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論文

Development of level-1 PSA method applicable to Japan Sodium-cooled Fast Reactor

栗坂 健一; 堺 公明; 山野 秀将; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 山口 彰*; 高田 孝*

Nuclear Engineering and Design, 269, p.268 - 280, 2014/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Nuclear Science & Technology)

本論文は、ナトリウム冷却型高速炉JSFRに適用可能なレベル1PSA手法の開発について記述する。本研究は、(1)内的事象について受動的安全特性、(2)外的事象(地震)について高速炉用免震システムの新評価手法の開発を目標としている。内的事象評価に関して、原子炉停止失敗による炉心損傷の頻度の評価を実施し、受動的原子炉停止の失敗をイベントツリーモデルにて考慮した。高速炉特有の機器故障率を既存の高速炉の運転経験をもとにプラント間のばらつきを考慮できる階層ベイズ法を適用して評価した。不確実さ解析の結果、主炉停止系と後備炉停止系間での確率パラメータの相関性についての想定が炉心損傷頻度の平均値へ感度を有することがわかった。地震については、免震システムの地震応答解析と感度解析を実施した。その結果、積層ゴムの非線形性が建物と内部機器の応答へ影響することを確認した。

論文

積層ゴムの非線形特性を考慮した免震構造の地震時挙動に関する解析的研究(水平・上下方向特性が独立の場合)

皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

日本機械学会論文集,C, 79(804), p.2684 - 2693, 2013/08

Seismic isolation is one of effective and widespread technology that can reduce response acceleration of superstructure. The most popular isolation device is laminated rubber bearing. In general it has linear stiffness against seismic load in the design deformation range. However it has nonlinear stiffness in case of large deformation. That is a hardening property in horizontal direction and a softening property in vertical direction. In the meantime, application of probabilistic safety assessment to seismic evaluation is attracting attention in order to improve seismic resistant reliability. In seismic PSA, accurate numerical simulation is required for not only normal earthquakes but also huge earthquakes that have low occurrence frequency. Therefore to express above-mentioned nonlinearity of rubber bearings is required. Thus this paper describes nonlinear simulation of a seismic isolated structure. Both the hardening characteristics of horizontal direction and the softening characteristics of vertical direction are expressed by multilinear models. Additionally the analysis model of horizontal direction considers a habituation effect of rubber. Response of nonlinear simulation is compared with linear simulation. As a result, it was confirmed that nonlinearity of rubber bearings debases the isolation performance.

論文

Seismic response analysis of isolation system considering coupling effect between horizontal and vertical deformation of rubber bearings

皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

Transactions of 22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-22) (CD-ROM), 9 Pages, 2013/08

積層ゴムを用いた免震システムの原子力発電施設への適用が期待されてきた。一般に積層ゴムは大変形時に非線形特性を示し、水平方向の非線形特性は上下荷重に依存する。よって、これらの非線形性と連成効果を考慮することが重要である。これまでに積層ゴムの非線形性を考慮した免震建屋の地震応答解析結果を報告済みである。本論文では、積層ゴムの水平と上下変形の連成効果を考慮した地震応答解析を数値解析によって研究した。その結果は以下のようにまとめられる。上下動がハードニング開始変位に影響を及ぼすことにより生じる連成効果は水平免震特性を減じた。なお、免震システムは非線形性と連成効果を考慮しても地震力を低減する効果を有している。

論文

Development of level-1 PSA method for sodium-cooled fast reactor

栗坂 健一; 堺 公明; 山野 秀将; 西野 裕之; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 山口 彰*; 高田 孝*

Proceedings of Probabilistic Safety Assessment and Management Topical Conference; In light of the Fukushima Dai-ichi Accident (PSAM 2013) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2013/04

本研究は、ナトリウム冷却型高速増殖炉(JSFR)のための、受動的安全機能及び免震システムの内的,外的事象を含む、確率論的安全評価手法(level-1 PSA)に関するものである。内的事象に関しては、物理的現象の不確実さにより決まる、受動的安全機能の信頼性評価が不可欠である。受動自然循環の信頼性の考察のため、自然循環機能停止に起因する炉心損傷に至る事故シーケンスを同定し、PSA手法の研究のための事故シーケンスの年間頻度を評価した。水平免震特性における上下方向,水平方向の地震動の連成効果を考慮した地震応答解析手法及び免震システムの非線形性の影響を含むフラジリティ評価モデルを開発した。

論文

Seismic response of isolated nuclear power plant considering nonlinear restoring force characteristics of rubber bearings

藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

Proceedings of 15th World Conference on Earthquake Engineering (WCEE-15) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2012/09

In Japan, applications of seismic isolation systems using rubber bearings to new generation Nuclear Power Plants (NPPs) and Fast Breeder Reactors (FBRs) have been considered in order to enhance seismic safety. However, the isolation performance will decline in case of huge earthquakes, because of nonlinearity of both horizontal and vertical restoring characteristics of rubber bearings. In addition, Probabilistic Safety Assessment (PSA) has been introduced to seismic design. However the application of PSA to seismic isolation has not been attempted yet, and accurate seismic response simulation of isolation system required for the application. Authors carried out seismic response analysis that considers both horizontal and vertical nonlinearity of rubber bearing. Influence of nonlinearity of rubber bearing upon response of building was investigated by the analysis.

論文

Development of level-1 PSA method applicable to Japan sodium-cooled fast reactor, 1; Research plan and internal event evaluation related to reactor shutdown failure

栗坂 健一; 堺 公明; 山野 秀将; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 山口 彰*; 高田 孝*

Transactions of 21st International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-21) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/11

本論文は、ナトリウム冷却型高速炉JSFRに適用可能なレベル1PSA手法の開発について記述する。本研究は2010年8月に開始し、(1)内的事象について受動的安全特性,(2)外的事象(地震)について高速炉用免震システムの新評価手法の開発を目標としている。2011年3月11日の福島第一原子力発電所事故後、研究計画が当初の4年から2年へ短縮され、一部の研究課題のみがこの2年間に遂行されることとなった。内的事象評価に関して、原子炉停止失敗による炉心損傷の頻度の評価を実施し、受動的原子炉停止の失敗をイベントツリーモデルにて考慮した。高速炉特有の機器故障率を既存の高速炉の運転経験をもとにプラント間のばらつきを考慮できる階層ベイズ法を適用して評価した。不確実さ解析の結果、主炉停止系と後備炉停止系間での確率パラメータの相関性についての想定が炉心損傷頻度の平均値へ感度を有することがわかった。

論文

Development of level-1 PSA method applicable to Japan sodium-cooled fast reactor, 2; Seismic response analysis considering characteristics of the advanced seismic isolation system

皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

Transactions of 21st International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-21) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/11

本論文は、免震システムの地震応答解析及び感度解析について述べる。免震システムを構成する積層ゴムは、大きい変位を加えた場合、水平方向においてはハードニング特性を示し、上下方向にはソフトニング特性を示す。そのため、解析では積層ゴムの非線形性を考慮し、水平及び上下方向の非線形性を多直線モデルで表した。質点解析モデルを適用した。まず、積層ゴムの非線形性の建屋応答への影響を調査するために地震応答解析を実施した。次に積層ゴム,オイルダンパ及び建屋のパラメータのばらつきの建屋応答への影響を調査するために、感度解析を実施した。これらの解析の結果、積層ゴムの非線形特性が建屋及び内部設備の応答へ影響を及ぼすことを確認した。

論文

確率論に基づく免震原子力施設の応答に関する研究,1; 積層ゴムの非線形性を考慮したモデリング

藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

Dynamics and Design Conference 2011(D&D 2011)講演論文集(CD-ROM), 7 Pages, 2011/09

確率論的安全評価に使われる地震応答解析において想定を超える入力に対して応答を求める必要がある。免震システムに使われる積層ゴムが想定を超える入力を受けるとその復元力特性において非線形性が生じる。しかし、積層ゴムの非線形性を考慮した地震応答解析手法は未確立である。したがって、本研究ではPSAに基づく免震原子炉建屋の地震応答解析手法の開発を目的とする。本報では復元力における非線形性を考慮した積層ゴムモデルを作成して地震応答解析を行い、積層ゴムの非線形性が建屋応答に与える影響を検討した。その結果、水平方向では地震規模の増大に伴い最大応答加速度の増加傾向が顕著になり、上下方向では最大応答変位の増加傾向が顕著になることがわかった。

論文

確率論に基づく免震原子力施設の応答に関する研究,2; 免震建屋モデルのパラメータの感度解析

皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 山口 彰*; 高田 孝*; 栗坂 健一

Dynamics and Design Conference 2011(D&D 2011)講演論文集(CD-ROM), 10 Pages, 2011/09

PSAにおいては地震応答解析によって見積もられた応答が建屋及び免震層の物性値や材料特性のばらつきによって変動する可能性を考慮する必要がある。そこで本報では第1報の地震応答解析で用いた積層ゴムの非線形性を考慮した免震建屋モデルのパラメータの感度解析を行った。各パラメータのばらつきの上下限値として対数標準偏差相当の値を与えて応答を解析し、その結果をばらつき無しの中央値による解析結果と比較した。その結果、非線形性が生じるほど大きい地震規模では、建屋のパラメータのばらつきや積層ゴムのハードニング開始変位及びソフトニング開始荷重のような免震層のパラメータのばらつきは高い感度を有することが示された。これらの感度の高いパラメータに注目してばらつきを詳細に検討することが必要である。

報告書

排気中$$^{14}$$Cモニタリング手法の検証(再評価)と高度化への提言

小嵐 淳; 井坂 圭輔*; 横田 友和*; 小沢 友康*; 三上 智; 秋山 聖光; 小林 博英

JNC-TN8410 2005-005, 55 Pages, 2005/05

JNC-TN8410-2005-005.pdf:2.0MB

より安定で信頼性が高く、効率的な排気中$$^{14}$$Cのモニタリング手法を確立することを目的として、現在東海再処理施設で実施しているモニタリング手法の基礎となる捕集・測定技術および放出評価法に関する試験・検討を行った。得られた結果に基づいてモニタリング手法を再評価し、現在のモニタリング手法の妥当性を検証するとともに、手法の高度化へ向けた技術的要件を提示した。

報告書

排気中トリチウムモニタリング手法の検証(再評価)と高度化への提言

小嵐 淳; 横田 友和*; 小沢 友康*; 井坂 圭輔*; 三上 智; 秋山 聖光; 小林 博英

JNC-TN8410 2005-004, 73 Pages, 2005/05

JNC-TN8410-2005-004.pdf:2.48MB

より安定で信頼性が高く、効率的な排気中トリチウムのモニタリング手法を確立することを目的として、現在東海再処理施設で実施しているモニタリング手法の基礎となる捕集・測定技術および放出評価法に関する試験・検討を行った。得られた結果に基づいてモニタリング手法を再評価し、現在のモニタリング手法の妥当性を検証するとともに、手法の高度化へ向けた技術的要件を提示した。

報告書

東海再処理施設における排気中トリチウム,炭素14および放射性ヨウ素の捕集方法と捕集効率

小嵐 淳; 小沢 友康*; 横田 友和*; 井坂 圭輔*; 秋山 聖光; 浅野 智宏

JNC-TN8410 2004-003, 49 Pages, 2004/07

JNC-TN8410-2004-003.pdf:1.45MB

東海再処理施設では,放射性気体廃棄物中のトリチウム,炭素14および放射性ヨウ素を各種捕集方法によって捕集し,その後の放射能測定によって濃度および放出量を評価している。本報告では,気体廃棄物中に含まれるこれらの放射性核種の(1)捕集方法,(2)放出評価法,および(3)各捕集方法の捕集効率を評価するために行われた試験について記述する。試験の結果は,東海再処理施設で実施している捕集方法は,トリチウムおよび放射性ヨウ素については90%以上,炭素14についてはほぼ100%の捕集効率を有していることを示した。さらに,放射性核種の捕集技術に係わる各種検討を行い,より信頼性の高いモニタリング手法を開発・確立するために必要な技術的要件を提言する。

論文

Observation of X-ray spectra from nitrogen clusters irradiated with high-intensity ultrashort laser pulses

匂坂 明人; 本田 博史*; 近藤 公伯*; 鈴木 肇*; 永島 圭介; 長島 章; 河内 哲哉; 加藤 義章; 宅間 宏

Applied Physics B, 70(4), p.549 - 554, 2000/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.21(Optics)

超短パルスレーザーを用いたX線領域の光源開発において、クラスターをターゲットに用いた研究が行われている。今回、レーザー電場中でのクラスター効果に注目し、研究を行った。チタンサファイアレーザー($$sim$$1TW)を、窒素クラスターに照射し、発生したX線を結晶分光器で測定した。その結果、クラスター効果による完全電離イオン(N$$^{7+}$$)の生成が観測された。

論文

Collisional effects on population inversion in optical-field-ionized plasmas

匂坂 明人*; 永島 圭介; 山極 満; 的場 徹; 宅間 宏*

Journal of the Physical Society of Japan, 68(4), p.1221 - 1227, 1999/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:70.88(Physics, Multidisciplinary)

高強度極短パルスレーザーを用いた光電界電離(OFI)による再結合型X線レーザーの場合、生成される電子のエネルギー分布は非マクスウェル分布となる。そのため、加熱機構を含む分布関数の時間変化を計算し、X線レーザーの反転分布生成に与える影響を定量的に評価する必要がある。本研究では、水素様ヘリウムに注目し利得の計算を行った。電子の分布関数については、電子-電子衝突による緩和過程を取り入れフォッカー・プランク方程式により計算した。この結果、緩和過程の影響が大きく、非マクスウェル性が抑制されてしまうことがわかった。しかしながら、入力レーザーのパルス幅を短くしていくことで(~10fs)最大12cm$$^{-1}$$の利得を得られることが示され、X線レーザーの発振の可能性が期待される。

論文

Relaxation of electron energy distributions and population inversion in optical-field-ionized plasmas

匂坂 明人*; 永島 圭介; 山極 満; 的場 徹; 宅間 宏*

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.289 - 292, 1999/00

高出力の極短パルスレーザーを用いたX線レーザーの発振方式として光電界電離(OFI)方式がある。特に再結合型の場合、基底状態への遷移が可能なため、短波長化に有利である。このときの電子エネルギー分布は、非マクスウェル分布となっており、X線レーザーの反転分布に大きく寄与する。本研究では、OFIプラズマ中での電子エネルギー分布に注目し、分布関数の緩和過程と反転分布密度の関係を計算により評価した。水素様ヘリウムの場合において計算したところ、初期の電子分布は逆制動放射による等分化の影響を受けるが、非マクスウェル性は残っている。その後の電子-電子衝突による緩和過程をフォッカープランク方程式を用いて計算したところ、速い時間での緩和が確認された。このことからOFIによるX線レーザーの反転分布において、緩和過程が重要であると結論される。

論文

X-ray laser gain distribution in OFI plasmas

加道 雅孝; 永島 圭介; 匂坂 明人*; 長谷川 登; 田中 桃子; 加藤 義章

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.293 - 296, 1999/00

OFIを用いた再結合型X線レーザーの発振においては、プラズマの電子温度を低く抑えることとレーザーのプラズマ中の伝搬距離を長く取ることが重要である。レーザーをガス中に高強度で集光すると、OFIによりイオン化が起こる。イオン化は、レーザー強度の高いビームの光軸付近で強く起こり、電子密度が高くなる。その結果、屈折効果によりレーザーはプラズマ中を伝搬するに従って広がり、真空中に比べて伝搬距離が短くなる。屈折の効果を考慮して、OFIプラズマ中を伝搬する極短パルスレーザーの計算コードを作成し、水素とネオンの混合ガスを用いた場合のレーザーの伝搬長及び、X線レーザー利得の空間分布についての詳細な計算を行った。さらに、OFI再結合方式X線レーザーの実験条件の最適化を行い、利得長積を求めた。

論文

Collisional relaxation of an electron velocity distribution function in ultra-fast laser irradiation

山極 満; Koga, J. K.; 匂坂 明人*; 永島 圭介

Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(2), p.265 - 270, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:89.59(Physics, Fluids & Plasmas)

超短パルスレーザー照射完全電離プラズマにおいて加熱される電子の速度分布関数の衝突緩和について2次元非線形フォッカー-プランク解析を行った。トンネリングイオン化あるいはATI(above-threshold ionization)を経て生じる電子振動及び電子-イオン衝突による逆制動輻射加熱に対する電子-電子衝突の効果について検討を行った。電子-電子衝突の有無による低エネルギー電子の個数の差異はレーザーパルス後でも数10%に達し得ることを見いだした。これは、低速電子による再結合率評価において電子の自己衝突効果を無視し得ないことを示している。さらに、本研究では、電子の1次元エネルギースペクトルのほか、速度分布関数の2次元構造についても論議した。

報告書

極短パルスレーザー照射によるX線発生機構とその定量的評価

上島 豊*; 岸本 泰明; 佐々木 明; 森林 健悟*; 永島 圭介; 加道 雅孝; 匂坂 明人*; 田島 俊樹*

JAERI-Research 98-048, 46 Pages, 1998/08

JAERI-Research-98-048.pdf:1.88MB

相対論的高強度短パルスレーザーの実現により、その極めて強い電磁場とプラズマの電子との非線形相互作用過程から、高線量のX線を発生することができるようになった。高Z物質を媒質に用いた場合、複雑な過程を経て(分極、原子過程など)X線を発生するのに対して、相対論的高強度レーザーと低Z物質との相互作用では、極短パルスのラーマー放射と制動放射が主要なX線放射メカニズムとなる。我々は、これらのX線の強度、放射角度分布、光子エネルギースペクトラムを評価した。また、ラーマー放射の強度を増大させるために必要な媒質プラズマやレーザー照射の配置などの条件について考察を行った。特に、ラーマー放射は、その光子エネルギースペクトラムが連続で、かつ高エネルギーに極大値を持つため、中空原子型のX線レーザーや超高速診断光など、多くの応用の可能性を秘めた光源である。

口頭

大流量・長期間サンプリングに対するヨウ素捕集材の捕集性能の時間変化

宮内 亨; 小嵐 淳; 三上 智; 小沢 友康*; 横田 友和*; 井坂 圭介*; 秋山 聖光

no journal, , 

現在、東海再処理施設では排気中放射性ヨウ素のモニタリングを活性炭フィルタ(CP-20)及び活性炭カートリッジ(CHC-50)のヨウ素捕集材を用いて実施している。これまで、CP-20, CHC-50のヨウ素捕集材を用いることにより、流量40Lmin$$^{-1}$$以上で1週間にわたるサンプリングに対して90%以上の捕集効率が得られることを確認してきている。しかし、CHC-50の捕集能力の継続性に関するデータはなく、捕集能力及びCHC-50内カートリッジ内に捕集されたヨウ素の挙動がわかっていない。そこで、大流量・長期間サンプリングに対するヨウ素捕集材の適用限界を把握することを目的とし、多段に設置したヨウ素捕集材に捕集される$$^{129}$$I放射能の時間変化を調査した。今回の試験条件ではサンプリング空気量が約700m$$^{3}$$までは90%以上の捕集効率を担保できることがわかった。今後も各種条件において実験を継続していき、本実験データの検証及び現在のモニタリング手法の妥当性の確認を行っていく予定である。

口頭

東海再処理施設における処理運転時の排気中放射性ヨウ素の連続監視

三上 智; 宮内 亨; 小嵐 淳; 小沢 友康*; 横田 友和*; 井坂 圭輔*; 秋山 聖光

no journal, , 

東海再処理施設では排気筒から排出される放射性ヨウ素の放出状況を連続監視しているが、使用済燃料のせん断・溶解処理運転時には、同時に放出される放射性希ガス(Kr-85)の影響で放射性ヨウ素の連続監視が一時的に困難となる。処理運転に伴うKr-85の影響を最小限に抑え、放射性ヨウ素の放出量を継続的にモニタリングできる装置を開発した。本装置を実際の処理運転時に適用し基本的性能の有効性を確認した。

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