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山川 光稀*; 森谷 寛*; 猿田 正明*; 飯場 正紀*; 西田 明美; 川田 学; 飯垣 和彦
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
原子力施設の地震に対する損傷確率(フラジリティ)評価手法の精度向上に資するため、三次元耐震解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁と原子力機構との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を多数設置するとともに、自然地震と人工波に対する多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の三次元耐震解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、大規模観測システムによって得られた地震観測記録の概要を示すとともに、地震観測記録を用いて建屋の卓越振動数及び変形モード等を求め、建屋の全体応答に関する振動特性を分析して得られた知見を示す。これまでに、約2年間で震度1以上の地震を約60回観測するとともに、東西方向と南北方向の外壁及び内壁の振動特性を分析し、それぞれ異なる卓越振動数を有することや、建屋中央部のオペフロ上の空間を囲む壁及びオペフロ屋根の振動が建屋全体の振動に大きく影響していることなどの三次元耐震解析手法の高度化に資する知見が得られている。
山川 光稀*; 猿田 正明*; 森谷 寛*; 山崎 宏晃*; 西田 明美; 川田 学; 飯垣 和彦
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 6 Pages, 2021/08
中越沖地震や東北地方太平洋沖地震等、近年大規模地震が多く発生し、原子力施設の耐震評価は重要課題となっている。原子力施設の耐震評価をより高い精度で行うためには、原子炉建屋の局部応答を考慮して施設内の機器への入力を精緻に評価する必要がある。このため、近年では原子炉建屋の現実的な局部応答を評価可能な、3次元有限要素モデルが耐震評価へ活用されつつある。原子炉建屋の3次元有限要素モデルについては、柏崎刈羽原子力発電所を対象として2007年新潟県中越沖地震の観測記録を用いたベンチマーク解析なども行われている。しかしながら、その結果は解析者によって異なり、3次元モデルを用いた地震応答解析手法はまだ確立されていないのが現状である。原子炉建屋の壁や床の局部応答評価など、3次元有限要素モデルの精度を向上させるためには、地震観測記録を活用したモデルの妥当性確認が重要となる。本研究では、原子炉建屋の固有振動数や固有モードなどの基本的な応答特性を分析するとともに、地震動の強さの違いによる応答特性への影響評価を行い、原子炉建屋の地震時挙動を明らかにする。これらの分析を通して、原子炉建屋の固有振動数と地震動の強さとの関係を定量的に評価する。さらに、原子炉建屋の回転変位と固有モードに対応する建屋変形に起因する変位の比を比較する。
市原 義孝*; 中村 尚弘*; 森谷 寛*; 崔 炳賢; 西田 明美
Frontiers in Built Environment (Internet), 7, p.676408_1 - 676408_14, 2021/06
本論文は、原子炉建屋/機器・設備の現実的応答評価の精度向上を目的に、建屋-地盤境界部の剥離・滑りを考慮した3次元FEMモデルにより2007年新潟県中越沖地震時の柏崎刈羽原子力発電所7号機原子炉建屋のシミュレーション解析を実施し、得られた知見をまとめたものである。3次元FEMモデルによる建屋-地盤連成系のシミュレーション解析から、基礎版端部で基礎浮き上がりが生じ、その影響が建屋側面及び底面の土圧性状、埋め込み部表層の最大応答加速度に局部的な応答の差異となって現れることを明らかにした。今回の検討においては、基礎浮き上がりと剥離・滑りが埋め込み部表層の最大応答加速度、建屋側面及び底面の土圧性状に与える影響は比較的小さかったものの、今後、さらに大きな地震動を想定する場合には、これらの影響が増大する可能性が考えられるため、地震応答解析においてはこれら影響の適切な評価が必要になると考えられる。
西田 智*; 西野 創一郎*; 関根 雅彦*; 岡 勇希*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 鈴木 裕士; 森井 幸生*; 石井 慶信*
Materials Transactions, 62(5), p.667 - 674, 2021/05
被引用回数：5 パーセンタイル：41.35(Materials Science, Multidisciplinary)In this study, we used neutron diffraction to analyze in a non-destructive method the distribution of internal residual stress in a free-cutting steel bar processed by cold drawing and straightening. The residual stresses were successfully measured with excellent stress balance. The residual stresses generated by the cold-drawing process were reduced by subsequent straightening, and the distribution of residual stresses by finite element method (FEM) simulation was consistent with the measured values by neutron diffraction. As a result of the FEM analysis, it is assumed that the rod was subjected to strong tensile strains in the axial direction during the drawing process, and the residual stresses were generated when the rod was unloaded. Those residual stresses were presumably reduced by the redistribution of residual stresses in the subsequent straightening process.
西田 明美; 鈴木 喜雄; 山田 知典; 木野 千晶; 鵜沢 憲*; 宮村 浩子; 河村 拓馬; 武宮 博; 中島 憲宏
RIST News, (54), p.33 - 37, 2013/01
原子力施設は複雑かつ巨大な構造物であり、多数の部品から成り立っている。このような複雑・巨大構造物の挙動をシミュレーションしようとするときには、解析技術だけではなく、プリポスト処理を含めた総合的なシステムとしての視点が重要となる。そこで、システム計算科学センターでは、構造部品を部品単位で認識し、必要な解析のためのデータを組み上げていく組立構造解析アプローチを提案し、原子力施設のような複雑・巨大構造物の挙動解析のためのフレームワークを試作した。これまでに、原子力機構大洗研究開発センターにある高温工学試験研究炉の建屋や機器のデータを用いた数値実験を行い、原子力施設全体での大規模地震応答シミュレーションが可能であることを実証した。本稿では、3次元仮想振動台システムのフレームワーク、システムの核となる組立構造解析アプローチ、結果評価のための可視化技術、および、3次元仮想振動台システムの適用研究として2011年より着手した地震リスク評価への試みについて述べる。
木野 千晶; 渡辺 正*; 西田 明美; 武宮 博
日本機械学会論文集,B, 78(796), p.2113 - 2126, 2012/12
流力振動現象のメカニズムに関する科学的知見を得るため、強制振動下における円柱周辺の流動解析を実施した。流体・構造連成手法としてはimmersed boundary法を用い、計算条件として換算流速において0から10の範囲を設定した。本解析を通じて、第一励振域においては、円柱後方に高圧領域が接触することから円柱に負の抗力が発生する瞬間が生じ、この負の抗力が流れ方向振動の励振力になることを示した。また、第二励振域においては時間平均された揚力が0に一致しない円柱振動条件が存在し、この現象が流れ垂直方向振動の励振力になることを示した。
鵜沢 憲; 渡辺 正; 西田 明美; 鈴木 喜雄; 武宮 博
High Performance Computing on Vector Systems 2011, p.171 - 184, 2012/01
システム計算科学センターでは、原子力施設の安全・安心を担保するため、計算機内に振動実験台を構築し、原子力施設の全容シミュレーションを可能とする技術(3次元仮想振動台)の研究開発に取り組んでいる。これまで、3次元仮想振動台実現のための要素技術の一つとして組立構造解析法を提案してきた。本技術の応用研究として、大洗研究開発センターの高温工学試験炉HTTR構造の大規模振動解析に適用し、課題解決に寄与することができた。また、科学技術振興機構が推進するCRESTプロジェクトにおいて、原子力施設の地震耐力予測シミュレーションを可能とする計算機環境の構築に寄与した。また、平成23年度より、3次元仮想振動台実現のための要素技術の一つとして流体解析技術の研究開発を開始した。原子力施設の運転に障害をもたらす可能性のあるスロッシングへの地震の影響を確認するため、スロッシングの特性を分析可能な気液二相乱流モデルの提案を行った。また、流体が構造に与える影響をより精緻に評価するためには、乱流の効果を考慮する必要がある可能性を示唆した。
鵜沢 憲; 渡辺 正; 西田 明美; 武宮 博
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2010/10
想定加速度を超える応答加速度が原子力プラント中の気液二相界面を持つ流体に印加された場合、気泡の分裂・合体を伴う界面形状の大変化や、界面近傍に生じる微視的な乱流構造が炉心内の熱伝達状況やボイド率を変化させる可能性がある。現在上記メカニズムの検討とモデル化を行い、原子力プラントの耐震シミュレーションシステムである3次元仮想振動台を高度化するための気液二相流の数値解析ツールを、オープンソースのCFDソフトウェアOpenFOAMをもとに開発中である。本報告では、気液二相流の代表的な検証問題においてOpenFOAMを用いた結果を実験結果と比較しその有効性を示すとともに、気液二相界面における乱流の効果について得られた知見を述べる。
木野 千晶; 立川 崇之; 手島 直哉; Kim, G.; 鈴木 喜雄; 新谷 文将; 西田 明美; 武宮 博
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10
フォールトトレラント機能を備えた新しいアプリケーション統合のための制御システムを開発した。本システムはアプリケーションを一つのジョブ実行と複数のファイル転送によって構成されるタスクとして取り扱う。本システムではフォールトトレラント機能を備えたジョブ実行APIを用いることで、投入されたジョブが何らかのトラブルで正常に実行されない場合は新しい計算機を指定し、必要なファイルを転送し、再度ジョブが投入される。これらのプロセスはXML形式で記述された定義ファイルによって制御される。複数のアプリケーションを連携させた流体・構造連成シミュレーションに本システムを適用し、システムの有用性を確認した。
中島 憲宏; 西田 明美; 鈴木 喜雄; 山田 知典; 武宮 博; 伊与久 達夫
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10
FIESTA(組立構造物のための有限要素構造解析)は、仮想実験施設であり、大規模なシミュレーション(デジタル空間に現実世界をもたらすためのシミュレーション)である。現実世界の原子力発電施設のような巨大で複雑な構造物をシミュレーションするためには、方法論の確立とデジタル空間で再現する技術が必要である。FIESTAは、デジタル空間に再現するための方法論として組立構造解析を提案した。組立構造物のための構造解析の最初の試みは、設備の部品を集積することで、構造物全体を有限要素解析する。組立構造物の解析には多大な計算が必要となるため、並列分散コンピューティング環境を活用した。JAEAの実験炉をモデル化して数値実験した結果を示し、組立構造物のシミュレーションを検証した。
diffusion in cubic 
-electron compounds observed by high transverse field SR伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; 鈴木 博之*; 鬼丸 孝博*; 谷田 博司*; 高木 滋*
Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012021_1 - 012021_6, 2010/06
被引用回数：2 パーセンタイル：66.93(Physics, Applied)固体中における拡散はスピン回転・緩和法(SR)により長年にわたって研究され、低温における荷電粒子の量子拡散や高温における水素様粒子の拡散現象の理解に貢献してきた。本研究発表では、横磁場SR法によって立方晶電子系化合物PrPb
及びSmAg
Inにおける拡散を観測した結果について報告する。単結晶試料中のサイトは強い横磁場を[001]方向に印加することによって磁気環境の異なる2つのサイトに分裂する。SR線形はこれらのサイト間のの運動によって劇的な変化を生じる。この温度依存性を詳細に解析することにより、両物質に対しの拡散に関するパラメータが精度よく得られた。
Kim, G.; 鈴木 喜雄; 手島 直哉; 西田 明美; 山田 知典; 新谷 文将; 武宮 博; 中島 憲宏; 近藤 誠
Proceedings of 1st International Conference on Parallel, Distributed and Grid Computing for Engineering (PARENG 2009) (CD-ROM), 12 Pages, 2009/04
We developed the Script Generator API to support users to develop Grid-enabled client application. The Script Generator API automatically generates a Grid-enabled workflow script needed to execute jobs on a Grid system. Using the Script Generator API enables users to use a Grid environment without consciousness of a Grid computing system. In this paper, we show the implementation of the Script Generator API in our Grid infrastructure and its utilization to the Full-scale 3D Vibration Simulator for an Entire Nuclear Power Plant. By developing a Grid-enabled client application for the Full-scale 3D Vibration Simulator, we confirmed the usability of the Script Generator API.
西田 明美; 新谷 文将; 山田 知典; 櫛田 慶幸; 武宮 博; 中島 憲宏
安全研究フォーラム2009資料集, p.25 - 29, 2009/02
本課題は、部品レベルで実プラントを模擬して、地震応答解析が可能な計算科学的手法を用いた3次元仮想振動台を開発することを目的としている。従来の地震応答解析法の保守性や地震PSAにおける機器損傷確率評価への活用により、安全性の向上に資するための調査研究を行う。まずは質点系モデルによる解析や実測値との比較検討を可能とする仕組みを整備する。将来的にはPRA/QRA手法への適用方策に繋げられるようにする。既に数値解析機能を実証済みで、現在実際の振動データ等による応答精度の検証作業を実施中である。今後、応答精度の検証の継続により地震応答解析技術を実証する予定である。
中島 憲宏; 新谷 文将; 西田 明美; 鈴木 喜雄; 井田 真人; 山田 知典; 櫛田 慶幸; Kim, G.; 木野 千晶; 武宮 博
Proceedings of International Symposium on Structures under Earthquake, Impact, and Blast Loading 2008, p.119 - 123, 2008/10
日本は第4のエネルギー消費国といわれているが、その消費資源である石油や天然ガスといった化石燃料資源はほとんど保有しておらず、それらの消費量の多くは輸入に依存しているために、安定したエネルギー供給が一つの問題になっている。一方、温室効果ガス制限のために、省エネルギー化の推進は、重要課題となっている。このような背景において、1966年に始まった日本の商業原子力発電は、今日ではそのエネルギー供給が日本の電気の消費量の約3割を占めるに至っている。日本の土地柄、地震対策は、社会基盤の運用上重要な課題である。その対策確保のために、計算科学的アプローチだけでなく、さまざまなアプローチにより多くの社会基盤の耐震性を検証してきている。本論では、地震対策のための計算科学的アプローチの一つとして、FIESTA(組立構造物のための有限要素解析)による大規模なシミュレーション技術を提案する。本論では、原子力分野で検討すべき衝撃荷重の事例を紹介するとともに、そのシミュレーション課題を議論する。
Bakhtiari, M.; 玉井 広史; 河野 康則; Kramer, G. J.*; 諫山 明彦; 仲野 友英; 神谷 健作; 芳野 隆治; 三浦 幸俊; 草間 義紀; et al.
Nuclear Fusion, 45(5), p.318 - 325, 2005/05
被引用回数：45 パーセンタイル：78.65(Physics, Fluids & Plasmas)これまで、われわれは、大量の水素ガスと小量のアルゴンガスを組合せて注入することにより、ディスラプション緩和のためにトカマク放電を急速にまた逃走電子の発生を回避しつつ停止することが可能であることを示している。今回は、アルゴンに加えて他のガス種を用いた同様の実験を実施した。具体的には、アルゴンガス,クリプトンガス,キセノンガスのそれぞれについて水素ガス注入の有る無しのケースをディスラプション緩和効果の観点から比較した。その結果、どのガス種についても、水素ガスと合わせて注入した場合には、水素ガス無しの場合と比べて逃走電子の発生が少なくまた放電停止がより早くなることを観測した。また、中でもクリプトンガス注入が(水素ガスの有る無しにかかわらず)、ダイバータ板への熱負荷低減や逃走電子の発生回避に最も効果的であったことから、放電停止のために用いるガス種の良い候補としてクリプトンが考えられることを見いだした。
Bakhtiari, M.; 河野 康則; 玉井 広史; 三浦 友史; 芳野 隆治; 西田 靖*
Nuclear Fusion, 42(10), p.1197 - 1204, 2002/10
被引用回数：49 パーセンタイル：80.12(Physics, Fluids & Plasmas)トカマク型核融合炉では、プラズマのディスラプション時に急激に放出される熱エネルギーと逃走電子の発生とによって、第一壁等が損傷を受けることが懸念され、その緩和・抑制を行う手法の開発が進められている。その中で、プラズマ電流を急激に減少させてディスラプションを模擬し、そこへアルゴンと水素の混合ガスをプラズマ中に入射して、逃走電子の発生を防ぎつつ放電を速やかに停止するシナリオを考案し、JT-60Uにおいて実験的に証明した。この結果、アルゴンガスは放射損失を高めて放電の高速遮断に寄与する一方、水素ガスは電子密度を高めるとともに逃走電子の抑制に寄与することが明らかとなり、混合ガスパフの有効性が示された。
小方 厚*; 岡本 宏巳*; 草野 完也*; 遠藤 一太*; 西田 靖*; 榮 武二*; 新井 正敏*; 中西 弘*; 近藤 公伯*
JAERI-Tech 2002-007, 28 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-007.pdf:1.34MB
陽子/イオン加速器は、電子加速器に比べ大きな設備投資を要するために、広い応用分野を有するにもかかわらず普及していない。本研究は、こうした状況に突破口を開けるべく行われた。レーザーとプラズマによる電子加速では、既にプラズマ波の電場により大加速勾配を得ることに成功している。しかし、1GeV以下の陽子は光に比べはるかに低速なので、レーザーが作る航跡場をそのまま加速に用いることができない。そこで、イオン生成に「薄膜衝撃法」,イオン加速に「後方ラマン散乱法」を提案した。イオン源として「薄膜衝撃法」の実験を行った。標的として有機薄膜を用い、イオン温度として約100-200keV最高エネルギーとして約100MeVを得た。50mJ,50fs,1TWのテーブルトップレーザーで、高速陽子を発生したことに大きな意味がある。また、イオン加速としての「後方ラマン散乱法」に関しては、理論的考察,シミュレーション及び密度勾配を持つプラズマ生成とその測定に関する基礎実験を行い、良好な結果を得た。
加藤 崇; 濱田 一弥; 河野 勝己; 松井 邦浩; 檜山 忠雄; 西田 和彦*; 本田 忠明*; 種田 雅信*; 関口 修一*; 大都 起一*; et al.
ICEC16/ICMC Proceedings, p.127 - 130, 1996/00
ITER中心ソレノイド・モデル・コイル実験用冷凍機を製作した。本冷凍機は、冷凍能力5kW(4.5K)又は液化能力800l/hの能力を有し、原研のこれまでの技術開発結果を用いて開発した大型ヘリウム冷凍機である。本論文において、設計諸元を紹介すると共に計測した本システムの熱力学的特性結果を報告する。
進 純郎*; 佐藤 喜一*; 仁志田 博司*; 坂元 正一*; 山林 尚道; 本木 良蔵; 照沼 久寿男; 山本 武夫
医学のあゆみ, 140(1), p.51 - 52, 1987/01
微量金属元素は生体発育を支配する諸酵素を働かせる触媒作用をする重要な要であり、生体発育のKey factorになっている。各胎児期における、各臓器中に分布する微量元素のプロフィールを見ることにより各臓器発育と微量元素間の生物学的特異性の有無を調べることとした。 16~20週で流産に至った5例について、病理解剖し、脳、肺、心、肝、腎、筋肉、皮膚の一部(0.5g)を採取した。この試料を凍結乾燥後、JRR-2およびJRR-4原子炉で20分間および10秒間照射後、Ge検出器により
線スペクトルを測定し、Al,Mn,Cu,Zn,について定量を行った。 Alは特に筋肉、皮膚に多く、他の臓器の2倍近く存在した。Mnは肝臓と腎臓に検出され、Cuは腎臓のみから検出された。Znは腎臓、肝臓に多く、脳では肺、心、皮膚より少なかった。
Crを用いた新生児血液量の測定法山林 尚道; 出雲 三四六; 本木 良蔵; 山本 武夫; 仁志田 博司*; 進 純郎*; 佐藤 喜一*; 鈴木 康之*
Radioisotopes, 34(3), p.144 - 150, 1985/00
生体に全く放射線被曝の問題のない安定濃縮同位体Crを使用して新生児循環血流量を測定する方法を開発した。出生時臍帯より採決した血液中の赤血球をCrで標識し新生児に静注する注入後一定時間をおき0.5mlを静脈採血し凍結乾燥した。日本原子力研究所のJRR-2,3,4原子炉のいずれかで20分間照射し、約2週間放置後
Crおよび
Feの線をGe(Li)検出器で測定した。赤血球への標識化率,洗浄効果,Cr濃度又はCr/Fe比率による希釈率などを検討後、新生児の全血液量を同位体希釈法により求めた。新生児血行動態は出生後の時間経過と共に活発に変化することが示唆され、分娩形態により有意の差が認められた。
