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古川 智弘; 大高 雅彦; 平川 康
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 5 Pages, 2014/07
IFMIF工学設計・工学実証活動(IFMIF-EVEDA)の下で、関連研究の1つとして、リチウム安全取扱い技術にかかわる2種類の実験を本研究では実施した。一つは革新的リチウム漏えい検出システムに関する実験であり、もう一つは燃焼リチウムの消火特性に関する実験である。漏えい検出システムに関する実験では、レーザーブレイクダウン法を用いた微少リチウム漏えいに関する検出可能性を評価した。リチウムの消火に関する実験では、2種類のカーボンベースの消火薬剤を対象に、消火特性を評価した。本報告では、これらの研究成果について述べる。
生澤 佳久; 小澤 隆之; 廣岡 瞬; 前田 宏治; 加藤 正人; 前田 誠一郎
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
MA-MOX燃料の設計技術開発のためには、MA-MOX燃料の照射挙動評価モデルを開発し、PIE結果を用いて解析コードの精度を確認する必要がある。本研究では、MA-MOX燃料の熱伝導度、融点及び蒸気圧の評価が可能な熱物性評価解析モジュール「TRANSIT」を開発し、更にMA-MOX燃料の照射挙動を解析するために、このモジュールと燃料ピン挙動解析コード「DIRAD」を組合せた「DIRAD-TRANSIコードシステム」を開発した。更に、常陽で実施されたMOX燃料及びMA-MOX燃料の照射後試験結果を用いて、このコードシステムの検証を行った。検証の結果、DIRAD-TRANSIコードシステムは、数%のアクチニドを含むMOX燃料に対して、燃料温度及び組織変化といった照射挙動を再現できることを確認した。
Zheng, X.; 伊藤 裕人; 玉置 等史; 丸山 結
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 10 Pages, 2014/07
BWRのシビアアクシデント時におけるソースタームの評価を目的として、福島第一原子力発電所2号機の事故を例にとり、シビアアクシデント総合解析コードMELCOR (Ver.1.8.5)を用いた不確かさ解析を実施した。最初のステップとして、炉内溶融進展挙動及び放射性物質移行挙動モデルに係わる主要なパラメータを抽出し、Morris法によりパラメータの絞り込みを行なった。得られた各パラメータの不確かさ分布及びパラメータ間の相関を設定した後、Iman-Conover法による順位相関を考慮したラテン超方格サンプリング(LHS)法を用いて入力データセット作成し、Cs, CsI等の格納容器外放出量について不確かさを評価した。合わせて、相関係数に基づいてソースタームに大きく寄与するパラメータを検討し、炉心コンポーネントや構造物の破損、エアロゾルのプールスクラビングに係わるモデル等がソースタームの不確かさに大きな影響を及ぼすことを明らかにした。
Garcia Rodriguez, D.; 松原 慎一郎
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07
もんじゅ高速増殖炉の炉心支持取付台周辺のき裂の構造的信頼性についてFEAを用いて解析する。解析に用いる3Dシェルモデルは3Dソリッドモデルを用いた炉心支持取付台挙動の解析結果を用いて定める。初めに、弾塑性静的解析において、通常運転状況の下で、全体構造物が炉心支持取付け部すべてを失っても耐えることができることを示す。次に、地震荷重を推定する2倍弾性勾配法は、全周の50%以上のき裂を表現することを保証できることを示す。
堀口 直樹; 吉田 啓之; 金子 暁子*; 阿部 豊*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
原子炉における炉心溶融を伴うシビアアクシデント時において、放射性物質の拡散を抑制し、かつ格納容器の保護のため除熱および減圧するための手段としてフィルタードベントがある。本研究は、ベンチュリースクラバーを用いたフィルタードベントの作動特性を明らかにすることを目的として、実験ならびに解析を行っている。これまでの研究により、単一ベンチュリースクラバーにおいて、気相流入量がある一定以上になった場合、自吸停止に至る可能性を明らかにした。本報告は、可視化計測により得られたベンチュリースクラバー内部流動のフローパターンを圧力分布の結果と比較することで、自吸停止(作動限界)に対する気液二相流動の影響を検討した結果について報告する。
小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07
A sodium-cooled fast breeder reactor is now at the developing stage in Japan. One concern for safety is cover gas entrainment into the sodium coolant. The gas entrainment rate into liquid by the vortex formed on the free surface was examined experimentally. Four kinds of test fluid were used; water at 25
C, water at 60 C, 20 cSt silicone oil and kerosene. The gas entrainment rate into liquid was measured. The relation between gas entrainment rate and liquid velocity was mainly affected by the viscosity of liquid. As viscosity became large, higher exit velocity was required to get the same gas entrainment rate. No systematic trend by the surface tension was noticed in the gas entrainment rate. A flow state at the outlet piping has significant effect on the gas entrainment rate. The dimension of the outlet piping may become important to consider the gas entrainment rate in the vortex type region.
田中 正暁; 三宅 康洋*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 13 Pages, 2014/07
本報では、流動-構造熱連成解析コード(MUGTHES)の検証を目的として、サーマルストライピング現象の典型問題としてT字合流部での異温度流体混合に対する水流動試験を対象に熱流動解析(流体部の解析のみ)を実施するとともに、MUGTHESによる数値解析結果を基に、T字合流部での温度変動発生メカニズムに対する大スケール渦運動との相互作用に関して調べたものである。MUGTHESによる熱流動解析では、標準スマゴリンスキーモデルによるラージエディシミュレーション法を採用した。解析コードの検証過程では、GCI(格子収束性)評価を実施し、最小二乗法に基づくGCI評価手法の適用性が高いことを示した。また、解析結果から、構造評価に対して影響の大きい主要な温度変動発生メカニズムは、枝噴流前縁から後流領域の境界に沿って主配管表面近傍で形成されるネックレス状渦、枝噴流背後で形成される馬蹄状渦、さらに枝噴流背後のカルマン渦との相互作用によることを明かにした。
磯野 健一; 久保 重信; 近澤 佳隆; 堂崎 浩二*; 大矢 武明*; 由井 正弘*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07
JSFR実証炉について、軽水炉並みにほぼ全ての構成要要素の保守補修を可能にすることを目標とし、主要機器である原子炉構造及び1次・2次主冷却システムを対象に保守・補修が困難な部位を抽出した。抽出した保守・補修困難部位について、改善策検討の原則を設定し、改善案を提案した。更に、改善した主要機器を統合してプラント概念を再構築し、それが実際の発電所として実現可能であるかを確認するため、系統成立性及び安全性確認等一連の評価を実施した。その結果、再構築した概念は750MWeの実証炉だけでなく1500MWeの実用炉にも採用できる見通しを得た。
西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
2007年より、原子力機構ではレーザー・光技術を用いた構造健全性の監視技術開発を実施してきた。超短パルスレーザー加工によるFBGセンサが最有力手段である。耐熱性を最も有効に活かすためにレーザー肉盛り加工により埋め込みを行った。ステンレス鋼材に溝加工を施した。熱源にはQCWレーザーを使用し、フィラーワイヤを溶接した。溶接ビードは良好なものとなった。FBGセンサはしっかりと固定されたが、反射スペクトルに劣化は認められなかった。FBGセンサは衝撃や音響振動を効果的に検出することができた。加熱により6nmの反射ピークのシフトが得られ、これは600度の温度上昇に相当する。FBGセンサを固定するための小型レーザー肉盛り装置についても紹介を行った。
中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫*; 鶴田 理*; 沢 和弘; 飯垣 和彦
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07
機械製品は、その大小や複雑さによらず少なくとも二つ以上の部品から組立てられており、原子力発電所などは1000万以上の部品からなる構造物である。本論では、その構成部品を集積してアセンブリ構造の解析方法論について報告する。集積された部品を有限要素解析しようとすると、部品間の合わさる部分の有限要素分割数が合わず、節点や要素が不連続な状態となり、一般には連続体として計算ができなくなる。これを回避する方法として、六面体の有限要素を結合する技術を開発した。これにより従来の自動要素分割手法等でも困難であったアセンブリ構造物の有限要素解析を可能とした。
山下 晋; 高瀬 和之; 吉田 啓之
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07
福島第一原子力発電所事故では、全交流電源喪失による炉心冷却システムの停止によって、原子炉内に設置されている燃料集合体が高温になり、その結果発生した燃料溶融が次第に拡大し、炉心の崩落を引き起こしたと考えられる。このような炉心溶融事象の進展を明らかにすることで現在の原子炉の状況を推定するとともに、今後のアクシデントマネージメント等を検討するためには、炉心溶融による溶融物の凝固や移行挙動を現象論的に予測できる数値解析コードが必要である。そこで原子力機構では、数値流体力学的手法に基づいた、現象論的な溶融物挙動の評価を可能とする数値解析手法を開発している。前報では、1種類の金属と1種類の気体から成る固・気・液3相2成分流体解析手法を用いた、溶融物の移行挙動解析を行ったが、金属に対して1成分のみであるため、崩壊熱を有する燃料物質とそれを持たない炉内構造物を区別することができないという問題があった。本報では、崩壊熱を有する燃料物質及びそれを持たない炉内構造物を区別して溶融移行過程を解析するために、前報で示した解析手法に対して、崩壊熱を有する燃料物質のために更に金属成分を1つ追加した固・気・液3相3成分解析手法の概要を報告する。また、崩壊熱モデルとして発熱する燃料を区別できるように改良した本解析手法を用いて得られた炉内構造物の溶融・移行過程解析結果を示す。
石川 淳; 丸山 結
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
Two tests performed in the THAI-2 project of the OECD/NEA on the adsorption of molecular iodine onto chemically inactive and active aerosols were analyzed with ART code for analysis of transportation of radioactive materials during a severe accident in order mainly to estimate adsorption velocities of I
onto the aerosols. The results of the analysis for aerosol characteristics including airborne concentration and size distribution were reasonably agreed with the measured tendencies. The total surface areas of the aerosols, contributing to physisorption and chemisorption of I, were evaluated to be comparable with the surface area of the THAI test vessel wall. It was found that, giving the adsorption velocity onto aerosol at 10
through 10
m/s, the decreasing tendency in the airborne concentration of I was well reproduced for the test with chemically inactive aerosol. The present analysis also implied that the adsorption velocity in the test with chemically active aerosol was estimated to be larger than that in the test with chemically inactive aerosol by two orders.
伊藤 裕人; Zheng, X.; 玉置 等史; 丸山 結
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 8 Pages, 2014/07
The influence of the in-vessel melt progression on the uncertainty of source terms was examined in the uncertainty analysis with integrated severe accident analysis code MELCOR (Ver. 1.8.5), taking the accident at Unit 2 of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant as an example. The 32 parameters selected from the rough screening analysis were sampled by Latin hypercube sampling technique in accordance with the uncertainty distributions specified for each parameter. The uncertainty distributions of the outputs were obtained through the uncertainty analysis with an assumption of the failure of drywell, including the source terms of the representative radioactive materials (Cs, CsI, Te and Ba), the total mass of in-vessel H generation and the total debris mass released from the reactor pressure vessel to the drywell. Based on various types of correlation coefficient for each parameter, 9 significant uncertain parameters potentially dominating the source terms were identified. These 9 parameters were transferred to the subsequent sensitivity and uncertainty analyses, in which the influence of the transportation of radioactive materials was taken into account.
竹田 武司; 大津 巌; 与能本 泰介
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 10 Pages, 2014/07
An experiment on a PWR station blackout transient with the TMLB' scenario and accident management (AM) measures was conducted using the ROSA/LSTF at Japan Atomic Energy Agency under an assumption of non-condensable gas inflow to the primary system from accumulator tanks. The AM measures proposed in this study are steam generator (SG) secondary-side depressurization by fully opening safety valves in both SGs with the incipience of core uncovery and coolant injection into the secondary-side of both SGs at low pressures. The LSTF test revealed the primary pressure started to decrease when the SG primary-to-secondary heat removal resumed soon after the coolant injection into the SG secondary-side. The primary depressurization worsened due to the gas accumulation in the SG U-tubes after the completion of accumulator coolant injection. The RELAP5 code indicated remaining problems in the predictions of SG U-tube liquid level and primary mass flow rate after the gas ingress.
山野 秀将; 飛田 吉春
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 10 Pages, 2014/07
ピン束構造での高速二相流動及び冷却材プールへの蒸気泡の膨張挙動を検証する目的のため、代表的な実験解析(VECTORSとOMEGA)について詳細に記述した。この実験解析を通じて、SIMMER-IIIコードが基本的には数値的及び物理的に妥当であることが示され、現在、総合的な実機安全解析に適用可能であることが示された。
小藤 博英; 矢野 哲司*; 明珍 宗孝; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
金属電解法による乾式再処理から発生する高レベル廃棄物の処分形態として、鉄リン酸塩ガラスを媒体とした安定化処理を検討している。本報では廃棄物の高充填や固化体の化学的安定性向上を目指してガラス組成の最適化を実施した。Feにより形成されるガラス疎水性のガラスネットワークは若干のCrやAlをFeの代替とすることで強化され、FPを20wt%以上含有しても化学的に安定なガラス試料が得られた。本研究により乾式再処理起源の高レベル廃棄物を最大限導入するガラス媒体の組成を見出し、ガラス架橋構造安定化に寄与するFeの価数変化に関する知見が得られた。
伊藤 主税; 内藤 裕之; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 西村 昭彦; 若井田 育夫; 関根 隆
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07
福島第一原子力発電所の燃料デブリの取り出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な光ファイバを用いた遠隔調査技術を開発している。積算
線量100万Gyまで使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基を1000ppm含有させることにより耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを試作して線照射試験によりその耐放射線性を確認した。これにより、積算100万Gyまで、イメージファイバによる観察及びレーザー分光による元素分析が行える見通しを得た。また、さらに耐放射線性を向上させるためにフッ素を含有した高純度石英光ファイバを試作し、ルビーシンチレータと組み合わせて放射線計測できることを確認した。これらにより、高耐放射線性光ファイバを用いた高放射線環境の遠隔調査装置が開発できることを示した。
上地 優; 野口 弘喜; 寺田 敦彦; Yan, X.
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 5 Pages, 2014/07
高温ガス炉は電気だけでなく高温熱を製作することができる。中東では水と電気を併産するコージェネレーションプラントに大きな需要があり、高温ガス炉ガスタービンシステムは有用であると考えられる。高温ガス炉の熱を用いて海水淡水化を行う場合、加圧水を用いた二次ループを介して行うこととなる。タービン廃熱は最大248MWt利用される。本論文では、新形式の多段フラッシュ方式海水淡水化プラントの熱物質収支を計算した。その結果、段数の増加に伴い、パフォーマンスレシオが徐々に増加することがわかった。また、2段のケースに比べ3段のケースでは、蒸発器の伝熱面積が28%減少し、コスト低減及び機器のコンパクト化に寄与することが示唆された。
山口 義仁; 勝山 仁哉; 宇田川 誠; 鬼沢 邦雄; 西山 裕孝; Li, Y.*
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 8 Pages, 2014/07
The probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL-SP is improved by introducing crack-growth evaluation methods based on J-integrals, including calculation functions of J-integral values for semi-elliptical surfaces and through-wall cracks in pipes. Using the improved PASCAL-SP, sensitivity analyses that varied parameters such as earthquake magnitude were carried out on the basis of probabilistic evaluation. Results obtained from sensitivity analyses are also presented, e.g., the effect of earthquake magnitude on failure probability. The improved PASCAL-SP makes evaluation of the failure probability of piping under large seismic loading possible.
神山 健司; 飛田 吉春; 鈴木 徹; 松場 賢一
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 12 Pages, 2014/07
The objective of the present study is to develop the methodology for evaluation of molten-fuel relocation into the coolant plenum with FCIs. The evaluation methodology was developed through validations of the SIMMER code using experimental data. A series of fundamental experiments were selected for model validations in which an alloy with low melting temperature and water were used as simulant materials for the fuel and the coolant respectively. The validation required model improvements for suppression of melt-coolant interfacial area based on the results of visual observation in the experiments in order to reproduce the experimental results appropriately. Through the present model validations, the methodology to evaluate molten-fuel relocation into the coolant plenum with FCIs was successfully developed.
