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論文

Long-term high-temperature operation in the HTTR, 2; Core physics

後藤 実; 藤本 望; 島川 聡司; 橘 幸男; 西原 哲夫; 伊与久 達夫

Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/10

ブロック型高温ガス炉では、反応度制御を制御棒と可燃性毒物(BP)で行うが、運転時に制御棒を炉心深く挿入した場合、軸方向の出力分布が大きく歪み、その結果、燃料温度が制限値を超えるため、制御棒の炉心への挿入深さは燃焼期間を通して浅く保つ必要がある。そのため、運転時に制御棒により制御可能な反応度は小さく、反応度制御は燃焼期間を通しておもにBPで行う。ブロック型高温ガス炉については、反応度制御におけるBPの有効性は、これまで確認されていなかった。高温工学試験研究炉(HTTR)は世界で唯一稼働中のブロック型高温ガス炉で、2010年に高温運転モードによる50日間の高温連続運転に成功するとともに、その燃焼度は約370EFPDに到達し、これにより燃焼データを用いたHTTRの反応度制御におけるBPの有効性の確認が可能となった。そこで、制御棒の炉心への挿入深さの燃焼に伴う変化を調べ、HTTRの反応度制御におけるBPの有効性を確認した。また、制御棒の挿入深さの燃焼変化について、計算値と測定値を比較し、HTTRの炉心燃焼計算手法の妥当性を確認した。

論文

Long-term high-temperature operation in the HTTR, 1; Outline and main test results

篠原 正憲; 栃尾 大輔; 濱本 真平; 猪井 宏幸; 篠崎 正幸; 西原 哲夫; 伊与久 達夫

Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM), 7 Pages, 2010/10

HTTRは、日本原子力研究開発機構(JAEA)大洗研究開発センターに建設された日本初の高温ガス炉であり、主な目的は、高温ガス炉の技術基盤の確立と熱化学水素製造システムへの熱源供給を実証することである。定格(熱出力30MW,出口冷却材温度850$$^{circ}$$C)30日連続運転及び高温(熱出力30MW,出口冷却材温度950$$^{circ}$$C)50日連続運転を実施し、高温ガス炉の特性データを得るとともに、(1)HTTRの被覆粒子燃料は、世界最高水準の核分裂生成物の閉じ込め能力を有していること。(2)炉内構造物は、設計で想定した温度を満足し、構造健全性が維持されていること。(3)中間熱交換は、長期間安定した高温の2次ヘリウムガスを供給できることを実証した。これらの成果により、HTTRが熱化学水素製造システムの熱源として利用できることを示した。

論文

Bypass flow computations using a one-twelfth symmetric sector for normal operation in a 350 MW$$_{th}$$ prismatic VHTR

Johnson, R.*; 佐藤 博之

Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/10

次世代原子力プラント(NGNP)での採用が検討されている、熱出力350MWのブロック型高温ガス炉を対象として隙間幅,出力分布及び燃料体寸法をパラメータとした炉心バイパス流れ現象の流体解析評価を行った。解析結果から、想定される最大隙間幅を有する燃料体は隙間幅を有しない燃料体に比べて、各流路における冷却材出口の最大温度差が約4倍に増加することを明らかにした。また、熱膨張や照射による収縮などに起因する燃料体の寸法変化が燃料温度に与える影響が大きいことを明らかにした。本結果から、今後、ブロック型高温ガス炉炉心設計に熱流体解析を十分適用できる目途を得た。

論文

Evaluation of required activity of SO$$_{3}$$ decomposition catalyst for iodine-sulfur process

今井 良行; 久保 真治; 後藤 実; 島川 聡司; 橘 幸男; 小貫 薫

Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM), 4 Pages, 2010/10

ヨウ素-硫黄プロセスにおけるSO$$_{3}$$分解触媒に対する要求性能を数値解析により調べた。ヘリウム加熱シェルアンドチューブ型SO$$_{3}$$分解器について、Yagi-Kunii式及びZukauskas式をそれぞれプロセスガス側及びヘリウムガス側の伝熱に適用して伝熱面積を算出し、反応器の空間速度として1000h$$^{-1}$$が最適であることを明らかにした。この結果をもとに、工業的なSO$$_{3}$$分解器で想定される0.5MPa以上の操作圧において平衡分解率を達成するために必要な触媒性能を検討し、量論速度式の速度定数k$$_{1}$$として1.5s$$^{-1}$$以上を確保する必要があることを明らかにした。

論文

Impact of capture cross-section of carbon on nuclear design for HTGRs

島川 聡司; 後藤 実; 中川 繁昭; 橘 幸男

Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM), 6 Pages, 2010/10

炭素の熱エネルギー領域の捕獲断面積はわずか3mbと小さいため、その精度は、一般的な原子炉の核設計においては重要視されてこなかったが、高温ガス炉(HTGR)のように黒鉛リッチな原子炉の核設計においては無視できない。5%の炭素の捕獲断面積の違いは、原子力機構の高温工学試験研究炉(HTTR)の臨界近接試験を対象としたモンテカルロ計算において、0.24から0.47%$$Delta$$$$k$$の実効増倍率の違いをもたらす。JENDL-3.3, ENDF/B-VII、又はJEFF-3.1を用いたモンテカルロ計算は、HTTRの実効増倍率を過大評価する。JENDL-3.3を用いた場合、他のライブラリを用いた場合に比べて測定値に近い計算値が得られるものの、HTTRの臨界近接試験結果を、0.4から1.0%$$Delta$$$$k$$過大評価する。JENDLの最新版であるJENDL-4では、われわれのHTTRの核特性解析に関する知見に基づき、熱領域の炭素の捕獲断面積は3.86mbに見直された。この値は、ENDF/B-VII及びJEFF-3.1の3.36mb、JENDL-3.3の3.53mbに比べて10から15%大きい。その結果、JENDL-4をHTTRのモンテカルロ計算に用いることで、従来の実効増倍率の過大評価を予想通り大幅に改善することができた。

口頭

Development status on high-temperature gas-cooled reactor system at JAEA, Japan

小川 益郎; 日野 竜太郎; 國富 一彦; 稲垣 嘉之

no journal, , 

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、原子力エネルギーを工業用の熱源として利用することを目的とした高温ガス冷却炉(HTGR)、及び原子力水素製造技術に関する研究開発を、高温工学試験研究炉(HTTR)計画の中で進めてきた。JAEA大洗研究開発センターに設置されたHTTRは、熱出力30MWの現時点で世界で最も高出力なHTGR炉であり、現在も運転中である。HTTRは、原子炉からの高温の熱(950度)の取り出し,50日間の全出力運転、及び受動的な安全性の実証試験に成功してきた。これらのHTTRの実績値は、VHTR(超高温ガス炉)とも呼ばれる第4世代HTGRの重要な技術的な要件の幾つかを満足するものであった。また、JAEAで行われている熱化学ISプロセスによる水素製造の開発は、原子力水素の研究開発の進展において世界をリードするものである。本発表では、新しいエネルギー源である水素の必要性,HTGRを用いた水素製造とその研究開発の世界の現状,水素製造システムの開発にかかわるHTTR計画の概要、そしてこの分野における国際協力の可能性について述べる。

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