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論文

Benchmark analysis of ductile fracture simulation for circumferentially cracked pipes subjected to bending

熊谷 知久*; 三浦 靖史*; 三浦 直樹*; Marie, S.*; Almahdi, R.*; 真野 晃宏; Li, Y.; 勝山 仁哉; 和田 義孝*; Hwang, J.-H.*; et al.

Journal of Pressure Vessel Technology, 144(1), p.011509_1 - 011509_18, 2022/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Engineering, Mechanical)

延性材料の破壊挙動を予測するため、いくつかの延性破壊シミュレーション手法が提案されている。ただし、これらの手法には実機器への適用性に関する懸念がある。本研究では、パラメータの決定を含めたシミュレーション手法の予測能力を確認するため、実機器を想定した破壊試験に関する2つの問題を設定し、ベンチマーク解析を実施した。1つ目の問題は、周方向の表面亀裂及び貫通亀裂を有する配管に対する単調曲げ荷重負荷試験、2つ目の問題は、周方向貫通亀裂を有する配管に対する繰り返し曲げ荷重負荷試験である。ベンチマークの参加機関は、独自に選択した手法によって延性亀裂進展挙動を予測した。用いられた手法は、ボイド率基準を有するGurson-Tvergaard-Needleman(GTN)モデルに基づく有限要素法(FEM)、応力三軸度により修正される破壊ひずみ基準また破壊エネルギー基準に基づくFEM、Jまたは$$Delta$$J基準に基づく拡張FEM及び弾塑性粒子法等である。単調曲げ荷重負荷試験に関しては、すべての手法によるシミュレーションの結果が配管の変形と亀裂進展の挙動を精度よく再現し、シミュレーション手法の実機器への適用性が確認された。一方、繰り返し曲げ荷重負荷試験におけるこれらの挙動については、ほとんどの手法で再現できなかった。今後材料の繰り返し硬化特性等を考慮したパラメータの決定手法についてさらなる検討が必要であることを確認した。

論文

Modernization of the DCHAIN-PHITS activation code with new features and updated data libraries

Ratliff, H.; 松田 規宏; 安部 晋一郎; 三浦 孝充*; 古田 琢哉; 岩元 洋介; 佐藤 達彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 484, p.29 - 41, 2020/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.22(Instruments & Instrumentation)

This paper details the recent improvements made to the DCHAIN-PHITS code, the activation, buildup, burnup, and decay code coupled to and distributed with PHITS. The recent improvements include the addition of numerous new decay and cross section nuclear data libraries, statistical uncertainty propagation implementation, support for 3-D grid mesh and tetrahedral geometries, reaction tracking, performance improvements, and more. The paper covers the DCHAIN's history, theory, usage, and improvements made to it and also includes example calculations showcasing these improvements. This is the first publication covering DCHAIN since the PHITS group obtained the code and will become the new reference journal paper for DCHAIN-PHITS. (The current reference document for DCHAIN is a JAERI document in Japanese only from 2001.)

論文

International round robin test on Master Curve reference temperature evaluation utilizing Miniature C(T) specimen

山本 真人*; 鬼沢 邦雄; 吉本 賢太郎*; 小川 琢矢*; 馬渕 靖宏*; Valo, M.*; Lambrecht, M.*; Viehrig, H.-W.*; 三浦 直樹*; 曽根田 直樹*

Small Specimen Test Techniques; 6th Volume (ASTM STP 1576), p.53 - 69, 2015/05

4mm厚のミニチュア破壊靭性試験片(微小C(T))によるマスターカーブ法の適用性を検証するため、日本の原子炉圧力容器鋼から採取した破壊靭性試験片を用いて、国内外の研究機関や産業界の参加を得てラウンドロビン試験を実施した。ASTM E1921規格に従って試験を行い、得られた破壊靭性参照温度$$T$$$$_{0}$$の比較から、微小C(T)から得られる参照温度のばらつきは規格に示されている不確実さの範囲とほぼ同等であり、微小試験片に対するマスターカーブ法の有効性を確認した。また、本報では各機関が行った試験結果を取りまとめて統計処理を行い、参照温度$$T$$$$_{0}$$には大きな相違はなく、標準サイズの試験片との寸法効果も認められないことが確認できた。

論文

A Round robin propgram of master curve evaluation using miniature C(T) specimens, 3; Comparison of $$T_{0}$$ under various selections of temperature conditions

山本 真人*; 木村 晃彦*; 鬼沢 邦雄; 吉本 賢太郎*; 小川 琢矢*; 馬渕 靖宏*; Viehrig, H.-W.*; 三浦 直樹*; 曽根田 直樹*

Proceedings of 2014 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2014) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

破壊靭性評価のためのマスターカーブ法は、最近試験規格として標準化され、原子炉圧力容器の信頼性を確保するための強力なツールであると期待されている。現行の監視試験において、マスターカーブ法のためのデータを得るためには、シャルピー試験片の試験後の半片から採取可能な小型の試験片の活用が重要である。著者らは、4mm厚のミニチュア破壊靭性試験片(微小C(T))によるマスターカーブ法の適用性を検証するため、典型的な日本の原子炉圧力容器鋼を用いて、国内の学界、産業界や研究機関の参加を得てラウンドロビン試験を進め、微小C(T)の有効性を確認した。本報ではブラインド試験により試験温度の選択を各研究機関が独自に行った結果を取りまとめ、試験温度依存性を比較した。その結果、得られた参照温度$$T_{0}$$には大きな相違はなく、破壊靭性評価にあたって試験温度の選択は大きな影響を及ぼさないことが確認できた。

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

IAEA coordinated research project on master curve approach to monitor fracture toughness of RPV steels; Final results of the experimental exercise to support constraint effects

Nanstad, R.*; Brumovsky, M.*; Callejas, R.*; Gillemot, F.*; Korshunov, M.*; Lee, B.*; Lucon, E.*; Scibetta, M.*; Minnebo, P.*; Nilsson, K.-F.*; et al.

Proceedings of 2009 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2009) (CD-ROM), 13 Pages, 2009/07

国際原子力機関(IAEA)では、軽水型原子炉圧力容器への破壊靱性マスターカーブ法の適用に関する課題解決のため、国際協力研究(CRP)を行っている。このCRPにおける課題1では、マスターカーブ法により予き裂付シャルピー(PCC)試験片から参照温度T$$_{0}$$を決定するため、課題に着目し、破壊靱性試験及び解析を実施した。試験参加機関は、数種の試験片形状で、幾つかの鋼材を用い、さまざまな条件下で破壊靱性試験を実施した。得られた結果について、参照温度T$$_{0}$$に関して、試験片形状と寸法の観点で比較が行われた。この結果から、PCC試験片を用いた際のT$$_{0}$$と大型試験片のT$$_{0}$$とのバイアスは、既往の文献における他の鋼材でのバイアス(-11$$^{circ}$$Cから-45$$^{circ}$$C)と比較して、それほど大きくないことが示された。また、この知見は、バイアスの大きさやばらつきは試験鋼材に依存するという知見と一致した。

論文

Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas

藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 井口 春和*; 浜田 泰司*; 中野 治久*; 大島 慎介*; 伊藤 公孝*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S718 - S726, 2007/10

 被引用回数:98 パーセンタイル:95.89(Physics, Fluids & Plasmas)

帯状流の物理の実験的進展につきレビューする。新しい測定器により、プラズマ中の帯状流の存在が確認され、その時間空間特性,乱流や閉じ込めとの関係が明らかにされてきた。特に、測地的音波モードという振動帯状流について、測定結果が集積し、理論的進展をうながしている。乱流による帯状流の生成機構も解明されつつある。各国の装置の結果を比較,協力することにより、今後もなお一層、帯状流と閉じ込めとの関係の解明を進めることが重要である。

論文

Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas

藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 浜田 泰司*; 星野 克道; 永島 芳彦*; 篠原 孝司; 中野 治久*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

帯状流に関する実験の現状についてまとめる。測定の進歩により、帯状流の存在,時間空間特性,乱流との関係,閉じ込めとの関係などが明らかになりつつある。特に、帯状流の一種である測地的音波モードの測定結果の集積により、これを記述できる理論の構築が必要となっている。これらの帯状流と閉じ込めの解明をさらに進めるためには、装置間の横断的研究が非常に有効であると考えられる。

論文

Summary of the International Energy Agency Workshop on Burning Plasma Physics and Simulation

Donn$'e$, A. J. H.*; Fasoli, A.*; Ferron, J.*; Goncalves, B.*; Jardin, S. C.*; 三浦 幸俊; Noterdaeme, J.-M.*; 小関 隆久

Fusion Science and Technology, 49(1), p.79 - 85, 2006/01

2005年7月4-5日にスペイン・タラゴーナにおいて、IEA大型トカマク協定のもとで開催された「燃焼プラズマの物理とシミュレーション」のワークショップの概要を報告する。ワークショップは、プラズマ輸送と閉込め,MHD安定性,高速粒子閉込め,燃焼プラズマの統合化モデル,計測と制御の各領域における燃焼プラズマ研究について議論が行われた。33件の最新の研究の発表があり、各々の領域での発表を踏まえた活発な議論が行われた。議論においては、各領域における、現在までの研究のレビュー,必要となる研究課題の抽出,課題克服のための方策・ロードマップについてまとめた。

論文

First test results for the ITER central solenoid model coil

加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.

Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:75.92(Nuclear Science & Technology)

ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。

論文

Measurement of gas bremsstrahlung at the SPring-8 insertion device beamline using PWO scintilator

浅野 芳裕; 松村 徹; 千葉 竜一*; 橋本 朋幸*; 三浦 明夫*; 清水 肇*; 田島 靖久*; 吉田 浩司*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 451(2), p.658 - 696, 2000/11

PbWO$$_{4}$$シンチレーターを用いてSPring-8蓄積電子と残留ガスとの相互作用の結果、発生するガス制動放射線を測定した。その結果、従来この種の測定に用いられていた鉛ガラスよりエネルギー分解能が3倍程良いことが観測された。測定は蓄積電子状態の異なる2本のビームラインで行われ、ビームラインに混入してくるガス制動放射線が蓄積電子ビーム状態に大きく影響を受けることが観測された。また、そのときのガス制動放射線のパワーや線量当量についても議論がなされた。

論文

Prototype tokamak fusion power reactor based on SiC/SiC composite material, focussing on easy maintenance

西尾 敏; 植田 脩三; 栗原 良一; 黒田 敏公*; 三浦 秀徳*; 迫 淳*; 高瀬 和之; 関 泰; 安達 潤一*; 山崎 誠一郎*; et al.

Fusion Engineering and Design, 48(3-4), p.271 - 279, 2000/09

 被引用回数:16 パーセンタイル:71.52(Nuclear Science & Technology)

将来の商用炉として環境安全性及び保守性に重点をおいたDREAM炉を過去にすでに提案した。そこでは材料開発の著しい進展が前提とされている。実験炉の次の原型炉の建設予定時期においては、材料は開発途上であることが想定され、そのことを前提として原型炉ドリームの概念構築を試みた。以下、検討の結果得られた主なパラメータを商用炉との比較をし、記述する。

論文

Plasma real-time control system for advanced tokamak operation scenarios in JT-60

栗原 研一; 川俣 陽一; 秋葉 賢一*; 三浦 友史; 赤坂 博美; 安達 宏典*; 星 芳幸*; 福田 武司; 及川 聡洋

IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(2), p.205 - 209, 2000/04

トカマク型核融合開発は実験炉段階を迎え、既存の実験装置は一層魅力的な運転シナリオ(高性能プラズマの長時間・定常維持、プラズマ不安定性の回避、ほか)を見いだすことが期待されている。これを受けてJT-60プラズマ実時間制御システムを全面的に再構築する作業に着手しており、以下の新たな設計方針3点を採用した。すなわち、(1)電流分布等の空間2次元の時系列データを計測量をもとに再構成し、実時間制御に使用可能にする、(2)適切な制御用アクチュエータを実時間制御のフレームに組み込む、(3)さまざまな制御方法を試すことが柔軟かつ迅速にできるようにする、の3点である。これらの実現のために、大容量メモリーを搭載した超高速ボード計算機を共有メモリーネットワークで結合するという基本構成を採用した。また機能的には様々な先進的な帰還制御方法が計画されている。本発表はこれら一連の新システム開発の報告である。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討,5; 人工バリア材料の力学特性に関する研究(研究委託内容報告書)

田中 益弘*; 山本 博之*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 三浦 一彦*; 高村 尚*

JNC TJ8400 2000-036, 196 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-036.pdf:10.87MB

TRU廃棄物には長半減期核種が含まれるため、長期間にわたりこれを生物圏から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討として1.人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、2.海水系地下水環境下における人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、3.人工バリアの自己シール性の観点からのデータ取得並びに最適設計を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)Ca型化ベントナイトにケイ砂を30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について水酸化カルシウム水溶液を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し、既存の研究から推定される基本データ予測と比較した。その結果、最大膨潤圧は0.53MPa、最大膨潤率43%、透水係数3.4$$times$$10-11ms-1であること、また膨潤圧及び透水係数は有効ベントナイト乾燥密度よりほぼ推定が可能であることが確認された。2)Na型ベントナイトを人工海水で強制的に変質された塩水化ベントナイトにケイ砂30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について人工海水を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し海水系地下水の影響を考慮した。その結果、最大膨潤圧は0.74MPa、最大膨潤率50%、透水係数2.7$$times$$10-11ms-1であり、基本特性がCa型化ベントナイトに類似していること、またこの要因は、塩水化によるCa2+イオンの増加(Ca化が起こっている)によることが確認された。3)人工バリアの体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、自己シール性確認実験を実施してきたが、自己シール性をより的確にとらえるため、シール中の透水性及び膨潤圧を測定した。実験で得られた自己シール可能な膨潤圧及び性能評価上必要な透水係数から自己シール性能を担保する有効ベントナイト乾燥密度を算出し、緩衝材の設計を実施した。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討,5; 人工バリア材料の力学特性に関する研究(研究概要)

田中 益弘*; 山本 博之*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 三浦 一彦*; 高村 尚*

JNC TJ8400 2000-035, 59 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-035.pdf:7.63MB

TRU廃棄物には長半減期核種が含まれるため、長期間にわたりこれを生物圏から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討として1.人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、2.海水系地下水環境下における人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、3.人工バリアの自己シール性の観点からのデータ取得並びに最適設計を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)Ca型化ベントナイトにケイ砂を30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について水酸化カルシウム水溶液を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し、既存の研究から推定される基本データ予測と比較した。その結果、最大膨潤は0.53MPa、最大膨潤率43%、透水係数3.4$$times$$10-11ms-1であること、また膨潤圧及び透水係数は有効ベントナイト乾燥密度よりほぼ推定が可能であることが確認された。2)Na型ベントナイトを人工海水で強制的に変質させた塩水化ベントナイトにケイ砂30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について人工海水を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し海水系地下水の影響を考慮した。その結果、最大膨潤圧は0.74MPa、最大膨潤率50%、透水係数2.7$$times$$10-11ms-1であり、基本特性がCa型化ベントナイトに類似していること、またこの要因は、塩水化によるCa2+イオンの増加(Ca化が起こっている)であることが確認された。3)人工バリアの体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、自己シール性確認実験を実施してきたが、自己シール性をより的確にとらえるため、シール中の透水性及び膨潤圧を測定した。実験で得られた自己シール可能な膨潤圧及び性能評価上必要な透水係数から自己シール性能を担保する有効ベントナイト乾燥密度を算出し、緩衝材の設計を実施した。

論文

Fabrication of ITER central solenoid model coil-outer module

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 杉本 誠; 礒野 高明; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 9(2), p.628 - 631, 1999/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:52(Engineering, Electrical & Electronic)

国際協力で進めている国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dにおいて最も重要な位置を占める中心ソレノイド・モデル・コイルの外層モジュールの建設が90%の完成をみるところまで進展した。その製作の内容について紹介する。

報告書

Design & analysis of ITER shield blanket

大森 順次*; 秦野 歳久; 江里 幸一郎*; 原 重充*; 三浦 秀徳*; 黒田 敏公*; 古谷 一幸; 佐藤 聡; 榎枝 幹男; 高津 英幸; et al.

JAERI-Tech 98-055, 97 Pages, 1998/12

JAERI-Tech-98-055.pdf:3.16MB

ITERの1997年度の工学設計活動として、遮蔽ブランケットの電磁解析、モジュール及びバックプレートの製作方法の検討、ポートリミターの代替案の設計と製作方法の検討、逃走電子によるベリリウム第一壁の熱解析を行った。電磁解析では、ベリリウム第一壁に施すスリットの数と深さの最適値を提案した。ブランケットモジュール、バックプレート、ポートリミッタ等の製作性の検討では、製作手順、問題点等を明らかにした。逃走電子による第一壁の熱応答は、ベリリウムタイル表面の最大温度、溶融深さを求めた。

論文

Improved tokamak concept focusing on easy maintenance

西尾 敏; 植田 脩三; 青木 功; 栗原 良一; 黒田 敏公*; 三浦 秀徳*; 功刀 資彰; 高瀬 和之; 関 泰; 新谷 吉郎*; et al.

Fusion Engineering and Design, 41, p.357 - 364, 1998/00

 被引用回数:52 パーセンタイル:95.86(Nuclear Science & Technology)

トカマク炉は保守が困難であるとの指摘がなされており、その原因としては、以下の3つが考えられる。(1)プラズマ周辺機器に作用する電磁力。これは電磁力に耐える強固な支持機械と容易な着脱性を同時に満足することが困難なことによる。(2)保守作業中の高い放射線環境条件。このような環境下で実用に耐える材料および機器は極めて限られる。(3)トカマク装置の幾何形状の複雑さ。トカマク装置の主要機器は互いに交鎖しており、かつ機器配置が窮屈である。これを克ふくするために高アスペクトで、SiC/SiC材料を用いたトカマクを提案した。

報告書

Design of test blanket system for ITER module testing

三浦 秀徳*; 佐藤 聡; 榎枝 幹男; 黒田 敏公*; 高津 英幸; 河村 繕範; 田中 知*

JAERI-Tech 97-051, 51 Pages, 1997/10

JAERI-Tech-97-051.pdf:1.91MB

原型炉用ブランケットを対象としたITERでの工学試験用ブランケットシステムについて検討した。原型炉用ブランケットの試験はITERの主な工学目標のうちの1つである。テストモジュールにより、燃料自給のためのトリチウム増殖能力と発電用の熱回収機能の試験及び実証を行う。原型炉用プラズマとして、水冷却及びヘリウム冷却のセラミック増殖材ブランケットを取り上げ、これらのテストモジュールの核・熱設計、試験ポートへの設置概念検討、冷却系及びトリチウム回収系の設計を実施した。その結果、現ITER設計と整合のとれたテストモジュール及び補機系の設計が提示された。

報告書

Design of ITER shielding blanket

古谷 一幸; 佐藤 聡; 秦野 歳久; 戸上 郁英*; 喜多村 和憲*; 三浦 秀徳*; 伊藤 裕*; 黒田 敏公*; 高津 英幸

JAERI-Tech 97-022, 113 Pages, 1997/05

JAERI-Tech-97-022.pdf:3.42MB

支持脚のバックプレートへの接続を溶接接合構造としたITER遮蔽ブランケットに対し、モジュール支持概念電磁力及び熱・強度解析等による特性評価、製作手順等に関する設計検討を行った。構造設計においては、遮蔽$$rightarrow$$増殖ブランケットへの交換を考慮し、パージガスライン等の設計概念を反映させた。熱応力解析では、BPPにおけるプラズマ立ち上げ~炉停止までの一連のモードにおいて十分な設計強度を有することを確認すると共に、電磁力解析においては、プラズマディスラプション時にブランケットに発生する応力に対する設計裕度に一部不足がみられるなど、一部設計改善の余地があることを明らかにした。またCu/Cu,ss/ss,及びCu/ssの同時HIP接合方法によるモジュール製作手順等も検討した。

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