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堂田 哲広; 加藤 慎也; 浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 菊地 紀宏; 大釜 和也; 吉村 一夫; 吉川 龍志; 横山 賢治; 上羽 智之; et al.
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.946 - 959, 2023/08
安全かつ経済的で持続可能な先進的原子炉を実現するために革新的設計システム(ARKADIA)を開発している。本論文では、ARKADIAの一部である設計研究のためのARKADIA-Designに着目し、炉心設計の数値解析手法の妥当性確認について紹介する。ARKADIA-Designでは、炉物理、熱流動、炉心構造、燃料ピン挙動の解析コードを組み合わせたマルチフィジックス解析により、ナトリウム冷却高速炉の炉心性能を解析する。これらの解析の妥当性を確認するため、実験データ及び信頼できる数値解析結果を選定し、検証マトリックスを作成する。解析コードのモデル及び検証マトリクスの代表的な確認解析について説明する。
浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 堂田 哲広; 横山 賢治; 田中 正暁
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 10 Pages, 2023/05
設計最適化支援ツールARKADIA-Designの一部として、効率化及び過度な保守性低減による設計革新を目指した、炉心設計最適化プロセス整備を進めている。本プロセスでは、炉心設計解析とプラント動特性解析を連携し、ベイズ最適化(BO)を活用して、ULOF時に炉心損傷を回避でき、炉心性能の高いナトリウム冷却高速炉の設計仕様に関する最適化問題を解く。第一段階として、2次元RZ円柱体系で模擬した炉心部を含む1次系を対象に、核設計とプラント動特性の統合解析にBO手法を用いた最適化プロセスを実行し、最適解の存在を確認した結果について報告する。
堂田 哲広; 吉村 一夫; 浜瀬 枝里菜; 横山 賢治; 上羽 智之; 田中 正暁
Proceedings of Technical Meeting on State-of-the-art Thermal Hydraulics of Fast Reactors (Internet), 3 Pages, 2022/09
ARKADIA-Designは、概念設計段階にあるナトリウム冷却高速炉の最適化を支援するために開発されている。設計最適化には、様々な設計オプションを効率的に評価する1次元プラント動特性解析や、マルチフィジックスを含む局所現象を詳細に評価する多次元解析など、様々な数値解析が必要である。ARKADIA-Designは、解析コードを連携させ、意図した解像度で現象を再現するマルチレベルシミュレーション(MLS)手法に基づき、プラント全体の解析を行う。本論文では、ARKADIA-DesignのMLSにおける連成解析手法の概要と、連成解析手法を用いた高速増殖実験炉EBR-II試験の数値シミュレーションを紹介する。
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。
堂田 哲広; 浜瀬 枝里菜; 横山 賢治; 田中 正暁
計算工学講演会論文集(CD-ROM), 25, 4 Pages, 2020/06
高速炉の設計を最適化するため、3次元核特性コード(MARBLE)とプラント動特性解析コード(Super-COPD)をPythonプログラミングによってプラットフォーム上で連成させ、炉心の中性子束分布の時間変化を考慮できる核-熱流動連成解析手法を開発した。本稿では、解析コードの連成方法、実プラントの仮想事故解析への適用結果、今後の展開について概説した。
山岸 明彦*; 横堀 伸一*; 橋本 博文*; 矢野 創*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 中川 和道*; et al.
no journal, ,
ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。そこから、地球由来微生物の惑星間移動の可能性を検討する。さらに、宇宙塵に含まれて地球に飛来する有機物が宇宙空間で変成する可能性を検討する。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置(ExHAM)に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。本講演では、本計画の概要と打上げ一年前の準備状況等について報告する。
浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 堂田 哲広; 横山 賢治; 田中 正暁
no journal, ,
設計最適化支援ツールARKADIA-Designの機能の一部として、炉心設計の効率化及び過度な保守性の低減による炉心設計革新を達成可能な、炉心設計最適化プロセスの整備を進めている。本最適化プロセスでは、ULOF時に炉心損傷を回避でき、炉心性能の高いナトリウム冷却高速炉の炉心設計仕様を提示することを目的に、炉心設計解析とプラント動特性解析を連携し、ベイズ最適化(BO)を活用して、2次元RZ円柱体系で模擬した炉心部を含む1次系の簡略化体系を対象に炉心性能及び系統熱負荷指標を目的関数とする炉心仕様最適化問題を解く。第一段階として、単目的最適化問題に対して核設計解析とプラント動特性解析の連携解析にBO手法を用いた最適化プロセス実行により最適解の存在を確認した結果について報告する。
田中 正暁; 堂田 哲広; 浜瀬 枝里菜; 吉村 一夫; 江連 俊樹; 関 暁之; 横山 賢治; 宮崎 真之; 大木 繁夫
no journal, ,
設計最適化プロセスを支援するツールARKADIA-Designを開発している。本報では、プラント状態分析のための解析評価や設計最適化プロセスの実行において、必要な情報を取得し、かつ、結果を新たな知識として格納するための知識マネジメントシステムとの連携機能の全体構成と整備状況について報告する。
桑垣 一紀; 浜瀬 枝里菜; 横山 賢治; 堂田 哲広; 田中 正暁
no journal, ,
原子力機構で開発を進めている設計最適化支援ツールARKADIA-Designの機能の一部として、核-熱流力-燃料健全性評価の連携解析を実行し、自動で炉心・燃料設計パラメータを最適化するシステムの整備を実施している。本研究では、炉心設計の複数制約条件付きの多変数単目的最適化例題を対象に、核-熱-燃料健全性評価の連携解析とベイズ最適化手法を組み合わせた最適化計算を実施した。得られた最適解と参照解が整合し、本システムによる炉心設計の多変数自動最適化計算の成立性を確認した。
浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 堂田 哲広; 横山 賢治; 田中 正暁
no journal, ,
設計最適化支援ツールARKADIA-Designの機能の一部として、核設計、熱流力設計、燃料健全性評価、プラント動特性を連携した一連評価を行い、最適化アルゴリズムを用いて最適な設計変数を自動探索する革新的な炉心設計最適化プロセスを開発している。ULOF時の炉心損傷回避と高い炉心性能を実現可能な高速炉炉心の設計最適化問題を代表例題として設定し、実設計での使用を前提とした解析体系を対象に、ARKADIA-Designの統合インターフェースを用いて核設計とプラント動特性解析の自動連携による最適化を実現し、本プロセスの炉心設計への適用見込みについて確認した。
田中 正暁; 堂田 哲広; 浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 森 健郎; 岡島 智史; 菊地 紀宏; 橋立 竜太; 矢田 浩基; 横山 賢治; et al.
no journal, ,
原子力機構では、高速炉を含む革新的原子炉システムの設計最適化支援ツール「ARKADIA-Design」の開発を行っている。本報では、ARKADIA-Designにおいて進めてきた炉心設計及び炉構造設計、並びに保全に関わる点検工程の最適化プロセス実装に係る達成状況と今後の開発課題について報告する。
