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論文

Observation and evaluation of plastic collapse for double-notch pipe

鈴木 良祐*; 松原 雅昭*; 坂本 賢治*; 鈴木 将人*; 白石 泰祐*; 柳原 星児*; 伊沢 悟*; 若井 隆純

Experimental Techniques, 40(1), p.253 - 260, 2016/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

軸方向に垂直な2つの90度貫通切欠きを持つオーステナイト系ステンレス鋼管の塑性崩壊挙動と強度を調べた。様々なノッチ間距離で二つのノッチ試験片を光塑性フィルムで覆った。試験片には、軸方向の引張荷重と曲げ荷重を任意に組み合わせた荷重を加えた。塑性崩壊挙動を調査するために、試験中に光塑性フリンジパターンの変化が観察された。塑性崩壊強度は、弾完全塑性体に基づくモデルを用いて評価した。実験的な塑性崩壊点での光塑性フリンジパターンは荷重履歴によって異なった。このことから、塑性崩壊挙動は荷重履歴に依存することがわかった。一方、塑性崩壊強度はノッチ間距離にはほとんど依存しなかった。実験的な塑性崩壊は、いくつかの純引張荷重試験でのみ理論塑性点に達する前に発生した。したがって、この研究で使用された弾完全塑性体に基づくモデル解析は、純粋な引張荷重を受けるステンレス鋼管の塑性崩壊には非保守的な推定を与える可能性がある。

論文

Advance in integrated modelling towards prediction and control of JT-60SA plasmas

林 伸彦; 本多 充; 白石 淳也; 宮田 良明; 若月 琢馬; 星野 一生; 藤間 光徳; 鈴木 隆博; 浦野 創; 清水 勝宏; et al.

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 39E, p.P5.145_1 - P5.145_4, 2015/06

Towards prediction and control of JT-60SA plasmas, we are developing codes/models which can describe physics/engineering factors, and integrating them to one code TOPICS. Physics modelling: Coupling with MINERVA/RWMaC code showed that MHD equilibrium variation by centrifugal force largely affects RWM stability and the toroidal rotation shear stabilizes RWM. Coupling with OFMC code for NB torques, 3D MHD equilibrium code VMEC and drift-kinetic code FORTEC-3D for NTV torque, and toroidal momentum boundary model, predicted the core rotation of $$sim$$2% of Alfv$'e$n speed for a ITER hydrogen L-mode plasma. Coupling with core impurity transport code IMPACT showed the accumulation of Ar seeded to reduce the divertor heat load is so mild that plasma performance can be recovered by additional heating in JT-60SA steady-state (SS) scenario. Simulations coupled with MARG2D code showed that plasma current can be ramped-up to reach $$beta_N ge$$3 with MHD modes stabilized by ideal wall and with no additional flux consumption of central solenoid in JT-60SA. Engineering modelling: Coupling with integrated real-time controller showed that simultaneous control of $$beta_N$$ and $$V_{loop}$$ is possible at $$beta_N ge$$4 in JT-60SA SS scenarios. MHD equilibrium control simulator MECS demonstrated equilibrium control during heating phase and collapse induced events within power supply capability of PF coils in JT-60SA.

論文

Current ramp-up scenario with reduced central solenoid magnetic flux consumption in JT-60SA

若月 琢馬; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 白石 淳也; 井手 俊介; 高瀬 雄一*

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 39E, p.P5.144_1 - P5.144_4, 2015/06

We have investigated reduction of the CS flux required in the plasma current ramp-up phase using non-inductive current drive in JT-60SA with an integrated modeling code suite (TOPICS). JT-60SA will be equipped with various types of neutral beams different in the beam trajectories and energies (85 keV and 500 keV). We have made a scenario in which the plasma current is ramped up from 0.6 MA to 2.1 MA in 150 s with no additional CS flux consumption by overdriving the plasma current ($$I_{rm NI} > I_{rm p}$$, $$I_{rm NI}$$ : non-inductively driven current and $$I_{rm p}$$ : plasma current) with neutral-beam-driven and bootstrap current. In order to achieve the current overdrive condition from 0.6 MA, the current drive by the lower energy neutral beam injection (85 keV) is effective. The higher energy neutral beam injection (500 keV) cannot be utilized in this early phase with a low plasma density due to a large shine through loss, while it can effectively be utilized in the later phase. We have also investigated ideal MHD instabilities using a linear ideal MHD stability analysis code (MARG2D). External kink modes can be stabilized in most of the time during the current ramp-up if there is a perfect conducting wall.

論文

Simulation of plasma current ramp-up with reduced magnetic flux consumption in JT-60SA

若月 琢馬; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 白石 淳也; 井手 俊介; 高瀬 雄一*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 57(6), p.065005_1 - 065005_12, 2015/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.27(Physics, Fluids & Plasmas)

Current ramp-up with reduced central solenoid (CS) flux consumption in JT-60SA has been investigated using an integrated modeling code suite (TOPICS) with a turbulent model (CDBM). The plasma current can be ramped-up from 0.6 MA to 2.1 MA with no additional CS flux consumption if the plasma current is overdriven by neutral-beam-driven and bootstrap current. The time duration required for the current ramp-up without CS flux consumption becomes as long as 150s. In order to achieve the current overdrive condition from 0.6 MA, the current drive by a lower energy neutral beam (85 keV) is effective. A higher energy neutral beam (500 keV) cannot be utilized in this early phase due to large shine through loss, while it can be effectively utilized in the later phase. Therefore, the main current driver should be switched from the lower energy neutral beam to the higher energy neutral beam during the current ramp-up phase. As a result of an intensive auxiliary heating needed to overdrive the plasma current, plasma beta becomes high. Ideal MHD stabilities of such high beta plasmas have been investigated using a linear ideal MHD stability analysis code (MARG2D). External kink modes can be stabilized in most of the time during the current ramp-up if there is a perfectly conducting wall at the location of the stabilizing plate and the vacuum vessel of JT-60SA and the plasma has a broader pressure profile.

論文

In-situ dismantling of the liquid waste storage tank in the decommissioning program of the JRTF

三村 竜二; 村口 佳典; 中塩 信行; 根本 浩一; 白石 邦生

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

日本原子力研究所の再処理特別研究棟(JRTF)は、日本で最初の工学規模の再処理試験施設である。JRTFは、JRR-3からの使用済燃料を再処理するために1968年から1969年にかけて運転を行った。PUREX法による合計3回の試験結果として、プルトニウム(PU)200gを抽出した。この運転では、プルトニウムを含む比較的放射能濃度の高い廃液が約70立方メートル発生し、この廃棄物の一部は、6つの廃液貯槽に貯蔵された。施設の閉鎖後、廃止措置技術を開発し、燃料サイクル施設の解体の経験とデータを得るため、1990年よりJRTFの廃止措置計画が開始された。貯槽内の廃液は1982年から1998年にかけて処理され、2002年から貯槽の解体が開始された。廃液貯槽は狭いコンクリートセル内に設置されており、セルの内部は高線量エリアであった。貯槽の解体方法は、解体のための人手と時間を決定する重要な因子である。本発表では、廃液貯槽の原位置解体及びその準備作業について発表する。

論文

Experiences on research reactors decommissioning in the NSRI of the JAEA

立花 光夫; 岸本 克己; 白石 邦生

International Nuclear Safety Journal (Internet), 3(4), p.16 - 24, 2014/11

2014年10月現在、日本原子力研究開発機構(原子力機構)の原子力科学研究所(原科研)では、3つの試験研究炉が永久停止されている。これら試験研究炉の廃止措置には、廃止措置コストや施設の利用などに応じて安全貯蔵又は一括撤去工法が適用されている。これら試験研究炉の廃止措置を通して、様々なデータや経験が得られた。本論文は原子力機構の原科研における試験研究炉の廃止措置に関するデータや経験についてまとめたものである。

論文

Extension of kinetic-magnetohydrodynamic model to include toroidal rotation shear effect and its application to stability analysis of resistive wall modes

白石 淳也; 宮戸 直亮; 松永 剛; 本多 充; 林 伸彦; 井手 俊介

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

トカマクプラズマにおいて発生する電磁流体力学(MHD: Magnetohydrodynamics)モードに対する、トロイダル回転シア効果及び運動論的効果を解明するため、運動論的MHDモデルの拡張を行った。回転の効果を含む案内中心ラグランジアンを用いて、運動論的MHDモデルの再定式化を行った。その結果、案内中心の運動がコリオリ力と遠心力の効果を受けて、MHDモードと粒子運動の共鳴によるエネルギー項が拡張されることを示した。また、平衡の分布関数に回転の効果を入れることでも拡張を行った。これらの効果は、従来の運動論的MHDモデルでは見落とされてきた。この拡張された運動論的MHDモデルをトカマク配位における抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)解析コードMINERVA/RWMaCに実装し、ベンチマークに成功した。また、当コードをJT-60Uを模擬した平衡に応用し、回転シア効果によって、RWMが粒子運動と共鳴してエネルギーが減衰することが明らかになった。

論文

MHD instability excited by interplay between resistive wall mode and stable MHD modes in rotating tokamak plasmas

相羽 信行; 廣田 真*; 松山 顕之; 白石 淳也; Bierwage, A.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

回転トカマクプラズマ中におけるMHD不安定性の励起メカニズムを数値的に発見した。このメカニズムは抵抗性壁モードと安定なMHDモードとの相互作用である。トカマクプラズマが、負磁気シアアルヴェンモードのような安定な固有モードを持つ場合、この安定なモードのドップラーシフト周波数が0に近づいた際にMHD不安定性が励起される。この不安定化は、固有モードがアルヴェン連続スペクトル中にあっても引き起こされることから、高ベータ定常トカマクプラズマを原型炉などで実現する際には、プラズマの回転周波数帯に安定な固有モードが存在しないように安全係数分布を制御することが重要であることが本研究によって明らかにされた。

論文

Effects of centrifugal modification of magnetohydrodynamic equilibrium on resistive wall mode stability

白石 淳也; 相羽 信行; 宮戸 直亮; 矢木 雅敏

Nuclear Fusion, 54(8), p.083008_1 - 083008_8, 2014/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:51.48(Physics, Fluids & Plasmas)

磁気流体力学(MHD: Magnetohydrodynamics)平衡におけるトロイダル回転の遠心力効果を考慮することにより、MHD安定性における回転の効果を自己無撞着に取り入れた。抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性に対する回転の効果を解析するため、新しいコードを開発した。真空領域と抵抗性壁における電磁気学的な問題を解くモジュールRWMaCを開発し、回転プラズマにおける線形理想MHDダイナミクスを記述するFrieman-Rotenberg方程式を解くMINERVAコードに組み込んだ。MINERVA/RWMaCにより、トロイダル回転によるMHD平衡の変化が、RWMの成長率を減少させることを初めて示した。加えて、トロイダル回転が線形ダイナミクスにのみ影響を与える場合には安定化窓が存在しない場合でも、平衡の変化により安定化窓が現れることを示した。回転は、平衡の圧力、電流密度、質量密度を変化させ、回転の効果を含むポテンシャルエネルギーを変化させる。

論文

On kinetic resistive wall mode theory with sheared rotation

白石 淳也; 宮戸 直亮; 松永 剛

Plasma and Fusion Research (Internet), 9, p.3403027_1 - 3403027_4, 2014/04

トカマクにおいてトロイダル回転シアが存在する場合の運動論的抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性を決定する分散関係を導出した。運動論的RWM理論では、分散関係はエネルギー汎関数により記述され、エネルギー汎関数は案内中心のラグランジアンによって特徴付けられる。しかし、従来の運動論的RWM理論では、回転が小さいとして、回転の効果を含まないラグランジアンを用いてきた。本研究では、回転シアがある場合にはラグランジアンは一般化されることに着目し、一般化されたラグランジアンを用いて、運動論的RWM理論による分散関係の構造について調べた。その結果、エネルギー汎関数は、従来の磁場曲率に起因する項に加えて、案内中心の遠心力加速による項が付け加わることが分かった。大アスペクト比近似のもと数値解析を行ったところ、新しいエネルギー汎関数は虚部を持つため、減衰効果を持つことが分かった。また、回転シアにより、RWMが安定化されることが明らかになった。これは、JT-60Uで観測された実験結果の傾向と一致している。

論文

Order effect of repair processes to clustered DNA damage

白石 伊世; 鈴木 雅雄*; 鹿園 直哉; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Journal of Radiation Research, 55(Suppl.1), p.i92 - i93, 2014/03

In a living cell, cluster DNA damage is thought to be processed by several different pathways simultaneously or sequentially. Under this situation the cellular response to cluster DNA might depend on the order of repair processes because the configuration of the lesions will be modified by the reaction of initial repair protein, affecting the DNA-binding or excision activities of latter proteins. In the present study, we investigate whether initial enzymatic repair affects latter processes. Plasmid DNA exposed to C ion is treated with two base excision repair enzymes, Nth and Fpg, which convert pyrimidine and purine lesions to a SSB, respectively. Obtained results show that the amount of enzymatically induced SSB is very slightly less in DNA sample treated with Nth first and then Fpg than that of other treatments. These results indicate that the configuration-change of the cluster by the first enzymatic treatment does not significantly influence the activity of secondary enzyme.

論文

The Possible interplanetary transfer of microbes; Assessing the viability of ${it Deinococcus}$ spp. under the ISS environmental conditions for performing exposure experiments of microbes in the Tanpopo mission

河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 高須 昌子*; 鳴海 一成*; 佐藤 勝也; 橋本 博文*; 中川 和道*; 谷川 能章*; et al.

Origins of Life and Evolution of Biospheres, 43(4-5), p.411 - 428, 2013/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:24.44(Biology)

In the Tanpopo mission, we have proposed to carry out experiments on capture and space exposure of microbes at the Exposure Facility of the Japanese Experimental Module of the International Space Station (ISS). Microbial candidates for the exposure experiments in space include ${it Deinococcus}$ spp. We have examined the survivability of ${it Deinococcus}$ spp. under the environmental conditions in ISS in orbit. A One-year dose of heavy-ion beam irradiation did not affect the viability of ${it Deinococcus}$ spp. within the detection limit. Exposure of various thicknesses of deinococcal cell aggregates to UV radiation revealed that a few hundred micrometer thick aggregate of deinococcal cells would be able to withstand the solar UV radiation on ISS for 1 year. We concluded that aggregated deinococcal cells will survive the yearlong exposure experiments. We propose that microbial cells can aggregate as an ark for the interplanetary transfer of microbes, and we named it "massapanspermia".

論文

会議報告; 第16回若手科学者によるプラズマ研究会

本多 充; 白石 淳也; 相羽 信行

プラズマ・核融合学会誌, 89(5), P. 330, 2013/05

2013年3月4日$$sim$$3月6日に第16回「若手科学者によるプラズマ研究会」(日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・先進プラズマ研究開発ユニット主催)を開催した。本研究会は、将来の核融合研究を担う若手科学者達が分野横断的なネットワークを広げる場を提供するとともに、毎年異なる主題のもと自らの研究について発表し活発な議論を行う伝統が連綿と受け継がれてきている。開催回数も今年で16回を数えている。ここ3回ほどはコアプラズマの物理から離れた主題となっていたため、今回の研究会は「プラズマ輸送・閉じ込め物理の総合的理解向けた予測・検証手法の進展」と題して、近年急速に進展している乱流の計測・解析技法や非局所輸送,モデリング・数値シミュレーションといった、おもにコアにおける輸送・閉じ込め分野を取り上げることとした。

論文

Spin-pump-induced spin transport in $$p$$-type Si at room temperature

仕幸 英治*; 安藤 和也*; 久保 和樹*; 齊藤 英治; 新庄 輝也*; 白石 誠司*

Physical Review Letters, 110(12), p.127201_1 - 127201_5, 2013/03

 被引用回数:119 パーセンタイル:2.29(Physics, Multidisciplinary)

室温環境で、純スピン流を$$p$$-型Si中に流しスピン流源から離れた場所で純スピン流を観測することに成功した。強磁性共鳴と$$s$$-$$d$$相互作用を通じて$$p$$-型Si/NiFe界面にスピン蓄積を発生させ、このスピン蓄積から生じる純スピン流を$$p$$-型Si上の離れた箇所に蒸着したPd線中の逆スピンHall効果によって観測した。これにより、室温環境において$$p$$-型Siで純スピン流輸送が可能であることが示された。

論文

Optimization of JT-60SA plasma operational scenario with capabilities of installed actuators

井手 俊介; 相羽 信行; Bolzonella, T.*; Challis, C. D.*; 藤田 隆明; Giruzzi, G.*; Joffrin, E.*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 本多 充; et al.

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

Assessment of capabilities in controlling key plasma parameters to access and sustain a high normalized pressure plasma in JT-60SA has been carried out using predictive simulations with emphasis on controllability with actuators, including not only heating and current drive but also fueling and pumping system. It is confirmed that the safety factor profile, which is believed to play an important role for confinement improvement, can be prepared appropriately at the plasma current ramp-up phase in a wide extent within capability of the installed ECRF system. At the flat-top of a high pressure and high bootstrap current plasma, it is also confirmed that the installed NB system can modify the safety factor profile and the confinement property within the planned capabilities. It is confirmed that impurity seeding in the SOL and the divertor region can maintain the heat flux within the divertor heat tolerance keeping the separatrix density level acceptable.

論文

Stabilization of resistive wall modes by magnetohydrodynamic equilibrium change induced by plasma toroidal rotation

白石 淳也; 相羽 信行; 宮戸 直亮; 矢木 雅敏

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

磁気流体力学(MHD: Magnetohydrodynamics)平衡におけるトロイダル回転の遠心力効果を考慮することにより、MHD安定性における回転の効果を自己無撞着に取り入れた。抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性に対する回転の効果を解析するため、新しいコードを開発した。真空領域と抵抗性壁における電磁気学的な問題を解くモジュールRWMaCを開発し、回転プラズマにおける線形理想MHDダイナミクスを記述するFrieman-Rotenberg方程式を解くMINERVAコードに組み込んだ。MINERVA/RWMaCにより、トロイダル回転によるMHD平衡の変化が、RWMの成長率を減少させることを初めて示した。加えて、トロイダル回転が線形ダイナミクスにのみ影響を与える場合には安定化窓が存在しない場合でも、平衡の変化により安定化窓が現れることを示した。回転は、平衡の圧力,電流密度,質量密度を変化させ、回転の効果を含むポテンシャルエネルギーを変化させる。

論文

Induction of DNA damage, including abasic sites, in plasmid DNA by carbon ion and X-ray irradiation

椎名 卓也; 渡辺 立子; 白石 伊世; 鈴木 雅雄*; 菅谷 雄基; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Radiation and Environmental Biophysics, 52(1), p.99 - 112, 2013/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:40.21(Biology)

Plasmid DNA was irradiated with carbon ions or X-rays in solutions containing several concentrations of Tris (0.66-200 mM) to determine the yield of abasic (AP) sites and the effect of scavenging capacity. The yield of AP sites, detected as single strand breaks (SSB) after digestion with E. coli endonucrease IV (Nfo), was compared with that of SSB and base lesions. At higher concentrations of Tris, the yields of single or clustered AP sites were significantly lower than those of single or clustered base lesions. The dependence of the yield of AP sites on scavenging capacity was similar to that of prompt strand breaks. These results indicate that the reaction of water radiolysis products, presumably OH radicals, with the sugar-phosphate moieties in the DNA backbone induces both AP sites and SSB with similar efficiency.

論文

Impact of plasma rotation on the linear physics of resistive wall modes in tokamaks

相羽 信行; 白石 淳也; 廣田 真

Plasma Physics and Controlled Fusion, 55(7), p.074002_1 - 074002_7, 2013/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:71.64(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダル方向の回転だけでなくポロイダル方向の回転も考慮することでドップラーシフトの効果が変化し、これまで理論・数値的に解釈が困難であったエッジローカライズモードの性質がトロイダル回転の向きに依存するという実験観測結果を定性的に再現できることを明らかにした。また、プラズマ回転の影響を考慮することで、負磁気シアプラズマにおいては回転の影響で一度安定化された抵抗性壁モード(RWM)が再不安定化されうることを数値的に明らかにした。なお、このような再不安定化は正磁気シアプラズマでは見られなかった。この再不安定化の原因が安定化されたRWMと安定な理想MHDモードの結合による可能性が高いことを示すとともに、回転していないプラズマでは決して不安定化することのない、壁なしベータ限界よりも低いベータ値のプラズマにおいてもこの再不安定化されたRWMは不安定化しうることを明らかにした。

論文

Experimental study for the proposal of design measures against cover gas entrainment and vortex cavitation with 1/11th scale reactor upper sodium plenum model of Japan Sodium-cooled Fast Reactor

吉田 和弘*; 坂田 英之*; 佐郷 ひろみ*; 白石 直*; 大山 一弘*; 萩原 裕之*; 山野 秀将; 山本 智彦

Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2012/12

液中渦キャビテーションを防止するために、UIS付きラジアルスリットによる上部プレナムにおける非対称流動の緩和するため、燃料交換時のみ使用する燃料交換器の代わりにダミープラグと名付けられた円柱構造を設置した。本研究では、液中渦キャビテーション防止のため、上部プレナム内流動の改善を目的として、UISスリットの縁の延長と隔離板を考案した。

論文

軸力と曲げを受ける切欠付ステンレス配管の塑性崩壊強度及び最大荷重評価

柳原 星児*; 松原 雅昭*; 鈴木 良祐*; 鈴木 将人*; 白石 太祐*; 坂本 賢治*; 若井 隆純

日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2012/09

The fracture assessment of independent multiple flaws is not developed in the piping for nuclear power in the Japan Society of Mechanical Engineers maintenance standard. In the maintenance standard, an enough examination is not performed about the influence that the load history of the axial tension due to inner pressure and the bending such as the earthquake affects on collapse strength of the piping. This study clarified that the effect of multiple flaws affected on the plastic collapse strength of the stainless steel piping that loaded axial tension and bending independently, and proposed the maximum load evaluation method. Conclusions are as follows: (1) Multiple flaws on piping can be evaluated by the plastic collapse theory of the single flaw, and the flaw can be simplified, and a conservative evaluation of piping be done. (2) The maximum stress can be calculated from the flaw size and mechanical properties of piping and piping size.

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