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論文

Behavior of Nb$$_{3}$$Sn cable assembled with conduit for ITER central solenoid

名原 啓博; 諏訪 友音; 高橋 良和; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 櫻井 武尊; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4200305_1 - 4200305_5, 2015/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Engineering, Electrical & Electronic)

JAEA procures all superconductors for central solenoid (CS) in the ITER project. The cable is inserted into a conduit and compacted with it. During the insertion, the number of the rotation at the point ($$N_{p}$$) of the TF cable increased linearly to 50 against the inserted cable length ($$l_{i}$$). At first, $$N_{p}$$ of the CS cable also increased linearly by $$l_{i}$$ of 150 m. However, the increasing rate declined and the $$N_{p}$$ became constant to 30 at 600 m. During the compaction, the number of the rotation at the tail ($$N_{t}$$) of the CS cable increased linearly to 69 against the compacted cable length ($$l_{c}$$). It is important to measure not only $$N_{p}$$ but also $$N_{t}$$ because the rotation affects the twist pitch of the cable ($$l_{p}$$). After manufacturing the CS conductor, an X-ray transmission imaging made clear the $$l_{p}$$ along the whole length of the conductor for the first time. The $$l_{p}$$ peaked at the point; thus, a conductor sample should be taken there to investigate the effect of the $$l_{p}$$ elongation on the conductor performance.

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,3; NUMO-JAEA共同研究報告書(2013年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.

JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB

原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

Optimization of heat treatment of Japanese Nb$$_3$$Sn conductors for toroidal field coils in ITER

名原 啓博; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 諏訪 友音; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.6000605_1 - 6000605_5, 2014/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.64(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERトロイダル磁場コイル用Nb$$_3$$Sn超伝導導体は、超伝導物質であるNb$$_3$$Snを生成するための熱処理を必要とし、その熱処理パターンによって導体性能が変わり得る。そこで、従来の熱処理パターンで得られていた導体性能に比べ、熱処理パターンの最適化による導体性能の向上を試みた。まず、導体を構成する超伝導素線を対象とし、臨界電流,ヒステリシス損失,残留抵抗比に関して、最適な熱処理パターンを見いだした。次に、その最適な熱処理パターンを短尺の導体サンプルに適用し、実規模導体試験装置を用いて導体性能の試験を行った。その結果、繰返し負荷に対する分流開始温度の低下度合いは、従来の熱処理パターンに比べて小さく抑えることができた。また、交流損失は従来の熱処理パターンとほぼ同じ値を維持することができた。本試験で用いた導体サンプルは、ITERの調達取り決め(PA)における量産段階の導体から切り出したものであり、ともにPAの合格基準を満足することができた。

報告書

高温工学試験研究炉(HTTR)の制御応答試験結果

茂木 利広; 飯垣 和彦; 齋藤 賢司; 澤畑 洋明; 平戸 洋次; 近藤 誠; 澁谷 英樹; 小川 悟; 篠崎 正幸; 水島 俊彦; et al.

JAEA-Technology 2006-029, 67 Pages, 2006/06

JAEA-Technology-2006-029.pdf:3.07MB

HTTRの制御系のうち、中間熱交換器ヘリウム流量制御系,1次加圧水冷却器ヘリウム流量制御系,2次ヘリウム流量制御系,原子炉入口温度制御系,原子炉出力制御系及び原子炉出口温度制御系については、系統別総合機能試験及び出力上昇試験でその性能が明らかにされてきた。これらの試験では、各制御系に外乱を与えても安定に制御できることを確認した。また、原子炉出力30%$$sim$$100%までの自動運転においても、原子炉出力,温度,流量を安定に制御できることを確認した。本報告書は、これらの制御系の概要と試験結果について報告する。

報告書

低二酸化炭素雰囲気下における水酸化サマリウムの溶解度測定及び加水分解定数の算出

澁谷 早苗; 澁谷 朝紀; 吉川 英樹; 油井 三和

PNC TN8410 95-204, 24 Pages, 1995/09

PNC-TN8410-95-204.pdf:0.48MB

高レベル廃棄物地層処分システムにおける核種移行評価においては、信頼性の高い熱力学データを整備することが重要となる。我々は、地層処分条件下における核種の溶解度を評価するために、処分条件を模擬した系における溶解度測定を行うことによって熱力学データを取得してきた。本研究においては、高レベル廃棄物中に核分裂生成物(FP)として大量に含まれるサマリウムについて、水酸化物の熱力学データを求めることを目的として溶解度測定試験を行ったので、結果を報告する。溶解度測定試験条件は以下のとおりである。雰囲気:Ar、99.99%以上(CO$$_{2}$$/分圧$$<$$1ppm,O$$_{2}$$/分圧$$<$$1ppm)雰囲気制御グローブボックス中温度:24$$sim$$27$$^{circ}$$C、平衡期間:14$$sim$$100日(未飽和側)、28$$sim$$106日(過飽和側)、イオン強度:I=0.1(NaClO$$_{4}$$により調整)、pH範囲:pH4$$sim$$12、溶解度測定結果から推定された水酸化サマリウムの加水分解反応とその平衡定数は以下のとおりである。Sm(OH)$$_{3}$$(cr) + 3H$$^{+}$$ $$leftrightarrow $$ Sm$$^{3+}$$ + 3H$$_{2}$$O ;log K=16.4 Sm$$^{3+}$$ + H$$_{2}$$O $$leftrightarrow $$ SmOH$$^{2+}$$ + H$$^{+}$$ ;log K=-7.2 Sm$$^{3+}$$ + 2H$$_{2}$$O $$leftrightarrow $$ Sm(OH)$$_{2}$$$$^{+}$$ + 2H$$^{+}$$ ;log K=-21.7 Sm$$^{3+}$$ + 3H$$_{2}$$O $$leftrightarrow $$ Sm(OH)$$_{3}$$(aq) + 3H$$^{+}$$ ;log K=-24.9

報告書

水酸化炭酸サマリウム(SmOHCO$$_{3}$$)の溶解度測定と加水分解平衝定数の算出

澁谷 早苗; 牧野 仁史; 吉川 英樹; 油井 三和

PNC TN8410 95-031, 54 Pages, 1995/03

PNC-TN8410-95-031.pdf:0.92MB

高レベル放射性廃棄物処分の性能評価において、サマリウムは評価対象重要元素の一つである。しかしながら、処分環境中におけるサマリウムの溶解挙動に関する情報(熱力学データ)は不足している状況にある。そこで、サマリウムの溶解挙動を予測するために、処分環境下においてサマリウムの溶解度制限固相の一つと考えられている水酸化炭酸塩について溶解度測定を行い、加水分解平衡定数を算出することとした。水酸化炭酸サマリウム(SmOHCO$$_{3}$$)は、NaHCO$$_{3}$$溶液滴下法(4)で合成した。合成したSmOHCO$$_{3}$$のXRDスペクトルは、NdOHCO$$_{3}$$のそれ(8)とよく似ていることから結晶構造が同じであると推定された。溶解度測定の試験条件は、イオン強度0.1、気温25$$pm$$0.5$$^{circ}$$C、pH5$$sim$$12.5、浸漬期間14$$sim$$92日(液中Sm濃度未飽和側からの測定),35$$sim$$106日(液中Sm濃度過飽和側からの測定)とし、試験は大気中で行った。本研究結果として得られた水酸化炭酸サマリウムの加水分解反応とその平衡定数は、以下のとおりである。SmOHCO$$_{3}$$$$rightarrow$$Sm$$^{3+}$$+OH$$^{-}$$+CO$$_{3}$$$$^{2-}$$;logK=-22.8 Sm$$^{3+}$$+CO$$_{3}$$$$^{2-}$$$$rightarrow$$SmCO$$_{3}$$ - ;logK=8.6 Sm$$^{3+}$$+2CO$$_{3}$$$$^{2-}$$$$rightarrow$$Sm(CO$$_{3}$$)$$_{2}$$ - ;logK=13.4

報告書

還元雰囲気中におけるSeのH$$_{2}$$Oへの溶解度測定

澁谷 早苗; 吉川 英樹; 油井 三和

PNC TN8410 94-204, 94 Pages, 1995/03

PNC-TN8410-94-204.pdf:1.7MB

高レベル放射性廃棄物処分の安全評価において、$$^{79}$$Seは評価重要核種の一つである。しかしながら、処分環境中におけるセレンの溶解挙動に関する情報は不足している状況にある。このため、セレンの溶解挙動に関する知見を得ることを目的として、セレン鉄化合物(FeSe$$_{2}$$)、セレン金属を対象として溶解度測定試験を行い、溶解度制限固相について実験及び解析の両面から調べた。溶解度制限固相の計算結果としては、データベースにより多少の違いはあるものの、沈でんする可能性のある固相種は還元条件(Eh-300mV一定)においては、Fe$$_{3}$$Se$$_{4}$$、FeSe$$_{2}$$、FeSe、Seであった。酸化条件(Eh+350mV一定)ではFeSe$$_{2}$$、Seであった。溶解度測定の結果としては、セレン鉄および、セレン金属とも還元雰囲気中での溶解度制限固相はSe(s)であり、セレンの溶解度は以下の反応により支配されることが考えられた。また、これらの溶解反応の平衡定数の測定結果を合わせて示す。・Se(s)+H$$^{+}$$+2e$$^{-}$$$$leftarrow$$$$rightarrow$$HSe$$^{-}$$ logK=-0.648・Se(s)$$leftarrow$$$$rightarrow$$Se$$^{0}$$ logK$$<$$=-6.72

報告書

ベントナイト及び岩石中での核種の分配係数

澁谷 朝紀; 吉川 英樹; 佐藤 治夫; 油井 三和; 梅木 博之; 石黒 勝彦

PNC TN8410 92-163, 51 Pages, 1992/09

PNC-TN8410-92-163.pdf:1.18MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおける性能評価においては、緩衝材として考えられているベントナイトや、多種類の岩石中の核種移行に関する基礎データを必要とする。本報告書では、それらデータの一つである分配係数について、ベントナイトおよび岩石中での核種の収着挙動に関する理論的・実験的背景を確認した上で、これまでの報告値を整理し性能評価に用いるための値の設定について検討を行なった。これにあたっては、国際的レベルで進められてきたOECD/NEAのSDB(収着データベース)を基に、データの典拠している文献の中から、収着に影響を及ぼす因子(溶液条件・固液比・雰囲気等)を考慮し、性能評価上重要と考えられる14元素のベントナイトおよび岩石への分配係数を整理した。ベントナイトの分配係数については、さらに、我が国においてよく知られているクニピアF及びクニゲルVIの2種類のベントナイトの分配係数に関するこれまでの研究成果を取り込むことにより、 以下のように設定した。(1)圧縮ベントナイトについての分配係数が存在する場合には、この値を基本的にオーダーのレベルで優先するが、バッチ法の文献値の範囲も考慮した。(2)バッチ法の文献値しかない場合には、範囲内の低い方の値をオーダーで設定した。(3)データが両者にない場合には化学的類似性に基づき設定した。また、岩石の分配係数の設定は、我が国に一般に分布する岩石を分類、選定した上で、文献値の適合性を検討し、その範囲をオーダーで設定した。

論文

SORPTION MECHANISM OF PU, AM AND SE ON SODIUM-BENTONITE

澁谷 朝紀; 油井 三和; 吉川 英樹

17th American Materials Technology Meeting Symposium for Radioactive Waste Management, , 

高レベル廃棄物の地層処分研究上重要な核種の収着メカニズムを研究するために、Pu、Am、Seのベントナイトへの分配係数(Kd)を、pH4-10の範囲で取得した。実験方法はバッチ法を用い、Pu、Amは大気下、Seは窒素雰囲気下で行った。Pu、AmのベントナイトへのKdは10^0$$sim$$10^2m3/kgとなった。本実験条件下でのベントナイト表面は、ゼータ電位より負に帯電していることがわかったため、PuとAmの収着メカニズムは、PuとAmの陽イオン化学種とベントナイト層間陽イオンとのイオン交換であると考えられる。これらの実験結果をもとに、陽イオン交換モデルを仮定してPuとAmの収着挙動の解析を行ったところ、解析結果は実験結果を説明できることがわかった。SeのベントナイトへのKdは10^-3$$sim$$10^-2m3/kgとなりpH依存性は見られなかった。Seは、試験液中で陰イオンで存在すると考えられるため、ベ

論文

SORPTION MECHANISM OF PU,AM AND SE ON SODIUM-BENTONITE.

澁谷 朝紀; 油井 三和; 吉川 英樹

第17回放射性廃棄物管理のための科学的シンポジウム, , 

高レベル廃棄物の地層処分研究上重要なベントナイトへの陰イオン化学種の収着メカニズムを研究するために、Pu、Am、Seのベントナイトおよび針鉄鉱(geothite)への分配係数(Kd)を、pll4-10の範囲で取得した。実験方法はバッチ法を用い、Pu、Amは大気下、Seは窒素雰囲気下で行った。Pu、AmのベントナイトへのKdは10^-2$$sim$$10^0m3/kgとなり、geothiteへのKdは10^0$$sim$$10^3m3/kgとなった。SeのベントナイトへのKdは10^-3$$sim$$10^-2m3/kgとなり、pll依存性は見られなかった。しかし、geothiteへのKdはpllの上昇に伴い、10^-0$$sim$$10^-3m3/kgと変化した。geothiteはベントナイト中の鉄鉱物(黄鉄鉱)の変質によって形成されることが考えられるため、ベントナイトへの陰イオン化学種の収着メカニズムをベントナイト中のgeothit

口頭

ITER中心ソレノイド用超伝導導体の導体性能評価

名原 啓博; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 堤 史明; et al.

no journal, , 

ITER中心ソレノイド(CS)用超伝導導体はすべて日本が調達する。CSはパルス運転を行うため、最大6万回の繰り返し負荷を想定しているが、実規模導体試験装置(SULTAN)を用いた短尺試作導体サンプルの性能試験で、分流開始温度(Tcs)が繰り返し負荷数に対してほぼ直線的に低下する結果が得られ、問題となっていた。そこで、撚線の機械的強度を高めるため、1次から4次の各撚りピッチを当初の約半分に短くした導体を4本製作した。その導体性能をSULTANを用いて評価した結果、Tcsはサイクル数に対して低下しないことが確認され、CS用超伝導導体の製作を本格的に開始した。

口頭

ITER CSコイル用Nb$$_3$$Sn超伝導導体の性能試験

名原 啓博; 諏訪 友音; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 櫻井 武尊; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; et al.

no journal, , 

ITER中心ソレノイド(CS)用超伝導導体は全て日本が調達する。その超伝導性能を確認するため、実規模導体試験装置(SULTAN)を用いて短尺試作導体サンプルの試験を行った。CSはパルス運転を行うため、超伝導導体に最大6万回の繰り返し負荷が加わるが、SULTANを用いて評価した結果、分流開始温度が繰り返し負荷数に対して低下しないことを確認した。また、従来の導体サンプルに比べて交流損失を30$$sim$$50%程度低下できたことを確認した。これにより、CS用超伝導導体性能に関する知見を深めると共に、その信頼性を向上することができた。

口頭

ITER中心ソレノイド用超伝導導体の量産化と導体性能

名原 啓博; 諏訪 友音; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 櫻井 武尊; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; et al.

no journal, , 

量産を開始したITER中心ソレノイド(CS)用超伝導導体の導体性能を初めて評価した。長さ918mの導体を製作する際、撚線先端の5次撚りピッチが450mm(設計値)から530mmに伸長するため、これが導体性能に影響を及ぼし得るかを調べることが重要であった。試験の結果、交流損失への影響はほとんど無いことが分かった。一方、繰返し通電に対して分流開始温度測定時の常伝導転移定義電圧(100$$mu$$V/m)以下の領域で電圧がより低温で発生する結果を得た。ただ、その量はわずかであり、6万回の繰返し通電を経てもITERの要求性能を満たすため、本導体を実機CSに使用できることを明らかにした。

口頭

ITER中心ソレノイド用超伝導導体の製作状況

名原 啓博; 諏訪 友音; 尾関 秀将; 櫻井 武尊; 梶谷 秀樹; 井口 将秀; 辺見 努; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; et al.

no journal, , 

ITERの中心ソレノイド(CS)に用いる超伝導導体は、全て日本が製作する。2015年10月末の時点で、長さ613mの導体を4本、918mの導体を16本製作した。これは導体全量の40%に相当し、今後2年で残り60%を製作する。日本が製作した導体を用いてCSを製作するのは米国の担当であり、順次、導体を米国に輸送している。製作した超伝導導体の性能は、スイスの試験装置と日本の試験装置で調べており、いずれもCSに要求される性能を十分な裕度で満たしていることを確認した。

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