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論文

高速増殖原型炉もんじゅ燃料体取出し作業の開始

古賀 和浩*; 鈴木 和則*; 高木 剛彦; 浜野 知治

FAPIG, (196), p.8 - 15, 2020/01

高速増殖原型炉もんじゅは、既に(2017年6月より)廃止措置の第1段階である燃料体取出し期間(約5.5年: 2022年末まで)がスタートしている。その中で、最初の燃料体の取扱いとして、2018年8月$$sim$$2019年1月に1回目の「燃料体の処理」運転(計86体)を実施した。富士電機は、「燃料体の処理」運転において、事業者の日本原子力研究開発機構に協力して期間を通して技術員を派遣するなどの技術支援を実施し、各種不具合を経験しながらも運転完遂に貢献した。本稿では、この1回目の「燃料体の処理」運転の実施内容及び不具合状況の概要を紹介する。なお、本稿は、FAPIG No194「高速増殖原型炉もんじゅ 廃止措置と燃料体取出し作業に向けて」の続編であり、そちらも参照されたい。

論文

高速増殖原型炉もんじゅ廃止措置と燃料体取出し作業に向けて

古賀 和浩*; 鈴木 和則*; 浜野 知治; 高木 剛彦

FAPIG, (194), p.6 - 11, 2018/02

高速増殖原型炉もんじゅは、2016年12月21日の原子力関係閣僚会議において、廃止措置が決定した。その後、2017年6月13日に「廃止措置に関する基本的な計画」が文科相へ提出され、廃止措置の第1段階である燃料体取出し期間(約5.5年)がスタートした。富士電機は、燃料体取出し作業の安全な作業遂行に向けて、事業者の日本原子力研究開発機構に協力して各種準備を進めているところである。本稿では、燃料体取出し作業に向けた、点検等の準備状況の概要を紹介する。

論文

高速実験炉「常陽」の原子炉容器内観察・補修技術開発; 変形した実験装置の回収

芦田 貴志; 伊東 秀明; 宮本 一幸*; 中村 俊之; 古賀 和浩*; 大原 紀和*; 猪 博一*

日本原子力学会和文論文誌, 15(4), p.210 - 222, 2016/12

高速実験炉「常陽では、照射試験を終えた温度制御型材料照射装置(MARICO-2)の試料部を原子炉容器内から取り出すための作業が行われた。しかし、保持機構と試料部が完全に分離できていない状態で回転プラグを操作したことにより、試料部が炉内燃料貯蔵ラック上から突き出た状態で変形していることが炉内観察等の調査の結果確認された。また、突き出た試料部は、回転プラグに設置された炉心上部機構(UCS)の下面と干渉する高さにあり、UCSの下面を部分的に損傷させたことも確認された。UCSと試料部の干渉を避けるため、可動範囲を制限した結果、燃料交換機能が一部阻害された状態となった。復旧措置として、損傷したUCSの交換と変形した試料部の回収が決定され、試料部については、2007年12月に回収方法の検討に着手し、治具の設計・製作、モックアップ試験等の準備を経て、2014年6月11月に回収作業を実施した。回収した試料部は「常陽」に隣接する照射後試験施設において、各種試験に向けた照射試料の取り出し等が行われている。本件は、試料部の回収を通して得られたSFR炉内の遠隔補修技術の開発成果について、装置の設計・製作及び作業の実績を踏まえて報告するものである。

論文

高速実験炉「常陽」MARICO-2試料部の回収

古賀 和浩*; 大原 紀和*; 猪 博一*; 近藤 勝美*; 伊東 秀明; 芦田 貴志; 中村 俊之

FAPIG, (190), p.3 - 8, 2015/07

高速実験炉「常陽」では、2007年6月に計測線付きの照射装置の試料部の切離しなどが不能となり、原子炉容器内において試料部が折れ曲がった状態で留まってしまう事象が発生した。富士電機は、試料部回収のための装置を設計、製作し、現地の回収作業では、事業者の日本原子力研究開発機構と協同して作業にあたり、試料部の回収に成功した。

論文

JSFR key technology evaluation on fuel handling system

近澤 佳隆; 加藤 篤志; 小幡 宏幸*; 鵜澤 将行*; 古賀 和浩*; 千代 亮*

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(4), p.437 - 447, 2014/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.7(Nuclear Science & Technology)

JSFRでは簡素化燃料取扱設備を提案している。革新技術であるパンタグラフ燃料交換機, 2集合体ポット,乾式洗浄, MA含有新燃料の輸送キャスク等の採否判断の評価についてまとめた。パンタグラフ燃料交換機については実物大のモックアップを製作し気中試験を行った。2集合体ポットについては冷却性促進のためのフィン構造及びコーティングにかかわる製作性の確認及び模擬ポットによる伝熱性能の確認試験が行われた。乾式洗浄については模擬燃料集合体による洗浄性能の確認試験を実施した。新燃料輸送キャスクについてはヘリウムガスキャスクの設計及びMA含有燃料の冷却性の評価ツールの整備が行われた。これらの検討によりJSFRの簡素化燃料取扱設備は実証炉に採用可能であることが確認された。

論文

Effect of non-uniform electron energy distribution function on plasma production in large arc driven negative ion source

柴田 崇統; 古賀 章二朗*; 寺崎 良*; 井上 多加志; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 土田 一輝; 梅田 尚孝; et al.

Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02A719_1 - 02A719_3, 2012/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.93(Instruments & Instrumentation)

次世代大型核融合実験炉におけるNBI加熱用負イオン源では、一様性の高い大面積からのH$$^-$$ビームの引き出しが課題となっている。非一様性発現機構理解のための物理モデルとして、ビーム強度非一様性が(1)電子エネルギー分布関数(EEDF)非一様性、(2)(1)による水素原子(H$$^0$$),正イオン(H$$^+$$)生成分布非一様性、(3)PG表面へのH$$^0$$/H$$^+$$粒子束非一様性、(4)表面生成を介した水素負イオン生成分布非一様性によって生じることが提案された。しかし従来研究ではEEDFがプローブ測定から得られる2温度Maxwell分布で仮定されていたため、フィラメントから生成されるような高エネルギー電子の寄与を正確に取り入れていない。本研究では、実際の負イオン源形状,磁場配位を3次元的に模擬したMonte-Carloモデルを電子に適用し、局所的なEEDFを数値計算により求め、H$$^0$$/H$$^+$$生成分布を計算する。水素分子,原子密度($$n_{rm H2}=2.80times10^{19}$$m$$^{-3}$$,解離度0.1)を仮定した結果から定量的な生成分布が求められ、高エネルギー電子成分がH$$^0$$/H$$^+$$生成分布非一様性を強調する結果が示される。

論文

Simulation and experiments of the laser induced breakdown of air for femtosecond to nanosecond order pulses

Koga, J. K.; 森林 健悟; 福田 祐仁; Bulanov, S. V.; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 大道 博行; 山極 満; 木村 豊秋*; 藤川 武敏*; et al.

Journal of Physics D; Applied Physics, 43(2), p.025204_1 - 025204_15, 2010/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:48.82(Physics, Applied)

Three dimensional simulations and experimental results for the laser induced breakdown of air are presented. The simulations include the laser propagation, multi-photon and impact ionization, and heating of the electrons using accurate atomic and molecular data. For laser pulses of duration from 100 femto-seconds to 1 nano-second mechanisms for the breakdown of air based on the pulse duration and intensity ranging from optical field ionization to electron impact ionization are found. The laser energies at which the breakdown occurs are found to be in good agreement with experimental results.

口頭

Simulation and experiments of the laser induced breakdown of air for femtosecond to picosecond order pulses

Koga, J. K.; 森林 健悟; 福田 祐仁; Bulanov, S. V.; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 大道 博行; 山極 満; 木村 豊秋; 藤川 武敏*; et al.

no journal, , 

Simulations including the laser propagation, multi-photon and impact ionization, and heating of the electrons and experimental results for the laser induced breakdown of air for pulses of duration from femtoseconds to picoseconds are presented.

口頭

超短パルスレーザーにより励起したダイアモンドの誘電関数の第一原理計算

乙部 智仁; 矢花 一浩*; Koga, J. K.

no journal, , 

レーザーにより励起された固体の物性の理解は凝縮系のレーザー制御において必須である。本研究ではレーザー励起されたダイアモンドの数fsの間という非常に短いタイムスケールで存在するコヒーレントな電子励起状態の光物性について多電子系ダイナミクスの第一原理計算法である時間依存密度汎関数法(TDDFT)によるシミュレーションを行った。その結果、レーザー励起された固体は基底状態での誘電関数から大きく変更を受けると同時に強い方向依存性を持つ可能性があることが明らかになった。特に照射したレーザーの振動数の3倍の振動数領域で、本来吸収されるはずの光が透過できる等誘電関数の大幅な変化が起こることがわかった。

口頭

Real time and real space simulation of electron excitation under intense laser field

乙部 智仁; Koga, J. K.; 矢花 一浩*

no journal, , 

レーザーと物質の相互作用は精密加工等の分野で広く研究されており、近年は物質の特性の計測手法としても注目を浴びている。物質中の電子はまず光吸収又はトンネル効果で励起され、これがその後のあらゆる現象のきっかけとなる。これまでレーザーによる透明素材など絶縁体の電子励起過程の研究は解析的な手法によるモデル計算が主であった。われわれは時間依存Khon-Sham方程式を実時間実空間法で解くことにより高強度超短パルスレーザーによる電子励起過程のシミュレーションを可能とした。

口頭

First-principle calculation for interaction between dielectrics and intense laser field

乙部 智仁; Koga, J. K.; 矢花 一浩*

no journal, , 

強いレーザー場と絶縁体の相互作用を時間依存密度汎関数法の基礎方程式である時間依存Khon-Sham方程式を実時間実空間法を用いて解くことで計算した。まず、強いレーザーによるダイアモンドの絶縁破壊過程を定性的に記述することを確認し、本手法が有効な方法であることを示した。さらに、レーザー励起したダイアモンドの誘電関数を計算することで、3光子吸収で励起した電子の空孔状態との再結合が光学応答に影響を与えることがわかった。また電子励起の確率がレーザーの偏光方向の角度に依存することを示し、この角度依存性がバンド構造の特性に強く依存していることを発見した。

口頭

高速増殖原型炉もんじゅの新指針に照らした耐震安全性評価,5; 燃料池のスロッシング評価

伊藤 啓; 大島 宏之; 森部 剛志; 古賀 和浩*

no journal, , 

耐震設計審査指針の改訂を受け「もんじゅ」敷地周辺の活断層調査を実施しその調査結果を踏まえた地震動評価により、基準地震動Ssを従来の466ガル(基準地震動S2)から760ガルに引き上げた。従来の機器・配管の耐震設計手法には大きな保守性が含まれていることから、評価の厳しくなる機器・配管について詳細な解析等を実施し、耐震裕度の確認を行った。本報では、粒子法を用いて使用済燃料を貯蔵する水プール(燃料池)の地震時液面揺動(スロッシング)の3次元数値解析を行い、溢水量の評価を実施した。

口頭

High-order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

In recent experiments we discovered bright off-axis harmonics carrying the pulse energy of up to 50 nJ ($$approx 5 times 10^9$$ photons) in the 60-100 eV spectral region, which is one of the best results achieved with compact coherent X-ray sources. We measured the angular divergence. High-resolution images reveal that the harmonics are emitted from two point-like regions with size smaller than a micron, which was predicted by our relativistic electron spikes model.

口頭

Source structure of high-order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

In recent experiments with the J-KAREN laser we imaged the source of harmonics with photon energies from 60 to 100 eV onto a LiF crystal detector, which provides sub-$$mu$$m resolution. The images reveal that the harmonics are emitted from two point-like regions with size smaller than a micron, in accordance with the prediction of our relativistic electron spikes model.

口頭

Electrolytic reduction studies of Mo and W towards the reduction of seaborgium

豊嶋 厚史; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; Huang, M.*; 金谷 淳平*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

Sgの還元研究に向け、キャリアフリートレーサー$$^{93m}$$Moと$$^{176,181}$$Wの電解還元挙動をフロー電解カラム(FEC)を用いて調べた。異なる溶媒抽出挙動に基づいて安定なMo(VI)やW(VI)とそれぞれの還元種を分離・同定するために、FECを用いて電解済みのサンプルをTOAやHDEHPを用いた溶媒抽出により化学的に分析した。また、マクロ量のMoやWのサイクリックボルタンメトリーや紫外可視分光測定を行い、それぞれの条件下における酸化還元反応の情報を得た。会議ではMoとWを用いた基礎実験の現状について報告する。

口頭

High-resolution XUV imaging of catastrophes in relativistic plasma

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

Plasma produced with relativistic-irradiance (I$$_{0}$$ $$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^{2}$$) lasers is known as a source of XUV and X-ray radiation generated via various mechanisms. Recently discovered by us high-order harmonic emission from gas jet targets produces short-pulse coherent radiation desirable for many applications. According to our model, the harmonics are emitted by relativistic electron spikes, which are the density singularities resulting from catastrophes of a multi-stream relativistic plasma flow. Here we present high-resolution measurements of a XUV emission source which show that the radiation is indeed emitted by tiny sources, in accordance with the model prediction. In the experiment performed with the J-KAREN laser the XUV emission (60-100 eV) has been imaged on a LiF crystal detector, which reveals the detailed structure of the XUV sources, for example the double source consisting of two sub-micrometer radiating points, as predicted by the model.

口頭

超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元にむけた同族元素MoとWの電解還元

豊嶋 厚史; 宮下 直*; 大江 一弘*; 北山 雄太*; Lerum, H. V.*; 後藤 尚哉*; 金谷 佑亮; 小森 有希子*; 水飼 秋菜*; Vascon, A.; et al.

no journal, , 

超重元素研究グループでは、超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元実験に向けた準備実験を進めている。本研究では、Sgの同族元素である$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを用い、これらを電解還元した後、溶媒抽出分離が可能な溶液条件を探索した。原子力機構タンデム加速器施設において$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを生成した。これらをHe/KClガスジェット法により化学室まで搬送し、3分間捕集した後、数百$$mu$$Lの硫酸水溶液あるいは硫酸と過塩素酸の混合水溶液に溶解した。これを0.4Vから-1.4Vまでの電圧(vs. Ag/AgCl参照電極)を印加したフロー電解カラムに導入した後、溶出液を収集した。さらにこの溶出液をトリイソオクチルアミン(TOA)-トルエン溶液と混合して1分間振とうした後、30秒間遠心分離した。その後、両相から同量分取して$$gamma$$線を測定し、分配比Dを評価した。硫酸/過塩素酸水溶液で電解還元し、0.2M TOAへ抽出した場合、MoのD値は-0.4 V以下で急激な減少を示す一方、WのD値は変化しなかった。このような変化は他の分離条件においても観測されており、WがMoに比べて還元され難いことを示している。討論会では、他の電解条件や抽出条件についても報告する。

口頭

ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発,9-4; MARICO-2試料部の回収作業

芦田 貴志; 坂田 英明; 宮本 一幸; 中村 俊之; 伊東 秀明; 飛田 公一; 古賀 和浩*; 大原 紀和*; 猪 博一*

no journal, , 

高速実験炉「常陽」では、平成19年に発生した炉内干渉物による燃料交換機能の一部阻害を契機とし、変形した計測線付実験装置(MARICO-2試料部)の回収及び炉心上部機構(UCS)の交換等に係る原子炉容器内観察・補修技術開発を進めてきた。平成26年5月から12月にかけて、UCSの交換、MARICO-2試料部の回収等を実施し、高速炉の原子炉容器内観察・補修技術開発に資する稀少な経験を蓄積した。

口頭

Developments towards aqueous phase chemistry of transactinide elements

豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; 金子 政志*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

シーボーギウム(Sg)より重い超アクチノイド元素は重イオン核反応で生成されるが、半減期が十秒以下であり、さらに生成率が低いため一時間に一原子しか生成できない。そのため、これらの元素の溶液化学的研究には迅速な化学分離を連続的に行うことができる分析装置が必要となる。本研究ではSgの化学研究に向け、ガスジェット搬送物を溶液に迅速溶解するために新たに開発したメンブレンデガッサー、酸化還元反応を制御するためのフロー電解カラム、そして連続溶媒抽出装置(SISAK)を連結して用い、Sgの軽同族元素であるMoならびにWの模擬実験を行った。学会ではこれらの開発状況について発表する。

口頭

高速増殖原型炉「もんじゅ」燃料取扱設備運転経験のFBR次期炉への反映検討について

暦本 雅史; 安藤 将人; 近澤 佳隆; 加藤 篤志; 浜野 知治; 塩濱 保貴; 宮川 高行*; 鵜澤 将行*; 原 裕之*; 山内 和*; et al.

no journal, , 

(1)緒言: FBR次期炉における有望な概念としてナトリウム冷却炉が検討されている。この場合、現在廃止措置が進められている「もんじゅ」において、燃料交換及び燃料処理時のナトリウム中等の燃料取扱い等の運転経験にかかる実績を取得することにより有効な知見が得られることが期待できる。これら「もんじゅ」の運転経験を分析・調査することにより、FBR次期炉設計へ反映すべき項目の整理を行う。(2)燃料取扱設備に係る運転データ等の知見整理及びFBR次期炉へ反映する項目の抽出: 2.1燃料交換時間、燃料処理時間燃料交換及び燃料処理において、各運転操作に係る所要時間の実績を整理し、分析を行った結果、「もんじゅ」の設計値を大きく上回るプロセスはなく、設計時間どおりに動作していることを確認した。ここで、1体あたりの処理時間に大きな割合を占めた燃料洗浄設備の燃料洗浄工程や脱湿工程については、更なる分析を踏まえ、運用方法の見直し等による更なる短縮化を検討していく必要がある。また、気圧の変化によるガス置換時間の増加も確認され、FBR次期炉では、想定すべき低気圧を考慮した設計検討を行う必要がある。2.2燃料出入機本体に係る、グリッパ爪開閉トルク上昇の不具合、ドアバルブの全閉不良の不具合これらは、付着ナトリウムの湿分等による化合物化に伴う堆積が原因であった。FBR次期炉においてはナトリウムが堆積しにくい構造や燃料洗浄設備における湿分除去対策などについて設計検討を行う必要がある。また、メカニカルシールの摩擦抵抗の増加及び経年劣化も確認され、FBR次期炉ではメカニカルシールの摩擦抵抗低減策などについて設計検討を行う必要がある。(3)結論: 「もんじゅ」の廃止措置において得られた知見を用いて整理,分析を行い、燃料洗浄設備,燃料出入機本体の設計検討への反映項目を抽出した。FBR次期炉においても「もんじゅ」に準じた燃料取扱設備機器を使用することが想定され、これらの成果によりFBR次期炉の燃料取扱設備へ反映することで燃料交換時間短縮や不具合解消が期待できる有用な成果を得ることができた。本報告は、経済産業省からの受託事業である「令和2年度 高速炉に係る共通基盤のための技術開発事業」の一環として実施した成果である。

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