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論文

Mechanism of upward fuel discharge during core disruptive accident in sodium-cooled fast reactors

松場 賢一; 磯崎 三喜男; 神山 健司; 飛田 吉春

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 135(3), p.032901_1 - 032901_9, 2013/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:76.25(Engineering, Mechanical)

ナトリウム冷却高速炉における炉心崩壊事故時の炉心内部での溶融燃料の急速な凝集による厳しい出力バーストの回避を目的として、溶融燃料を集合体単位で流出させる「内部ダクト付き燃料集合体」の導入を検討している。現在は、炉心上端部に向かって開口(下端部はほぼ閉止)を有する内部ダクト設計を選択し、燃料を上方へ流出させることを指向している。本研究では、内部ダクトを通じた上方燃料流出の物理メカニズムを解明するため、模擬物質(低融点合金及び水)を用いた炉外基礎試験を実施している。本報では、本基礎試験で観察された冷却材蒸気圧に駆動された上向流出メカニズムの有効性について実機条件への適用の観点から考察を行った。考察の結果、実機条件においても冷却材の蒸気圧が上方流出の駆動力の一つとして作用し得ることを確認した。

論文

Development of Al-alloy coating for advanced nuclear systems using lead alloys

倉田 有司; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 134(6), p.062902_1 - 062902_7, 2012/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.04(Engineering, Mechanical)

鉛合金を用いる原子力システムは、安全性の高い高速炉システム概念の一つとして有望であるが、液体鉛合金は高温で鋼材に対する腐食性が強いため、鋼材の耐食性を改善することが必要である。本論文は、液体鉛ビスマスを用いた原子力システムのために開発したAl, Ti, Fe粉末を用いレーザービーム加熱を利用したAl合金被覆法について記述している。このAl合金被覆において、形成される主な欠陥は、表面欠陥とクラックである。これらの欠陥をなくすためには、レーザービーム走査速度を下げること及び被覆層のAl濃度の調整が有効である。550$$^{circ}$$Cの液体鉛ビスマス中での腐食試験により、316SS上のAl合金被覆層は、被覆なしの316SSで顕著であった粒界腐食や鉛ビスマスの侵入を防いでいることがわかった。Al合金被覆の優れた耐食性は、鉛ビスマス中で再生される薄いAl酸化膜によっていることを明らかにした。Al合金被覆層の健全性と耐食性保持の観点から、適切なAl濃度の範囲は4-12wt%であることを示した。

論文

Conceptual structure design of high temperature isolation valve for high temperature gas cooled reactor

高田 昌二; 阿部 健二*; 稲垣 嘉之

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(11), p.114501_1 - 114501_3, 2011/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

高温隔離弁は高温ガス炉水素製造システムにおいて、中間熱交換器や化学反応器の伝熱管破損事故時に、原子炉から水素製造システムへの放射性物質の放出や、可燃性ガスの原子炉への進入を防止するのに不可欠な機器である。本報では、900$$^{circ}$$Cを超えるヘリウムガス雰囲気で使用する高温ガス炉用アングル型高温隔離弁の概念構造設計を行った結果について述べる。ハステロイXR製の弁座を弁箱の内側に溶接して、内部断熱構造とし、バルブメーカーの製作実績に基づき弁座頂部の内径を445mmとした。3次元有限要素解析コードにより金属構造物の温度分布と熱応力を解析評価した結果、温度が弁座頂部から弁座付根に向かって単調減少し、熱応力が弁座付根において局所的に増加することがわかった。熱応力を低減するために、弁座高さ、弁座と弁箱の直径比を最適化するとともに、弁箱・弁座溶接継ぎ手部での熱膨張差を低減する工夫を行い、熱応力を設計許容応力120MPa以下に低減することができた。通常運転時の起動・停止、並びに、減圧事故時における温度・圧力履歴に基づいたクリープ損傷係数を評価した結果、許容値を下回ることを明らかにした。

論文

The Study on abrasive water jet for predicting the cutting performance and monitoring the cutting situation in the water

中村 保之; 佐野 一哉; 森下 喜嗣; 丸山 信一郎*; 手塚 慎一*; 大鐘 大介*; 高島 雄次*

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(6), p.064501_1 - 064501_3, 2011/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

アブレイシブウォータージェット(AWJ)は、高圧水に混合した研掃材を切断部材に噴射して切断する工法であり、水中で金属やコンクリート等の部材を長いスタンドオフ(切断ヘッドと切断部材の距離)を保った状態で切断することができる。しかし、AWJは、切断で使用する研掃材が廃棄物となるという課題がある。また、水中で切断する際は、研掃材や切断粉で水が濁りカメラ等による目視での監視が困難であるという課題がある。これらの課題を解決するために切断試験を実施し、以下について確認した。(1)高圧水により加速された研掃材が持つエネルギーが部材の切断に寄与すると考えることで、研掃材の最適な供給量を予測できる可能性を見いだすとともに、切断能力に与える部材の照射硬化の影響を検討した。(2)水中切断時に発生する切断音や部材の振動の周波数の変化により、切断状況を判断できる可能性を見いだした。

論文

Safety evaluation of the HTTR-IS nuclear hydrogen production system

佐藤 博之; 大橋 弘史; 田澤 勇次郎; 坂場 成昭; 橘 幸男

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(2), p.022902_1 - 022902_8, 2011/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:62.49(Engineering, Mechanical)

高温工学試験研究炉(HTTR)からの高温核熱を用いて、熱化学法ISプロセスにより水素製造を実証するHTTR-IS水素製造システムの安全評価を実施した。HTTRへの水素製造設備接続における設備変更に伴い、安全審査時における事象の代表性もしくは包絡性に変更が生じる可能性がある事象について、システム評価コードを用いて安全解析を実施し、中間熱交換器用1次ヘリウム循環機の回転数上昇,2次ヘリウム冷却設備二重管破断などの各事象において、HTTR安全審査時に定められている運転時の異常な過渡時及び事故時の判断基準を満足することを明らかにした。

論文

Design and construction of IFMIF/EVEDA lithium test loop

近藤 浩夫; 古川 智弘; 平川 康; 井田 瑞穂; 松下 出*; 堀池 寛*; 金村 卓治; 杉浦 寛和*; 八木 重郎*; 鈴木 晶大*; et al.

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(5), p.052910_1 - 052910_6, 2010/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.74(Engineering, Mechanical)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、加速器駆動型D+Li中性子源によって核融合炉候補材料の照射試験を目的とした施設であり、加速器,リチウムターゲット及びテストセルの3つ施設から構成される。現在、幅広いアプローチ(BA)活動の中で日欧国際協力の下、IFMIFの工学実証・工学設計活動(EVEDA)を実施している。リチウムターゲット施設に関しては、日本側が100%に近い寄与により、約1/3スケールで実機を模擬したIFMIF/EVEDAリチウム試験ループ(IFMIF/EVEDA Li Test Loop)に関する詳細設計を完了させ、その建設を進めている所である。このリチウム試験ループでは、おもに、IFMIFの工学設計に必要とされるリチウムの自由表面流の流動とリチウム中の不純物除去に関する実証試験を行う計画である。本論文では、IFMIF/EVEDAリチウム試験ループの詳細設計内容を報告するとともに、建設概況及び本試験装置を用いた工学実証の課題とその評価方法について併せて報告する。

論文

Chromatography column system with controlled flow and temperature for engineering scale application

渡部 創; 後藤 一郎*; 佐野 雄一; 駒 義和

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 132(10), p.102903_1 - 102903_7, 2010/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:63.32(Engineering, Mechanical)

A bench scale extraction chromatography testing system was made. The column of the test system was equipped with ports for 6 external sensors at its top, middle and bottom levels for measuring the flow velocity or temperature, and for additional 6 heaters for simulating the decay heat of Am and Cm at the middle level of the column. The flow velocity distribution was almost constant except for the very near at the column wall, and it was almost uniform when the liquid flew from top to bottom direction with 4 cm/min of the velocity. The heaters scarcely influenced on the temperature profile inside the column when the power applied to the heater simulated the decay heat of Am, Cm and FPs. The decay heat generated in the column was transported to the effluents and the temperature inside column was kept almost constant.

論文

Experimental study on gas entrainment due to nonstationary vortex in a sodium cooled fast reactor; Comparison of onset conditions between sodium and water

木村 暢之; 江連 俊樹; 宮越 博幸; 上出 英樹; 福田 武司*

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 132(10), p.102908_1 - 102908_6, 2010/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.13(Engineering, Mechanical)

ナトリウム冷却高速炉の炉上部プレナムの自由液面で発生が懸念されているガス巻込み現象に関して、同一形状の水試験とナトリウム試験を実施し、発生条件に対する流体物性値の影響を確認した。その結果、水に比べてナトリウムの方が、わずかにガス巻込みを発生しにくいことがわかった。

論文

Measurement and analysis for rewetting velocity under post-BT conditions during anticipated operational occurrence of BWR

柴本 泰照; 丸山 結; 中村 秀夫

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 132(10), p.102909_1 - 102909_8, 2010/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.81(Engineering, Mechanical)

BWR運転時の異常な過渡変化を想定した高圧・高質量流速条件において、post-BT時のドライアウト伝熱面上の液膜リウェット現象に関する一連の実験を行った。これらの実験結果に基づき、液膜の先端進展速度で定義されるリウェッティング速度の予測モデル式を開発した。リウェッティング速度は大破断LOCA再冠水過程を対象としてこれまでにさまざまなモデルが提案されているものの、post-BT条件においては予測モデルとして適用可能なものがなかった。実機異常過渡条件では再冠水過程と異なり、液滴流密度が非常に大きく、このためリウェット速度も非常に速いという特徴がある。本研究ではSun-Dix-Tienによる先行冷却モデルを改良することで、このような速いリウェット速度を広範囲の条件で予測できる相関式を提案する。

論文

Effect of experimental conditions on gas core length and downward velocity of free surface vortex in cylindrical vessel

文字 秀明*; 篠崎 達也*; 上出 英樹; 堺 公明

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 132(1), p.012901_1 - 012901_8, 2010/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:41.25(Engineering, Mechanical)

円筒体系での自由表面渦の特性について研究を行った。渦の重要な特性の一つはガスコア長さであり、ガス巻込み現象の評価における重要なパラメータとなっている。しかし、この長さは実験条件により容易に変化する特性を有する。本実験では、水温,液位,表面張力がガスコア長さに与える影響を把握した。流速分布をPIVにより測定し、下降流速の勾配についても評価した。ガス巻込み評価に用いられる渦モデルであるBurgersモデルは高液位,高流速条件で実験とよく一致することがわかった。

論文

Modeling pressure fluctuation with cross flow in a tight-lattice rod bundle

Zhang, W.; 吉田 啓之; 高瀬 和之

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 131(2), p.022901_1 - 022901_6, 2009/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

To explore the mechanism of differential pressure fluctuation inducing cross flow between subchannels in the tight-lattice rod bundle, an evaluation method is presented, which permits the prediction in detail of the unsteady differential pressure fluctuation behavior between subchannels. The instantaneous fluctuation of differential pressure between two subchannels in gas-liquid slug flow regime is deemed as a result of the intermittent nature of slug flow in each subchannel. The method is based on the detailed numerical simulation result of two-phase flow that pressure drop occurs mainly in liquid slug region and it is, however, negligibly small in the bubble region. The instantaneous fluctuation of differential pressure between two subchannels is associated with pressure gradient in the liquid slug for each channel. In addition to a hydrostatic gradient, acceleration and frictional gradients are taken into account to predict pressure gradient in the liquid slug. This method used in conjunction with the numerical simulation code works satisfactorily to reproduce numerical simulation results for instantaneous fluctuation of differential pressure between two modeled subchannels. It is shown that the static head, acceleration and frictional pressure drops in liquid slug are main contributions to the fluctuation of differential pressure between subchannels.

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