Recent results of beam loss mitigation and extremely low beam loss operation of J-PARC RCS

Saha, P. K.; 岡部 晃大; 仲野谷 孝充; 菖蒲田 義博; 原田 寛之; 田村 文彦; 沖田 英史; 吉本 政弘; 發知 英明*

Journal of Physics; Conference Series, 2420, p.012040_1 - 012040_7, 2023/01

https://doi.org/10.1088/1742-6596/2420/1/012040

To reduce high residual radiation at the RCS injection are caused by the foil scattering uncontrolled beam loss during injection period, a smaller size foil by minimizing the injection beam size has been successfully implemented at 700 kW operation. The new scheme also gives a significant beam loss mitigation at the collimator and 1st arc sections by reducing the beam halos. A beam loss mitigation of 30% has been achieved at the injection and 1st arc sections, while it is more than 50% at the collimator section. The residual radiation at 700 kW operation was thus measured to be significantly reduced, which at the injection and 1st arc sections are especially important due frequent access to these areas for regular maintenance works. The new scheme has also been successfully in service for 800 KW operation at present. It gives a very stable operation of the RCS and will also be tested for 1 MW operation in June 2022.

Temperature dependence of the transmission loss in KU-1 and KS-4V quartz glasses for the ITER diagnostic window

西谷 健夫; 杉江 達夫; 森下 憲雄; 横尾 典子*

Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.871 - 874, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.06.183

ITERの分光計測用の窓材としては2種類のロシア製溶融石英、KU-1とKS-4Vが候補になっている。KU-1はOH基を約800ppm添加することにより耐放射線性を高めており、逆にKS-4Vは不純物を極力少なくすることにより耐放射線性を高めている。ITERにおける窓の取付け位置の線量は数MGyであり、そのような線量領域の照射効果の温度依存性のデータはほとんどなかった。そこで、原研高崎研究所のCo-60線照射施設を用い、KU-1とKS-4Vの透過率変化を室温,100,200,300Cの4点において、10MGyの線量まで測定した。試料寸法は16mm8mmである。1902500nmの波長域で測定したが、400nm以上では有意な変化は見られなかった。KS-4Vでは100C以上においてほとんど温度依存性がみられないが、215nmにおいても70%近い透過率を保っている。これに対し、KU-1では温度依存性が大きく、高温ほど透過損失が小さいが、室温200Cでは215nmにおいて1%以下に減衰している。以上のことからITERの分光計測用窓材としてはKS-4Vが優れており、100C程度で加熱して使用すれば、さらに透過損失の増加を抑制できることがわかった。

Atomic and molecular processes for heat and particle control in tokamaks

久保 博孝

AIP Conference Proceedings 636, p.161 - 170, 2002/00

https://doi.org/10.1063/1.1516333

トカマク型核融合炉の開発において、熱粒子制御は重要課題のひとつである。周辺プラズマにおける放射損失や低温ダイバータプラズマを用いた熱制御は、ダイバータ板への熱負荷を緩和するために必要である。粒子(水素同位体,ヘリウム,不純物)の制御は、燃料密度の制御,燃料の希釈の低減,放射損失の制御に必要である。原子分子過程は、熱粒子制御の重要な役割を担っている。本論文では、JT-60Uの最近の研究に基づいて、熱粒子制御のための原子分子過程に関するいくつかのトピックス(不純物入射による制御,ダイバータプラズマにおける炭化水素不純物,水素粒子,ヘリウムの挙動など)を紹介する。また、その研究における原子分子データの必要性に関して議論する。

Spectroscopic study of impurity bahavior in JT-60U divertor plasma

久保 博孝; 杉江 達夫; 清水 勝宏; 逆井 章; 東島 智; 小出 芳彦; 朝倉 伸幸; 嶋田 道也; JT-60チーム

UV and X-Ray Spectroscopy of Astrophysical and Laboratory Plasmas (Frontiers Science Series No. 15), 0, p.29 - 34, 1996/00

JT-60Uでは、可視分光、真空紫外分光、およびX線分光を用いて、不純物挙動と遠隔放射冷却の研究を行っている。CIIの線強度分布の測定によって、ダイバータ部での炭素不純物の発生を研究した。低密度のプラズマでは重水素による物理スパッタリングおよび自己スパッタリングが主要な発生過程であり、高密度では化学スパッタリングが主要であった。CIIの線強度分布の測定によって、ダイバータ部での炭素不純物の輸送を研究した。この測定と2次元不純物輸送プログラムを用いた計算の比較から、炭素イオンの磁場に垂直な輸送計数は1m/s程度であることが明らかになった。また、可視分光と真空紫外分光を用いて、遠隔放射冷却の研究を行った。DIとCIVの線放射が遠隔放射冷却の主要な原因であることが明らかになった。金属不純物の輸送研究を行うために、レーザーブローオフを用いた金属不純物入射装置と結晶分光器を用意した。

グリースの高温下における放射線劣化の研究,III; 耐熱・耐放射線性グリースの開発

荒川 和夫; 曽田 孝雄*; 貴家 恒男; 中西 博*; 赤田 民生*; 八木 徹也*; 萩原 幸; 瀬口 忠男

JAERI-M 92-176, 32 Pages, 1992/11

JAERI-M-92-176.pdf:1.06MB

基油にペンタフェニルエーテルとモノアルキルテトラフェニルエーテルを増ちょう剤にベントナイトを用い、耐熱・耐放射線性グリースを開発した。新規に開発したグリースの耐熱・耐放射線性は、高温下(125,150,175および200C)で線照射を行い、ちょう度変化、離油度、重量減少(基油等の揮散・蒸発量)および分子量分布の変化から評価した。このグリースは、150Cで4MGy程度まで使用可能であり、耐熱・耐放射線性に優れていることが明らかとなった。

グリースの高温下における放射線劣化の研究,II; 劣化挙動

荒川 和夫; 曽田 孝雄*; 貴家 恒男; 中西 博*; 赤田 民生*; 八木 徹也*; 萩原 幸; 瀬口 忠男

JAERI-M 90-133, 33 Pages, 1990/08

JAERI-M-90-133.pdf:1.13MB

本報告書は、グリースの熱劣化、放射線劣化および放射線・熱複合劣化試験を行なった結果について述べたものである。放射線・熱複合劣化試験には、高温下における放射線劣化、放射線熱逐次劣化試験及び熱放射線の逆逐次劣化を含んでいる。グリースの耐放射線性は、ちょう度変化、重量減少(基油等の揮散・蒸発量)および基油の分子量分布の変化から評価した。高温下における放射線照射試験において、全てのグリースは、著しい変化を示した。この挙動は、劣化の初期に硬化するものおよび初期に軟化し、その後硬化磨るものに大別できる。グリースの硬化は、重量減少と基油の架橋により生じ、一方、軟化は、ゲル構造の損傷により生じることが実験的に確認された。また、グリースの劣化の挙動には、放射線と熱の相乗効果のあることが見出された。

JT-60ダイバータプラズマ特性の解析

吉田 英俊; 清水 勝宏; 安積 正史

JAERI-M 86-008, 54 Pages, 1986/02

JAERI-M-86-008.pdf:1.33MB

JT-60のダイバ-タプラズマ特性を、ジュ-ル加熱時および高パワ-追加熱時について検討した。ダイバ-タプラズマに関連するパラメ-タ(ダイバ-タ形状、スクレイプオフ層の幅、実効ポンプ速度、放射損失等)や、主プラズマに関連するパラメ-タ(密度、入力パワ-、粒子拡散係数、安全係数等)が、ダバ-タプラズマ特性に及ぼす影響を評価し、支配的なパラメ-タを明かにするとともに、低音高密度ダイバ-プラズマが形成される条件を示した。主プラズマと関連させてダイバ-プラズマ特性を調べる必要から、ダイバ-プラズマと主プラズマを矛盾なく統一的に解析できるシュミレ-ションモデルを新しく開発した。

線照射下高温高圧純水中の軟鋼の腐食の測定

作本 彰久; 後藤田 正夫*

JAERI-M 82-055, 51 Pages, 1982/06

JAERI-M-82-055.pdf:1.29MB

線照射下高温高圧純水中の軟鋼SS41の腐食挙動を測定するために、3金属電極法による直線分極法およびクーロスタット法の検討を行った。軟鋼の腐食速度におよぼす線の照射効果は浸潰初期に大きいことがわかった。XPSを用いて表面皮膜の粗成を調べた結果、線を照射した場合にだけO、OH以外に第3の酸素化合物、OX、およびグラファイト様物質が生成することがわかった。線照射の場合には腐食の機構が異なると推論される。

Effect of thermal neutron irradiation on mechanical properties of alloys for HTR core application

小川 豊; 近藤 達男; 石本 清; 大塚 保

Proc.of 2nd Japan-US HTGR Safety Technology Seminar,Material Properties and Design Method Session, 9 Pages, 1978/00

ハステロイ-Xの照射後クリープ試験結果を主体とし、併せて高温照射脆化改善の試みとして、低ホウ素ハステロイ-XRに関する予備的な試験結果を報告する。照射条件は、T=670~880C、t=6.610n/cm(thermal)、t=1.110n/cm(fast)、t=1040hr、である。クリープでは900C、大気中で行ない、応力は1.5~5.0kg/mmである。クリープ挙動は、応力22kg/mm近傍、破断時間約100hrを境として、2つに区分できる。これより高応力短時間側では延性と寿命の低下が著しい。一方低応力長時間側では延性と寿命の低下が少ない。金相試験から、低応力側では試料の平行部全面にわたって多数のクラックが発生しており、これがクリープ試験中にみかけの延性を保っている原因であると結論された。ホウ素含有量を低減化したハステロイ-XRについて、炉水温照射後の高温引張試験を行ない、ホウ素の低減化が照射による延性低下の改善に有効であることを確認した。