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報告書

316FR鋼の材料試験データ集(Ⅸ) (データ集)

小高 進; 加藤 章一; 吉田 英一; 川上 朋広*; 鈴木 高一*; 川島 成一*; 石上 勝夫*

JNC-TN9450 2005-001, 196 Pages, 2005/03

JNC-TN9450-2005-001.pdf:6.7MB

新技術開発試験グループでは,FBRの構造材料に用いられている316FR鋼について長期にわたり材料試験を実施してきた.本報告は試験データの拡充が図れたために取りまとめたものである.4万時間を超える長時間試験やナトリウム環境下での試験など多くの貴重な試験データを有するものであり,今後のFBR材料研究に役立つものである.報告内容は以下の通りである.(1)材料:316FR鋼,素材(14ヒート),溶接同材継手(18ヒート)溶接異材継手(2ヒート)(2)試験雰囲気 : 大気中,ナトリウム中 (3)試験温度 : 室温$$sim$$800$$^{circ}C$$(4)試験方法 : JIS及び「FBR金属材料試験実施要領書(改訂版)*4」に準拠した.(5) データ点数 : 引張試験 234点 クリープ試験} 408点 疲労試験} 201点 クリープ疲労試験}47点 リラクセーション試験} 6点 合計}} }} 896点なお,本データ集は「FBR構造材料データ処理システム(SMAT)」の帳票を出力したものである.

論文

ディジタルH$$infty$$推定器を応用した異常反応度検知システムの開発

鈴木 勝男; 鈴土 知明; 鍋島 邦彦

日本原子力学会和文論文誌, 3(1), p.24 - 33, 2004/03

本論文ではディジタル最適H$$infty$$推定器を用いて異常反応度の実時間検知を行うシステムについて議論する。本システムは、反応度バランス法に基づき検知するもので、正味反応度推定器,フィードバック反応度推定器、及び反応度バランス回路から構成される。正味反応度推定器及びフィードバック反応度推定器には、それぞれH$$infty$$最適フィルターが用いられた。正味反応度推定器は特に、非線形核動特性を考慮して設計した。また、高速増殖炉の実験炉「常陽」の数値シミュレーションを用いて、本システムの性能が評価された。その結果、本システムは典型的な反応度外乱1¢を0.1¢の精度で数秒以内に検知し、実用に適用できることを確認した。

論文

VHTRCにおけるデジタル非線形H$$_{infty}$$推定器による反応度推定実験

鈴木 勝男; 鍋島 邦彦; 山根 剛; 藤井 義雄*

日本原子力学会和文論文誌, 2(4), p.408 - 417, 2003/12

原子炉の安全運転や反応度異常の早期検知のためには、オンライン連続的な炉心反応度の監視が必要である。日本原子力研究所の高温ガス炉臨界実験装置(VHTRC)において、デジタル非線形H$$infty$$推定器を用いた反応度推定実験を行った。実験方法について、反応度の投入方法,サンプリング周期とアンチエリアシングフィルタ仕様,実験回路やデジタル非線形H$$infty$$反応度推定器の設計を述べた。次に、種々の反応度投入に対する出力応答試験の核計装信号のサンプリングデータを入力とするデジタル非線形H$$infty$$推定器の反応度推定結果について議論した。その結果、VHTRCの高出力運転及び低出力運転における動的反応度が、真値からほとんど遅れることなく、精度0.05¢$$sim$$0.1¢の範囲で良好に推定された。また、デジタル非線形H$$infty$$推定器により、周期Ts=10msのデータサンプリングの実時間推定が実現できることを確認した。本実験の結果から、実機のオンライン実時間反応度計として、デジタル非線形H$$infty$$反応度推定器が適用可能である見通しを得た。

論文

人間の操作支援により作業を遂行する移動ロボットシステム

石川 信行; 古川 良男*; 鈴木 勝男*

日本ロボット学会誌, 20(2), p.173 - 179, 2002/03

本研究では、人間の支援を有効に活用して作業遂行の効率化を図ることを目指した移動ロボットシステムの開発を行った。人間の支援を活用する局面としては、1)ロボットが定型走行において障害物回避等の問題に直面したとき、2)画像によりオドメトリから推定された自己位置推定値を補正するために必要な画像情報抽出処理、である。走行支援を容易に実現するためのシステムコンポーネントとして割り込み機能付き走行コマンドインタプリタを開発した。また、画像による自己位置推定値補正では、画像情報抽出の支援のために必要なGUIを作成して、推定誤差補正アルゴリズムをシステムへインプリメントした。開発したロボットシステムの性能評価のために、原子力プラントの一部を模擬したモックアップ環境下において、巡回点検作業のデモンストレーションを行い、システムの有効性を確認した。

論文

Nuclear power plant monitoring with recurrent neural network

鍋島 邦彦; 井上 浩司*; 工藤 和彦*; 鈴木 勝男*

International Journal of Knowledge; Based Intelligent Engineering Systems, 4(4), p.208 - 212, 2000/10

リカレントニューラルネットワークを用いて、原子力プラント監視システムの開発を行った。原子炉の現在と過去の入出力データを学習することにより、プラント動特性をモデル化し、1タイムステップ後の状態を予測する。本異常検知手法は、実際のプラントからの測定信号とネットワークによる予測値の誤差を監視するものである。この監視システムをオフラインで適用した結果、リカレントニューラルネットワークが原子炉の動特性を正確にモデル化し、かつ従来の監視手法よりは早い段階で微少な異常兆候を検知できることが明らかになった。

報告書

プルトニウム利用技術に関する調査検討(3)

横堀 仁*; 長田 博夫*; 鈴木 勝男*

JNC-TJ9440 99-014, 73 Pages, 1999/03

JNC-TJ9440-99-014.pdf:2.31MB

軽水炉プルサーマルの最近の動向を的確に把握し、FBR導入戦略の検討評価に適切に反映してゆく目的で、プルサーマルに関するMOX燃料装荷計画を調査した。MOX燃料部分装荷計画については、高浜3,4号における安全審査関連の情報を基に現状を整理した。MOX燃料全炉心装荷計画については、APWR、ABWRに関する関連委員会等での情報を基に整理した。これらの調査結果を基に、原電敦賀3,4号で計画しているAPWR及びAPWRプルサーマルに関してSRAC、ORIGEN等の公開コードを用いて炉心特性データを評価した。これら、調査検討結果は炉型シナリオ評価に反映される計画である。主な結果は下記の通りである。(1)既設プラントへの部分装荷計画及び新設プラントへの全炉心装荷計画の両者について国内外公開文献等の記載事項を調査・整理した。(2)APWRのウラン炉心並びに全MOX装荷炉心の2ケースについて燃料データを評価し燃料サイクルシナリオ検討用データとしてまとめた。

報告書

位置検出型核分裂計数管のソレノイド電極のパルス伝播特性

山岸 秀志; 鈴木 勝男; 角田 恒巳; 伊藤 浩; 深草 伸二*; 田村 政和*

JAERI-Research 99-002, 18 Pages, 1999/01

JAERI-Research-99-002.pdf:1.16MB

位置検出型核分裂計数管(PSFC)の開発を進めているが、それには、PSFC内で発生する極めて微小、かつ高速の電流パルスに大きな遅延を与え、しかしながら低い減衰特性を有したソレノイド電極構造(SEST)が必要不可欠である。このため、SESTを設計試作し、その性能を評価した。試験の結果、SESTにより同軸ケーブルの45倍に相当する長い遅延時間が得られることがわかった。パルスの減衰については、一般の核分裂計数管と比較して、電極間キャパシタンスの影響が極めて少なく1/4程度に相当する優れたパルス伝播特性が得られることがわかった。また高インダクタンス電極が中性子計測に障害となるような誘導ノイズを与えないこともわかった。本実験により、SESTがPSFCに十分適用できることを確認した。

論文

人間協調型移動ロボットシステムの開発

石川 信行; 吉川 良男*; 鈴木 勝男

第4回ロボティクスシンポジア, p.377 - 380, 1999/00

作業遂行の迅速性・信頼性の向上をめざして、必要に応じて人間が介在しその動作を支援するロボットシステムとして「人間協調型移動ロボットシステム」を開発した。本システムにおいては、作業遂行に必要なコンポーネントをそれぞれツールとしてまとめてユーザインターフェイス機能をもたせることにより、人間協調動作の実現を容易にするとともにシステムのモジュラリティを高めている。本報告ではまず、人間協調型移動ロボットシステムで走行を実現するためのコンポーネントとして開発した割込み機能付き走行コマンドインプリンタを中心にロボットシステムの概略を述べ、この走行コマンドインタプリタによる走行実験結果を示す。最後に原子力プラントの一部を模擬したモックアップ環境での本システムによる巡回点検作業デモンストレーションシナリオについて述べる。

論文

分母系列表現のパデ近似による低次元2自由度制御系の設計法

石川 信行; 鈴木 勝男

日本原子力学会誌, 41(9), p.937 - 945, 1999/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

2自由度制御は、制御系の外乱除去性能などを規定するフィードバック特性と目標値に対する応答特性(目標値応答特性)をそれぞれ独立に設定できる利点をもつため、制御性能の向上を図る際にしばしば用いられる。しかし、モデルマッチング法などの一般的な方法により制御系を設計すると、制御器の次数が高くなる。そこで、本論文では2自由度制御系の低次元設計法として、分母系列表現のパデ近似による方法を提案する。そして、この方法により設計した制御器を原子炉の出力制御に適用した場合の制御特性を、原子炉動特性モデルを用いた数値シミュレーションにより評価する。適用例において、提案手法で設計した制御系が通常のモデルマッチング法で設計されるものと同等の応答特性を示すことを確認した。

論文

Feasibility study on the application of a human collaborative robot system to the inspecting patrol of nuclear power plants

石川 信行; 鈴木 勝男

Proc. of Human-Computer Interaction International'99, 2, p.1172 - 1176, 1999/00

不定型環境下におけるタスク遂行の実現を目的として自律移動ロボットの研究開発が行われている。一般に、自律移動ロボットでは環境の変化に対処するために、外界センサで環境を認識し必要に応じてあらかじめ設定された行動が自律的に修正される。しかし、実環境下においてセンサ情報に基づき行動を修正するためには高度な環境認識と行動再計画の能力が必要なため、作業遂行の迅速性や高信頼性を達成するうえで多くの課題が残されている。そこで本研究では、作業遂行の迅速性・信頼性の向上をめざして、必要に応じて人間が介在しその動作を支援するロボットシステムとして「人間協調型移動ロボットシステム」を開発した。本報告では、人間協調型移動ロボットシステムで走行を実現するためのコンポーネントとして開発した割込み機能付き走行コマンドインタプリタを中心にロボットシステムの概略を説明する。また、原子力プラントの一部を模擬したモックアップ環境下での巡回点検作業シナリオに基づく動作試験の結果、本システムが障害物回避などの際の効果的な動作支援インターフェイスとなることを示す。

論文

Hybrid monitoring system for high temperature gas cooling reactor

鍋島 邦彦; Tuerkcan, E.*; 鈴土 知明; 中川 繁昭; 井上 浩司*; 大野 富生*; 工藤 和彦*; 鈴木 勝男

Proc. of Human-Computer Interaction International'99, 2, p.1187 - 1191, 1999/00

ニューラルネットワークとエキスパートシステムを組み合わせたハイブリッド監視システムを開発し、高温ガス冷却炉HTTRに適用する。本監視システムは、フィードバック結合を持つカレントニューラルネットワークを用いて原子炉の動特性モデルを構築することにより、微小な異常兆候を早期に検知し、このネットワーク出力と運転員からのプラント情報を基にエキスパートシステムで異常を診断する。また、マンマシンインターフェイスを考慮し、運転員支援のための適切な表示も行う。これまでに、動特性解析コードACORDを利用して、正常運転及びいくつかの異常事象のシミュレーションデータを作成し、監視システムの性能評価を行った。その結果、このシステムがHTTRの異常検知・診断にも有効であることが明らかになった。

報告書

センサベース自律的ロボットシステムを用いた障害物回避実験

藤井 義雄; 鈴木 勝男

JAERI-Tech 98-054, 65 Pages, 1998/12

JAERI-Tech-98-054.pdf:4.08MB

原子力施設の高放射線区域における作業員の放射線被曝を低減する観点から、種々の不定型作業を能率的に遂行するための遠隔ロボット技術の開発が求められている。このため、環境知覚システムと冗長マニピュレータを製作し、不定型環境下で複雑な作業に適用可能なロボットシステムを開発した。本システムは、冗長マニピュレータに環境を知覚するための各種センサを搭載し、センサから得られる信号に基づいて、自律的に作業を遂行する機能を備えている。本報告書は、一次元X軸駆動機構に本ロボットシステムを搭載し、狭隘な壁孔を通して壁の裏側にあるバルブ・ハンドルを回転させる実験とその評価結果をまとめたものである。この実験を通して、本ロボットシステムは、非冗長マニピュレータでは操作不可能な狭い空間における作業を障害物を回避しながら自律的に遂行できる機能を備えていることを確認した。

報告書

位置検出型核分裂計数管の特性インピーダンスの設計とソレノイド電極構造体の試作試験

山岸 秀志; 鈴木 勝男; 角田 恒巳; 伊藤 浩

JAERI-Research 98-063, 21 Pages, 1998/11

JAERI-Research-98-063.pdf:1.17MB

遅延線構造の位置検出型核分裂計数管(PSFC)を開発するため、それに必要なソレノイド電極構造体(SEST)の設計と電気的特性について検討を行った。設計では適切な特性インピーダンスと充分なパルス伝播時間が得られるように、SESTのインダクタンスとキャパシタンスの最適化を図った。PSFCの成立性を確認するため、外径22mm、電極長800mmのSESTの模擬体を試作し、その特性試験を実施した。特性試験では、試作したSESTのインダクタンス、キャパシタンス、抵抗、特性インピーダンス及びパルス遅延時間等を測定した。試験結果と設計値との照合を行い、設計法の妥当性を確認した。また、本測定実験により、PSFCのソレノイド電極構造の成立性を確認できた。

報告書

2自由度制御系によるBWR原子炉出力振動時の炉出力低下法

石川 信行; 鈴木 勝男

JAERI-Research 98-055, 31 Pages, 1998/09

JAERI-Research-98-055.pdf:0.86MB

沸騰水型原子炉(BWR)の低流量・高出力の運転領域ではボイド反応度フィードバック効果のために炉出力振動が発生することが報告されている。この対策として、BWRには低流量・高出力状態になった際に、あらかじめ選択された制御棒を挿入して炉出力を低下させるシステム(SRI system)が導入されている。本報告ではそのような際に、原子炉出力を安全に低下させる方法として2自由度制御系を適用した原子炉出力制御法を提案する。設計した制御系により炉出力振動を抑制し、かつ所望の速さで炉出力低下が図れることを簡単な原子炉動特性モデルを用いた数値シミュレーションで確認した。

論文

Real-time nuclear power plant monitoring with neural network

鍋島 邦彦; 鈴土 知明; 鈴木 勝男; Tuerkcan, E.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 35(2), p.93 - 100, 1998/02

 被引用回数:25 パーセンタイル:11.45(Nuclear Science & Technology)

本論文では、ニューラルネットワークを利用した原子炉運転中の異常検知について述べる。この手法の基本原理は、実際のブラントから測定されたプロセス信号とプラントモデルから得られる出力信号の誤差が大きくなる場合に異常を検知するものであり、プラントは3層のオートアソシアティブ型ニューラルネットワークでモデル化されている。オートアソシアティブ型ネットワークを用いると、未知のプラント状態を検知できるという利点がある。ここで用いる新しい学習方法は、一般的な誤差逆伝播アルゴリズムを改良したもので、ニューラルネットワークによるプラントの動的モデルが得られる。実炉による試験の結果、このプラント監視システムが、原子炉の起動、停止、定常運転を含めた広い出力範囲にわたって、実時間で微小な異常兆候を的確に検知できることが明らかになった。

報告書

冗長マニピュレータを用いた障害物回避実験

藤井 義雄; 鈴木 勝男

JAERI-Tech 97-071, 42 Pages, 1998/01

JAERI-Tech-97-071.pdf:1.71MB

原子力施設の高放射線区域における作業員の放射線被曝を低減する観点から、種々の不定型作業を能率的に遂行するための遠隔ロボット技術の開発が求められている。このため、制御知能工学研究室では、高度な作業機能を有する遠隔ロボット開発のため、環境知覚システムを開発するとともに冗長マニピュレータを製作した。本報告書は、冗長マニピュレータの作業性を試験するために実施したプログラム制御方式による障害物回避実験の結果をまとめたものである。実施した実験は、一次元X軸駆動機構に冗長マニピュレータを搭載し、狭隘な壁穴を通して壁の裏側に位置するバルブ・ハンドルを回転させる作業である。この実験により、冗長マニピュレータの使用によって、非冗長マニピュレータでは実現不可能な作業を実施できることを確認した。

論文

画像偏差を用いた移動ロボット位置推定誤差の補正法

石川 信行; 鈴木 勝男

第3回ロボティクスシンポジア, p.273 - 278, 1998/00

移動ロボットの自己位置推定は通常内界センサ(エンコーダ、ジャイロなど)の情報に基づいて行われるが、この方法では走行距離に比例して誤差が累積する。この累積誤差を減少させるために、ランドマークを用いた外界センサによる補正が一般に行われる。本論文では、環境内の既知位置にある物体をランドマークと見立て誤差補正を行う方法を提案し、補正アルゴリズムの性能を評価する。本方法では外界センサとしてTVカメラを用いる。そして、内界センサで推定された位置をもとに生成した画像とTVカメラから得られる実画像、それぞれの画像上の既知位置物体をランドマーク(特徴点)として、両者の画像偏差から内界センサによる位置推定誤差を算出してその補正を行う。この方法においては、実画像からの特徴点の抽出が必要となるが、この処理を人間が行う。本論文では、提案手法の数値シミュレーション及び実験による精度評価を行い、実用可能性を確認した。また、実画像からの特徴点抽出・対応付けを人間が容易に行えるようにするために作成したGUI(Graphical User Interface)について説明する。

論文

Nuclear power plant monitoring with recurrent neural network

鍋島 邦彦; 鈴木 勝男; 井上 浩司*; 工藤 和彦*

Engineering Benefits from Neural Networks, p.257 - 260, 1998/00

リカレントニューラルネットワーク(RNN)を用いて、原子力プラント監視システムの開発を行った。原子炉の動特性は、3層のRNNでモデル化されている。この異常検知手法の基本概念は、実プラントからの測定信号と、RNNによるプラントモデルからの予測信号の偏差を監視することである。本監視システムをオフラインで適用した結果、RNNによって、過渡運転を含む広出力範囲に渡って、原子炉の複雑な動特性をモデル化し、監視することが可能となった。テスト結果により、RNNを用いた監視システムは、PWRシミュレータにある既存の警告システムよりも早い段階で、いろいろな異常事象を検知した。

論文

軽水炉使用済燃料の長期貯蔵がプルサーマル燃料サイクルに与える効果

黒澤 正義; 内藤 俶孝; 須山 賢也; 板原 國幸*; 鈴木 勝男*; 濱田 紘司*

日本原子力学会誌, 40(6), p.486 - 494, 1998/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

日本の原子力開発利用長期計画によると、六ヶ所再処理工場の操業開始は2000年過ぎ、民間第2再処理工場の方針決定が2010年頃とされている。国内処理能力とのバランスを考えると、使用済燃料の貯蔵が増大すると予想される。そこで、使用済燃料の冷却期間の延長がプルサーマル燃料サイクルに与える効果を検討することとした。このため、日本の典型的なPWR燃料について燃焼計算を行うとともに、MOX燃料を用いたプルサーマル炉心の燃焼及び臨界計算を行って、再処理施設の臨界安全やしゃへい設計及びMOX燃料炉心の寿命などに与える影響を評価した。プルトニウム有効利用の点から使用済燃料貯蔵期間は短い方が望ましいと考えられてきたが、本検討の結果、使用済燃料貯蔵期間を30年に延長すると、燃料サイクルの安全性、経済性に多くの利点が期待できる上、プルトニウム有効利用の点でもほとんど不利益のないことが分かった。

論文

Early fault detection for nuclear power plant using recurrent neural network

鍋島 邦彦; 井上 浩司*; 鈴木 勝男; 工藤 和彦*

Proc. of 5th Int. Conf. on Neural Information Processing (ICONIP'98), 2, p.1102 - 1105, 1998/00

本論文は、運転中の原子力プラントにおける異常検知にリカレントニューラルネットワーク(RNN)を適用したものである。RNNは過去と現在のシステムの入出力を監視・学習することによって、次のタイムステップのシステム出力を予測する。この手法の基本原理は、実際のプラントから測定されたプロセス信号と、3層のRNNを用いてモデル化されたプラント予測値の偏差によって異常を検知するものである。プラントシミュレータを用いたオフラインのテスト結果より、提案されたRNNシステムは原子力プラントの状態を十分に監視できることが示された。このRNNは、微小な異常兆候を従来の監視システムやフィールドフォワードニューラルネットワークよりも早く検知する。

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