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論文

Core performance requirements and design conditions for next-generation sodium-cooled fast reactor in Japan

大木 繁夫; 丸山 修平; 近澤 佳隆; 大滝 明; 久保 重信; 日比 宏基*; 菅 太郎*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/04

A conceptual design study on a next-generation sodium-cooled fast reactor was conducted in Japan. This paper describes a recent review and modification of core performance requirements and design conditions for the demonstration and the commercial phases. We have highlighted the fuel composition (i.e., heavy metal nuclide composition). The fuel composition for next-generation fast reactors has a wide range depending on a variety of spent fuels used in light water reactors and the methods of recycling them in a fast reactor fuel cycle. The design envelopes of fuel composition were determined by using a remarkable correlation between fuel composition and core characteristics. The consistency of those design envelopes was checked by comparing them with the results of representative fast reactor deployment scenario simulations. Moreover, reflecting the realistic situation that a fast reactor core accepts various fuel compositions in the design envelope simultaneously, the design procedure of multiple fuel-composition loading was introduced. This paper describes the fundamental consideration of its effects, and the accompanying paper describes its practical application to core design. The design conditions and procedures concerning fuel composition variety facilitate sophisticated core design for next-generation sodium-cooled fast reactors.

論文

High-efficiency contact grating fabricated on the basis of a Fabry-Perot type resonator for terahertz wave generation

吉田 芙美子; 永島 圭介; 坪内 雅明; 越智 義浩; 圓山 桃子; 杉山 僚

Japanese Journal of Applied Physics, 55(1), p.012201_1 - 012201_5, 2016/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:27.48(Physics, Applied)

We have designed and fabricated a contact grating device to increase diffraction efficiency on the basis of the principle of the Fabry-Perot resonator. The grating structure and layer thicknesses were carefully determined by considering the electric field strength in the device and the fabrication accuracy of the grating. The prototype device had a peak diffraction efficiency of 71% at an incident angle of 42$$^{circ}$$; these values were slightly different from the design values of 78% and 44.5$$^{circ}$$, respectively. Numerical calculations revealed that this deviation was caused by the fabricated grating structure. A higher terahertz power will be expected with a device as per the design.

論文

Yb:YAG thin-disk chirped pulse amplification laser system for intense terahertz pulse generation

越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 坪内 雅明; 吉田 芙美子; 河野 七瀬; 森 道昭; 杉山 僚

Optics Express (Internet), 23(11), p.15057 - 15064, 2015/06

 被引用回数:29 パーセンタイル:78.88(Optics)

高強度テラヘルツパルス発生を目的とした繰り返し周波数1kHzのピコ秒CPAレーザーシステムを開発した。本レーザーシステムではYb:YAG薄ディスクを増幅媒質として用いており、再生増幅器にて出力エネルギー10mJ以上、スペクトル帯域1.2nmのパルスが得られている。レーザーパルスはパルス圧縮器によりパルス幅1.3psに圧縮され、テラヘルツパルス発生に供された。結果、LiNbO$$_{3}$$中での光整流を介して中心周波数0.3THz、パルスエネルギー4$$mu$$Jのテラヘルツパルスを1kHzの繰り返しにて発生することに成功した。

論文

Neutron-coupled thermal hydraulic calculation of BWR under seismic acceleration

佐藤 聡; 渡辺 正; 丸山 結; 中村 秀夫

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.120 - 124, 2011/10

BWRプラントが地震動にさらされると、地震波による振動加速度により冷却材流量や炉心ボイド率に変動が生じ、ボイド反応度フィードバックによる炉心不安定性を引き起こす可能性がある。したがって、プラントの健全性評価の観点から、地震加速度が炉心安定性に与える影響を適切に評価することが重要である。現在、3次元核熱水力連成解析コードTRAC-BF1/SKETCH-INSをベースに、地震時の原子炉の振る舞いを解析するためのコード開発を実施している。本コードでは、二相流の運動方程式に地震による加速度を外力項として付加することにより、地震時の炉内冷却水の流動をシミュレートしている。解析対象は米国ピーチボトム2号炉とし、実地震波に対する原子炉圧力容器の応答波形及び正弦波を入力加速度とした。入力加速度の振幅,周期などをパラメータとした解析により、これらが炉心及び冷却材の挙動に与える影響を調査した。

論文

A New model for onset of net vapor generation in fast transient subcooled boiling

佐藤 聡; 丸山 結; 中村 秀夫

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 5(3), p.263 - 278, 2011/04

反応度事故のような急速加熱下の燃料棒周囲に生じる過渡沸騰に対する最適評価コードの予測性能を向上させるため、正味の蒸気発生に関するモデルを開発した。反応度事故を模擬した実験結果を解析することにより、蒸気凝縮モデルの改良が必要であることを明らかにし、特性長さに温度境界層を適用する新しいモデルを開発した。本モデルをTRAC-BF1コードに導入し、高圧実験結果に対して解析を実施し、コードの予測性能の向上を確認した。

論文

Neutron-coupled thermal hydraulic calculation of BWR under seismic acceleration

佐藤 聡; 渡辺 正; 丸山 結; 中村 秀夫

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2010/10

BWRプラントが地震動にさらされると、地震波による振動加速度により冷却材流量や炉心ボイド率に変動が生じ、ボイド反応度フィードバックによる炉心不安定性を引き起こす可能性がある。したがって、プラントの健全性評価の観点から、地震加速度が炉心安定性に与える影響を適切に評価することが重要である。現在、3次元核熱水力連成解析コードTRAC-BF1/SKETCH-INSをベースに、地震時の原子炉の振る舞いを解析するためのコード開発を実施している。本コードでは、二相流の運動方程式に地震による加速度を外力項として付加することにより、地震時の炉内冷却水の流動をシミュレートしている。解析対象は米国ピーチボトム2号炉とし、実地震波に対する原子炉圧力容器の応答波形及び正弦波を入力加速度とした。入力加速度の振幅,周期などをパラメータとした解析により、これらが炉心及び冷却材の挙動に与える影響を調査した。

論文

Study on transient void behavior during reactivity initiated accidents under low pressure condition; Development and application of measurement technique for void fraction in bundle geometry

佐藤 聡; 丸山 結; 浅香 英明; 中村 秀夫

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 1(2), p.154 - 165, 2007/00

原子力機構では、燃料の一層の高燃焼度化に備え、反応度事故時におけるボイド反応度フィードバックを考慮した、最大燃料エンタルピのより現実的な評価に資する知見の取得を目的に、炉外過渡ボイド挙動試験を実施している。本報では、バンドル体系の長尺試験体を用いた、低圧の低温零出力条件を模擬する試験(低圧・長尺試験)を実施するにあたり、バンドル体系内のボイド率の過渡変化を計測する手法を開発し、電場解析,模型試験及び定常沸騰試験により、その適用性を確認した。また、低圧・長尺試験体を用いた過渡ボイド試験に本ボイド率計を適用することにより、バンドル内における過渡的なボイド率変化に関する知見を取得した。さらに、ヒーターピン出力及びサブクール度が、過渡ボイド挙動に大きな影響を与えることを確認した。

論文

Study on transient void behavior during reactivity initiated accidents under low pressure condition; Development and application of measurement technique for void fraction in bundle geometry

佐藤 聡; 丸山 結; 浅香 英明; 中村 秀夫

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/07

原子力機構では、燃料の一層の高燃焼度化に備え、反応度事故時におけるボイド反応度フィードバックを考慮した、最大燃料エンタルピのより現実的な評価に資する知見の取得を目的に、炉外過渡ボイド挙動試験を実施している。本報では、バンドル体系の長尺試験体を用いた、低圧の低温零出力条件を模擬する試験(低圧・長尺試験)を実施するにあたり、バンドル体系内のボイド率の過渡変化を計測する手法を開発し、電場解析,模型試験及び定常沸騰試験により、その適用性を確認した。さらに低圧・長尺試験体を用いた過渡ボイド試験に本ボイド率計を適用することにより、バンドル内における過渡ボイド挙動の、ヒーターピン出力及びサブクール度への依存性に関する知見を取得した。

論文

Novel mechanism of antibiotic resistance originating in vancomycin-intermediate ${it Staphylococcus Aureus}$

Cui, L.*; 岩本 昭; Lian, J.-Q.*; Neoh, H.*; 丸山 敏毅; 堀川 弥太郎*; 平松 啓一*

Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 50(2), p.428 - 438, 2006/02

 被引用回数:172 パーセンタイル:97.53(Microbiology)

世界中の病院で猛威をふるうMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)に対して、唯一強力な効果を発揮する抗生物質であるバンコマイシンは抗生物質のエースとして知られていたが、1996年に順天堂大学の平松により、このバンコマイシンに耐性を示すMRSAが臨床的に分離され、以来世界各地で追認が続いた。現在はVISAと呼ばれるこの菌の耐性のメカニズム解明のため、反応拡散方程式を拡張した定式化を行い、平松研究室の実験データを用いた計算を行った結果、この菌の特異な耐性機構を以下のように明らかにした。(1)バンコマイシンが細胞壁を拡散する際に、「目詰まり効果」というメカニズムにより、後から来るバンコマイシンの拡散が妨げられる。(2)「目詰まり効果」と、さらに細胞壁の厚さを通常の感受性菌の1.6倍程度にする戦略の相乗効果として、細胞壁の透過に要する時間を本来数分であったものを20$$sim$$30分にまでに長引かせる。(3)この長引かされた時間を利用して、バンコマイシンが細胞壁透過後に増殖機能を破壊する以前に細胞分裂を行い、増殖継続を可能にする。以上に述べた細菌の耐性メカニズムは今まで全く知られていなかったもので、細菌の耐性メカニズムの知見を広げ、また院内感染の予防などの実用面からの研究にも役立つと考えられる。

論文

Sideward peak of intermediate mass fragments in high energy proton induced reactions

平田 雄一*; 大西 明*; 奈良 寧*; 城戸 俊彦; 丸山 敏毅; 大塚 直彦*; 仁井田 浩二*; 高田 弘; 千葉 敏

Nuclear Physics A, 707(1-2), p.193 - 212, 2002/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:50.77(Physics, Nuclear)

12GeV陽子が金ターゲットに入射して生成される中間質量フラグメント(IMF)生成の解析を、輸送モデル(JAM/MF)と新たに開発した非平衡パーコレーションモデルを用いて解析した。このモデルにより、IMFの質量分布だけでなく、IMFの生成が20fm/$$c$$程度の短時間内に起こるとするとIMFの側方ピークが説明できることがわかった。このような短時間内では、残留核の非加熱部分はドーナツ型の形状を有し、それがその後クーロン反発により崩壊することで側方ピークとなる。

論文

ITER工学設計

下村 安夫; 常松 俊秀; 山本 新; 丸山 創; 溝口 忠憲*; 高橋 良和; 吉田 清; 喜多村 和憲*; 伊尾木 公裕*; 井上 多加志; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 78(Suppl.), 224 Pages, 2002/01

日本,米国,欧州,ロシアの4極の協定に基づき、1992年7月に開始されたITER工学設計活動(ITER-EDA)は、ITER建設の判断に必要な技術的準備を整え、2001年7月に9年間の活動を完了した。本件は、ITER工学設計活動において完成された最終設計報告書の物理及び工学設計の成果を簡潔にまとめたものである。

論文

Quantum molecular dynamics simulation of expanding nuclear matter and nuclear multifragmentation

近角 真平*; 丸山 敏毅; 千葉 敏; 仁井田 浩二*; 岩本 昭

Physical Review C, 63(2), p.024602_1 - 024602_10, 2001/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:73.40(Physics, Nuclear)

重イオン反応におけるフラグメント質量分布はSpectator領域とParticipant領域でそれぞれ特徴的な分布を示すことが実験的に知られている。分布形成の機構にはフラグメントの源が本質的な働きをしていると考えられるが、その状態は有限性のために複雑であり、どの要素がフラグメント生成機構に本質的な役割を果たしているかを知ることは困難である。そこで本研究ではフラグメント源の状態を理想化したものとしてQMDを基礎とした一様膨張核物質モデルを導入しフラグメント生成機構の本質を明らかにする。遅い膨張はspectator領域に、速い膨張はparticipant領域に対応させることができて、膨張速度を変えることで両者を統一的に研究することが可能である。膨張は飽和密度から一定速度でスタートして、十分に希薄になった段階で生成しているフラグメントの質量分布と膨張速度及び初期温度の関係を考察する。シミュレーションの結果、膨張速度を変化させることでspectator領域からparticipant領域への典型的なフラグメント質量分布を再現できることが確認できた。とくに遅い膨張速度では臨界温度以下でもspectator領域に特徴的なパワー則が現れることが見いだされ、液相気相相転移とは異なる機構でパワー則が現れることを示した。

論文

Realtime DIAL measurement using 1KHz repetition rate tranable laser

丸山 庸一郎; 加藤 政明; 大図 章

Optical Pulse and Beam Propagation III (Proceedings of SPIE Vol.4271), p.335 - 338, 2001/01

2波長吸収法(DIAL)によるライダー(LIDAR)は大気中不純物の測定に非常に有用である。しかしこれまでは測定に使用されるレーザーの発振繰り返し数が毎秒10回程度と遅く、リアルタイムでの測定は困難であった。そこで大気中不純物のリアルタイム測定を目指して発振繰り返し数が1kHzのレーザーを用いたライダー装置を開発した。装置はレーザー送信部及び信号受信部より構成され、レーザーは発振繰り返し数が1kHzの半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーによって駆動される波長可変レーザーである。信号受信機の口径は200mm,f=6.3の望遠鏡である。受信機によって集められた後方散乱信号は80%の信号伝送効率を持つ光ファイバーを通して分光器に伝送され、光電子増倍管によって検出される。この装置によってヨウ素及びエアロゾルの検出特性を測定した。ガラスセルに封入したヨウ素を装置から100m位置に設置し、2波長吸収法で吸収量を測定した。レーザーの波長は約585nm,パルス幅は約30nsである。この方法で測定したヨウ素の濃度は測定時の温度におけるヨウ素の蒸気圧から求めた濃度と良く一致した。本装置の発振繰り返し数は従来のものに比べて100倍速いため、種々の不純物をリアルタイムで検出することが可能である。

論文

溶融炉心/冷却材相互作用の解析コード開発

森山 清史; 丸山 結; 中村 秀夫; 橋本 和一郎; 加茂 英樹*; 大貫 晃; 秋本 肇

第7回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集 (00-11), p.451 - 456, 2000/11

JASMINE-preは、軽水炉シビアアクシデント時の水蒸気爆発における粗混合過程を解析するための伝熱流動シミュレーションコードである。本コードは、新たに開発した溶融物モデルを二相流解析コードACE-3Dと結合したものである。溶融物モデルは、溶融物ジェット、プール、液滴という3成分から成り、ジェットとプールは各々垂直方向及び半径方向の1次元モデル、液滴は粒子群を1つのラグランジュ粒子で表すグループ粒子モデルで記述している。本コードを用いて、低融点金属の溶融物ジェットを水プール中に落下させた実験(非沸騰条件)、及び、アルミナ溶融物ジェットを水プール中に落下させた実験(沸騰を伴う条件)のシミュレーションを行い、本コードがこれらの条件で溶融物ジェットの水プール中での分裂、粗混合領域の形成、デブリベッドの堆積を扱えることを確認した。

論文

Scaling dependence of a low temperature operated copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 39(9A), p.5118 - 5123, 2000/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.47(Physics, Applied)

HyBrID型低温銅蒸気レーザーのレーザー管口径(40,60,80mm$$phi$$)のスケーリング則に関する発振特性試験を行った。最高90Wのレーザー出力が口径40,60mm$$phi$$、長さ120cmのレーザー管より得られた。管口径の違いによりレーザー発振特性が大きく変化することがわかった。また小口径ほど高出力レーザー光を効率よく発生させるのに優位性を持つことがわかった。さらにレーザー管温度がレーザー発振特性に重要であることがわかり、350$$^{circ}$$C~400$$^{circ}$$Cが最適な温度であった。大口径の80mm$$phi$$では、レーザー出力がレーザー光断面の60mm$$phi$$以内に約80%集中することが観測された。

論文

Efficient discharge pumping of a copper vapor laser using a cylindrical grid electrode

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Review of Scientific Instruments, 71(6), p.2288 - 2291, 2000/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.74(Instruments & Instrumentation)

原子法レーザー濃縮に使用される縦放電励起銅蒸気レーザーのグリッド電極の効果について研究を行った。グリッド電極は、予備電離による主放電の制御と陰極から放出される電子の制御に使用された。その結果、放電特性を改善させることによりレーザー出力を向上させることができた。予備電離では出力を16から21Wに増加させた。またグリッド電極に静電圧をバイアスすることにより出力を6%程度増加させることができた。

論文

Influence of Cs and Ag metal vapor on output characteristics of a HyBrID copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Applied Physics Letters, 76(21), p.2979 - 2981, 2000/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.07(Physics, Applied)

原子法レーザー濃縮に使用される銅蒸気レーザーのHyBrID型に関するAg,Cs蒸気原子の添加物の効果について調査を行った。その結果、Cs蒸気をレーザー管中に添加すると出力は20%程度増加した。さらにAgの場合、30%の出力増加を観測した。このとき、高いレーザー発振繰り返し数のところで出力が増加した。これは、Ag原子がレーザー発振後準安定状態にある銅原子とBr負イオンが再結合を引き起こす際にエネルギーアクセプターとして役割を果たすからであると考えられる。

論文

Enhancement of ion extraction from a cold plasma with radio-frequency plasma heating

大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Applied Physics Letters, 76(14), p.1822 - 1824, 2000/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.02(Physics, Applied)

原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に高速で回収することが重要となる。これを行うためには通常高電圧を必要とする。しかし、回収に費やす電力の増加とスパッタリングの増大を引き起こしやすくなる。高電圧が必要な理由は、レーザー誘起プラズマが低温のためである。低電圧でイオンを高速で回収するために、高周波でプラズマを加熱し回収する方法を開発した。その結果、回収時間を通常の3分の1にまで短縮することができた。さらに、高周波の入力、周波数に対するイオン回収速度の依存性をも調べることができた。

論文

Comparative study of gas composition in a low temperature operated copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Optics Communications, 177(1-6), p.355 - 361, 2000/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.37(Optics)

低温型銅蒸気レーザーのガス組成、ハロゲンガス(HBr,HI)とバッファーガス(He,Ne,Ar)の組み合わせに関する特性試験を行った。同じ試験条件で発振試験を行った結果、銅蒸気レーザーのレーザー出力、パラメータ依存性はガス組成に大きく影響を受けることがわかった。80Wの出力がハロゲンガスHBr,HIとNeガスの組み合わせにおいて得られた。Heガスでは、その半分の出力が得られた。Arガスではレーザー発振が得られなかった。レーザー発振繰り返し数17kHz以上では、HIとNeの組み合わせがHBrとNeの組み合わせよりも高出力を発生させるのに適していることがわかった。この違いは、レーザー管中で生成されるハロゲン化銅CuIとCuBrの蒸気圧の差によるものと考えられる。

論文

Growth of dendrites in a large bore HyBrID copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Optics & Laser Technology, 32(2), p.101 - 105, 2000/03

大口径(80mm$$phi$$)のHyBrID型銅蒸気レーザー中において銅金属樹状突起物の顕著な成長が観測された。その突起物は、堆積沈殿物と言われる特殊な形状を示していた。突起物の成長速度は、縦、横方向に最高で1時間あたり0.25mmに達した。またレーザー通算運転時間150時間で最高25mmの長さに成長した。この突起物によるレーザー光の散乱によりレーザー出力は、75%にまで減少した。この突起物の成長過程、条件等について報告する。

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