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加藤 正人; 町田 昌彦; 廣岡 瞬; 中道 晋哉; 生澤 佳久; 中村 博樹; 小林 恵太; 小澤 隆之; 前田 宏治; 佐々木 新治; et al.
Materials Science and Fuel Technologies of Uranium and Plutonium mixed Oxide, 171 Pages, 2022/10
プルトニウム燃料を使用した革新的で先進的な原子炉が各国で開発されている。新しい核燃料を開発するためには、照射試験が不可欠であり、核燃料の性能と安全性を実証する必要がある。照射試験を補完する技術として、照射挙動を正確にシミュレートする技術を開発できれば、核燃料の研究開発にかかるコスト,時間,労力を大幅に削減でき、核燃料の照射挙動をシミュレーションすることで、安全性と信頼性を大幅に向上させることができる。核燃料の性能を評価するためには、高温での燃料の物理的および化学的性質を知る必要がある。そして、照射中に発生するさまざまな現象を記述した行動モデルの開発が不可欠である。以前の研究開発では、モデル開発の多くの部分で、フィッティングパラメータを使用した経験的手法が使用されてきた。経験的手法では、データがない領域では非常に異なる結果が得られる可能性がある。したがって、この研究では、燃料の基本的な特性を組成と温度に外挿できる科学的記述モデルを構築し、モデルが適用される照射挙動分析コードの開発を行った。
Myagmarjav, O.; 岩月 仁; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 上地 優; 井岡 郁夫; 久保 真治; 野村 幹弘*; 八巻 徹也*; 澤田 真一*; et al.
International Journal of Hydrogen Energy, 44(35), p.19141 - 19152, 2019/07
被引用回数：16 パーセンタイル：49.6(Chemistry, Physical)Thermochemical hydrogen production has attracted considerable interest as a clean energy solution to address the challenges of climate change and environmental sustainability. The thermochemical water-splitting iodine-sulfur (IS) process uses heat from nuclear or solar power and thus is a promising next-generation thermochemical hydrogen production method that is independent of fossil fuels and can provide energy security. This paper presents the current state of research and development of the IS process based on membrane techniques using solar energy at a medium temperature of 600
C. Membrane design strategies have the most potential for making the IS process using solar energy highly efficient and economical and are illustrated here in detail. Three aspects of membrane design proposed herein for the IS process have led to a considerable improvement of the total thermal efficiency of the process: membrane reactors, membranes, and reaction catalysts. Experimental studies in the applications of these membrane design techniques to the Bunsen reaction, sulfuric acid decomposition, and hydrogen iodide decomposition are discussed.
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; 柳原 星児*; 鈴木 良祐*; 松原 雅昭*; 江沼 康弘
Engineering Failure Analysis, 56, p.484 - 500, 2015/10
被引用回数：1 パーセンタイル：11.95(Engineering, Mechanical)This paper describes a failure analysis procedure used in leak before break assessment of large sodium pipes in Japan sodium cooled fast reactor made of modified 9Cr-1Mo steel. Since the steel has small thermal expansion rate and excellent high temperature strength, a simplified piping layout can be achieved. However, the fracture toughness of the steel is relatively smaller than that of the austenitic stainless steel used for many former FBR pipes. For this reason, a sophisticated LBB assessment is required for the pipes made of modified 9Cr-1Mo steel. Since the internal pressure of the pipes of JSFR is small, the thermal load caused by thermal expansion is predominant. Supposing a through wall crack in such piping system, the stiffness of the crack part will decrease with crack extension. The rational failure analysis procedure, evaluating the loading conditions at a crack part considering change of compliance of the piping system by a crack, was proposed. Using some experimental results, the validity of the analysis procedure was verified. Finally, the critical crack size was calculated for designed JSFR pipes. It was clarified that the proposed procedure was much effective to loosen LBB conditions for JSFR piping system.
綿貫 徹; 柏本 史郎*; 石政 勉*; 町田 晃彦; 山本 真*; 田中 幸範*; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 渡辺 真仁*
Solid State Communications, 211, p.19 - 22, 2015/06
被引用回数：7 パーセンタイル：32.08(Physics, Condensed Matter)Au-Al-Yb中間価数準結晶の熱膨張をX線回折によって調べた結果、50K以下でゼロ膨張を示すことが明らかとなった。Au-Al-Tm準結晶との比較によって、中間価数状態であるYbの効果を抽出することができ、その結果、温度を下げるにつれてYbが2価に向かって価数が変化することによる負の熱膨張成分が、通常の格子系の正の熱膨張を打ち消していることが明らかとなった。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; Xu, Y.*; 月森 和之
Nuclear Engineering and Design, 269, p.88 - 96, 2014/04
被引用回数：12 パーセンタイル：67.4(Nuclear Science & Technology)This paper describes the Leak-Before-Break (LBB) assessment procedure applicable to Japan Sodium cooled Fast Reactor (JSFR) pipes made of modified 9Cr-1Mo steel. For the sodium pipes of JSFR, the continuous leak monitoring will be adopted as an alternative to a volumetric test of the weld joints under conditions that satisfy LBB. Firstly, a LBB assessment flowchart eliminating uncertainty resulted from small scale leakage, such as self plugging phenomenon and influence of crack surface roughness on leak rate, was proposed. Secondly, a rational unstable fracture assessment technique, taking the compliance changing with crack extension into account, was also proposed. Thirdly, a Crack Opening Displacement (COD) assessment technique was developed, because COD assessment method applicable to JSFR pipes - thin wall and small work hardening material - had not been proposed yet. In addition, fracture toughness tests were performed using compact tension (CT) specimens to obtain the fracture toughness, JIC, and the crack growth resistance (J-R) curve at elevated temperature. Finally, by using the flowchart, proposed techniques and collected data, LBB assessment for the primary sodium pipes of JSFR was conducted. As a result, LBB aspect was successfully demonstrated with sufficient margins.
若井 隆純; 町田 秀夫*; 荒川 学*; 吉田 伸司*; 江沼 康弘
Journal of Pressure Vessel Technology, 135(1), p.011401_1 - 011401_9, 2013/02
被引用回数：2 パーセンタイル：13.78(Engineering, Mechanical)ナトリウム冷却高速炉(JSFR)の改良9Cr-1Mo鋼製薄肉大口径配管に対する破断前漏えい(LBB)評価に用いるき裂開口変位評価法を開発した。この方法では、き裂開口変位を、弾性域,小規模降伏域及び大規模降伏域に分けて計算する。この方法の妥当性検証を、周方向貫通き裂を有する改良9Cr-1Mo鋼薄肉管に対する高温における4点曲げ試験によって行った。その結果、LBB評価に適用可能な適切な評価方法を提案することができた。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*
Proceedings of 2012 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2012) (DVD-ROM), 9 Pages, 2012/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR)配管の破断前漏えい(LBB)評価のための限界き裂寸法の見積もりにおいて、き裂部の回転剛性を考慮することの有効性について研究した。改良9Cr-1Mo鋼製薄肉大口径SFR配管の限界き裂寸法評価法においては、変位制御型の熱膨張荷重が支配的であるので、き裂部の応力は剛性変化を考慮して見積もられるべきである。そこで、剛性変化を回転ばねでモデル化し、幾つかの配管モデルに対する評価を行って、効果を検討した。その結果、エルボが少ないケースでは、剛性変化を考慮することでき裂部の熱応力は有意に低減され、大きな限界き裂寸法を与えることがわかった。これにより、LBB成立の範囲がより広がることが期待できる。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; Xu, Y.*; 月森 和之
Transactions of 21st International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-21) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/11
This paper describes LBB assessment procedure applicable to JSFR pipes made of modified 9Cr-1Mo steel. Firstly, a LBB assessment flowchart was proposed. Secondly, a rational unstable fracture assessment technique, taking the compliance changing with crack extension into account, was also proposed. Thirdly, a COD assessment technique was developed, because COD assessment method applicable to JSFR pipes - thin wall and small work hardening material - had not been proposed yet. In addition, fracture toughness tests were performed using CT specimens to obtain the fracture toughness and the crack growth resistance curve at elevated temperature. Finally, by using the flowchart, proposed techniques and collected data, LBB assessment for the primary sodium pipes of JSFR was conducted. As a result, LBB aspect was successfully demonstrated with sufficient margins.
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; 川島 芙美子*; 菊地 浩一*; Xu, Y.*; 月森 和之
Proceedings of 2011 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2011) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/07
き裂開口変位評価法の改良と改良9Cr-1Mo鋼製薄肉管の高温4点曲げ破壊試験結果による妥当性検証について述べる。溶接継手を有しない管のき裂開口変位評価結果は、実験結果とよく一致したが、き裂が溶接金属又は溶接熱影響部にある場合には、き裂開口変位は過大評価された。この結果を踏まえ、LBB評価に適用する合理的な漏えい評価法が提案された。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; 時吉 巧*; 菊地 浩一*; Xu, Y.*; 月森 和之
Proceedings of 2011 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/07
仮想的初期き裂が成長して管厚を貫通するときの長さを見積もるマスターカーブを提案する。改良9Cr-1Mo鋼の疲労き裂及びクリープき裂進展特性を明らかにするため、CT試験片を用いた高温き裂進展試験を実施した。これらの実験データとき裂進展解析結果に基づき、貫通時き裂長さと膜・曲げ応力比の関係を示す、いわゆるマスターカーブを提案した。ここでは、半径と板厚の比に依存する改良9Cr-1Mo鋼管のマスターカーブを提案した。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; 江沼 康弘*; 浅山 泰
Proceedings of 2010 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2010) (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07
For sodium pipes of Japanese Sodium cooled Fast Reactor (JSFR), the continuous leak monitoring will be adopted as an alternative of volume examination of welded joints under conditions of satisfying Leak-Before-Break (LBB). Modified 9Cr-1Mo steel with small thermal expansion and good tolerance to high temperature use is adopted to the sodium pipes, and the simplified pipe design will be achieved. While modified 9Cr-1Mo steel has good tolerance to high temperature use, its fracture toughness is low compared with the austenitic stainless steel used for many former FBR pipes. For this reason, a sophisticated LBB assessment is required for the pipes made of modified 9Cr-1Mo steel. This study was performed for expanding the conditions to satisfy LBB with a detailed evaluation of loading conditions used for a fracture assessment. The rational fracture assessment method, evaluating the loading conditions at a crack part considering change of compliance of the piping system by a crack, was proposed. The loading conditions at a crack part are evaluated by an FEM analysis in which the stiffness of a cracked pipe is modeled (1), and marginal crack size is estimated by the 2 parameter method (2). The stiffness of a crack part is evaluated using the marginal crack size and loading condition (3), and the stiffness of the crack part is reflected into the FEM analysis model (4). The detailed LBB evaluation is achieved by repeating from (1) to (4). It became clear that the conditions to satisfy LBB is remarkably expanded to adopt the proposed method compared with the case using the loading without considering change of compliance by a crack.
Wei, J.*; 岡本 宏巳*; 越智 秀太*; 百合 庸介; Sessler, A. M.*; 町田 慎二*
Proceedings of 10th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2006) (CD-ROM), p.2841 - 2843, 2006/00
高エネルギーイオンビーム衝突実験において、各々の衝突ビームがクリスタルビームであれば、ビーム・ビーム相互作用の強さの指標であるビーム・ビームチューンシフトがより大きな値まで許容できることが以前に示されている。その結果、より高いルミノシティが達成可能になる。ところで、クリスタルビームは円形加速器のトランジションエネルギー未満のエネルギーでのみ生成可能である。ここでは、分子動力学シミュレーションに基づき、高トランジションエネルギーを有するラティスにおける高エネルギークリスタルビームの生成について検証する。
發知 英明; 野田 文章*; 谷 教夫; 木代 純逸*; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.916 - 918, 2005/00
本講演では、J-PARC RCS内に存在する非線形磁場を考慮したトラッキングシミュレーションを示し、誘起されたベータトロン共鳴の補正手段を議論する。
Saha, P. K.; 野田 文章*; 入江 吉郎; 發知 英明; 高柳 智弘; 林 直樹; 町田 慎二*; 酒井 泉*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.3739 - 3741, 2005/00
本講演では、J-PARC RCSにおける入射ダンプラインの詳細設計、及び、入射部で予想されるビーム損失の評価結果を報告する。ビーム損失に関しては、特に、励起H0,荷電変換用炭素薄膜との多重散乱,ローレンツストリッピングに起因する損失量の解析結果を示す。
野田 文章*; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 山本 風海; 林 直樹; 木代 純逸; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2759 - 2761, 2005/00
現在RCSでは、目標の1MW出力を達成するため、種々のエラーの影響評価を行っており、その評価をもとに、補正システムの検討・検証や運転パターンの検討を進めている。また空間電荷効果によるビーム挙動評価も進めており、各種エラーを取り込んだ多粒子トラッキングが可能な段階にきている。一方でRCSの最終目標は出力だけでなくユーザーに適したビームプロファイルを作ることにもあり、その検討も進めている。今回の発表ではRCSの基本的な光学設計のまとめと、上記の観点から見た最近のビームダイナミクス検討の進展について概要を報告する。
池上 雅紀; 町田 慎二*; 上杉 智教*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, p.124201_1 - 124201_10, 1999/12
これまでのビームハロー形成過程の研究から、粒子-核共鳴によるビームハローの形成が、比較的ビーム密度の低い円形加速器においても起こる可能性があることがわかってきた。しかし円形加速器中におけるビームハロー形成過程を議論するためには、線形加速器中のビームハローの研究では考えてこられなかった偏向電磁石中での運動量分散の効果を評価することが不可欠である。本研究ではこのような観点から、従来線形加速器中のビームハローの研究に広く用いられてきた粒子-核モデルに運動量分散の効果をとり入れたモデルを構築し、そのモデルに基づいて円形加速器中でのハロー形成過程の研究を行った。この結果、運動量分散がある閾値を越えるときには分散整合を入射時にとらなければ強度の高い大きなハローが形成されうることがわかった。また分散整合をとったときに形成されるハローの大きさは線形加速器中よりもやや小さいとわかった。
町田 慎二*; 池上 雅紀
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.282 - 284, 1998/01
空間電荷効果が重要な意味を持つ大強度リングでは、ビームの不安定性を決定するのは、単粒子的(インコヒーレント)な描像に基づく共鳴条件ではなく、集団的(コヒーレント)な描像に基づく共鳴条件であることが知られている。本研究では、マクロ粒子を用いたシミュレーションを行うことによって、2次だけでなく高次のコヒーレント振動のビームへの影響を調べた。その結果、外部の誤差磁場によって決まるある特定の共鳴条件では、エミッタンス増大やビーム損失を引き起こすことがわかった。また、線形加速器におけるビームハローの研究にしばしば用いられる粒子-核モデルを適用することによって、ビームのコヒーレントな振動によって誘起されるリング中でのビームハローについての研究もあわせて行った。
町田 慎二*; 池上 雅紀*
Workshop on Space Charge Physics in High Intensity Hadron Rings, p.73 - 84, 1998/00
マクロ粒子を用いた2次元及び3次元のシミュレーションによって、リング中での空間電荷効果について調べた。まず、このシミュレーションにおける空間電荷効果の計算方法について述べ、つぎにこのシミュレーションコードを用いた結果の例として、ビームの安定性とビーム密度の限界を決定する上で重要な役割を担っているビームの集団的(コヒーレント)振動について得られた結果を示した。最後に、このビームのコヒーレント振動が駆動力となって引き起こされるビームハローの形成過程を考えた。線形加速器においては、初期の不整合に起因する粒子-核共鳴がビームハロー形成の最も主要な過程であると考ええられているが、今回、コヒーレント振動を駆動力とする同様の過程がリング中でも起こりうることが確かめられた。
井戸村 泰宏; 叶野 琢磨; 井田 真人; 徳田 伸二; 町田 昌彦
no journal, ,
トカマクにおけるプラズマ乱流の研究は核融合エネルギー開発における重要な課題となっており、これまで、5次元位相空間で記述されるジャイロ運動論モデルに基く第一原理シミュレーションを開発し研究を進めてきた。このようなプラズマ乱流シミュレーションは5次元位相空間の粒子分布を取り扱うために、膨大な計算機性能を必要とし、今後、より高速な計算機が必要とされている。講演ではSX及びAltixにおける第一原理コードG5Dの処理性能を示し、今後のベクトル型及びスカラー型計算機開発における問題点を議論する。
若井 隆純; 町田 秀夫*; 荒川 学*; 吉田 伸司*; 江沼 康弘*; 浅山 泰
no journal, ,
JSFR実証施設では、改良9Cr-1Mo鋼製大口径薄肉配管が採用される。そこで、改良9Cr-1Mo鋼の材料特性及びナトリウム炉配管の構造上の特徴を的確に反映したLBB成立性評価法を開発した。開発した評価法を用いて、JSFR実証施設1次系配管のLBB成立性試評価を行い、余裕を持ってLBBが成立する見通しを得た。
