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宇田川 豊; 田崎 雄大
JAEA-Data/Code 2021-007, 56 Pages, 2021/07
JAEA-Data-Code-2021-007.pdf:5.05MB
FEMAXI-8は、軽水炉燃料の通常運転時及び過渡条件下の挙動解析を目的として日本原子力研究開発機構が開発・整備を進めてきたFEMAXIコードの最新バージョンとして、2019年3月に公開された。本報告では、公開以降新たに整備を進めた、燃料結晶粒内核分裂生成物(FP)ガスバブルの多群/非平衡モデルについてまとめた。結晶粒内で様々なサイズを持って分布しているFPガスバブルを単一の大きさのガスバブルにより近似していた従来のモデルに対し、このモデルでは、バブルサイズに関する2群以上の群構造と非平衡な挙動の双方を表現することが出来る。これによって、妥当なオーダーのガスバブル圧力算定が可能となるなど、主に過渡的な挙動の再現性改善が見込めると共に、粒内FPガスバブル挙動についてより厳密な記述が可能となり、FP挙動モデリング全体としての高度化余地が拡大している。今回のモデル整備では、まず、任意の群数や空間分割に対応する粒内FP挙動解析モジュールを開発した。次に、FEMAXI-8上で容易に運用可能な2群モデルとして扱うため、同モジュールとFEMAXI-8間のインタフェースを開発し、両者を接続した。これによりFEMAXI-8から利用可能となった2群モデルについては改めて検証解析を実施した。多群/非平衡モデル適用時にも一定の性能を確保できるモデルパラメータを決定し、公開パッケージ向けに整備した。
西沢 匡人*; 茅野 政道
大気環境学会誌, 39(1), p.31 - 42, 2004/01
大気化学物質の動態を詳細にシミュレートするために、メソスケール気象モデルと結合した大気化学物質の輸送モデルを開発し、三宅島雄山からの火山ガスの大気拡散に適用した。このモデルは、気象場の計算のためにPSU/NCAR MM5を使用し、MM5に大気化学物質の移流,拡散,化学反応,沈着過程を追加したものである。本論文では、2000年8, 9月の関東,中部,関西地方における三宅島火山ガスの挙動と気象条件との関連、及び二酸化硫黄(SO
)濃度分布に対する三宅島火山ガスの影響を調べた。結合モデルによって得られた結果を観測値と比較したところ、モデルは気象場,三宅島火山ガスの到達による地上SO濃度の上昇,硫酸イオンの湿性沈着量をおおむね再現することができた。また、三宅島火山ガスの本州本土への輸送において、日本周辺に位置していた低気圧,台風,前線,移動性高気圧といった総観規模の気象現象が重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらに、SO濃度分布に対する三宅島火山ガスの影響は計算領域全体にわたって見られた。
gas on Si(0 0 1) surface by means of synchrotron radiation Si-2p photoemission spectroscopy吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿
Applied Surface Science, 216(1-4), p.388 - 394, 2003/06
被引用回数：9 パーセンタイル：45.98(Chemistry, Physical)OガスによるSi(0 0 1)表面の熱酸化は、MOSFETトランジスターのゲート酸化膜形成に主要な反応系の一つであり、近年のULSIの微細化により、ますます原子・分子レベルでの反応制御が求められている。反応初期過程の理解は、必要不可欠である。今回、われわれは、SPring-8の原研専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置において、熱酸化過程のリアルタイム放射光Si2p光電子分光観察を行い反応初期における酸素分子の解離吸着過程(シリコンと酸素の化学結合状態)を調べた。放射光光電子分光法を用いたこれまでの研究は、固定されたエネルギーの光電子のみを観察しているため、ケミカルシフトを利用した化学結合状態に関する情報は十分とは言えなかった。今回、高分解能かつ高輝度という表面反応分析装置の特徴を最大に利用して上記の情報を得ることができた。表面反応の基礎的理解は、ナノテクノロジーの進展に貢献すると期待できる。
古野 朗子; 永井 晴康; 梅山 信昭; 茅野 政道
大気環境学会誌, 37(1), p.23 - 34, 2002/01
平成12年7月に噴火した三宅島雄山は大量の火山ガスを放出し続けており、これに起因するSO濃度上昇が東北から関西までの広い範囲で報告されている。本論文では、東海、関東地区を対象とした定常的な大気拡散予測を行うとともに、昨年10月から12月までの環境測定値との比較によって信頼性を検証した。さらに秋季の中部地方へのSOの移流メカニズムの考察、三宅島からのSO放出量推定を行った。拡散予測は、大気力学モデルによる気象場計算と粒子拡散モデルによる大気中濃度計算の組み合わせで行った。その結果、全般的に精度の高い実時間予測ができ、実時間予測システムとしての有用性が実証された。また、詳細計算を行うためには、降雨洗浄の効果を計算に含めることが重要であることがわかった。予測計算の結果とモニタリングデータの比較から推定した放出量は、2~5万t/dayであり、三宅島のSO放出量測定値と矛盾しない結果となった。濃度上昇は、主に日本を覆っていた移動性高気圧が中心を日本の東海上に移し、気圧の谷が近づきつつあるパターンで発生した。平成12年10月下旬から11月上旬までの期間において高濃度出現が相次いだのは、この時期としては異常に太平洋高気圧の勢力が強く、日本付近が停滞前線や低気圧の影響を受けやすかったことに対応していると考えられる。
永井 晴康; 古野 朗子; 寺田 宏明; 梅山 信昭; 山澤 弘実; 茅野 政道
JAERI-Research 2001-012, 28 Pages, 2001/03
JAERI-Research-2001-012.pdf:1.77MB
原研では、原子力事故時に放射性物質の大気拡散をリアルタイムで予測するために開発した計算システムSPEEDIとWSPEEDIを基盤に、さまざまな環境汚染に対応できるような環境中物質循環予測研究を推進している。今回、その一環として三宅島火山性ガスの広域拡散シミュレーションを行っている。2000年8月28日の関東西部での三宅島の火山性ガスによる異臭騒ぎ以降、現在まで、以下のような火山性ガスの広域拡散シミュレーションを行ってきた。(1) 8月28日に火山性ガスが高濃度のまま関東地方西部に到達するメカニズムの解明と放出量の推定。(2) 9月13日の東海、関西地域における異臭騒ぎでの火山ガスの到達メカニズムの解明。(3) 東海、関東地区を対象に気象データ収集から図形出力まで自動化した定常的な拡散予測を継続。本報告は、上記の一連の活動をまとめたものである。
稲葉 良知; 文沢 元雄*; 殿河内 誠*; 竹中 豊*
Applied Energy, 67(4), p.395 - 406, 2000/12
被引用回数：10 パーセンタイル：50.12(Energy & Fuels)本研究では、原子力エネルギーを電気としてだけでなく、熱エネルギー源として直接産業利用するシステムとして、高温ガス炉核熱を用いたアンモニア製造プラントにおける石炭ガス化について検討した。核熱を利用した石炭ガス化プラントでは、講演ガス炉からの2次ヘリウムガスを用いた水蒸気改質法により石炭をガス化することにした。また、石炭ガス化プロセスでの2次ヘリウムガスの熱利用率を上げるために、ガス化炉として2段式の流動床炉を採用した。CO問題に関しては、化石燃料を用いる必要がないことから、その発生量を既存のアンモニア製造プラントと比較して年間約50万トン削減できることを示した。
fuel under reactivity initiated accident conditions笹島 栄夫; 中村 仁一; 更田 豊志; 上塚 寛
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(11), p.1101 - 1104, 1999/11
被引用回数：2 パーセンタイル：21.18(Nuclear Science & Technology)高燃焼度燃料では、ペレット最外周部で局所的に燃焼度が高くなり、その部分では微細化した結晶粒と多くの粗大気泡を含むいわゆるリム組織が形成されることが知られている。リム部に保持されたFPガスはRIAなどのトランジェント時に燃料挙動にどのような影響を与えるのかが懸念されている。そこで、NSRRパルス照射試験でペレットから放出されたFPガスを分析し、FPガスがペレット径方向のどの領域から放出されたかを同定することを試みた。すなわち、RODBURNコードを用いて燃焼度の増加に伴うXe/Kr比の径方向変化を計算し、燃料棒のガスパンクチャ試験で測定したFPガスの組成(Xe/Kr)から、主たるガス放出の位置を推定した。この結果、パルス照射時に放出されたFPガスはリム部からおもに放出されたものではないことが明らかになった。
木原 武弘; 桜井 勉*; 中野 雄次*; 藤根 幸雄
Proc. of 5th Int. Nucl. Conf. on Recycling, Conditioning and Disposal (RECOD '98), 1, p.830 - 837, 1998/00
燃料再処理行程でのヨウ素の挙動を調べるため、未照射のUOペレットの溶解試験を、NUCEF-BECKYの
・
セルにおいて行った。その結果、ヨウ素は、0.37%が溶解液中に残留し、また1.30%が不溶解性残滓中に留まった。ほとんど全てのヨウ素は溶解オフガスに移行し、74.06%からヨウ素吸着カラムで捕集され、11.33%がHEPAフィルターに、0.10%が溶解オフガス洗浄塔に、それぞれ捕集された。その他のヨウ素はオフガス配管の表面に蓄積したと考えられる。
鈴木 元衛; 斎藤 裕明*
JAERI-Data/Code 97-046, 210 Pages, 1997/11
JAERI-Data-Code-97-046.pdf:5.41MB
軽水炉燃料の高燃焼度領域における通常時及び過渡時のふるまいを解析する計算コードEXBURN-Iを開発した。高燃焼領域では、ペレット熱伝導率低下、被覆管の水側腐食、燃料棒発熱分布の変化などが大きくなり、燃料棒のふるまいにかなりの程度影響を及ぼす。こうした現象を解析するため、FEMAXI-IVをベースとしつつ改良を施し、ペレット熱伝導率変化、FPガス放出率の燃焼履歴依存変化、被覆管酸化膜成長などの新たなモデルを組み入れた。本報告は、コードの全体構造とモデル及び物性値の説明を詳細に行い、また詳細な入力マニュアル、サンプル入出力などを添えたものである。
稲葉 良知; 文沢 元雄; 菱田 誠*; 井出 朗*; 竹中 豊*; 殿河内 誠*
JAERI-Tech 96-057, 132 Pages, 1997/01
本研究では、原子力エネルギーを電気としてだけでなく、熱エネルギー源として直接産業利用するシステムに関して検討を行った。原子炉型としては高温熱利用に適している高温ガス炉とし、まず各国の高温ガス炉による核熱利用プラントの設計例及び日本の代表的コンビナート等を調査した。これを基に、核熱を利用した産業システムとして化学プラントにおけるコジェネレーションとアンモニア合成プラントにおける石炭ガス化を選定し、そのシステム設計を行って、核熱利用プラントのシステム概念を明確にした。石炭ガス化システムに関しては、石炭ガス化炉を2段式にすることにより、2次ヘリウムガスの熱利用率を上げることができた。また、このような核熱の産業利用を実現する上で、解決を要する課題を整理・検討した。経済性については、従来システムに二酸化炭素対策を施した場合、核熱利用システムが従来システムと競合可能であることを示した。さらに、原子力コンビナートの将来像を示すと共に、選定システムをエネルギーモデルによって評価するためのデータを整備した。
中村 仁一; 上塚 寛; 河野 信昭; 大枝 悦郎; 助川 友英; 古田 照夫
HPR-345 (Vol. II), 0, 13 Pages, 1995/00
ハルデン炉で最高燃焼度62MWd/kgUまで照射された7本の燃料棒の照射後試験が原研で実施されており、現在までに全ての非破壊試験と一部を除いた大部分の破壊試験が終了した。このうち3本の燃料棒は16年間にわたって照射されており、金相試験で照射初期の高出力時に生じたと推定される顕著な柱状晶の成長と中心孔の形成が観察された。これらの燃料棒のFPガス放出は、製造時の燃料密度より、柱状晶の成長と中心孔の形成に大きな影響を受けていると推定された。ペレットの径方向燃焼度分布測定がマイクロサンプリングした試料の化学分析によりなされ、XMA分析によるPuとNdの径方向分布と良い一致を示した。またペレットの平均燃焼度は出力履歴から推定された燃焼度と良い一致を示した。高燃焼度UOの熱拡散率測定データについても報告を行う。
小川 徹; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 飛田 勉; 伊藤 忠春; 喜多川 勇; 宮西 秀至; 関野 甫; 沼田 正美; 岩本 多實; et al.
JAERI-M 85-041, 48 Pages, 1985/03
74F9J、75F4A、75F5Aの3本のスィープガスキャプセルで照射した、計9種類のTriso破覆UO粒子試料について、キャプセル内部に放出された金属FP量を照射後定量した。照射温度、時間、照射終了時貫通破損割合(
EOL)および金属FP放出割合をもとに、個々の試料について主たるFP放出機構を推定した。幾つかの試料については、EPLおよび製造時SiC層破損割合(BOL)では説明できない。多量のCs
の放出が認められた。この余剰のCsの放出が認められた。この余剰のCs放出を、(1)照射による新たなSiC層破損の発生、あるいは、(2)健全なSiC層を通しての拡散放出、の二通りの仮説によって検討した。Ag
はCsを上回る放出割合を示した。その他の金属FPではEu
が大きな放出割合を示した。
赤堀 光雄; 柴 是行
JAERI-M 84-167, 15 Pages, 1984/09
少量の高密度試料に対する密度測定法として、浮子を使った浮遊法について検討を行い、浮子と適当な浮遊液を用いることにより、高密度物質の密度測定が少量の試料で可能となった。密度3.0gcm
の浮遊液と、1.5gcmの浮子を用いた場合、密度5、10および20gcmの試料0.1gで、各々
0.002、0.01および0.05gcmよりも高い精度で密度測定が可能であり、これは体積精度にしても1
10
以下に相当する。密度が約9.55gcmの(Th, U)Oペレットを用いた測定では、適当な脱ガス処理をすることにより、約0.1gの試料で0.05%より高い精度で密度が測定できた。
柳澤 和章; 竹下 功; 斎藤 隆
JAERI-M 7634, 23 Pages, 1978/04
本報は出力サイクル運転下の燃料ピンの変形に関する予備的実験の結果について取りまとめたものである。結果は以下の通りである。(1)表面形状の測定から棒には30
mの微少な偏平がみられた。(2)直径方向に10mの縮みがみられた。(3)一定出力中の温度上昇で0.03mmの長さ変化が観測された。(4)出力サイクル運転終期には高出力側で120m、低出力側で80mの伸びが観測された。低出力および高出力でのピンの変形様式は非常に良く似ていた。(5)ペレットの割れは軸方向に平行でなく(ペレットとペレットの境界に達した割れの伝幡方向には一意性のないことが金相試験によって明らかになった。観察した割れは枝分れしていた。
pressure in carboncoated UO
particles宇賀神 光弘; 荒井 長利; 柴 是行
Journal of Nuclear Science and Technology, 14(2), p.153 - 156, 1977/02
被引用回数：3(U,Fh)O粒子燃料研究の手がかりを得るため、炭素被覆UO(0.005
x0.016)粒子のO/U比、CO+CO内圧および酸素ポテンシャルを温度範囲1000°~1600
Cで計算した。 粒子内反応はUO核の被覆炭素による還元であり、O/U比の減少、CO(CO)の発生を伴うものとした。 計算結果から次の事が判明した。(1)末照射粒子のO/U比は温度上昇とともに減少する。(2)末照射粒子内のCO+CO圧は照射粒子に比較して低く、温度上昇に対してほぼ直線的に増加する。(3)UO核内の酸素は末照射粒子内に温度勾配が生ずるとき、低温側に移動する。(4)末照射粒子の酸素ポテンシャルは温度上昇とともに減少する。 上記(1)、(3)、(4)の末照射粒子に関する挙動は、照射粒子のそれと逆であることが注目される。 なお、目安として用いた照射粒子の計算値は、10%Burn-upを考慮した。
CO佐藤 章一; 亀頭 直樹*; 田辺 博三*; 貴家 憲彦*; 団野 晧文; 品川 睦明*; 田村 孝章*; 内藤 奎爾
Chemistry Letters, 1973(9), p.1015 - 1016, 1973/09
COを混合した1%NO混合CO系の線量計を炉内照射して、生成するCOのCOに対する比放射能比を、ラジオガスクロマトグラフィーによって測定した。この方法により通常の非放射性炭酸ガス線量計より1~2桁高い感度で数+kradまでの線量測定が可能となった。
