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内藤 磨
Fusion Technology 1996, Vol.1, p.215 - 220, 1997/09
JT-60Uにおける最近の定常化研究の成果いついて報告する。これまでの高ポロイダルベータHモードに加えて、定常トカマクで想定される負磁気シア運転、プラズマの安定性を高めるための高三角度運転についての研究を進めた。負磁気シア運転では中心部での顕著な閉じ込めの改善を実現し、核融合増倍率0.63を達成した。また、負磁気シア運転の持続、高密度ダイバータとの共存にも成功した。高三角度運転では閉じ込めと安定性の向上により準定常的な高性能放電を持続させることに成功した。この他、負NBI装置の進展状況、ダイバータ改造計画、JT-60SU構想についての報告を行う。
中道 勝; 山村 千明*; 河村 弘; 佐川 尚司; 中澤 正治*
Fusion Technology 1996, 0, p.1591 - 1594, 1997/00
現在、核融合炉ブランケット設計において、工学データを取得するために、ブランケット構造等を模擬した、ブランケット炉内要素試験を計画している。本炉内要素試験は、核熱特性、トリチウム放出/回収特性等の評価を目的としており、これら特性評価のために、各種設計機器が照射試験体内に装荷されている。計測機器の一つである自己出力型中性子検出器(SPND)は、トロイダル増殖材または中性子増倍材領域内に装荷されるため、照射期間中高温にさらされる。このため、SPNDの高温中性子照射下における特性評価を実施している。本報告書ではSPNDとして、標準型及び高温型の2種類を用いて行った、高温下での中性子照射支援結果について報告する。
坂本 直樹*; 河村 弘; R.R.Solomon*
Fusion Technology 1996, 0, p.407 - 410, 1997/00
ITERプラズマ対向機器では、ベリリウムと銅合金が接合された形態で使用される。このときの接合技術については、今までに多くの研究が行われてきたが、両者が高温下に置かれたときの化学的反応性については、十分明らかにはされていない。そこで、銅合金として第一壁候補であるアルミナ分散強化銅とベリリウムの反応素過程を明らかにするため、拡散対による反応性試験を行った。本試験の結果、400
C以上で2種の反応生成物、即ちBe
Cu(
)相及びBeCu(
)相が生成し、さらに700C以上でBe-Cu(
)相が生成することが明らかとなった。また、Be-Cu()相が生成する際に非常に大きな体積膨張を伴うこと、冷却過程で相分解による体積収縮で相内にクラックが生成すること等が明らかとなり、両者を拡散接合するためには、Be-Cu()相の生成を極力抑える工夫が必要であるとの知見が得られた。
河村 弘; 蓼沼 克嘉*; 長谷川 良雄*; 坂本 直樹*; R.R.Solomon*; 西田 精利*
Fusion Technology 1996, 0, p.1499 - 1502, 1997/00
ITERでは、ブランケット及びプラズマ対向機器において大量のベリリウムが使用される。そこで、資源の有効利用及び放射性廃棄物低減の観点から、使用済ベリリウムの再処理技術開発を開始した。未照射ベリリウムを試料とした予備的試験の結果、塩素ガスとベリリウムを反応させて高純度の塩化ベリリウムを得ることで、放射化等が懸念される不純物元素との分離が可能であることが明らかとなった。この時の塩化ベリリウムの収率は99%以上であった。また、乾式法によって塩化ベリリウムを熱分解させることで、ベリリウムの回収が可能であるとの見通しを得ることができた。そして、照射済ベリリウムを試料とした実証試験の結果、やはり99%以上の高収率で塩化ベリリウムが得られること、不純物として含まれていたCo-60の約96%が除去されること等が明らかとなった。
栗原 研一; 川俣 陽一
Fusion Technology 1996, 1, p.795 - 798, 1997/00
DT長時間燃焼を行うトカマク型装置では、高中性子束場中で、プラズマ近傍の高精度磁場測定が要求されている。JT-60等多くの核融合装置でこれまで用いられてきた「磁場変化率を微小コイルで電圧に変換し時間積分する方式」は、センサーの構造が単純で一旦取付けた後は保守の必要がなく、また放射線による機能変化が小さく耐放射線性に優れていると予想されるなど、他の方式に比べ有利である。しかし、その信号処理に不可欠な積分器がドリフトするため長時間に亘る高精度計測は困難とされてきている。これを解決する目的で、新型のデジタル積分素子の使用を含む様々なドリフト抑制策を施したデジタル積分器を試作開発し、JT-60で試験を行った結果とそこでの問題点の検討を行った結果を報告する。
O single crystals irradiated with fast neutrons谷藤 隆昭; O.D.Slagle*; F.D.Hobbs*; 八巻 大樹; Hollenberg, G. W.*; 野田 健治
Fusion Technology 1996, 0, p.1455 - 1458, 1997/00
核融合炉固体増殖材からのブランケット環境におけるトリチウム放出特性を評価するには、トリチウム拡散に及ぼす照射効果を知る必要がある。ここでは、トリチウム拡散挙動を調べるために最も適した単結晶試料を用い、LiOにおけるトリチウム拡散挙動の高速中性子重照射効果を調べ、JRR-4で実施した中性子効果の結果と比較した。これにより、高速中性子照射効果とJRR-4における熱中性子照射効果との違いを明らかにした。
Sn superconductorF.M.G.Wong*; N.A.Mitchell*; R.L.Tobler*; M.M.Morra*; R.G.Ballinger*; 中嶋 秀夫
Fusion Technology 1996, 0, p.1115 - 1118, 1997/00
ニオブ・スズ超電導導体用のジャケット材料としてはインコロイ908、316LNステンレス、チタンの3つがある。本論文では、これら3つの材料の長所・短所の比較及び、極低温での機械特性について述べている。
喜多村 和憲*; 小泉 興一; 高津 英幸; 伊藤 裕*; 中平 昌隆; 多田 栄介; 常松 俊秀
Fusion Technology 1996, 0, p.1403 - 1406, 1997/00
国際熱核融合炉(ITER)のブランケット及び真空容器の支持構造系のプラズマ崩壊時の電磁力下における機械的挙動の把握と健全性評価を目的に3次元FEM構造解析を行い、自重、電磁力、熱荷重等の負荷時における各部の構造健全性を評価した。その結果、真空容器及びブランケット支持構造系の大部分の部位は使用材料(SS316)の許容応力内であったが、インボード及びアウトボード後壁下部については、板圧増加等の補強、もしくはプラズマ崩壊時のVDE荷重の見直しが必要であることが分かった。
古谷 一幸; 佐藤 聡; 三浦 秀徳*; 黒田 敏公*; 倉沢 利昌; 戸上 郁英*; 秦野 歳久; 高津 英幸; 大崎 敏雄*; 佐藤 真一*; et al.
Fusion Technology 1996, 0, p.1343 - 1346, 1997/00
遮蔽ブランケットモジュール小規模モデルと円管内蔵型第1壁パネルを製作した。小規模モデルは第1壁のポロイダル方向に曲率2000mmを有する高さ500mm、幅400mm、奥行き150mmの箱形形状構造体で、第1壁と遮蔽ブロック体から構成される。第1壁はDSCu、SS316L冷却配管、及びSS316L裏板より構成される。遮蔽ブロック体は冷却水流路用にドリル穴加工を施したSUS316塊である。第1壁及び第1壁と遮蔽ブロック体は同時HIPにより接合された。接合状態は良好で、HIP処理後の小規模モデルの寸法精度は1mm以下であった。円管内蔵型第1壁パネルは厚さ27mm、幅130mm、長さ300mmの板状で、DSCu及びSUS316L裏板より構成され、DSCu内部にはSUS316冷却配管を埋め込んである。第1壁パネルにおけるDSCu/DSCu,DSCu/SUS316L、及びSUS316L/SUS316L同士の接合には同時HIPを適用した接合状態は良好であり、寸法誤差も最大0.52mmであった。
佐藤 聡; 高津 英幸; 真木 紘一*; 内海 稔尚*; 飯田 浩正; R.Santoro*
Fusion Technology 1996, 0, p.1587 - 1590, 1997/00
ITERトカマク本体の核特性を、トーラス軸を回転軸としたポロイダル断面モデルを用いての、2次元S
遮蔽解析により評価した。遮蔽ブランケット、真空容器、上部ポート、水平ポート、下部ポート、ダイバータカセット、トロイダルコイル、ポロイダルコイル、クライオスタット、及び生体遮蔽体を含む解析モデルに対して、中性子及びガンマ線輸送解析を行い、コイル等の核的応答を評価した。開口部に遮蔽プラグを有する水平ポートと、有さない水平ポート(NBIポートを想定)の各々の断面に対して、解析を行った。その結果、トロイダルコイルの核的応答は、絶縁材の吸収線量等のピーク値は、設計基準値を満足したものの、コイル全体の核発熱量は、基準値を上回った。今後、ポート近傍等の遮蔽構造の見直しが必要である。
中平 昌隆; 岡 潔; 角舘 聡; 深津 誠一*; 田口 浩*; 多田 栄介; 柴沼 清; 松日楽 信人*; Haange, R.*
Fusion Technology 1996, 0, p.1653 - 1656, 1997/00
国際熱核融合実験炉(ITER)の設計に基づき、ブランケット交換試験用にエンドエフェクタの縮小モデルを制作し、既存の1.2トン用マニピュレータ及び模擬ブランケットモジュールを用いて基本試験を行った。エンドエフェクタは姿勢決定、把持及び仮止め用のボルト締めで合計9軸を有し、把持対象であるモジュールの重心回りに回転するなど出力とサイズの低減が工夫されている。モジュールの把持部は、把持位置とボルトの挿入位置が相対的に決められており、エンドエフェクタの位置決め自由度を低減する工夫がされている。また、位置決めピンを有し、遠隔操作の位置決め誤差を吸収する。初期試験の結果、本システムでの設置制度は0.3mmであった。今後センサによる自動運転試験を行い、実重量4トン用マニピュレータの制作に反映する。
三浦 秀徳*; 喜多村 和徳*; 伊藤 裕*; 高津 英幸; 黒田 敏公*; 佐藤 聡; 古谷 一幸; 秦野 歳久; 倉沢 利昌; 戸上 郁英*; et al.
Fusion Technology 1996, 0, p.1339 - 1342, 1997/00
国際熱核融合実験炉(ITER)の高性能段階(EPP)で装荷される増殖ブランケットの設計を日本ホームチームの提案するペブルベッド概念に基づいて実施した。その結果、基本性能段階(BPP)と同寸法のままで、PFコイルに対する遮蔽性能はGDRDの要求値を満足し、EPPでの運転に必要なトリチウムを確保するために要求されるトリチウム増殖比(TBR)0.8を達成できることが分かった。また構造解析においても、電磁力および熱応力値は、許容値以下に抑えられる見通しを得られた。
岡 潔; 角舘 聡; 中平 昌隆; 田口 浩*; 多田 栄介; 伊藤 彰*; 柴沼 清; Haange, R.*; A.Tesini*
Fusion Technology 1996, 0, p.1649 - 1652, 1997/00
国際核融合実験炉(ITER)では、D-T燃焼により炉内機器は放射化されるため、遠隔機器による保守・交換作業が必要となる。これら炉内機器には、冷却配管が付属しているためこれまでに、配管内からのアクセスによる溶接・切断・検査装置の開発を行ってきた。今回、ブランケットの冷却配管を対象とし、曲がり部を通って枝管を溶接・切断することを可能とした加工ヘッド及び移動機構を製作した。駆動試験の結果、半径400mmの曲がり部を持つ配管内をスムーズに移動し、枝管部での位置決めが正常に行われることを確認した。また、出力の異なる発振器での溶接・切断試験を実施し、配管及び厚板での最適な加工パラメータの取得を行った。非破壊検査装置については、試作したEMATにより基礎試験を行い、その性能を評価し、合わせて、検査ヘッドの設計を行った。今後は、総合遠隔機器(モックアップ)試験を展開する予定である。
中道 勝; 佐川 尚司; 山口 勝義*; 石塚 龍雄*; 河村 弘
Fusion Technology 1996, 0, p.1351 - 1354, 1997/00
現在、核融合炉ブランケット開発の一環として、核融合炉パルス運転下におけるブランケット炉内機能を明らかにするため、中性子パルス運転モードを模擬する照射試験体の設計・製作研究を行っている。今回その第1段階として行った窓付き中性子吸収体を用いたJMTRでのキャプセル照射実験結果に対して、3次元モンテカルロ計算コードMCNP4aによる実証解析評価を行った結果について報告する。その結果、このキャプセルに装荷した中性子検出器の照射データと比較して、計算結果は良い一致を示した。
Al coil for the ITER TF magnet安藤 俊就; 小泉 徳潔; 伊藤 智庸*; 布谷 嘉彦; 辻 博史; 中平 昌隆; 塚本 英雄*; 中嶋 秀夫; 杉本 誠
Fusion Technology 1996, 0, p.1083 - 1086, 1997/00
NbAl導体のITERトロイダル・コイルの適用性について、巻線方法、コンジット材の選択から検討し、NbSn導体よりもすぐれていることを示した。
土谷 邦彦; 河村 弘; 新保 利定
Fusion Technology, 2, p.1399 - 1402, 1996/00
核融合炉のブランケット構造において、異材接合が必要であり、種々の材料とステンレス鋼の接合技術開発が行われている。接合方法のうち、摩擦圧接法が異材接合において一般的な方法である。本報告書は、耐熱性かつ低放射化材料のNb-1%Zr合金に着目し、Nb-1%Zr/SS304接合材を摩擦圧接法により製作し、中性子照射下における接合材の機械的特性の影響について調べた。引張試験の結果、中性子照射後の接合材においても、Nb-1%Zr側で破断し、母材とほぼ同等の強度が得られた。その他、硬さ試験、SEM/XMA観察、全相試験等を行い、本接合材が異材継手として中性子環境下でも使用できることが明らかとなった。
Ni
particle packed bed土谷 邦彦; 今泉 秀樹*; 河村 弘; 兜森 俊樹*; 脇坂 裕一*; 新保 利定
Fusion Technology, 2, p.1225 - 1228, 1996/00
JMTRにおいて、核融合炉ブランケットの核・熱特性、トリチウム回収特性等の評価のためのin-situ照射試験が計画されており、トリチウム回収用金属ゲッタを開発する必要がある。金属ゲッタ材として、U及びTiが広く使用されているが、Uは簡単に微粉化し、空気中で着火する欠点がある。一方のTiは、運転温度が高い欠点がある。本研究では、ZrNiに着目し、水素による充填層の破過特性試験を行い、金属ゲッタの基礎的な設計データを取得した。その結果、ZrNiは、温度25Cにおいても十分な水素の吸収能力を有することが明らかとなった。さらに、水素吸収量に対する流速の影響は小さいが、吸収帯長さは流速に依存する傾向があることが明らかとなった。
石塚 悦男; 河村 弘; 寺井 隆幸*; 田中 知*
Fusion Technology, 2, p.1503 - 1506, 1996/00
ブランケットの熱設計は、トリチウムリサイクリング及びインベントリ等のブランケット性能を左右する。近年、これらの観点からブランケットの定常熱分布及びパルス運転時の温度応答の計算が行われたが、使用した熱的なデータは未照射材料のものである。特にベリリウムは、中性子増倍材としてブランケットの体積の7~8割を占めるため、ベリリウムの中性子照射による照射損傷及びヘリウム生成によるスエリングが熱的特性を変化させ、ブランケットの熱設計に大きな影響を与える可能性が考えられる。このため、中性子照射したベリリウムの熱拡散率及び比熱をレーザフラッシュ法によって測定した。この結果、中性子照射したベリリウムの熱拡散率及び熱伝導率は未照射材より小さくなることが明らかとなった。また、スエリングした試料を測定した結果、熱拡散率及び熱伝導率が顕著に低下していることが明らかとなった。
O pebble fabricated by sol-gel method土谷 邦彦; 河村 弘; 淵之上 克宏*; 吉牟田 秀治*; 渡海 和俊*; 新保 利定
Fusion Technology, 2, p.1407 - 1410, 1996/00
リチウム含有セラミックスが、核融合炉のトリチウム増殖材として有望視されている。トリチウム増殖材として酸化リチウムが第1候補材であり、形状として微小球が望まれている。この微小球を大量に製造する方法として、湿式法(ゾルゲル法)が注目されている。さらに、本方法はリチウム再処理により回収されたリチウムを用いて再製造することが容易である。前回の予備試験ではLiO微小球の製造プロセスを明らかにした。本研究では、LiO微小球の高密度化試験を行った。高密度化としては、始発粉末(LiCO)の微粉化(40
m
1mに微粉化)及び仮焼条件の変更(600C400Cに減少)を行った。この結果、LiO微小球の密度は71%に向上することができ、高密度を有するLiO微小球製造の見通しを得た。
前原 直; 関 正美; 菅沼 和明; 今井 剛; Goniche, M.*; Ph.Bibet*; S.Berio*; J.Brossaud*; Rey, G.*; G.Tonon*
Fusion Technology 1996, 0, p.637 - 640, 1996/00
LHCDアンテナ開発の課題の1つは、アンテナ構造の簡素化である。ポロイダル方向へ電力分配する方式は、この簡素化の1つの手段であり、アンテナモジュールの電力密度を低減するとともに、5GHz以上の周波数領域において、Nパラメータを広くとることが可能である。このためにポロイダル方向に3分配する電力分配器を3種類開発し、3
6マルチジャンクションモジュールと組み合せて評価を行った。3種類の電力分配器では、反射比1.5%以下において分配比33
4%が得られ。36マルチジャンクションモジュールでは、反射比1.3%以下において高周波損失1.0%以下が測定された。大電力の高周波電動実験では、水冷を用いて300kW-1000秒の準定常運転が達成された。この時のガス放出率は、10
Pam
S
m
オーダであった。これらの結果によりプラズマに対向するアンテナ先端部を除き、ポロイダル電力分配器を用いて定常化アンテナ設計が可能となった。