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相原 純; 本田 真樹*; 植田 祥平; 小河 浩晃; 大平 幸一*; 橘 幸男
日本原子力学会和文論文誌, 18(1), p.29 - 36, 2019/03
原子力機構は深刻な酸化事故時の高温ガス炉の安全性向上のため、日本原子力研究所(現・原子力機構)で行われた先行研究に基づき耐酸化燃料要素の製造技術開発を行った。模擬被覆燃料粒子(アルミナ粒子)をSi及びC及び少量の樹脂の混合粉末でオーバーコートし、型に詰めて熱間加圧しSiC/C混合母材を持つ耐酸化燃料要素(模擬)を焼成した。母材のSi/C比が先行研究の3倍(約0.551)である耐酸化燃料要素(模擬)を試作し、母材のX線回折を行ったところSiのピークは検出されなかった。一軸圧縮破壊応力は高温工学試験研究炉(HTTR)の規格の3倍以上と評価された。20%酸素中1673Kで10h酸化試験させたところ全ての模擬被覆燃料粒子が保持されており、従来の黒鉛/炭素母材を持つ通常の燃料コンパクトよりも優れた耐酸化性が確認された。
小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 川島 寿人; 河西 敏*; 柏 好敏; 長谷川 浩一; 鈴木 貞明; 柴田 孝俊; 三浦 幸俊; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.209 - 224, 2006/02
被引用回数：3 パーセンタイル：24.08(Nuclear Science & Technology)JFT-2Mでは、コンパクト・トロイド(CT)入射による先進的燃料補給法の開発を進めてきた。JFT-2Mの実験において、初めてHモードプラズマ中にCTを入射することに成功し、Hモードとの両立を確認した。その際の粒子補給効率として最大40%を得た。また、トカマク中でのCTの上下方向のシフトや反射といったトカマク磁場との相互作用に起因するCTの挙動を実験的に解明した。さらにCT入射直後に発生する磁気揺動の解析から、この揺動がCT磁場とトカマク磁場との磁気リコネクションを通じた粒子解放過程に関連することを明らかにした。同時に、入射装置の改良によるCTパラメータ(密度,速度)の向上や湾曲輸送管を用いたCT輸送実験を行い大型装置に適用する際の技術開発を進めた。
都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10
被引用回数：39 パーセンタイル：74(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化
が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。
鶴 大悟; 閨谷 譲; 荒木 隆夫*; 野元 一宏*; 大平 茂; 丸尾 毅; 橋本 正義*; 羽田 一彦; 多田 栄介
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.985 - 989, 2001/11
被引用回数：4 パーセンタイル：33.39(Nuclear Science & Technology)コンパクトITERの固有の安全性を踏まえた安全確保の考え方の構築の一環として、全冷却系が機能してない条件下での崩壊熱による各機器の温度上昇を見積もることにより非常用冷却系の必要性を検討した。全冷却系の全冷却材が瞬時に喪失し、機器間は輻射により熱伝達され、クライオスタットがヒートシングとなるといった極端に仮想的な条件にも関わらず、真空容器の最高温度は500
近辺に留まり、なおかつ温度上昇は非常に緩やかで最高温度に到達するのが100日後であった。以上の結果より、コンパクトITERでは崩壊熱密度の小ささから、非常用冷却系が無くても輻射により崩壊熱が除去可能である見通しを得た。併せて、第一壁が一体型である場合及び真空容器冷却系が機能している場合の温度上昇に関して感度解析を行った。
永田 正美*; 福本 直之*; 小川 宏明; 小川 俊英; 上原 和也; 新美 大伸*; 柴田 孝俊; 鈴木 喜雄; 三浦 幸俊; 粥川 尚之*; et al.
Nuclear Fusion, 41(11), p.1687 - 1694, 2001/11
被引用回数：12 パーセンタイル：38.17(Physics, Fluids & Plasmas)コンパクトトロイド(CT)プラズマと外部磁場及びトカマクプラズマとの相互作用をJFT-2M並びにFACT装置を用いて実験的に研究した。JFT-2Mにおいて高速カメラによりCTプラズマの垂直方向のシフトを観測した。またダブルプローブ計測によりBe=1.0~1.4Tの範囲では、JFT-2Mプラズマのセパラトリックス近傍にまでCTプラズマが到達しており、さらにその後につづくトレーリングプラズマと言われる低速低密度プラズマの存在を明らかにした。さらにCTの磁場とトロイダル磁場とのリコネクションに関連した大振幅の揺動を観測した。FACT装置における外部磁場印加時のトリフト管中の挙動の観測結果をもとに、垂直方向のシフトはガン電流と外部磁場とのローレンツ力によるものであり、またトレーリングプラズマの侵入は分極電流による制動力がホール効果により減衰することによることを明らかにした。
小川 俊英; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 新美 大伸*; 木村 晴行; 柏 好敏; 柴田 孝俊; 山本 正弘; 福本 直之*; 永田 正義*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.454 - 458, 2001/03
被引用回数：7 パーセンタイル：48.66(Materials Science, Multidisciplinary)JFT-2Mではコンパクト・トロイド(CT)入射による燃料供給の研究を行っている。CT入射実験はシングルヌル・ダイバータ配位で、トロイダル磁場B
=0.8~1.3T,プラズマ電流I
=140~240kAの条件で行った。CT入射装置からトロイダル方向に67.5度離れた垂直方向の軟X線検出器アレイでCT進入の様子を観測した。B=0.8TではCT入射直後、OH及びNBI加熱プラズマ中で大半径方向に非対称な軟X線分布の形成を観測した。同時に50
s程度継続する大振幅の磁気揺動(
100kHz)を観測した。CTの速度がプラズマ入射ではこれまでの最高の300km/sが得られ、この時の電子密度の上昇率は1.2
10
m
/sに達した。これはこれまでの実験条件(
~200km/s)で得られた値の約3倍に相当する。上記の条件ではCT入射直後に軟X線検出器の高磁場側端チャンネルを含むすべてのチャンネルに応答があった。同じトロイダル磁場強度では、より運動エネルギーの大きいCTほど進入が深く、またCTの進入が深いほどCT入射直後の線平均電子密度の上昇率が高くなることが明らかになった。
Raman, R.*; 伊丹 潔
プラズマ・核融合学会誌, 76(10), p.1079 - 1087, 2000/10
JT-60Uへの応用を考えた、コンパクト・トロイド(CT)入射装置の概念設計についての論文である。0.4mgの重水素燃料を10Hzの周波数で、2TのJT-60Uプラズマに300km/sの速度で入射できる設計である。電源の主要部分は、CTの形成用に80個の、加速用100個のコンデンサー・バンクからなる。JT-60U入射口でのリップルトロイダル磁場及びポロイダル磁場をシールドするために、超電導金属の受動的磁気シールドを新たに考案した。
越塚 誠一*
JNC TJ9400 2000-011, 102 Pages, 2000/03
JNC-TJ9400-2000-011.pdf:2.71MB
超臨界圧軽水冷却高速炉の大出力化の可能性を検討するため、大型の高温超臨界圧軽水冷却高速炉(SCFR-H)の設計研究を行った。臨界圧軽水冷却炉は現在の火力ボイラーの主流である貫流型直接サイクルを採用し、超臨界水を冷却材とすることで、現行の軽水炉と比較してシステムの大幅な簡素化、コンパクト化および熱効率の向上が可能になる概念である。本検討にて、ブランケット上昇流冷却型SCFR-H、ブランケット下降流型SCFR-H及び高出力型SCFR-Hの3種類の炉心を設計した。いずれも熱効率が43%を超え、冷却材密度係数を正に保ちつつ電気出力1600MWを上回る概念である。熱中性子炉であるSCLWR-H(電気出力1212MW)と、同一の原子炉圧力容器内径の条件の下に比較検討し、電気出力で最大約1.7倍増加できることが示された。出力増大という観点からは、燃料配置を稠密にできる高速炉の方が、十分な減速材領域を必要とする熱中性子炉よりも出力密度を高めることができるため有利である。すなわち、超臨界圧軽水冷却炉では、高出力を目指した高速炉にすればさらに経済性が向上すると結論できる。
鈴木 喜雄; 林 隆也*; 三好 隆博; 岸本 泰明; NEXTグループ
プラズマ・核融合学会誌, 76(3), p.288 - 294, 2000/03
近年、核融合装置への燃料供給手法の一つとしてコンパクトトロイド(CT)入射法が注目されている。しかしながら、入射されたCTのダイナミクス及び炉心中心部への到達条件などについては、相互作用の複雑性のため、まだ十分には理解されていない。本研究ではこれらを解明するため、核融合装置をモデル化したターゲット磁化プラズマ中へスフェロマック型CT(SCT)を入射する3次元磁気流体(MHD)シミュレーションを行っている。今回新たに、磁気圧力と磁気張力の両方によってSCTが減速される理論モデルの構築を行い、シミュレーション結果との比較を行った。その結果、SCTの減速機構として磁気張力の効果が重要であること、磁気リコネクションがこの力を緩和する働きを持っていることを示唆することが明らかにされた。
小瀬 裕男*; 高瀬 和之; 秋本 肇
日本機械学会2000年度年次大会講演論文集, 1, p.609 - 610, 2000/00
核融合実験炉ITERで真空容器内に冷却材が侵入する事象(ICE事象)が起きた場合の水-蒸気二相流挙動やサプレッションタンクによる安全システムの妥当性を定量的に把握するために、著者らはコンパクトITERの大きさを約1/1600の縮尺で簡略モデル化したICE統合試験装置を制作した。本報はICE統合試験装置で得られた結果をTRAC-PF1コードを使って検証した結果について述べる。TRAC-PF1は軽水炉の安全性評価を目的として開発された熱流動解析コードであり、核融合実験炉の安全評価解析コードとしての利用が期待されている。本研究ではTRAC-PF1の予測精度を実験データをもとに明らかにするとともに今後目指す核融合実験炉用解析コードとしての改良項目等を特定化することを目的とする。一連のICE事象解析を行い、真空容器内の圧力変動やボイド率分布を数値的に十分予測できることを確認した。また、サプレッションタンク方式による圧力上昇抑制機構がICE事象時の安全システムとして有効であることを解析的に示した。今後は凝縮等の解析モデルを改良することによって計算精度の向上を図る考えである。
福田 武司
プラズマ・核融合学会誌, 75(12), p.1377 - 1395, 1999/12
1980年代以降、大型トカマク装置の開発と高速計算機の実用化が相俟ってプラズマ制御技術は飛躍的な進展を果たした。位置形状検出にかかわる基本技術が確立した現在、プラズマ制御の中核をなすのはプラズマ物理量の実時間帰還制御であり、実験研究の結果が随時制御アルゴリズムに組み込まれる動的な展開で開発が進んでいる。本稿では、トカマクにおけるプラズマ制御技術の現状と今後の方向性を展望する。統計処理法を用いた位置形状検出技術と多変数線形帰還制御を駆使することにより、高い自由度で平衡配位を設定できるようになった結果、高性能炉心プラズマの開発に必要不可欠な基盤データが蓄積された。これを踏まえてプラズマ物理量の実時間帰還制御に焦点を当てた開発が進展し、世界最高の等価エネルギー増倍率達成に貢献した。今後は、高い統合性能の実現を目的とした先進制御技術の開発が重要な研究課題になる。
小川 俊英; 福本 直之*; 永田 正義*; 小川 宏明; 前野 勝樹; 長谷川 浩一; 柴田 孝俊; 宇山 忠男*; 宮沢 順一*; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1911 - 1915, 1999/11
被引用回数：32 パーセンタイル：69.15(Physics, Fluids & Plasmas)姫路工大で開発したコンパクトトロイド(CT)入射装置を用いて同大学と共同で行っているJFT-2MプラズマへのCT入射実験について報告する。プラズマ中へ入射したCTは磁場の圧力を受けて進入するため、CTの運動エネルギーと磁場強度で進入距離が決まる。トロイダル磁場を0.8Tまで下げるとCT入射に伴い、多チャンネル軟X線計測器の中心コードに信号が増加する放電が得られた。このとき電子密度は急上昇し、マイクロ波干渉計の中心コードで1.710
m/sの線平均電子密度の上昇率が得られている。軟X線計測器の信号が増加する最も内側のチャンネルからCTの進入を評価すると、CTの加速電圧やトロイダル磁場強度を変えた放電から、電子密度の上昇率は進入距離に依存することがわかった。Hモード中へのCT入射を試み、トロイダル磁場0.8Tで1.910m/sの電子密度上昇率が得られた。
木村 晴行
プラズマ・核融合学会誌, 75(6), p.758 - 759, 1999/06
JFT-2Mの研究活動を促進するとともに、核融合炉を見越したプラズマ理工学研究を推進するため、大学等との研究協力を広く開かれた形態で推進しようという構想があり、平成11年度からその本格的な実施を検討している。そのような状況の下に、平成10年度にJFT-2Mにかかわる委託研究・調査,協力研究を担当した大学等の研究者に出席を依頼し、平成10年度のJFT-2Mにおける実験・研究,委託研究・調査,協力研究の結果のレビューを行うとともに、平成11年度のJFT-2M実験計画や研究協力の進め方につき議論を行った。その概要を報告する。
滝塚 知典; 三浦 幸俊; JT-60チーム; JFT-2Mチーム
Chinese Physics Letters, 362, p.9 - 13, 1999/00
原研ではJT-60UとJFT-2Mを用いてトカマクプラズマの物理研究を行っている。大型トカマクのJT-60Uにおいて、内部輸送障壁のある負磁気シアプラズマで等価的臨界条件を達成した。JT-60U及び中型装置のJFT-2MにおいてHモードプラズマの研究を精力的に行い、これらの実験データはITERHモード閉じ込めとパワー閾値データベースに不可欠なものとなっている。JT-60Uの改造型W型ダイバータでは、不純物の減少、ダイバータ板熱負荷の減少及びヘリウム排気を効果的に達成した。負イオン源中性粒子入射による電流駆動も確認された。JFT-2Mでは閉ダイバータにバイアスを加えてスクレイプオフ層の流れを制御し不純物を減少させた。コンパクトトロイド入射によるプラズマへの燃料供給の実験も進めている。
小川 宏明; 三浦 幸俊; 福本 直之*; 長谷川 浩一; 川島 寿人; 前野 勝樹; 永田 正義*; 仙石 盛夫; 柴田 孝俊; 河西 敏; et al.
Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.623 - 628, 1999/00
被引用回数：12 パーセンタイル：66.07(Materials Science, Multidisciplinary)本講演では、JFT-2Mのバッフル板付ダイバータプラズマの特性、ダイバータ板へバイアス電圧を印加した効果及びコンパクトトロイド入射による燃料注入法について発表する。JFT-2Mの閉ダイバータでは、OH加熱時には平均電子密度が2-2.510
mからデタッチメントが始まるが、完全デタッチメントには至っていない。またバイアス電圧印加により粒子フローを制御し、バッフル効果及びダイバータ特性を著しく向上させることが明らかとなった。さらに新しい燃料供給法としてコンパクトトロイド入射装置を据付け、11月より実験を開始した。初期的な結果ではOHプラズマへの入射で一周電圧、放射損失の低下及び蓄積エネルギーの速い増加などの良好な入射特性が得られた。
荒川 和夫
加速器の現状と将来, (6), p.71 - 80, 1998/06
最近のサイクロトロンのビーム発生技術の現状を、世界の主なサイクロトロン施設を例にして概説した。大型サイクロトロンでは、超電導単一磁極型サイクロトロンと分離セクター型サイクロトロン(リングサイクロトロン)について説明し、さらに高エネルギー・大電流化を図るための複合型サイクロトロン施設(他の加速器又はサイクロトロンで加速し、さらに主サイクロトロンで再加速する)について述べた。中型サイクロトロンは、主として材料科学、バイオ技術等の分野に利用されており、その実状について述べるとともに、常電導・単一磁極型で陽子235MeVまで加速できる最近開発されたサイクロトロンについて述べた。また、主としてRIの生産に用いられている小型サイクロトロンは、H
を加速し、小型化・大電流化が図られている現状について述べた。
関 正美; 前原 直; 福田 裕実*; 池田 佳隆; 今井 剛; 広川 次郎*; 新井 広之*
Fusion Engineering and Design, 36(2-3), p.281 - 287, 1997/00
次世代の低域混成波電流駆動(LHCD)用アンテナのために、コンパクトな電力分配器を開発した。この電力分配器は、矩形導波管のH面方向に電力分配する機能を持ち、導波管内の円柱を用いて高周波特性の制御をすることで特徴付けられ、想定される使用周波数は数~10GHzである。高周波特性を解析するコードを開発し、計算結果と測定中性子を比較検討するために3分岐のH面電力分配器を製作した。このH面電力分配器内の円柱は、解析コードを用いて低反射・等分配となるような位置に設けられた。2GHz付近で測定された反射特性・電力分配特性は、解析コードの予想と一致し、H面電力分配器の最適化設計が可能であることが分かった。
福本 直之*; 藤原 誠*; 倉本 啓司*; 上石 雅也*; 永田 正義*; 宇山 忠男*; 小川 宏明; 河西 敏; 長谷川 浩一; 柴田 孝俊
Proceedings of American Physical Society 39th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, 1 Pages, 1997/00
スフェロマック型コンパクト・トーラス(CT)加速・入射実験が姫路工業大学CT入射装置(HIT-CTI)を用いて行われてきた。我々は、この実験により、CT入射によるトカマクの粒子補給、密度制御、電流駆動、周辺電場制御等の可能性を探ろうとしている。HIT-CTIでは、速度200km/s、密度110mのCTを生成することに成功している。そして現在、新しく電極と電源を製作しており、1997年秋に日本原子力研究所のJFT-2Mトカマク装置にHIT-CTIを設置する予定である。新設の電源の特徴として、生成用電源(144F,20kV)と加速用電源(92.4F,40kV)が外部電極側で正極側共通アースとなっていることが挙げられる。講演の発表では、姫路工業大学でのCT入射装置の予備試験とJFT-2Mで行われる初期CT入射実験の結果を報告する。
島崎 潤也; 落合 政昭; 石田 紀久; 星 蔦雄
10th Pacific Basin Nuclear Conf. (10-PBNC), p.828 - 833, 1996/00
当研究開発室では一体型小型炉の設計研究を実施しており、大型船舶用原子炉(出力100MWt)の設計を完了した。この原子炉の特徴は、原子炉内装型制御棒駆動、水張式格納容器、自然循環の崩壊熱除去等の新技術を採用した一体型炉であり、計量・コンパクトで高い信頼性を実現する。本報告では、これらの新技術の開発状況を、MRX工学安全系の非常用崩壊熱除去系と自然循環式格納容器冷却系の設計、受動的安全性の検証実証・解析、制御棒駆動装置の設計等について述べる。さらに、原子炉の点検・保守期間短縮化のために、格納容器一括搬出方式の提案について、また運転員数の削減から高度自動運転の採用について述べ、最後にこの原子炉の各種エネルギ供給システムへの適用にふれる。
小林 紀昭; 伊藤 光雄; 鈴木 修一*; 福田 幸朔; 星野 昭*
JAERI-M 92-046, 18 Pages, 1992/04
高温ガス炉燃料として使用される燃料コンパクトに含まれるウラン量を3研究室で同一の検査法を適用して定量し、結果の有意差を検定した。結果は危険率0.05で差がないことがわかった。また、酸化重量法とも
線法によるウラン定量精度を検討し、標準偏差1%以下で定量できることを確認した。最後に燃料コンパクトのウラン含有量の製造目標に対して製造した燃料コンパクトのウラン量は0.99と目標に近いものが製造できることがわかった。
