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三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章*
International Journal of Multiphase Flow, 171, p.104688_1 - 104688_13, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Mechanics)For the analysis of anomalies in a steam generator (SG) of a sodium-cooled fast reactor (SFR), we evaluate the noise resistance of CNN-based acoustic identification methods of gas-liquid two-phase jets and produce visual explanations for their decisions. First, we introduce the water flow sound and the three types of gas-liquid jet sounds, which simulate the background noise and the anomaly sounds, respectively. Second, we produce time-frequency representations for various signal-to-noise ratios (SNRs) and employ AlexNet, VGG16, and ResNet18 to the identification of the gas-liquid two-phase jets. As a result, the best CNN of ResNet18 achieves more than 0.92 for SNR = 0, -4, -8, and -12 dB and 0.69 for SNR = -16 and -20 dB. This result indicates that our proposed methods can identify the flow states of gas-liquid two-phase jets in low-level noise environments and detect the gas-liquid two-phase jets even in high-level noise environments. Also, Grad-CAM suggests that ResNet18 focuses on one of the spectrum peaks of the water flow sound and all or part of the signal intensity pattern of the gas-liquid jet sounds. Our proposed methods lead to the safe operation and fast, accurate, and accountable analysis of anomalies in SFR.
三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章
Proceedings of 17th International Heat Transfer Conference (IHTC-17) (Internet), 9 Pages, 2023/08
To increase the safety of sodium-cooled fast reactors, it is necessary to develop a method to identify the states of bubble jet flow caused when a heat transfer tube is damaged in steam generators (SGs). For this issue, we propose a novel state sensing method with time-frequency representations (TFRs) and convolutional neural networks (CNNs). This study consists of three phases. First, using water and air as simulant fluids to perform the proof of concept, pipe flow sound and bubble jet flow sound are acquired, each of which simulates normal and anomaly sound. Second, three TFRs are extracted from raw signals based on short-time Fourier transform (STFT), continuous wavelet transform (CWT), and synchrosqueezed wavelet transform (SWT). Third, typical CNNs including AlexNet, VGG16, and ResNet18 are introduced for the identification of pipe flow sound and three types of bubble jet flow sound. As a result, the model combining ResNet18 and STFT reaches the highest accuracy and correctly identifies 1984 out of 200 test data. These results demonstrate that our proposed method based on the acoustic identification of deep learning has great potential to sense the states of bubble jet flow in actual SFRs.
三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章
Journal of Sound and Vibration, 561, p.117797_1 - 117797_14, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：59.1(Acoustics)In the present study, we focus on coupled waves of cylinder walls and an internal liquid, one of the important issues in various fluid machinery including nuclear reactors. The main objective of this study is to propose a novel method to predict coupled wave frequencies based on the cylindrical shell theory and wave equation with the consideration of the fluid added mass. First, we introduce the fluid added mass to consider the effects of the liquid mass. Second, we discuss the vibration behavior of cylinder walls and sound propagation of an internal liquid separately to describe the coupled wave theoretically. In this discussion, we derive dispersion relations of the cylinder walls and internal liquid based on the shell theory and wave equation in the cylindrical coordinates, respectively. To validate our proposed theory, we conduct an experiment on the coupled waves using a SUS304 pipe as a cylinder and water as an internal liquid. As a result of frequency analysis based on the power spectral density (PSD), we confirm that the coupled waves occur without any external vibration sources, and the vibration modes and the most prominent vibration mode vary with the flow rate of the internal water.
三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章
International Journal of Multiphase Flow, 159, p.104340_1 - 104340_8, 2023/02
被引用回数：5 パーセンタイル：54.22(Mechanics)この研究では、ナトリウム冷却高速炉(SFR)の蒸気発生器(SG)管の損傷によって引き起こされる液中への気泡噴流の検知に関するものである。本研究の主な目的は、気泡噴流に対して音響認識と深層学習に基づく新しい状態検知手法を開発することである。新しい手法の適用性を評価するために、模擬流体として水と空気を用いた概念検討を実施した。まず、SFRのSG管からの正常音と異常音をシミュレートする配管内流動音と気泡噴流音の取得と分析を行い、音響信号と特徴周波数の整理を行った。得られた試験結果を基に、ディープラーニングモデルを構築し、性能評価を実施した。その結果、提案したすべてのモデルは、ほぼ100.00%の精度で配管内流動音と気泡噴流音を識別できた。最も良いモデルでは、配管内流動音と3種類の気泡噴流音を99.76%の精度で識別できた。この結果は、深層学習による音響認識が実際のSFRにおけるバブルジェットの流れの状態を感知する大きな可能性を秘めていることを示唆している。
測定による福島第一原子力発電所から80km圏内の土壌中天然放射性核種の空気カーマ率評価三上 智; 田中 博幸*; 奥田 直敏*; 坂本 隆一*; 越智 康太郎; 宇野 騎一郎*; 松田 規宏; 斎藤 公明
日本原子力学会和文論文誌, 20(4), p.159 - 178, 2021/12
2011年の福島第一原子力発電所事故により放出された放射性物質の影響のある地域で地殻ガンマ線によるバックグラウンド線量率のレベルを調査した。可搬型ゲルマニウム半導体検出器を用いて福島第一原子力発電所から80km圏内の370地点で、2013年から2019年にかけて地殻ガンマ線を測定した。ICRUレポート53に示される方法によってウラン238(
U),トリウム232(
Th)及びカリウム40(
K)の土壌中放射能濃度とこれらによる地上1m高さにおける空気カーマ率を測定評価した。U, Th及びKの370地点の平均濃度はそれぞれ18.8, 22.7, 428Bq/kgであった。また、空気カーマ率の対象エリアの平均値は0.0402
Gy/hであった。得られた空気カーマ率を文献に報告されている値と比較した。その結果、本研究による測定結果は文献に報告されている値と互いに相関があり、数値は不確かさの範囲内で一致していた。これは地殻ガンマ線による空気カーマ率は地質に依存するためである。地質時代が中生代、地質が花崗岩や流紋岩に分類される地点の空気カーマ率はその他の時代や岩石種に分類される地点の空気カーマ率に比べて統計学的に有意に高いことが確認できた。これは、既報の知見と整合する結果であった。
gamma spectrometry intercomparison based on the information obtained through five intercomparisons during the Fukushima mapping project三上 智; 石川 大輔*; 松田 秀夫*; 星出 好史*; 奥田 直敏*; 坂本 隆一*; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 210, p.105938_1 - 105938_7, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：8.23(Environmental Sciences)2011年12月から2015年8月の間に、6
7チームが参加したin situ
スペクトロメトリ(土壌沈着量評価)の相互比較を福島第一原子力発電所からの放射性物質に汚染された3つのサイトで計5回実施した。放射性セシウム(
Cs and 
Cs)の土壌沈着量 とKの土壌中濃度の各チームによる評価値は、最良でそれぞれ変動係数で5-6%と4-5%以内で一致した。また、Cs/Cs比は変動係数で1-2%以内で一致した。これらの比較結果はこれまでのマップ事業における沈着量測定精度を保証するものである。また、放射性セシウムがほぼ均一に分布しているある一つのサイトにおいて2つの相互比較方法を実施した。1つは全く同じ地点上で各チームが交替で測定を行うシーケンシャル法、もう一つは半径3m程度以内の狭い範囲に全ての検出器を配置し同時に測定を行う同時測定法である。この両法の相互比較結果を比較したところ、参加チームによる評価値の一致の程度は両法で同程度であった。このような知見を踏まえ、2つの相互比較法の標準手法を提案した。スペクトロメトリの信頼性確認のために効果的に活用されることを期待する。
三上 智; 田中 博幸*; 松田 秀夫*; 佐藤 昭二*; 星出 好史*; 奥田 直敏*; 鈴木 健夫*; 坂本 隆一*; 安藤 正樹; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 210, p.105941_1 - 105941_12, 2019/12
被引用回数：22 パーセンタイル：66.33(Environmental Sciences)2011年から2016年にかけて福島第一原子力発電所から80km圏内の撹乱のない多数の測定点で放射性セシウムの沈着量と空間線量率を繰り返し測定し、それらの経時変化の特徴を明らかにした。この地域のバックグラウンド放射線量を除いた平均空間線量率は、2011年6月から2016年8月までの期間中に初期の約20%に減少した。これは主にCs(半減期2.06y)の壊変の結果である。空間線量率の減少は放射性セシウムの壊変から予想されるものよりも約2倍早く、この減少の大部分は放射性セシウムの土壌への浸透によるものである。除染されていない土壌におけるCsとCsの平均沈着量は、ほぼ放射性壊変から予想されるペースで減少していた。すなわち水平方向の放射性セシウムの移動が比較的小さいことを示した。空間線量率と沈着量の測定結果では除染の効果が明らかに観察された。測定点の平均空間線量率は、その詳細な定量分析は今後の課題だが、除染やその他の人間の活動によって約20%減少した。
spectrometry intercomparison in Fukushima, Japan三上 智; 佐藤 昭二*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 奥田 直敏*; 斎藤 公明
保健物理, 50(3), p.182 - 188, 2015/09
In situ スペクトロメトリの相互比較を福島原子力発電所事故の影響を受けた場所で実施した。国が行っている放射性物質の土壌沈着量の分布マップ作成プロジェクトにも参加している4つの機関から8チームがこの相互比較に参加した。相互比較の結果、試験サイトの空間線量率分布の不均一性の補正後では、参加チームが評価したCsまたはCs沈着量は変動係数で6%以内で一致した。また、Kの土壌濃度は変動係数で4%以内で一致した。土壌中の放射性核種の分布マップ作成という目的からは、これらの結果はよく一致していると評価している。
三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; 佐藤 哲朗*; 武宮 博; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.250 - 259, 2015/01
被引用回数：47 パーセンタイル：79.82(Environmental Sciences)For comprehensive investigation of the effects of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident on the land environment, three measurement campaigns covering wide area around the Fukushima site had been conducted by the end of fiscal year of 2012. The distribution maps of air dose rate have been constructed according to the measurement results implemented at approximately 6500 locations using the maximum values for the measurement period. Spatial distributions and temporal variations of air dose rate in the area were revealed by examining the resultant distribution maps. In the lower air dose rate area, the reduction rate of the air dose rate was observed to be smaller than that in the other areas and even smaller than physical attenuation rate alone, in contrast, the reduction rate was higher in areas with higher air dose rate.No significant difference among different land uses was observed in the reduction tendency of air dose rates in flat and spatially opened locations.
三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; Demongeot, S.*; Gurriaran, R.*; 上蓑 義朋*; 加藤 弘亮*; et al.
Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.320 - 343, 2015/01
被引用回数：91 パーセンタイル：93.1(Environmental Sciences)Comprehensive investigations have been conducted on the land environment affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Distribution maps of Cs-134, Cs-137, and Ag-110m deposition density as of March, September, and December 2012, were constructed according to monitoring results obtained at nearly a thousand locations. Little temporal change of the deposited radionuclides was observed during the nine months from March to December 2012. Weathering effects especially horizontal mobility, during this time were not noticeable. Spatial characteristics in the ratios of Cs-134/Cs-137 and Ag-110m/Cs-137 that deposited on ground were observed by investigations in the Tohoku and Kanto areas. The elaborate deposition maps of Cs-134 and Cs-137 as of September 2012, and those as of December 2012, were constructed using the relationship between the air dose rate and the deposited activity per unit area.
薄井 利英; 三上 智; 橋本 周; 中山 直人; 鈴木 ちひろ*; 谷 幸太郎*; 山崎 敬三*; 三澤 毅*
KURRI Progress Report 2010, P. 209, 2011/10
中性子場に応じた線量評価ができる可搬型中性子線量計の開発を行っている。この可搬型中性子線量計は熱中性子と速中性子それぞれによる反応に基づく出力から被ばく線量推定するものである。この可搬型中性子線量計を用いた中性子線量評価は、現場におけるスペクトル情報がなくとも、中性子場の状況を的確に反映した線量評価を可能にする技術として期待される。本線量計を用いた線量評価手法の有効性の検証及び線量評価性能の向上のため、特有の中性子エネルギー分布が予想される京都大学の加速器駆動未臨界炉にて、検出器の特性試験を実施した。
岩佐 忠敏; 中山 直人; 三上 智; 江口 和利; 高嶋 秀樹; 人見 順一; 五味渕 優*
no journal, ,
GM計数管では計数率が高くなると数え落としが生じる。真の計数率を求めるには数え落とし補正を行う必要があるが、そのためには不感時間を知る必要がある。不感時間の測定方法としては、一般的に二線源法やオシログラフ法,崩壊線源法が知られている。しかし、これらの測定方法では測定に要する時間や専用の線源を必要とするなど、現場で実用的に利用するには課題がある。本報告では照射燃料集合体試験施設(FMF)のホットセル内を採取したスミヤ試料とGM測定装置(アロカ製JDC-125)を利用して不感時間を測定する方法について検討した結果を報告する。
薄井 利英; 三上 智; 中山 直人; 橋本 周; 鈴木 ちひろ*; 山崎 敬三*; 三澤 毅*
no journal, ,
中性子場に応じた線量評価を可能とするため、混合ガスを封入した比例計数管(以下、「複合型比例計数管」という)の開発を行っている。この複合型比例計数管は、熱中性子と高速中性子それぞれによる反応数の比に基づき、それぞれの場の中性子エネルギー分布状況に適した線量評価指標を抽出し、線量を推定するものである。これまでに、単色エネルギーの中性子場や原子炉容器周辺などの中性子場で試験し、その性能が確認されている。京都大学臨界集合体実験装置(以下、「KUCA」という)の加速器駆動未臨界炉周辺では、D-T反応により生み出される高速中性子(約14MeV)と原子炉からの熱中性子が混在する特有のエネルギー分布の中性子場であると想定される。その場において、複合型比例計数管を使用した線量評価法のより一層の適合性を確認するために、実験を行ったので報告する。
中野 正憲*; 村木 慎作*; 西野 徹*; 近石 尚樹*; 見上 隆志*; 柴田 卓弥; 保科 宏行; 佐伯 誠一; 植木 悠二; 笠井 昇; et al.
no journal, ,
機能化材料として繊維を母材とした素材を活用するため、放射線グラフト重合により水中に溶存する金属イオンを捕集可能な材料を開発した研究内容について講演する。本発表では、半導体製作時に使用するエッチング液などに微量で溶存するナトリウムやアルミニウムを高速に捕集することを可能にしたことで、KURANGRAFTという商標で液体フィルターを実用化した例の紹介をする。また、原子力発電所事故以降に飛散したセシウムを捕集可能な材料を高度化させて製作した家庭用浄水器(KuranCsair)についても紹介をする。
三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章
no journal, ,
本研究では、SFRの蒸気発生器内水リークによる気液二相噴流の発生を対象とし、音響識別と深層学習に基づく新たな状態把握手法の概念実証を行った。その過程で、先ず作動流体として空気と水を用いて、通常音を模擬した配管内水流動音、異常音を模擬した気泡噴流音を測定し、周波数解析と理論的考察を行った。次に、RMSやFFTにより音響特徴量の抽出を行い、FCNNとCNNを用いて各深層学習モデルの性能評価を行った。
三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉SFRでは、安全性強化の観点から蒸気発生器内の伝熱管破損時に発生する気液二相流の早期検知・状態把握が重要である。本研究では、応答性に優れた音響法に着目し、音響識別と深層学習に基づく気液二相流の流動状態の把握手法を開発することを目的として、基礎的な空気-水系での気液二相流を対象とし、提案手法による気液二相流の流動状態把握について概念実証を行う。
