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論文

FBRサイクル実用化; 「もんじゅ」運転開始に向け

根岸 仁; 茶谷 恵治; 谷川 信吾

原子力年鑑2008, p.53 - 61, 2007/09

国は高速増殖炉サイクルの実用化調査研究フェーズ2の成果を評価し、ナトリウム冷却高速炉(酸化物燃料),先進湿式法再処理,簡素化ペレット法燃料製造の組合せを主概念に選定した。今後、原子力機構は、主概念に開発資源を集中的に投資し、高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)としてその実用化を目指す。「もんじゅ」では、ナトリウム漏えい対策等の工事が順調に進められており、運転再開に向けた準備が行われている。性能試験を含め「もんじゅ」で得られる研究開発成果は、FBRの実用化に反映されていく。「常陽」は初臨界後、7万時間を超える運転を行い、FBRのための燃料・材料開発を行ってきている。また、外部利用の拡大等についても取り組んでいる。FBR開発の国際動向が活性化しており、GIF, GNEP, INPROなどの多国間協力,米仏等との研究協力を進めている。

論文

Mechanical properties of small size specimens of F82H steel

若井 栄一; 大塚 英男*; 松川 真吾; 古谷 一幸*; 谷川 博康; 岡 桂一朗*; 大貫 惣明*; 山本 敏雄*; 高田 文樹; 實川 資朗

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1077 - 1084, 2006/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:63.08(Nuclear Science & Technology)

微小試験片の試験技術は核融合炉材料の強度特性を調べるために発展しているが、これは特に、IFMIFでは照射スペースが小さくならざるを得ないことに由来している。本研究ではF82H鋼を用いて微小な曲げ試験片(ノッチ部に疲労予亀裂入)であるt/2の1/3PCCVN(pre-cracked Charpy V-Notch)とDFMB(deformation and fracture mini bend)を作製し、これらの曲げ試験片の靭性を評価するための新しい試験装置の開発について紹介する。本装置は約-180$$^{circ}$$Cから300$$^{circ}$$Cまでの範囲で、変位量を高精度に制御して試験できるように設計した。また、室温でこれらの試験片を用いて静的破壊靭性試験を行い、大きめのサイズを持つ0.18DCT試験片の試験結果との比較を行った。加えて、t/2-CVNと1/3CVN及びt/2-1/3CVN片を用いて、衝撃試験によって得られた吸収エネルギーの温度変化から延性脆性遷移温度(DBTT)を評価し、t/2-1/3CVNのDBTTは大きい試験片の場合より約30$$^{circ}$$C低くなる結果を得た。他方、微小引張り試験やスモールパンチ試験による強度とDBTT等の評価も同様に進めた。

論文

Tempering treatment effect on mechanical properties of F82H steel doped with boron and nitrogen

大久保 成彰; 若井 栄一; 松川 真吾; 谷川 博康; 沢井 友次; 實川 資朗; 大貫 惣明*

Materials Transactions, 46(8), p.1779 - 1782, 2005/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.3(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合中性子照射がもたらす核変換生成Heと弾き出し損傷の影響を調べるために、B添加した鋼に核分裂炉照射を行う手法がしばしば用いられる。BをF82H鋼に添加すると、靭性が低下する場合があるが、BN化合物を形成するNを同時に添加(F82H+B+N)すること及び、熱処理条件の調整により、Bを添加しない場合と同様な特性とすることができた(前報)。ここでは、F82H+B+N材の引張特性,シャルピー衝撃特性、さらにイオン照射による硬化挙動について報告する。なお、照射硬化の評価には極微小硬さ試験機を用いた。シャルピー試験による延性-脆性遷移温度は、焼き戻し温度が750$$^{circ}$$C(30分)の場合、F82H鋼と同等で約-100$$^{circ}$$Cであったが、焼き戻し温度を低くすると約50$$^{circ}$$C上昇した。このとき、降伏応力も増加を示した。イオン照射による硬さ変化は、この損傷領域では焼き戻し温度によらずほぼ一定であり、これはF82H鋼の場合と同様である。以上のように、F82H+B+N材では、B単独添加やNi添加鋼の場合のような照射による顕著な硬化はみられなかったことから、核分裂炉照射によるHe効果の評価精度向上が期待できる。

論文

Heat treatment effects on microstructures and DBTT of F82H steel doped with boron and nitrogen

大久保 成彰; 若井 栄一; 松川 真吾*; 古谷 一幸; 谷川 博康; 實川 資朗

Materials Transactions, 46(2), p.193 - 195, 2005/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.3(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉構造材料の第一候補材であるF82H鋼において核変換生成物であるHe原子の影響を評価することは重要である。HFIRやJMTR炉でこの影響を評価するための模擬試験材としてF82H鋼にB単独及びB+Nを同時添加した試料を作製した。無添加材と比較して、B単独添加材の靭性は低下したが、B+N同時添加材では低下しなかった。今回は、BとNの添加による靭性の変化と微細組織,結晶(旧オーステナイト)粒径及びB等の元素分布との相関関係を調べた。結晶粒径及び微細組織を評価するために組織観察及びTEM観察を行った。また、B等の元素分布を調べるためにTOF-SIMSによる面分析を行った。光学顕微鏡観察の結果、結晶粒径はB単独添加により増大したが、B+N同時添加では無添加材と同等であった。TEM観察の結果、B添加材中の炭化物のサイズは、他の試料より大きかった。SIMS測定の結果、B添加材では粒界への顕著な局在化が生じ、B+N同時添加によりこの局在化は抑えられる傾向を示した。以上の結果から、B添加材のDBTT上昇の原因は、Bの局在化及び炭化物の粗大化によるものと考えられる。B+N同時添加によりBは均一に分散したことから、中性子場の模擬試験材として使用可能である。

報告書

プラント過渡応答試験熱流動解析(II) SSC-L「PLANDTLバージョン」入力データ作成マニュアル

早船 浩樹*; 原口 哲治*; 谷川 信吾*

PNC TN9520 89-007, 499 Pages, 1989/03

PNC-TN9520-89-007.pdf:9.05MB

プラント過渡応答試験施設(PLANDTL)を用いた試験研究では,配管破損時熱過渡試験の他に,自然循環に関係するプラントの過渡応答を主要なテーマとしたプラントシステム自然循環試験,崩壊熱除去系作動時熱過渡試験等が計画されているため,システムコードであるSSCを熱流動解析コードの中心コードと位置付け,試験解析に用いる。 SSCは各種のプラントに対し汎用性のるコードである。PLANDTLでの予測および試験解析に用いるため,SSCのループ型バージョンにPLANDTLでのシステム熱流動解析用モデルを組み込んだ。そこで,今後実施する各種の試験に対し予測解析および試験解析を的確に実施できるようにするため,PLANDTL特有の入力データ作成要領をまとめ,SSC―L「PLANDTLバージョン」入力データ作成マニュアルを作成した。 本マニュアルは,PLANDTLで実施する各種の試験・運転条件に対応し,入力データを迅速に作成できるよう構成している。

報告書

高速増殖大型炉の設計主要目に関する研究(II) : 固有の負の反応度効果の最適化解析(I) 炉心支持板の熱変形挙動解析

大岩 章夫*; 谷川 信吾*; 山口 彰*; 山口 勝久; 本田 明成*; 本鹿 順司*; 川副 博*

PNC TN9410 88-141, 159 Pages, 1988/09

PNC-TN9410-88-141.pdf:10.2MB

高速炉のATWS(AnticipatedTransientWithoutScram)事象に対し,これまでの解析評価によりプラントの熱流動挙動が要因となって生じる負の反応度効果として炉心支持板の熱膨張が大きく影響する。これを定量化する上では,炉心支持板の熱的機械的挙動を評価することが必要である。そこで,炉心支持板の熱変形挙動の解明および解析対象のモデル化の範囲の違いによる変形挙動の相違を明らかにするため,炉心支持板の熱変形挙動解析を実施した。解析対象は,これまで反応度効果について解析評価してきた1000MWe級ループ型高速増殖炉とし,別途システムコードにより得られたATWS事象の代表事象であるULOF(UnprotectedLossofFlow)時のプラント熱流動解析結果を温度境界条件として,炉容器を含める全体系について炉心の荷重も考慮し,汎用非線形構造解析システム「FINAS」を用い変形挙動解析を実施した。その結果,以下の知見が得られた。1上部炉心支持板の変形挙動は,支持板の温度変化による自由膨張量により評価できる。2モデル化の範囲の違いによる半径方向変位量への影響はなく,半径方向変位量は炉心支持板部の変位により支配される。3燃料集合体による半径方向への変位の拘束条件は,炉心支持板の軸方向のたわみに影響し,拘束がある場合たわみ量は小さくなる。4全体モデルと一軸モデルでは,冷却材温度の過渡変化が大きい時刻で変形挙動に差を生じ,一軸モデルによる変位は全体モデルに比べ応答遅れを生じる。なお,本解析結果に基づく炉心部分の変位に伴う反応度投入量については,別途解析評価を進めている。

報告書

プラント過渡応答試験熱流動解析; SSC-Lによる予測解析評価

大岩 章夫*; 原口 哲治*; 斉藤 利二*; 谷川 信吾*; 山口 勝久

PNC TN9410 88-107, 121 Pages, 1988/09

PNC-TN9410-88-107.pdf:4.84MB

システムコードであるSSC-LをPLANDTL施設の設計から試験解析に用いる。そのため、SSC-LにPLANDTL解析用のモデルとして電磁ポンプモデル、PLANDTL用配管破断系モデル、上部プレナム補助系熱輸送モデル等を組み込み、各モデルの適応性の確認と設計仕様のチェックを目的とし予測解析を実施した。その結果、PLANDTLは主循環系を中心に、LOPI事象で想定されている0.25秒で定格の約25%まで急減する流量カーブを配管破断系により、その後ゆっくりとした流量変化を電磁ポンプの出力制御により模擬できる装置であることを確認した。また、詳細設計データに基づく予測解析から、想定されている逆流を含むLOPI模擬試験においても、装置の設計条件であるループ設計温度:625$$^{circ}C$$、試験体部設計最高温度:950$$^{circ}C$$を越えることはないことを確認するとともに、試験の予測解析により装置の特性および試験条件設定のために必要な電磁ポンプ、緊急遮断弁などの運転条件等を確認した。今後は、各種特性試験を通じて、モデルの改良、検証を行い、試験解析を実施してゆく。

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