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論文

Development of an integrated computer code system for analyzing irradiation behaviors of a fast reactor fuel

上羽 智之; 根本 潤一*; 伊藤 昌弘*; 石谷 行生*; 堂田 哲広; 田中 正暁; 大塚 智史

Nuclear Technology, 207(8), p.1280 - 1289, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

高速炉燃料集合体の冷却材熱流動、燃料ピンの照射挙動、燃料ピン束の照射変形を連成して解析する統合計算コードシステムを開発した。このシステムは複数の計算コードから構成され、各コードが計算に必要とする情報を他のコードの計算結果から得るようになっている。これにより、照射下の燃料集合体における熱,機械,化学的挙動を関連させて解析することができる。本システムの機能確認のテスト解析として、高速炉で照射した混合酸化物燃料ピン束集合体の照射挙動解析を実施した。解析結果は集合体の横断面図、集合体や燃料ピンの3次元イメージモデル上に描画した。更に、解析で得られた燃料ピンの様々な照射挙動について、照射条件の影響を評価した。

論文

Computer code analysis of irradiation performance of axially heterogeneous mixed oxide fuel elements attaining high burnup in a fast reactor

上羽 智之; 横山 佳祐; 根本 潤一*; 石谷 行生*; 伊藤 昌弘*; Pelletier, M.*

Nuclear Engineering and Design, 359, p.110448_1 - 110448_7, 2020/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

高速炉で高燃焼度を達成した軸非均質MOX燃料ピンの照射挙動を、連成した計算コードを持ちいて解析した。照射後試験では、軸非均質燃料ピンのMOX燃料カラムと上下・内部ブランケットカラムの境界部近傍において、Cs濃度とピン外径の局所的な増加が確認されている。解析の結果、Cs濃度増加はMOX部からブランケット部へのCsの軸方向移動によるものであると評価された。また、Cs-U-O化合物の形成によるブランケットペレットのスエリングは、PCMIを引き起こすほど顕著には生じていないと評価された。ピン外径増加に及ぼすPCMIの寄与は小さく、外径増加の主な要因は、被覆管スエリングとピン内ガス圧による照射クリープであると評価された。

論文

Coupled computer code study on irradiation performance of a fast reactor mixed oxide fuel element with an emphasis on the fission product cesium behavior

上羽 智之; 根本 潤一*; 石谷 行生*; 伊藤 昌弘*

Nuclear Engineering and Design, 331, p.186 - 193, 2018/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:45.99(Nuclear Science & Technology)

高速炉MOX燃料ピンの照射挙動を計算するコードと燃料ピン内のCsの挙動に特化して計算するコードを連成することにより、Cs挙動が燃料ピンの熱・機械的挙動に及ぼす影響を解析できるようにした。連成した計算コードを高燃焼度MOX燃料ピンの照射挙動解析に適用し、Csの燃料ピン内軸方向分布やCs化合物による燃料ペレットと被覆管の機械的相互作用などを評価した。

論文

Detection of H$$^{0}$$ particles in MEBT2 chicane of J-PARC linac

田村 潤; 三浦 昭彦; 森下 卓俊; 岡部 晃大; 吉本 政弘; 青 寛幸*; 二ツ川 健太*; 丸田 朋史*; 宮尾 智章*; 根本 康雄*

Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.2308 - 2310, 2017/05

J-PARCリニアックでは、加速負水素イオンビームと残留ガスの衝突により生ずるH$$^{0}$$粒子が、その高エネルギー加速部における残留線量の主要因の一つとして考えられている。このH$$^{0}$$粒子の分析・調査を行うため、機能分離型ドリフトチューブリニアックから環結合型リニアックへのビームマッチングセクションに新しいビーム診断系を設置した。このビーム診断系では、4つの偏向電磁石で加速負水素イオンビームにシケイン軌道を与えることにより、H$$^{0}$$粒子を分析する。ビームコミッショニングにてこのビーム診断系の炭素薄板とシンチレーション検出器を用いることにより、H$$^{0}$$粒子の信号を検出するとともに、これらが上流の真空圧力の変化に応じて変化することを実験で確認した。

論文

22A beam production of the uniform negative ions in the JT-60 negative ion source

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; Grisham, L. R.*; 畑山 明聖*; 柴田 崇統*; 山本 崇史*; 秋野 昇; 遠藤 安栄; et al.

Fusion Engineering and Design, 96-97, p.616 - 619, 2015/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:73.32(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAのプラズマ加熱および電流駆動装置として利用する世界最大の負イオン源では、要求値となる22Aの大電流負イオンビームの100秒生成を目指している。そのためには、40cm$$times$$110cm(全1000穴)のビーム引出面積から生成されるビームの一様性を改善する必要がある。そこで、負イオンビームの親粒子である水素原子および水素イオンをより一様に生成するために、磁場分布・高速電子分布計算結果および実験結果に基づいて、従来の横磁場構造からテント型磁場構造を基にした新たな磁場構造に改良した。これにより、全プラズマ電極に対する一様な領域は、従来よりも1.5倍まで改良し、この一様な領域からJT-60SAの要求値を満たす22Aのビーム生成を可能にした。このときのビーム電流密度は210A/m$$^{2}$$であり、これはITERの負イオン源にて要求される200A/m$$^{2}$$をも満たすビーム生成に成功した。

報告書

JT-60中性粒子入射加熱装置の解体

秋野 昇; 遠藤 安栄; 花田 磨砂也; 河合 視己人*; 椛澤 稔; 菊池 勝美*; 小島 有志; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; et al.

JAEA-Technology 2014-042, 73 Pages, 2015/02

JAEA-Technology-2014-042.pdf:15.1MB

日欧の国際共同プロジェクトであるJT-60SA計画に従い、JT-60実験棟本体室・組立室及び周辺区域に設置されている中性粒子入射加熱装置(NBI加熱装置)の解体・撤去、及びその後の保管管理のための収納を、2009年11月に開始し計画通りに2012年1月に終了した。本報告は、NBI加熱装置の解体・収納について報告する。

論文

Development of a mixed oxide fuel pin performance analysis code "CEDAR"; Models and analyses of fuel pin irradiation behavior

上羽 智之; 水野 朋保; 根本 潤一*; 石谷 行生*; 伊藤 昌弘*

Nuclear Engineering and Design, 280, p.27 - 36, 2014/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:60.89(Nuclear Science & Technology)

「CEDAR」はFBR用MOX燃料ピンの照射挙動を解析することを目的として開発した解析コードである。本コードは被覆管と燃料内のそれぞれ応力-歪み状態や燃料ペレットと被覆管との機械的相互作用(PCMI)を適切に解析するため、機械計算部にFEMを適用した。更に、燃料ピンの照射挙動を機構論的に解析するため多くの主要な照射挙動モデルを統合した形で導入し、これにより実際の燃料ピン照射挙動を忠実に表現できる。コードの解析機能は、燃料ペレット温度, FPガス放出率, ピン外径変化の解析結果が実測データを適切に再現できることを確認することで検証した。燃料ピンの照射挙動として、Amの再分布、PCMI, JOG形成等の機構について、照射試験燃料ピンの挙動解析を通して解釈した。

論文

Verification of the FBR fuel bundle-duct interaction analysis code BAMBOO by the out-of-pile bundle compression test with large diameter pins

上羽 智之; 伊藤 昌弘*; 根本 潤一*; 市川 正一; 勝山 幸三

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.552 - 556, 2014/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.7(Materials Science, Multidisciplinary)

バンドル-ダクト相互作用(BDI)解析コードBAMBOOを、太径ピンの炉外バンドル圧縮試験の結果を用いて検証した。太径ピンの外径は8.5mmと10.4mmであり、原型炉の高度化炉心とFaCTで検討している実証炉や実証炉のピン径に相当する。バンドル圧縮試験では、X線-CT技術により圧縮中のバンドルの横断面CT画像を取得した。このCT画像を解析し、ピン-ダクト間距離やピン-ピン間距離を評価した。検証ではBAMBOOコードの炉外バンドル圧縮試験解析結果とCT画像解析による評価結果とを比較した。比較の結果、BAMBOOコードは、ピン湾曲と被覆管の変形をBDI条件下での主要な変形機構と仮定することにより、太径ピンのBDI挙動を適切に予測できることが分かった。

論文

Improvement of uniformity of the negative ion beams by Tent-shaped magnetic field in the JT-60 negative ion source

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; Grisham, L. R.*; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; et al.

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02B314_1 - 02B314_4, 2014/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:55.08(Instruments & Instrumentation)

負イオン中性入射装置では、JT-60SAにて要求される22Aの大電流を生成するために、負イオン源内の負イオンビームの一様性を改善する必要がある。本研究では、イオン源の磁場構造を従来のカスプ磁場配位からテント型磁場配位に改良した。磁場構造を改良することによって、負イオンビームの一様性を負イオンの生成効率を劣化させることなく、10%以下に改善することができた。

論文

Origin of non-uniformity of the source plasmas in JT-60 negative ion source

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 柏木 美恵子; Grisham, L. R.*; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 8(Sp.1), p.2405146_1 - 2405146_4, 2013/11

本研究では、JT-60負イオン源の端部から引き出される負イオンビームの密度が低い原因を明らかにするために、負イオン源内での負イオン生成の元となる水素イオン及び水素原子の密度分布を静電プローブ及び分光計測にて調べた。またフィラメントから電子の軌道分布を計算コードにて求めた。その結果、負イオンビームの密度が低くなる原因は、電子のB$$times$$grad Bドリフトによって負イオンが非一様に生成されるためであることがわかった。また、負イオンビームが電子数の多い端部では高密度の負イオンを、電子数の少ない反対側の端部では低密度の負イオンを引き出すために歪んでしまい、接地電極に当たっていることも明らかとなった。

報告書

軽水炉の応力腐食割れ(SCC)事象とその評価手法; 炉内構造物・配管の高経年化事象予測に向けたSCC評価手法技術資料集(受託研究)

山本 正弘; 加藤 千明; 佐藤 智徳; 中野 純一; 宇賀地 弘和; 塚田 隆; 加治 芳行; 辻川 茂男*; 服部 成雄*; 吉井 紹泰*; et al.

JAEA-Review 2012-007, 404 Pages, 2012/03

JAEA-Review-2012-007.pdf:36.72MB

我が国の軽水炉は運転開始から20年以上経過したものが多くを占め、経年劣化に対応した技術を確立して安全に運転していくことが望まれている。特にSCCについては、これまでに幾つかのトラブル事象が報告されており、対応技術やメカニズムに関する数多くの研究例がある。今回、それらをできるだけ広く集めて整理し、体系的にレビューした。具体的には、軽水炉に発生したSCC事例とその評価の現状、SCC発生・進展因子に関する評価法の研究と知見の現状、SCC・腐食環境のモニタリング技術の現状等について調査を行った。調査した結果は、炉型(BWR, PWR),材料(ステンレス鋼,Ni基合金)及びSCC評価法(ラボと実機)について、横断的かつ総合的に検討を行い、それらの共通点,相違点を理解しやすい図表として整理し、相対的な比較を行いやすいようにまとめた。これらの整理した結果を元に、今後検討すべき課題を抽出し、また実機において留意していくべき事象に関してまとめた。ラボ試験における加速条件の評価においては、最新の解析技術を駆使したミクロな解析と統計的な手法を含めた計算機的な予測やモデル化技術が今後重要になることを示した。また、実機の状況を運転中に把握し、SCCが顕在化する以前の兆候をモニタリングする手法の重要性を示し、今後実用化を含めた検討が必要であることを示した。

報告書

地震時にせん断荷重を受ける機器据付ボルトの耐震裕度に関する一考察

坂口 忍; 立花 郁也; 越野 克彦; 白水 秀知; 白井 更知; 今本 信雄; 冨田 恒夫; 飛田 祐夫; 山中 淳至; 小林 大輔; et al.

JAEA-Technology 2011-006, 24 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2011-006.pdf:3.07MB

2007年に発生した新潟県中越沖地震において、柏崎刈羽原子力発電所では設計基準を超える地震動が観測されたが、「止める,冷やす,閉じ込める」ための耐震重要度の高い施設,設備については、耐震設計時において発生する荷重や耐震許容に相当な耐震裕度が見込まれていたため、被害はなかった。そこで、耐震裕度とは実際にどの程度あるものなのかがわかれば、施設,設備の安全性が明確になる。このため、定量的な耐震裕度の把握を目的として、東海再処理施設の代表的な機器を一例に、一般的に地震が発生した際に地震荷重が集中しやすい据付ボルトについて、実機を模擬した供試体を用いて耐力試験を実施した。本報告では、耐力試験から得られた耐力値が、耐震許容に対してどの程度裕度があるのかについてまとめたものである。

報告書

我が国の超長期エネルギー需給展望に関する分析; 「2100年原子力ビジョン」のエネルギー需給推計について

立松 研二; 川崎 弘嗣; 根本 正博; 村上 正一

JAEA-Research 2009-007, 46 Pages, 2009/06

JAEA-Research-2009-007.pdf:3.96MB

「2100年原子力ビジョン」は、二酸化炭素排出削減とエネルギー安定供給の両立を実現するための具体的かつ定量的な解決策を示し、われわれの暮らしに密接している、エネルギー環境問題への国民議論を喚起することを目的に公表した。本報告書では、当ビジョンを作成する際の土台となった、我が国の2100年に至るエネルギー需給推計に関する分析作業の詳細を述べる。分析に際して、二酸化炭素排出削減及びエネルギー安定供給を念頭に、最終エネルギー消費量を推計し、そこから一次エネルギー供給量を算出した。その結果、一次エネルギー供給量に占める化石燃料の割合を約1/3に縮小する一方で、再生可能エネルギー及び原子力の割合は現在の15%から70%に拡大するシナリオを得た。2100年における二酸化炭素排出量は現在の10%に削減され、要因別削減量の半分が原子力であることが明らかになった。ここで示した将来のエネルギー需給像は一つのシナリオに過ぎないが、二酸化炭素排出削減とエネルギー安定供給の両立を目指した低炭素社会実現の可能性を示すものである。

論文

100年にわたるエネルギー需給構造の変革シナリオ

立松 研二; 川崎 弘嗣; 根本 正博

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 51(6), p.463 - 467, 2009/06

日本原子力研究開発機構は、我が国のエネルギー需給構造が原子力主体に移行することによって我が国の二酸化炭素排出量が大幅に削減する「2100年原子力ビジョン」を2008年10月に発表した。地球温暖化の議論が高まる中で、2100年までの超長期間での原子力の貢献度を具体的かつ定量的に推定し、地球温暖化問題の解決に対する原子力分野の潜在的ポテンシャルを顕示したものである。

論文

Focusing and spectral enhancement of a repetition-rated, laser-driven, divergent multi-MeV proton beam using permanent quadrupole magnets

西内 満美子; 大東 出; 池上 将弘; 大道 博行; 森 道昭; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; et al.

Applied Physics Letters, 94(6), p.061107_1 - 061107_3, 2009/02

 被引用回数:54 パーセンタイル:87.76(Physics, Applied)

2.4MeVのレーザー駆動陽子線を永久四重極磁石で1Hzで収束させた。磁場勾配は、55T/m, 60T/mであった。陽子線は、ターゲットから650mmにおける2.7mm$$times$$8mmの大きさ(半値全幅)の領域に収束された。この結果は、モンテカルロシミュレーションとよく一致した。

論文

QMSガス分析装置による呼気アルコールの測定

新井 貴; 平塚 一; 長谷川 浩一; 秦野 歳久; 根本 正博; 阿部 哲也

平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.76 - 79, 2007/03

昨今、飲酒運転による事故がニュースで頻繁に取り上げられ、飲酒量や飲酒時刻等の検証が高い関心を持たれている。血中のアルコール量と呼気に含まれるアルコール濃度には相関があると言われており、これに基づいて呼気中のアルコール濃度を測定する機器が報告されている。われわれは、高精度測定が可能な四重極型質量分析計(QMS)ガス分析装置「グラビマス」の応用として呼気分析を実施している。今回、呼気中のアルコール濃度を測定し、アルコール検出に対する本装置の性能を調べ、呼気中アルコール濃度の時間変化を高精度で測定した。さらに、アルコール以外の物質変化をも同時に観察することによりアルコール摂取時の呼気組成の変化も合わせて測定することができた。これらの結果は、QMSを用いた呼気分析の有用性を示すものである。

論文

QMSを用いた呼気ガス及び皮膚排泄ガス分析技術の開発

平塚 一; 阿部 哲也; 根本 正博; 長谷川 浩一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.163 - 166, 2006/09

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

QMS(四重極質量分析計)によるガス分析技術をヒトが吐き出す呼気分析に応用し、ヒトの健康状態を知る技術の開発を進めている。ヒトの皮膚から排泄されるガスを特殊なガス捕集袋に採取し、ガス組成を測定する方法を新たに考案した。これまでに、呼気ガス及び皮膚排泄ガスの二酸化炭素,酸素及びアルコール成分等の含有割合の計測に成功しており、本技術によって、ヒトの健康状態をその場で把握できるものと期待される。

論文

環境分離型天秤の開発

長谷川 浩一; 阿部 哲也; 根本 正博; 平塚 一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.169 - 172, 2006/09

特願 H16-304402   開放特許情報データベース   公報

産学連携推進部では、化学変化や吸着作用などによる材料のごく微量な重量変化を試験容器内で連続的に測定しながら、試験容器内の雰囲気と周囲の環境との間に気密性を保つことができる環境分離型天秤を開発した。試料が腐食進行する特殊・有害環境下での重量変化の測定では、測定試料の雰囲気と天秤の置かれた外部環境とを分離して量ることが有効であるが、従来、分離のための気密性を保持しつつ、重量を測定することが技術的に困難であった。環境分離型天秤では、永久磁石を挿入した特殊フランジの中心貫通孔に試料吊下げワイヤーを通してできた隙間に磁性流体を注入することにより、磁力で磁性流体を中心部に保持させてワイヤーの可動性と気密性を兼ね備える分離壁を作ることに成功した。この分離壁の生成により、周囲の環境に左右されず、天秤本体部にも影響を及ぼすことのない状況を確保でき、腐食進行などの化学変化や材料の吸着作用による試料の質量変化の測定が可能となった。

報告書

JRR-4低濃縮ウランシリサイド燃料炉心の特性試験

平根 伸彦; 石黒 裕大; 永冨 英記; 横尾 健司; 堀口 洋徳; 根本 工; 山本 和喜; 八木 理公; 新井 信義; 渡辺 終吉; et al.

JAEA-Technology 2006-028, 115 Pages, 2006/03

JAEA-Technology-2006-028.pdf:7.96MB

JRR-4は、高濃縮ウラン板状燃料を用いた軽水減速・冷却スイミングプール型の研究用原子炉として、1965年から1996年まで運転した。その後、燃料の低濃縮ウランシリサイド化に伴う改造工事を1996年から1998年までの2年間かけて行い、改造後には各種特性試験を実施した。その結果、過剰反応度,原子炉停止余裕及び最大反応度付加率等が、原子炉設置許可申請書の核的制限値を満足していること等から、低濃縮ウランシリサイド化を適切に実施したことを確認した。さらに、運転に必要な核的特性,熱流動特性及び運転制御特性等のデータを取得した。本報告書はこれらの特性試験の結果及び特性試験以降に実施した試験の結果について報告する。なお、JRR-4の低濃縮ウランシリサイド燃料炉心による初臨界は1998年7月14日に達成し、1998年10月6日より施設共用運転を実施している。

論文

質量分析計による呼気分析技術の開発

平塚 一; 新井 貴; 長谷川 浩一; 根本 正博; 阿部 哲也

第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03

特願 H16-258288   公報

国際熱核融合炉における炉内ガス成分分析のために開発した質量分析計(QMS)をヒトの健康状態管理に利活用するために、ごく少量の呼気試料ガスを用いてその場計測が可能なガス成分の分析技術及び装置を開発をした。分析方法は、ヒトの気道である気管部分に残存する呼気と肺で代謝された呼気を区分できるように新たに開発した特殊サンプルバック中へ呼気試料ガスを収集する。その収集した試料ガスの一部をシリンジ(注射器)で取り出してQMSを組み込んだ超高真空容器に注入し、QMSにより質量数ごとのガス成分量を計測する。初期実験の結果、アルコール成分を高精度で検出できること,若年齢や運動量が多い人ほど体外への排出酸素量が少なく排出二酸化炭素量が多いことを定量的に評価できること等が確認できた。

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