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報告書

2018年度夏期休暇実習報告; HTTR炉心を用いた原子力電池に関する予備的検討; 核設計のための予備検討

石塚 悦男; 松中 一朗*; 石田 大樹*; Ho, H. Q.; 石井 俊晃; 濱本 真平; 高松 邦吉; Kenzhina, I.*; Chikhray, Y.*; 近藤 篤*; et al.

JAEA-Technology 2019-008, 12 Pages, 2019/07

JAEA-Technology-2019-008.pdf:2.37MB

2018年度の夏期休暇実習として、HTTR炉心を原子力電池に見立てた場合の核的な予備検討を実施した。この結果、熱出力2MWで約30年、3MWで約25年、4MWで約18年、5MWで約15年の運転が可能であるこが明らかとなった。また、熱的な予備検討として、自然循環冷却かつ可動機器のない発電システムを有する原子力電池のイメージを提案した。今後は、次年度の夏期休暇実習として更に検討を進め、原子力電池の成立性について検討する予定である。

論文

Sensitivity and uncertainty analyses of lead sample reactivity experiments at Kyoto University Critical Assembly

Pyeon, C. H.*; 藤本 敦士*; 菅原 隆徳; 岩元 大樹; 西原 健司; 高橋 佳之*; 中島 健*; 辻本 和文

Nuclear Science and Engineering, 185(3), p.460 - 472, 2017/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:27.27(Nuclear Science & Technology)

京都大学臨界集合体において実施された鉛サンプル反応度実験の感度および不確かさ解析を行った。SRAC2006とMARBLEコードを用いて、JENDL-4.0の共分散データに基づくPb同位体の反応やエネルギー領域の影響を詳細に解析した。これらの感度および不確かさ解析の結果について、JENDL-3.3, ENDF/B-VII.0, and JEFF-3.1を用いた時の結果と比較を行った。その結果、これらの結果をPb-Bi冷却型のADS核設計に反映するには、さらなる実験および解析が必要であることが示された。

論文

Validation of Pb nuclear data by Monte Carlo analyses of sample reactivity experiments at Kyoto University Critical Assembly

Pyeon, C. H.*; 藤本 敦士*; 菅原 隆徳; 八木 貴宏*; 岩元 大樹; 西原 健司; 高橋 佳之*; 中島 健*; 辻本 和文

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(4), p.602 - 612, 2016/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:8.68(Nuclear Science & Technology)

京都大学臨界集合体においてアルミニウムプレートを鉛プレートに置換することでサンプル反応度を測定し、鉛核データの不確かさ解析を行った。解析コードにはモンテカルロコードMCNP6.1を用い、核データライブラリとして、JENDL-3.3, JENDL-4.0, ENDF/B-VII.0, JEFF-3.1の4つを使用した。MCNPによる実験解析を通じて、JEDNL-3.3とJENDL-4.0による解析値の違いは、鉛核データの違いが支配的であった。さらに、JENDL-4.0とENDF/B-VII.0については鉛同位体と$$^{27}$$Alについてわずかな差が、JENDL-4.0とJEFF-3.1については$$^{238}$$Uと$$^{27}$$Alについて差があることを明らかにした。

論文

Influence of linear energy transfer on the scintillation decay behavior in a lithium glass scintillator

越水 正典*; 岩松 和宏*; 田口 光正; 倉島 俊; 木村 敦; 柳田 健之*; 藤本 裕*; 渡辺 賢一*; 浅井 圭介*

Journal of Luminescence, 169(Part B), p.678 - 681, 2016/01

TIARAのAVFサイクロトロンを用いてパルスイオンビームを発生し、Liガラスシンチレータ(GS20)の発光を計測した。20MeV H$$^{+}$$, 50MeV He$$^{2+}$$,および220MeV C$$^{5+}$$を照射した結果、400nm付近に、発光中心としてドープされているCe$$^{3+}$$イオンの5d-4f遷移に帰属されるバンドが観測された。発光のタイムプロファイル計測では、20MeV H$$^{+}$$では顕著に立ち上がりが遅く、高LETほど立ち上がりが速くなった。一方、減衰挙動には顕著な相違はなかった。これは、高密度エネルギー付与によって誘起された励起状態間相互作用によって、ホストガラスからCe$$^{3+}$$へのエネルギー移動過程が促進されたことが原因と考えられる。

論文

平成28年度技術士試験「原子力・放射線部門」対策講座; 平成27年度技術士二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る$$sim$$全体解説、必須科目及び選択科目の設問と解説

高橋 直樹; 芳中 一行; 原田 晃男; 山中 淳至; 上野 隆; 栗原 良一; 鈴木 惣十; 高松 操; 前田 茂貴; 井関 淳; et al.

日本原子力学会ホームページ(インターネット), 64 Pages, 2016/00

本資料は、平成28年度技術士試験(原子力・放射線部門)の受験を志す者への学習支援を目的とし、平成27年度技術士試験(原子力・放射線部門)の出題傾向分析や学習方法等についての全体解説、必須科目の解答と解説及び選択科目の模範解答や解答作成にあたってのポイント解説を行うものである。なお、本資料は技術士制度の普及と技術士育成を目的とした日本原子力学会から日本技術士会(原子力・放射線部会)への依頼に基づき、原子力機構所属の技術士及び社内外の各分野における専門家により作成を行ったものである。

論文

Linear energy transfer effects on time profiles of scintillation of Ce-doped LiCaAlF$$_{6}$$ crystals

柳田 健之*; 越水 正典*; 倉島 俊; 岩松 和宏*; 木村 敦; 田口 光正; 藤本 裕*; 浅井 圭介*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part B), p.529 - 532, 2015/12

CeをドープしたLiCaAlF$$_{6}$$結晶にX線及び20MeV H$$^{+}$$, 50MeV He$$^{2+}$$, 220MeV C$$^{5+}$$イオン照射を行い、発光のその場観察を行った。X線照射では数nsの早い発光成分と数10nsの遅い成分が観測された。一方、イオン照射では、早い発光は観測されなかった。早い発光の消滅は、イオン照射で形成された高密度励起による励起状態間の相互作用が原因と考えられる。また、遅い発光では、その立ちあがりと減衰にLET依存性が観測された。これは、LiCaAlF$$_{6}$$の励起状態からCe$$^{3+}$$へのエネルギー移動及び励起状態間相互作用による消光過程が競争的に起きていることが原因と考えられる。

論文

Operation and maintenance experience from the HTTR database

清水 厚志; 古澤 孝之; 本間 史隆; 猪井 宏幸; 梅田 政幸; 近藤 雅明; 磯崎 実; 藤本 望; 伊与久 達夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(11-12), p.1444 - 1451, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.45(Nuclear Science & Technology)

HTTRでは、運転・保守経験において得られた情報を共有しそこから得られた知見や教訓を高温ガス炉の設計、建設、運転管理に反映させることで安全性や信頼性の向上に役立てることを目的として、運転・保守経験情報のデータベースシステムを構築している。本データベースには、これまで1997年から2012年の期間において1000件以上の不具合事象データが登録されている。本報では、データベースの登録情報に基づき、これまでのHTTRの不具合事象の発生状況について述べるとともに、次期高温ガス炉の設計、建設、運転管理への適用が期待できる重要な知見として、(1)ヘリウム圧縮機の性能低下、(2)反応度制御設備における後備停止系不具合、(3)非常用ガスタービン発電機の経験、(4)東日本大震災の経験、以上4件の経験を抽出し、改善策を提言する。

論文

$$E1$$ and $$E2$$ cross sections of the $$^{12}$$C($$alpha$$,$$gamma$$)$$^{16}$$O reaction at $$E_{rm{eff}}$$ $$sim$$ 1.2 MeV using pulsed $$alpha$$ beams

牧井 宏之; 上田 仁*; 天満 康之*; 永井 泰樹*; 嶋 達志*; 藤本 臣哉*; 瀬川 麻里子; 三島 賢二*; 西山 潤*; 井頭 政之*

AIP Conference Proceedings 1269, p.283 - 288, 2010/10

 パーセンタイル:100

$$^{12}$$C($$alpha$$,$$gamma$$)$$^{16}$$O反応はHe燃焼期における恒星の進化を理解するうえで非常に重要な反応である。しかしながら、低エネルギー領域での断面積の測定結果には大きな不確定性がある。われわれは大立体角・高効率NaI(Tl)検出器,パルス化$$alpha$$ビーム,標的膜厚モニターからなる新しいシステムの構築を行った。この測定システムを用いて$$^{12}$$C($$alpha$$,$$gamma$$)$$^{16}$$O反応により発生した$$gamma$$の角度分布を行い、重心系エネルギー1.2MeV付近で$$E1$$及び$$E2$$断面積の絶対値を導出した。

報告書

HTTRの補機冷却水設備冷却塔の伝熱性能に関する評価

栃尾 大輔; 亀山 恭彦; 清水 厚志; 猪井 宏幸; 山崎 和則; 清水 康則; 新垣 悦史; 太田 幸丸; 藤本 望

JAEA-Technology 2006-045, 43 Pages, 2006/09

JAEA-Technology-2006-045.pdf:5.97MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の冷却設備の一つに補機冷却水設備がある。この補機冷却水設備は種々の機器の冷却だけでなく、工学的安全設備の一つである炉容器冷却設備のヒートシンクとなる機能を有している。そのため、補機冷却水設備は設計時に想定された除熱性能を有していなければならない。本報では、HTTRにおいてこれまで実施してきた出力上昇試験,供用運転のデータから、補機冷却水設備に設置されている最終ヒートシンクである冷却塔について伝熱性能を評価した。また、設計時における冷却塔の伝熱性能との比較を行い、冷却塔が設計時に要求された伝熱性能を有していることを確認した。

論文

Theoretical simulation of extreme UV radiation source for lithography

藤間 一美*; 西原 功修*; 河村 徹*; 古河 裕之*; 香川 貴司*; 小池 文博*; More, R.*; 村上 匡且*; 西川 亘*; 佐々木 明; et al.

Emerging Lithographic Technologies VIII, Proceedings of SPIE Vol.5374, p.405 - 412, 2004/00

次世代リソグラフィ用EUV光源の設計指針を与えるために行っている、理論,シミュレーション研究について報告する。原子過程シミュレーションと輻射流体シミュレーションを開発し、プラズマの温度,密度分布,放射X線スペクトル,13.5nm帯の放射への変換効率を評価する。ターゲットとして用いるXeやSnプラズマの複雑な原子過程の解析をより正確に行うため、複数の原子データコード(Hullac, Grasp等)とモデル計算(平均原子モデル),基礎的な分光実験を行い結果を相互に比較する。阪大レーザー研の激光XII号レーザーを用いて測定されたSnプラズマのEUV変換効率の解析を行う。

論文

Study of the anisotropy of electron energy distribution of optical-field ionized oxygen plasma by using polarization spectroscopy

Kim, J.*; Kim, D. E.*; 河内 哲哉; 長谷川 登; 助川 鋼太*; 岩前 敦*; 藤本 孝*

Journal of the Optical Society of Korea, 7(3), p.145 - 149, 2003/09

強い光電界強度によって生成した酸素プラズマにおける電子の速度分布関数の異方性について偏光プラズマ分光の手法を用いて評価した。用いた光源は幅66fs,ピーク強度10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$のチタンサファイアレーザーで、この強度においては、光電界電離が主要な電離過程となる。観測においてはプラズマからのリチウム様酸素イオン(O$$^{5+}$$イオン)の1s$$^{2}$$2p $$^{2}$$P$$^{2}$$-1s$$^{2}$$4d $$^{2}$$D$$^{0}$$(J=1/2-3/2及びJ=3/2-5/2)遷移(波長12.992nm)の偏光を計測した。その際、同種のイオンからの1s$$^{2}$$ 2p$$^{2}$$P$$^{2}$$-1s$$^{2}$$4s$$^{2}$$S$$^{2}$$(J=1/2-1/2及びJ=3/2-1/2)を異なる偏光方向に対する計測系の感度の校正に用いた。上記の発光線の偏光度を酸素ガス密度、及び入射レーザーの偏光方向を変えた場合に調べた結果、励起レーザーの偏光状態を直線偏光から円偏光にすることで、発光線の偏光度が下がり、またガス密度を増加させると偏光度が下がることが見いだせた。これらの結果から、プラズマ中の電子速度分布関数の異方性の発生及び緩和についての知見が得られ、プラズマの異方性に起因すると考えられるX線レーザーの偏光制御への足掛かりが得られた。

口頭

CeドープCa$$_{3}$$B$$_{2}$$O$$_{6}$$のシンチレーションにおけるLET効果

越水 正典*; 藤本 裕*; 柳田 健之*; 岩松 和宏; 木村 敦; 倉島 俊; 田口 光正; 浅井 圭介*

no journal, , 

原子炉内の核反応やホウ素中性子捕捉療法等で用いられる熱中性子の検出には、検出器内部材料の(n,$$alpha$$)反応により生じた$$alpha$$線によるシンチレーション現象が利用されている。バックグラウンドとして$$gamma$$線が存在する環境において中性子を検出するためには、$$gamma$$線照射時とは異なるシンチレーション減衰を示す材料を開発することが重要である。そこで、TIARA施設AVFサイクロトロンからのシングルパルスを、CeをドープしたCa$$_{3}$$B$$_{2}$$O$$_{6}$$に照射し、そのシンチレーション現象のLET依存性を観測した。20MeV H照射と比較し、高いLET値を有する50MeV Heや220MeV Cでは、シンチレーションの立ち上がりが早くなった。この結果は、LET値の増加に伴う高密度励起により媒体からCeへのエネルギー移動前に励起状態間相互作用が起きやすくなり、遅い立ち上がり成分が消光されるためであると推察される。

口頭

J-PARC核変換物理実験施設を用いたマイナーアクチノイド燃料装荷炉物理実験による加速器駆動核変換システム炉物理パラメータの不確かさの低減効果

岩元 大樹; 西原 健司; 方野 量太*; 藤本 敦士*

no journal, , 

核変換物理実験施設(TEF-P)においてマイナーアクチノイド(MA)燃料を用いた炉物理実験を想定して、加速器駆動核変換システム(ADS)の炉物理パラメータの核データに起因する不確かさの低減効果を、炉定数調整法に基づいて評価した。実験には、臨界性、鉛ボイド反応度、MA反応率比、MAサンプル反応度、MA燃料置換反応度の5種類を想定した。一連の解析にはMARBLEを使用し、核データライブラリにはJENDL-4.0を用いた。解析の結果、ADS実機燃料を模擬したMA燃料を用いてTEF-Pで想定する実験をすべて実施することで、ADSの炉物理パラメータに対する不確かさを、臨界性に対して1.0%から0.4%程度に、冷却材ボイド反応度に対して9.4%から4.2%程度に低減できることがわかった。また、ADS臨界性の不確かさ低減に対しては燃料置換反応度が効果的であり、冷却材ボイド反応度の不確かさ低減に対しては鉛ボイド反応度実験が効果的であることがわかった。本研究で得られた知見をTEF-Pの炉物理実験計画に反映していくことで、ADSの炉物理パラメータの核データに起因する不確かさを効率的に低減することが可能である。

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