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廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2023-020, 90 Pages, 2023/12
JAEA-Review-2023-020.pdf:6.59MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和2年度に採択された研究課題のうち、「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和2年度から令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、高
線環境下(1kGy/h)で動作し、高感度中性子検出感度(数count/nv)を持つ軽量で遮蔽不要な深い未臨界モニターを実現するための要素技術開発を行った。開発要素はダイヤモンドを使用した中性子検出素子、耐放射線集積回路6種類とそれら要素を搭載するモジュール複数枚を開発し、目標性能を確認し当初の目的を達成しただけでなく、6cm径ドライチューブに挿入可能な中性子検出器のモックアップを開発し中性子測定動作実証も行い、予定通りの性能を確認した。まず我々は炉内体系が不明である場合に確実に使用可能な未臨界解析手法としてファインマン
法を選択し、"線計測数対中性子計測数の比を1未満に抑えること"を明らかにし、この仕様を満たす中性子検出器のデザインと要素技術の研究開発を推進した。この研究開発を通して、ダイヤモンド検出素子は1kGy/h環境下でも安定動作すること、中性子感度も1cm
あたり0.015cps/nvであることを確認し、実用化可能であることを実証した。また開発した全ての信号処理用集積回路は、積分照射線量1MGyまで動作確認を行い、これらの要素技術を組み合わせ1kGy/hの線バックグラウンド環境下での動作試験及び中性子検出試験を行い必要な性能を持っていることも確認した。
Wu, P.*; 村井 直樹; Li, T.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 古府 麻衣子; 中島 健次; Xia, K.*; Peng, K.*; Zhang, Y.*; et al.
New Journal of Physics (Internet), 25(1), p.013032_1 - 013032_11, 2023/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)The understanding of the lattice dynamics is essential for engineering the thermal transport properties in quantum materials. Based on the canonical point of view, acoustic phonons are believed to be the principal thermal carriers in heat flow. Here, in this work, optical phonons are elucidated to play a pivotal role in determining the lattice thermal conductivity in thermoelectric material SnS by using the state-of-the-art inelastic neutron scattering technique combined with first-principles calculations. Additionally, in contrast to acoustic phonons, optical phonons are observed to exhibit pronounced softening and broadening with temperature. Our observations not only shed light on the significance of the optical phonons in thermal transport but also provide a vital clue to suppress the propagation of optical phonons to optimize the thermoelectric performance of SnS.
廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2022-031, 89 Pages, 2022/12
JAEA-Review-2022-031.pdf:8.45MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、遮蔽不要な臨界近接監視モニター用中性子検出器の要素技術を開発することを目的としている。実機は軽量かつ最大1kGy/hの高線環境下で数cps/nvの中性子検出感度が要求される。本研究では、炉雑音解析法からの要請を基にダイヤモンド中性子検出素子と耐放射線性集積回路技術を用いた信号処理・データ転送用集積回路を使用した計測要素を試作し、実機開発に必要なデータを取得する。また実機の使用を想定した臨界近接評価手法の検討も行う。令和3年度は、未臨界度測定手法についてFeynman-法により線計数/中性子計数の割合
1の条件であれば、即発中性子減衰定数を測定できる見込みを得た。またシミュレーションにより定量評価を行い千個程度の中性子検出素子によって目標が達成されることを確認し、中性子検出素子の動作も確認した。これら検出素子の信号を高速で処理する1MGyまで動作する信号処理集積回路と512個検出素子が搭載できる基板を開発し集積回路を実装し全体の動作を確認した。1kGy/hの高線バックグランド下で動作するダイヤモンド検出素子に関しても、ダイヤモンド膜製造プロセス、電極生成プロセス等の改良により0.864kGy/hでの動作を確認した。
廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2021-042, 115 Pages, 2022/01
JAEA-Review-2021-042.pdf:5.18MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「先端計測技術の融合で実現する高耐放射線燃料デブリセンサーの研究開発」の平成30年度から令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和2年度が最終年度となるため3年度分の成果を取りまとめた。本研究は、冠水した燃料デブリの分布状況及び臨界性を「その場」で測定・分析することを目的として、小型のダイヤモンド中性子センサーと、回路設計により耐放射線性を向上した集積回路を開発して中性子計測システムを構築し、マルチフェイズドアレイ・ソナーや表層下部音波探査装置(SBP)とともに、ROV(日英共同研究で開発)に設置し、PCV模擬水槽で実証試験を行う。
廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2021-038, 65 Pages, 2022/01
JAEA-Review-2021-038.pdf:4.42MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、遮蔽不要な臨界近接監視モニター用中性子検出器の要素技術を開発することを目的としている。実機は軽量かつ最大1kGy/hの高線環境下で数cps/nvの中性子検出感度が要求される。本研究では、炉雑音解析法からの要請を基にダイヤモンド中性子検出素子と耐放射線性集積回路技術を用いた信号処理・データ転送用集積回路を使用した計測要素を試作し、実機開発に必要なデータを取得する。また実機の使用を想定した臨界近接評価手法の検討も行う。令和2年度は、耐放射線トランジスタの開発、臨界近接監視システムの設計、信号処理・データ転送用集積回路の設計を行い令和3年度での製作と評価に備えた。中性子検出素子に関しては中性子検出用ダイヤモンド素子の中性子検出効率および高線環境下での動作について評価を開始した。
廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2020-058, 101 Pages, 2021/02
JAEA-Review-2020-058.pdf:5.58MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「先端計測技術の融合で実現する高耐放射線燃料デブリセンサーの研究開発」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、冠水した燃料デブリの分布状況及び臨界性を「その場」で測定・分析することを目的として、小型(200
m
5
10m厚)のダイヤモンド中性子センサーと、回路設計により耐放射線性を向上した集積回路を開発して中性子計測システムを構築し、マルチフェイズドアレイ・ソナーや表層下部音波探査装置(SBP)とともに、ROV(日英共同研究で開発)に設置し、PCV模擬水槽で実証試験を行う。
廃炉国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*
JAEA-Review 2019-040, 77 Pages, 2020/03
JAEA-Review-2019-040.pdf:4.61MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「先端計測技術の融合で実現する高耐放射線燃料デブリセンサーの研究開発」について取りまとめたものである。本研究は、冠水した燃料デブリの分布状況及び臨界性を「その場」で測定・分析することを目的として、小型(200m510m厚)のダイヤモンド中性子センサーと、回路設計により耐放射線性を向上した集積回路を開発して中性子計測システムを構築し、マルチフェイズドアレイ・ソナーや表層下部音波探査装置(SBP)とともに、ROV(日英共研で開発)に設置し、PCV模擬水槽で実証試験を行う。
Allelein, H.-J.*; Auvinen, A.*; Ball, J.*; G
ntay, S.*; Herranz, L. E.*; 日高 昭秀; Jones, A. V.*; Kissane, M.*; Powers, D.*; Weber, G.*
NEA/CSNI/R(2009)5, 388 Pages, 2009/12
The TMI accident in 1979 motivated an interest in LWR source terms and resulted in the production of a supplement to the first state of the art report (SOAR) which concentrated on LWR aerosol issues. The second SOAR dealt with primary system FP release and transport that covers vapor the condensation on aerosols and aerosol agglomeration. The present third SOAR was prepared focusing on aerosol behavior in both the primary circuit and in containment such as mechanical resuspension, impact of chemistry, re-vaporization of deposits, charge effect, removal by spray, hydrogen-burn effects on suspended aerosols, penetration of aerosols through leak paths and so on. A large number of probabilistic safety analysis (PSA level 2) plant studies have been performed around the world, frequently involving aspects of aerosol behavior. This report provides some examples, including sensitivity studies that demonstrate the impact of aerosol-related processes.
恒岡 まさき; 今井 剛; 中山 伸好*; 飯山 俊光*
電気学会論文誌,D, 123-D(2), p.170 - 171, 2003/02
本レターは核融合用ジャイロトロンの出力を変調運転するために、-100kV電源の電流をスイッチングすることのできる直流遮断器に関するものである。また、スイッチングによる変調と同時にジャイロトロンの管内アーク発生時に、10Joule以下の許容エネルギーで負荷であるジャイロトロンを保護できる能力を併せ持つものである。ここでは100素子のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を直列にして直流-100kV,60Aの遮断器を構成した。さらに実験結果として短絡遮断器試験の結果及び500KJouleのダミー抵抗器を用いてduty1%で1kHzのスイッチング試験を10秒間実施し、遮断器に異常がなかったことを報告した。
古関 庄一郎*; Zhang, F.; 渡辺 泰広; 谷 教夫; 安達 利一*; 染谷 宏彦*
平成13年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集,1, p.253 - 256, 2001/08
3GeVシンクロトロン電源の励磁システムに関する検討状況を報告した。3GeVシンクロトロンの励磁システムは、共振方式を採用して電源容量を小さくしている。共振を励磁する方式として、電源を並列に接続する並列励振方式と、直列に接続する直列励振方式とがある。いずれにしても複数の電磁石ファミリー間でトラッキングをとるため、正弦波変換装置で励振する。直列方式は実例がすくなく、電源容量が並列方式の2倍以上となってしまう。しかし、電流を制御する観点ではシステムに適合し、制御性が良く、フレキシビリティも高い。一般的な電圧形変換装置にも適合する。それぞれ長短があり、今後さらにコスト評価,性能などについて詳細検討を進め、採用方式を決定する。
渡邊 和弘; 比嘉 修*; 川島 秀一*; 奥村 義和; 小野 要一*; 田中 政信*
JAERI-Tech 2000-033, p.72 - 0, 2000/03
JAERI-Tech-2000-033.pdf:2.72MB
ITER用中性粒子入射装置(NBI)電源の設計を行った。本設計では負イオンビーム加速電源の制御部であるコンバータ、インバータシステムの回路設計のほか、加速電源機器の設計検討を実施した。さらに負イオン生成のためのアーク電源と負イオン引き出し電源の動作特性を回路解析コードで検討し、リップル性能や流入エネルギー制御機能が十分であることを確認した。これらの設計の結果、NBI電源に要求される性能を十分に満足できることを確認した。
荘司 時雄*; 吉田 忠
JAERI-Tech 2000-005, p.37 - 0, 2000/02
JAERI-Tech-2000-005.pdf:1.44MB
平成7年~平成9年にタンデム加速器に設置した3台のチェンバーの制御回路を作成した。これらのチェンバーはタンデム加速器からのビームを利用して、照射及び核物理実験用に用いられている。実験目的に適合させるために、それぞれのチェンバーは試料の移動、交換、ビームの遮断、ビームの絞り、ファラデーカップの制御などの機構を有している。これらの制御回路は基本的に同じ回路方式を採用しており、一部のチェンバーにはパーソナルコンピューターによる制御機構をとり入れている。
松川 誠; 青柳 哲雄; 三浦 友史
Proc. of Power Conversion Conf. -Nagaoka 1997, 1, p.457 - 462, 1997/00
従来より広く一般に使用されている回路解析プログラムは、あらゆる応用問題に対応可能とさせるためにプログラム自身の複雑化・巨大化を招き、結果としてその習熟が困難となったり、あるいは使い勝手が低下するという欠点があった。それに対して、JT-60電源設備の設計・解析のために開発した汎用トカマク回路シミュレーションプログラムGTCSPは、使用目的を限定したために簡潔で計算時間が少ないという長所を有している。これは、トカマク装置が基本的にはR-L回路で記述できることに着目して、変形修正オイラー法を採用したことにより実現した。論文では、GTCSPの解法やその構成だけでなく、JT-60電源における幾つかの適用事例についても述べる。
中村 幸治; 小関 隆久
JAERI 1317, 310 Pages, 1989/03
多数のトーラス状導体および軸対称ポロイダル磁場コイル群から成る複合トーラス導体系に対する実際的な渦電流問題を解くため、有限要素回路法を応用した計算コードシステムEDDYMULTを開発した。このコードシステムを用いた計算では、対象とする複合トーラス導体系の渦電流固有モード分解、外部起電力による渦電流分布の時間追跡およびこれら電流のつくる磁場構造の3次元解析が可能である。したがって、トカマク型核融合実験装置における渦電流関連の諸問題、ポロイダル磁場コイル電源の設計、トカマク本体電磁力の設計、プラズマ位置制御の解析などに汎用的に適用することができる。 本報告書は、EDDYMULTコードシステムについて、(1)解析理論、(2)計算コードシステムの構成、(3)取り扱える問題の範囲、(5)サブルーチンの処理機能などを詳細に説明したものであり、ほんコードシステムを使用する際の手引として用いることができる。
小関 隆久; 中村 幸治
JAERI-M 83-159, 98 Pages, 1983/10
動的な渦電流効果を含むプラズマ制御解析に用いるため、原研で開発された渦電流計鼻コードEDDYMULTを用い、JT-60トカマクにおける渦電流のモーダル解析を行った。JT-60トカマクの計算モデルでは、それぞれが複雑な幾何学的、電気的な特性を有する真空容器、トロイダルコイル、中心支柱、支持架台等ほとんど全ての主要構造物が含まれている。これらの体系において、モーダル解析を基調とする数値計算により464Tの渦電流固有モードを得たが、特徴的な固有関数を図形的に例示した。渦電流効果を含むJT-60ブラズマの電流・位置制御問題を考える上で、必要となる状態空間モデルの線形システムパラメータを定量的に評価した。又、各渦電流固有モードが造る複雑な磁場構造を、図形表示を用い例示した。
星野 克道; 川島 寿人; 畑 健一郎*; 山本 巧
JAERI-M 83-148, 24 Pages, 1983/09
円形導波管の管壁に周期的な摂動を加えることにより、オーバーサイズ導波管内の伝播モードを変換することができる。モード結合方程式は、一般化された電信方程式で表わされ、それは固有モード展開を用いてマクスウェル方程式から導かれたものである。この結合方程式を解く計算コードが開発され、60GHz電子サイクロトロン加熱用のある種のモード変換器のモード振幅、変換効率その他の特性を得ることができた。
中村 幸治; 小関 隆久
JAERI-M 9612, 38 Pages, 1981/08
鉄心のない大型卜カマク装置において、卜ーラス状の真空容器、トロイダルコイル、架台、中心支柱及び受動状態にあるポロイダルコイル等に流れる渦電流、誘導電流を導体間相互の磁気的結合を考慮し求めるため、有限要素回路理論による定式化を行った。それぞれの導体曲面は薄板で近似できるとし、導体曲面間相互の磁気的結合をそれぞれの導体曲面上渦電流固有モード間結合の形でエネルギー積分によって求め、多連続導体トーラス系全体に対する回路方程式を立て再び固有値展開法により解くこととした。この方法は、トーラス断面形状、アスペクト比、抵抗の不均一性等に対する制限を受けない有限要素回路法の利点をそのまま持ち、さらにまた、トカマク装置を構成する構造物の数に対しても制限を受けない。本報告の定式化によって、数多くの構造物からなるトカマク装置実体系の渦電流解析を体系的に行なえる様になった。
金原 節朗
原子力工業, 23(2), p.35 - 41, 1977/02
波高分析器用ADCの高速化問題を一般的に述べ、ウィルキンソン型は100~200MHzのクロック周波数を境に、高速化に対し1つの限界が生じており、その原因が内部回路の干渉作用によることを説明している。 その対策として、スムージング対策を検討し、新しい計数方式の内代表的なものを2つ紹介している。そして、特に実用性の高い方式について特性測定を行って改善効果を実証し、顕著な効果があることを述べ、その一般的評価も行っている。
金原 節朗
Nuclear Instruments and Methods, 143(2), p.267 - 271, 1977/02
ウィルキンソン型ADCの微分直線性は、遇奇不平衡に代表される、偶数周期の不平衡が大きく、それは、チャネル・スケーラの動作による干渉作用によって生じていることを説明している。 その改善方法として、干渉作用を分散させる新しい方式を開発し、その改善効果を確認すると共に、それらの特性測定を分りしめしている。その結果、微分非直線性は、300MHZクロック・レートにおいて、統計偏差を含めて、
0.19%を得ている。この結果300MHZ ADCは勿論のこと、それ以上の高速ADCも容易に作ることができるようになり、その場合の、微分非直線性は、0.2%以下を保証できるようになったことを報告している。
金原 節朗
日本原子力学会誌, 19(1), p.55 - 64, 1977/01
被引用回数：0ウィルキンソン型ADCの高速化と微分直線性の改善について、改善方式の開発とその実験結果について述べている。 ウィルキンソン型ADCの微分直線性がチャネル・スケーラの干渉作用によって生じていることを説明し、その改善方法として、干渉作用を平均化させる計数方式を4つ開発し、それぞれの改善効果を確認している。その内、特に実用性の高い方式について実験回路を作り特性測定を行い、300MHzクロック速度で、微分直線性は0.043%を得ている。 この結果、クロック速度を素子限界である400~500MHzに高速化することが可能になり、そのときの微分直線性として0.1%以下が保証できるようになったことを述べている。
