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丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 藤田 奈津子; 横山 立憲; 小北 康弘; 福田 将眞; 中嶋 徹; 鏡味 沙耶; 小形 学; et al.
JAEA-Review 2023-017, 27 Pages, 2023/10
JAEA-Review-2023-017.pdf:0.94MB
本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度
令和10年度)における令和5年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。
野本 恭信; 水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 7 Pages, 2023/05
JAEA initiated an HTTR heat application test plan to develop for coupling technology between HTGR and hydrogen production facility. The principal objective of this test plan is to establish the high safety coupling technology for coupling a hydrogen production facility to HTGR through the demonstration of a hydrogen production by the proven technology of methane steam reforming method utilizing the HTTR as a high temperature heat source. The other objective is to develop for coupling equipment such as a high temperature isolation valve, a helium gas circulator and a high temperature insulation pipe. This paper describes the overview of an HTTR heat application test plan such as a draft test schedule and test targets for the demonstration of a hydrogen production. This paper also presents basic specifications of an HTTR heat application test facility such as the HTTR modification strategy, overall system configuration and heat and mass balance at rated test operation for the demonstration of a hydrogen production. Furthermore, the operation plan during the normal start-up and shut-down processes is proposed.
水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; 野口 弘喜; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 6 Pages, 2023/05
High temperature gas-cooled reactor (HTGR) is expected to extend the use of nuclear heat to a wider spectrum of industrial applications such as hydrogen production, high efficiency power generation, etc., due largely to high temperature heat supply capability as well as inherent safe characteristics. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) have been contracted by the Agency for Natural Resources and Energy, part of the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) of Japan, to conduct its Hydrogen Production Demonstration Project Utilizing Very High Temperature. The primary objective of this project is to establish "coupling technology" between HTGR and hydrogen production facility in accordance with "Green Growth Strategy Through Achieving Carbon Neutrality in 2050". From this fiscal year, JAEA initiated a program to produce hydrogen using an HTTR (High Temperature Engineering Test Reactor) to develop coupling technologies between HTGR and hydrogen production facility required for a massive, cost-effective and carbon-free hydrogen production technology. This paper describes the development plan for coupling equipment which is required for an HTTR heat application test as coupling technologies between an HTTR and a hydrogen production facility. The coupling equipment is composed of a high temperature isolation valve to prevent the ingress of the flammable gas and/or the leakage of radioactive materials for nuclear facility, a secondary helium gas circulator to feed a high temperature helium gas, and a high temperature insulation pipe to transport of a high temperature helium gas from an Internal Heat Exchanger (IHX) to a hydrogen production facility. The development plan of coupling equipment contains each target and draft schedule.
大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
寺田 宏明; 永井 晴康; 田中 孝典*; 都築 克紀; 門脇 正尚
Journal of Nuclear Science and Technology, 57(6), p.745 - 754, 2020/06
被引用回数：9 パーセンタイル：75.92(Nuclear Science & Technology)世界版緊急時環境線量情報予測システムWSPEEDIを用いて福島第一原子力発電所事故時に放出された放射性物質の放出源情報と大気拡散過程の解析を実施してきた。この経験に基づき、原子力緊急時の様々なニーズに対応し緊急時対応計画に有用な情報を提供可能な大気拡散計算手法を開発した。この手法では、原子力施設のような放出地点が既知の場合、放出源情報を特定せず事前に作成しておいた拡散計算結果のデータベースに、提供された放出源情報を適用することで、即座に予測結果を取得することが可能である。この機能により、様々な放出源情報を適用した計算結果と測定データの容易な比較と最適な放出源情報の探索が可能である。この解析手法は、福島事故の放出源情報の推定に適用された。この計算を過去の気象解析データを用いて実施することで、様々な放出源情報と気象条件に対する拡散計算結果を即座に取得することが可能となる。このデータベースは、環境モニタリング計画の最適化や、緊急時対応計画において想定すべき事象の理解等の事前計画に活用可能である。
寺田 宏明; 都築 克紀; 門脇 正尚; 永井 晴康; 田中 孝典*
JAEA-Data/Code 2017-013, 31 Pages, 2018/01
JAEA-Data-Code-2017-013.pdf:9.52MB
原子力緊急時の様々な大気拡散予測のニーズに対応するとともに、事前の環境モニタリング等の事故対応計画の策定に有効な情報をデータベースとして整備することが可能な大気拡散計算手法の開発を行った。本手法では、放出源情報のうち放出点以外の放射性核種、放出率、及び放出期間を特定することなく拡散計算を実施してデータベース化しておき、放出源情報を与えた際にその条件に基づく予測結果を即座に得ることが可能である。この計算を気象解析・予報データの更新に合わせて定常的に実行し、過去から数日先までの連続的なデータベースを整備することで、過去解析から短期の将来予測まで任意の期間及び放出源情報に対する計算結果を即座に作成可能である。この機能は、過去の様々な気象条件に対する拡散解析結果の分析により、モニタリング計画の最適化等の事前計画の立案に利用できる。また、様々な仮想放出源情報を用いた拡散解析により、緊急時対策を検討する上で想定すべき事象の把握が可能である。さらに、本手法に基づきモニタリング結果から放出源情報を逆推定して放射性物質の時空間分布を再現することで、モニタリングの補完として活用可能である。
田中 謙治*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; 秋山 毅志*; 横山 雅之*; 庄司 主*; Michael, C. A.*; Vyacheslavov, L. N.*; 村上 定義*; 若狭 有光*; et al.
Fusion Science and Technology, 58(1), p.70 - 90, 2010/07
被引用回数：23 パーセンタイル：82.36(Nuclear Science & Technology)LHDプラズマにおける粒子輸送特性を調べた。密度摂動実験から拡散係数と対流速度を導出し、それらのパラメータ依存性を調べるため磁場配位と衝突周波数をスキャンした。磁場配位の効果を調べるためには、磁気軸をR
=3.5mから3.9mまで変化させた。磁気軸を変化させることにより、新古典輸送が大きく違ってくるために、その効果を広範囲で調べることが可能である。電子温度依存性と1/
領域とプラトー領域を分けるヘリカル捕捉周波数で規格化した衝突周波数(
)依存性について、中性粒子ビーム入射のパワースキャンを行った。その結果、新古典輸送の寄与が大きい場合はホローな密度分布、寄与が小さいときはピークした分布になることを明らかにした。大きな新古典輸送の寄与は、同じ電子温度では外側シフト配位で見られ、同じ磁気軸では高い電子温度、低いで観測された。しかしながら、R=3.5mでは、異なる傾向が観測されており、高い電子温度の時にピークした密度分布が得られた。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09
被引用回数：29 パーセンタイル：72.01(Physics, Fluids & Plasmas)LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 稲垣 滋*; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 松永 剛; 坂本 隆一*; 田中 謙治*; 井手 俊介; 藤田 隆明; et al.
Nuclear Fusion, 49(1), p.015005_1 - 015005_7, 2009/01
被引用回数：13 パーセンタイル：45.06(Physics, Fluids & Plasmas)LHDとJT-60Uの内部輸送障壁プラズマにおけるダイナミック輸送解析について述べる。ダイナミック輸送解析とは、外部加熱による過渡応答中の輸送解析である。両装置において、内部輸送障壁プラズマへの遷移に伴い、その内側領域における温度分布の平坦化(輸送の増大)を同定した。また、内部輸送障壁領域の温度分布の曲率が正から負へ自発的に遷移する現象を観測した。これらの現象は、今後さらなる分析を要するが、空間的な乱流輸送の強い相互作用を示唆している。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; 鎌田 裕; et al.
Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10
トロイダルプラズマにおける密度分布を決定するパラメータを明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置R
=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少し、R=3.5mではわずかに増加した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度は増加した。LHDプラズマでのRの違いによる衝突周波数依存性の違いは、乱流輸送の寄与の違いであると考えられる。R=3.5mのLHDプラズマでは、大きな乱流輸送がトカマクと同様な衝突周波数依存性を作り出している。両装置のコア領域において、密度分布が違う場合に揺動の変化が観測されている。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。R=3.6mのLHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。ピークした密度分布からホローな密度分布への変化は、新古典輸送の寄与増大による対流速度の内向きから外向きへの変化により引き起こされている。以上の結果よりLHDプラズマの密度分布の衝突周波数依存性は、新古典輸送と乱流輸送の両方によるものであることを明らかにした。
田中 謙治*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 3, p.S1069_1 - S1069_7, 2008/08
LHDでの密度分布の測定結果と密度変調実験で評価した粒子輸送係数について報告する。磁気軸位置,トロイダル磁場,加熱パワーを変えたデータセットを用いることにより、さまざまな新古典輸送レベルに対して解析を行った。新古典輸送が極小化された配位(磁気軸位置3.5m,トロイダル磁場2.8T)では、ピークした密度分布が観測された。このとき、ピーキング係数は衝突周波数の減少に対して緩やかに増加しており、この傾向はJT-60Uでの測定結果と同様である。そのほかの条件では、ピーキング度は衝突周波数の減少とともに低減した。新古典輸送の寄与が大きい場合は、ホローな密度分布が観測されている。新古典輸送理論と実験で評価した粒子輸送係数の比較から、極小化の条件は両者で異なることを明らかにした。このことは、新古典輸送の極小化が、乱流輸送の極小化と異なることを示唆している。ホローな密度分布とピークした密度分布では、乱流揺動の空間分布が異なっていることが観測された。この乱流揺動は、イオン温度勾配モードが不安定な領域で存在している。
竹永 秀信; 田中 謙治*; 村岡 克紀*; 浦野 創; 大山 直幸; 鎌田 裕; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*
Nuclear Fusion, 48(7), p.075004_1 - 075004_11, 2008/07
被引用回数：32 パーセンタイル：75.35(Physics, Fluids & Plasmas)トロイダル系プラズマにおける粒子輸送を系統的に理解するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布を低衝突領域にて比較した。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、規格化半径0.5の衝突周波数が無衝突領域にある場合には密度分布尖塔度は衝突周波数が減少するにしたがって増大した。このことは、乱流輸送による内向き対流粒子束が密度分布形成に大きな影響を与えていることを示唆している。LHDプラズマでは、新古典輸送が低減された磁場配位の場合には、同様の衝突領域においてJT-60Uに近い密度分布尖塔度の衝突周波数依存性が観測された。一方、新古典輸送が上記ケースより大きい場合には、密度分布尖塔度は衝突周波数とともに減少する傾向を示した。LHDプラズマでは、ヘリカルリップルによる新古典輸送が大きい場合には新古典輸送が密度分布に大きく影響しており、新古典輸送の効果が小さくなると乱流輸送が支配的なトカマクでの衝突周波数依存性に近づくことを明らかにした。このように、トカマクとヘリカルで粒子輸送を支配する物理機構に共通性と相違性の両側面が観測された。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 浦野 創; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山岸 統*; 村上 定義*; 若狹 有光*; et al.
no journal, ,
トロイダル装置における粒子輸送の総合的な理解を目的に、LHDとJT-60Uの密度分布の比較研究について報告する。JT-60Uをはじめとする大型トカマク装置では密度分布は常にピーキングしており、それは微視的な乱流による外向きの拡散と内向きの対流のバランスとして解釈可能である。また、衝突周波数が減少するに従い密度分布のピーキングは強くなる。一方、LHDでは放電条件により密度分布はピーキングしたものからホローなものまで大きく変化する。ホローな密度分布では外向きの新古典輸送による対流と内向きの微視的乱流による異常拡散のバランスで説明できる。新古典輸送が小さくなる磁気リップルの小さい磁場配位では密度分布はピーキングする傾向があり、衝突周波数に対する依存性もトカマクの依存に近づく。これらの結果は磁気リップルの大きさと微視的乱流が密度分布の形成機構の主要な要因の一つであることを示唆している。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 川端 一男*; et al.
no journal, ,
トロイダルプラズマにおける電子密度分布決定機構を解明するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布の比較を行った。輸送理論の観点から両者の明確な違いは、低衝突周波数領域における新古典輸送の違いである。ヘリカルプラズマでは、ヘリカルリップルが存在するため低衝突周波数領域で新古典輸送がトカマクプラズマに比べ増大する。JT-60Uでは衝突周波数の減少にしたがって密度分布がピーキングした。LHDでは実効的なヘリカルリップルが小さい磁気軸3.5mにおいては、衝突周波数の減少とともに密度分布が緩やかにピーキングし、トカマクと同様な傾向を示した。一方、実効的なヘリカルリップルが大きい磁気軸が3.6mより大きい場合には、衝突周波数の減少に伴って密度分布がホローになることが観測された。LHDの磁気軸位置3.5mと3.6mでは乱流揺動の空間構造に違いがあり、3.5mでは電子反磁性方向、3.6mではイオン反磁性方向に進行する揺動が観測されている。新古典輸送の違いとともに、揺動の違いが密度分布の違いに関与している可能性がある。また、LHDプラズマにおいて、電子温度増加によるコア領域密度吐き出し時に周辺部から揺動が変化し、遅れてコア部の揺動が変化することが観測された。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mishchenko, A.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.
no journal, ,
トロイダルプラズマにおける密度分布と乱流輸送の関係を明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置Rax=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度が増加した。LHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。また、湾曲ピンチの効果を両装置で調べた結果、磁気シアの違いからJT-60Uではピークした分布、LHDではホローな分布が得られた。しかしながら、その効果は小さく実験結果を説明するには至っていない。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*
no journal, ,
トカマクプラズマとヘリカルプラズマの輸送特性を比較することにより幅広い視点からトロイダルプラズマの輸送特性を理解するために、JT-60UとLHDの密度分布を比較した。両プラズマともに、異常輸送の寄与が大きい場合に密度分布がピーキングする傾向が観測された。JT-60U ELMy Hモードプラズマ及びLHDにおいて異常輸送の寄与が大きい磁気軸Rax=3.5mのプラズマでは規格化衝突周波数
*が下がるにつれて密度分布はピーキングした。LHDにおいて異常輸送の寄与が小さいRax=3.6mのプラズマでは*が下がるにつれて密度分布は平坦化、さらにはホローになった。JT-60U ELMy Hモードプラズマでは密度分布がピーキングすると揺動の小半径方向の相関が強くなることが観測された。一方、Rax=3.6mのLHDプラズマにおいては、加熱パワーの増加に伴い密度分布が平坦化するときに、揺動の増加により異常拡散は増大するが、新古典輸送により対流方向が内向きから外向き方向に反転していることを明らかにした。
前田 亮*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 高崎 浩司; 中村 圭佑; 青木 克憲; 満田 和久*; 田中 啓一*
no journal, ,
核燃料取扱施設における、プルトニウム等の超ウラン元素の計測を目的として、超ウラン元素から放出されるLX線を対象としたTES型マイクロカロリーメータを開発した。TES型マイクロカロリーメータは数百mKの極低温環境にて動作するエネルギー分散型のX線検出器であり、従来の半導体検出器と比較して非常に高いエネルギー分解能を持つ。開発したTES型マイクロカロリーメータを用いて、プルトニウム線源を用いたLX線スペクトル計測実験を行った。その結果、約70eVのエネルギー分解能でプルトニウムから放出されるLX線のスペクトルが得られた。
中村 圭佑; 前田 亮*; 青木 克憲; 安宗 貴志; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 満田 和久*; 田中 啓一*
no journal, ,
Pu等のTRU核種の内部被ばく評価のための、当該核種から放出されるLX線を測定する代表的な非破壊測定の方法としては、半導体検出器を用いたX線スペクトロメトリーがある。しかし
Puの子孫核種であるAmのLX線とエネルギーが近接していることから、正確な測定が困難となる。主用なLX線の弁別のためにはエネルギー分解能で約100eVの性能が要求される。近年、高いエネルギー分解能を有する検出器として、超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータが注目されている。TES型マイクロカロリーメータは、超伝導から常伝導へと遷移する時に発生する急激な抵抗変化を利用した検出器であり、極低温環境において動作させる。TES型マイクロカロリーメータをTRUのLX線計測に適用することで、より正確なTRUの非破壊測定が期待できる。今回、TES型マイクロカロリーメータを用いたTRUから放出されるLX線の分別性の評価を目的として、TRU核種のLX線計測実験を実施したのでその成果について報告する。
鈴木 道隆*; 田中 豊*; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 石井 克典
no journal, ,
キャッピングは、粉末成型用のピストンの底面に円錐状に粉末が付着する現象であり、粉末成型時の主要なトラブルの一つである。キャッピングがなぜ起こるか、どんな条件が関係しているかは、未だに明らかにされていない。そこでわれわれは、X線CTを用いて、紛体層の圧縮時に発生するキャッピング現象を観察した。実験には粒子径20-150ミクロンのアルミナ、及び本顆粒をふるい分けして粒度分布の幅を狭めたものを用いた。材料試験機を用いて紛体層を圧縮し、X線CTで得られた画像から、キャッピングの領域を検出し、キャッピングの深さを測定した。実験結果から、顆粒の粒度分布の幅が広い場合には、より小さなピストン変位でキャッピング現象が起こりやすいことが明らかになった。これは幅広い分布に含まれる微粉とピストンの間に作用する付着力が大きいためである。キャッピングの深さはピストンの変位が増えるにつれて増加し、変位が1mmを超える領域では、顆粒の破壊が進むため一定値に近づいた。結論として、キャッピングは粒子径が大きくて単一粒子径の顆粒を用いることにより抑制することが可能である。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 吉田 麻衣子; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mikkelsen, D. R.*; 横山 雅之*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.
no journal, ,
本研究ではトカマク装置JT-60とヘリカル装置LHDにおける粒子輸送の類似性, 相違性を理解することにより、トロイダル装置における電子密度分布の決定機構を理解することを目的とする。トカマクでは乱流揺動により密度分布が尖塔化することが報告されている。LHDでは、磁気丘の強い磁気軸位置3.5mでは尖塔化した分布となるが、磁気丘が相対的に弱い磁気軸位置3.6mでは凹状の密度分布となる。ジャイロ運動論乱流コードと密度揺動計測により、これらの密度分布の差異は乱流による内向きの粒子束の寄与の違いによることが分かった。粒子ソースと新古典輸送による粒子束が密度揺動による粒子束に比べ無視できる場合において、LHDとJT-60いずれの場合も密度勾配が小さい場合には内向き粒子束となり、密度勾配が増加するに従い外向き粒子束に反転することが、ジャイロ運動論シミュレーションより予測された。
