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堀口 直樹; 吉田 啓之; 北辻 章浩; 長谷川 信*; 岸本 忠史*
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 7 Pages, 2023/05
我が国のエネルギー安全保障の観点および環境負荷低減の観点から、軽水炉の連続運転が不可欠である。PWRの水質管理にはLi-7イオンを濃縮したpH調整剤が必要であり、Li-7濃縮技術の開発が重要課題の一つである。環境負荷の少ない技術としてマルチチャンネル向流電気泳動(MCCCE)法が開発されている。これを実用化するためには、チャネル内のLi-7イオン挙動を把握し、Li-7と他同位体を分離させるため実験条件を最適化する必要がある。本報告では、実機の単一チャンネル内のLi-7イオン挙動を把握することを目的に、原子力機構で開発した粒子追跡機能を有するCFDコードTPFIT-LPTをベースとしたイオン挙動の数値シミュレーション手法を開発した。本手法では、電場下のイオンの運動を、電場による速度を粒子に付加して運動させることで模擬した。同位体の運動の差異は付加速度の大きさを変更して表現した。また、個々のイオン挙動を実験計測することは不可能であるが、数値シミュレーションの検証の為に、バルク流体の流速を測定することが重要であると考えた。そこで、実機の単一チャンネルを簡略化したラボスケール実験装置を開発し粒子画像流速計測法(PIV)により流速を測定することとした。実験装置には、実機の実験条件の一つであり数値シミュレーションで難しい条件の一つである脈動流条件を設定し、流速を測定した。結果として、脈動流が再現されることを確認した。この脈動流の実験データを数値シミュレーションの入口境界条件として設定し、数値シミュレーションを実施した。この結果として、電場の影響を受けたイオンが脈動しながら上流へ移動することを確認した。また、電場下の同位体の挙動の差異も確認した。
藤本 純治*; 小椎八重 航*; 松尾 衛; 前川 禎通
Physical Review B, 103(22), p.L220402_1 - L220402_5, 2021/06
被引用回数：4 パーセンタイル：35.58(Materials Science, Multidisciplinary)The Dzyaloshinskii-Moriya interaction, i.e., antisymmetric exchange interaction, combined with a Zeeman magnetic field gives rise to various magnetic states such as chiral, helical, and skyrmionic states. This interaction conventionally originates from spin-orbit coupling and thus needs somewhat heavy elements. In contrast, we here show a Dzyaloshinskii-Moriya interaction which is driven by electric current vorticity. We also find that the vorticity acts on localized spins as a Zeeman field, which may explain a recent experiment on current-driven magnetic skyrmion creation and annihilation without an external magnetic field in a device with a notch structure in FeGe. The theory explains the control of skyrmion creation and annihilation by current direction and opens different possibilities for studies of magnetic textures by using structural settings.
川村 英之; 広瀬 直毅*; 中山 智治*; 伊藤 集通
JAEA-Data/Code 2021-004, 34 Pages, 2021/05
JAEA-Data-Code-2021-004.pdf:3.72MB
日本原子力研究開発機構は1999年10月から2008年1月の期間中、津軽海峡を航行するフェリーに設置した超音波流速計を使用して、当該海域における海流調査を実施した。津軽海峡における海流の特徴を把握することは、周辺に立地する原子力施設から放出される放射性物質の海洋拡散を予測する上で重要なことである。さらに、津軽暖流のメカニズムを解明することは、海洋学の観点からも非常に興味深いことである。本調査で整備した海流のデータセットは日毎のデータファイルから構成されており、各データファイルには表層から底層までの流速の東西・南北成分が記録されている。データが欠損している期間があるが、データセットには1999年10月から2008年1月まで合計2,211日分のデータファイルが格納されている。本報では、ユーザーが適切にデータセットを解析するために必要な情報を記載している。第1章では、海流調査の背景と目的を述べる。第2章では、超音波流速計を使用した調査方法について説明する。第3章では、データファイルのレコード形式とデータ取得率について説明するとともに、解析結果の一例を示す。最後に、第4章で本報の結論を述べる。
鈴木 英哉; 津幡 靖宏; 黒澤 達也*; 佐川 浩*; 松村 達郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1163 - 1167, 2017/11
被引用回数：26 パーセンタイル：93.1(Nuclear Science & Technology)Am(III)とCm(III)との相互分離のための新規抽出剤として、5本の2-エチルヘキシル基を持つADAAM(EH)を開発した。ADAAM(EH)は、Nドナーのソフト性とOドナーのハード性を併せ持った多座配位子で、高硝酸濃度条件下において、Am(III)とCm(III)の分離係数5.5が得られた。さらに、ADAAM(EH)は高い実用性を有しており、ADAAM(EH)を用いて多段向流式ミキサセトラによる連続抽出試験を実施し、非常に良好なAm(III)とCm(III)の分離結果が得られた。
Subekti, M.*; 工藤 和彦*; 鍋島 邦彦; 高松 邦吉
Atom Indonesia, 43(2), p.93 - 102, 2017/08
HTTR炉心の中心制御棒を引き抜く反応度添加抜試験を評価する際、1点炉近似の動特性モデルを用いた解析手法は、最も汎用的である。一方、制御棒が引き抜かれると同時に、将来の反応度および中性子束の変化予測値を速やかに出力するには、非常に速い処理速度を持つ別の解析手法を必要とする。そこで、Time Delayed Neural Network (TDNN)とJordan Recurrent Neural Network (JordanRNN)を組み合わせ、新たにTD-Jordan RNNというニューラルネットワーク・モデルを作成し、HTTRの試験データをオフラインで十分学習させた。その結果、反応度添加試験時の反応度および中性子束の変化予測値を速やかに出力することができた。
古瀬 貴広*; 田口 茂郎; 久野 剛彦; 駿河谷 直樹
JAEA-Technology 2016-028, 19 Pages, 2016/12
JAEA-Technology-2016-028.pdf:1.79MB
使用済核燃料の再処理過程を経て得られたMOX(ウラン・プルトニウム混合酸化物)粉末は、キャラクタリゼーションのために金属不純物元素の定量分析が必要となる。本分析には、粉末試料を溶解することなく直接定量が可能となる直流アーク放電発光分光法が有用とされるが、検量線を作成する際にマトリックスマッチングなどの問題を克服できる標準物質の選択が最も重要な課題であった。本報告では、試料マトリックスの影響を考慮して既知量の不純物金属を含む八酸化三ウランを標準物質として用いた標準添加法を適用することによって、比較的有意量が試料中に含まれる鉄, クロム, ニッケルの定量を試み、良好な結果が得られることを明らかにした。
根本 義之; 大石 誠; 伊藤 正泰; 加治 芳行
日本保全学会第12回学術講演会要旨集, p.105 - 112, 2015/07
これまで原子炉構造材として使用されるオーステナイトステンレス鋼の中性子照射に基づく材料劣化をき裂等の発生以前の予兆段階で渦電流法、交流磁化法等の磁気的手法により検知する技術開発に関連した研究成果を報告してきた。SUS304等の材料では照射以前から材料中に存在するフェライト相等の磁性相からの磁気信号が、照射による磁気変化の検知を阻害する可能性が考えられるため、本研究では、SUS304照射材の磁気測定を行い、照射量に依存した磁気変化が検知可能であることを確認した。また粒界割れ等の材料劣化と磁気データの相関に関与すると考えられる、照射材の結晶粒界での磁性相生成を透過型電子顕微鏡観察により確認した。以上の成果を報告する。
山根 結太*; Hemmatiyan, S.*; 家田 淳一; 前川 禎通; Sinova, J.*
Scientific Reports (Internet), 4, p.6901_1 - 6901_5, 2014/11
被引用回数：14 パーセンタイル：52.06(Multidisciplinary Sciences)局在磁化と電動電子の相互作用は、磁性材料における多彩な現象の源となっている。最近、磁化の時間的・空間的変化がスピン流とそれに伴う電圧を生成することが示された。この、スピン起電力と名付けられた効果は、次期構造の運動とその性質を探索する上で強力な方法であると同時に、起電力生成の新機構を与えるものである。本論文では、磁場勾配のもとにおかれた磁気バブル配列の系が電圧を生成することを理論的に明らかにする。発生する電圧の理論式を導出することで、電流駆動磁化ダイナミクスにおける非断熱性を記述する現象論的パラメータ
の値を直接測定する手段を与える。このスピン起電力によって、磁場勾配を利用した新しいタイプのスピントロニクス素子開発への扉が開かれる。
津田 孝; 栗田 源一; 藤田 隆明
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1149 - 1152, 2006/12
被引用回数：3 パーセンタイル：10.71(Physics, Fluids & Plasmas)中心を外れた自発電流や電流駆動が十分に大きいときは中心部に電圧が逆にかかり逆方向の電流が流れるはずである。しかし実験ではほとんどゼロの電流密度の領域(電流ホール)が観測される。以前の論文において磁気流体シミュレーションにより電流ホール形成機構を解析した。ところが電流ホールを持つ配位はダブル・テアリング・モードが不安定となる可能性があるため、磁気流体シミュレーションにより電流ホール形成にこのモードが果たす役割を検討した。
津田 孝; 栗田 源一; 藤田 隆明
Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S83 - S86, 2006/12
トカマクでは自発電流や周辺部への電流駆動が大きい場合、中心部に掛かる電圧が逆向きになる場合がある。このとき中心部の電流は逆方向には流れず、ほぼ電流密度がゼロの領域が出現する。このような凹状の電流分布ではダブル・テアリング・モードが不安定となることが予想される。実際、JETの実験では電磁現象が観測されている。一方、JT-60の電流ホール実験ではそのような揺動は観測されていない。簡約化磁気流体コードを用いたシミュレーションにより、電流ホール現象においてダブル・テアリング・モードが果たしている役割を明らかにする。
小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.831 - 834, 2006/06
被引用回数：24 パーセンタイル：70.66(Engineering, Electrical & Electronic)ITERモデル・コイル試験で、大型Nb
Snケーブル・イン・コンジット(CIC)導体に、臨界電流値(Ic)とn値の劣化が観測された。また、この劣化は、電磁力が大きくなる程大きくなった。他方、NbAl導体を使用したCIC導体では、劣化は観測されなかった。これらの結果を説明するために、素線の試験結果をもとにした新たに解析モデルを考案した。本モデルでは、個々の素線の横荷重によるIcとn値の劣化を測定し、静水圧モデルを仮定して導体断面内の横荷重を求め、これらの結果から、導体内の個々の素線のIcとn値を評価し、その結果として、導体のIcとn値を求める。解析の結果、NbSn導体では、電磁力が積分され、素線に加わる横荷重が最大となる低磁場側から常伝導転移が起こり、その結果として、Icとn値の大幅な劣化が起こることがわかった。他方、NbAl導体では、常伝導転移は高磁場側から起こり、そこでは、横荷重は小さいため、素線の劣化が小さく、結果として、導体のIc, n値の劣化が無いことが模擬できた。以上より、新たに開発したモデルの妥当性が検証できた。
Sn strand subjected to bending strain広橋 雅元*; 村上 陽之*; 石山 敦士*; 植田 浩史*; 小泉 徳潔; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1721 - 1724, 2006/06
被引用回数：9 パーセンタイル：46.59(Engineering, Electrical & Electronic)NbSn CIC導体のITERへの適用性を実証するために試験したモデル・コイルで、臨界電流値とn値の劣化が観測された。この原因として、導体内の素線の局所的で連続的な曲げが考えられている。そこで、臨界電流値、及びn値に対するこのような連続曲げの影響を、より一般的に評価するために、新たなモデルを構築し、解析コードを開発した。本モデルでは、フィラメントのツイスト効果や、隣接するフィラメントだけでなく他の離れたフィラメントとの電気的接触も考慮した。解析手法として、分布定数回路方程式を差分法により離散化し、ニュートン・ラプソン法で非線形方程式を解いて、フィラメント間の転流を計算した。解析結果は、これまでの実験結果を比較的よく模擬したが、より精度の高い解析のためには、フィラメント間の抵抗のモデル化を改良する必要があることがわかった。
明午 伸一郎; 野田 文章*; 石倉 修一*; 二川 正敏; 坂元 眞一; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.569 - 572, 2006/06
被引用回数：20 パーセンタイル：77.45(Instruments & Instrumentation)JSNSでは3GeV陽子ビームが早い繰り返しのシンクロトロン(RCS)から水銀の核破砕中性子ターゲットに輸送される。水銀ターゲット容器におけるピッティングによる損傷を減らすためには、陽子ビームの電流密度のピークを下げることが最も効果的である。本研究では、第一ステップとしてターゲットでのビームプロファイルを評価した。ビームプロファイルはRCS出口の位相空間で決定される。位相空間における分布は、空間電荷効果を考慮したSIMPSONSコードにより計算した。実空間における、プロファイル分布はベータトロン振幅の行列変換により導出した。RCSにビームを入射する場合において、コリレーテッドペインティングよりもアンタイコリレーテッドを用いることによりピーク電流密度が減ることがわかった。
-ion beams for ITER neutral beam system谷口 正樹; 井上 多加志; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 関 孝義*; 大楽 正幸; 坂本 慶司
Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03A514_1 - 03A514_4, 2006/03
被引用回数：15 パーセンタイル：56.64(Instruments & Instrumentation)ITER用中性粒子入射装置では、放射線誘起伝導のため高電圧の絶縁にSF6等の絶縁ガスが使用できない。このため、原研では加速器全体を真空中に置く真空絶縁型加速器(VIBS)の開発を行っている。大型電界緩和リングの装着等の耐圧改善を行った結果、加速可能な負イオン電流密度は大きく増大し、900keVにおいて0.1Aレベルのビームを運転期間中175ショット安定に加速することに成功した。また、ITERで要求されるイオン源運転ガス圧条件(
0.3Pa)を満たす領域で、電流密度146A/m
(エネルギー836keV)の負イオンビーム加速に成功し、ITER NBIに向けて着実に性能が向上していることを示した。
礒野 高明; 小泉 徳潔; 奥野 清; 栗原 良一; 西尾 敏; 飛田 健次
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1257 - 1261, 2006/02
被引用回数：6 パーセンタイル：41.32(Nuclear Science & Technology)ITER工学設計活動において13Tを発生できる大型超伝導コイルが開発された。しかし、より経済競争力を持つ核融合発電システムを実現するためには、より高磁場が要求されている。原研で概念検討が行われている発電実証プラントには、大きさはITERと変わらないが、16から20Tの磁場を発生できるトロイダル磁場(TF)コイルが要求されている。この磁場を実現させるには、先進的超伝導材料であるNb
Alや高温超伝導材(HTS)を使用することが考えられている。HTSについては、4K, 20Tにおいて十分な性能があり、銀シース型Bi-2212を用いた強制冷凍導体を提案し、必要な構成比を算出した。しかし、酸素中における精度の高い熱処理方法など、技術的な課題は多い。一方、NbAlについては、大型コイルは原研において開発されており、16Tを発生させる技術は開発されている。さらに、巻線部をグレーディングすることで、17Tの発生可能性を検討した。
星野 克道; 山本 巧; 玉井 広史; 大麻 和美; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 小川 俊英; 荘司 昭朗*; 柴田 孝俊; 菊池 一夫; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.139 - 167, 2006/02
被引用回数：2 パーセンタイル：17.14(Nuclear Science & Technology)JFT-2Mで開発されたさまざまな加熱電流駆動装置や外部コイルやダイバーターバイアス装置により得られた成果を先進能動的トカマクプラズマ制御の観点からレビューする。各装置の設計などについても特徴を述べる。この分野でのJFT-2Mの貢献についてまとめる。
千葉 敦也; 宇野 定則; 大越 清紀; 山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 水橋 清
JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.358 - 360, 2006/01
TIARA静電加速におけるビーム発生・照射技術の開発に関する4つのテーマについて報告する。(1)透過型ビーム減衰器と透過型ビームモニターを組合せ、試料へのイオンビームの注入量を自動制御して一定に保つビーム電流安定化技術の開発を行い、ビーム電流を2%程度の誤差で長時間維持することに成功した。(2)シングルエンド加速器のマイクロビームラインに、新たな機能としてビーム走査制御用PCに設定したパターンを任意の倍率で試料上に描画照射できるシステムを開発し導入した。(3)シングルエンド加速器の電圧測定抵抗を放電の影響を受け難いと考えられる無誘導型の精密高抵抗に置き換えた。電圧測定精度や電圧安定度に変化が生じていないことを共鳴核反応を用いた測定電圧の校正及びビームエネルギー幅の測定により確認した。(4)Feイオンの生成試験を、イオン注入装置に搭載されたECRイオン源によりMIVOC法を用いて行った。その結果、6価までを1e
A以上の電流で生成及び加速することに成功した。
plasma operation玉井 広史; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; 細金 延幸; 市村 真*; et al.
Nuclear Fusion, 45(12), p.1676 - 1683, 2005/12
被引用回数：15 パーセンタイル：45.44(Physics, Fluids & Plasmas)トカマク国内重点化装置の設計研究をまとめた。装置の設計は、プラズマのアスペクト比と形状制御性に関して自由度を広く確保できることが求められている。これは、ITERと平行して研究を進めるとともに、定常高ベータプラズマ運転についての科学的なデータベースをDEMOへ提供する観点から重要である。この目標に合致するように、プラズマのアスペクト比と形状の自由度の確保について、これまで比較的困難であったダイバータ排気性能との両立が図られるように装置設計を行った。この装置設計に基づいて、閉じ込め,安定性,電流駆動,ダイバータプラズマ等の物理性能を評価し、主目的である定常高ベータプラズマを実現するための制御方法を検討した。
Lukash, V.*; 杉原 正芳; Gribov, Y.*; 藤枝 浩文*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 47(12), p.2077 - 2086, 2005/12
被引用回数：10 パーセンタイル：31.13(Physics, Fluids & Plasmas)ITERのディスラプション時における垂直移動の方向を、幅広い条件のもとでDINAコードにより調べた。(1)電流減衰率,(2)熱クエンチに伴う内部インダクタンスの変化量,(3)初期の垂直位置の三つの要因が、移動方向を決定する主要因であることを示し、移動方向を規定するパラメータ領域を明らかにした。これにより装置中心から55cm上方に設定された現在の標準配位においては、電流減衰率が200kA/msより大きく、内部インダクタンスの変化量が0.2より小さい場合には上方に移動することがわかった。
関 正美; 森山 伸一; 篠崎 信一; 長谷川 浩一; 平内 慎一; 横倉 賢治; 下野 貢; 寺門 正之; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.273 - 277, 2005/11
被引用回数：3 パーセンタイル：24.17(Nuclear Science & Technology)LHアンテナはJT-60Uでの電流駆動実験等に対して貢献してきたが、LHアンテナ開口部は熱負荷でダメージを受け、入射パワーは年々低下してきた。入射パワーを回復するために、世界的にも初めての試みとなるLHアンテナ開口部に炭素製グリルを取付ける改造をした。炭素材は高耐熱性を持ち、かつプラズマの閉じ込め性能劣化させない低Z材である。炭素製グリルは、ベースフレームと高周波接触子それに炭素製先端部から成る。ベースフレームは既設のLHアンテナ開口部へ溶接され、高周波接触子はベースフレームと炭素製先端部の間の電気接触を改善する。先端部はグラファイトあるいは炭素繊維材から作られ、交換可能とするためボルトでベースフレームに取付けられるように工夫した。また実験実施後にグラファイトと炭素繊維材からできた先端部の性能を比較することができる。取付け工事の後、コンディショニングが順調に進捗し、プラズマの位置を制御することで良好な結合特性を実現し、高周波エネルギー最大約5MJのプラズマへの入射を達成した。さらに予想通りプラズマ電流を駆動していることを観測し、炭素製グリル付きLHアンテナの基本性能を確認した。
