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論文

Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code for reactor pressure vessel

Li, Y.; 勝又 源七郎*; 眞崎 浩一; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Journal of Pressure Vessel Technology, 143(4), p.041501_1 - 041501_8, 2021/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.67(Engineering, Mechanical)

It has been recognized that probabilistic fracture mechanics (PFM) is a promising methodology in structural integrity assessments of pressure boundary components of nuclear power plants, because it can rationally represent the influencing parameters in their inherent probabilistic distributions without over conservativeness. A PFM analysis code PASCAL has been developed by the Japan Atomic Energy Agency to evaluate the through-wall cracking frequencies of domestic reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock (PTS) transients. In this study, as a part of the verification activities, a working group was established with seven organizations from industry, universities and institutes. Through one year activities, the applicability of PASCAL for structural integrity assessments of domestic RPVs was confirmed with great confidence. This paper presents the details of the verification activities of the working group.

論文

Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL

Li, Y.; 勝又 源七郎*; 眞崎 浩一*; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07

原子力機構では確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発している。本研究では、産業界、大学及び研究所で構成するワーキンググループを設置し、解析コードの確率変数、解析機能及び解析フローに関する検証を実施した。一年の活動を通じて、PASCALの信頼性が確認された。

報告書

PASCAL信頼性向上ワーキンググループ活動報告; 平成27年度

Li, Y.; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 関東 康祐*; 鈴木 雅秀*; 眞崎 浩一*

JAEA-Review 2017-005, 80 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2017-005.pdf:16.85MB

日本原子力研究開発機構では、原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価手法の高度化を目的に、中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、PASCALの確率変数、評価機能、評価モデル等を含めた機能検証を行い、その検証過程を整理するとともに、検証結果を取りまとめておくことが必要不可欠である。こうした背景を踏まえ、開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、PASCALの確率論的破壊力学ソルバーであるPASCAL3をソースコードレベルで機能検証することにより、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上WGを設立した。一年の活動を通じて、PASCAL3が十分な信頼性を有することが確認された。本報は、PASCAL信頼性向上WGの平成27年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。

論文

Benchmark analyses of probabilistic fracture mechanics for cast stainless steel pipe

北条 公伸*; 林 翔太郎*; 西 亘*; 釜谷 昌幸*; 勝山 仁哉; 眞崎 浩一*; 永井 政貴*; 岡本 年樹*; 高田 泰和*; 吉村 忍*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 3(4), p.16-00083_1 - 16-00083_16, 2016/08

鋳造ステンレス鋼に対する非破壊検査が計画されているが、鋳造ステンレス鋼のような二相ステンレス鋼では、超音波の低い透過性などの理由から、許容欠陥寸法が定められていない。鋳造ステンレス鋼の許容欠陥寸法を合理的に決定するためには、確率論的破壊力学(PFM)は有用である。本研究では、鋳造ステンレス鋼配管を対象に、PFM解析コードの適用性や信頼性に係るベンチマーク問題を提案した。破損モードとしては、疲労亀裂進展、塑性崩壊、及び延性亀裂進展を考慮し、それらの相互作用を考慮した条件でPFM解析を行った。6機関が参加して実施されたベンチマーク解析による破損確率の比較を行った。その結果、各機関で様々なPFM解析コードで得られた破損確率はよく一致し、鋳造ステンレス鋼配管に対するPFMの適用性が確認された。

論文

A Study on the Interfacial Croud Formation in the Purex Process

小沢 正基; 岸本 洋一郎; 林 正太郎

Proceedings of International Solvent Extraction Contavence 1990 (ISEC '90), 0 Pages, 1990/00

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論文

高速炉燃料再処理施設におけるステンレス鋼の伝熱条件下硝酸中の腐食挙動

小島 久雄; 林 正太郎; 河野 隆之

日本原子力学会誌, 31(11), 1273 Pages, 1989/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

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論文

遠心抽出器の開発

根本 慎一; 林 正太郎; 武田 宏; 巖渕 弘樹

動燃技報, (70), p.82 - 88, 1989/06

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報告書

遠心抽出器の開発 遠心抽出器の基礎試験結果(2)

林 正太郎; 武田 宏*; 根本 慎一*; 川口 尊*; 岩渕 引樹*

PNC TN8410 89-026, 43 Pages, 1989/04

PNC-TN8410-89-026.pdf:0.76MB

リサイクル機器試験施設における遠心抽出器の適用を目的として,昭和60年度に試作第1号機を製作して以来現在まで改良を行って来ている。 昭和62年度には処理能力100kgHM/日相当の遠心抽出器を製作した。この抽出器を用いて各種試験を実施している。その中でロータ構造と性能の関係について,以下の試験結果及び検討結果を得たので本報告書にとりまとめた。 1)PNCタイプ遠心抽出器の特徴であるラセン翼構造は平板翼構造よりも,相分離性能に優れていた。 2)ロータ下部穴径は,ロータ内液面径以下で大きい程,ロータ内へ液が流入する時の抵抗が小さくなり,ポンプ性能は増大する。 3)相分離性能を最大にする有機相せき半径(ro)と水相流路半径(ru)の比率は,Ndiの概念よりro/ru=0.455となる。 4)ロータ内に流入する液に速やかに遠心力を与えるためにロータ下部インペラーは有効である。これによりポンプ能力は増大する。

報告書

動燃における遠心抽出器開発 ウラン試験結果

林 正太郎; 岸本 洋一郎; 根本 慎一*; 川口 尊*; 巌渕 弘樹*

PNC TN8410 88-051, 119 Pages, 1988/09

PNC-TN8410-88-051.pdf:2.59MB

本報告書は動燃で実施してきた遠心抽出器の開発経緯とウラン試験結果をまとめたものである。本試験結果を要約すると 1)動燃で開発してきた遠心抽出器のスループットはこれまでに諸外国で開発されてきた抽出器とほぼ同等の能力を有することが判った。 2)滞留時間が約10秒と短いにもかかわらず,ウランの抽出反応はほぼ平衡関係に近い状態で操作できることを確認した。 3)定常状態への立上げは極めて短く,今回の条件下では5$$sim$$10分間であった。 4)MIXSETによって評価した結果,先に求めた段効率を用いることによって,遠心抽出器内濃度プロフィルの実験結果とシミュレーション結果が良く一致することが明らかとなった。 以上従来と異なった構造を特徴とする遠心抽出器によっても十分に使用に耐える性能であることが本試験によって明らかにされた。

報告書

高速炉燃料再処理パルスカラム技術開発 分離型セトラーによるパルスカラム界面制御法の検討

林 正太郎; 岸本 洋一郎; 河田 東海夫*; 根本 慎一*; 宮地 茂彦*

PNC TN8410 88-039, 58 Pages, 1988/09

PNC-TN8410-88-039.pdf:1.76MB

パルスカラム抽出器は使用済燃料再処理において主分離工程の抽出装置としてミキサ・セトラと同様に使用されてきている。 これまで開発されてきたパルスカラムは,有機相と水相とを分離するための相分離セトラーをカラム本体の下部又は上部に設けた1体型が主であった。このため相分離セトラー内に生じた界面の位置はカラム内溶液の密度変化やパルミングの影響を受けた界面位置を一定に保持することが困難で,かつ界面を検出するための検出器もカラム高さ分に相当する液の背圧を受けての検出であり精度の点で問題があった。更に界面に生ずるクラッドを除去することも技術的に困難であった。 以上のような技術的な課題を解決するため,従来,カラム本体と1体化されていた相分離セトラーをカラム本体から切り離し,分離型セトラーとし,工学規模での実証試験を行った。 本方式は界面をカラム内に設けず,外部に設置した分離型セトラーに設けるものである。 以下に実証試験結果の要約を示す。 1)従来方式では困難とされていた技術課題「高背圧下での界面検出とその方法」,「界面クラッドの除去対策」,「界面を安定に保ちつつ重液のみを抜き出す方法」など本分離型セトラーの採用により大部分の課題が解決できる目途を得た。2)分離型セトラーの形状はカラム本体にとらわれることなく任意に決定できるため,臨界安全形状,遠隔保守性,レイアウトの融通性など設計上,従来型に比べ有利となった。 3)カラム内液密度変化やパルシングの影響を受けないため安定に抽出操作を行うことができる。

報告書

新型溶解槽部分モックアップ試験報告書

須永 礼倫*; 木下 節雄*; 小島 久雄; 林 正太郎

PNC TN8410 88-088, 54 Pages, 1988/06

PNC-TN8410-88-088.pdf:2.51MB

リサイクル機器試験施設に適用する連続溶解槽を目標に球面体回転型連続溶解槽の開発を進め昨年度部分モックアップ試験装置を製作した。この部分モックアップ試験装置を用いて、球面体回転型連続溶解槽の機械的な特徴である次の3点について評価を行なった。1)単一駆動力のみで溶解、洗浄、ハル排出の一連の動作が可能である。2)バスケットの移動と同時にスラッジ補集が可能である。3)装置のコンパクト化をはかるためバスケット間隔可変機構を採用した。その結果として単一駆動力による一連の基本動作については問題がないことが確認された。しかし、摩耗や腐食環境下で使用される実機については尚次の2つの課題について取組まねばならない。1)バスケット間隔可変機構の信頼性向上2)スラッジ補集機能の確実性の評価

報告書

せん断試験装置(II)試験報告書 -61年度、62年度成果報告-

林 正太郎; 小島 久雄; 中川 林司

PNC TN8410 88-087, 205 Pages, 1988/06

PNC-TN8410-88-087.pdf:10.89MB

リサイクル機器試験施設(RETF)用せん断機の開発のため、第2応用試験棟内のせん断試験装置(II)を用いて種々の評価試験を実施した。供試体として、アルミナのペレットを充てんした高速炉「もんじゅ」模擬ピン束(炉心およびブランケット仕様)を用い、解体機からのピン束の搬送や、組枠およびピン束のせん断試験を行った。その結果、ピン束の搬送については、プレナム部にラッパ管の一部を残し、これによりピン束を拘束することで首尾よくできた。また、炉心およびブランケット燃料の組枠部もせん断除去可能であることを確認した。またブランケットピン束のせん断には約47トンの推力を必要とした。これらの試験と並行して、シリンダ部の汚染防止機構について新たな概念を構築し、装置の改造を実施した。機能の確認および遠隔保守性について試験を行い、良好な結果を得た。本試験データおよびこれまでに取得してきた諸データを合わせ考えることにより、RETF用せん断機の詳細設計を遂行することが可能になった。

報告書

遠抽出器に関する固体粒子沈降特性試験

林 正太郎; 根本 慎一*; 川口 尊*; 巌渕 弘樹*

PNC TN8410 88-025, 78 Pages, 1988/05

PNC-TN8410-88-025.pdf:2.1MB

速抽出器を用いた溶媒抽出工程,特に共除染工程の抽出部では,固体粒子の堆積が懸念される。そのため速抽出器における固体粒子の沈降特性を調べた。 模擬液として酸化アルミナ懸濁液を用いた。また,PNC型遠心清澄機により酸化アルミナ懸濁液を清澄した模擬液による試験を実施した。 本試験により以下に示す事項が明らかになった。 1)本速抽出器に捕集される粒子の粒径はストークスの式を補正することで表現することができる。 2)遠心清澄機で清澄後の懸濁液中の酸化アルミナ粒子は,本抽出器において約2wt%程度が捕集された。 3)処理量240kgHM/dalで約100日連続運転を行うと,速抽出器内壁に2mmの厚さで粒子が堆積すると推定される。これは流路閉塞の観点から問題とならない量であると考えられる。

報告書

遠心速抽出器の開発 遠心速抽出器の基礎試験結果

林 正太郎; 根本 慎一*; 川口 尊*; 巌渕 弘樹*; 上田 吉徳*

PNC TN8410 88-023, 62 Pages, 1988/04

PNC-TN8410-88-023.pdf:0.69MB

リサイクル機器試験施設における遠心速抽出器の適用を目的として,昭和60年度に試作第1号機を製作して以来現在まで改良を行って来ている。 本報告書は,昭和62年度に製作した速抽出機(処理能力100kgHM/日相当)を用いてポンプ性能,相分離性能等の基礎性能試験を実施し,以下の結果を得たので報告する。 1)ポンプ性能 ・パイプ式及び壁式堰ともに十分な液排出能力を有しており,ポンプ能力はロータ下部からの吸込能力に制限されている。 ・ミキシング部液面を高くすることでポンプ性能の向上が期待される。 2)相分離性能・流量50$$sim$$110l/h,有機相/水相流量比0.5$$sim$$7の範囲でエントレインメントは認められなかった。 ・堰構造の違い(パイプ構造と壁構造)による堰特性の違いを把握した。堰の流路抵抗により有機相-水相の界面変動は大きく影響を受けるため,スケールアップに際しては十分考慮する必要がある。 3)その他 ・本速抽出器のインベントリーは300$$sim$$350ml/段であった。

報告書

高速炉燃料再処理パルスカラム抽出試験装置(II)試験 抽出カラム内液相分散状態の悪化とその原因

林 正太郎; 岸本 洋一郎; 河田 東海夫*

PNC TN8410 88-011, 89 Pages, 1988/02

PNC-TN8410-88-011.pdf:1.91MB

本報告書は応用試験棟に設置されているパルスカラム試験装置によるウラン試験の中で経験した,「抽出カラム内液相分散状態化」についてまとめたものである。なお,合せて,液相分散状態悪化の影響及び対策,回復方法についても一部試みたので,これらも合せ収録した。以下に今回得られた知見を示す。 1)抽出カラムの正常液相分散時に必要な有効抽出部長さが2.3mであったものが,液相分散悪化時には同一条件下において4.3mと増大することが判った。 2)一方,液相分散状態の悪化は分散相(有機相)の体積分率をも増大させ,有機相のカラム内ホールドアップを増す原因となった。 3)このホールドアップ割合はカラム軸方向に対して正常時に一様であったものを,一様でない分布をもたらした。 4)NaOHによるカラム洗浄の結果ではウラン濃度プロフィルの改善はみられたものの完全には回復できなかった。NaOH洗浄後の有効抽出部長は3.6mであり正常時の約2倍で安定した。 以上,今回の経験により,パルスカラム長さの決定には正常な条件下で求めた結果及びそれらデータを反映させた計算コードによる計算結果に対し液相分散状態悪化時を考慮した安全係数をとる必要があると共に,運転停止時においても目皿のぬれ性を保持する観点から連続相を常時カラム内に張っておくことが好ましいと判断される。

報告書

高速炉燃料再処理パルスカラム抽出試験装置(II)試験 安定操作条件におけるパラメータ影響評価

林 正太郎; 岸本 洋一郎; 根本 慎一*

PNC TN8410 88-010, 181 Pages, 1988/01

PNC-TN8410-88-010.pdf:2.57MB

本報告書は,パルスカラム抽出試験装置(2)を用いて,実プラント運転で要求される安定操作条件を検討したものである。試験は,抽出及び洗浄カラムについて,各種運転パラメータを変化させて行ない,その影響について調べた。 1)抽出カラムに関しては,パルス条件を変化させても濃度プロフィルに影響を与えないことがわかった。 2)線速度の影響については,抽出カラムの線速度を15$$sim$$23m/hまで増加させた結果,HETSとして約60--を得,カラムのフラッディングポイントに対し,運転可能な領域として30$$sim$$60%程度の巾広い範囲を有する事が確認できた。 3)ポンプ故障等の流量変動によりウラン濃度が上昇する外乱に対しては,抽出カラムにおいて有効抽出部として使われないカラム長さが増大し,完全に肩を持った濃度プロフィールとなる事がわかった。その為,パルスカラム運転の際には洗浄塔のプロダクト濃度及び洗浄カラムボトム中のウラン濃度を監視し,最適な安定操作条件を確保する事が重要である。

報告書

球面体回転型連続溶解槽概念設計

林 正太郎; 小島 久雄; 木下 節雄*

PNC TN8410 88-082, 69 Pages, 1987/12

PNC-TN8410-88-082.pdf:1.53MB

高速炉燃料再処理の技術開発において,施設規模のコンパクト化及び処理能力向上の観点から,溶解工程の連続化が望まれいてる。本設計では,従来から開発されてきている種々の新型溶解槽の概念のうち,臨界安全形状の円環型貯槽内を複数個の燃料バスケットが水平に回転移動する方式を発展させた新概念溶解槽について詳細に検討し,今後の開発の方向性を明らかにした。その結果,以下の点に特徴を有する球面体回転型連続溶解槽の概念をまとめるに到った。1.単一駆動力のみで溶解,洗浄,ハル排出という一連の動作が可能である。2.貯槽を球面形状にしたことにより,上記機能を持たせたまま臨界安全確保が可能てある。3.単純な水封機構でコンテインメントの確保が可能である。4.制御系統が単純であり,液切り時間の設定が自由に行える。5.バスケット間隔可変機構の採用により,溶解槽のコンパクト化が可能である。6.溶解槽の高さが非常に低く,耐震性に優れている。

報告書

高速炉燃料再処理パルスカラム試験 逆抽出カラム運転パラメータの影響評価

岸本 洋一郎; 河田 東海夫; 林 正太郎; 根本 慎一; 北村 航一郎

PNC TN8410 88-001, 142 Pages, 1987/12

PNC-TN8410-88-001.pdf:2.12MB

本報告書は,高速炉燃料再処理用のパルスカラム確証試験の一環として実施してきたウラン試験のうち,逆抽出カラムに関して,その運転パラメータ影響評価結果をまとめたものである。 試験は,応用試験棟に設置されている実規模パルスカラムを用いて行われ,抽出,洗浄,逆抽出カラムのうち逆抽出カラム関する評価を行った。 その結果を以下に示す。 1)カラム下部の高濃度域における逆抽出効率に大きな影響を及ぼす運転パラメータは硝酸濃度である。また上部の低濃度域においては主に溶媒劣化度や温度の影響が大きい。 2)逆抽出カラムの安定な濃度プロフィルを得るためには,流量比A/Oを1.3以上にする必要がある。 3)カラム内の線流速は16$$sim$$30m/hの範囲では逆抽出効率への影響は小さい。 4)パルス条件は,振幅を20mmとした場合,振動数40(cpm)と60(cpm)とで逆抽出効率に大差はない。

報告書

材料腐食に及ぼすフッ素イオンの影響

上窪 文生*; 小泉 務*; 武田 誠一郎*; 林 正太郎

PNC TN8450 87-023, 49 Pages, 1987/06

PNC-TN8450-87-023.pdf:6.68MB

(目的)材料に及ぼすフッ素イオンの腐食感受性挙動を調査する。(方法)3N沸騰硝酸に、フッ化ナトリウムを添加溶解し、310Nb、Ti-5%Ta、Zr、Ptの電気化学測定試験を実施した。(結果)各試料の腐食電位及び分極曲線の結果より、Ptのカソード(環境因子)は、各濃度とも大きな変化は認められなかった。310Nbは、腐食電位が異なるが、過不働態への臨界電位はほぼ等しかった。Ti-5%Taは、濃度の違いによる差は、あまり認められなかった。Zrは、濃度によって、腐食電位、不働態保持電流が異なった。(結論)フッ素イオン濃度により、Zrは腐食の感受性の違いを示し、約10ppm以上の濃度になると、腐食が激しく進行するものと思われる。

報告書

被覆管用フェライト系ステンレス鋼の腐食試験

上窪 文生*; 小泉 務*; 武田 誠一郎*; 林 正太郎

PNC TN8450 87-022, 10 Pages, 1987/06

PNC-TN8450-87-022.pdf:1.19MB

(目的)FBR使用済み燃料の再処理を想定して、現在開発中のフェライト系ステンレス鋼の溶解時の耐食性を従来型のオーステナイト鋼と比較する。(方法)FBR再処理溶解液を模擬したコールド溶液(4NHNO3+V5++Run++Rhn++Cen++Pdn+)を用いて、沸点における浸漬腐食試験を実施した。(結果)フェライト鋼(SK0056およびKF0026)とオーステナイト鋼(310Nb及びSUS304ULC)の腐食速度を対比した結果、大差ないことを認めた。(結論)フェライト鋼の溶解特性はオーステナイト鋼と大差なく、溶解工程時に確別の考慮は必要ない見通しを得た。

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