Development of remote pipe welding tool for divertor cassettes in JT-60SA

林 孝夫; 櫻井 真治; 逆井 章; 柴沼 清; 河野 渉*; 大縄 登史男*; 松陰 武士*

Fusion Engineering and Design, 101, p.180 - 185, 2015/12

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.06.195

JT-60SAはITERへの支援研究および原型炉に向けた補完研究を担うトカマク型核融合実験装置である。JT-60SAではプラズマから発生するDD中性子による放射化のため真空容器内への人によるアクセスは制限される。そのため真空容器内機器を交換および修理するために遠隔保守(RH)システムが必要とされている。本発表ではJT-60SAのRHシステムの一部として開発した、下部ダイバータカセット内の冷却水配管接続に用いる溶接装置について述べる。ダイバータカセットの配管と真空容器外から入ってくる配管を溶接するために、冷却水配管(SUS316L製、内径54.2mm、肉厚2.8mm)の内部から円周溶接が可能な溶接ヘッドを開発し、溶接試験を行った。配管溶接の技術的課題を解決するため配管突合せ部のギャップと芯ずれがどの程度まで許容できるかを調べた。溶接対象の配管は実機と同様に鉛直方向に配置し、その先端を突合せ溶接した。上管先端の内径側に突起部を設けることにより、最大ギャップ0.7mm、最大芯ずれ0.5mmまでの溶接裕度を確保することができた。

Numerical evaluation of the light transport properties of alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators

大図 章; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 798, p.62 - 69, 2015/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.07.020

シンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器内部のシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡コードを用いて調査した。検出器の構造は、ガラス基板に積層された薄いセラミックシンチレータ板とそれを囲む光反射管、及びその光反射管の両端に設置された二つの光電子増倍管からなる。管内部のセラミックシンチレータ板の設置を様々に変化させた場合の検出器の両端に現れる光出力を計算し、試験結果と比較した。その結果、管内部の光伝搬特性は、そのセラミックシンチレータの配置、及び光反射管の構造に大きく依存することが判明した。

大型核融合実験装置JT-60Uの解体

池田 佳隆; 岡野 文範; 逆井 章; 花田 磨砂也; 秋野 昇; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 清野 公広; 久保 博孝; 小林 和容; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 13(4), p.167 - 178, 2014/12

https://doi.org/10.3327/taesj.J14.007

JT-60Uを超伝導トカマクJT-60SAに改造するため、JT-60U本体を解体した。JT-60Uは18年間の重水素運転により放射化されており、このJT-60Uの解体は、放射化した核融合装置の解体として我が国初の解体であった。全ての解体品は、将来のクリアランスの適用を考慮し、線量当量率や材料、重量などのデータを記録した。切断技術や保管技術などは、効率的に解体を行うための鍵であった。解体に要した人工数や解体品の放射化レベルなど、他の核融合装置で解体を行う際に有用となる情報を報告する。

Development of remote pipe cutting tool for divertor cassettes in JT-60SA

林 孝夫; 櫻井 真治; 柴沼 清; 逆井 章

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2299 - 2303, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.04.026

JT-60SAはITERへの支援研究及び原型炉に向けた補完研究を担うトカマク型核融合実験装置である。JT-60SAではプラズマから発生するDD中性子による放射化のため真空容器内への人によるアクセスは制限される。そのため真空容器内機器を交換及び修理するために遠隔保守(RH)システムが必要とされている。本発表はJT-60SAのRHシステムに関するものであり、下部ダイバータカセット内の冷却配管の切断装置について述べる。ダイバータカセットを交換する際には、アウトボード側冷却水配管は真空容器内において、遠隔保守システムで切断及び再溶接を行う。切断対象の配管は配管外径:59.7mm、肉厚:2.8mm、材質:SUS316Lであり、空間的制限により配管の内側から切断を行う必要がある。切断はディスクカッター刃及び反力支持ローラを押し出す機構を備えた切断ヘッドを、カッター刃を押し出しながら回転させることにより行う。カッター刃の最大押し出し時の到達径を半径30.5mm(直径換算で61mm)としてヘッド製作及び切断試験を行い、下部ダイバータカセット内の冷却配管の切断が可能であることを示した。

Infrared thermography inspection for monoblock divertor target in JT-60SA

中村 誠俊; 櫻井 真治; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 逆井 章; 鶴 大悟

Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1024 - 1028, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.02.067

JT-60SAのCFC(Carbon Fiber Composite)モノブロックダイバータターゲットは、1015MW/mの熱負荷を除熱する性能が要求される。製作時の熱処理で生じるCFCと冷却管の接合欠陥が除熱性能を低下するため、受入検査では、除熱性能の低いモノブロックターゲットをスクリーニングする必要がある。効率的に検査できる赤外画像検査の適用を検討した。赤外画像検査では、冷却管に95Cの温水を通水し、定常状態となってから、5Cの冷水を通水して生じるモノブロック表面の温度過渡応答を赤外線カメラで計測する。基準モノブロックと検査モノブロックの90Cから60Cの冷却時間の比較から、除熱性能を評価する。赤外画像検査及び、電子ビームによる熱負荷検査の結果と有限要素法解析からスクリーニング基準を作成した。具体的には、人工的な接合欠陥を加工したターゲットの検査結果を基に、大きさと位置が異なる多種の接合欠陥をモデル化した解析結果からスクリーニング基準を作成した。その結果を報告する。

レーザートラッカーを用いたJT-60SAの組立計測

西山 友和; 柳生 純一; 中村 誠俊; 正木 圭; 岡野 文範; 逆井 章

平成26年度北海道大学総合技術研究会報告集(DVD-ROM), 6 Pages, 2014/09

原子力機構では、幅広いアプローチ活動及びトカマク国内重点化装置計画で実施するサテライトトカマク装置(JT-60SA)の組立を開始した。JT-60SAの組立では、大型の構造物を規定された許容誤差の範囲で精度よく位置決めし設置するため、高精度で広範囲の三次元計測が可能なレーザートラッカーを使用した組立計測が必要である。組立位置はJT-60SA装置中心を原点とした絶対座標系によって管理するために、JT-60SA組立開始に先立ち、既設のベンチマークを利用し本体室の空間に架空の絶対座標系を構築した。さらに、絶対座標系をいつでも高い精度でレーザートラッカーに認識できるようにするために多くの基準点を壁や機器等に設けるとともに、2点の基準点で座標系の位置合わせを行う方法を採用した。3次元CADを使った基準点の写しと、それに伴う内在誤差の確認から、JT-60SAにおけるレーザートラッカーを用いた計測精度は、計算上0.4mm以下であることを確認した。さらに、絶対座標系へ位置合わせする際には、基準点の組み合わせによって大きな誤差が生じ、計測誤差を増大させる要因になることが明らかになった。これらの整備や誤差に対する知見を得ることにより、高精度に位置計測ができる環境が整い、JT-60SAの組立及び位置計測を順調に進めている。

Neutron-sensitive ZnS/BO ceramic scintillator detector as an alternative to a He-gas-based detector for a plutonium canister assay system

中村 龍也; 大図 章; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; 本田 克徳; 美留町 厚; 海老根 守澄; 山岸 秀志*; 高瀬 操; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.340 - 346, 2014/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.05.049

ヘリウム3ガス検出器の代替としてプルトニウム検認装置用に使用できるZnS/BOセラミックシンチレータ検出器を開発した。当該検出器はZnS/BOセラミックシンチレータを矩形状の光伝搬筐体内に対角配置しその両端に設置した光電子増倍管により中性子誘起の発光を収集するものでモジュラー構造を有する。有感面積30mm250mmをもつプロトタイプ検出器を試作し、中性子感度21.7-23.40.1cpsnv(熱中性子)、線感度1.1-1.90.210(Cs)、計数均一性6%、温度計数-0.240.05%/C(20-50C)の性能を確認した。

JT-60本体装置及び本体付帯設備の解体

岡野 文範; 市毛 尚志; 三代 康彦; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 西山 友和; 柳生 純一; 石毛 洋一; 鈴木 宏章; 小室 健一; et al.

JAEA-Technology 2014-003, 125 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2014-003.pdf:13.32MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60)のトカマク本体及び周辺設備の解体(総重量として約5,400トン)は、平成21年度から着手し平成24年度(平成24年10月)に完遂した。JT-60は、日欧共同で進めるサテライト・トカマク計画として、長パルス化と高圧力プラズマを目指した超伝導核融合実験装置JT-60SAに改修するため、JT-60トカマク本体及び周辺設備を解体・撤去する必要があった。JT-60解体は、核融合実験装置として放射線障害防止法に基づいて実施した唯一のものである。解体にあたり、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の補強溶接部の切断と真空容器の2分割は、工程的,技術的に大きな課題であったが、それぞれの解決策を見出して作業を進め、平成24年10月に3年にわたる解体を無事故・無災害で完遂することができた。本報告書は、JT-60本体装置及び本体付帯設備の解体について詳細をまとめたものである。

Evaluation of light transport property in alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators by a ray-tracing simulation

大図 章; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 藤 健太郎; et al.

Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and -ray detectors (NSS/MIC 2014), 5 Pages, 2014/00

https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2014.7431175

日本原子力研究開発機構では、セラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器を開発している。その検出器は、矩形のアルミニウム管とその内側に設置された光反射シート、その内部に対角線状に設置されたガラス板に焼結されたセラミックシンチレータシート、及びアルミニウム管の両端に設置された光電子増倍管で構成される。検出器の中性子検出効率は、内部のシンチレータ光の伝搬特性に影響を受けるため、シンチレータ表面及びガラス面から検出器内部を通過するシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡シミュレーションで調査した。そのシミュレーション結果を実験結果と比較して報告する。

JT-60トカマク解体の完遂

岡野 文範; 池田 佳隆; 逆井 章; 花田 磨砂也; 市毛 尚志; 三代 康彦; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 西山 友和; 柳生 純一; et al.

JAEA-Technology 2013-031, 42 Pages, 2013/11

JAEA-Technology-2013-031.pdf:18.1MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60)の本体解体(総重量として約6200トン)に平成21年度から着手し、平成24年度(平成24年10月)に完遂した。JT-60は、日欧共同で進めるサテライト・トカマク計画として、長パルス化と高圧力プラズマを目指した超伝導核融合実験装置JT-60SAに改修するため、JT-60トカマク本体及び周辺設備を解体・撤去する必要があった。JT-60解体は、核融合実験装置として放射線障害防止法に基づいて実施した最初のケースである。具体的な解体作業では、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の補強溶接部の切断と真空容器の2分割が、工程的、技術的に大きな課題であったが、それぞれの解決策を見いだして作業を進め、平成24年10月に3年にわたる解体を無事故・無災害で完遂することができた。本報告書は、JT-60解体の概要を本体装置中心に解体全般についてまとめたものである。