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OECD/NEA benchmark on pellet-clad mechanical interaction modelling with fuel performance codes; Influence of pellet geometry and gap size

Soba, A.*; Prudil, A.*; Zhang, J.*; Dethioux, A.*; Han, Z.*; Dostal, M.*; Matocha, V.*; Marelle, V.*; Lasnel-Payan, J.*; Kulacsy, K.*; et al.

Proceedings of TopFuel 2021 (Internet), 10 Pages, 2021/10

The NEA Expert Group on Reactor Fuel Performance (EGRFP) proposed a benchmark on fuel performance codes modeling of pellet-cladding mechanical interation (PCMI). The aim of the benchmark was to improve understanding and modeling of PCMI amongst NEA member organizations. This was achieved by comparing PCMI predictions for a number of specified cases. The results of the two hypothetical cases (1 and 2) were presented earlier. The two final cases (3 and 4) are comparison between calculations and measurements, which will be published as NEA reports. This paper focuses on Case 3, which consists of eight beginning of life (BOL) sub-cases (3a to 3h) each with different pellet designs that have undergone ramping in the Halden Reactor. The aforementioned experiments are known as the IFA-118 experiments and were performed from 1969 to 1970. The variations between cases include four different pellets dimensions (7, 14, 20 and 30 mm of height), two different gapsizes between pellet-cladding (40 and 100 microns) and three variations on pellet face geometry (flat, dishing and dishing with chamfer). Such diversity has allowed exploring the codes sensitivity to these individual factors.


The Joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3

Plompen, A. J. M.*; Cabellos, O.*; De Saint Jean, C.*; Fleming, M.*; Algora, A.*; Angelone, M.*; Archier, P.*; Bauge, E.*; Bersillon, O.*; Blokhin, A.*; et al.

European Physical Journal A, 56(7), p.181_1 - 181_108, 2020/07

 被引用回数:203 パーセンタイル:99.41(Physics, Nuclear)

本論文では、核分裂と核融合のための統合評価済み核データファイルのバージョン3.3(JEFF-3.3)について説明する。中性子との反応が重要な核種の$$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{23}$$Na, $$^{59}$$Ni, Cr, Cu, Zr, Cd, Hf, Au, Pb, Biについて、新しい核データ評価結果を示す。JEFF-3.3には、核分裂収率, 即発核分裂スペクトル, 核分裂平均中性子発生数の新しいデータが含まれる。更に、放射崩壊, 熱中性子散乱, ガンマ線放出, 中性子による放射化, 遅発中性子, 照射損傷に関する新しいデータも含まれている。JEFF-3.3は、TENDLプロジェクトのファイルで補完しており、光子, 陽子, 重陽子, 三重陽子, $$^{3}$$He核, アルファ粒子による反応ライブラリについては、TENDL-2017から採用した。また、不確かさの定量化に対する要求の高まりから、多くの共分散データが新しく追加された。JEFF-3.3を用いた解析の結果と臨界性, 遅発中性子割合, 遮蔽, 崩壊熱に対するベンチマーク実験の結果を比較することにより、JEFF-3.3は幅広い原子核技術の応用分野、特に原子力エネルギーの分野において優れた性能を持っていることが分かった。


OECD/NEA benchmark on pellet-clad mechanical interaction modelling with fuel performance codes; Impact of number of radial pellet cracks and pellet-clad friction coefficient

Dost$'a$l, M.*; Rossiter, G.*; Dethioux, A.*; Zhang, J.*; 天谷 政樹; Rozzia, D.*; Williamson, R.*; Kozlowski, T.*; Hill, I.*; Martin, J.-F.*

Proceedings of Annual Topical Meeting on Reactor Fuel Performance (TopFuel 2018) (Internet), 10 Pages, 2018/10

The benchmark on PCMI was initiated by OECD/NEA Expert Group on Reactor Fuel Performance (EGRFP) in June 2015 and is currently in the latter stages of compiling results and preparing the final report. The aim of the benchmark is to improve understanding and modelling of PCMI amongst NEA member organisations. This is being achieved by comparing PCMI predictions of different fuel performance codes for a number of cases. Two of these cases are hypothetical cases aiming to facilitate understanding of the effects of code-to-code differences in fuel performance models. The two remaining cases are actual irradiations, where code predictions are compared with measured data. During analysis of participants' results of the hypothetical cases, the assumptions for number of radial pellet cracks and the pellet-clad friction coefficient (which can be zero, finite or infinite) were identified to be important factors in explaining differences between predictions once pellet-cladding contact occurs. However, these parameters varied in the models and codes used originally by the participants. This fact led to the extension of the benchmark by inclusion of two additional cases, where the number of radial pellet cracks and three different values of the friction coefficient were prescribed in the case definition. Seven calculations from six organisations contributed results were compared and analysed in this paper.


CIELO collaboration summary results; International evaluations of neutron reactions on uranium, plutonium, iron, oxygen and hydrogen

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02

 被引用回数:60 パーセンタイル:98.41(Physics, Nuclear)

CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種($$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{56}$$Fe, $$^{16}$$O, $$^{1}$$H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。


The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:96.25

CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種($$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。


Current status of GIF collaborations on sodium-cooled fast reactor system

早船 浩樹; Glatz, J.-P.*; Yang, H.*; Ruggieri, J.-M.*; Kim, Y.-I.*; Ashurko, Y.*; Hill, R.*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR-17) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2017/06



A Summary of sodium-cooled fast reactor development

青砥 紀身; Dufour, P.*; Hongyi, Y.*; Glats, J. P.*; Kim, Y.-I.*; Ashurko, Y.*; Hill, R.*; 宇都 成昭

Progress in Nuclear Energy, 77, p.247 - 265, 2014/11

 被引用回数:91 パーセンタイル:99.38(Nuclear Science & Technology)

ナトリウム冷却高速炉(SFR)に関する基盤技術の多くが、これまでの長期にわたる高速炉開発で蓄積された経験により築き上げられてきた。これらは仏国フェニックスでのEOL試験、我が国もんじゅの運転再開、露国BN-600の寿命延長、中国CEFRの運転開始等により確証されようとしている。新たに露国BN-800及びインドPFBRが2014年の運転開始を計画しているが、開始されればSFRの基盤技術の確証レベルはさらに深まることとなる。近年、SFR開発は持続可能なエネルギー生産およびアクチニド管理に重点をおいた第4世代炉の構築を目指したものへと進化し、JSFR, ASTRID, PGSFR, BN-1200, CFR-600等の先進的なSFR概念の開発が進められている。第4世代原子力システム国際フォーラム(GIF)は、系統・機器設計、安全及び運転、先進的燃料、アクチニドサイクル等、第4世代SFRの開発に必要な様々な研究開発を進めるための国際協力の枠組みであり、SFR開発国が過去の経験や最新の設計及び研究開発データを共有できる場を提供し、SFRの研究開発の促進に有益な役割を果たす。


Selection of sodium coolant for fast reactors in the US, France and Japan

阪本 善彦; Garnier, J.-C.*; Rouault, J.*; Grandy, C.*; Fanning, T.*; Hill, R.*; 近澤 佳隆; 小竹 庄司*

Nuclear Engineering and Design, 254, p.194 - 217, 2013/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:76.33(Nuclear Science & Technology)



Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

 被引用回数:26 パーセンタイル:71.27(Astronomy & Astrophysics)

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称($$A_{LL}$$)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定された$$A_{LL}$$は、一番低い横運動量で-0.0014$$pm$$0.0037、一番高い横運動量で-0.0181$$pm$$0.0282であった。この$$A_{LL}$$の結果を幾つかの$$Delta G(x)$$の分布を仮定した理論予想と比較する。


Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:175 パーセンタイル:99.44(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。


Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:50.74(Physics, Nuclear)



Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:164 パーセンタイル:98.45(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。


Magnetic nature of the 500 meV peak in La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$ observed with resonant inelastic X-ray scattering at the Cu $$K$$-edge

Ellis, D. S.*; Kim, J.*; Hill, J. P.*; 脇本 秀一; Birgeneau, R. J.*; Shvyd'ko, Y.*; Casa, D.*; Gog, T.*; 石井 賢司; 池内 和彦*; et al.

Physical Review B, 81(8), p.085124_1 - 085124_12, 2010/02

 被引用回数:39 パーセンタイル:80.59(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a comprehensive study of the temperature and doping dependence of the 500 meV peak observed at $${bf q}=(pi,0)$$ in resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments on La$$_2$$CuO$$_4$$. The intensity of this peak persists above the N$'e$el temperature ($$T$$$$_{rm N}$$ = 320 K), but decreases gradually with increasing temperature, reaching zero at around $$T$$ = 500 K. The peak energy decreases with temperature in close quantitative accord with the behavior of the two-magnon $$B_{1g}$$ Raman peak in La$$_2$$CuO$$_4$$ and, with suitable rescaling, agrees with the Raman peak shifts in EuBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_6$$ and K$$_2$$NiF$$_4$$. The overall dispersion of this excitation in the Brillouin zone is found to be in agreement with theoretical calculations for a two-magnon excitation. Upon doping, the peak intensity decreases analogous to the Raman mode intensity and appears to track the doping dependence of the spin-correlation length. Taken together, these observations strongly suggest that the 500 meV mode is magnetic in character and is likely a two-magnon excitation.


Experimental tests of paleoclassical transport

Callen, J. D.*; Anderson, J. K.*; Arlen, T. C.*; Bateman, G.*; Budny, R. V.*; 藤田 隆明; Greenfield, C. M.*; Greenwald, M.*; Groebner, R. J.*; Hill, D. N.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(11), p.1449 - 1457, 2007/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:26.51(Physics, Fluids & Plasmas)

最近開発されたパレオクラシカル輸送モデルが多数のトロイダルプラズマ装置のデータと比較された。DIII-D, Alcator C-MOD, NSTXのオーム加熱レベルのプラズマ,RTPの電子サイクロトロン波加熱プラズマ,JT-60Uの強い電子内部輸送障壁プラズマ,MST逆磁場ピンチ,SSPXスフェロマックの実験データを用いた。モデルから予想される径方向の電子熱輸送は、オーム加熱レベルの幅広い実験結果と一致し、2倍程度の誤差で電子熱輸送の下限を与えると思われる。


Outline of the SFR component design and BOP project plan in the generation IV R&D programme

此村 守; Kim, S.-O.*; Hill, R.*; Dufour, P.*; Lennox, T.*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10



Relationship between particle and heat transport in JT-60U plasmas with internal transport barrier

竹永 秀信; 東島 智; 大山 直幸; Bruskin, L. G.; 小出 芳彦; 井手 俊介; 白井 浩; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; Hill, K. W.*; et al.

Nuclear Fusion, 43(10), p.1235 - 1245, 2003/10

 被引用回数:71 パーセンタイル:89.21(Physics, Fluids & Plasmas)



Radial patterns of instability and transport in JT-60U internal transport barrier discharges

Rewoldt, G.*; Hill, K. W.*; Nazikian, R. M.*; Tang, W. M.*; 白井 浩; 坂本 宜照; 岸本 泰明; 井手 俊介; 藤田 隆明

Nuclear Fusion, 42(4), p.403 - 411, 2002/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:30.9(Physics, Fluids & Plasmas)



High radiation and high density experiments in JT-60U

久保 博孝; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸; 木島 滋; 玉井 広史; 東島 智; 逆井 章; 竹永 秀信; 伊丹 潔; 清水 勝宏; et al.

Nuclear Fusion, 41(2), p.227 - 233, 2001/02

 被引用回数:53 パーセンタイル:82.26(Physics, Fluids & Plasmas)

高加熱入力を伴う大型トカマク装置において高い放射損失と高い閉じ込め性能を有する高密度プラズマを実証することが、国際熱核融合実験炉(ITER)開発の重要な物理課題である。JT-60Uでは、ITERの標準運転シナリオであるELMy Hモードに、Arを入射することによって、Greenwald限界の約70%の密度まで比較的対閉じ込め改善度(H$$^{89PL}$$~1.4)を得た。この時、放射損失パワーは加熱パワーの約80%に達し、ダイバータプラズマは非接触状態になった。また、先進運転シナリオとして期待される負磁気シアプラズマに対しては、内部輸送障壁を維持しつつ、Ar入射によって放射損失パワーを加熱パワーの約65%に増加した。


Characteristics of Alfv$'e$n eigenmodes, burst modes and chirping modes in the Alfv$'e$n frequency range driven by negative ion based neutral beam injection in JT-60U

草間 義紀; Kramer, G. J.; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 近藤 貴; 森山 伸一; et al.

Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1837 - 1843, 1999/11

 被引用回数:66 パーセンタイル:87.17(Physics, Fluids & Plasmas)



Alfv$'e$n eigenmodes and their impact on plasma characteristics in JT-60U

草間 義紀; Nazikian, R.*; Kramer, G. J.*; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; Fu, G. Y.*; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; et al.

Fusion Energy 1998, 2, p.537 - 544, 1998/10



Reduction of recycling in DIII-D by degassing and conditioning of the graphite tiles

Jackson, G. L.*; Taylor, T. S.*; Allen, S. L.*; Ferron, J.*; Haas, G.*; Hill, D.*; Mahdavi, M. A.*; 中村 博雄; Osborne, T. H.*; Petersen, P. I.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 162-164, p.489 - 495, 1989/04

 被引用回数:26 パーセンタイル:91.16(Materials Science, Multidisciplinary)

DIII-D装置のダイバータ板を、He Conditioningにより脱ガス処理を行い、リサイクリングを低減させ、プラズマ特性への影響を見た。この処理により、エネルギー閉じ込め時間は20%上昇し、プラズマ周辺でのH$$alpha$$バースト(ELM)の周期は長くなった。

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