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報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

Observation of spontaneously excited waves in the ion cyclotron frequency range on JT-60U

市村 真*; 檜垣 浩之*; 柿本 真吾*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 石川 正男; 森山 伸一; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 48(3), p.035012_1 - 035012_7, 2008/03

 被引用回数:24 パーセンタイル:25.24(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、JT-60Uにおけるイオンサイクロトロン周波数帯の自発的励起波動の実験的観測に関して報告する。磁場閉じ込めプラズマ中では、非等方速度分布に起因して不安定性が駆動される。中性粒子入射による高エネルギーDイオンによる励起波動と核融合反応イオン($$^{3}$$He, T)による2つのタイプの揺動が観測されている。これらの揺動は、JET, TFTRで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)と呼ばれるものと同じものと考えられる。本論文では、初めてこれらの励起波動の空間構造を明らかとした。ICRF加熱用のアンテナを磁気プローブとして用い、ポロイダル方向の空間構造を測定し、観測される波動が揺動磁場成分を持つことが明らかとなった。また、トロイダル方向の空間構造からDイオンに起因する揺動は磁場方向の波数が零付近、核融合反応イオンに起因する揺動は有限な波数を持つことが明らかとなった。さらに核融合反応イオンの$$^{3}$$HeとTに関しても異なる構造が観測され、異なるアルベン波動が不安定になることが示唆された。

論文

New insight into hierarchical structures of carbon black dispersed in polymer matrices; A Combined small-angle scattering study

古賀 忠典*; 橋本 竹治; 竹中 幹人*; 相澤 一也; 網野 直也*; 中村 昌生*; 山口 大輔; 小泉 智

Macromolecules, 41(2), p.453 - 464, 2008/01

 被引用回数:77 パーセンタイル:6.37(Polymer Science)

中性子・X線を用いた超小角・小角複合散乱法により、カーボンブラック(CB)がポリイソプレン(PI)及びポリスチレン-ブタジエンランダム共重合体(SBR)のマトリックス中に高度に充填された系(CB/PI, CB/SBR系と記述)について調べた。その結果、以下の3点を明らかにした。(1)PI, SBR中でのCBの最小の構造単位となっているものは、高分子鎖で束縛された、複数の分割不可能なCBユニットの集合体である。(2)分割不可能なCBユニットの大きさ,形状はマトリックスを形成している高分子の種類に依存する。(3)分割不可能なCBユニットの大きさはCB/PI系の方がCB/SBR系に比べて大きいものの、その質量フラクタルの次元に関しては、両系において差が見られない。

論文

Wave excitation in magnetically confined plasmas with an anisotropic velocity distribution

市村 真*; 檜垣 浩之*; 柿本 真吾*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 小澤 功*; 室 大志*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.150 - 153, 2007/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

磁場によって閉じ込められたプラズマ中では、非熱的エネルギーを持ったイオンの存在により、イオンサイクロトロン周波数帯の揺動が自発的に励起される。GAMMA10においては、磁力線方向と垂直に加熱されたプラズマの温度非等方性に起因するアルベンイオンサイクロトロン(AIC)波動が観測されている。一方、核燃焼プラズマにおいては、局所的なミラー磁場配位に捕捉される高温イオンの存在に起因すると考えられる静電波動の励起やイオンサイクロトロン放射(ICE)が観測されている。これらの不安定揺動を総合的に理解することを目的として実験的観測と波動励起の計算を行った。実験では、JT-60Uに設置されているICRFアンテナをピックアップループとして用い、ICRF領域の揺動の計測とその空間構造の測定を行った。垂直NBIに起因する揺動と核融合反応生成イオンに起因する揺動を観測し、その磁力線方向の波数測定から揺動の分散関係を明らかとした。AIC波動との関連を議論する。

論文

Sampling and treatment of rock cores and groundwater under reducing environments of deep underground

江橋 勝弘; 山口 徹治; 田中 忠夫; 荒木 邦夫*; 斉藤 正男*

JAERI-Conf 2005-007, p.242 - 247, 2005/08

地層試料を地下深部の還元性条件を維持した状態で採取・調整する方法を開発し、その方法が実施可能であることを実証した。地下深部の還元的雰囲気を維持させたままの条件下で最大深度200mまで掘削を行い、岩石試料と地下水試料を採取した。採取した地下水は、アルゴンガスでパージしながらステンレス製容器の中に採取し、ドライアイスで凍結化処理し、冷凍保存した。岩石コア試料は応力緩和防止をするために三軸加圧容器に収納し、梱包,移送,一時保管した。現在、採取した地層試料が地下深部の還元環境を維持しているか否かの確認を進めている。

論文

Impurity release and deuterium retention properties of a ferritic steel wall in JFT-2M

小川 宏明; 山内 有二*; 都筑 和泰; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 神谷 健作; 河西 敏; 草間 義紀; 山口 薫*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part1), p.678 - 682, 2004/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:66.53(Materials Science, Multidisciplinary)

JFT-2Mでは原型炉の構造材として有力視されている低放射化フェライト鋼(F82H)を段階的に真空容器内に設置して高性能プラズマとの適合性を試験する「先進材料プラズマ適合性試験」を実施している。フェライト鋼はその化学的特性(錆びやすい)から酸素不純物の増加が懸念されている。また、重水素保持特性に関してはこれまで十分なデータの蓄積がない。そこで、フェライト鋼を真空容器内壁の20%に設置した場合と全面に設置した場合の不純物挙動を分光診断で測定した。その結果、真空容器内壁全面に設置した場合であっても、プラズマが直接相互作用をしない位置に設置した場合では、不純物放出が大きな問題とならないことを示す結果を得た。また、フェライト鋼の重水素保持特性では、重水素はおもに酸化層に吸蔵され、機械研摩等により酸化層を除去した状態では、構造材として広く用いられているSUS-316Lと同様であることを示す結果を得た。

論文

Beam performance of negative-ion based NBI system for JT-60

伊藤 孝雄; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 本田 敦; Hu, L.*; 河合 視己人; 椛澤 稔; 栗山 正明; 日下 誠*; et al.

Fusion Engineering and Design, 51-52, p.1039 - 1047, 2000/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:31.64

JT-60用負イオンNBI装置では高エネルギーの中性粒子ビーム入射運転を出力上昇運転と並行して行っている。ここでは、ビーム特性の評価がビームパワー増加及び最適化のために重要である。この評価のため、ビームラインからの中性子発生量、ビーム発散、ビームラインの熱負荷及び対向面上ビーム分布を使用した。中性子発生量は重水素ビームパワーに比例するので、重水素負イオン電流の状況を簡単に把握できる。NBIのドリフトダクトとイオンダンプで見積もられたビーム発散及び機器の熱負荷はイオン源の運転パラメータ最適化及び入射ビームパワー評価のため使った。ドリフトダクトで測定したビーム発散は設計値の5ミリラジアンにほぼ一致していた。対向面の熱負荷分布はビーム軸を求めるために使われる一方中性粒子ビームの分布を監視するうえでも有効であった。

論文

Power flow in the negative-ion based neutral beam injection for JT-60

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 疋田 繁紀*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; et al.

Review of Scientific Instruments, 71(2), p.751 - 754, 2000/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:29.18(Instruments & Instrumentation)

500keVで10MW入射を目標とするJT-60用イオンNBIは、1996年以来約3年間運転している。このNBIでのイオン源当たりの出力としてこれまでは負イオン水素ビームで360kV,18.5Aの加速を行っており、またJT-60プラズマへの入射実験では、5.2MWの中性ビーム入射を果している。イオン源及びビームラインでのパワーフロー測定結果によると、加速ビームの30~40%が三段加速の電極で失われている。このロスの大部分はビーム自身の各電極への直接衝突によって生じている。アークチャンバー側壁のカスプ磁場による偏向の影響を最小にするため、引出し領域の両端(全引出し面積の約10%)をマスクしたところ、このロスは約30%減少した。このロスをさらに小さくするための原因究明の研究を続けている。

論文

Increasing the beam power of the JT-60 negative ion based neutral beam system

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 疋田 繁紀*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; et al.

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.133 - 136, 1999/00

JT-60用負イオン源は、これまでイオン源などの運転パラメータの最適化を行いながらビームパワーを徐々に増大させてきた。しかし、さらにビームパワーを増大させるためにはイオン源や電源にかかわるいくつかの課題を解決しなければならない。イオン源での課題の一つは、加速電極への過大な熱負荷である。この加速電極でのビームロスは加速ビームの40%にも達する。この電極への高熱負荷の原因を、ソースプラズマの一様性を測定しながら、イオン源での磁場、ガス圧等を変化させながら調べた。この結果、熱負荷過大の大きな原因として、ソースプラズマの一様性が悪いことによるビーム発散の悪化にあることがわかってきた。この対策として、ソースプラズマ生成部のアーク電流分布の調整が有効であることも判明した。

報告書

ナトリウム漏洩・燃焼挙動の機構論的解析手法の開発

山口 彰; 村松 壽晴; 大平 博昭; 飯田 将雄

PNC-TN9410 97-040, 141 Pages, 1997/04

PNC-TN9410-97-040.pdf:7.71MB

もんじゅのナトリウム漏洩事故では、温度計のニップル部よりナトリウムが漏えい・落下し、ダクトやグレーチングに衝突・飛散しながら床ライナ上に堆積した。その現象を解析するとともに、実炉の安全評価に利用できるコード体系を整備することを目的として、以下項目に係わるの解析手法の整備及び解析を実施した。(1)分子軌道法によるナトリウム燃焼素反応(2)漏えい燃焼実験IIの室内の気流(3)もんじゅA-446室内の気流(4)直接シミュレーションによる対流場とナトリウム液滴の燃焼(5)粒子法によるナトリウムの漏えい飛散挙動(6)多セル及び多次元のナトリウム燃焼これらのコードの開発により、ナトリウム燃焼を機構論的に解析する手法が整備されたので、今後は検証解析並びに実炉への適用を実施する予定である。

報告書

JRR-2の第2次出力上昇試験

神原 豊三; 宇野 英郎; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 高柳 弘; 藤村 勤; 森田 守人; 市原 正弘; et al.

JAERI 1045, 11 Pages, 1963/03

JAERI-1045.pdf:0.72MB

この報告書はJRR-2の第1次出力上昇試験後、設計出力10MWの出力上昇までの1つのステップとしての3MW,第2次出力上昇試験について記したものである。試験は昭和36年11月15日から開始され、11月29日に3MWに到達し、3MWでの連続運転を行って12月16日終了した。

口頭

ICRF waves for plasma diagnostics in GAMMA 10 and JT-60U

市村 真*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; GAMMA10グループ*; 石川 正男*; 森山 伸一; 鈴木 隆博

no journal, , 

ICRF波動は、プラズマ加熱に用いられると同時に有用なプラズマ診断法になり得ると考えている。例えば、イオンサイクロトロン放射(ICE)がJETやTFTRの核燃焼プラズマにおいて観測されている。波動励起機構の解明により、ICEは、核融合反応に関する受動的な診断法となる。一方、GAMMA10においては、温度非等方性に起因したアルベンイオンサイクロトロン(AIC)波動の自発励起が観測されている。AIC波動は、境界条件に強く依存した固有モードとして励起され、その詳細な解析からプラズマパラメタを推定することが可能である。また、低電力ICRF波動を外部から入射し、プラズマ応答の磁気プローブを用いた観測からプラズマパラメタを推定することを試みている。発表では、GAMMA10における能動的ICRF診断法の紹介と、JT-60UにおけるICEを用いた受動的診断法の検討について報告する。

口頭

GAMMA10及びJT-60UにおけるICRF波動を用いたプラズマ診断

市村 真*; 檜垣 浩之*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 茂木 ゆき美*; 小澤 功*; 室 大志*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

no journal, , 

境界条件に強く依存するプラズマ中の固有モード励起に着目して、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)の波動を用いたプラズマ診断法の確立を目的としている。GAMMA10装置においては、低電力ICRF波動を外部から入射し、プラズマ応答を磁気プローブを用いて観測する能動的診断法の初期的実験結果を報告する。また、JT-60U装置においては、中性粒子入射に起因する高エネルギーイオン、及び、核融合反応イオンに起因するイオンサイクロトロン放射からプラズマパラメタ等を推定する受動的診断法について議論する。

口頭

非等方速度分布プラズマ中における自発励起波動の研究

片野 誠*; 市村 真*; 山口 裕資*; 茂木 ゆき美*; 室 大志*; 大内 敏昭*; 大石 洵也*; 佐藤 翔一*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

no journal, , 

非等方な速度分布を持つプラズマ中では、自発的に波動が励起され、その非等方性を緩和しようとする。プラズマ中心部で発生した核融合反応生成イオンが大きなバナナ軌道を描き周辺部に到達したとき、周辺部プラズマの分布関数の裾野に正の勾配を持つ集団を形成する(Bump on tail分布)。本研究ではJT-60Uにおいて、ICRF領域の自発励起波動であるICE(Ion Cyclotron Emission)の実験結果と、局所近似の熱いプラズマ分散式を解くことによる波動励起を評価し、ICE励起機構に関して議論を行う。

口頭

1アミノ酸(134th)置換による好塩性nucleoside diphosphate kinaseの2量体-4量体変換

徳永 廣子*; 石橋 松二郎*; 有坂 文雄*; 新井 栄揮; 黒木 良太; 山口 類*; 荒川 力*; 徳永 正雄*

no journal, , 

ヌクレオシド二リン酸化キナーゼ(NDK)は、ほとんどの生物種に広く保存された酵素である。グラム陰性中度好塩菌${it Halomonas}$ sp. 593由来のNDK(HaNDK)とグラム陰性非好塩菌${it Pseudomonas aeruginosa}$由来NDK(PaNDK)は高い相同性(78% identity, 89% similarity)を示すにもかかわらず、前者は2量体構造、後者は4量体構造を形成する。両者のアミノ酸配列の比較や立体構造予測から、134番目のアミノ酸残基が複合体構造の違いに大きく関与していると予測された。また、HaNDKはGlu134をAlaに置換すると4量体を形成するようになり、逆にPaNDKはAla134をGluに置換すると2量体を形成することが判明した。これらの結果から、野生型HaNDK及び変異型PaNDKは、Glu134のマイナス電荷による反発的相互作用により、4量体形成が阻害されていることが示唆された。

口頭

草津温泉水からのスカンジウム捕集に関する研究

瀬古 典明; 保科 宏行; 笠井 昇; 玉田 正男; 桐生 俊幸*; 山口 容史*; 山本 秀雄*; 田中 和也*; 安斉 康宏*; 安齋 修宏*; et al.

no journal, , 

平成18年から19年度に経済産業省の地域新生コンソーシアム研究開発事業「温泉水中のスカンジウム捕集に関する研究開発」で得られた結果について、スカンジウム回収用の捕集材の合成,捕集材を充填した捕集装置の運転に関する成果報告を行う。具体的には、捕集材合成では、照射と反応を別工程で行う反応装置を開発し、日産12kgの製造を可能にした。捕集装置の運転では、空間速度が250h$$^{-1}$$以下では、4.5m$$^{3}$$の温泉中のスカンジウムを95%以上、13m$$^{3}$$の温泉水中のスカンジウムを50%以上回収できることがわかった。

口頭

Conceptual design of next generation MTR

永田 寛; 山浦 高幸; 那珂 通裕; 川又 一夫; 出雲 寛互; 堀 直彦; 長尾 美春; 楠 剛; 神永 雅紀; 小森 芳廣; et al.

no journal, , 

原子力機構では、今後、発電用原子炉を導入する国に向けた汎用小型試験研究炉の概念検討を2010年から開始した。この概念検討にかかわる基本設計としては、板状の燃料要素でプール型による熱出力10MW級の試験研究炉を想定した。また、この概念検討では、安全性の高い施設であること、経済性に優れた設計であること、高い稼働率が達成できること並びに高度な照射利用ができることを目標としている。検討結果として、燃料要素16本と制御要素4本を配置した炉心において、最大高速中性子束は7.6E+17n/m$$^{2}$$/sであった。また、原子炉入口圧力が0.15MPa、原子炉入口流量が1200m$$^{3}$$/s、原子炉入口温度が40$$^{circ}$$Cの場合、DNBRは4.2であり、定格出力の運転状態としては、この炉心は十分な余裕があることがわかった。今後は、より詳細な炉心の核設計及び熱水力設計を行うとともに、冷却系統,照射設備及びホットラボ設備等の概念設計を行い、動特性評価及び安全評価に着手する予定である。

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