JRR-3プロセス制御計算機システムの段階的な更新

井坂 浩二; 諏訪 昌幸; 木村 和也; 鈴木 真琴; 池亀 吉則; 永冨 英記

JAEA-Technology 2021-039, 48 Pages, 2023/02

JAEA-Technology-2021-039.pdf:6.97MB

JRR-3プロセス制御計算機システムは、JRR-3の冷却材流量、温度、圧力、水位等の監視・制御及び原子炉に設置の機器の操作に用いられるシステムとして、JRR-3改造後の初臨界(平成2年)から使用されており、高経年化が進むとともに予備品の入手が困難になってきていることから、更新が必要になった。更新にあたっては、崩壊熱除去等の炉心の保全業務に支障をきたさないとともに、原子炉利用者への影響を最小限とするため及び1回の更新費用を最小限に抑えるという観点から、長期の原子炉停止とならないよう3段階に分割して継続的に行う計画とした。本報告書は、更新計画及び3段階に分けて行った更新作業についてまとめたものである。

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

https://doi.org/10.3390/qubs1030009

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

Model experiment of cosmic ray acceleration due to an incoherent wakefield induced by an intense laser pulse

蔵満 康浩*; 中新 信彦*; 近藤 公伯; 坂和 洋一*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和哉*; 福持 修司*; 柏原 守*; et al.

Physics of Plasmas, 18(1), p.010701_1 - 010701_4, 2011/01

https://doi.org/10.1063/1.3528434

大振幅の光波を有する強力なレーザーパルスを代用することで実験室中のプラズマに宇宙の衝撃波環境のモデル実験を行った。強力なレーザーパルスを爆縮するポリスチレンのシリンダー中で伝搬させ宇宙衝撃波の上流のプラズマ中を伝搬する大振幅光波を模擬した。非熱平衡な電子が生成され、そのスペクトルは2乗の冪に従った。

Building an application-specific grid computing environment using ITBL for nuclear material engineering

辻田 祐一*; 有馬 立身*; 出光 一哉*; 鈴木 喜雄; 木村 英雄

Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/05

Recently, Pu recycle is refocused for effective use of nuclear fuel (e.g., GNEP program in US). In such the advanced fuel cycle, inert matrix fuels (e.g., ZrO-PuO) are expected for effective burning Pu. However, Pu material is difficult to manage due to its radiotoxicity, thus cost of experimental facilities for it is very expensive. As computer simulation cuts cost for experimental researches, we have performed molecular dynamics (MD) simulations to research its material characteristics. In order to obtain more realistic results, many atoms and many time steps are required in order of ten to hundred thousands. As cost of such computation is high, parallelized program was executed on a grid computing environment provided by an ITBL system.

ITBLを用いた原子力材料シミュレーション環境構築の取り組み

辻田 祐一*; 有馬 立身*; 出光 一哉*; 中島 憲宏; 鈴木 喜雄; 木村 英雄

近畿大学工学部研究報告, (41), p.87 - 92, 2007/12

大規模な計算機資源を利用してプルトニウム含有燃料の分子動力学法シミュレーションを行うために、ITBL計画によって構築されたグリッドコンピューティング環境を用いた計算機シミュレーション環境の開発を行った。ITBLシステムが提供するクライアントAPIを用いることで、シミュレーションに必要な計算パラメータを対話的に入力することが可能で、かつ個々のジョブを独立に実行することを実現した大規模並列計算機環境利用支援クライアントアプリケーションを構築することができた。さらに、ITBL環境上の並列計算機で出力された計算結果をクライアント端末上の可視化アプリケーションと連携することを可能とした。

研究用原子炉JRR-4を用いた運転実習及び原子炉物理実験

横尾 健司; 堀口 洋徳; 八木 理公; 永冨 英記; 山本 和喜; 笹島 文雄; 大山 光樹; 石黒 裕大; 佐々木 勉; 平根 伸彦; et al.

JAEA-Technology 2007-018, 104 Pages, 2007/03

JAEA-Technology-2007-018.pdf:5.92MB

JRR-4(Japan Research Reactor No.4)では、旧原子炉研修所における研修の一環として、1969年から原子炉運転実習を開始した。その後徐々に内容を拡充し、現在では原子炉の運転実習,制御棒校正実験,各種特性測定等を実施している。今日に至るまで延べ1700名を超える国内外の原子力技術者養成に貢献してきた。JRR-4はゼロ出力から定格出力である3500kWまで多岐に渡る実験が可能であるため、臨界実験装置で行われる臨界近接,制御棒校正,反応度測定といったゼロ出力近傍での実験に限らず、キセノン効果,温度効果,熱量測定による出力校正といった高出力運転が必要な実験にも対応することができる。本書はJRR-4において実習に用いている要領書を基本に、運転実習及び原子炉物理実験のテキストとしてとりまとめたものである。

Characteristics of plasma operation with the ferritic inside wall and its compatibility with high-performance plasmas in JFT-2M

都筑 和泰*; 木村 晴行; 草間 義紀; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 上原 和也; 栗田 源一; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.197 - 208, 2006/02

https://doi.org/10.13182/FST06-A1095

低放射化フェライト鋼は核融合原型炉のブランケット構造材の有力候補である。しかし、強磁性体であるため、プラズマの生成,制御,閉じ込め,安定性等に悪影響を与えることが懸念されていた。また、酸素不純物の吸蔵量が大きいことから、プラズマ中に不純物を放出することも懸念された。JFT-2Mでは段階的にフェライト鋼を導入して適合性試験を進めた。その最終段階では、真空容器内壁の全面にフェライト鋼を設置して実験を行った。プラズマ生成,制御に関しては、フェライト鋼によって生成される磁場が、外部磁場の10%程度であり、トカマクプラズマが既存の制御系で生成可能であることを示した。また、高規格化ベータプラズマに対する適合性を調べる実験を行い、フェライト鋼壁の存在下でも原型炉の運転領域に相当する規格化ベータ3.5程度のプラズマが生成できることを実証した。壁に近づけると不安定性の成長速度が遅くなることを示し、フェライト鋼壁が非磁性導体壁と同様の壁安定化効果を持つことを示した。低ベータでのロックトモード,Hモード遷移等にも悪影響は観測されなかった。以上のように、フェライト鋼の原型炉への適用に対し見通しを与える結果が得られた。

High performance tokamak experiments with a ferritic steel wall on JFT-2M

都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.

Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/10/033

JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。

Multichannel motional stark effect diagnostic discriminating radial electric field in the JFT-2M tokamak

神谷 健作; 木村 晴行; 星野 克道; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 上原 和也; JFT-2Mグループ

Review of Scientific Instruments, 72(7), p.2931 - 2935, 2001/07

https://doi.org/10.1063/1.1380684

JFT-2M装置において、径電場分布の同時測定が可能な運動シュタルク効果を用いるプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布)計測装置を開発した。JFT-2M装置における2系統の加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向、及び逆電流方向入射)を一つの光学系から同時に、かつ接線方向の視線で見込むことにより、高空間分解能で、かつ径電場に対する感度が最も良くなる。L-modeプラズマについて初期データを取得できた。磁場のピッチ角、及び径電場の測定精度はそれぞれ0.1,4kV/m程度であり、この場合の時間分解能は約10msである。

JFT-2Mにおけるフェライト鋼装着によるリップル低減試験

川島 寿人; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 三浦 幸俊; 木村 晴行; 谷 孝志; 井戸 毅; 伊世井 宣明; 小川 俊英; 上原 和也; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 76(6), p.585 - 592, 2000/06

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003825414

JFT-2Mではフェライト鋼板(FB)をトロイダルコイルと真空容器の間に設置し、リップル低減化試験を実施している。磁場構造の計算及び磁気プローブ計測から、FB装着でリップル率が2.2%から1.1%に減少したことが実証された。高速イオンの損失を評価するため赤外線カメラで第一壁の温度を測定した。FB装着後、リップル捕捉損失領域の温度上昇は75から50に減少した。温度変化を熱負荷に換算すると、リップル捕捉損失パワーが半減したことがわかった。さらにプラズマ電流、トロイダル磁場、プラズマ位置を変化させ、リップル捕捉損失の安全係数、リップル率の依存性を調べ理論と矛盾しない結果を得た。そのほか、閉じ込めへの影響として、FB装着後Hモード中のトロイダル方向プラズマ回転が周辺で約2倍に速くなるなど良好な結果がもたらされた。