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論文

Recent verification activities on probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL4 for reactor pressure vessel

Lu, K.; 勝山 仁哉; Li, Y.; 宮本 裕平*; 廣田 貴俊*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00573_1 - 19-00573_14, 2020/06

Probabilistic fracture mechanics (PFM) is considered a promising methodology in assessing the integrity of structural components in nuclear power plants because it can rationally represent the influence parameters in their probabilistic distributions without over-conservativeness. In Japan, Japan Atomic Energy Agency has developed a PFM analysis code PASCAL4 (PFM Analysis of Structural Components in Aging LWRs Version 4) which enables the probabilistic integrity assessment of reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock events. Several efforts have been made to verify PASCAL4 to ensure that this code can provide reliable analysis results. In particular, a Japanese working group, which consists of different participants from the industry and from universities and institutes, has been established to conduct the verification studies. This paper summarizes verification activities of the working group in the past two years. Based on those verification activities, the reliability and applicability of PASCAL4 for structural integrity assessments of Japanese RPVs have been confirmed with great confidence.

論文

Verification of a probabilistic fracture mechanics code PASCAL4 for reactor pressure vessels

Lu, K.; 勝山 仁哉; Li, Y.; 宮本 裕平*; 廣田 貴俊*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 9 Pages, 2019/05

Probabilistic fracture mechanics (PFM) is considered as a promising methodology in the integrity assessment of structural components in a nuclear power plant since it can rationally represent the influence parameters in their inherent probabilistic distributions without over-conservativeness. In Japan, a PFM analysis code called PASCAL4 (PFM Analysis of Structural Components in Aging LWRs Version 4) has been developed by Japan Atomic Energy Agency, which can be used for structural integrity assessments of reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock events. Up till now, many efforts have been made on verifying the PASCAL4 code. Among them, a Japanese working group which is consisted of seven participants from industries, universities and institutes was established to conduct the verification studies. Based on verification activities during the past two years, the reliability and applicability of PASCAL4 for structural integrity assessments of Japanese RPVs were confirmed with great confidence. This paper summarizes the verification activities in this working group including the verification plan, analysis conditions and results.

論文

Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL

Li, Y.; 勝又 源七郎*; 眞崎 浩一*; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07

原子力機構では確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発している。本研究では、産業界、大学及び研究所で構成するワーキンググループを設置し、解析コードの確率変数、解析機能及び解析フローに関する検証を実施した。一年の活動を通じて、PASCALの信頼性が確認された。

報告書

PASCAL信頼性向上ワーキンググループ活動報告; 平成27年度

Li, Y.; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 関東 康祐*; 鈴木 雅秀*; 眞崎 浩一*

JAEA-Review 2017-005, 80 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2017-005.pdf:16.85MB

日本原子力研究開発機構では、原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価手法の高度化を目的に、中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、PASCALの確率変数、評価機能、評価モデル等を含めた機能検証を行い、その検証過程を整理するとともに、検証結果を取りまとめておくことが必要不可欠である。こうした背景を踏まえ、開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、PASCALの確率論的破壊力学ソルバーであるPASCAL3をソースコードレベルで機能検証することにより、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上WGを設立した。一年の活動を通じて、PASCAL3が十分な信頼性を有することが確認された。本報は、PASCAL信頼性向上WGの平成27年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。

論文

半円より奥に深い亀裂の応力拡大係数解の比較

永井 政貴*; Lu, K.; 釜谷 昌幸*

日本機械学会M&M2016材料力学カンファレンス講演論文集(インターネット), p.481 - 483, 2016/10

近年、原子力発電プラントのニッケル合金溶接部において、アスペクト比$$a/l$$=0.5 ($$a$$:亀裂深さ、$$l$$:亀裂長さ)を超える半円より奥に深い応力腐食割れ(SCC)亀裂が検出される事例が報告されている。このような亀裂を有する構造物の健全性を合理的に評価するため、半円より奥に深い亀裂の応力拡大係数解が複数提案されている。本発表では、半円より奥に深い亀裂の応力拡大係数解について、解の相互比較およびSCCによる亀裂進展のベンチマーク解析を行い、異なる解による解析結果を報告する。

論文

Benchmark analyses of probabilistic fracture mechanics for cast stainless steel pipe

北条 公伸*; 林 翔太郎*; 西 亘*; 釜谷 昌幸*; 勝山 仁哉; 眞崎 浩一*; 永井 政貴*; 岡本 年樹*; 高田 泰和*; 吉村 忍*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 3(4), p.16-00083_1 - 16-00083_16, 2016/08

鋳造ステンレス鋼に対する非破壊検査が計画されているが、鋳造ステンレス鋼のような二相ステンレス鋼では、超音波の低い透過性などの理由から、許容欠陥寸法が定められていない。鋳造ステンレス鋼の許容欠陥寸法を合理的に決定するためには、確率論的破壊力学(PFM)は有用である。本研究では、鋳造ステンレス鋼配管を対象に、PFM解析コードの適用性や信頼性に係るベンチマーク問題を提案した。破損モードとしては、疲労亀裂進展、塑性崩壊、及び延性亀裂進展を考慮し、それらの相互作用を考慮した条件でPFM解析を行った。6機関が参加して実施されたベンチマーク解析による破損確率の比較を行った。その結果、各機関で様々なPFM解析コードで得られた破損確率はよく一致し、鋳造ステンレス鋼配管に対するPFMの適用性が確認された。

論文

Robust zero-energy bound states around a pair-density-wave vortex core in locally noncentrosymmetric superconductors

東 陽一*; 永井 佑紀; 吉田 智大*; 正木 祐輔*; 柳瀬 陽一*

Physical Review B, 93(10), p.104529_1 - 104529_10, 2016/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.54(Materials Science, Multidisciplinary)

銅酸化物高温超伝導体等の非従来型超伝導体は、原子力分野をはじめとして、様々な産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されている。近年、人工的に超伝導と絶縁体の層状構造を作ることが可能になり、その界面に生じる超伝導が高い超伝導転移温度を持ち多彩な性質を持つことがわかってきた。本論文では、二層ラシュバ型超伝導体と呼ばれる非一様ラシュバ型スピン軌道相互作用を持つ系を扱い、ペア密度波超伝導状態相にある時の磁場下における準粒子状態を調べた事を報告する。上記課題の解決にあたり、界面超伝導を記述する理論モデルを構築しそのシミュレーション手法を開発した。その結果、ペア密度波超伝導体相に入った瞬間に超伝導磁束のサイズが大きく縮小し、かつトポロジカルに保護されたゼロエネルギー状態が磁束内に生じることがわかった。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、よい物性をもつデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。

論文

Neutron capture cross sections of $$^{186}$$Os, $$^{187}$$Os, and $$^{189}$$Os for the Re-Os chronology

瀬川 麻里子; 正木 智広*; 永井 泰樹*; 天満 康之*; 嶋 達志*; 三島 賢二*; 井頭 政之*; Goriely, S.*; Koning, A.*; Hilaire, S.*

Physical Review C, 76(2), p.022802_1 - 022802_5, 2007/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:24.44(Physics, Nuclear)

宇宙の年齢を決定する最も誤差の少ない方法の一つであるRe/Os核時計を用いて宇宙年齢を推定するにはOs同位体の中性子捕獲反応断面積を精度よく求める必要がある。そこでわれわれは$$^{186}$$Os, $$^{187}$$Os及び$$^{189}$$Os(n, $$gamma$$)反応断面積を測定した。本実験は、東工大ペレトロン加速器で加速された陽子の$$^{7}$$Li(p,n)反応で生成されたkeV中性子の捕獲反応から放出される即発$$gamma$$線を大立体角を持つコンプトン抑制型$$gamma$$線検出器で精度よく測定し、$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)からの不連続及び連続$$gamma$$線スペクトラムを得ることに成功した初めての実験である。このような即発$$gamma$$線を高精度で測定するという点において、本実験手法であるパルス化中性子を用いた即発$$gamma$$線測定及び$$gamma$$線・中性子線に対する遮蔽技術は中性子のエネルギーによらず$$gamma$$線スペクトロスコピー分野での広い応用が期待される。

口頭

$$sigma$$$$_{E2}$$ and $$sigma$$$$_{E1}$$ of the $$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O reaction obtained at E$$_{cm}$$ = 1.6 and 1.4 MeV

牧井 宏之; 永井 泰樹*; 嶋 達志*; 瀬川 麻里子; 上田 仁*; 正木 智洋*; 三島 賢二*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*

no journal, , 

恒星の進化と元素合成を理解するうえで非常に重要な$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応の精密測定を行うため、大立体角・高効率NaI(Tl)検出器,パルス化$$alpha$$ビーム,標的膜厚モニターからなる新たな測定システムを導入した。この測定システムを用いて、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応により発生する$$gamma$$線の角度分布を重心系エネルギー1.4MeV及び、1.6MeVで測定した。高効率$$gamma$$線検出器,高強度パルス化$$alpha$$ビーム及び、濃縮$$^{12}$$C標的を組合せることにより、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$Oにより発生する$$gamma$$線をこれまでにない信号・雑音比で測定することに成功した。得られた$$gamma$$線角度分布から、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応の微分断面積のエネルギーと角度依存性を考慮したうえでE1及び、E2断面積の絶対値を導出した。

口頭

中性子反応によるRe/Os宇宙核時計,3

瀬川 麻里子; 永井 泰樹*; 正木 智洋*; 嶋 達志*; 牧井 宏之; 三島 賢二*; 上田 仁*; 天満 康之*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; et al.

no journal, , 

宇宙の年齢を決定する最も誤差の少ない方法のひとつであるRe/Os存在比を核時計として用いるには$$beta$$崩壊でのみ生成された娘核$$^{187}$$Osの存在量を知る必要がある。そのためには$$^{186}$$Os(n,$$gamma$$)及び$$^{187}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積を精度よく求める必要がある。加えて、$$^{187}$$Osは星の中で第一励起状態($$^{187}$$Os')からも中性子捕獲を起こし存在量を減少させるため、この効果を見積もる理論模型の精度向上が急務である。そこでわれわれは上記の実験に加え次の二つの実験により得ることで、理論模型に制限を加えることに成功した。(1)$$^{187}$$Os非弾性散乱断面積測定,(2)$$^{187}$$Osと$$^{189}$$OsJRR-3の中性子ビームを用いた即発$$gamma$$線測定により実験的な裏づけを得た。本講演では$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積及び$$^{187}$$Os(n,n')反応断面積の実験結果と、これらの実験値と精度よく一致した理論模型による$$^{187}$$Os'(n,$$gamma$$)反応断面積値及び宇宙年齢の結果を示す。

口頭

Nuclear astrophysics study with pulsed neutrons

瀬川 麻里子; 永井 泰樹*; 正木 智洋*; 天満 康之*; 嶋 達志*; 三島 賢二*; 井頭 政之*; Goriely, S.*; Koning, A.*; Hilaire, S.*

no journal, , 

宇宙の年齢を決定する最も誤差の少ない方法の一つであるRe/Os核時計は、beta崩壊する長寿命核の親核と娘核の存在比とその半減期から宇宙の年齢を求めることができる。核時計として用いるにはbeta崩壊でのみ生成された娘核$$^{187}$$Osの存在量を知る必要があり、それを知るには$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積及び$$^{187}$$Os(n,n')反応断面積を精度よく求める必要がある。本講演では以上の目的により測定した$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積及び$$^{187}$$Os(n,n')反応断面積の実験結果と、これらの実験値と精度よく一致した理論模型による計算値から、宇宙年齢の高精度決定に貢献した結果を示す。

口頭

Os同位体の中性子反応とRe/Os宇宙核時計

瀬川 麻里子; 永井 泰樹*; 正木 智洋*; 天満 康之*; 嶋 達志*; 牧井 宏之*; 三島 賢二*; 上田 仁*; 仲吉 彬*; 太田 岳史*; et al.

no journal, , 

宇宙の年齢を決定する最も誤差の少ない方法の一つであるRe/Os核時計を核時計として用いるにはベータ崩壊でのみ生成された娘核$$^{187}$$Osの存在量を知る必要があるため、$$^{186}$$Os(n,$$gamma$$)及び$$^{187}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積を精度よく求める必要がある。加えて、$$^{187}$$Osは星の中で第一励起状態($$^{187}$$Os')からも中性子捕獲を起こし存在量を減少させるため、この効果を見積もる理論模型の精度向上が急務となっている。そこでわれわれは上記の実験に加え次の二つの実験により得ることで、理論模型に制限を加えることに成功した。(1) $$^{187}$$Os非弾性散乱断面積測定、(2) $$^{187}$$Osと核構造が類似している$$^{189}$$Osの(n,$$gamma$$)反応断面積測定。核の類似性についてはJRR-3中性子源を用いて確認した。本講演では$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積及び$$^{187}$$Os(n,n')反応断面積の実験結果と、これらの実験値と精度よく一致した理論模型による$$^{187}$$Os'(n,$$gamma$$)反応断面積値及び宇宙年齢導出の精度向上に貢献した結果を示す。

口頭

土壌加熱による放射性セシウムの挙動評価

横澤 拓磨; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 時澤 孝之; 長沼 政喜; 青木 勝巳

no journal, , 

放射性セシウムに汚染された土壌の簡便な除染方法の検討の一環として、セシウム化合物の比較的低い温度における高い揮発性に着目した加熱除去法に関する基礎的な試験を行った。本研究では放射性セシウムの加熱除去可能性の調査方法として放射性セシウムを含む環境中の土壌をるつぼ規模の加熱試験することで同核種の揮発挙動を評価した。その結果、1300度-1時間までの加熱による放射能の変化は、放射能の値のばらつきは見られるものの揮発挙動は見られなかった。また、土壌と炭酸セシウムの加熱前後の結晶構造の確認の結果、CsAlSiO$$_{4}$$等の安定な化合物を形成することを確認した。

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