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報告書

HTTRにおけるガス圧縮機のシールオイル漏れに関る改善

小山 直*; 濱本 真平; 金城 紀幸*; 根本 隆弘; 関田 健司; 磯崎 実; 江森 恒一; 伊藤 芳輝*; 山本 秀雄*; 太田 幸丸; et al.

JAEA-Technology 2007-047, 40 Pages, 2007/08

JAEA-Technology-2007-047.pdf:18.83MB

日本原子力研究開発機構が所有する高温工学試験研究炉(HTTR)の原子炉補助施設に設置しているガス圧縮機は、一般的な往復圧縮機を採用しているが、冷却材漏洩防止等の観点から複雑なロッドシール機構を有している。これまでの運転結果より、ガス圧縮機のロッドシール機構は、シールオイル漏れを頻発しており、長期連続運転における信頼性に問題があった。調査の結果、シールオイル漏れの原因は、おもにシール材の限界摺動特性を超えた範囲で使用したため、シール材リップが摩耗・変形し、シール機能が維持できないことにあった。そこで、代替シール材の選定,工場試験装置を用いた耐久性評価試験,実機を用いた実証試験を通して、長期連続運転に耐え得るシール材の見通しを得た。

報告書

HTTR後備停止系不具合の調査報告書

濱本 真平; 飯垣 和彦; 清水 厚志; 澤畑 洋明; 近藤 誠; 小山 直; 河野 修一; 小林 正一; 川本 大樹; 鈴木 尚; et al.

JAEA-Technology 2006-030, 58 Pages, 2006/03

JAEA-Technology-2006-030.pdf:10.69MB

日本原子力研究開発機構が所有する高温工学試験研究炉(HTTR)の反応度制御設備は、制御棒系と後備停止系の、動作原理の異なる二つの独立した系統で構成されている。通常運転時、原子炉の反応度を制御するとともに、運転時の異常な過渡変化時及び事故時に安全かつ確実に原子炉を停止させるものである。後備停止系は、万一制御棒系のみで原子炉を停止できない場合に、中性子吸収材である炭化ホウ素ペレットを炉心内に重力落下させ、いかなる運転状態からも原子炉を停止する機能を有するものであり、炭化ホウ素ペレットと、ペレットを収めるホッパ,電動プラグ,後備停止系駆動機構,ガイドチューブ等で構成されている。HTTRでは、平成16年7月26日から平成17年3月4日までの計画で、施設定期検査を実施してきたところ、2月21日の後備停止系の作動試験時に、本装置の16基のうち1基が正常に動作しないことがわかった。調査の結果、後備停止系が正常に動作しなかった原因は、後備停止系を駆動するモータの上部のオイルシールが変形したことによってグリースから分離した油がブレーキに到達し、ブレーキの磨耗した粉と混合することによって粘着物となり、粘着物がブレーキの解除を阻害したことによって、モータの駆動を妨げたことがわかった。

報告書

HTTRの2次加圧水冷却器の伝熱性能に関する評価

栃尾 大輔; 渡辺 周二; 七種 明雄; 小山 直; 根本 隆弘; 濱本 真平; 篠原 正憲; 磯崎 実; 中川 繁昭

JAEA-Technology 2006-005, 83 Pages, 2006/02

JAEA-Technology-2006-005.pdf:6.09MB

定格熱出力30MWの高温工学試験研究炉(HTTR)では、原子炉で発生した熱を主冷却系を構成する加圧水冷却器,中間熱交換器による熱交換を経て、最終的に加圧水空気冷却器により大気に放散している。HTTRの主冷却系熱交換器は原子炉出口冷却材温度850$$^{circ}$$C/950$$^{circ}$$Cの条件下で原子炉で発生した30MWの除熱を行うための伝熱性能を有していなければいけない。本報では、HTTRにおいてこれまで実施してきた出力上昇試験,供用運転のデータから、主冷却系に設置されている熱交換器のうちの2次加圧水冷却器(SPWC)について伝熱性能を評価した。また、設計時におけるSPWCの伝熱性能との比較を行い、SPWCが設計時に要求された伝熱性能を有していることを確認した。

報告書

炉容器冷却設備冷却器の伝熱性能の変化とその回復作業について

濱本 真平; 渡辺 周二; 小山 直*; 太田 幸丸; 栃尾 大輔; 藤本 望

JAERI-Tech 2005-035, 35 Pages, 2005/07

JAERI-Tech-2005-035.pdf:2.54MB

HTTRの炉容器冷却設備(Vessel cooling system: VCS)は工学的安全施設の一つであり、配管破断や減圧事故時のような強制循環による炉心の冷却ができない場合に、炉心の熱を圧力容器の周りに設置した水冷管パネルで輻射及び自然対流によって除去する設備である。また、通常運転時には1次遮蔽体のコンクリート温度を制限値以下に保つ機能を有している。これまでの運転で、VCSによる除熱量の変化はないものの、VCSを流れる冷却水の温度レベルが徐々に上がりはじめた。さらに冷却水の温度上昇に伴い、遮蔽体であるコンクリート温度の上昇も懸念された。このまま運転を続けると、コンクリート温度が制限値に近づくことも予想されたため、VCS冷却水の温度レベルを低下させる対策を行うこととした。VCS冷却水の温度を管理している機器の1つにVCS冷却器がある。このVCS冷却器の伝熱性能を評価しその低下の程度を明らかにした。その結果、伝熱性能の低下が認められたため、伝熱管の洗浄を行い伝熱性能の回復を図った。これにより、VCS除熱量を変化させることなく、VCS冷却器の伝熱性能を大きく改善し、VCS冷却水の温度を低下させることができた。

報告書

HTTRの1次ヘリウム循環機フィルタ交換

古澤 孝之; 角田 淳弥; 植田 祥平; 根本 隆弘; 小山 直*; 鎌田 崇

JAERI-Tech 2004-024, 46 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-024.pdf:6.75MB

HTTRの1次ヘリウム循環機は、原子炉冷却材であるヘリウムガスを循環させるための重要な機器であり、1次加圧水冷却器用に3台,中間熱交換器用に1台設置している。このヘリウム循環機の上流側には、ヘリウムガス中の微粒子等がヘリウム循環機の主軸を支持している軸受に混入するのを抑制するためにフィルタを設置している。このフィルタの出入口間の差圧が出力上昇試験中に次第に上昇してきた。ヘリウム循環機のフィルタ差圧の上昇は、原子炉運転に支障をきたす可能性がある。このため、新規にフィルタを製作し、フィルタ交換を行った。また、フィルタ交換の際に、外観確認及びフィルタの付着物を採取しその分析を行った。本報は、フィルタ交換及びフィルタ差圧上昇原因調査についてまとめたものである。

論文

Diagnostics system of JT-60U

杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:3.03(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。

口頭

高温ガス炉における化学的不純物挙動; HTTRの2次ヘリウム冷却材における不純物挙動評価

濱本 真平; 小山 直; 江森 恒一; 梅田 政幸; 坂場 成昭

no journal, , 

高温ガス炉の2次ヘリウムは、将来、水素製造装置等の熱利用系に使用されることが期待されている。日本初の高温ガス炉HTTRの2次ヘリウム系は、将来の核熱利用を踏まえ、高温ガス炉の2次冷却材にヘリウムガスを採用したシステムである。本報では、HTTRの2次ヘリウム系の不純物挙動を評価した結果を示す。

口頭

実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究,4; 炉心特性,安全性に関する検討

中川 繁昭; 國富 一彦; 橘 幸男; 寺田 敦彦; 皆月 功*; 小山 直*; 塚本 裕貴*

no journal, , 

原子力機構と三菱重工業とが連携し、概念の検討を進めている実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究については、日本で初めての高温ガス炉であり、原子力機構の大洗研究開発センターに設置された高温工学試験研究炉(HTTR)の設計,建設,試験・運転で得られた知見を活かして炉心特性に関する評価検討を行った。得られた炉心特性に基づき、技術的成立性を判断するための代表的な事故事象について安全性に関する評価検討を行った。その結果、設計検討を行ったMHR-50/100isの2つのシステムのうち、代表的なシステムであるMHR-50isについて、炉心は3年間の燃焼が可能であり、燃焼度は平均52GWd/t(最高93GWd/t)に達するとの結果を得た。また、代表的な事故事象として、1次冷却設備二重管内管破損事故(加圧事故)、スタンドパイプ破損事故(反応度投入事故)等に対して原子炉の安全性が確保されることを確認した。

口頭

実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究,1; 実用高温ガス炉開発の概要

清水 克祐*; 皆月 功*; 大谷 知未*; 溝上 頼賢*; 小山 直*; 塚本 裕貴*; 國富 一彦; 橘 幸男; 寺田 敦彦

no journal, , 

三菱重工業と日本原子力研究開発機構とが連携し、平成21年より、高温ガス炉の特長(安全性,運転性,経済性,熱利用)を生かした実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究を行っている。原子炉炉システムの開発理念は、HTTRで開発された技術及び既往技術を活用することによる開発リードタイムの短縮、投資リスクの低減から小型炉を志向した。加えて、小型炉の強みを活かして建設工期の短縮によるコスト低減を図った。本発表では、本実用高温ガス炉のプラント概念を中心に、開発の概要、小型高温ガス炉の市場性及びフィナンシャル分析による事業性について報告する。加えて、高温ガス炉で懸念される水浸入事故,反応度印加事故に対する耐性を有するシステムの概要を報告する。

口頭

Sgの酸化還元研究に向けたMoとWの溶媒抽出

宮下 直; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 北辻 章浩; 塚田 和明; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; Omtvedt, J. P.*; et al.

no journal, , 

現在、超アクチノイド元素であるシーボーギウム(Sg)の酸化還元電位を測定するために、フロー電解カラムと迅速連続溶媒抽出装置(SISAK)を用いた実験を計画している。その方法では異なる酸化状態のSgを溶媒抽出法により迅速に分離し、測定することが必要となる。そこでSgと同族元素であるMoとWを用いてさまざまな抽出剤による溶媒抽出を行い、その抽出挙動を調べた。

口頭

シーボーギウム(Sg)の酸化還元研究にむけた同族元素MoとWの電解還元

豊嶋 厚史; 宮下 直; 大江 一弘; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 塚田 和明; 北辻 章浩; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; Omtvedt, J. P.*; et al.

no journal, , 

超重元素研究グループでは、超重元素シーボーギウム(Sg)の酸化還元電位をフロー電解カラム装置と連続溶媒抽出装置SISAKとを使用した連続電解実験によって決定する計画である。本研究ではその実験に先立ち、フロー電解カラム装置を用いて軽い同族元素MoとWの電解実験を行った。原子力機構タンデム加速器において$$^{181}$$Ta(p,n)反応により$$^{181}$$Wを生成し、無担体のトレーサーを用いて還元実験を行った。0.1M HClのトレーサー溶液を-0.8Vから0.6Vまでの電圧を印加したフロー電解カラム装置に導入し、さらに0.1M HCl水溶液を流した。溶出液から1000$$mu$$L分取して同体積の10$$^{-4}$$ Mヒノキチオール(トルエン溶媒)と混合し、1分間振とう後30秒遠心分離した。その後、両相から800$$mu$$Lずつ分取してそれぞれの$$gamma$$線を測定した。その結果、電解後の$$^{181}$$Wの抽出量は印加電圧に対して変化を示さず一定であることがわかった。本実験では電解後の溶出液を有機相と混合して振とうしている。そのため、一度カラム電極内で還元されたWが、溶出後の抽出中に再び6価に酸化された可能性が考えられる。今後、再酸化を防ぐために実験手法の改良を行っていく予定である。

口頭

Sgの酸化還元研究に向けた迅速溶媒抽出装置SISAKの改良

大江 一弘; 塚田 和明; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史; 宮下 直; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮*; Lerum, H. V.*; et al.

no journal, , 

超重元素研究グループでは、溶媒抽出法及び電気化学的酸化還元法を用い、106番元素シーボーギウム(Sg)の酸化還元電位を決定することを目的に研究を進めている。Sg実験の際には、フロー電解カラムと迅速溶媒抽出装置SISAKを組合せて利用する計画であるが、現状では両装置が対応可能な流速に大きな差があるため、SISAKを低流速で利用するための開発が必要である。本研究では、ガスジェット搬送された核反応生成物を溶液に溶解してガス排気を行うSISAKデガッサーをより低い流速でも利用可能にすることを目的に、新しいデガッサーの開発を行った。新たに開発したデガッサーは、疎水性のテフロンメンブレンフィルターを利用して気液の分離を目指すものである。この新デガッサーを用い、ガスジェット搬送物の溶液化効率の測定を行った。その結果、SISAKの通常の流速である0.4mL/sでは、80%程度の高い溶液化効率を得た。低流速である0.1mL/sでも、気液の混合を促すミキサーを組合せて使用することで同程度の効率が得られ、開発したデガッサーが低流速にも対応可能であることがわかった。

口頭

Solvent extraction of hexavalent Mo and W using 4-isopropyltropolone (Hinokitiol) for seaborgium (Sg) reduction experiment

宮下 直; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 塚田 和明; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮; 羽場 宏光*; et al.

no journal, , 

4-イソプロピルトロポロン(ヒノキチール: HT)を用いた$$^{93m}$$Mo及び$$^{176}$$Wの溶媒抽出を行い、その抽出挙動をスロープアナリシスにより調べた。その結果、HT濃度に対する分配比の傾きはMoで1.88、Wで1.54となり、金属イオンと抽出剤が1:2で抽出化学種を形成していることがわかった。

口頭

Extraction behavior of hexavalent and reduced Mo and W with 4-isopropyltropolone (Hinokitiol)

宮下 直; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮; 羽場 宏光*; et al.

no journal, , 

0.1 M HCl/0.9 M LiCl水溶液系におけるトレーサーレベルでの6価及び還元後のMoとWの4-イソプロピルトロポロン(ヒノキチール)による抽出挙動を調べた。Wの場合は分配比は還元に利用したフロー電解セルで実験可能な電圧範囲で分配比はほとんど変化しなかったが、Moでは0から-0.2V近傍で分配比が10から1に変化することがわかった。以上の結果から、ヒノキチオールを抽出剤とした溶媒抽出により、6価のMoと還元後のMoを分離することが可能であることがわかった。

口頭

Chemical studies of Mo and W in preparation of a Seaborgium (Sg) reduction experiment using MDG, FEC, and SISAK

豊嶋 厚史; 宮下 直*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 北辻 章浩; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; Lerum, H. V.*; et al.

no journal, , 

生成率が低く短寿命のSgに対して連続電解実験行うため、我々はメンブレンデガッサー(MDG)、フロー電解カラム、連続液液抽出、ならびに液体シンチレーション測定システム(SISAK)から成る新しい化学装置を開発している。最近、Sgの同族元素であるMoとWを用いた様々な準備実験を行った。MoとWの短寿命核種を含むキャリアーガスと水溶液をMDGを用いて混合し、水溶液に効率よく溶解することに成功した。また、CV測定や紫外可視吸光測定により、Mo(VI)/Mo(V)とW(VI)/W(V)の酸化還元反応を同定した。さらに、バッチ法を用いたMo(VI)とW(VI)の塩酸水溶液からヒノキチオールへの抽出実験やSISAKならびにMDGを用いたオンライン抽出実験に成功した。発表ではこれらの結果を含む現状について報告する。

口頭

Electrolytic reduction studies of Mo and W towards the reduction of seaborgium

豊嶋 厚史; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; Huang, M.*; 金谷 淳平*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

Sgの還元研究に向け、キャリアフリートレーサー$$^{93m}$$Moと$$^{176,181}$$Wの電解還元挙動をフロー電解カラム(FEC)を用いて調べた。異なる溶媒抽出挙動に基づいて安定なMo(VI)やW(VI)とそれぞれの還元種を分離・同定するために、FECを用いて電解済みのサンプルをTOAやHDEHPを用いた溶媒抽出により化学的に分析した。また、マクロ量のMoやWのサイクリックボルタンメトリーや紫外可視分光測定を行い、それぞれの条件下における酸化還元反応の情報を得た。会議ではMoとWを用いた基礎実験の現状について報告する。

口頭

超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元にむけた同族元素MoとWの電解還元

豊嶋 厚史; 宮下 直*; 大江 一弘*; 北山 雄太*; Lerum, H. V.*; 後藤 尚哉*; 金谷 佑亮; 小森 有希子*; 水飼 秋菜*; Vascon, A.; et al.

no journal, , 

超重元素研究グループでは、超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元実験に向けた準備実験を進めている。本研究では、Sgの同族元素である$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを用い、これらを電解還元した後、溶媒抽出分離が可能な溶液条件を探索した。原子力機構タンデム加速器施設において$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを生成した。これらをHe/KClガスジェット法により化学室まで搬送し、3分間捕集した後、数百$$mu$$Lの硫酸水溶液あるいは硫酸と過塩素酸の混合水溶液に溶解した。これを0.4Vから-1.4Vまでの電圧(vs. Ag/AgCl参照電極)を印加したフロー電解カラムに導入した後、溶出液を収集した。さらにこの溶出液をトリイソオクチルアミン(TOA)-トルエン溶液と混合して1分間振とうした後、30秒間遠心分離した。その後、両相から同量分取して$$gamma$$線を測定し、分配比Dを評価した。硫酸/過塩素酸水溶液で電解還元し、0.2M TOAへ抽出した場合、MoのD値は-0.4 V以下で急激な減少を示す一方、WのD値は変化しなかった。このような変化は他の分離条件においても観測されており、WがMoに比べて還元され難いことを示している。討論会では、他の電解条件や抽出条件についても報告する。

口頭

Developments towards aqueous phase chemistry of transactinide elements

豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; 金子 政志*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

シーボーギウム(Sg)より重い超アクチノイド元素は重イオン核反応で生成されるが、半減期が十秒以下であり、さらに生成率が低いため一時間に一原子しか生成できない。そのため、これらの元素の溶液化学的研究には迅速な化学分離を連続的に行うことができる分析装置が必要となる。本研究ではSgの化学研究に向け、ガスジェット搬送物を溶液に迅速溶解するために新たに開発したメンブレンデガッサー、酸化還元反応を制御するためのフロー電解カラム、そして連続溶媒抽出装置(SISAK)を連結して用い、Sgの軽同族元素であるMoならびにWの模擬実験を行った。学会ではこれらの開発状況について発表する。

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