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報告書

もんじゅ模擬燃料集合体製造に係る技術報告

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

JAEA-Technology 2020-020, 73 Pages, 2021/03

JAEA-Technology-2020-020.pdf:8.26MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、現在、廃止措置が進められており、その第一段階として、炉心に装荷している燃料を取り出す工程がある。炉心の燃料集合体は、エントランスノズルが炉心支持板の連結管に挿入され自立しており、周辺の集合体によりパッド部を介して支え合い炉心体系を維持する構造となっている。そのため、燃料を取り出した場所に模擬燃料集合体を装荷し、燃料集合体を安定させる必要があった。このような背景を受け、もんじゅ炉心燃料集合体の製造経験のあるプルトニウム燃料技術開発センターへ、もんじゅ側から模擬燃料集合体の製造依頼があり、製造を行った。この報告書は、装荷する模擬燃料集合体の設計、製造、出荷について報告するものである。

論文

Electronic structure of ThRu$$_2$$Si$$_2$$ studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy; Elucidating the contribution of U 5$$f$$ states in URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$

藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 松本 裕司*; 山本 悦嗣; 立岩 尚之; et al.

Physical Review B, 96(12), p.125117_1 - 125117_9, 2017/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:43.06(Materials Science, Multidisciplinary)

The Fermi surface and band structure of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ have been studied by angle resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) with the incident photon energies of $$hnu$$ = 665-735 eV. Detailed band structure and the three-dimensional shape of the Fermi surface were derived experimentally, and they are quantitatively explained by the band-structure calculation based on the density functional approximation. Comparison of the experimental ARPES spectra of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ with those of $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ shows that they have considerably different spectral profiles particularly in the energy range of $$E_mathrm{B} = E_mathrm{F}$$ - 1 eV. Some energy bands with their energy dispersions of about 1 eV observed in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ are missing in the ARPES spectra of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ measured along the same high symmetry line of Brillouin zone, suggesting that U 5$$f$$ states form these bands in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$. The relationship between the ARPES spectra of $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ and $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ is very different from the case between $$mathrm{CeRu}_2mathrm{Si}_2$$ and $$mathrm{LaRu}_2mathrm{Si}_2$$ where their intrinsic difference is limited only in the very vicinity of the Fermi energy. The present result argues that the U 5$$f$$ electrons in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ have strong hybridization with ligand states, and essentially have an itinerant character.

論文

Behavior of tritium in the vacuum vessel of JT-60U

小林 和容; 鳥養 祐二*; 齋藤 真貴子; Alimov, V. Kh.*; 宮 直之; 池田 佳隆

Fusion Science and Technology, 67(2), p.428 - 431, 2015/03

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

JT-60Uは、20年間の重水素実験の後、解体が開始された。解体では、真空容器中のトリチウムの保持量が安全上重要な問題の一つである。そこで、真空容器として用いられたインコネル625中のトリチウムの挙動を把握することは、非常に重要である。本報告では、室温中でインコネル625からトリチウムは、1年間連続的に放出されることを明らかにした。また、約1年間でほとんどのトリチウムが放出され、その化学形は、HTOであることを明らかにした。これらデータをもとに今後は、JT-60Uで用いられた真空容器を使用し、トリチウムの挙動に関する研究を進める。

論文

NMR determination of noncollinear antiferromagnetic structure in TbCoGa$$_5$$

徳永 陽; 齋藤 庸*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 川崎 裕*; 岸本 豊*

Physical Review B, 84(21), p.214403_1 - 214403_7, 2011/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.26(Materials Science, Multidisciplinary)

本論文はTbCoGa$$_5$$において特異な磁気構造が実現していることをGa核のNMR研究により明らかにしたものである。TbCoGa$$_5$$は単純な結晶構造にもかかわらず低温で非常に複雑な磁性を持ち、その起源として磁気双極子と電気四極子相互作用の競合という新規なメカニズムが提唱されていた。本研究によりこの物質の基底状態における磁気秩序構造が初めて明らかになった。同定された磁気構造は2つの波数ベクトルを持ったノンコリニアー型の構造であり、この特異な磁気構造はこの物質における複雑な電子間相互作用の存在を示している。本論文ではその起源の一つとして、上記の磁気双極子と電気四極子相互作用の競合に加え、TbGa正方格子内に内在する磁気的なフラストレーションの可能性を新たに指摘した。

論文

Ultrasonic measurements on the cage-structured clathrate compound U$$_3$$Pd$$_{20}$$Si$$_6$$

柳澤 達也*; 立岩 尚之; 真山 太一*; 齋藤 旬*; 日高 宏之*; 網塚 浩*; 芳賀 芳範; 根本 祐一*; 後藤 輝孝*

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA105_1 - SA105_3, 2011/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.61(Physics, Multidisciplinary)

Ultrasonic measurements of U$$_3$$Pd$$_{20}$$Si$$_6$$ were performed in order to investigate elastic properties of the cage-structured compound U$$_3$$Pd$$_{20}$$Si$$_6$$. At temperatures over antiferromagnetic ordering at $$T_{rm N}$$ = 19 K, neither an up-turn anomaly nor frequency dependence of the elastic constants, regarding the ultrasonic dispersion (UD), was found. A drastic change of $$C_{44}$$ mode at $$T_{rm N}$$, in particular, implies a strong magneto-elastic coupling of 5$$f$$-electrons or a possible contribution of a ferroquadrupole interaction to the antiferromagnetism in U$$_3$$Pd$$_{20}$$Si$$_6$$.

論文

Compact DEMO, SlimCS; Design progress and issues

飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.

Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07

 被引用回数:135 パーセンタイル:97.73(Physics, Fluids & Plasmas)

最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m$$^{2}$$以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:51 パーセンタイル:71.37(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

論文

Feedback control of radiation region in radiative divertor plasma on JT-60U tokamak

玉井 広史; 木島 滋; 細金 延幸; 朝倉 伸幸; 坂田 信也; 齋藤 直之; 秋葉 賢一*; 赤坂 博美; 川俣 陽一; 栗原 研一

Fusion Engineering and Design, 39-40, p.163 - 167, 1998/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:60.41(Nuclear Science & Technology)

ダイバータ部のボロメータ信号を用いてダイバータ領域に注入するガスパフ量のフィードバック制御を行い、放射冷却ダイバータを定常に維持した。このとき、全加熱入力の40%に当たる6MWのダイバータ放射損失が、約3秒間ほぼ一定値に保たれた。一方、放射損失を加熱入力の50%以上にすると、MARFEが発生して急激に増加し、帰還制御が困難となった。放射損失量の制御領域を広げるためには、パフするガスの種類や入力に用いるボロメータ信号の選択など、各種のパラメータの最適化を行う必要がある。来年度予定されている改造ダイバータでは、ガスの補給だけでなく排気も組み合わせた広範な圧力領域での運転制御が可能になると考えられる。

論文

Feedback control of neutron emission rate in JT-60U

閨谷 譲; 福田 武司; 西谷 健夫; 芳野 隆治; 川俣 陽一; 坂田 信也; 齋藤 直之; 木村 豊秋

Fusion Engineering and Design, 36(2-3), p.429 - 433, 1997/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:67.96(Nuclear Science & Technology)

新しいタイプの制御方式として、JT-60Uにおいて、中性子発生率のフィードバック制御を実施した。中性粒子入射ビームのビーム数を制御することにより、フィードバック制御が終了するまで約5秒間、中性子発生率を一定に保つことに成功した。また、同時にプラズマの蓄積エネルギーも一定に保たれている。これは、プラズマの配位が一定の時は、中性子発生率と蓄積エネルギーに相関が見られることに由来する。今回開発した手法は、定常高性能の維持や核融合炉の反応率の制御に対して有効なものである。

報告書

磁気流体平衡高速処理装置FAMEの概要

坂田 信也; 萩野谷 裕文*; 鶴岡 卓哉*; 渡辺 秀人*; 青柳 哲雄; 齋藤 直之; 原田 裕夫; 谷 啓二

JAERI-M 94-050, 32 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-050.pdf:2.0MB

JT-60の非定常プラズマ輸送解析に必要な100点を越える時系列磁気流体平衡の計算を約20分のショット間に処理するため、磁気流体平衡高速処理装置FAMEが開発された。FAMEは、多段スイッチで接続された20個のマイクロプロセッサーから成る MIMD型の最大理論性能250MFLOPSの小規模並列計算機である。そのソフトウェアとして磁気流体平衡解析コードSELENE及びその入力データ作成コードFBIが並列処理を念頭にチューニングされた。その結果、既存の大型汎用計算機FACOM M780-10Sに比べ7倍の計算速度が得られた。本報告書は、このFAMEシステムについて、そのハードウェア、ソフトウェア及び周辺装置の概要をまとめたものである。

口頭

Non-collinear antiferromagnetic structure in TbCoGa$$_5$$

徳永 陽; 齋藤 庸*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 川崎 裕*; 岸本 豊*

no journal, , 

TbCoGa$$_5$$は単純な結晶構造にもかかわらず低温で非常に複雑な磁性を持ち、その起源として磁気双極子と電気四極子相互作用の競合という新規なメカニズムが提唱されている。本研究ではGa核のNMR測定から秩序相における内部磁場の大きさと方向を決定し、群論的考察から低温での特異な磁気構造を同定することに初めて成功した。NMRで同定された磁気構造は2つの波数ベクトルを持ったノンコリニアー型の反強磁性構造であり、このような特異な磁気構造は通常、幾何学的なフラストレーションを持つ系において出現する。しかしこの物質では本来幾何学的なフラストレーションは存在しない。この物質における複雑な電子間相互作用の存在を示している。講演では同じ局在f電子系の化合物であるUPd$$_3$$のNMR研究の結果についても報告する予定である。

口頭

JT-60U解体機器の放射化の分析

齋藤 真貴子; 助川 篤彦; 小林 和容; 宮 直之; 池田 佳隆

no journal, , 

大型核融合実験装置「JT-60U」は、超伝導化計画「JT-60SA」に改修するため、トカマク本体を解体した。JT-60UではD-D反応による中性子が発生していることから、トカマク本体の解体機器は放射化物として取扱い、それらの機器に関してそれが設置していた大よその場所、材料、線量当量率、重量等を記録し、放射化物保管設備に保管した。今回、これらの記録をもとに、場所や材料に対する線量当量率を調べるとともに、3次元中性子束計算等との比較を行い、将来のクリアランスに向けた基礎データを取得した。

口頭

角度分解光電子分光によるThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の電子状態

藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 松本 裕司*; 山本 悦嗣; 立岩 尚之; et al.

no journal, , 

角度分解光電子分光によりThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$のバンド構造およびフェルミ面の導出を行った結果について報告する。バンド計算の結果との比較を行い、その電子状態について議論する。さらにURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$に対する実験結果との比較を行って、URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$のバンド構造とフェルミ面におけるU 5f電子状態の寄与についても議論する。

口頭

Electronic structure of ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$ studied by ARPES

藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 松本 裕司*; 山本 悦嗣; 立岩 尚之; et al.

no journal, , 

ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$2の電子状態について角度分解光電子分光法を用いて研究を行った。ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$は隠れた秩序転移を示すURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$と同じ結晶構造を持つが、5f電子を持たないことからURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$におけるU 5f電子状態を理解するための参照系である。ARPESによる測定の結果、ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の電子構造は特にEF付近においてURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$と大きく異なっていることが明らかとなった。これは、URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$において、5f電子がフェルミ準位に寄与し、遍歴的な性質を持っていることを示している。

口頭

もんじゅ模擬燃料集合体の設計・製造

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

no journal, , 

現在、高速増殖原型炉もんじゅの廃止措置は第1段階と呼ばれる燃料体取出し期間にある。この炉心燃料集合体の取出し作業では、その取出し箇所に、代替構造物である模擬燃料集合体を装荷する必要がある。模擬燃料集合体は、炉心燃料集合体と外観形状こそ同じものの、核燃料ではないためその内部構造は異なる。原子力機構のプルトニウム燃料技術開発センターでは、この模擬燃料集合体を設計し、製造を行った。設計にあたり、炉心燃料集合体の重量の模擬やナトリウム流路の確保等の設計要求事項に加え、残部材の活用、プルトニウム燃料第三開発室の既存設備を使用すること等を考慮した。また製造にあたり、事前に模擬燃料集合体組立の作業性等を確認し、抽出した課題について対策を行った。結果、模擬燃料集合体120体について、炉側の製造打診から納入まで約3年で完遂した。本発表では、模擬燃料集合体の設計・製造について報告する。

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