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報告書

平成26年度研究開発・評価報告書; 評価課題「高温ガス炉とこれによる水素製造技術の研究開発」

立松 研二; 松本 裕之

JAEA-Evaluation 2015-001, 91 Pages, 2015/06

JAEA-Evaluation-2015-001.pdf:14.25MB

日本原子力研究開発機構理事長は、外部有識者からなる高温ガス炉及び水素製造研究開発・評価委員会に、高温ガス炉とこれによる水素製造技術の研究開発に係る第2期中期計画の事後評価及び第3期中期計画の事前評価を諮問し、評価を受けた。その結果、高温ガス炉技術及び水素製造技術に係る各々の研究開発において、安全性の高度化及び実用化の観点から、第2期中期計画通りの成果が出ており技術目標を達成している。また、連続水素製造試験装置の製作など次期中長期計画の一部を実質前倒しで達成できたことは大きな成果である等の所見が得られ、総合評価Aと示された。他方、第3期中長期計画(案)については、文部科学省の高温ガス炉技術研究開発作業部会中間とりまとめの内容を十分に反映した内容になっている等の理由で、是と評価された。本報告書は、高温ガス炉及び水素製造研究開発・評価委員会の構成、審議経過、評価方法について記載し、同委員会により提出された「高温ガス炉及び水素製造研究開発 課題評価報告書」を添付したものである。

報告書

平成25年度研究開発・評価報告書; 評価課題「高温ガス炉とこれによる水素製造技術の研究開発」

立松 研二; 松本 裕之

JAEA-Evaluation 2014-003, 131 Pages, 2014/09

JAEA-Evaluation-2014-003.pdf:26.08MB

高温ガス炉とこれによる水素製造技術の研究開発の意義,内容等について、外部有識者からなる高温ガス炉及び水素製造研究開発・評価委員会において評価を受けた。その結果、熱利用産業・運輸部門における炭酸ガス排出量低減に貢献するため、原子力エネルギーによって熱需要に応えるという目標は重要であり、高温ガス炉とこれによる水素製造技術を我が国が持つことが必要である。そのための基盤技術の確立を目指し、高温工学試験研究炉(HTTR)等を用いた研究開発を行うべきである。等の評価結果が示された。本報告書は、高温ガス炉及び水素製造研究開発・評価委員会及び専門部会の構成、審議経過、評価方法について記載し、同委員会により提出された「高温ガス炉研究開発報告書」を7ページ以降に添付したものである。

論文

Magnetic properties of single crystalline YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

吉井 賢資; 水牧 仁一朗*; 松本 圭右*; 森 茂生*; 遠藤 成輝; 齋藤 寛之; 松村 大樹; 神戸 高志*; 池田 直*

Journal of Physics; Conference Series, 428, p.012032_1 - 012032_5, 2013/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:2.35

マルチフェロイック物質YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の単結晶試料について、その磁性を調べた。磁気転移温度は250Kと過去の報告値に近かった。また、c軸方向の磁化のほうが、ab軸方向のそれよりも10倍以上大きく、この物質の異方性が観測された。ab面内の磁化については、10K以下で、磁場中冷却した磁化が負となる現象が見られた。これは、磁化が外部磁場と逆向きに向いていることを示し、エネルギー的に不安定な特異現象である。Ybモーメントの磁化がFeのそれと逆に向いており、それが低温で増強されるためと考えた。磁気熱量効果の測定からは、エントロピー変化のピーク値は1Jkg$$^{-1}$$K$$^{-1}$$とあまり大きくないものの、ピーク幅100K程度の広い温度範囲で見られており、磁気冷凍に有利な性質であることがわかった。これは、この物質系特有の三角格子上の磁気フラストレーションに起因するものと考えられる。

論文

共同溝暑熱環境最適化への取り組み,1; 蒸気配管放散熱量の改善

石山 道; 川崎 一男; 松本 岳也; 寺田 秀行; 菊池 明夫; 溝口 剛*; 池田 博之*

日本保全学会第8回学術講演会要旨集, p.82 - 87, 2011/10

核燃料サイクル工学研究所構内の共同溝には、所内各施設へ供給する電気,水(上水・工業用水)及び蒸気等、ユーティリティにかかわる配線及び配管等が設置されている。共同溝内は、蒸気配管が設置されていることから配管等からの放熱により暑熱環境にある。調査の結果、小口径バルブ周辺の保温材の未設置部分及び蒸気配管保温材の表面からの放熱が多いため、高温環境となることが判明した。このため、小口径弁でも適用できるフレキシブルな保温材の採用と蒸気配管への保温材の追加施工をすることで、配管等からの放熱を低減させることができた。本報告では、共同溝内の温度分布の調査,熱源の特定及び取り組んだ改善策について述べる。

論文

Estimation of heat transfer coefficient and flow characteristics on heat transfer tube in sodium-water reaction

松本 俊慶*; 高田 孝*; 山口 彰*; 栗原 成計; 大島 宏之

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(3), p.315 - 321, 2011/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.64(Nuclear Science & Technology)

ナトリウム冷却高速炉では、伝熱管損傷時に水蒸気がナトリウム中へ漏えいしナトリウム-水反応が生じる。本研究では、ナトリウム-水反応実験で得られた温度データを用いて数値解析によってナトリウム側の熱伝達率を評価した。熱伝達率は反応中に大きく振動し、流動特性によって影響を受けることを確認した。その結果、ナトリウム-水反応時に伝熱管近傍の流動様式を推定することができた。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

J-PARCリニアック972MHz高周波デジタルフィードバック制御システム

小林 鉄也; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 松本 利広*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*; 岡田 喜仁*

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1068 - 1070, 2010/03

J-PARCリニアックでは972MHzのRFシステムによる400MeVエネルギーへの増強計画が進められている。その加速電界の安定性は振幅,位相それぞれ$$pm$$1%, $$pm$$1度以内が要求されている。デジタルFBの基本コンセプトは現在の324MHzのシステムと同じでコンパクトPCI筐体を用いる。大きな違いは、RF信号/クロック信号発生器(RF&CLKボード),ミキサー及びIQ変調器(IQ&Mixerボード)、そしてデジタル制御のアルゴリズムである。現在の324MHzの空洞に比べ、高い周波数により減衰時間が速くなるため、チョップドビーム負荷補償が大きな開発要素の一つである。この報告では972MHzデジタルフィードバックシステムの特徴や性能について、模擬空洞を用いた評価結果をまとめた。

論文

Numerical study on correlation of heat transfer coefficient with void fraction at heat transfer tube surface in sodium water reaction

松本 俊慶*; 高田 孝*; 山口 彰*; 栗原 成計; 大島 宏之

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 10 Pages, 2009/09

高速炉蒸気発生器でのナトリウム-水反応領域にある伝熱管の高温ラプチャ評価には流体-伝熱管の熱移行量評価が必要となる。管表面熱伝達率は伝熱管周囲の流体速度やボイド率の影響を受けるため、本報では、ナトリウム-水反応時の伝熱管近傍の流動様式を定量評価し、反応流域での管外熱伝達率とボイド率の相関関係を構築し、相関図をもとにナトリウム-水反応実験時のボイド率分布の時間変化を評価した。

論文

Photodisintegration of $$^{80}$$Se; Implications for the s-process branching at $$^{79}$$Se

牧永 あや乃*; 宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 海堀 岳史*; 後神 進史*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 豊川 弘之*; 松本 哲郎*; 原野 英樹*; et al.

Physical Review C, 79(2), p.025801_1 - 025801_8, 2009/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:20.02(Physics, Nuclear)

$$^{79}$$SeのE1 $$gamma$$線強度関数に対する実験的制約を得るために、準単色$$gamma$$線ビームを用いて、中性子分離エネルギー近傍における$$^{80}$$Seの光中性子断面積を測定した。実験結果を再現する$$gamma$$線強度関数と準位密度の2つの組合せは、大きく異なる$$^{79}$$Seの中性子捕獲断面積を与えた。得られた予測断面積値を用いて、主要なsプロセス成分である$$sigma$$N値を導出した。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Materials Science Forum, 607, p.248 - 250, 2009/00

現在までに陽電子消滅寿命測定(PAL)の標準化が行われたことはない。標準がないと各々の研究室データの比較における信頼性の欠如に繋がる。そこで標準化への第一歩として、金属,高分子,シリカガラスの3種類の試料において合意した測定、及び解析手法で測定を行い、研究室間において比較を行った。金属試料では1寿命成分、それ以外では3寿命成分で解析を行った。陽電子寿命、及びオルソーポジトロニウム寿命に関して、研究室間における測定結果の違いが起こる原因について考察した。その結果、研究室ごとに使用している検出器の形状,配置などが異なり、コンプトン散乱された低エネルギーの$$gamma$$線がもう一方の検出器に入ることで寿命スペクトル上にゆがみができるためと考えられた。検出器間に薄い金属板を挿入することで、各研究室間の違いが低減されることを確認した。

論文

Estimation of heat transfer coefficient and flow characteristics on heat transfer tube in sodium water reaction

松本 俊慶*; 高田 孝*; 山口 彰*; 栗原 成計; 大島 宏之

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2008/11

ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器の安全評価においては、伝熱管破損時の破損伝播、すなわち発生するナトリウム-水反応現象が隣接する健全な伝熱管に影響を及ぼす可能性を評価することが重要である。隣接伝熱管の温度評価には、周囲の流体からの熱移行量を求める必要があるが、その計算には伝熱管表面での熱伝達係数を与えなければならない。そこで本研究では、過去に実施されたナトリウム中水リーク試験SWAT-1Rで得られた温度測定データを用い、伝熱管表面での熱伝達係数を見積もった。さらに、温度測定データ及び熱伝達係数の情報から伝熱管近傍での流動状態を推定した。

論文

Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources, 2; Bubbling effect to reduce pressure wave

二川 正敏; 粉川 広行; 長谷川 勝一; 直江 崇; 井田 真人; 羽賀 勝洋; 涌井 隆; 田中 伸厚*; 松本 洋一郎*; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(10), p.1041 - 1048, 2008/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:13(Nuclear Science & Technology)

高出力パルス中性子源水銀ターゲットに大強度陽子ビームを入射したときに生じる圧力波はキャビテーションを生じ、水銀容器の寿命を著しく低下させる。圧力波を低減するための技術として、微小気泡を水銀中に注入することを試みた。衝撃圧負荷装置を水銀ループに接続させて、流動水銀に微小気泡を注入し、それにより生じる変化を圧力応答及び損傷の観点から調べた。その結果、圧縮衝撃圧に気泡注入による変化は見られないが、損傷が著しく軽減した。この結果について、数値解析を行い考察し、気泡によりキャビテーションの発生が抑えられたことが理解された。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements for synthetic fused silica and polycarbonate

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Journal of Applied Physics, 104(2), p.026102_1 - 026102_3, 2008/07

 被引用回数:26 パーセンタイル:25.12(Physics, Applied)

同一の溶融石英とポリカーボネートを試料に用い、陽電子消滅寿命測定及び解析を12の研究室において実施し、その比較を行った。各研究室で得られた陽電子寿命のばらつきは、測定方法と解析方法を統一することで、過去に報告されている、何も制約を与えずに行われた試験結果に比較して、小さくできることがわかった。

論文

Cavitation damage prediction for spallation target vessels by assessment of acoustic vibration

二川 正敏; 粉川 広行; 長谷川 勝一; 池田 裕二郎; Riemer, B.*; Wendel, M.*; Haines, J.*; Bauer, G.*; 直江 崇; 沖田 浩平*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 377(1), p.182 - 188, 2008/06

 被引用回数:24 パーセンタイル:12.12(Materials Science, Multidisciplinary)

水銀ターゲットの圧力波によるキャビテーション損傷について、ロスアラモス研究所の陽子加速器を用いたイオンビーム実験を実施し、著者らが考案した音響振動計測に基づいた損傷ポテンシャルの計測及び評価を行った。水銀流動条件による損傷の程度は、流れなしの場合に最も大きく、流れ有り、さらに気泡を注入したときに、一層低下することが、光学的な損傷観察結果よりわかった。これらの傾向は、損傷ポテンシャルの計測結果とよく一致した。これより、音響振動から評価した損傷ポテンシャルはキャビテーション損傷に関するその場診断技術として有効であること、また気泡混入法が損傷低減技術として期待できることを示した。

論文

Photoneutron cross sections for $$^{80}$$Se; Implications for the s-process thermometer

牧永 あや乃*; 宇都宮 弘章*; 海堀 岳史*; 山県 民穂*; 秋宗 秀俊*; Goriely, S.*; 豊川 弘之*; 松本 哲郎*; 原野 英樹*; 原田 秀郎; et al.

Nuclear Physics A, 805(1-4), p.564 - 566, 2008/06

$$^{80}$$Seの光中性子発生断面積を、準単色$$gamma$$線を用いることにより、中性子閾値近傍のエネルギー領域で測定した。測定した$$^{80}$$Se($$gamma$$,$$n$$)断面積をE1強度関数の制限として利用することにより、逆反応である$$^{79}$$Seの中性子捕獲断面積を見積もった。本計算結果をもとに$$^{80}$$Krと$$^{82}$$Krの太陽元素組成比を解析し、重い星の中で起こるsプロセス温度計への影響を議論した。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

論文

X-ray diffuse scattering from carbon-ion-irradiated diamond

須貝 宏行; 前田 裕司*; 松本 徳真*; 加藤 輝雄; 春名 勝次*; 左高 正雄; 小野 文久*

Physica Status Solidi (C), 4(8), p.2963 - 2966, 2007/07

 パーセンタイル:100

人工ダイヤモンドは、高温や放射線等の過酷な環境に耐えうる有望な耐環境素子材料の一つである。ここでは、100MeV炭素イオン照射した人工ダイヤモンド単結晶中の格子欠陥をX線による格子定数測定とX線散漫散乱により調べた。イオン照射及びX線測定は、室温で行った。格子定数は照射量に比例して増加した。われわれが従来から行ってきた不純物濃度の異なる天然及び人工ダイヤモンド単結晶に関する結果との比較から、照射によって生成した格子間原子及び原子空孔は、(100)面に転位ループをつくることが明らかとなった。

論文

Photoneutron cross section measurement for $$^{94}$$Zr using laser inverse Compton $${gamma}$$ rays

芳原 新也*; 後神 進史*; 牧永 あや乃*; 海堀 岳史*; 豊川 弘之*; 宇都宮 弘章*; 原 かおる; 北谷 文人; 原田 秀郎; 松本 哲郎*; et al.

JAEA-Conf 2006-009, p.66 - 69, 2006/11

主要なLLFPの1つである$$^{93}$$Zr(t$$_{1/2}$$=1.53$$times$$10$$^6$$年)の中性子捕獲反応断面積を評価するため、逆反応の$$^{94}$$Zr($$gamma$$,n)反応を非直接測定のプローブとして利用した。統計モデルによる中性子捕獲反応断面積の評価において、光核反応断面積はE1$$gamma$$線強度関数に強い制限を与えることができる。本発表では、産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン$$gamma$$線ビームを用いた$$^{94}$$Zr($$gamma$$,n)反応断面積の測定について報告する。

論文

Photodisintegration of $$^{80}$$Se as a probe of neutron capture for the s-process branch-point nucleus $$^{79}$$

牧永 あや乃*; 芳原 新也*; 宇都宮 弘章*; 後神 進史*; 海堀 岳史*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; Goriely, S.*; 豊川 弘之*; 原野 英樹*; et al.

Proceedings of Science (Internet), 4 Pages, 2006/10

$$^{79}$$Se核は、恒星内で中性子捕獲反応によって進行する元素合成(s過程)の分岐核であり、その中性子捕獲断面積は星の環境下での温度や中性子密度を見積る際の重要な基礎データである。産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン$$gamma$$線ビームを用いて、$$^{80}$$Seの光中性子反応断面積を反応しきい値付近で測定した。この原子核の光中性子反応断面積のデータを、統計モデル計算に対する制約条件として用い、$$^{79}$$Seの中性子捕獲断面積の評価を行った。

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