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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。
宮崎 康典; 足立 純一*; 益田 遼太郎*; 下條 竜夫*; 星野 正光*
Photon Factory Activity Report 2021 (インターネット), 2 Pages, 2021/00
放射性廃棄物の減容化及び有害度低減の観点から、ガラス固化前の再処理高レベル放射性廃液からマイナーアクチノイド(MA; Am, Cm)を分離回収し、高速炉や加速器駆動システムによって、安定核種や短寿命核種に変換する「分離変換」の研究・技術開発を行っている。MA分離技術では、N,N,N',N', N",N"-hexaoctylnitrilotriacetamide(以降「HONTA」という。)に注目したプロセスを検討しているが、放射線分解に係る課題(e.g.放射線分解生成物の除去や使用済抽出剤の再利用等)が多く残されている。本研究では、硝酸とのコンディショニングによる水和錯体が抽出剤の放射線分解を阻害する効果を明らかにするため、有機相に形成する[(HONTA)(HNO
)(H
O)n]の光電子分光実験を行い、スペクトルパターンを取得した。また、量子化学計算で構造最適化したHMNTA + HNOの状態密度スペクトルと比較し、分子軌道から、HNO付加による影響を考察した。
林 伸彦; 本多 充; 白石 淳也; 宮田 良明; 若月 琢馬; 星野 一生; 藤間 光徳; 鈴木 隆博; 浦野 創; 清水 勝宏; et al.
Europhysics Conference Abstracts (Internet), 39E, p.P5.145_1 - P5.145_4, 2015/06
Towards prediction and control of JT-60SA plasmas, we are developing codes/models which can describe physics/engineering factors, and integrating them to one code TOPICS. Physics modelling: Coupling with MINERVA/RWMaC code showed that MHD equilibrium variation by centrifugal force largely affects RWM stability and the toroidal rotation shear stabilizes RWM. Coupling with OFMC code for NB torques, 3D MHD equilibrium code VMEC and drift-kinetic code FORTEC-3D for NTV torque, and toroidal momentum boundary model, predicted the core rotation of 
2% of Alfv
n speed for a ITER hydrogen L-mode plasma. Coupling with core impurity transport code IMPACT showed the accumulation of Ar seeded to reduce the divertor heat load is so mild that plasma performance can be recovered by additional heating in JT-60SA steady-state (SS) scenario. Simulations coupled with MARG2D code showed that plasma current can be ramped-up to reach 
3 with MHD modes stabilized by ideal wall and with no additional flux consumption of central solenoid in JT-60SA. Engineering modelling: Coupling with integrated real-time controller showed that simultaneous control of 
and 
is possible at 4 in JT-60SA SS scenarios. MHD equilibrium control simulator MECS demonstrated equilibrium control during heating phase and collapse induced events within power supply capability of PF coils in JT-60SA.
錦野 将元; 長谷川 登; 石野 雅彦; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 末元 徹; et al.
JAEA-Conf 2013-001, p.16 - 19, 2013/09
フェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。そこでプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について研究を開始した。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測の結果からは、局所照射フルエンスに対して閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が計測されている。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。
石橋 松二郎*; 内野 真奈美*; 新井 栄揮; 黒木 良太; 荒川 力*; 徳永 正雄*
Archives of Biochemistry and Biophysics, 525(1), p.47 - 52, 2012/09
被引用回数：7 パーセンタイル：20.8(Biochemistry & Molecular Biology)高度好塩菌Halobacterium salinarum由来ヌクレオシド二リン酸キナーゼ(HsNDK)は、立体構造の安定化に高濃度の塩を必要とする。しかし、アスパラギン酸148番目をシステインに置換したD148C変異型HsNDKは、0.2M NaClの低塩濃度条件下において野生型HsNDKよりも10
C以上熱安定性が向上することが判明した。また、熱変性後の巻き戻りには、野生型では2M NaClを必要とするのに対し、D148C変異型では0.1M NaClで巻き戻ることができた。HsNDKは二量体どうしが会合した六量体構造を形成するが、D148C変異導入は六量体内の二量体間に3か所のジスルフィド架橋を形成させて構造を安定化し、本来構造安定化に必要な塩要求性を低減することができたと考えられる。
諫山 明彦; 小林 貴之; 横倉 賢治; 下野 貢; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 日向 淳; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405029_1 - 2405029_5, 2012/05
電子サイクロトロン(EC)波は、プラズマの狭い領域を加熱・電流駆動することができることから、電子加熱や電流分布制御のほか不安定性制御にも用いられる。また、プラズマ着火や壁洗浄などにも有用である。JT-60SAにおいては9基のEC波入射装置が装備され上記のすべての目的で使用される。JT-60SAのEC波入射装置はJT-60Uの設備(周波数: 110GHz)を最大限利用して構築されるが、JT-60SAにおいて要求される性能を満足するために開発運転が継続的に行われている。本講演では、最近のEC波入射装置の進展、特にジャイロトロン開発及び加熱・電流駆動特性解析の結果を述べる。JT-60SAにおいて要求される「ジャイロトロン1基あたり出力1MW、出力時間100秒」を目指してジャイロトロンのモード変換器を改良した。開発運転を進めた結果、出力1MWのもとでの出力時間が2009年には17秒、2010年には31秒に伸長した。ジャイロトロン内の各部の温度は許容温度以下で飽和していることからパルス幅の伸長が可能であると考えられる。また、JT-60SAの最大磁場(2.3T)においてプラズマ中心部を加熱・電流駆動することを目的として2周波数ジャイロトロンの開発を2011年に開始した。計算コードによる加熱・電流駆動解析、及び発振モード・出力窓厚の設計計算から、第2周波数を138GHzとした。高磁場を生成する超伝導磁石を含めてジャイロトロンの製作が現在進行中であり、2012年3月に据え付けられる予定である。
林 伸彦; 本多 充; 星野 一生; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 小関 隆久; 福山 淳*
Plasma and Fusion Research (Internet), 6(Sp.1), p.2403065_1 - 2403065_8, 2011/08
Development and integration of models for the whole tokamak plasma have progressed on the basis of experimental analyses and first principle simulations. Integrated models of core, edge-pedestal and scrape-off-layer (SOL)-divertor clarified complex and autonomous features of reactor relevant plasmas. The integrated core plasma model including an anomalous transport of alpha particles by Alfvn eigenmodes is developed in the core transport code TOPICS-IB and indicates the degradation of fusion performance. The integrated rotation model is developed in the advanced transport code TASK/TX and clarifies the mechanism of alpha particle-driven toroidal flow. The transport model of high-Z impurities is developed and predicts large inward pinch in a plasma rotating in the direction counter to the plasma current. TOPICS-IB is extended to include the edge-pedestal model by integrating with the stability code, simple SOL-divertor and pellet models, and clarifies the mechanism of pellet triggered ELM. The integrated SOL-divertor code SONIC is further integrated with TOPICS-IB and enables to study and design operation scenarios compatible with both the high confinement in the core and the low heat load on divertor plates.
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m
とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
小関 隆久; 林 伸彦; 本多 充; 相羽 信行; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 川島 寿人; 星野 一生; 滝塚 知典; 徳田 伸二
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1138 - 1142, 2009/09
Integrated modeling on areas of plasma core, edge-pedestal and scrape-off-layer (SOL)-divertor progressed based on the researches in JT-60U experiments. In the core plasma, an anomalous transport model of fast particles due to the Alfvn eigenmode is proposed, and a new one-dimensional core transport code, which can describe the radial electric field and plasma rotations, self-consistently, is developed. The integrated code TOPICS-IB is improved in the edge pedestal region, and effects of the pressure profile inside the pedestal and the collisionality dependence on the ELM energy loss are clarified. The impurity Monte Carlo code is incorporated to the integrated divertor code SONIC. Simulation of impurity behavior at X-point MARFE successfully produced the complete detached plasma, where a part of sputtered carbon penetrates into the main plasma and contributes to the enhanced radiation near the X-point.
飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.
Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07
被引用回数：139 パーセンタイル：97.7(Physics, Fluids & Plasmas)最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。
芳中 一行; 大塚 正弘*; 星野 昌人; 菊池 憲治; 河田 剛; 滝 清隆
日本原子力学会和文論文誌, 7(3), p.268 - 279, 2008/09
東海再処理施設においては、廃溶媒処理に伴って発生するりん酸廃液を蒸発缶により蒸発濃縮している。当該蒸発缶は、18年間に渡り、加熱温度約105Cで約1800時間の運転を行ってきた。この蒸発缶内部の上部管板と伝熱管の溶接部の健全性確認検査に適用する蛍光浸透探傷試験装置を開発した。この装置は、観察に用いるCCDカメラ,UVライト,蛍光剤,洗浄水,乾燥用空気の噴霧用ノズルで構成され、3軸(挿入量,曲げ角,旋回角)の操作によって検査対象溶接部への位置合わせができる機構を持つ。また、開発した装置は、蒸発缶に設置された予備ノズル(内径60mm)のノズルを介して蒸発缶内に挿入できる構造となっている。当該蛍光浸透探傷試験装置を用いて、検査精度(JISに定められている標準試験片の欠陥が検知できること)を確認した後、りん酸廃液蒸発缶に対して、蛍光浸透探傷試験を実施した。その結果、上部管板溶接部には欠陥は確認されなかった。
池田 佳隆; 井手 俊介; 鈴木 隆博; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健; 諫山 明彦; 及川 聡洋; 濱松 清隆; 鎌田 裕; et al.
Nuclear Fusion, 42(4), p.375 - 382, 2002/04
被引用回数：28 パーセンタイル：65.08(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60では、局所的な加熱/電流駆動の有効性を調べるために、電子サイクロトロン波帯による実験を進めている。入射法式は、ITERで局所電流駆動方式として提案されている弱磁場からの基本波のOモード針入射方式である。周波数は110GHzであり、大電力発振管3本により、入射電力1.5MWまでの実験を行った。中心部を局所加熱することで、中心ピークの非常に強い電子温度分布を得、最高電子温度は15keV以上に達した。また熱輸送障壁内部に局所的な入熱を行うことで熱輸送障壁内部の熱輸送の変化を直接的に観測した。さらにMSE測定により、電子サイクロトロン波による局所的な駆動電流を定量評価し、理論予想とほぼ合っていることを明らかにした。
永島 圭介; 星野 克道; 小川 宏明; 濱松 清隆
Nuclear Fusion, 35(8), p.994 - 999, 1995/00
被引用回数：6 パーセンタイル：42.11(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mトカマク装置において、電子サイクロトロン共鳴加熱時の密度変動について詳細な実験解析を行った。電子サイクロトロン加熱時には、プラズマ密度が大きく減少する現象が観測されている。これは、密度クランプ現象と呼ばれ、未だ解明されていないプラズマ中での粒子輸送過程を反映するものと考えられる。さらに、この密度クランプは、核融合炉においては密度制御上の重大な問題となることが予測される。従って、電子サイクロトロン加熱時の密度変動を解明することは極めて重要な課題となっている。本論文では、パルス状入射及び変調入射という2つの異なる加熱時において、密度変動を詳細に解析することにより、電子サイクロトロン共鳴加熱時には局所的な外向きの粒子フラックスが誘起されていることを実験的に明らかにした。
三枝 幹雄; 木村 晴行; 藤井 常幸; 森山 伸一; 根本 正博*; 佐藤 正泰; 濱松 清隆; 細金 延幸; 伊世井 宣明; 鎌田 裕; et al.
Proc. of the 20th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics,Vol. 17C,Part III, p.III_989 - III_992, 1993/00
ICRF加熱によるのこぎり波型不安定性の安定化実験をJT-60Uで行った。プラズマへの高周波入力は、加熱効率の良い(
,0)モードにて、定格出力5MW、プラズマをアンテナから20cm以上離して加熱できる(0,0)モードにて、4.4MWまで入射できた。のこぎり波型不安定性は、4.8MWのICRF単独加熱により、1.5秒間まで安定化できた。また、3MA、4
の低qプラズマにて、高電子密度領域(ne≒5
10
m
)まで安定化できることも確認できた。高周波加熱に伴なうプラズマからの放射損失の増加も、高周波入力に対して10%以下に抑えることができた。
芳中 一行; 星野 昌人; 菊池 憲治; 河田 剛; 滝 清隆; 大塚 正弘*
no journal, ,
リン酸廃液蒸発缶は、再処理施設の廃溶媒の処理により発生するリン酸廃液を蒸発濃縮するための設備であり、運転開始後約18年間に渡り、腐食性のあるリン酸塩を含む廃液を沸騰状態で蒸発濃縮してきた。国内の原子力施設において、リン酸ナトリウムを取り扱った蒸気発生器伝熱管部に腐食による割れが確認された事例が報告されたことから、当該蒸発缶内部の健全性の調査を行うこととした。当該蒸発缶は、SUS316L製で、内部にカランドリア構造の伝熱部、上部に点検用のノズルを配している。健全性の調査方法として、割れ等の欠陥の検出に有利な蛍光浸透探傷試験法を採用し、点検ノズルから蛍光浸透探傷試験を実施できる装置を開発した。開発した試験装置を用いて、伝熱部の管板溶接部について蛍光浸透探傷試験を実施した結果、割れ等の異常は認められなかった。
宮本 斉児; 中村 幸治*; 藤枝 浩文; 濱松 清隆; 及川 聡洋; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治
no journal, ,
最近、われわれはTSCコードに光線追跡による電子サイクロトロン波(ECRF)の吸収/電流駆動を組み込んだシミュレーションモデルを開発した。このモデルにより、ITERの電流立ち上げ時の磁束消費を評価した。このモデルでは、実際のPFコイル,CSコイルの形状やECRFランチャーの配置が取り入れられており、ECRFの吸収分布や電流駆動分布が、プラズマの時間発展と自己無撞着に計算されている。ITERの現在のデザインではECRFは中心加熱/電流駆動となるが、比較のため周辺加熱/電流駆動の場合についても計算を行った。両方の場合について、プラズマ抵抗の低減による消費磁束抑制効果が見られた。周辺電流駆動の場合には、内部インダクタンスの低下によって、内部磁束消費が抑制される。しかしながら、中心電流駆動であっても、誘導電流は表皮効果により周辺部に誘導されるために、周辺駆動と同程度の内部磁束の抑制が期待できることを示した。
本多 充; 小関 隆久; 滝塚 知典; 清水 勝宏; 濱松 清隆; 林 伸彦; 星野 一生; 相羽 信行
no journal, ,
原子力機構で進められている統合モデリングについて、近年のコード開発とその成果を中心に進展を報告する。大きく分けて、1.5次元輸送コードTOPICSにモジュールを組合せて行う実験の定量的な解析、多流体輸送コードTASK/TXを用いたプラズマ回転の物理機構解明に向けた研究と実験との定性的な比較、SOL/ダイバータ統合コードSONICと粒子コードPARASOLを用いた周辺プラズマの挙動の解明、である。核燃焼プラズマの予測計算と来るべきJT-60SAプラズマの実験解析に向け、これら主な3つのコードをおおむね独立に開発しつつ、最終的にはすべてを統合化する方向で開発が進行している。現在は各コードの扱う物理モデルの拡張と改良を行っている。
林 伸彦; 本多 充; 星野 一生; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 小関 隆久; 福山 淳*
no journal, ,
Development and integration of models for the whole tokamak plasma have progressed on the basis of experimental analyses and first principle simulations. Integrated models of core, edge-pedestal and scrape-off-layer (SOL)-divertor clarified complex and autonomous features of reactor relevant plasmas. The integrated core plasma model including an anomalous transport of alpha particles by Alfvn eigenmodes is developed in the core transport code TOPICS-IB and indicates the degradation of fusion performance. The integrated rotation model is developed in the advanced transport code TASK/TX and clarifies the mechanism of alpha particle-driven toroidal flow. A transport model of high-Z impurities is developed and predicts large inward pinch in a plasma rotating in the direction counter to the plasma current. TOPICS-IB is extended to include the edge-pedestal model by integrating with the stability code, simple SOL-divertor and pellet models, and clarifies the mechanism of pellet triggered ELM. The integrated SOL-divertor code SONIC is further integrated with TOPICS-IB and enables to study and design operation scenarios compatible with both the high confinement in the core and the low heat load on divertor plates.
林 伸彦; 本多 充; 星野 一生; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 小関 隆久; 福山 淳*
no journal, ,
原子力機構における統合シミュレーションの最近の進展について報告する。炉心,ペデスタル,SOL・ダイバータにおける統合モデルは、次のような炉心級プラズマの複雑・自律特性を明らかにした。アルフベン固有モードによるアルファ粒子異常輸送モデルを、炉心統合輸送コードTOPICS-IBに結合し、核融合性能の減損を示した。プラズマ回転モデルを、先進輸送コードTASK/TXに構築し、アルファ粒子で駆動されるトロイダル回転の機構を明らかにした。高Z不純物の輸送モデルを開発し、プラズマ電流と逆方向に回転するプラズマで大きな内向き方向のピンチが生じることを示した。安定性コード,簡易SOL・ダイバータモデル,ペレットモデルを統合したペデスタルモデルをTOPICS-IBに結合し、ペレットで誘起されるELMの機構を明らかにした。SOL・ダイバータ統合コードをTOPICS-IBに結合し、炉心の高性能とダイバータの低熱負荷を両立する運転シナリオの研究・構築を可能とした。
錦野 将元; 山本 稔*; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 寺川 康太*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 大西 諒*; 石野 雅彦; 海堀 岳史; et al.
no journal, ,
フェムト秒レーザー照射によるアブレーション等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠である。高空間・高時間分解能で取得したダイナミクスに関する情報は、フェムト秒レーザーによるアブレーション現象を直接知ることができるため有効な手段である。そこで低密度プラズマの影響を受けずに物質表面の構造変化を直接観察することが可能な軟X線レーザーをプローブ光とするポンプ・プローブ計測を行い、レーザーアブレーション過程の時間分解イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた計測結果について講演を行う。
