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市川 康明*; 木本 和志*; 佐藤 稔紀; 桑原 和道; 高山 裕介
JAEA-Research 2015-025, 31 Pages, 2016/03
JAEA-Research-2015-025.pdf:13.0MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分坑道の力学的安定性は、建設・操業時から坑道埋戻し後の数千年
数万年という長期にわたって要求される。時間依存的挙動を示す岩石や岩盤の長期的な挙動を把握することは重要な課題である。一方で、岩石中の地下水の化学的な反応も長期挙動に影響を及ぼすことが明らかになった。この力学と化学の連成現象にも影響を及ぼすマイクロクラックの評価については、研究坑道を利用した調査研究段階(第3段階)においては、重点的に取組むべき課題でもある。平成27年度は、昨年度に引き続き、結晶質岩のマイクロクラックによる、超音波の散乱減衰挙動を調べるための数値解析および計測技術の開発を行った。実験は万成花崗岩を用い、水中でヘッドウェーブを、空気中でレーザー振動計を用いて表面波の計測を行った。一方、数値シミュレーションでは、FDTD法(時間領域差分法)による弾性波の伝播散乱解析を実施した。シミュレーションの予想と実験結果に有意な差があり、この原因として、マイクロクラックおよび造岩鉱物の結晶異方性の影響が考えられる。そのため、これらの2点の影響について更に検討を行う必要があることが明らかとなった。
市川 康明*; 木本 和志*; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 桑原 和道
JAEA-Research 2014-027, 25 Pages, 2015/02
JAEA-Research-2014-027.pdf:16.92MB
岩石や岩盤は、クリープや応力緩和などの時間依存的挙動を示すことが知られており、その性質を把握することは長期の力学的安定性を評価するための重要な課題となる。これまでの研究より、長期挙動に影響をおよぼす力学と化学の連成現象をモデル化・解析する手法を開発することが課題として抽出された。この連成現象にも影響をおよぼすマイクロクラックの評価については、長期岩盤挙動研究において重点的に取組むべき課題でもある。本研究は、結晶質岩のマイクロクラックによる、超音波の散乱減衰挙動を調べるための数値解析および計測技術の開発を行ったものである。数値解析には、FDTD法(時間領域差分法)を用い、二重節点(split node)により、亀裂をモデル化した。開発したシミュレーション手法によって弾性波モデリングの上で有用な知見が得られることが分かった。一方、計測技術の開発である超音波計測では、接触型超音波探触子により入射波を岩石試料中に送信し、受信はニードルハイドロフォンの位置を精密に制御しながら水中で計測を行う水浸法によって行った。その結果、岩石試料中の弾性波の散乱減衰を評価するために有用な情報を取得できることが分かった。
森山 伸一; 木村 晴行; 藤井 常幸; 三枝 幹雄*; 新井 宏之*
Japanese Journal of Applied Physics, 37(6A), p.3536 - 3540, 1998/06
被引用回数：4 パーセンタイル：23.98(Physics, Applied)現在の大型トカマク装置ではイオンサイクロトロン帯(ICRF)の高周波を用いるプラズマ加熱・電流駆動装置のアンテナへの電力の伝送に、内部導体を有する同軸管を用いている。この内部導体及びこれに接続されるアンテナ導体を機械的に支持し、かつ外部導体と内部導体間の電気絶縁を確保するため、現在の装置ではセラミックの支持体を使用している。ところがITERなど次世代のトカマク装置ではプラズマからの中性子による損傷のため、セラミックは採用できない可能性が高い。この課題を克服するため、リッジ導波管の原理を用いた全金属製の「セラミックフリーアンテナ支持体」を考案した。約1/4サイズのモックアップを製作し、その高周波特性(電力反射率とその周波数依存性)を実測し、モデル計算と比較して評価した。ITERのICRF加熱装置で想定されている周波数帯域全域で15%以下、リッジ導波管の遮断周波数以上では3%以下の非常に良好な電力反射率が得られた。「セラミックフリーアンテナ支持体」が次世代のトカマク装置のICRF加熱装置に適していることが確かめられた。
森山 伸一; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 藤井 常幸; 新井 宏之*; 植田 裕之*; 太田 完治*; 釜倉 克壽*
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.135 - 142, 1998/00
核融合装置第1壁の構成要素であるICRFアンテナのループ導体、およびこれに高周波電力を供給する同軸の中心導体には、ディスラプションによる電磁力に耐える支持構造が要求される。電気絶縁の必要上、支持構造には、通常セラミクスが用いられる。しかし中性子束の多い環境では、誘電体損失の増加によりセラミクスが使用できない可能性が高い。そこで必要な周波数の高周波を透過する全金属の支持構造を提案し、開発を進めている。ITERアンテナ用支持構造の機械強度設計、冷却計算、実サイズモックアップの高周波特性測定を行った。ディスラプションによる電磁力は同軸管を軸の周りに回転させる方向に働き、アンテナから1m離れたところで6000Nmと見積もられるが、全金属支持構造を用いればアンテナはこれに耐えることができる。支持構造の脚部をアンテナ冷却水の導入管として用いることが可能である。使用する周波数帯域(40-90MHz)全域で電力反射率15%以下、60MHzでは1%以下の良好な高周波特性を確認した。
瀬川 智臣; 谷川 聖史; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 北澤 敏秀*; 柏 達也*
no journal, ,
使用済燃料の再処理工程で製造される酸化ウラニウム・酸化プルトニウム混合原料粉末の取扱性や焼結性の向上を目的とし、原子力機構ではマイクロ波加熱脱硝の均一化に資する直線偏波や円偏波のマイクロ波特性を考慮した装置開発を進めている。本研究では、差分時間領域法(FDTD法)による電磁場シミュレーション解析を実施し、試験結果の評価を行った。ハイブリッド電磁界解析法に基づく空洞共振器法により測定した物性データを基に解析モデルを作成し、メッシュ間隔を空間中は1.0mm、被加熱物中は0.5mmに設定して電磁場解析を実施した。解析の結果、液相状態においては硝酸コバルト水溶液が高損失性であることから、上面および底面の表面でマイクロ波が減衰する一方、固相状態においては、酸化コバルトの低誘電率および低損失性により、内部でマイクロ波エネルギーが吸収されることが明らかになった。円偏波を用いることにより、硝酸コバルト水溶液の吸収電力分布が周方向に均一化し、さらに試験結果を再現可能であることを確認した。
