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菅沼 和明; 廣木 文雄; 伊藤 崇; 山崎 良雄
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.846 - 848, 2019/07
J-PARCリニアックの冷却水システムは、流量変動が発生し安定運転の妨げになっていた。冷却水の汚濁が流量変動を引き起こす原因であることを突き止め、循環ポンプの仕様変更と冷却水の汚濁を低減する対策を実行し、流量変動を収束させた。しかしながら、発生源の抑制は未解決である。これまでの調査から、汚濁は微量金属の混入で、冷却水に精製水を使用することによる銅への浸食と腐食によって起こることが判明している。精製水を使用し無酸素銅を多用する加速器特有の問題かもしれない。加速器に使用する冷却水は、放射線の影響を抑えるために不純物を極力排除した精製水を使用している。一方、加速空洞及び電磁石を製作する部材には、伝熱に優れている銅の使用や加工精度に優れている鉄を多用している。また、加速器は高電圧、大電流を使用する必要があり、工業用水や水道水の使用では、安定運転へのリスクが伴う。一般的な設備の冷却水に銅を使用する場合、防食剤を使用することで、腐食を抑制できるが、前述したとおり、加速器は、放射線場,高電圧の環境であり防食剤の使用が制限される。本報告では、J-PARCリニアック冷却水設備における微量金属混入の調査について報告する。
菅沼 和明; 廣木 文雄; 伊藤 崇; 山崎 良雄
Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.309 - 311, 2018/08
本件は、2017年夏に完全解決した冷却水設備における流量低下問題の改善報告である。J-PARCリニアックの前段空洞であるDTL及びSDTL用の循環冷却水の流量が、1週間かけて3%程度低下する現象が長年続いていた。この冷却水の流量低下によって、空洞に取り付けた流量計の低流量接点を動作させ、加速器の運転のみならずJ-PARC全体の運転を停止させていた。この流量低下の現象は発現から約9年が経過しており、抜本的な対策が望まれていた。本発表では、流量低下の解決の糸口となった着目点を整理し述べる。2017年夏にポンプの仕様変更を決断し、ポンプの入れ替えを行い冷却水流量の低下は皆無となった。J-PARC加速器のみならず、J-PARC全体の安定運転に絶大な貢献を果たした。
菅沼 和明; 廣木 文雄; 伊藤 崇; 山崎 良雄
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.871 - 873, 2017/12
J-PARCリニアック冷却水設備のひとつである設備名称RI4の全体流量減少の原因は、水の汚濁と汚濁によるポンプ性能の変化であると考えられる。全体流量減少の対策として、循環ポンプの追加設置による南北配管の送水分離を実施した。その結果、流量減少に一定の改善が見られた。また、追加措置前のポンプ構成でも流量減少が現れず、これは、冷却水の入れ替えにより汚濁が薄まり、ポンプ性能が安定したことが理由と考えられる。ポンプ追加措置と同時に、冷却水中の浮遊物の調査も実施した。その結果、冷却水中にCu, Fe, Niなどが検出された。検出されたCuについてはメジアン径を測定した。本発表では、冷却水中の浮遊物の調査報告およびリニアック安定運転のために行うべき対策について報告する。
菅沼 和明; 廣木 文雄; 伊藤 崇; 山崎 良雄
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.304 - 306, 2016/11
加速空洞用冷却水設備は、以前より流量が減少する事象が見受けられ冷却水の流量低下によって警報が発報し、加速器全体の運転を停止させることがある。警報発報から復旧までに時間を費やすため早急な対策が望まれており、J-PARC加速器全体で取り組む課題となっている。われわれは、リニアック空洞のRFQからSDTLまでの冷却水設備である設備名称RI4系について、以前から現象が確認されている冷却水設備のバッファタンクの水位変動と、冷却水全体流量の変動の関連について再度注目してみた。同時に、冷却水設備の運転データから新たな情報の有無を調べた。冷却水の全体流量の減少原因について、運転データと関連づけながら仮説を立ててみる。
金澤 謙一郎; 荻原 徳男; 菅沼 和明; 猪原 崇*; 和田 薫*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.391 - 393, 2008/00
TMPの磁場中の試験については2, 3の報告があるが、特定のTMPに対し使用環境下で使用可能か否かを判定することに限定されている。そこでわれわれは、TMPを均一な磁場中で試験できる磁場発生装置を準備し、評価法の標準化を図ろうと考えた。まず、TMPのロータに対する磁場の方向及び強さを精度よく制御し、垂直及び平行な磁場成分ごとに調査することとした。そのうえで、任意の方向の磁場に対し2方向の磁場成分ごとの影響を重ね合わせることで、全体の影響が論ずることが可能であるかを調べる。まず、はじめに、TMPのロータに垂直及び平行な2方向の磁場に対して、TMPの変化にどのような違いがあるか調べた。TMPにかかる磁場の方向を変えて実験した結果、ロータ軸に直交する磁場では、10Gauss程度からTMPの駆動電力,ロータ温度が増大するのが確認できた。また、ロータ軸に平行な磁場では、今回調べた範囲(max 70Gauss)ではTMPに検出しうる変化は見られなかった。このことからTMPにかかる磁場の方向によって違いがあることがわかった。本論文で実験結果の詳細を報告する。
山田 誠也; 鷲谷 忠博; 竹内 正行; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-12) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/00
酸化物燃料の乾式再処理及び湿式再処理へ適用が可能な脱被覆技術の開発として、破砕工程、ハル燃料分離工程及びハル洗浄工程から構成される新しい前処理システムを開発した。本システムでは高Pu富化度の高速炉燃料にも適用可能なシステムであり、燃料の粉砕化が必須な乾式再処理プロセスでは枢要機器と考えられる。本報告では、この新たな脱被覆システム及び各工程の新型機器の概要について報告する。
竹内 正行; 加藤 利弘*; 鷲谷 忠博; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
サイクル機構技報, (23), p.31 - 40, 2004/00
酸化物電解法に適用する装置材料の耐食性向上を図るために、セラミック材料に着目し、熱力学計算や腐食試験を通して、耐食性について調査した。腐食試験は塩素雰囲気における溶融塩環境を対象に実施し、更に酸素、炭素、模擬核分裂生成物の影響について調査した。その結果、窒化珪素、ムライト、コージェライトの各材料が良好な耐食性を示すことが分かり、試験後における材料表面の割れ等は認められなかった。また、これら材料に関する機械強度の著しい低下も認められなかった。
鷲谷 忠博; 小泉 健治; 菅井 孝一*; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
サイクル機構技報, (25), p.33 - 44, 2004/00
実用化戦略調査研究(FS)の一環として,酸化物電解法による乾式再処理の前処理工程用脱被覆システムを開発中である。乾式再処理では酸化物燃料を溶融塩中へ溶解し易くするため,使用済燃料を粉体化して取り出す脱被覆システムが必須であるが,既存の技術では高速炉燃料の特性,処理能力等の観点から実用化が困難であり,新しい脱被覆システムが必要であった。本脱被覆システムは,燃料ピンの破砕工程,ハルと燃料の分離工程及びハルに付着した燃料の洗浄工程から構成される。破砕工程において解体後の燃料ピンが機械式破砕機により粉砕され,続く分離工程で磁気分離機によりハルと燃料成分に分離されて燃料成分のみが次の溶融塩電解槽へ移送される。ここで分離されたハルは,ハル洗浄工程において高周波誘導加熱により溶融され,金属成分のハルと酸化物の燃料要素に分離される。ここで分離回収された燃料成分は,再度,主工程に戻されるシステムとなっている。
池田 佳隆; 内藤 磨; 関 正美; 近藤 貴; 井手 俊介; 安納 勝人; 福田 裕実*; 池田 幸治; 北井 達也*; 清野 公広; et al.
Fusion Engineering and Design, 24, p.287 - 298, 1994/00
被引用回数：22 パーセンタイル：85.01(Nuclear Science & Technology)JT-60Uの低域混成波結合系用として、オーバーサイズ導波管を用いた電力分岐方式を開発した。この結合系は、電力分岐モジュールを4段4列配列した構造であり、モジュール内で高周波はオーバサイズ導波管を介し、トロイダル方向に12分岐される。この方法により、多くの導波管から構成される位相制御型結合系を容易に実現できた。JT-60Uの低域混成波実験において、この結合系の評価を行い、反射率2%、電力密度29MW/m
の良好な結果を得た。また反射率が低いため、オーバサイズ導波管内の高次モードの影響が無視可能であることを明らかにするとともに、結合特性や電流駆動効率が、高次モードを無視した計算から求まる理論値で良く説明できることを示した。これらの結果から、この簡素化した結合系の有効性が実証された。
上原 和也; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 藤井 常幸; 前原 直; 恒岡 まさき; 関 正美; 森山 伸一; 小林 則幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 19(1), p.29 - 40, 1992/07
被引用回数：1 パーセンタイル：17.26(Nuclear Science & Technology)JT-60RF加熱装置のプラズマとの結合試験の様子が述べられている。RF加熱装置は2GHz帯と120MHz帯の高周波加熱装置で合計30MWがJT-60に入射される。全システムは、全系制御システムとリンクしたミニコンピューターで自動的に制御され、RFパワーと位相差があらかじめセットされたプレプログラムに従って、制御される。プラントデーターは装置の状況と把握するのに用いられ、RF入射中に集計、記録できるようになっている。両方の周波数帯の高周波が単独にあるいは中性粒子ビーム(NBI)入射中と連携で入射することが可能で、JT-60の追加熱実験に十分な性能を有することが示された。
関 正美; 池田 佳隆; 今井 剛; 牛草 健吉; 内藤 磨; 井手 俊介; 近藤 貴; 根本 正博; 竹内 浩; 菅沼 和明; et al.
Proc. of the 19th European Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, p.985 - 988, 1992/00
低域混成波による電流駆動方式は、非誘電方式の中では、最も効率的な方式である。しかしながら、アンテナとしては、遅波を励起するため、アンテナ前面にカットオフ以上のプラズマ密度を必要とする。このため、従来、主プラズマとアンテナとの距離を近づけて、結合特性を最適化していた。このことは、定常運転を行う際、アンテナ前面の熱設計を厳しいものとしている。一方、今回、JT-60Uの実験において、主プラズマとアンテナが10cm以上離しても、良好な結合特性(反射率10%以下)が観測された。アンテナ前面に取付けられた静電プローブより、RF入射時に、カットオフ以上の密度のプラズマが、RFにより生成され、結合特性が改善されていることが明らかとなった。
関 正美; 池田 佳隆; 小西 一正*; 今井 剛; 高橋 春次; 横倉 賢治; 沢畠 正之; 菅沼 和明; 佐藤 稔; 藤城 賢司*; et al.
Fusion Technology 1990, p.1060 - 1064, 1991/00
高効率の電流駆動を目指して高周波特性のよいランチャを製作するためには、導波管の薄い「仕切り板」の変形を極力抑えられる製作技術の確立が重要であった。JT-60Uの新型マルチジャンクションLHRFランチャの製作にあたっては、拡散接合を応用した製作技術を開発しその有用性をプロトタイプにて確認するとともに実機に採用した。製作されたランチャを使って高周波の性能試験を行い、位相量とパワー分配比が測定されその誤差は高帯域の周波数にわたって許容範囲内にあり、ほぼ設計値の放射スペクトルが期待され実験条件に合わせて最適のスペクトルが選択できる。大電力の高周波パワーを真空容器内に入射することによって耐電力試験を行いながら同時にランチャーのプリエーシングを順調に進め、単パルスながら入射パワーが一導波管当り~400kWまでに達した。このパワーは、実機の最大運用値の約1.6倍にもなり、電流駆動実験等において安定に大電力のパワーを入射できると期待できる。JT-60Uの高温度プラズマにて本ランチャによる電流駆動実験により、定常化トカマクへのデータベースが得られると思われる。
池田 佳隆; 今井 剛; 藤井 常幸; 本田 正男; 清野 公広; 前原 直; 永島 孝; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 沢畠 正之; et al.
Fusion Engineering and Design, 13, p.209 - 217, 1990/00
被引用回数：1 パーセンタイル：19.6(Nuclear Science & Technology)JT-60LHRF加熱装置は、1.74から2.23GHzの広い帯域で低域混合波(LHRF)を入射する装置である。このため高周波源である1MWクライストロンは、この帯域内を150MHz/0.3sという加速でチューニング可能な構造を有している。この広帯域を有する能力により、従来のLHRF加熱装置では不可能であった。同一ランチャーによる。プラズマ加熱、電流駆動の周波数依存性の研究を可能にした。本論文は、広帯域の特長を有するシステムと、クライストロンの高速チューニング構機を述べると供に、同一ランチャーを用いて、プラズマ中に、1.74と2GHzの2波を入射した結果について述べる。
池田 佳隆; 今井 剛; 牛草 健吉; 関 正美; 小西 一正*; 内藤 磨; 本田 正男; 清野 公広; 前原 直; 永島 孝; et al.
Nuclear Fusion, 29(10), p.1815 - 1819, 1989/10
被引用回数：24 パーセンタイル：70.1(Physics, Fluids & Plasmas)シャープで方向性の高い低域混合波(LHRF)を励起するために、導波管を3分割したマルチジャンクション型ランチャーを用いて、電流駆動実験をJT-60において行った。プラズマとの結合特性は、理論と良く一致するとともに、入射電力は、数日間のエージングにより2MW以上に達した。電流駆動効率は、波の近傍条件を満足するかぎり高速電子に波を結合させる場合が高い値を示す。
横倉 賢治; 池田 佳隆; 菅沼 和明; 永島 孝; 池田 雅俊*
真空, 31(12), p.945 - 953, 1988/12
超高真空用絶縁継手のコバール金具の応力腐食割れは、材料の加工、引張り応力の残留、腐食性イオンの存在条件が、それぞれに重複したことにより発生したことが明らかになった。また、超高真空用装置に着用する部品として製造されたベーキング用断熱材に、応力腐食割れを誘因する可能性を指摘できる塩素イオンが含有、また、ベーキング時には、ガスとなって発生していたことが確認された。本件の応力腐食割れは、高度な技術力と多くの使用実績の間を縫って発生したもので、腐食という問題が、見逃され易い盲点から発展する可能性が高いことを示した。
今井 剛; 牛草 健吉; 坂本 慶司; 池田 佳隆; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 芳野 隆治; 上原 和也; 永島 孝; 木村 晴行; et al.
Nuclear Fusion, 28(8), p.1341 - 1350, 1988/00
被引用回数：24 パーセンタイル：64.83(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60における低域混成波帯電流駆動(LHCD)実験の結果について述べられている。核融合炉心に近い、大型トカマクにおいて、初めて、2MAの電流駆動が、実証された。また、磁気ダイバータが、電流を担う高速エレクトロンによる不純物除去に非常に有効に働いていることがわかった。電流駆動効率
=N
・R・I
/P
(10
A/W)の値として、0.8~1.7を得るとともに、NBI加熱によりさらに約1.5倍の効率改善を得ることができた。また、LHCDにより、NBI加熱プラズマの閉じ込め改善が得られた。この閉じ込め改善には、LHCDによる電流分布制御が重要であることがわかった。
横倉 賢治; 池田 佳隆; 今井 剛; 菅沼 和明; 永島 孝
真空, 31(5), p.359 - 364, 1988/00
JT-60高周波加熱装置における、真空排気設備の設計方針および概要と性能について報告する。本排気設備は、コンパクトな型状で大排気量狙ったクライオポンプシステムと、ランチャーエージング過程を解明するためのガス分析システムおよび、低コストを実現しながら、多機能で高信頼性の両立を具体化した制御設備等に特徴がある。
今井 剛; 永島 孝; 木村 晴行; 上原 和也; 安納 勝人; 藤井 常幸; 本田 正男; 池田 佳隆; 加藤 次男*; 清野 公広; et al.
AIP Conference Proceedings 159, p.115 - 118, 1987/00
JT-60高周波加熱装置は、設計から約10年、建設開始から、約3年で、建設が、ほぼ完了し、昭和61年7月迄に、機能試験等を完了し、10月から、JT-60プラズマとの結合試験を開始した。
星野 貴紀; 池内 宏知; 佐野 雄一; 渡部 雅之; 菅沼 隆
no journal, ,
回転ドラム型連続溶解槽の処理規模が溶解性能に与える影響を"物質移動"の観点から評価するため、水-炭酸水素ナトリウム(模擬燃料)系での基礎データを取得した。また、輸送現象論的モデルを用いて、ドラム揺動と物質移動係数の関連を評価した。
涌井 遼平; 樋口 英俊; 北垣 徹; 鷲谷 忠博; 竹内 正行; 小林 嗣幸*; 渡部 雅之; 菅沼 隆
no journal, ,
日本原子力研究開発機構ではFBRサイクル実用化研究の一環として、先進湿式法(NEXT法)の開発を進めている。その前処理技術として、ラッパ管等の構造部材を燃料集合体から分離除去する解体工程、及び高効率溶解に対応した燃料ピンのせん断工程が必須であるが、世界的に商用技術として実用化された例はなく、信頼性の高いシステムの開発が急務である。本報告では、工学規模の解体システム試験装置,燃料ピン搬送装置及びせん断試験装置を用いて実施したFBR模擬燃料集合体の解体・せん断システム試験結果を示すものである。
