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報告書

日本原子力研究開発機構の自動火災報知感知器に関する調査; 誤警報の低減に向けての検討

坂下 慧至; 奥井 正弘; 吉田 忠義; 植頭 康裕; 奥田 英一

JAEA-Review 2022-012, 42 Pages, 2022/06

JAEA-Review-2022-012.pdf:2.96MB

日本原子力研究開発機構(以下、「機構」という。)は全国に11の研究開発拠点を有しており、それらの研究開発拠点は複数の施設(建屋)から構成されている。近年、各施設において非火災にも係わらず警報が吹鳴する、誤警報の発報件数が増加している。施設には消防法に基づいた自動火災報知感知器が設置されているが、炎や煙が認められない状況の中で119番通報を行うといった例が多くみられた。今回、誤警報の発生状況の実態を把握する目的で、感知器の設置状況等の調査を行った。本調査結果に基づき劣悪な環境下で運用している感知器の誤警報の低減や、老朽化した感知器の計画的な更新に向けた対策を検討した。本調査では誤警報の実態を把握するため、機構内各拠点に設置されている感知器の設置台数、設置時期及び直近3年間(平成30年$$sim$$令和2年)の誤警報の有無及び誤警報発生時の主な原因等について調査した。調査の結果、機構全体の感知器の総数は34,400台であり、総数の7割以上(約25,000台)が設置年数20年以上(メーカ推奨更新期間)であることが分かった。調査期間(3年間)における機構全体での誤警報の発生総数は65件であり、その主な原因調査では、感知器の設置環境の影響による誤作動が約6割を占めた。残りは通常環境下の使用における経年劣化が約2割、その他が約2割であった。また、設置経過年数が比較的に短い14年以下の感知器から誤警報が発生する頻度が高いことが分かった。通常環境下の使用における経年劣化は設置後15年以上経過したものによく見られたが、その頻度は設置環境の影響による誤作動に比べて低いことが分かった。結果として、誤警報は設置年数が短いもの(概ね14年以下)で、設置環境の影響による誤作動が多く発生していることが分かった。以上のような調査結果をうけ、以下の3つの対策を立案した。感知器の設置台数や機器構成、定期点検における保守状況、誤警報の発生状況や講じた対策をデータベース化し感知器の保守管理に活用すること、既設の感知器の設置環境を確認し設置環境の悪い箇所や周辺設備の影響を受けやすい位置に設置された感知器について積極的に対策を講じること及びメーカ推奨更新期間をおおよその目安として計画的に感知器を更新すること、以上の対策を講じることで自動火災報知感知器の誤警報の低減が達成されると考えられる。

論文

Development of spin correlations in the geometrically frustrated triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet CuCrO$$_2$$

梶本 亮一; 富安 啓輔*; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 84(7), p.074708_1 - 074708_6, 2015/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:56.39(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic excitations in the triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$ were studied using single-crystal inelastic neutron scattering. A diffusive quasielastic component that persisted without developing a correlation length over a wide temperature range both below and above the ordering temperature was observed. Furthermore, characteristic momentum dependence was observed that was reproduced using minimum spin clusters. The robust spin clusters contrast with conventional magnetic ordering and may be universal in triangular-lattice Heisenberg antiferromagnets.

論文

Piezoluminescence and liquid crystallinity of 4,4'-(9,10-Anthracenediyl)bispyridinium salts

幸本 重男*; 中古 知貴*; 久松 秀悟; 奥田 康裕*; 桝 飛雄真*; 高橋 正洋*; 岸川 圭希*

Crystal Growth & Design, 15(6), p.2723 - 2731, 2015/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:73.41(Chemistry, Multidisciplinary)

アントラセン系ビスピリジニウム塩のピエゾルミネッセンスと液晶性に関して、結晶状態における刺激応答性とイオン性液晶状態での発光特性で調べた。この塩は中心に発光部位としてアントラセン環を有し、アントラセン部分に結合したピリジニウムはトリアルコキシベンジル基で置換されている。2つのトリメトキシベンジル基を有する塩の単結晶が溶媒和物として得られた。塩化物の酢酸エチル、アセトンおよびジオキサン溶媒和結晶は1次元チャネルを有するほぼ同じ結晶構造であった。溶媒和結晶を粉砕すると含まれている溶媒分子が押し出され、固体状態での蛍光がレッドシフトした。トリス(オクチルオキシ)ベンジルおよびトリス(ドデシルオキシ)ベンジル誘導体は、臭化物および四フッ化ホウ酸塩の場合は昇温過程で、またPF$$_{6}$$酸塩の場合は降温過程で、どの場合でもレクタンギュラーカラムナー相の液晶相を発現した。これらのピリジニウム塩のうち、PF$$_{6}$$酸塩は、溶媒依存性のある特徴的な蛍光を示した。

論文

Low-energy spin fluctuations in CuCrO$$_{2}$$ and Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$ studied by inelastic neutron scattering

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014018_1 - 014018_5, 2014/06

Two-dimensional triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHA) is one of the simplest examples of the geometrical frustration, where nontrivial spin states are expected due to the frustration. CuCrO$$_{2}$$ is one of the TLHAs where the $$S$$ = 3/2 spins of Cr$$^{3+}$$ ions form the triangular-lattice. The spins show a three-dimensional ordering with a proper screw structure below $$T_N$$ = 24 K. To find nontrivial spin fluctuations in addition to the conventional spin wave, we have studied the magnetic excitations by inelastic neutron scattering using the chopper spectrometer AMATERAS at J-PARC. We found that the excitation spectrum shows an additional diffusive quasielastic component at temperatures ($$T$$'s) slightly below $$T_N$$ and $$T > T_N$$. This diffuse scattering shows the different $$T$$ dependence from that of the spin wave excitations, as well as a characteristic $$Q$$ dependence. We argue the origin of the diffuse scattering in terms of the $$Z_2$$-vortex and spin molecules.

論文

Effects of Mg, Ag, and Al substitutions on magnetic excitations in the triangular-lattice antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 82(5), p.054702_1 - 054702_6, 2013/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:41.28(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic excitations in CuCrO$$_{2}$$, CuCr$$_{0.97}$$Mg$$_{0.03}$$O$$_{2}$$, Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$, and CuCr$$_{0.85}$$Al$$_{0.15}$$O$$_{2}$$ have been studied by powder inelastic neutron scattering to elucidate the element substitution effects on spin dynamics in the Heisenberg triangular-lattice antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$. We found a variety of changes in the magnetic excitation spectra caused by the different types of the element substitutions. We argued that the origins of these changes in the magnetic excitations are the effects of doped holes or the change in dimensionality in magnetic correlations.

論文

Temperature and Ag doping effect on magnetic excitations in the quasi-two-dimensional triangular lattice antiferromagnet CuCrO$$_2$$ studied by inelastic neutron scattering

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 新井 正敏; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 79(12), p.123705_1 - 123705_4, 2010/12

 被引用回数:21 パーセンタイル:73.2(Physics, Multidisciplinary)

We have studied magnetic excitations in quasi two-dimensional triangular lattice antiferromagnets CuCrO$$_2$$ and Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_2$$ by inelastic neutron scattering. CuCrO$$_{2}$$ has two types of magnetic excitations: the one is highly dispersive, while the other is less dispersive and spreads over a wide $$Q$$ range. With increasing the temperature, the weight of the latter component transfers to a lower energy, and the spin dynamics becomes a mixture of disordered spin wave and another diffusive component. The Ag doping induces similar spin dynamics even at 5 K. This manifests the impact of the Ag doping on the magnetic correlations and gives a clue to understand the unconventional spin state in the Ag doped CuCrO$$_{2}$$.

論文

Study of ion turbulent transport and profile formations using global gyrokinetic full-$$f$$ Vlasov simulation

井戸村 泰宏; 浦野 創; 相羽 信行; 徳田 伸二

Nuclear Fusion, 49(6), p.065029_1 - 065029_14, 2009/06

 被引用回数:111 パーセンタイル:97.2(Physics, Fluids & Plasmas)

熱源と粒子衝突のあるグローバルジャイロ運動論的full-$$f$$ブラゾフシミュレーションを用いて中心加熱された正磁気シアトカマクにおけるイオン乱流輸送の重要な特徴を明らかにした。イオン温度分布$$T_i$$は臨界勾配付近で大域的に勾配特性長$$L_{ti}equiv |T_i/T'_i|$$が一定となるように維持され、熱流束のかなりの部分が$$1/f$$スペクトルで特徴付けられる雪崩現象で輸送される。これらの特徴は自己組織化臨界を示唆する。磁力線方向の運動量バランスで決まる平衡径電場$$E_r$$のシアが雪崩現象の伝播及び運動量束の向きに強く影響する。$$E_r$$シア応力による非拡散的運動量輸送を観測し、炉心への運動量入力なしに有限の(自発的)トロイダル回転が形成されることを発見した。

論文

Conservative global gyrokinetic toroidal full-$$f$$ 5D Vlasov simulation

井戸村 泰宏; 徳田 伸二; 相羽 信行; 浦野 創

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

ジャイロ運動論と線形フォッカー・プランク演算子に基づいて新しいグローバルジャイロ運動論的トロイダルfull-$$f$$ブラゾフシミュレーションGT5Dを開発した。正磁気シアトカマクにおいて熱源駆動イオン温度勾配乱流シミュレーションを行い、乱流輸送と分布形成の発展を衝突時間に渡って追跡した。このシミュレーションの熱源のない領域では、かなりの熱フラックスが雪崩現象によって運ばれ、硬直性のある温度分布が維持されることを発見した。この領域では平衡径電場$$E_r$$は新古典レベルを大幅に上回り、そのシアは雪崩現象の伝搬と運動量フラックスの向きに強く影響する。$$E_r$$シアによる非拡散的な運動量フラックスが観測され、磁気軸付近に運動量入力がない状況でも有限の(自発的な)トロイダル回転が維持されることを発見した。

論文

Conservative global gyrokinetic toroidal full-$$f$$ five-dimensional Vlasov simulation

井戸村 泰宏; 井田 真人; 叶野 琢磨; 相羽 信行; 徳田 伸二

Computer Physics Communications, 179(6), p.391 - 403, 2008/09

 被引用回数:73 パーセンタイル:95.36(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

革新的な無散逸保存型差分スキームを用いて新しい保存型グローバルジャイロ運動論的トロイダルfull-$$f$$5次元ブラゾフシミュレーション(GT5D)を開発した。このスキームは現在のジャイロ運動論における重要な第一原理を満足することによって数値的な安定性を保証し、ロバーストかつ高精度なトカマク微視的乱流のシミュレーションを可能にする。GT5Dの妥当性は帯状流減衰テスト、イオン温度勾配駆動(ITG)モードの線形解析、及び、非線形ITG乱流シミュレーションのグローバルジャイロ運動論的トロイダル$$delta f$$粒子コードとの比較により検証された。この比較では粒子及びメッシュアプローチに基づく二つのジャイロ運動論コードを用いてITG乱流の大域解を定量的に同定した。

論文

Numerical matching scheme for linear magnetohydrodynamic stability analysis

影井 康弘; 徳田 伸二

Plasma and Fusion Research (Internet), 3, p.039_1 - 039_5, 2008/07

A new matching scheme for linear magnetohydrodynamic (MHD) stability analysis is proposed in a form that the numerical implementation is tractable. The scheme divides the plasma region into outer regions and inner layers, as in the conventional matching method. However the outer regions do not contain any rational surface as their terminal points; an inner layer contains a rational surface as an interior point. The MHD equation employed in the layers is solved as an evolution equation in time, and the full implicit scheme is used to yield an inhomogeneous differential equation for space coordinates. The matching conditions are derived from the conditions that the radial component of the solution in the layer be smoothly connected to those in the outer regions at the terminal points. The proposed scheme is applied to the linear ideal MHD equation in a cylindrical configuration, and is proved to be effective from the view point of numerical scheme.

報告書

Examination on small-sized cogeneration HTGR for developing countries

坂場 成昭; 橘 幸男; 島川 聡司; 大橋 弘史; 佐藤 博之; Yan, X.; 村上 知行; 大橋 一孝; 中川 繁昭; 後藤 実; et al.

JAEA-Technology 2008-019, 57 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-019.pdf:8.59MB

安全性に優れ、発電のみならず水素製造,地域暖房等に利用できる小型コジェネレーション高温ガス炉は、送電網等のインフラが整備されていない発展途上国に最適な原子炉の一つと考えられている。そこで、発展途上国で建設することを想定した小型コジェネレーション高温ガス炉HTR50Cについて検討した。HTR50Cプラントの仕様,機器構成等を決定し、経済性評価を行った結果、小型軽水炉と経済的に競合できることがわかった。

論文

Conservative gyrokinetic Vlasov simulation

井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二

Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 13(1), p.227 - 233, 2008/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:41.52(Mathematics, Applied)

L1及びL2ノルムを保存する有限差分法を用いて新しい保存系ジャイロ運動論的ブラゾフコードを開発した。L2ノルムの保存により数値振動の成長が抑制されるため、本コードは長時間の微視的乱流シミュレーションにおいても数値的に安定でロバーストである。スラブ配位イオン温度勾配駆動乱流シミュレーションにおいて、新しいコードの数値特性を議論し、また、シミュレーション結果を従来の$$delta$$$$f$$粒子コードとベンチマークした。

論文

New conservative gyrokinetic full-$$f$$ Vlasov code and its comparison to gyrokinetic $$delta f$$ particle-in-cell code

井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二; Villard, L.*

Journal of Computational Physics, 226(1), p.244 - 262, 2007/09

 被引用回数:31 パーセンタイル:79.7(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

$$L1$$及び$$L2$$ノルムを保存する有限差分オペレータを用いて新しい保存系ジャイロ運動論的ブラゾフコードを開発した。$$L2$$ノルムの保存により数値振動の成長が抑制されるため、コードは数値的に安定であり、長時間シミュレーションにおいてもロバーストである。スラブ配位イオン温度勾配駆動(ITG)乱流シミュレーションにおいて、エネルギー保存及びエントロピーバランス関係式を確認し、従来の$$delta f$$ PICコードと計算結果のベンチマークを行った。この結果、保存系ブラゾフシミュレーションにおける厳密な粒子保存及び良好なエネルギー保存は長時間の微視的乱流シミュレーションを行ううえで有効であることが示された。PICコードとの比較においては、ブラゾフコード及びPICコードにおける$$v_parallel$$非線形性の物理的・数値的影響を明らかにした。

論文

核融合プラズマ乱流のジャイロ運動論的シミュレーション,1; モデリングと計算手法

井田 真人; 井戸村 泰宏; 徳田 伸二

日本流体力学会年会2007講演論文集(CD-ROM), 5 Pages, 2007/08

3次元流体方程式のための保存型差分法を5次元運動論方程式に拡張し、核融合プラズマ乱流のための新しい数値計算コードを開発した。本コードで用いられる理論モデルはジャイロ運動論的方程式であり、また離散化式は、従属変数のみならずその二乗量をも保存することで知られる森西スキームに基づくものである。ITG乱流を例題としたテストにより、本コードの持つ幾つかの優れた特性が明らかになった。例えば、本コードの全エネルギー保存誤差は既存のコードと比べて1/10以下である。この結果は将来の開放系・衝突系への拡張に道を拓くものである。

論文

核融合プラズマ乱流のジャイロ運動論的シミュレーション,2; 電子乱流における帯状流の自己組織化

井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二

日本流体力学会年会2007講演論文集(CD-ROM), 4 Pages, 2007/08

ETG(電子温度勾配駆動)乱流はトカマクプラズマにおける電子熱輸送の主要な機構の一つと考えられている。近年のシミュレーション研究によりETG乱流におけるさまざまな乱流構造が明らかになりつつあり、特に、熱輸送を抑制させる効果がある帯状流の形成が注目されている。本講演では、ジャイロ運動論モデルによるETG乱流の第一原理シミュレーションを示し、反転磁気シア磁場配位のシミュレーションで観測された帯状流に関して議論する。ETG乱流における帯状流と惑星大気のロスビー波乱流におけるジェットの類似性から帯状流の自己組織化機構を明らかにする。

論文

Magnetic and superconducting properties of LaIrSi$$_3$$ and CeIrSi$$_3$$ with the non-centrosymmetric crystal structure

奥田 悠介*; 宮内 裕一朗*; 伊田 勇輝*; 武田 勇司*; 戸野広 智絵*; 大槌 泰弘*; 山田 勉*; Nguyen, D.; 松田 達磨; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(4), p.044708_1 - 044708_11, 2007/04

 被引用回数:85 パーセンタイル:91.99(Physics, Multidisciplinary)

反転中心を持たない超伝導体CeIrSi$$_3$$及びLaIrSi$$_3$$の単結晶育成に成功し、磁性,超伝導及びFermi面を明らかにした。LaIrSi$$_3$$のフェルミ面は、反転中心がないことを反映し、スピン軌道相互作用による分裂が明確に観測される。一方圧力により、反強磁性体CeIrSi$$_3$$は超伝導体へと変化する。そこでの上部臨界磁場は異方的である。これは、反転中心がない場合の理論的予測と一致する。

論文

保存型ジャイロ運動論的Vlasovコードの開発とその核融合プラズマ乱流シミュレーションへの応用

井田 真人; 井戸村 泰宏; 徳田 伸二

第22回生研TSFDシンポジウム講演論文集, p.88 - 95, 2007/03

流体分野で開発された保存型中央差分法をもとに新しいジャイロ運動論的Vlasovコードを開発し、イオン温度勾配型乱流を例題としたテスト計算によってその基本性能を検証した。本コードは粒子分布関数の2乗量までを保存する性質を持ち、そのため数値粘性を全く含まない高解像度スキームをもとにしながらも、極めて高い数値安定性を獲得することに成功している。また、今回行ったテスト計算により、本コードが従来コードより一桁以上も高いエネルギー保存性を持つことが明らかになった。本コードが持つこれらの特性は、将来の衝突系・開放系への展開に道を拓くものである。

報告書

Kinetic simulations of electrostatic plasma waves using Cubic-Interpolated-Propagation scheme

Lesur, M.*; 井戸村 泰宏; 徳田 伸二

JAEA-Research 2006-089, 29 Pages, 2007/01

JAEA-Research-2006-089.pdf:1.67MB

電子プラズマにおける小振幅波動の運動論的特性をVlasov-Poisson方程式系に基づく解析計算及び数値計算によって調べた。Maxwellianプラズマにおけるプラズマ波の分散関係をLaplace-Fourier変換によって解析し、プラズマ波がLandau減衰によって減衰することを示した。Vlasov-Poisson方程式系を位相空間において解き進めるシミュレーションコードをCIP法を用いて開発しLandau減衰の数値計算に成功した。これらの解析的及び数値的手法を適用してビーム成分を伴う電子プラズマの安定性を議論した。

論文

Gyrokinetic toroidal full-$$f$$ 5D Vlasov code GT5D

井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00

保存型ジャイロ運動論的トロイダル5次元ブラゾフコードGT5Dを開発した。このコードでは一般曲線座標系に拡張した保存型差分スキームとジャイロ運動論方程式の重要な性質である位相空間体積保存を厳密に満たす離散化手法の開発により、トーラス配位において高精度かつロバーストな長時間トカマク乱流シミュレーションが可能になった。コードの物理的検証を目的として線形ベンチマークテストを行いトロイダル粒子コードと一致する結果を得た。また、従来の粒子コードで問題となっていた粒子数保存やエネルギー保存といったジャイロ運動論方程式の第一原理が高精度に満たされることも確認した。

論文

Swift heavy ion irradiation effects in nanocrystalline gold

知見 康弘; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 小檜山 守*; 稲見 隆*; 神原 正*; 奥田 重雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.171 - 175, 2006/04

 被引用回数:15 パーセンタイル:72.54(Instruments & Instrumentation)

金ナノ結晶での欠陥蓄積における高速粒子照射効果を調べた。種々の結晶粒径(23$$sim$$156nm)の金ナノ結晶箔試料(厚さ3$$sim$$5$$mu$$m)を、ガスデポジション法とその後の熱処理により作製した。60MeV $$^{12}$$Cイオン,3.54GeV $$^{136}$$Xeイオン及び2.0MeV電子線を低温で試料に照射した。照射中の電気抵抗率変化をその場測定することにより、欠陥蓄積挙動を観測した。電気抵抗率変化の照射量依存性を解析した結果、欠陥生成断面積($$sigma$$$$_{d}$$)及び欠陥消滅断面積($$sigma$$$$_{r}$$)が結晶粒径の減少とともに単調増加することがわかった。このことは、金多結晶よりも弾き出しエネルギーの閾値(E$$_{d}$$)が低くなっていると考えられる金ナノ結晶での結晶粒界近傍領域の体積分率が大きいことに起因することを示している。また、金ナノ結晶での電子励起効果の可能性についても議論する。

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