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Gu, B.; 管井 勇*; Ziman, T.*; Guo, G. Y.*; 永長 直人; 関 剛斎*; 高梨 弘毅; 前川 禎通
Physical Review Letters, 105(21), p.216401_1 - 216401_4, 2010/11
被引用回数：71 パーセンタイル：90.4(Physics, Multidisciplinary)We show, both experimentally and theoretically, a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect due to surface-assisted skew scattering. In the experiment, we report the spin Hall effect in Pt-doped Au films with different thicknesses 
. The giant spin Hall angle 
= 
is obtained for = 10 nm at room temperature, while it is much smaller for = 20 nm sample. Combined 
and quantum Monte Carlo calculations for the skew scattering due to a Pt impurity show 
0.1 on the Au (111) surface, while it is small in bulk Au. The quantum Monte Carlo results show that the spin-orbit interaction of the Pt impurity on the Au (111) surface is enhanced, because the Pt 5
levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuation. In addition, there are two spin-orbit interaction channels on the Au (111) surface, while only one in bulk Au.
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。
西村 元彦*; 野中 嘉治*; 前川 勇*
JNC TJ9400 2005-002, 55 Pages, 2005/07
JNC-TJ9400-2005-002.pdf:74.29MB
実用化戦略調査研究において検討されているナトリウム冷却炉は原子炉容器のコンパクト化がはかられている。このため、これまでの炉に比べ冷却材流速が増大することから、自由液面から冷却材中にカバーガスを巻込まない設計とその予測手法の確立が強く要請されている。本件は、設計で遵守すべきガス巻込みの判定基準の策定に寄与するため、計算科学的手法をベースとした流動評価手法を確立することを目的として、ガス巻き込みの解析手法の構築および既往実験を元に詳細実験解析を実施するものである。 既往実験としては、矩形流路の中に角柱の障害物が存在ししかもその下流にはやはり矩形で模擬された吸込み管を設置した体系が用いられた。角柱によってカルマン渦が発生し、その中のあるものは吸込み管に吸収されガス巻き込み渦を形成する非定常現象を対象としている。 今回の数値解析では、乱流モデルの影響に注目した。層流モデル、標準k-
モデル、RNG k-モデル、非線形k-モデルおよびk-
モデルの5ケースを実施した。得られた結果は以下のとおりである。 1)カルマン渦の成長、流速と圧力変動および変動のピーク値の大きさ等を 比較すると、層流モデルがもっとも激しい変化、変動の大きい結果を示 し、RNGモデルが層流モデルに近い変動を示しランダム性も見ることが出 来た。 2)一方、k-モデル、非線形k-モデル、標準k-の順で流れの変動がより 減衰し規則的なおとなしい流れになっている。 3)今後、実験結果と詳細な比較検討が求められるが、渦の予測に対する乱 流モデルの適用性に関し定量的なデータが得られ、既往のCFDコードの適 用性に関する知見が蓄積できた。なお、解析はSTAR-CDコードを使用した。
片西 昌司; 國富 一彦; 辻 延昌*; 前川 勇*
日本原子力学会和文論文誌, 3(3), p.257 - 267, 2004/09
原研で設計研究を進めている高温ガス炉ガスタービン発電システム(GTHTR300)の事故時における冷却機能である炉容器冷却設備の設計を行った。これは、原子炉圧力容器の外に冷却パネルを設置し、原子炉圧力容器表面からの放散熱により加熱されたパネルを空気の自然循環により除熱することで炉心の残留熱を除去するものであり、完全に受動的な冷却設備であるとともに、高温ガス炉の特徴的な安全機能である。空気の自然循環により冷却パネルから効率的に除熱でき、かつ、圧力バウンダリ破損による炉室の圧力上昇に耐えて健全性を保つことのできる構造として、ダクトを組合せてパネル状にした構造を考案した。これにより、十分な除熱性能を有し、事故時の健全性も保たれる設備を設計した。また、運転制御方法,保守点検方法等を検討し、具体的な設計により、受動的な炉容器冷却設備の成立性を示した。
蔵田 親利*; 前川 勇*
JNC TJ4400 2004-001, 133 Pages, 2004/02
JNC-TJ4400-2004-001.pdf:10.91MB
既存の原子力発電所、特に、高温システムの代表例であるナトリウム冷却FBRから排出される未利用の熱エネルギーを再利用することは、近年の環境負荷低減やプラント高効率化の観点から今後クローズアップされる重要な課題である。熱電変換システムは、温度差さえあれば発電することができ、これまで宇宙、軍事等の特殊用途において多く実用化され、その信頼性、保守性等に実績を持ち、最近の素子開発についても進展がみられている。本研究では、高速増殖原型炉「もんじゅ」における排熱有効利用システムとして、炉外燃料貯蔵槽(EVST)冷却系へ熱電素子を適用することにより、冷却機能を維持しながら併せて電力を得るシステムについて検討した。熱電素子としては、従来の半導体系熱電素子に比べて、環境調和性が高く安価で大量供給できる新型鉄系熱伝素子を使い、冷却系各機器に適用する場合の時間あたりの交換熱量と発電電力を算出し、機器サイジングやコストについても具体的に検討を行った。得られた成果は以下のように纏められる。(1)EVSTのNa冷却系の発電電力は、クーラ冷却ファンのモータ動力7.5kWより一桁少ない量である。しかし、鉄系鉄系鉄系熱電素子のゼーベック係数と熱伝導率の改善が行われれば、クーラ冷却ファンの運動動力をカバーできる可能性がある。(2)熱電素子を取り付けたNa冷却系からの放散熱量は、Na冷却機能を維持するに必要な量をカバーしている。(3)クーラ本体に熱電素子を取り付けるには、配管ピッチの変更が必要であり、熱交換器全体の作り変えを要する。また、連絡配管に熱電素子を取り付ける場合は、室内温度の上昇を押さえるための換気対策が必要である。(4)熱電モジュールの取り付け総コストは非常に高くなり、経済性は良くない。
二ノ方 壽*; 三澤 丈治*; Baglietto, E.*; 青木 尊之*; Sorokin, A. P.*; 前川 勇*; 大島 宏之; 山口 彰
JNC TY9400 2003-010, 170 Pages, 2003/03
JNC-TY9400-2003-010.pdf:5.42MB
湾曲、変形を想定した高燃焼度高速炉炉心燃料や稠密配列燃料格子燃料に対し、様々な運転条件下における燃料表面壁せん断応力や被覆管温度分布、冷却材および燃料の温度分布を詳細に評価して燃料の温度制限に対する適正な裕度を確認するとともに、Design by Analysis のツールとしての熱流動大規模数値シミュレーション手法を提案する。適用範囲に限界があるホットスポットファクターや実験に基づく経験論的なアプローチなどに代わり、数値シミュレーションによって、高燃焼度、長寿命、高信頼性、安全性、運転・保守の容易性、核廃棄物量の最少化などの諸要求条件を充たす高速炉炉心の熱流動設計の最適化を容易とする。直交座標系と曲線座標系の間の座標変換を利用して、燃料集合体のような複雑形状を有する流路内の熱流動現象を詳細に解析する擬似乱流直接シミュレーションコードを開発し、座標変換前後の計算の妥当性について各種簡易形状流路内乱流熱伝達を計算して検証するとともに、物理量分布や乱流統計量などについて実験結果と比較し精度の確認を行った。また、擬似直接乱流シミュレーションを三角配列無限大本数ピン集合体に適用した結果の妥当性を、公開文献にある実験結果および汎用CFDコードSTAR-CDによるレイノルズ平均N-S方程式系の計算結果と比較して示すとともに、運動量・エネルギーの輸送プロセスに与える乱流の非等方性による二次流れの影響の重要性が強調された。さらに、円管形状に拘らない任意の新型高性能被覆管形状を考慮に入れて、熱流動の観点から最適の形状および配列を検討した。
高田 孝; 山口 彰; 前川 勇*
Nuclear Engineering and Design, 220(1), p.37 - 50, 2002/00
被引用回数：25 パーセンタイル：82.89(Nuclear Science & Technology)高速増殖炉建屋内でのナトリウム火災の多次元評価を目的として開発したAQUA-SFコ-ドの数値解法に関する説明及び、スプレイ燃焼,プ-ル燃焼に関する検証解析を実施した。検証解析によりAQUA-SFコ-ドの妥当性を確認するとともに、各燃焼形態における多次元効果の影響について検討した。
春日 章二*; 久保田 健一*; 岡本 太志*; 前川 勇*; 降旗 昇*; 斎藤 正直*; 城戸 裕治*; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
no journal, ,
原子力新興国での利用に適する熱電供給高温ガス炉システムの概念設計として、国内メーカーと共同でシステムの基本仕様及び炉心仕様を決定するとともに、ヒートマスバランス計算を行い、系統仕様を決定した。また、炉心核熱流動設計を行い、HTTRと比較して、約1.4倍の出力密度、約1.5倍の燃焼度と2年間の長期連続運転を1/4の濃縮度数で 実現できる炉心を決定した。
森 雄一郎*; 前川 勇*; 下田 貞之*; 佐藤 博之; 野本 恭信; 大橋 弘史; 橘 幸男
no journal, ,
原子力機構は、開発途上国(新興国を含む)への2020年代以降の展開を目指し、蒸気タービンによる発電、工業プロセスへの高温蒸気、及び地域暖房への低温蒸気供給を目的とし、将来的には水素製造も視野に入れた熱出力50MWtの小型高温ガス炉(HTR50S)の概念設計を実施している。設計の基本思想は、HTTRをベースに、極力、研究開発要素を排除した設計としながらも、HTTRの試験・運転で得られた知見及びGTHTR300設計の成果を活用することで、商用化に向けた性能向上、コスト低減を図りながら高い先進性を持つ原子炉とすることである。これをもとに、基本仕様・基本系統構成を定めるとともに、炉心核熱設計、燃料設計、主要な機器・構造物の構造概念設計、配置概念の検討等を実施している。本発表では、このうち、炉容器冷却設備及び蒸気発生器に関する検討結果を報告する。炉容器冷却設備については、独立2系統の完全自然循環・自然通風冷却系を採用し、受動的な冷却設備とする設備設計を実施した。また、水蒸気系では胴側をヘリウム、管側を水/蒸気とするヘリカルコイル型蒸気発生器を検討し、その設備設計を実施した。
