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論文

Development of ITER equatorial EC launcher components toward the final design

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 67(4), p.718 - 731, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.14(Nuclear Science & Technology)

ITER ECランチャーの開発において、ランチャーの機能、信頼性向上を目的とした改良設計やプロトタイプ試験を行ってきた。改良設計では、中性子遮蔽性を高めるべく、ランチャー前方に遮蔽構造物を追加するため、ミリ波伝送部における固定ミラーの位置を後方へずらしつつ、マイクロ波伝送性を保つ設計改良を行った。その設計に基づくマイクロ波伝送部のモックアップを製作し、大電力伝送実験を行った。所定の角度可変範囲(20$$^{circ}$$$$sim$$40$$^{circ}$$)において設計通りのマイクロ波伝送を実証すると共に、散乱マイクロ波によりビームダクト内壁の温度上昇を観測し、散乱マイクロ波に対するビームダクトの冷却性能の必要性を明らかにした。また、ブランケットやポートプラグについて、主に、製作性と冷却水の流力特性を評価するためのモックッアップを製作した。ブランケットやポートプラグの製作で想定しているHIPや溶接施工性などにおける大きな技術課題は無く、また、冷却設計においては、設計要求通りの圧力損失内で必要な流量が確保できることを実験的に明らかにした。

論文

Nuclear analysis of ITER equatorial EC launcher

高橋 幸司; 飯田 浩正*; 小林 則幸*; 梶原 健; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.156 - 159, 2013/05

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

ITER水平ポートECランチャーの要素機器における核発熱や中性子負荷、後方部におけるハンズオンメインテナンスの可能性などを評価するための核解析を行っている。モンテカルロ粒子シミュレーションコードを用いて、プラズマからランチャー周りの空間への中性子漏洩を計算した。その結果、ランチャーポートプラグと真空容器のポートとの細いギャップや、ポート壁を介して漏洩する中性子がランチャー後方での中性子フラックスに影響することが判明したものの、停止後線量率は、設計許容値である100$$mu$$Sv/hレベル程度になることがわかった。

論文

Development of ITER equatorial EC launcher

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 小林 則幸*; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03

プラズマ電流の方向に対し順/逆・両方向に20$$sim$$40$$^{circ}$$のトロイダル入射角度可変で20MWのミリ波パワー入射を可能とし、さらに、耐熱性,耐電磁力,中性子遮蔽性能が要求されるこれまでに例のない大規模のITER用ECランチャーの設計やその要素機器開発を進めた。3ユニット存在するミリ波伝送部の設計では、導波管伝送機器と空間伝送を組合せた構造とすることで低コスト化を図った。可動入射ミラーの最大熱負荷及び空間伝送領域の伝送効率は、それぞれ2.1MW/m$$^{2}$$、98.4$$sim$$99%となり、熱負荷低減効果は1/3程度、伝送効率の影響は1%以下とすることに成功した。遮蔽ブランケットの設計も進め、製作性や耐熱性,電磁力低減などを考慮した設計を確立した。それらの設計を保証するための熱・構造解析や電磁力解析、冷却水の流動解析など実施し、ECランチャー全体の基本設計を確立した。その設計に基づき、ECランチャーモックアップなどの製作を進め、設計の整合性を確認するための大電力伝送実験を実施し、設計通りのミリ波ビーム放射を確認し、現設計の有効性を実証した。また、実機相当の真空窓モックアップや可動ミラー駆動機構の性能評価試験も実施し、ITERの運転で使用できる見通しを得た。

論文

High power millimeter wave experiment of torus diamond window prototype for ITER EC H&CD system

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Engineering and Design, 88(2), p.85 - 93, 2013/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.8(Nuclear Science & Technology)

ITER電子サイクロトロン波加熱電流駆動システム用トーラスダイアモンド窓において、高い信頼性を有し、かつ、製作性を考慮した設計を確立した。その設計に基づき、ダイアモンド窓プロトタイプを製作し、ミリ波伝送性能を調べるための大電力実験を行った。740kW-100秒の伝送を実証した。窓のダメージや顕著な温度上昇も見られず、また、窓の冷却水温度は飽和し、その結果から誘電損失を表すロスタンジェントが7.8$$times$$10$$^{-6}$$と評価された。この結果は、これまで原子力機構で得られたなかでの最低値であり、このような低誘電損失性能を有するダイアモンド窓により1MW以上の伝送の実現可能性が期待できる。

論文

Progress of ITER equatorial electron cyclotron launcher design for physics optimization and toward final design

高橋 幸司; 梶原 健; 岡崎 行男*; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.982 - 986, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.57(Nuclear Science & Technology)

ITERの物理性能最適化のために、水平ランチャーの3つのビーム束のうち一つを逆方向電流駆動を行うためにひっくり返す設計改良を行った。同時に、ランチャーからのビームパワーをプラズマ中心で効率よく結合する改良として、上下にあるビーム束の入射角度をそれぞれ5度ずつ傾ける設計とした。さらに、ランチャー先端の遮蔽ブランケットの開口サイズも遮蔽性能を維持するための最適化を行った。その結果、ビームパワーの伝送効率低下は0.3%程度であることが判明した。また、ランチャーの可動ミラーについては、設計信頼性,製作性,保守性を考慮し、遮蔽ブロックと一体化した設計とした。

論文

Observation of divertor and core radiation in JT-60U by means of bolometric imaging

Peterson, B. J.*; 木島 滋; Parchamy, H.*; 金子 昌司*; 大森 俊道*; Seo, D. C.*; 芦川 直子*; 助川 篤彦; JT-60チーム

Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.412 - 415, 2007/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:66.47(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合科学研究所との研究協力としてJT-60Uで実施している「核燃焼トカマク実験用イメージング・ボロメータの開発」に関する最新の研究成果を報告する。この計測法は、プラズマの放射をピンホールを介して薄膜に投影し、その結果生じる薄膜上の温度変化を赤外カメラの画像として測定する方法である。接線方向に広角の視野を持つ所から、ダイバータを含む全ポロイダル断面のトーラス1/4周にわたる広い範囲の観測が可能である。昨年開始した予備試験では高加熱入力の重水素放電時に赤外カメラの誤動作が発生したため、中性子,$$gamma$$線並びに漏洩磁場に対する遮蔽をさらに強化し、併せて画像信号伝送系の改造を行った。この改造により、強磁場で高パワー加熱の重水素放電での測定が可能となり、赤外カメラのデータから薄膜上に写影された放射強度を1秒間に30コマの映像として観測できるようになった。不純物を入射して放射損失を過大にした時のプラズマ崩壊の様子を視覚的に捉える、など幾つかの初期結果を得た。感度較性,2次元放射パワー分布の算出など測定・検討結果を報告する。

論文

Determination of Melting Point of Mixed-Oxide Fuel Irradiated in Fast Breeder Reactor

立花 利道; 井滝 俊幸; 山内 勘; 大森 雄*

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(2), p.155 - 157, 1985/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:92.69(Nuclear Science & Technology)

「常陽」MK-I照射後燃料の融点をタングステンキャプセル封入方式によるサーマルアレスト法で遠隔測定した。今まで、0$$sim$$5万MWD/Tでの混合酸化物燃料の融点下限値は2650$$^{circ}C$$以上と報告(米国GE社によるフィラメント法での測定)されていたが、今回の測定で2720$$^{circ}C$$以上であることが分かった。また、酸化物燃料は炉内で核分裂生成物と多元系を生成するため、燃焼度の増加と共に融点は降下すると一般に云われていたが、0$$sim$$5万MWD/Tではその影響は無視しうる程度であり、融点は降下しないことが分かった。

口頭

Prototype development of the ITER EC system with 170 GHz gyrotron

小田 靖久; 梶原 健; 池田 亮介; 大島 克己; 林 一生*; 高橋 幸司; 坂本 慶司; Purohit, D.*; Gandini, F.*; 大森 俊道*; et al.

no journal, , 

To study the operational performance of ITER EC heating and current drive system (H&CD), a mock-up of the ITER mm wave system has been assembled using the high power long gyrotron test stand in JAEA. The prototype system is composed of the primary parts of the EC H&CD system, including: 170 GHz gyrotron, power supply, transmission line (TL) and mock-up of equatorial launcher (EL) and control system. The JAEA test stand is a flexible system with its center piece a frequency-step-tunable gyrotron at 170 GHz/137 GHz/104 GHz. The output beam is radiated to the identical direction from the output window for each frequency, consequently the power was transmitted to the end of the TL at these three frequencies. The system has achieved CW 5 kHz power switching, which demonstrates the compatibility for MHD control of ITER plasma. The modulation was achieved using a novel configuration of the electron beam acceleration power supply. In the experiment, stable 5 kHz of power modulation was demonstrated with minimized spurious frequency excitation at the ramp-up phase of each pulse which satisfied the ITER criteria.

口頭

Status of procurement of ITER JA gyrotron and final design of its operation system

小田 靖久; 池田 亮介; 大島 克己; 林 一生*; 高橋 幸司; 梶原 健; 小林 貴之; 森山 伸一; 坂本 慶司; Darbos, C.*; et al.

no journal, , 

The procurement arrangement (PA) of ITER JA gyrotron was signed in 2013 September. This PA includes 8 sets of gyrotron and its operation system to ITER site. Since start of PA, final design of gyrotron and its operation system was proceeded. The design work was reviewed in the final design review meeting in 2015 January. In this report, the design of gyrotron operation system will be presented.

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