有することが実証された。水素濃度の測定範囲は,数Vppm$$sim$$10,000Vppm(ニッケル膜温度500$$^{circ}C$$,カバーガス圧力1kg/cm$$times$$2G)であることが示された。ナトリウムミスト中のニッケル膜の水素透過率は,ナトリウム中のそれとほぼ同じ値が得られた。

論文

Japanese Position Paper on Sodium-Water Reaction Testing and Design

黒羽 光男; 佐藤 稔; 広井 博; 田辺 裕美; 三宅 収; 高橋 忠男

蒸気発生器の安全性に関するIAEA専門家会議, , 

本論文は「もんじゅ」蒸気発生器に対する試験研究及び安全設計研究についてレビューしたものである。動燃・大洗のNa-水反応試験装置(SWAT-1,2,3,4)で実施された各種の試験概要(小,中,大リーク,検出計開発),これの データをベースに開発・検証された解析コード(SWAC-10,LEAP,SWACS)の概要及びこれらのコードを用いて実施された「もんじゅ」蒸気発生器のDBL評価の概要が記述されている。

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