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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。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：8 パーセンタイル：56.2(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
宮城 雅徳*; Hongze, W.*; 吉田 涼平*; 川人 洋介*; 川上 博士*; 菖蒲 敬久
Scientific Reports (Internet), 8(1), p.12944_1 - 12944_10, 2018/08
被引用回数：42 パーセンタイル：81.46(Multidisciplinary Sciences)レーザー溶接中の金属内部の挙動は材料強度、欠陥発生等に大きく影響することから非常に重要である。本研究では、さまざまなシリーズのアルミニウム合金のレーザー溶接における溶接プールのダイナミクスに関して、その場放射光X線位相コントラストイメージングシステムにより調査した。その結果、レーザーを照射した金属がすぐに蒸発し、キーホールが発生し、その後、キーホールの周囲の金属がキーホールの熱で徐々に溶けていくことが観察された。また、キーホールの深さの成長率は、低沸点元素(TCE)の総含有量と正の線形相関があり、安定した段階でのキーホールの深さと直径も同様であることを明らかにした。そして、実験を繰り返し、アルミニウム合金のレーザー溶接における溶融池のダイナミクスに対する合金元素の影響に関して、定量化することに成功した。
柴田 欣秀; 諫山 明彦; 宮本 斉児*; 河上 翔*; 渡邊 清政*; 松永 剛; 河野 康則; Lukash, V.*; Khayrutdinov, R.*; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 56(4), p.045008_1 - 045008_8, 2014/04
被引用回数：3 パーセンタイル：15.46(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのディスラプションにおいて、電流クエンチ初期のプラズマ電流の減衰をディスラプションシミュレーションコード(DINA)と計測された電子温度分布を用いて計算した。電流減衰時間が短い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は既にピークしており、電流クエンチ中にあまり変化しなかった。一方、電流減衰時間が長い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は電流減衰時間が短い放電に比べて広がりを持っており、電流クエンチ中に電子温度分布の収縮が観測された。そのような放電では、プラズマ外部インダクタンスはほとんど変化しないが、プラズマ内部インダクタンスの増加がDINAコードの計算でも観測された。一連の計算により、プラズマ内部インダクタンスの増加は、周辺領域の電子温度が減少し、プラズマ中心に電流が拡散することにより発生していることが分かった。また、本研究ではDINAコードを用いることにより、プラズマ周辺部の電子温度の加熱を用いることによりプラズマ電流の減衰時間を長くする方法を提案した。
河上 翔*; 柴田 欣秀; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 滝塚 知典*; 河野 康則; 岡本 征晃*
Physics of Plasmas, 20(11), p.112507_1 - 112507_6, 2013/11
被引用回数：2 パーセンタイル：8.92(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、ネオンガスパフディスラプションの電流クエンチの初期フェイズにおけるプラズマ電流減衰時間は、内部インダクタンスの増加率によって大きく影響されることが分かっていた。このフェイズにおいて内部インダクタンスが増加する理由を調べるために、電子温度(抵抗率)分布と電流密度分布の時間変化に着目し、数値計算を実施した。その結果、内部インダクタンスが増加する理由を解明した。電流クエンチ開始直後の電流密度分布は、数値計算で得られる定常状態での電流密度分布より広い分布をしており、電流密度分布はその後中心ピークした形へ変化していき、それに伴い内部インダクタンスが増加することを明らかにした。
達本 衡輝; 麻生 智一; 大都 起一; 上原 聡明; 櫻山 久志; 川上 善彦; 加藤 崇; 長谷川 勝一; 二川 正敏
AIP Conference Proceedings 1218, p.289 - 296, 2010/04
被引用回数：2 パーセンタイル：72.94(Thermodynamics)J-PARCの核破砕中性子源ではMW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素を用いて冷中性子に減速しビームを供給する。陽子ビーム1MW時において、水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約3.8kWであり、この大きな熱負荷を除去するために、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる低温システムを製作した。陽子ビームの入射・停止時において大きな圧力変動が与えられるため、ヒータによる熱補償と容積制御のアキュムレータを併用した圧力制御システムを開発した。昨年の12月に109kWの陽子ビーム25Hzで入射したときの低温水素システムの圧力変動試験を実施し、ビーム入射・停止時における圧力変動を5kPaに抑制することに成功した。本試験において、開発した圧力制御システムの有用性を確認することができた。
麻生 智一; 達本 衡輝; 長谷川 勝一; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦; 櫻山 久志; 前川 藤夫; 二川 正敏; 牛島 勇*
Proceedings of International Cryogenic Engineering Conference 22 (ICEC-22) and International Cryogenic Materials Conference 20 (ICMC 2008), p.741 - 746, 2009/00
J-PARC物質・生命科学実験施設に設置された中性子源用モデレータ冷却システムは、核破砕反応で発生した高エネルギー中性子を超臨界水素中に通過させることにより、そのエネルギーを低減し、冷中性子ビームとして施設利用者の実験装置へ供給するための冷凍システムである。本システムが完成し、モデレータを接続した状態の低温試験を、水素に先立ちヘリウムガスによって初めて行った。モデレータを含めて、1.5MPa, 20Kの定格状態まで冷却でき、定常維持,昇温運転が問題なくできることを確認した。
小高 進; 加藤 章一; 吉田 英一; 川上 朋広*; 鈴木 高一*; 川島 成一*; 石上 勝夫*
JNC TN9450 2005-001, 196 Pages, 2005/03
新技術開発試験グループでは、FBRの構造材料に用いられている316FR鋼について長期にわたり材料試験を実施してきた。本報告は試験データの拡充が図れたために取りまとめたものである。4万時間を超える長時間試験やナトリウム環境下での試験など多くの貴重な試験データを有するものであり、今後のFBR材料研究に役立つものである。報告内容は以下の通りである。(1)材料: 316FR鋼、素材(14ヒート)、溶接同材継手(18ヒート)溶接異材継手(2ヒート)、(2)試験雰囲気: 大気中、ナトリウム中、(3)試験温度: 室温
800
C、(4)試験方法: JIS及び「FBR金属材料試験実施要領書(改訂版)*4」に準拠した。(5)データ点数: 引張試験 234点、クリープ試験 408点、疲労試験 201点、クリープ疲労試験 47点、 リラクセーション試験 6点、合計 896点。なお、本データ集は「FBR構造材料データ処理システム(SMAT)」の帳票を出力したものである。
小高 進; 加藤 章一; 川上 朋広*; 鈴木 高一*; 高森 裕二*
JNC TN9450 2003-002, 962 Pages, 2003/03
JNC-TN9450-2003-002.pdf:35.27MB
新技術開発試験グループでは、FBRの構造材料に用いられているSUS304鋼について長期にわたり材料試験を実施してきた。本報告は試験データの拡充が図れたために取りまとめたものである。10万時間を超える長時間試験やナトリウム環境下での試験など多くの貴重な試験データを有するものであり、今後のFBR材料研究に役立つものである。報告内容は以下の通りである。(1)材料 : SUS304鋼、素材(55ヒート), 溶接継手(143ヒート) (2)試験雰囲気 : 大気中, ナトリウム中, 真空中 (3)試験温度 : 室温800C (4)試験方法 : JIS及び「FBR金属材料試験実施要領書(改訂版)」に準拠した。(5)データ点数 : 引張試験 : 1,185点, クリープ試験 : 1,044点, 疲労試験 : 1,037点, クリープ疲労試験 : 263点, 合計 : 3,529点。なお、本データ集は「FBR構造材料データ処理システム(SMAT)」の帳票を出力したものである。
三浦 幸俊; 旭 芳宏*; 花田 和明*; 星野 克道; 居田 克巳*; 石毛 洋一*; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; Maeda, M.*; et al.
Fusion Energy 1996, p.167 - 175, 1997/05
ダイバータバイアスのL/H遷移パワーに与える効果についてまとめたものである。JFT-2Mの上シングルヌルプラズマ配位において、下シングル閉ダイバータ用の外側バッフル板に正のバイアス電圧を印加するとスクレイプオフ層(SOL)に負の径電場が形成され、またバッフル板からダイバータ板へSOL電流が流れる。これらの効果により、ダイバータ部に中性粒子が圧縮されるダイバータ効果が助長される。この中性粒子のダイバータ部への圧縮がL/H遷移パワー減少に対して効果的であることを明らかにした。また、強力なガスパフも過渡的に中性粒子をダイバータ部に圧縮し同様な効果があることを示した。これらの結果は、イオン損失によるL/H遷移理論を支持している。
花田 和明*; 篠原 孝司*; 長谷川 真*; 白岩 俊一*; 遠山 濶志*; 山岸 健一*; 大舘 暁*; 及川 聡洋; 戸塚 裕彦*; 石山 英二*; et al.
Fusion Energy 1996, p.885 - 890, 1997/05
H-L遷移時にプラズマ周辺で起こっている現象を静電プローブにより測定し、その因果関係について調べた結果をまとめたものである。ピンを12本つけた静電プローブにより、スクレイプオフ層から主プラズマまでの領域を測定した。最前面にある3本ピンをトリプルプローブとして使用し、電子温度(T
)と密度(n)を決定し、他のピンでは浮遊電位を測定した。浮遊電位と電子温度から求めた空間電子により径電場(E
)を決定し揺動との関係を調べた。結果は、初めにセパラトリックス内に形成された負の径電場が減少し、次に揺動レベルの増大が起こり、電子温度が減少し、その後He光の増大が起こっていることを明らかにした。ここで、H-モード中に形成されている負の径電場は、-22kV/mであり、電子温度減少の直前で-8kV/mであった。またこの変化に要した時間は約200
secである。
玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 永島 圭介; 川島 寿人; 松田 俊明; 小川 宏明; 前野 勝樹; 山内 俊彦; 上原 和也; et al.
IAEA-CN-60/A1-7, 0, p.137 - 144, 1995/00
エルゴディック磁場によって定常Hモードを制御したとき発生するELMの特徴について、不純物やダイバータへの粒子・熱束の振舞いを明らかにする。また、バイアス印加によるダイバータプラズマ制御に関して、バイアスの加え方によって粒子・熱束が広範に制御できることを示すとともに、その制御機構について考察する。
星野 克道; 相川 裕史; 旭 芳宏*; 河上 知秀; 川島 寿人; 前田 彦祐; 前野 勝樹; 松田 俊明; 三浦 幸俊; 永島 圭介; et al.
IAEA-CN-60/A5-9 (Vol.1), 0, p.697 - 704, 1995/00
表面安全係数が3のときに大きな飽和振幅を持つポロイダルモード数が2つのテアリングモードがその磁気島内を電子サイクロトロン加熱(ECH)で加熱することにより抑制されることがわかった。さらにこのモードにより引き起こされる密度増大時のディスラプションがECHにより防止できる。このJFT-2Mでの実験結果を報告する。
星野 克道; 森 雅博; 山本 巧; 玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; et al.
Radio Frequency Power in Plasmas; AIP Conf. Proceedings 289, p.149 - 156, 1994/00
JFT-2MトカマクでのECH(電子サイクロトロン加熱)によるディスラプション抑制実験に関する招待講演である。プラズマ小半径の70%の位置を局所的に加熱するとディスラプションが防げることを見い出した。この加熱の無い場合には、モードの周波数が小さくなりディスラプションに至るが、局所加熱を行なうとモードの周波数が上がりディスラプションが抑制されている。磁気島の回転周波数に合わせていろいろなタイミングで上記局所加熱を行なった結果、上記位置は磁気島位置に対応し、磁気島の局所加熱がディスラプション抑制の主因であることを見出した。
=3 disruption by electron cyclotron heating in the JFT-2M tokamak星野 克道; 森 雅博; 山本 巧; 玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; et al.
Physical Review Letters, 69(15), p.2208 - 2211, 1992/10
被引用回数：71 パーセンタイル：90.02(Physics, Multidisciplinary)JFT-2Mトカマクでパワー70~80kWの電子サイクロトロン加熱により、安全係数q=3で出現するMHDディスラプションが抑制・回避されることが見出された。抑制は、電子サイクロトロン共鳴層がq=2位置付近の幅1cm程度の領域にあるときにのみ起きることが特徴である。観測されたこの狭い抑制領域は、磁気島の加熱が抑制に効くことを示唆している。さらに、この領域の加熱は、密度限界で起きるディスラプションの抑制にも有効であることが見出された。
荘司 昭朗; 玉井 広史; 三浦 幸俊; 森 雅博; 小川 宏明; A.W.Leonard*; T.Jensen*; A.W.Hyatt*; A.M.Howald*; Fuchs, G.*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 196-198, p.296 - 300, 1992/00
被引用回数：36 パーセンタイル：93.34(Materials Science, Multidisciplinary)JFT-2Mでは、外部コイル(EML)からヘリカル磁場成分を加えることにより、プラズマ閉じ込めを改善する実験を行っている。これまで比較的広いモードスペクトラムを持つEMLコイルにより、Hモード時の密度上昇の抑制等を行うことができている。さらに最近、よりシャープなモードスペクトルを持つEMLコイルを設置し、閉じ込めの制御に最適な磁場構造を明らかにする実験を行っており、それらの結果について報告する。
三浦 幸俊; 相川 裕史; 星野 克道; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; 前田 彦祐; 松田 俊明; 森 雅博; 小田島 和男; et al.
Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1990, Vol.1, p.325 - 333, 1991/00
JFT-2Mにおいて観測される閉込め改善モード(H-mode,Improved L-mode,Counter NB injection Pellet with H-mode)は、その実現に異なる手段を用いているが、密度分布から2つの改善モードに大別できる。1つはプラズマ周辺に急峻な密度および温度分布を持つH-modeであり、他はプラズマ中心から急な密度分布を持つ改善モードである。L/H遷移の研究から、H-modeプラズマは、プラズマ周辺ポロイダルラーマー半径程度に-150V/cmの径電場が形成されていること、およびプラズマ周辺イオンの速度分布関数が、H
/D光の減少より先に起こっていることを明らかにした。Ergodic Magnetic Limiterの実験で、H-modeの不純物の増大をおさえた、定常なH-modeを実現でき、その運転領域を明らかにし、H-modeの制御性を示すことができた。
小川 宏明; 河西 敏; 玉井 広史; 川島 寿人; 上杉 喜彦*; 山内 俊彦; 森 雅博; 三浦 幸俊; 鈴木 紀男; 仙石 盛夫; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 59(11), p.3962 - 3976, 1990/11
被引用回数：4 パーセンタイル：46.26(Physics, Multidisciplinary)分光的手法を用いてJFT-2MのHモード中の不純物の挙動の研究を行なった。Edge-Localized Modes(ELMs)が発生しないHモードでは、高電離イオンのスペクトル線の発光強度が時間とともに増加するのに対し低電離イオンのスペクトル線の発光強度はHモード遷移直後に減少し、その後時間的に一定値となる。また、鉄イオン密度の空間分布測定等により、金属不純物ばかりではなく軽元素不純物も、ELMsの発生していないHモード時には、プラズマ中心に集中することが明らかとなった。またELMsの発生したHモード時では、これらの不純物集中が、ELMsの発生とともに低減されることが明らかとなった。
玉井 広史; 小川 俊英; 松本 宏; 小田島 和男; 相川 裕史; 星野 克道; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; 近藤 貴; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 29(10), p.L1911 - L1914, 1990/10
被引用回数：1 パーセンタイル：10.07(Physics, Applied)JFT-2Mトカマクにおけるイオンバーンシュタイン波加熱実験(IBW)の報告である。アンテナ負荷抵抗はプラズマがアンテナに近づくにつれて上昇し、Hモード時は、周辺密度が下がることによって減少した。IBWによる水素イオンの加熱が観測されたが、同時に、スクレイプオフ層の電子加熱も起きており、これは輻射損失の増大をもたらし、この結果、エネルギー閉じ込めは、同一条件における従来型のモード変換加熱に比べ低い値を示した。またHモードプラズマへIBWを入射したところ、きわめて短時間の内に不純物の蓄積が起こり、Hモードプラズマ状態を持続できなかった。
山本 巧; 上杉 喜彦; 川島 寿人; 星野 克道; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 近藤 貴; 前田 彦祐; 松田 俊明; et al.
Physical Review Letters, 63(11), p.1148 - 1151, 1989/09
被引用回数：18 パーセンタイル：75.65(Physics, Multidisciplinary)電子サイクロトロン加熱されたプラズマ中に、位相制御型4ループ列アンテナによって、速波を励起した時、速波と電子の有効な結合を観測した。この結合は、電子サイクロトロン放射を増加し、ループ電圧を降下させた。これらの結果は、ループアンテナ間の位相差及び電子密度に依存した。V
/V
~3、及びf
/f
(0)~0.38の条件下で20%の速波の吸収効率が得られた。これらの実験結果は、電子のランダウ減衰による理論的予測とよく一致した。
