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前川 藤夫
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.201 - 205, 2022/05
核変換技術は、原子力発電に伴い発生する「核のゴミ」問題の有力な解決手段である。大強度加速器と未臨界炉心を組み合わせた加速器駆動システム(ADS)は、核変換を行うための有望なツールである。本稿では、ADSによる核変換の意義と原理、ADSの設計例、核変換を含む分離変換技術とその効果、必要とされる大強度加速器の性能、海外の動向等について解説する。
前川 藤夫; 武井 早憲
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.206 - 210, 2022/05
加速器駆動核変換システム(ADS)の開発にあたっては、大強度陽子ビームに耐える材料の開発や陽子ビームで駆動される未臨界炉心の特性評価等、陽子ビームに関わる技術課題を解決する必要がある。そこで大強度陽子加速器施設J-PARCでは、実際に大強度の陽子ビームを利用した各種試験を行う核変換実験施設が検討されている。本稿では核変換実験施設の概要と今後の方向性について紹介する。
佐々 敏信
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.211 - 215, 2022/05
鉛ビスマス共晶合金(LBE)が、その核的・化学的特性から、次世代原子炉の冷却材や加速器駆動システム(ADS)の核破砕ターゲットとして有望視されている。LBEは重金属であり、核破砕ターゲットとしても長寿命放射性核種の核変換システムの冷却材としても良好な特性を有している。一方、その利用の大きな課題の一つである構造材との共存性を向上するための様々な技術開発とともに、ADSによる核変換技術の早期実用化を目指して進めている、LBEの高温運転、耐腐食性確保のための酸素濃度制御など最新の研究成果を紹介する。
明午 伸一郎; 中野 敬太; 岩元 大樹
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.216 - 221, 2022/05
加速器駆動核変換システム(ADS)の実現やJ-PARCで建設を進めているADSターゲット試験施設(TEF-T)の建設には、陽子ビーム取扱い技術の開発やGeV領域の陽子に対するニュートロニクス(中性子工学)の詳細な検討が必要となる。このためJ-PARCの核変換ディビジョンでは、J-PARC加速器施設などで研究を進めてきた。本稿ではこれらの内容に関して紹介する。
近藤 恭弘; 武井 早憲; Yee-Rendon, B.; 田村 潤
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.222 - 226, 2022/05
ADSの要求を満たすドライバリニアックを実現するためには超伝導加速空洞が必須であり、従来常伝導を採用していた低エネルギー部について、近年の特に低エネルギー用の超伝導加速空洞開発の進展を反映した再設計を行った。また、最も使用実績の少ないスポーク型空洞について試作機による開発を行っている。本稿では、これら日本原子力研究開発機構における最新のADS用リニアックの研究開発について報告する。
朝比 祐一; 藤井 恵介*
プラズマ・核融合学会誌, 97(2), p.86 - 92, 2021/02
本研究では、5次元ジャイロ運動論的シミュレーションによる大規模データを、データ駆動科学的手法により解析した。まず、少数の波が支配的なコヒーレントな状態と様々な波が入り乱れる乱雑な状態の判別を、特異値分解を用いて行った。これにより突発的に起こる熱輸送現象のあとプラズマは乱雑な状態になること、乱雑さはその後自発的に減少すること、次の突発現象はそのような自己組織化の後に起きることが明らかになった。この過程はLandau減衰をはじめとする速度空間構造の変化と密接に変化していると考えられる。しかし、従来手法では5次元位相空間構造の時系列解析は不可能であった。そこでさらに主成分分析による位相空間構造データの圧縮技術を開発した。圧縮されたデータを利用しても突発的輸送が表現できることや、どのような位相空間構造が突発的輸送と関連しているかを論じる。
熊田 高之
プラズマ・核融合学会誌, 96(4), p.176 - 180, 2020/04
フェムト秒レーザーを用いた精密加工技術の高度化を目指す上で膨張波が引き起こす剥離現象(非熱効果)の理解が欠かせない。我々は破壊測定ながら数万ショットの積算測定ができる高感度時間分解反射率装置を開発して、これまで金属・半導体材料でしか報告されていなかった非熱効果による膜剥離現象を透明材料においても新たに観測することに成功した。大方の予想に反し、剥離膜は耐熱材料である溶融石英のみならず熱耐性の低い透明高分子材料においても明瞭に観測されている。両材料の高い高温粘性が熱による膜の断片化を抑制したものと考えられる。
小栗 英知
プラズマ・核融合学会誌, 95(7), p.340 - 344, 2019/07
粒子加速器用の負イオン源は現在、基礎科学分野から医療,産業分野まで幅広く利用されている。負イオンを用いた大型陽子加速器施設のひとつであるJ-PARCでは現在、高周波駆動型のイオン源を使用して約50mAの負水素イオンビームを連続3か月間、加速器に供給している。また、イオン源のビーム電流を一定に保つためのビーム電流フィードバックシステム機能を備え、オペレータを必要としない自動運転を実現している。J-PARC用負水素イオン源は、大強度ビームを生成するとともに実用機として十分な寿命及び安定性を有しており、J-PARCで行われている幅広い最先端研究の進展に大きく貢献している。
佐藤 聡; 近藤 恵太郎
プラズマ・核融合学会誌, 92(4), p.266 - 268, 2016/04
ITERや核融合DEMO炉、IFMIF等の核解析では、近年、変換コードにより3次元CADデータから自動的に作成したMCNPの形状入力データを用いて放射線輸送計算が行われている。本解説記事では、CADデータからMCNPの形状入力データへの変換コード開発の現状及びその適用例を紹介する。併せて、MCNPの計算結果の可視化方法に関しても紹介する。
今野 力
プラズマ・核融合学会誌, 92(4), p.261 - 265, 2016/04
核融合炉の核解析で使われる計算コード、核データライブラリーについて、基礎ではあるが、意外に知られていない重要な点を中心に初心者だけでなく経験者にも役立つ情報を解説する。
石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03
幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。
大原 比呂志; 林 ジェニファー*
プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.236 - 237, 2016/03
(1)インド国内機関が調達する低温循環装置を原子力機構が保有する試験装置を用いて試験することについて、2013年6月に協定を締結して以来、2015年9月に2種類の試作低温循環ポンプと試験用クライオスタットが原子力機構に搬入され、同年12月に試験が無事終了し、インドは試験結果を基に実機調達に取り掛かる予定である。(2)コッククロフトウォルトン型の加速器である核融合中性子源FNSは、トリチウム生成率を中心とする実験データを取得し、これらの実験の結果がITERの遮蔽設計裕度に反映されている。また、核設計の精度を大きく左右する核データライブラリーの精度向上にも大きく貢献してきた。FNSは原子力機構六ケ所核融合研究所での新たな中性子源開発を開始するため、運転を停止した。(3)MIIFED-IBF2016は、2016年2月8日-10日の3日間、モナコ公国において、アルベール大公のオープニングスピーチより会議がスタートした。企業間、国内機関-企業間の情報交換、企業のITER調達活動への参入、協力の促進が目的である。原子力機構はブースを開設し、各々の調達活動を紹介した。さらに、企業間のビジネス面談が積極的に行われ、各機関, 企業が公式・非公式な話し合いを通してITERプロジェクトのパートナーシップの強化を確認した。
嶋田 道也; 宮澤 順一*
プラズマ・核融合学会誌, 92(2), p.119 - 124, 2016/02
能動対流型の液体金属ダイバータは、原型炉における熱負荷除去やディスラプション対策などの課題を解決する選択肢として有望である。この章では、研究の動機、これまでの経過、最近の動き、将来の展望、研究の課題について概説する。
坂本 宜照
プラズマ・核融合学会誌, 92(2), P. 149, 2016/02
原型炉設計合同特別チームの活動状況を報告する。特別チームでは、ボトルネックになるグループ横断的緊急課題に対処しつつ、特別チームにとどまらない広いコンセンサスの形成を目的に、ワーキンググループ(WG)を設置し集中的な議論を開始している。運転計画WGでは、原型炉運用中に確立されるべき技術・データとその取得に要する期間の分析を通して運転計画の骨子案を検討し、「原型炉が何をすべき炉であるか」を明確にする。ブランケットWGは、原型炉ブランケットの設計指針をまとめるために設置した。超伝導コイルWGは、原型炉用超伝導コイル設計の基本方針と開発戦略を策定する予定である。
河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B.*
プラズマ・核融合学会誌, 92(2), P. 145, 2016/02
ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第29回会合が、平成27年11月2日-6日の日程でITER機構(フランス)において開催された。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況:「壁反射光の影響評価」については、可視・近赤外域の光学計測への影響評価及び緩和手法について集中的に討議を行い、解決に向けた見通しを得るとともに、今後共同実験にて評価モデルの検証を進める方針とした。「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、RF放電を用いたクリーニング技術について、不純物堆積とクリーニングを繰り返した場合でも単結晶金属ミラーでは問題が無いとの実験結果が報告された。(2)ITPA共同実験の実施状況:「プラズマ対向第一ミラーの環境試験」、「損失アルファ粒子計測のための放射化プローブの環境試験」、「X線結晶イメージング分光計測と荷電交換再結合分光計測との比較実験」及び「新方式の動的シュタルク分光計測の検証実験」等について、それぞれ進展が報告されるとともに2016年の計画について検討が行われた。次回会合は、平成28年6月に、ノボシビルスク(ロシア)にて開催することとなった。
星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和
プラズマ・核融合学会誌, 92(2), p.146 - 147, 2016/02
幅広いアプローチ活動だより(59)では、第17回幅広いアプローチ(BA)運営委員会の開催、IFERC-CSC研究会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。BA運営委員会は2015年12月11日にイタリアで開催され、日欧の委員,専門家,各事業長及び各事業委員会議長他の計41名が参加した。IFMIF/EVEDA事業、IFERC事業、サテライト・トカマク計画事業の2016年作業計画の承認並びにIFMIF/EVEDA事業及びIFERC事業の事業計画の更新が承認された。IFERC-CSC研究会(CSC:計算機シミュレーションセンター)には、CSCを利用した国内の研究者43名が参加し、各研究プロジェクトの成果報告とCSCに関する意見交換が行われた。サテライト・トカマク計画では、340度まで組立作業が完了している真空容器の最終20度セクターが仮合わされ、位置計測が行われた。今後、トロイダル磁場コイルの設置後、最終20度セクターの溶接接続が行われる。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。
山西 敏彦
プラズマ・核融合学会誌, 92(1), p.21 - 25, 2016/01
核融合炉トリチウム燃料システムでは、燃料としての重水素及びトリチウムの精製と、不純物としての軽水素の除去、炉で生じたトリチウム水からのトリチウムの最終的回収のために、水素同位体分離系が必要である。この水素同位体分離系では、比較的大流量の処理量を確保すると共に、軽水素中のトリチウムを低濃度にまで(環境放出レベル)下げるために高い分離係数が必要である。よって、大流量,高分離係数、両者を満たすことが可能な深冷蒸留塔が採用されている。また、深冷蒸留法は、カナダ及び韓国の重水炉において、重水からのトリチウム回収の最終プロセスとしても採用されている。ここでは、深冷蒸留塔の分離原理、これまでの研究開発状況、今後の課題について記述する。
大原 比呂志; 森山 節子*; 林 ジェニファー*
プラズマ・核融合学会誌, 92(1), p.48 - 50, 2016/01
(1)2015年11月18日から2日間、ITER理事会が、フランスのサン・ポール・デ・デュランス市で開催された。プロジェクトの進捗についてレビューを行い、ITER計画と初期建設の段階から本格的な建設段階への変化期にある中、新機構長のリーダーシップの下で達成された成果に特に注目した。(2)原子力機構は1MV超高電圧直流電源の中核機器(直流発生器(DCG)の調達を担当し、この度DCG5台の開発が完了した。そのうち低電位側の3台は12月10日に目的地イタリア、パドバのRFX研究所に無事輸送された。(3)原子力機構ではITER向けTFコイル用構造物(TFCS)の製造計画に基づき、2014年4月から実機TFコイル用のTFCSの製作を開始し、11月にTFコイル第1号機用のAUの主構造体(全長14m)の製作を完了した。この後このAUにはトカマク内での他の機器と取合うための付属品やTFCSを冷却するための配管が取付けられ、2016年夏には本AUが完成する予定である。(4)11月のプラズマ・核融合学会第32回年会(名古屋大学)及び12月の低温工学学会(姫路商工会議所)の企業展示会に出展した。
篠原 孝司; 林 伸彦; 諫山 明彦; 宮戸 直亮; 浦野 創; 相羽 信行
プラズマ・核融合学会誌, 91(12), p.797 - 800, 2015/12
2015年秋季に国際トカマク物理活動(ITPA)に関する5グループの会合が各グループ独立に開催された。「高エネルギー粒子物理」はウィーン(オーストリア)で開催し日本からは4名の参加があった。「統合運転シナリオ」は合肥(中国)で開催し日本からは2名の参加があった。「MHD安定性」はナポリ(イタリア)で開催し日本からは1名の参加があった。「輸送と閉じ込め物理」および「ペデスタル物理」はガルヒング(ドイツ)で開催し日本からは輸送3名(内TV会議参加2名)、ペデスタル3名の参加があった。それぞれ、各極の関係者と国際装置間比較実験やITERの物理に関する今後の課題、及び各グループの活動計画の議論が行われた。これらの会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は2016年の春季に各グループ独立に開催する予定である。
星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和
プラズマ・核融合学会誌, 91(12), p.802 - 803, 2015/12
幅広いアプローチ活動だより(58)では、第17回IFERC事業委員会及び第16回IFMIF/EVEDA事業委員会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。IFERC事業委員会には、メゾニエ議長をはじめ、日欧の委員,専門家,事業チーム等、33名が参加し、各活動の状況報告、2016年のIFERC事業の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、BA運営委員会に対する技術的な勧告をまとめた。IFMIF/EVEDA事業委員会には、高津議長をはじめ、日欧の委員、専門家、事業チーム等、27名が参加し、各活動の状況報告、IFMIF/EVEDA事業の2016年の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、新たな事業計画案をBA運営委員会が承認することを勧告した。サテライト・トカマク計画では、トロイダル磁場コイル等の組立用旋回クレーンが設置されるとともに、340度まで組立の進んだ真空容器の拘束治具の解体が進められた。また、トロイダル磁場コイル用高温超伝導電流リード6本が欧州から完納された。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。
