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論文

Investigation of main radiation source above shield plug of Unit 3 at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

平山 英夫*; 近藤 健次郎*; 鈴木 征四郎*; 谷村 嘉彦; 岩永 宏平*; 永田 寛*

EPJ Web of Conferences, 153, p.08010_1 - 08010_3, 2017/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03

福島第一原子力発電所3号機のシールドプラグ上は高線量率となっており、この主要な線源を調査するために鉛製コリメータ付CdZnTe検出器を用いて光子線の波高分布を測定した。その結果、低エネルギー光子線の寄与が大きいことがわかった。0.662MeV光子のピーク計数率から、60cm厚コンクリート製のシールドプラグ1層目下部のCs-137放射能密度は、8.1$$times$$10$$^9$$ $$sim$$ 5.7$$times$$10$$^{10}$$Bq/cm$$^2$$であると評価された。Cs-137が、半径6mのシールドプラグの下部隙間に、シールドプラグ上5箇所で評価した放射能密度の平均値2.6$$times$$10$$^{10}$$Bq/cm$$^2$$で均一に付着しているとすると、Cs-137の合計放射能は30PBqと見積もられる。

論文

Application of Monte Carlo method to solve the neutron kinetics equation for a subcritical assembly

岩永 宏平*; 関本 博*; 森 貴正

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(11), p.1099 - 1107, 2008/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.92(Nuclear Science & Technology)

即発中性子寿命と比較してゆっくり変化する事象を対象とした空間依存動特性方程式の解法にモンテカルロ法を適用した。対象は外部中性子源を有する未臨界体系である。ここで用いた方法では、遅発中性子先行核密度については時間微分項を正確に取り扱うが、中性子密度の微分項はゼロと近似する。本手法による計算結果を、FCA未臨界体系で測定された反応度挿入後の核分裂計数管の計数率と比較することによってその妥当性を検証した。その結果、計算値は測定値とよく一致し、本手法の妥当性が示された。

論文

Neutronics design of accelerator-driven system for power flattening and beam current reduction

西原 健司; 岩永 宏平*; 辻本 和文; 倉田 有司; 大井川 宏之; 岩崎 智彦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(8), p.812 - 822, 2008/08

 被引用回数:38 パーセンタイル:92.51(Nuclear Science & Technology)

本研究では、鉛ビスマス溶融金属冷却加速器駆動炉(ADS)の核設計において、出力ピークとビーム電流の低減を目的とした幾つかの設計手法を検討し、被覆管とビーム窓温度の低減効果を評価した。用いた設計手法は、希釈材割合のサイクルごとの調整,ピン径と希釈材割合についての炉心多領域化、そして、ビーム窓位置と中央集合体高さの調節である。検討の結果、希釈材割合のサイクルごとの調整,希釈材割合についての多領域化、そして、ビーム窓位置調整を組合せることで、被覆管とビーム窓温度低減の観点からADSの核設計を最適化できることがわかった。被覆管表面温度とビーム窓表面温度を、それぞれ、91$$^{circ}$$Cと38$$^{circ}$$C低下させることができ、これにより、鉛ビスマスによる材料腐食の影響を大幅に緩和できる。

論文

Research and development programme on ADS in JAEA

大井川 宏之; 西原 健司; 佐々 敏信; 辻本 和文; 菅原 隆徳; 岩永 宏平; 菊地 賢司; 倉田 有司; 武井 早憲; 斎藤 滋; et al.

Proceedings of 5th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators (HPPA-5), p.387 - 399, 2008/04

原子力機構は長寿命放射性核種の核変換処理を目指した加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を進めている。原子力機構が提案するADSは、30MWの超伝導陽子加速器で熱出力800MWの鉛ビスマス冷却タンク型未臨界炉を駆動するものである。将来のADSの設計研究としては、燃料被覆管の最高温度低減とビーム窓の成立性検証を行っている。J-PARCプロジェクトの核変換実験施設計画については、マイナーアクチニド燃料を取り扱うための実験装置を含めた設計研究を進めている。ADSの研究開発を促進するためには研究開発ロードマップを国際的に共有することが必要である。核変換実験施設計画は、このような国際協力体制の下、基礎的で多様な実験を行うための基盤施設として重要な役割を担うことができる。

論文

Feasibility study of accelerator driven system proposed by JAEA

菅原 隆徳; 西原 健司; 辻本 和文; 岩永 宏平; 倉田 有司; 佐々 敏信; 大井川 宏之

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.998 - 1007, 2007/09

JAEAでは加速器駆動核変換システム(ADS)の成立性を高めるための設計検討を実施している。炉心出力平坦化については、炉心内の被覆管最高温度が約600$$^{circ}$$Cという現状を改善するため、燃料中のZrN希釈材の体積割合を各サイクル初期において調節する方法を検討した。検討の結果、炉心を4領域に分け、ZrN体積割合を調節することで、被覆管最高温度が約490$$^{circ}$$Cにまで低減できるという結果を得た。ADSの安全解析については、設計基準外事象としてビーム過出力事象(UBOP),流量喪失事象(ULOF)を対象に、高速炉用炉心崩壊過程解析コードSIMMER-IIIにより解析を行った。解析の結果、JAEAで検討しているADSでは、これらの事象においても炉心崩壊に至らないことが示された。ビーム窓設計については、座屈圧力に対する設計裕度を増加させる方法の検討を行った。検討では半球モデルを使用し、有限要素法による解析結果を用いた。その結果、陽子ビームによる発熱の低減が、座屈圧力に対する設計裕度の増加に効果的であることがわかった。

報告書

加速器駆動炉の出力分布平坦化のための核設計

岩永 宏平; 西原 健司; 辻本 和文; 倉田 有司; 大井川 宏之

JAEA-Research 2007-025, 42 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-025.pdf:3.37MB

マイナーアクチニド(MA)核変換による高レベル放射性廃棄物の処理・処分の負担軽減を目的として、日本原子力研究開発機構では加速器駆動システム(ADS)の研究開発を行っている。ADSは炉心中心で大強度の陽子加速器による核破砕中性子の供給を受けているため、炉心中心部分に高い出力ピークを持つ。このことは、燃料被覆管表面の最高温度が高くなる要因となるため、高温における腐食性の高い鉛ビスマス溶融金属(LBE)冷却材を使用する際の課題となっている。本研究では、出力ピーク低減を目的とした幾つかの炉心設計手法を検討し、それぞれの被覆管温度低減効果とビーム電流に対する影響を示した。手法として、燃料希釈材割合のサイクルごとの調整,燃料希釈材含有量,プルトニウム富化度、又はピン径の調整による炉心多領域化,ビーム入射位置の変更、そして、中央燃料集合体の短尺化を検討した。その結果、燃料希釈材割合のサイクルごとの調整と希釈材含有量又はピン径についての多領域化を組合せることで、被覆管表面最高温度を従来設計に比べて最大110$$^{circ}$$C低減可能であることなどを示した。

論文

Activities on ADS at JAEA

大井川 宏之; 西原 健司; 辻本 和文; 武井 早憲; 菊地 賢司; 倉田 有司; 斎藤 滋; 水本 元治; 佐々 敏信; 菅原 隆徳; et al.

Proceedings of 9th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, p.371 - 382, 2007/00

原子力機構では、長寿命放射性廃棄物の核変換専用システムとして、加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を実施している。ADSは、FBRと共生することで、商用発電用FBRサイクルの信頼性や安全性の向上に寄与できる。原子力機構では、ADSの研究開発として、核・熱流動・構造設計,ビームトリップ時の過渡解析,鉛ビスマス核破砕ターゲットの開発,材料研究,コスト評価等を進めている。さらに、J-PARCの一環として、核変換実験施設を建設する予定である。

報告書

FCAにおける低減速軽水炉模擬炉心の無限増倍率の測定

小嶋 健介; 岡嶋 成晃; 山根 剛; 安藤 真樹; 片岡 理治*; 岩永 宏平

JAERI-Tech 2004-016, 38 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-016.pdf:1.46MB

低減速軽水炉の重要な炉特性であるボイド係数の評価の一環として、FCA-XXII-1(65V)の炉心テスト領域の無限増倍率を測定した。4種類の小型核分裂計数管を用いて測定した軸方向・径方向の核分裂率分布からテスト領域の材料バックリングを求め、計算により得られた移動面積を用いて無限増倍率を評価した。その結果、同炉心テスト領域の無限増倍率は1.344$$pm$$0.034となり、無限増倍率の計算値の測定値に対する比は1.008$$pm$$0.026となった。また、測定精度の向上のための方策について検討した。

論文

Examination of applicability of IK method in the negative reactivity measurements

岩永 宏平; 山根 剛; 西原 健司; 岡嶋 成晃; 関本 博*; 朝岡 卓見*

Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 10 Pages, 2003/04

未臨界体系での動的手法による負の反応度測定実験において、未臨界度$$rho$$と中性子源強度Sを同時に決定できる逆動特性法のデータ処理手順の適用性について検討を行った。ここでは、FCAにおいて、未臨界体系(k=0.998)に反応度を約$-5.5投入した。このときの炉出力時系列データに対して、6つのデータ処理手順に基づいて、$$rho$$,Sを求め、相互比較を行った。その結果、最も計数率の高い検出器の場合、手法間において$$rho$$は2%以内、Sは0.6%以内で一致する。一方、最も計数率の低い検出器では、手法間で$$rho$$が最大で4%、Sは最大で7%の相違があった。この原因は、未臨界度が深くなると、検出器の計数率が低下し、係数のゆらぎが正規分布からずれることになると考えられる。特に、未臨界の高速炉体系では計数率が大幅に減少するため、$-6程度の反応度投入でも、従来のデータ処理手順に適否があることが判明し、十分計数率を与える検出器の選定が重要であることが示された。

報告書

最尤法を用いた反応度と中性子源強度の決定

西原 健司; 岩永 宏平; 山根 剛; 岡嶋 成晃

JAERI-Research 2002-030, 63 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-030.pdf:3.81MB

中性子源の存在する臨界実験装置において、定常状態から反応度を加えるなどして、他の定常状態に移行するような実験では、反応度と中性子源の変化が終息した後に中性子束が過渡変化している。この状態を解析して、その区間における反応度や中性子源強度、あるいはその両方を得る手法として、一般に逆動特性法(IK法)を用いることが出来る。しかし、従来の解法では測定された出力の誤差を考慮した、最も尤度の高い解を求めることや、得られた測定値の誤差を評価することができなかった。本研究では、最尤法を適応して、もっとも尤度の高い反応度と中性子源強度を決定し、その誤差を得る手法を開発した。また、FCAのロッドドロップ実験に対して本手法を適用し、手法の妥当性を確認した。

口頭

加速器駆動システムにおける出力平坦化に関する研究

岩永 宏平; 倉田 有司; 大井川 宏之; 関本 博*

no journal, , 

本研究では、加速器駆動システム(ADS)に特有の問題である高い出力ピーキングを低減することを目的にADSの炉心核設計を行った。ピーキング係数は燃料被覆管温度に対して直接に影響する。出力ピーキングの低減方策としては、燃料ピン径や燃料希釈材割合の調整による炉心の多領域化並びに、サイクルごとの燃料希釈材割合の調整について検討を行った。その結果、一領域炉心に比べて約120度の被覆管表面温度の低減が可能であることがわかった。

口頭

400MeV陽子を用いたBNCT用熱外中性子源の検討

田原 義壽*; 阿部 晋司*; 米内 俊祐*; 馬場 護*; 海野 泰裕*; 佐々 敏信; 岩永 宏平; 横堀 仁*; 筒井 武彦*; 亀井 禎英*

no journal, , 

ホウ素中性子捕捉療法の実現を促進するため、J-PARC核変換実験施設に導入される予定の400MeV陽子ビームを用いた熱外中性子発生装置の概念検討を行い、その成立性を検討した。400MeV陽子を固体タンタルターゲットに入射して得られた中性子を、鉄及びフルエンタル減速材で減速して熱外中性子を得る方法を検討した。ターゲット及び減速材の周囲には、人体への影響を抑制するため、鉛製の反射体を設置した。MCNPXコードとLA150ライブラリを用いて予備的な解析を行った結果、5マイクロアンペア程度のビーム電流で脳腫瘍の治療が可能であることがわかった。

口頭

炉物理分野の人材育成の現状と今後の課題

多田 健一; 羽倉 尚人*; 北田 孝典*; 山形 浩史*; 岩永 宏平*

no journal, , 

今後の炉物理分野の人材育成に資するため、炉物理分野の人材育成の現状と課題を整理・共有し、課題を克服するための方策について議論する。

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