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市川 健太*; 神田 大徳; 吉岡 直樹*; 荒 邦章; 斉藤 淳一; 永井 桂一
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 6 Pages, 2018/07
ナトリウム自身の反応抑制の研究は、液体ナトリウム(ナトリウムナノ流体)中へのナノ粒子分散の概念に基づいてなされた。ナトリウムナノ流体の実験結果から、ナノ流体の水反応の反応速度と反応熱量はナトリウムのそれらより低いことが明らかになった。ナトリウムナノ流体-水反応ジェットのピークの温度の解析モデルは、われわれによって前述の抑制効果を考慮して開発された。本論文では反応ジェットのピークの温度予測に、この解析モデルを適用し蒸気発生器伝熱管断裂(SGTR)事故の隣接した伝熱管損傷の緩和効果の予測方法を準備した。ナトリウムナノ流体がナトリウム高速炉の2次系冷却材のために使われるとして、設計基準事故事象の緩和効果とSGTRの設計拡張状態をこの方法を用いて推定した。その結果、2次系冷却材でナトリウムナノ流体を用いて損傷を受けた伝熱管の数を減らし、SGTR事故によって発生する圧力を抑制する可能性が得られた。
荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(12), p.1165 - 1170, 2010/12
被引用回数：11 パーセンタイル：59.22(Nuclear Science & Technology)ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用を利用したナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究を行っている。ナノ粒子を分散させたナトリウムのナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用の理論計算を行い、原子間相互作用を推定し、基礎物性の試験により検証した。その結果、理論計算からナノ粒子が、ナトリウムと電気陰性度の差が大きい遷移金属の場合、ナトリウム原子とナノ粒子原子の原子間結合が、ナトリウム原子動詞どうしのそれよりも大きく、ナトリウム原子からナノ粒子原子へ電荷移行が生じることが推定された。これらの原子間相互作用の変化を検証するために、ナノ粒子分散ナトリウムの基礎物性の測定をナトリウムと比較して実施した。試験の結果から、表面張力は増大し、蒸発挙動は低下することがわかり、理論推定が検証された。これらの基礎物性の変化は、温度変化や相変化でも確認され、原子間相互作用が高温で維持されていることを示している。
荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(12), p.1171 - 1181, 2010/12
被引用回数：10 パーセンタイル：56.32(Nuclear Science & Technology)ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用を利用したナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究を行っている。これまでの研究から、ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用が増大し、基礎物性が変化し、反応抑制の可能性が見いだされた。本報では、反応熱量と反応速度を測定し、反応低減を確認した。さらに、反応挙動の観察から、反応抑制メカニズムを明らかにした。反応抑制効果のプラントで起こる現象への効果を推定、実験により検証した。また、ナノ粒子分散ナトリウムの冷却材としての適用性を検討した。その結果、反応熱量と反応速度が低減しており、ナノ粒子分散による反応抑制が確認された。反応現象の観察及び分析より、ナノ粒子分散ナトリウムとナトリウムの反応挙動の違いは、気相反応にあることがわかり、反応抑制メカニズムの要因は、蒸発速度の低下であることがわかった。ナトリウム-水反応と燃焼反応への反応低減の影響を推定した。燃焼温度の低下、燃焼の停止が観察され、プラントへの効果が試験により確認された。冷却材としての適用性は大きな課題はないことが明らかになった。
利根川 亨*; 生駒 俊之*; 末次 寧*; 井川 直樹; 松下 能孝*; 吉岡 朋彦*; 花方 信孝*; 田中 順三*
Materials Science & Engineering B, 173(1-3), p.171 - 175, 2010/10
被引用回数：11 パーセンタイル：46.11(Materials Science, Multidisciplinary)炭酸アパタイトCa
(PO
)
(OH)は骨や歯の主要な成分であり、OHやPOイオンサイトの一部をCOが置換していることが知られている。本報では、空間群が
の斜方晶相を有するA型炭酸アパタイトの室温
500
Cにおける結晶構造を中性子回折法によって解析し、その熱膨張係数を決定した。結晶解析に必要な炭酸アパタイトに含まれるCO含有量は熱分析法によってその重量減少率から評価し、本物質の化学式はCa
(PO)
(O
, (CO)
)と求められた。解析の結果、本物質の格子定数は温度の上昇に比例して一様に増加し、
軸及び
軸の熱膨張係数は各々1.31
10
/C, 8.0710
/Cと求められた。
利根川 亨*; 生駒 俊之*; 末次 寧*; 井川 直樹; 松下 能孝*; 吉岡 朋彦*; 花方 信孝*; 田中 順三*
Proceedings of 22nd International Symposium on Ceramics in Medicine (BIOCERAMICS-22), p.93 - 96, 2009/12
炭酸アパタイトは骨や歯の主要な成分であり、OHやリン酸イオンサイトの一部を炭酸イオンで置換することが知られている。本研究では、高純度のA型炭酸アパタイトCa
(PO)
(CO)
について、水酸化アパタイトCa(PO)(OH)
)を乾燥CO
ガスフロー下、1000Cで熱処理することで合成に成功し、その結晶構造を中性子回折法を用いたリートベルト回折によって解析した。その結果、本物質は空間群がの単斜晶であり、その格子定数は、=0.9566(1), 
=1.9063(2), =0.6867(1)nm, 
=119.84(1)であることがわかった。
斉藤 淳一; 荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 中野 晴之*; 緒方 寛*; 吉岡 直樹*
Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 4 Pages, 2008/05
液体ナトリウムは熱伝導率などの特性に優れていることから高速炉の冷却材として使用されている。しかしながら、ナトリウムの水や酸素との反応性は非常に高い。そこで、ナトリウム自身の化学的活性度を抑制する革新的な研究が望まれている。本研究の目的は液体ナトリウム中にナノメートルサイズの金属微粒子を分散させることにより、ナトリウムの化学的活性度を抑制することである。本研究のサブテーマとして、ナノ粒子の製造技術の開発,ナノ流体の反応抑制効果の評価及びナノ流体のFBRプラントへの適用性評価を挙げている。本論文ではそれぞれのサブテーマの進捗状況について述べる。
斉藤 淳一; 荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 岡 伸樹*; 吉岡 直樹*
Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 5 Pages, 2007/04
液体ナトリウムは熱伝導率や液体温度範囲が広いことから高速炉の冷却材として使われている。しかしながら、ナトリウムの水や酸素との反応性は非常に高い。そこで、ナトリウムの化学的活性度を抑制する革新的な技術の開発が望まれている。本研究の目的は液体ナトリウム中にナノメートルサイズの金属微粒子を分散させることにより、ナトリウムの化学的活性度を抑制することである。本研究のサブテーマはナノ粒子の製造,反応抑制効果の評価と高速炉への適用性評価である。本発表では研究計画について述べる。
西原 哲夫; 武藤 康; 内田 正治*; 吉岡 直樹*
JAERI-Tech 2001-077, 44 Pages, 2001/12
JAERI-Tech-2001-077.pdf:2.16MB
本報告書は原研が文部科学省の委託を受け、平成8年度から平成12年度にかけて実施した「高温発電システムのフィージビリティスタディ」の中から、需要地近接立地を念頭においた安全目標の設定、並びに、経済性向上のための安全設備の合理化に関する検討結果を纏めたものである。高温ガス炉システムの安全目標として、許容被ばく線量は軽水炉に適用される値を用いることとしたが、設計基準事象及び設計基準外事象として考慮する事象の発生頻度を軽水炉より低く設定し、安全余裕を大きくとることとした。安全評価事象に関しては、高温ガス炉ガスタービン発電システムを対象として代表的な起因事象及び原子炉を安全に停止させるための保護動作を適切に設定してイベントシーケンスを展開し、起因事象及び保護動作に確率論的考えを導入して設計基準事象及び設計基準外事象を摘出した。そして、高温ガス炉の特徴である大きな安全余裕を考慮することにより、軽水炉で要求されているいくつかの安全設備を合理化しても、安全目標を満足できることを明らかにした。最後に、安全機能の重要度,各設備の機器種別の設定を行った。
斉藤 淳一; 荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 山内 美穂*; 山下 晃弘*; 岡 伸樹*; 吉岡 直樹*
no journal, ,
ナノ流体に適合するナノ粒子の製造技術を開発して、ナノ流体の成立要件である分散性及び反応抑制効果を中心とした要素研究を進めることにより、そのメカニズムを把握して化学的活性度抑制効果を明らかにする計画である。最初の段階として、粒子技術の課題の解決方策の見通しを得るとともに、分散性や反応抑制の評価方法を整理した。
荒 邦章; 斉藤 淳一; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 緒方 寛*; 戸田 幹雄*; 吉岡 直樹*
no journal, ,
ナトリウム冷却型高速炉システムの実用化に向けて、冷却材ナトリウムの優れた熱的・核的特性を維持しつつ、化学的活性度を制御することを狙って、ナノメートルサイズの超微粒子(ナノ粒子)を少量安定分散させたナトリウム(ナノ流体)の反応抑制の可能性について研究を進めている。研究は、かかる概念の成立性を示すために、ナトリウムに適するナノ粒子の製造技術開発,反応抑制効果の評価並びに炉システムへの適用性評価を行う。
市川 健太*; 荒 邦章; 斉藤 淳一; 戸田 幹雄*; 吉岡 直樹*
no journal, ,
ナノ流体の特性をもとにプラントの設計,運転・制御,保守等の観点から考慮すべき項目を整理し、従来の知見をもとにプラントへの影響を評価した結果、ナノ流体は伝熱性能や流動性などプラント適用上大きな問題がないことが予測された。
丹羽 元; 栗坂 健一; 佐藤 一憲; 飛田 吉春; 神山 健司; 山野 秀将; 宮原 信哉; 大野 修司; 清野 裕; 石川 浩康; et al.
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)を開発するため、炉心物質再配置過程の解析手法及び格納容器内事象の解析手法を新たに開発するとともに、レベル2PSAに必要な技術的根拠を整備する。本発表は4件のシリーズ発表の一部として概要とスコープを紹介するものである。
斉藤 淳一; 此村 守; 荒 邦章; 戸田 幹雄*; 吉岡 直樹*; 市川 健太*
no journal, ,
ナトリウムの化学的活性度を抑制することを目的にナノ粒子分散ナトリウムの開発を実施している。本報告では、ナノ流体をFBRプラントへ適用した場合に、ナノ粒子の分散に起因して懸念されるプラントへの影響を抽出し、それらについて机上検討した結果について述べる。
中井 良大; 栗坂 健一; 佐藤 一憲; 飛田 吉春; 神山 健司; 山野 秀将; 宮原 信哉; 大野 修司; 清野 裕; 石川 浩康; et al.
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)を開発するため、炉心物質再配置過程の解析手法及び格納容器内事象の解析手法を新たに開発するとともに、レベル2PSAに必要な技術的根拠を整備する。
斉藤 淳一; 吉岡 直樹*; 市川 健太*; 大山 一弘*; 戸田 幹雄*; 荒 邦章
no journal, ,
本発表では、ナノ流体をFBRプラントへ適用した場合について、原子炉における反応抑制効果の予測・評価、及びFBR冷却材としてのナノ流体適用上の課題の評価を実施したので、それらの結果について述べる。
斉藤 淳一; 荒 邦章; 神田 大徳*; 吉岡 直樹*; 井手 章博*; 松村 篤*
no journal, ,
ナノ流体の反応抑制に関する実験データを反映した解析モデルを作成し、高速炉プラントで想定する事故に対する抑制効果を評価した。蒸気発生器伝熱管破損時のナトリウム-水反応では、ナノ流体の反応抑制により反応ジェット温度が低下し、ウェステージ・高温ラプチャが抑制され、安全性を向上することを確認した。
斉藤 淳一; 吉岡 直樹*; 永井 正彦*; 荒 邦章
no journal, ,
Liquid sodium is used as a coolant for fast breeder reactors because of its superior heat-transfer property, low neutron absorption property and wide liquid phase temperature region. The purpose of this study is to suppress the chemical reactivity of liquid sodium using nanotechnology. An atomic interaction between nanoparticle and sodium atom is applied to suppress the chemical reactivity of liquid sodium. The fundamental properties of surface tension and evaporation rate which relate to the reaction were changed by suspension of nanoparticles. By these changes the reaction heat and reaction rate with water or oxygen of sodium with suspended nanoparticles were suppressed. The thermal property and fluidity of sodium with suspended nanoparticles were same as sodium, because the nanoparticles in liquid sodium are quite small (nano-meter size) and small amount. From these results, it was found that the chemical reactivity was suppressed by suspension of nanoparticles, keeping the superior coolant properties of liquid sodium.
荒 邦章; 宮本 明*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*
no journal, ,
これまで通常運転時における事故に加えて、設計基準を超える事故に対してのナノ粒子分散ナトリウムの効果の評価を進めており、その研究計画について述べる。
神田 大徳; 吉岡 直樹*; 荒 邦章; 斉藤 淳一; 永井 桂一
no journal, ,
化学的に活性なナトリウムと水との反応を抑制することを目的に、ナノ粒子を分散させたナトリウム(ナノ流体)の基礎的な物理・化学的特性が研究及び実験により確認されてきた。これらの特性の変化をふまえ、ナノ流体を適用した場合のSFRの蒸気発生器伝熱管破損時の反応ジェット温度評価モデルを構築した。反応ジェット温度の測定結果を用いて、実験解析を実施し、評価手法の妥当性を確認した。また、この評価手法を実機スケールの条件での解析に適用し、SFRプラントにナノ流体を適用した場合の反応抑制効果の見通しを得た。
神田 大徳; 江沼 康弘; 二神 敏; 近澤 佳隆; 岡野 靖; 吉岡 直樹*; 宇敷 洋*
no journal, ,
GIFの安全設計ガイドライン(SDG)では第4世代炉としてのナトリウム-水反応に対する安全対策が議論されている。本報では、次世代ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器(SG)でのナトリウム-水反応事象に対し、多重性・多様性を拡張した設計対策を実施し、多重故障に対する安全性を評価・確認した。
