Study of coupled waves of cylinder walls and internal liquid based on cylindrical shell theory and wave equation

三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章

Journal of Sound and Vibration, 561, p.117797_1 - 117797_14, 2023/05

https://doi.org/10.1016/j.jsv.2023.117797

In the present study, we focus on coupled waves of cylinder walls and an internal liquid, one of the important issues in various fluid machinery including nuclear reactors. The main objective of this study is to propose a novel method to predict coupled wave frequencies based on the cylindrical shell theory and wave equation with the consideration of the fluid added mass. First, we introduce the fluid added mass to consider the effects of the liquid mass. Second, we discuss the vibration behavior of cylinder walls and sound propagation of an internal liquid separately to describe the coupled wave theoretically. In this discussion, we derive dispersion relations of the cylinder walls and internal liquid based on the shell theory and wave equation in the cylindrical coordinates, respectively. To validate our proposed theory, we conduct an experiment on the coupled waves using a SUS304 pipe as a cylinder and water as an internal liquid. As a result of frequency analysis based on the power spectral density (PSD), we confirm that the coupled waves occur without any external vibration sources, and the vibration modes and the most prominent vibration mode vary with the flow rate of the internal water.

State sensing of bubble jet flow based on acoustic recognition and deep learning

三上 奈生*; 植木 祥高*; 芝原 正彦*; 相澤 康介; 荒 邦章

International Journal of Multiphase Flow, 159, p.104340_1 - 104340_8, 2023/02

https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104340

この研究では、ナトリウム冷却高速炉(SFR)の蒸気発生器(SG)管の損傷によって引き起こされる液中への気泡噴流の検知に関するものである。本研究の主な目的は、気泡噴流に対して音響認識と深層学習に基づく新しい状態検知手法を開発することである。新しい手法の適用性を評価するために、模擬流体として水と空気を用いた概念検討を実施した。まず、SFRのSG管からの正常音と異常音をシミュレートする配管内流動音と気泡噴流音の取得と分析を行い、音響信号と特徴周波数の整理を行った。得られた試験結果を基に、ディープラーニングモデルを構築し、性能評価を実施した。その結果、提案したすべてのモデルは、ほぼ100.00%の精度で配管内流動音と気泡噴流音を識別できた。最も良いモデルでは、配管内流動音と3種類の気泡噴流音を99.76%の精度で識別できた。この結果は、深層学習による音響認識が実際のSFRにおけるバブルジェットの流れの状態を感知する大きな可能性を秘めていることを示唆している。

Sulfate complexation of element 104, Rf, in HSO/HNO mixed solution

Li, Z.*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 菊池 貴宏; 永目 諭一郎; Schdel, M.; Pershina, V.*; et al.

Radiochimica Acta, 100(3), p.157 - 164, 2012/03

https://doi.org/10.1524/ract.2012.1898

The cation-exchange behavior of Rf ( = 78 s) produced in the Cm(O, 5) reaction was studied on a one-atom-at-a-time scale in 0.15-0.69 M HSO/HNO mixed solutions ([H] = 1.0 M) using an automated ion-exchange separation apparatus coupled with the detection system for alpha-spectroscopy (AIDA). It was found that adsorption probabilities (ads) of Rf on cation-exchange resin decrease with an increase of [HSO], showing a successive formation of Rf sulfate complexes. Rf exhibits a weaker complex formation tendency compared to the lighter homologues Zr and Hf. This is in good agreement with theoretical predictions including relativistic effects.

Adsorption of Db and its homologues Nb and Ta, and the pseudo-homologue Pa on anion-exchange resin in HF solution

塚田 和明; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦*; 笠松 良崇; 西中 一朗; 市川 進一; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ; et al.

Radiochimica Acta, 97(2), p.83 - 89, 2009/02

https://doi.org/10.1524/ract.2009.1577

105番元素ドブニウム(Db)及び周期表上同族の5族元素ニオブ(Nb),タンタル(Ta),擬5族のプロトアクチニウム(Pa)のフッ化水素酸水溶液中における陰イオン交換挙動を観測した。実験にはタンデム加速器施設に設置したオンライン自動迅速イオン交換分離装置を利用し、Cm+F反応で生成するDb(半減期34秒)を対象に13.9Mフッ化水素酸水溶液におけるイオン交換樹脂への分配係数を測定した。上記元素とDbの溶離挙動を比較すると、Dbの分配係数は5族元素Nb及びTaに比べて小さく、その傾向はむしろ擬5族のPaに近いという結果を得た。この結果は超アクチノイド元素であるDbのフッ化物陰イオン錯体が同族元素と異なるという興味深いものである。

「モンテカルロ計算夏季セミナー」実施報告

桜井 淳; 久米 悦雄; 谷田部 茂*; 前川 藤夫; 山本 俊弘; 長家 康展; 森 貴正; 植木 紘太郎*; 内藤 俶孝*

JAERI-Review 2000-034, 133 Pages, 2001/02

JAERI-Review-2000-034.pdf:7.69MB

日本原子力学会「モンテカルロ法による粒子シミュレーション」研究専門委員会主催「モンテカルロ計算夏季セミナー」は、2000年7月26-28日に日本原子力研究所東海研究所で実施された。参加者は大学・研究機関・企業から111名にも及び盛況であった。初級コースではノート型パソコンにMCNP-4B2及び付属ライブラリ,入力例をインストールし、モンテカルロ法基礎理論から計算演習まで行った。このようなセミナーは日本では最初の試みであるため、ここに実施概要及び講義,インストール,計算演習の内容について報告する。

モンテカルロ研究の方法論と組織論

桜井 淳; 植木 紘太郎*; 内藤 俶孝*

日本原子力学会誌, 42(10), p.1048 - 1049, 2000/10

モンテカルロ計算を計算科学の標準的手法にするため、新しい試みを行った。ここでは、おもに、1990年代半ば以降に原研及び日本原子力学会に設けた研究委員会や研究成果,モンテカルロ研究の課題等をまとめている。これらの成果をふまえ、日本でのモンテカルロ国際会議開催の必要性を提案している。

モンテカルロ計算の新たな展開

桜井 淳; 植木 紘太郎*; 内藤 俶孝*

日本原子力学会誌, 42(2), p.114 - 115, 2000/02

日本原子力学会会員のために、日本におけるモンテカルロ計算の現状を紹介する。モンテカルロ計算の拡大をめざし、学会研究専門委員会では、モンテカルロ計算夏季セミナーの開催準備中である。連続エネルギーモンテカルロコードMCNPやMVPをパソコンで利用できるようにする方針である。今後、モンテカルロ計算を積極的に促進する必要がある研究分野として、宇宙ステーションでの被曝評価、中性子や放射光を利用した物質科学研究が挙げられるが、10年以内にこれらの分野のモンテカルロシミュレーションを高精度で実現する方針である。

Alpha- spectroscopy of N = 155 and 157 nuclei using a gas-jet transport technique

浅井 雅人; 塚田 和明; 阪間 稔*; 石井 康雄; 豊嶋 厚史; 石井 哲朗; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 笠松 良崇; 羽場 宏光*; et al.

no journal, , 

中性子数155, 157を持つ原子核NoとRfの-核分光実験を、原子力機構タンデム加速器及びガスジェット搬送法を用いて初めて行った。これらの原子核の基底状態と娘核の励起状態のスピン・パリティ,中性子軌道配位を決定した。これらの実験結果をもとに、中性子数153から161の間の中性子軌道のエネルギー間隔と順序を評価した。Fm近傍の軽い核とHs近傍の重い核の間で、中性子数153から161の間の存在する中性子軌道のエネルギー順序が逆転していることを示唆する結論を得た。

-ray spectroscopy of the heaviest nuclei at JAEA tandem accelerator

浅井 雅人; 塚田 和明; 阪間 稔*; 石井 康雄; 豊嶋 厚史; 石井 哲朗; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 笠松 良崇; 羽場 宏光*; et al.

no journal, , 

原子力機構タンデム加速器における超重核の線核分光実験に関する最近の結果について概説する。本研究では、これまで線核分光実験がなされた原子核としては最も重く最も中性子数の多いNo, No, Rfについて、-同時計数測定を行い、それらの原子核や娘核の励起準位のエネルギー,スピン・パリティ,一粒子軌道配位を決定した。得られた中性子軌道のエネルギー間隔と順序から、この領域の超重核の準位構造に高次の変形が重要な役割を果たしていることが示唆された。

Sulfate complexation of element 104, Rf, in HSO/HNO mixed solution ([H] = 1.0 M)

Li, Z.; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 菊池 貴宏; Schdel, M.*; 永目 諭一郎; Liang, X. H.*; et al.

no journal, , 

本研究では、HSO (0.15-0.69 M)/HNO ([H] = 1.0 M)混合水溶液中における104番元素Rfの硫酸錯体形成を明らかにした。Cm(O, 5n)反応によりRf (半減期T = 78 s)を合成し、ガスジェット法により化学室に搬送した後に自動化学分離装置を用いてその陽イオン交換挙動を調べた。その結果、Rfの硫酸錯体形成は軽同族元素のZr並びにHfに比べ著しく弱いことが明らかになった。この結果は相対論計算による理論的予測と定性的に一致している。