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論文

Lead benchmark experiment with DT neutrons at JAEA/FNS

権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*

Fusion Science and Technology, 72(3), p.362 - 367, 2017/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:64.68(Nuclear Science & Technology)

鉛は核融合炉システムで中性子増倍、トリチウム増殖及び冷却材の候補材料である。更に$$gamma$$線の遮蔽材でもあり、IFMIF加速器中性子源ではビームダンプ、機器の遮蔽への使用が期待されている。7年前に鉛の核データベンチマーク実験を原子力機構のDT中性子源FNSで実施したが、低エネルギー中性子に感度を有する反応の結果に実験室壁等の散乱によるバックグランド中性子の影響が含まれていた。そこでバッググランド中性子を吸収する酸化リチウムで囲んだ鉛実験体系で新たなベンチマーク実験を実施した。放射化箔を用いて反応率を測定し、この実験解析をMCNPコード、最新の核データライブラリーを用いて行った。7年前に測定できなかった低エネルギー中性子に感度を有する反応の反応率の測定には成功したものの、全ての反応率結果で鉛体系表面からの距離とともにどの核データライブラリーを用いた計算値も実験値を過小評価する傾向が見られた。鉛核データの詳細検討により計算値の過小評価原因として考えられる核データ間の差を指摘した。

論文

Hydrophobic platinum honeycomb catalyst to be used for tritium oxidation reactors

岩井 保則; 久保 仁志*; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 枝尾 祐希; 谷内 淳一*

Fusion Science and Technology, 68(3), p.596 - 600, 2015/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

トリチウム酸化反応器に適用可能な疎水性白金ハニカム触媒を開発した。ハニカム形状の触媒は圧力損失を減少させることができる。試作した疎水性触媒はメタルハニカム担体と炭化ケイ素ハニカム担体の二種類である。白金微粒子を数ナノメートルに微細化することで微量トリチウムの触媒酸化活性を大幅に向上させることができた。水素濃度は総括反応速度にほとんど影響を与えない。白金表面上への水蒸気と水素の競合吸着の影響から反応速度定数は底値を持つ。底値を示す水素濃度は、乾燥ガス下では100ppmであった。これらのハニカム触媒の活性はペレット状の疎水性触媒と同等であり、疎水性ハニカム触媒のトリチウム酸化反応器への適用可能性を示すことができた。

論文

Effect of helium on irradiation creep behavior of B-doped F82H irradiated in HFIR

安堂 正己; 野澤 貴史; 廣瀬 貴規; 谷川 博康; 若井 栄一; Stoller, R. E.*; Myers, J.*

Fusion Science and Technology, 68(3), p.648 - 651, 2015/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

照射下クリープに及ぼすヘリウムの影響を調べるために、F82H鋼およびボロン添加したF82H鋼の圧力管を準備し、573Kおよび673Kにて6dpaまでの中性子照射を行った。照射後、これらの圧力管の径を非接触型レーザーシステムにて測定し、クリープひずみの解析を行った。この結果、573K, 673Kにて照射されたF82H鋼のクリープひずみは約260MPaおよび170MPaの応力までそれぞれ直線的に増加することがわかった。特に673K照射材では、いくらかの$$^{10}$$BN添加F82H鋼のクリープひずみは、ヘリウムの発生しない$$^{11}$$BN添加F82H鋼に比べて増加する傾向にあった。この原因として、ボロンによって発生したヘリウムによりバブルが形成し、わずかなスウェリングが生じたためと考えられる。

論文

Present status of manufacturing and R&Ds for the JT-60SA tokamak

東島 智; 鎌田 裕; Barabaschi, P.*; 白井 浩; JT-60SAチーム

Fusion Science and Technology, 68(2), p.259 - 266, 2015/09

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

The JT-60SA superconducting tokamak is now under construction toward the first plasma in March 2019 as a joint project between the Broader Approach (BA) Satellite Tokamak Programme of Europe and Japan, and the Japanese national programme. The JT-60SA mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER in resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. Before procurements of the major components, some R&Ds for key techniques were performed. By May 2014, 23 procurement arrangements (PAs) have been launched (JA: 13PAs, EU: 10PAs) covering 87% of the total cost of the BA Satellite Tokamak Programme, and the main components have entered the manufacturing stage. In addition, the JT-60SA tokamak assembly started since January 2013. This paper summarizes the recent progress of the JT-60SA project.

論文

Management strategy for radioactive waste in the fusion DEMO reactor

染谷 洋二; 飛田 健次; 宇藤 裕康; 朝倉 伸幸; 坂本 宜照; 星野 一生; 中村 誠; 徳永 晋介

Fusion Science and Technology, 68(2), p.423 - 427, 2015/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:34.97(Nuclear Science & Technology)

核融合原型炉において、炉内機器の定期保守時に発生する放射性廃棄物の減容化と管理シナリオ構築は重要な課題である。中性子による弾き出し損傷について三次元核計算の結果、主要な炉内機器であるブランケットとダイバータの交換周期が2.2年と0.6年と評価され、運転期間として20年を仮定すると定期保守時に発生する総廃棄物量は五万トンを超えることを明らかにした。さらに、減容化を目指して中性子損傷が低い構造体の再利用と希少金属であるベリリウム等の再処理を検討した結果、総廃棄物量を20%まで低減できることを明らかにした。また、定期交換後のブランケットとダイバータにおける誘導放射能の減衰特性に基づく冷却期間の差違と廃棄物処理工程を考慮し、建屋構成を含めて放射性廃棄物管理シナリオ概念を構築した。

論文

Study on operation scenario of tritium production for a fusion reactor using a high temperature gas-cooled reactor

川本 靖子*; 中屋 裕行*; 松浦 秀明*; 片山 一成*; 後藤 実; 中川 繁昭

Fusion Science and Technology, 68(2), p.397 - 401, 2015/09

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

核融合炉を起動するためには、外部装置からの十分な量のトリチウムの供給が必要である。ここでは核融合炉へのトリチウムの供給方法について検討する。トリチウム製造装置として高温ガス炉の適用を提案してきた。これまでは、燃料を定期的に交換するブロック型の高温ガス炉を対象として解析評価を実施してきた。ぺブルベッド型の高温ガス炉では、燃料交換に伴う時間のロスがない運転が可能であることから、両者を対象としてトリチウム製造量を比較した。トリチウム製造量を計算するにあたっては、連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードMVP-BURNを使用した。計算の結果、連続運転が可能なぺブルベッド型の高温ガス炉によるトリチウム製造量は、燃料を定期的に交換するブロック型の高温ガス炉によるトリチウム製造量とほとんど同じであることを示した。また、トリチウム製造装置としてのぺブルベッド型の高温ガス炉の課題について議論する。

論文

One-dimensional analysis of ECRH-assisted plasma start-up in JT-60SA

羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 小林 進二*; 井手 俊介; 諫山 明彦; 梶原 健

Fusion Science and Technology, 67(4), p.693 - 704, 2015/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.49(Nuclear Science & Technology)

一般に、超伝導トカマクは常伝導トカマクに比べ印加可能なループ電圧が低いため、第一壁の状況によってはプラズマ着火が困難になる可能性がある。超伝導トカマクJT-60SAにおいても同様の状況であることから、プラズマ着火が行える条件を明らかにする必要がある。以前、著者らは、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)によるプラズマ着火に関する0次元モデルによる解析を行った。今回、ECRHパワーの吸収効率や、小半径方向の分布を考慮に入れた1次元モデルを開発した。このモデルの解析では電子および水素原子密度、電子およびイオン温度、プラズマ電流の時間発展に関する拡散型の連立偏微分方程式を解いている。解析の結果、初期中性粒子密度が3.0$$times$$10$$^{18}$$m$$^{-3}$$、誤差磁場が1mT、炭素・酸素不純物密度が電子密度に対してそれぞれ0.1%のとき、着火に必要なECRHパワーはおよそ1MW程度であり、JT-60SAの運転初期に装備されるECRHパワーの範囲内であることがわかった。また、着火に必要なECRHパワーは初期中性水素密度の0.6乗、誤差磁場強度の1乗で増加するという結果が得られ、中性水素密度や誤差磁場を低減することが重要であることがわかった。

論文

Development of ITER equatorial EC launcher components toward the final design

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 67(4), p.718 - 731, 2015/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Nuclear Science & Technology)

ITER ECランチャーの開発において、ランチャーの機能、信頼性向上を目的とした改良設計やプロトタイプ試験を行ってきた。改良設計では、中性子遮蔽性を高めるべく、ランチャー前方に遮蔽構造物を追加するため、ミリ波伝送部における固定ミラーの位置を後方へずらしつつ、マイクロ波伝送性を保つ設計改良を行った。その設計に基づくマイクロ波伝送部のモックアップを製作し、大電力伝送実験を行った。所定の角度可変範囲(20$$^{circ}$$$$sim$$40$$^{circ}$$)において設計通りのマイクロ波伝送を実証すると共に、散乱マイクロ波によりビームダクト内壁の温度上昇を観測し、散乱マイクロ波に対するビームダクトの冷却性能の必要性を明らかにした。また、ブランケットやポートプラグについて、主に、製作性と冷却水の流力特性を評価するためのモックッアップを製作した。ブランケットやポートプラグの製作で想定しているHIPや溶接施工性などにおける大きな技術課題は無く、また、冷却設計においては、設計要求通りの圧力損失内で必要な流量が確保できることを実験的に明らかにした。

論文

Effect of tritium on corrosion behavior of chromium in 0.01N sulfuric acid solution

小柳津 誠; 磯部 兼嗣; 林 巧

Fusion Science and Technology, 67(3), p.519 - 522, 2015/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Nuclear Science & Technology)

SUS304ステンレス鋼のトリチウムによる自己不動態化阻害効果がSUS304ステンレス鋼の不動態被膜の主成分の一つであるクロムの溶出によることが考えられたため、クロムの腐食挙動に及ぼすトリチウムの影響に関し、電気化学手法のひとつであるアノード分極曲線を測定することにより調べた。トリチウム濃度、溶存酸素濃度をパラメータとし、トリチウム水を加えていない条件下では溶存酸素によるクロムの自己不動態化が観察できる、0.01N硫酸水溶液中にて実験を行った結果、SUS304ステンレス鋼と同様、クロムにおいても自己不動態化が抑制されていた。この結果より、トリチウム水中におけるSUS304ステンレス鋼の自己不動態化抑制効果は、不動態被膜の主成分の一つであるクロムが溶出に起因することが示唆された。

論文

Evaluation of tritium release properties of advanced tritium breeders

星野 毅; 落合 謙太郎; 枝尾 祐希; 河村 繕範

Fusion Science and Technology, 67(2), p.386 - 389, 2015/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:22.72(Nuclear Science & Technology)

日本と欧州で核融合エネルギー開発の早期実現をはかることを目的として行う研究開発である幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、エマルジョン法を用いた先進トリチウム増殖材料(Li添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)微小球の製造試験を実施している。この微小球のトリチウム放出特性を評価するため、原子力機構の核融合中性子源(FNS)にてDT中性子照射試験を実施した。初期のエマルジョン法にて試作したLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球は、結晶粒径が10$$mu$$mより大きいため、トリチウム放出速度が極めて遅い課題を有していた。そこで、真空中にて微小球を製造する新たな試みにより、トリチウム放出特性に優れていると考えられる5$$mu$$m未満の結晶粒径を有する微小球製造に成功した。新たな微小球の、723Kにおけるトリチウム放出特性を評価した結果、従来のLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球と同等のトリチウム放出速度を有するだけでなく、全放出トリチウムの96%がHTガスの化学形であることを確認し、トリチウムの計量管理上重要な情報を得た。

論文

Recent progress on tritium technology research and development for a fusion reactor in Japan Atomic Energy Agency

林 巧; 中村 博文; 河村 繕範; 岩井 保則; 磯部 兼嗣; 山田 正行; 鈴木 卓美; 倉田 理江; 小柳津 誠; 枝尾 祐希; et al.

Fusion Science and Technology, 67(2), p.365 - 370, 2015/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

Tritium Process Laboratory (TPL) of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) was constructed in1985, and started in 1988, in order to develop key technologies for fusion fuel cycle, and also to demonstrate safety handling technologies. TPL has a license, which can handle 9.25 PBq of tritium per day and store 22.2 PBq of total tritium. DEMO Design and R&D building was also newly constructed at Rokkasho-Aomori establishment of JAEA in 2011. This R&D building has a license, which can handle 3.7 TBq of tritium per day and store 7.4 TBq of total tritium, and also can handle other major neutron induced radioactive isotopes. Recently, our activities have been focused as follows; (1) Detritiation system R&D as an ITER task, specially for wet scrubber column development as a pilot scale; (2) Tritium tasks of DEMO R&D in the IFERC project of BA activities, such as (a) tritium accountancy, (b) tritium interactions with various materials, which will be used for DEMO, and (c) tritium durability; (3) Recovery works from the 2011 earthquake and tsunami in Tohoku japan: This paper summarizes the above recent progress of tritium technology R&D for fusion reactor in JAEA and summarized also the lessons of learned through the recovery & maintenance work after the earthquake.

論文

Measurement of tritium penetration through concrete material covered by various paints coating

枝尾 祐希; 河村 繕範; 倉田 理江; 深田 智*; 竹石 敏治*; 林 巧; 山西 敏彦

Fusion Science and Technology, 67(2), p.320 - 323, 2015/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

コンクリート壁へのトリチウムの移行挙動及びトリチウムと塗料の相互作用についての基礎的な現象を把握することを目的とし、エポキシ塗料及びウレタン塗料を塗布したセメントペーストのトリチウム浸透、浸出挙動を測定した。実験の結果、裸のセメントペーストし試料のトリチウム浸透量は2日で飽和に達したのに対し、塗料塗布試料の浸透量は2か月経過後も増加し、セメントペーストのそれを上回る傾向にあった。また、いずれの試料においてもトリチウムの浸透及び浸出挙動が定常になるまでの過渡変化は拡散律速モデルの解析により評価できることが分かった。したがって、短期間のトリチウム曝露においては浸透遅延効果を発揮するが、長期間においてはトリチウムの浸透量は塗料の分だけ増加することが示唆された。本研究は九州大学との共同研究として実施された。

論文

Behavior of tritium in the vacuum vessel of JT-60U

小林 和容; 鳥養 祐二*; 齋藤 真貴子; Alimov, V. Kh.*; 宮 直之; 池田 佳隆

Fusion Science and Technology, 67(2), p.428 - 431, 2015/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uは、20年間の重水素実験の後、解体が開始された。解体では、真空容器中のトリチウムの保持量が安全上重要な問題の一つである。そこで、真空容器として用いられたインコネル625中のトリチウムの挙動を把握することは、非常に重要である。本報告では、室温中でインコネル625からトリチウムは、1年間連続的に放出されることを明らかにした。また、約1年間でほとんどのトリチウムが放出され、その化学形は、HTOであることを明らかにした。これらデータをもとに今後は、JT-60Uで用いられた真空容器を使用し、トリチウムの挙動に関する研究を進める。

論文

Correlation of rates of tritium migration through porous concrete

深田 智*; 片山 一成*; 竹石 敏治*; 枝尾 祐希; 河村 繕範; 林 巧; 山西 敏彦

Fusion Science and Technology, 67(2), p.99 - 102, 2015/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

What affects tritium migration through porous concrete walls coated with a hydrophobic paint is reviewed from the viewpoint of tritium safety. Being taken into consideration of multi-structural concrete composed of aggregates, sand, water and cement which contents are CaO, SiO$$_{2}$$, Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$, MgO, CaSO$$_{4}$$ and so on, tritium path is discussed in terms of the HTO diffusivity and adsorption coeffcient on porous walls. Measures to predict rates of tritium leak from laboratory walls to the environment and residual tritium amounts in concrete are estimated based on previous data. Three cases of accidental or chronic tritium release to laboratory air are discussed using the diffusion-adsorption model.

論文

Development of advanced neutron multipliers for DEMO blankets

中道 勝; 金 宰煥

Fusion Science and Technology, 66, p.157 - 162, 2014/08

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

Advanced neutron multipliers and tritium breeders with higher stability at high temperature are desired. Beryllide is one of candidates for the advanced neutron multipliers. To fabricate the beryllide pebbles, a rotating electrode method (REM) was selected. Beryllide electrode fro the REM is necessary. Beryllide electrode has been successfully fabricated by the plasma sintering method. The prototypic beryllide pebbles were successfully fabricated by the REM using this plasma-sintered beryllide electrode. As a advanced tritium breeder, Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ with excess Li (Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$) is one of the candidates. For raw material fabarication, synthesis process of Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ powder has been developed by the solid phase reaction. From the granulation result by the emulsion method using this raw material, the prototypic pebbles of the Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ with less than 5$$mu$$m in grain size and high sphericity, were successfully fabricated.

論文

Honeycomb Palladium catalyst for the oxidation of tritiated hydrocarbons produced in tritium facilities

岩井 保則; 佐藤 克美; 山西 敏彦

Fusion Science and Technology, 66(1), p.214 - 220, 2014/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.53(Nuclear Science & Technology)

トリチウム化炭化水素の酸化プロセスに適用できるハニカム型パラジウム触媒を開発した。本研究ではパラジウム担持密度が反応速度に与える影響を精査するため2, 5, 10g/Lの三種類のパラジウム密度を持つ触媒を準備した。本研究では炭化水素としてトリチウム化メタンを使用した。ハニカム型パラジウム触媒におけるトリチウム化メタン酸化の総括反応速度係数を空間速度1000から6300h$$^{-1}$$、メタン濃度0.004から100ppm,触媒温度322から673Kの範囲で流通式反応器を用いて評価した。触媒のパラジウム担持密度がトリチウム化メタン酸化の反応速度に与える影響はわずかであった。試験した空間速度の範囲では総括反応速度係数は空間速度に比例した。総括反応速度係数はメタン濃度が10ppm以下ではメタン濃度に依存しなかった。

論文

Engineering validation and engineering design of lithium target facility in IFMIF/EVEDA project

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.

Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.53(Nuclear Science & Technology)

EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300$$^{circ}$$C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.

論文

Neutronics of SiC-LiPb high temperature blanket for tritium production

Kwon, S.*; 佐藤 聡; 笠田 竜太*; 小西 哲之*

Fusion Science and Technology, 64(3), p.599 - 603, 2013/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Nuclear Science & Technology)

リチウム鉛ブランケットモジュールのトリチウム生成及び増殖特性を、中性子輸送計算コードMCNP及び核融合評価済み核データライブラリーFENDL2.1を用いて評価した。計算結果から、炭化ケイ素及びリチウム鉛ブランケットコンセプトで、充分なトリチウム増殖比が得られることがわかった。また、遮蔽性能や核発熱率も評価した。

論文

Present status and achievements of Broader Approach activities

奥村 義和

Fusion Science and Technology, 64(2), p.86 - 95, 2013/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Nuclear Science & Technology)

日欧協定のもとで幅広いアプローチ(BA)活動が2007年に開始されてから5年が経過した。青森県六ヶ所村の国際核融合エネルギー研究センターの原型炉R&D棟では、トリチウム等の取り扱いのためのグローブボックスや電子顕微鏡などの機器が整備され、2012年3月にはトリチウムが運び込まれた。プラズマシミュレーションやBA活動のための高性能計算機は2012年1月から運用を開始し、LIPAC速度で1.2PFlopsを記録した。IFMIF/EVEDAのための、加速器機器については、欧州の研究所での製作が進捗している。入射器については既にCEAサクレー研究所での予備試験が開始されており、2013年初頭に六ヶ所に搬入される。IFMIF/EVEDAのためのリチウムループは日本の大洗で2011年に完成し、東日本大震災の損傷を修理した後、2012年5月に運転を再開した。日本の那珂では、JT-60が解体され、ITERのサテライトトカマクとして、超伝導トカマクJT-60SAに改造されつつある。PFコイルや真空容器などの製作が進捗しており、2012年には、JT-60の解体が完了し、クライオスタット基礎の据付が開始される。

論文

Port-based plasma diagnostic infrastructure on ITER

Pitcher, C. S.*; Barnsley, R.*; Bertalot, L.*; Encheva, A.*; Feder, R.*; Friconneau, J. P.*; Hu, Q.*; Levesy, B.*; Loesser, G. D.*; Lyublin, B.*; et al.

Fusion Science and Technology, 64(2), p.118 - 125, 2013/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:62.81(Nuclear Science & Technology)

ITERにおいて計測装置を設置するための基盤構造である上部及び水平ポートプラグの共通部分に関する統合設計をまとめたものである。本設計は、ITER機構が組織した各国数名からなる設計タスクフォースにより実施され、ポートプラグの成立に必要なすべての作業を網羅したものである。検討の結果、一つのポートプラグに複数の計測装置が入る水平ポートプラグでは、計測器毎の干渉を避けると同時に保守を考慮した3から6のユニット構造を提案し、さらに発生する電磁力の低減をはかった。また、真空容器外のインタースペースやポートセルへの設置についても考慮し、ポートプラグ及び計測装置の一体化の検討を行った。会議では懸案となっている中性子遮蔽性能の改善策についても併せて報告する。

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