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堂田 哲広; 上羽 智之; 横山 賢治; 根本 俊行*; 田中 正暁
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 14 Pages, 2022/03
ナトリウム冷却高速炉では、炉心温度上昇時に炉心燃料集合体の熱変形によって反応度フィードバックが生じる。この炉心変形反応度を固有の安全特性として活用し、安全評価における炉心設計の過度の保守性を排除するため、核動特性、熱流動、炉心構造変形の連成解析により評価する手法を開発した。米国高速実験炉EBR-IIの冷却材喪失時炉停止失敗事象模擬試験の解析を実施した。解析結果から、炉心変形反応度が負のフィードバック効果を持つこと、変形反応度の要因として燃料の移動に加えて、燃料周辺の反射体の移動も影響することが示され、連成解析による炉心変形反応度評価手法の有用性を確認した。
栗原 研一; 米川 出; 川俣 陽一; 末岡 通治; 細山 博己*; 坂田 信也; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 清野 公広; 小関 隆久
Fusion Engineering and Design, 81(15-17), p.1729 - 1734, 2006/07
被引用回数：13 パーセンタイル：65.83(Nuclear Science & Technology)トカマク型磁気核融合研究は、国際熱核融合実験炉ITERの国際共同建設へと一歩前に進もうとしている中、JT-60を含む既存のトカマク型実験装置は、ITERや将来の核融合発電炉に向け、さらなる先進的運転シナリオの探求を行うことが期待されている。このような状況の中、以下に示す実験上の課題がJT-60において十分検討あるいは克服されなければならないことがわかる。すなわち、高性能のプラズマを定常に維持する方法やほぼ完全にプラズマの不安定性を回避する方法を明確にするという課題である。これを動機としてJT-60では、プラズマ実時間制御及び計測データ収集系のソフトウエアからハードウエアに渡る大規模改造を実施してきた。特に、先進的運転シナリオの探求に不可欠な開発が実施され、一部は既に完成している。これらの開発では、高速ボード計算機を大容量のリフレクティブメモリーを用いたネットワークに接続するという方式を採用した。以上の制御・計測データ収集系開発の結果報告に加えて、これまで20年間に及ぶJT-60を用いたトカマクプラズマ実験運転の経験を踏まえて、核融合発電炉を視野に入れた将来のプラズマ制御・計測データ収集システム構想を試みる。
小林 鉄也; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*; 川村 真人*; 福井 佑治*; Fang, Z.*
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2005/07
J-PARCリニアックにおける324MHz低電力高周波制御の実機用システムがほぼ完成し、その性能評価を行った。本システムでは、クライストロン出力の安定性(高圧電源変動に依存)及び線形性を補償するためにアナログ回路のフィードバック制御システムを用いる。評価の結果、期待される性能(入出力特性の線形性、及び振幅・位相安定性それぞれ
0.23%, 0.22
)が得られた。また、その制御系の応答関数(振幅・位相の両方)を測定により得ることができたので、それによるトランジェントな解析の可能性について考察する。
本田 敦; 河合 視己人; 岡野 文範; 大島 克己*; 沼澤 呈*; 大賀 徳道; 池田 佳隆
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
JT-60U用負イオンNBI装置を従来定格の10秒から30秒までとする改造を行い、ビーム入射実験を開始したところ10秒未満の運転時に比較してビーム出力が時間とともに大きく変動する事例が目立つようになった。原因は受電周波数変動と既存のフィラメントプレプロ制御の限界によるもので、フィラメント電源の制御応答高速化,プレプロ制御へのフィードバック機能導入により出力変動を抑制した。その詳細について報告する。
栗原 研一; JT-60チーム
Proceedings of 9th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2003) (CD-ROM), p.612 - 616, 2004/10
トカマク型磁気核融合研究は、国際熱核融合実験炉ITERの国際共同建設へと一歩前に進もうとしている中、JT-60を含む既存のトカマク型実験装置は、ITERや将来の核融合発電炉に向け、さらなる先進的運転シナリオの探究を行うことが期待されている。このような状況の中、以下に示す実験上の課題が、JT-60において充分検討あるいは克服されなければならないことがわかる。すなわち、高性能のプラズマを定常に維持する方法やほぼ完全にプラズマの不安定性を回避する方法を明確にするという課題である。これを動機としてJT-60では、プラズマ実時間制御系のソフトウェアからハードウェアに渡る大規模改造を実施してきた。特に、先進的運転シナリオの探究に不可欠な開発が実施され、一部は既に完成している。これらの開発では、高速ボード計算機を大容量のリフレクティブメモリーを用いたネットワークに接続するという方式を採用した。以上の制御系開発の結果報告に加えて、これまで18年間に及ぶJT-60を用いたトカマクプラズマ実験運転の経験を踏まえて、核融合発電炉を視野に入れた将来のプラズマ制御システム構想を試みる。
永井 良治; 沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 西森 信行; 西谷 智博; 峰原 英介
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.293 - 295, 2004/08
自由電子レーザーにおいて安定に高出力を得るためには、安定したRF電場により安定した加速を行うことが不可欠である。そこで、ループゲイン,時定数を外部から連続可変にし、RFの制御をかけた状態のままでループゲイン,時定数を最適化することで安定度の向上に成功した。また、RF部品の気温変動の影響を最小限にするために、制御回路を恒温槽の中に入れて温度調節を施し、気温の変動の影響を最小限にすることができた。
小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2004/08
J-PARCリニアック(全長約300m)では、加速電界(972MHz)の位相変動,振幅変動をそれぞれ1度,1%以内に抑える必要がある。位相の基準信号では0.3度(=約1ps)の安定性を目標とし、約60にもなる高周源制御ステーションの位相をこの厳しい精度で揃えなければならない。本発表では、J-PARCリニアックにおける高周波基準信号分配システムに関して、これまで発表した評価結果をまとめ、さらにタイミング系信号の分配も含めた最終的なデザインの詳細を紹介する。
小林 鉄也; 鈴木 浩幸*; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 川村 真人*; 福井 佑治*; 門倉 英一*; 上窪田 紀彦*; 高木 誠*; 吉田 奨*; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.314 - 316, 2004/08
J-PARCリニアック運転のため、現在KEKで行われているDTL1ビームコミッショニングにおいて性能評価される低電力高周波源システムの特性について報告する。本ビーム試験では、RFQ,バンチャー2台,チョッパー、及びDTL1を、いずれも324MHzで駆動する。これらの位相・振幅フィードバック制御とモニターシステムの特性,バンチャーでのフィードバックシステムの有効性などについて述べる。
宇野 定則; 田島 訓; 高田 功; 高山 輝充*; 江夏 昌志*; 森谷 義則*; 海老名 哲也*
第16回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.75 - 79, 2004/02
原研高崎の3MVシングエンド加速器は、加速電圧を220個の抵抗により分圧して検出を行い、加速電圧制御装置のフィードバック信号に用いている。この抵抗は、温度係数が50ppm/Cの精密抵抗であり、この加速器で安定した高電圧を発生させるための重要な部品の一つである。しかしながら、この抵抗は加速電圧を2.8MV以上に昇圧した際に起こる加速器本体内の放電により、抵抗値の劣化が幾度も見られた。そして、抵抗値の劣化が一度発生すると、抵抗の耐電圧も奪われてしまうため、最大加速電圧の低下や電圧不安定の要因となり、加速器の実験利用を中止することに繋がってしまった。そのため、加速電圧検出抵抗の放電に対する耐久性を向上させるために改良を重ねた結果、無誘導型抵抗により劣化は全く確認できなくなり耐放電性が著しく向上した。
坂本 宜照; 仲野 友英; 大山 直幸
プラズマ・核融合学会誌, 79(7), p.715 - 716, 2003/07
第6回若手科学者によるプラズマ研究会を「輸送と構造形成」の主題のもとに,平成15年3月5-7日に日本原子力研究所那珂研究所において開催した。今回の参加者は約30名であり13件の講演が行われた。各講演の概要と議論の内容について報告する。
福田 武司; 及川 聡洋; 竹治 智; 諫山 明彦; 河野 康則; 閨谷 譲; 長島 章; 西谷 健夫; 木島 滋; 玉井 広史; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.357 - 367, 2002/09
被引用回数：7 パーセンタイル：44.35(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉で高性能炉心プラズマを定常維持するためには、複数のプラズマ諸量を同時に実時間フィードバック制御する必要がある。本論文ではJT-60におけるプラズマの蓄積エネルギーや密度,温度等の実時間制御を目的とした研究開発の成果をまとめた。電子密度と中性子発生率の制御を用いた負磁気シア放電では、高い閉じ込め性能と規格化
値を4.3秒間維持するとともに蓄積エネルギーの変化を動的に制御することによって世界最高の等価エネルギー増倍率を達成した。また、放射冷却ダイバータの生成と高い閉じ込め性能の両立を目指したダイバータの放射損失量と中性子発生率の複合制御実験を行い、応答行列を評価することによって各制御装置の寄与を定量化するとともに単純な組み合わせ制御の問題点を明らかにした。さらに、非制御量の非線形応答に注目して核融合炉心プラズマの制御に必要な先進制御の概念を提案した。
柳澤 宏司; 大野 秋男
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(1), p.76 - 81, 2002/01
被引用回数：3 パーセンタイル：23.41(Nuclear Science & Technology)過渡臨界実験装置(TRACY)の水反射及び裸の体系の出力バースト実験における中性子検出時間遅れを理解するために、連続エネルギーモンテカルロコードMCNP4Bを用いて、核分裂電離箱によって検出される出力時間変化の数値シミュレーションを行った。シミュレーションによって、初期出力バーストにおいて炉心で発生した出力は裸体系よりも水反射体系のほうが早く検出されることがわかった。この差は、炉心タンクを取り巻く水反射体がコンクリート壁、床などの構造物に向かって飛行する中性子の遮蔽として働き、壁及び床から核分裂電離箱へ入射する中性子の検出確率を低下させ、中性子検出をより早く終了させるためであり、これにより、炉心の中性子放出から検出までの経過時間が短くなる。しかし、水反射体系と裸体系の遅れ時間の差は小さく、約1ms以内であった。遅れ時間の差による逆炉周期の違いも小さいため、フィードバック反応度の評価には大きく影響しないと考えられる。
小原 徹*; 中島 健; 三好 慶典; 関本 博*
JAERI-Research 2001-037, 60 Pages, 2001/06
JAERI-Research-2001-037.pdf:2.7MB
TRACY実験におけるフィードバック反応度の空間分布効果を検討するために、一点炉近似モデル及び空間依存動特性コードを用いて、第1出力ピーク特性の評価を行った。平垣出力分布を有する炉心の解析では、温度フィードバック反応度に重み1.5をかけることにより、温度分布の空間依存性を考慮した結果と同じ結果が得られた。核計算による温度分布の空間効果の評価及び空間依存動特性解析の結果、出力ピーク時には、温度フィードバックの空間効果が、フィードバックの無い状態の出力分布によって支配されており、この結果、温度フィードバック反応度の重みが1.5となることがわかった。
坂田 信也; 小岩 素直*; 青柳 哲雄*; 松田 俊明
Fusion Engineering and Design, 48(1-2), p.225 - 230, 2000/08
被引用回数：6 パーセンタイル：42.66(Nuclear Science & Technology)JT-60データ処理設備実時間処理計(RTP)は、JT-60実験放電で生成されるプラズマに対し、フィードバック制御を行うためのパラメータとなる複数の計測データを収集し、収集した各計測データに任意の演算処理を実施した後、全系制御設備に転送するという一連の処理を1ms周期で実施している。この一連の処理を実時間処理と呼ぶ。近年、フィードバック制御の多様化に伴い、パラメータとなる計測データの増加、演算処理の複雑化により実時間処理のさらなる高速化が求められてきた。本報告では現システムの紹介とシステム導入当初から現システムに至るまでの改良部分、そして改良による処理時間の短縮化について述べる。
熊沢 蕃
Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 12 Pages, 2000/05
放射線健康リスクは今日、一般の健康リスクと比較して適正に管理することが求められているため、そのための共通した数学的基礎を示した。リスク増加は比例効果則に従い(比率的に)起こる一方、リスクの管理はフィードバック的に働くと仮定すると、管理されたリスク量は対数から線形に連続的に変化する混成目盛を導入すると体系的に表させることを理論及び実測データを用いて示した。まず、半世紀間に及ぶ職業線量データが線量基準変遷に対応して混成目盛上で管理効果により線形目盛側シフトの傾向を示していること、このような規則性は他分野におけるリスク管理にも見られ、この量の変化の特徴は混成目盛の構造を持つことを示した。次に、混成目盛による方眼紙はICRP放射線防護システムがもたらす量の入出変換過程及び放射線に伴う生物の線量-反応関係の量の変換過程が統一的に示す数学構造を与えることを実測データ例も含め示した。
大井川 宏之; 飯島 進; 板東 勝*
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(10), p.902 - 913, 1999/10
被引用回数：2 パーセンタイル：21.18(Nuclear Science & Technology)FCAの金属燃料高速炉模擬炉心において軸方向燃料膨張及び径方向燃料湾曲を模擬し、反応度価値を測定した。実験と計算の比較から、一次摂動理論と厳密摂動理論の双方について適用性を評価した。軸方向燃料膨張に関しては、一次摂動と厳密摂動の双方ともに実験値に対して10~20%小さな値を示すことがわかった。この過小評価の傾向はプルトニウムサンプル反応度価値の軸方向C/E値分布の傾向と一致することを示した。径方向燃料湾曲に関しては、一次摂動は厳密摂動に比べて10%程度大きな値を示すことがわかった。軸方向にみて炉心中央近辺では厳密摂動による計算は実験と良く一致するが、炉心の軸方向端面近辺では10%以上の過小評価となることがわかった。
酒井 卓郎; 佐藤 隆博*; 及川 将一*; 神谷 富裕; 宇野 定則
第12回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.97 - 99, 1999/07
原研高崎に設置されている3MVシングルエンド加速器は、高精度抵抗に流れる電流を測定することによって、加速電圧のフィードバック制御を行っている。しかしながら、この抵抗が放電や経年変化により劣化すると、加速器の設定電圧と実際の電圧との間にずれが生じる。そこで、ビームラインのエネルギー分布スリットを高精度化し、このスリット電流のバランスにより加速電圧を制御する方法を試みた。目標とするエネルギー分解能は、
E/E=1
10
であり、この値を達成するためには、スリットの開き幅を0.2mm以下にする必要がある。このスリットを2組を90°偏向磁石の上流と下流に設置し、スリット電流のバランスから加速電圧のフィードバック制御を行うことにした。
石川 信行; 鈴木 勝男
日本原子力学会誌, 41(9), p.937 - 945, 1999/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)2自由度制御は、制御系の外乱除去性能などを規定するフィードバック特性と目標値に対する応答特性(目標値応答特性)をそれぞれ独立に設定できる利点をもつため、制御性能の向上を図る際にしばしば用いられる。しかし、モデルマッチング法などの一般的な方法により制御系を設計すると、制御器の次数が高くなる。そこで、本論文では2自由度制御系の低次元設計法として、分母系列表現のパデ近似による方法を提案する。そして、この方法により設計した制御器を原子炉の出力制御に適用した場合の制御特性を、原子炉動特性モデルを用いた数値シミュレーションにより評価する。適用例において、提案手法で設計した制御系が通常のモデルマッチング法で設計されるものと同等の応答特性を示すことを確認した。
山西 敏彦; 岩井 保則; 西 正孝; 吉田 浩
Fusion Technology, 34(3), p.531 - 535, 1998/11
ITERの同位体分離システムは、5本の深冷蒸留塔より構成される。この5本の塔により、プラズマからの排ガス,NBIからの排ガス,水処理系からの軽水素ガスを処理するが、組成・流量がかなり変動することが予測されているプラズマ排ガスを受け入れる第1塔の制御手法を、シミュレーションにより検討した。第1塔は、プラズマ排ガスを受け入れ、塔中央部よりD-T50%の流れを、塔底からトリチウム90%の流れを製品として抜き出す。塔に供給されるトリチウム量を測定し、塔中央部からの抜き出し量をフィードフォワード制御する。また塔底温度を測定し、塔底からの抜き出し量をフィードバック制御する。この制御手法は、プラズマ排ガスの流量・組成の大きな変化に対しても、塔中央部及び塔底からの製品流組成を一定に保つことができる。
森山 伸一; 木村 晴行; 藤井 常幸; 山本 巧; 三枝 幹雄*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 37(11), p.6204 - 6209, 1998/11
被引用回数：3 パーセンタイル：18.91(Physics, Applied)JT-60ICRF加熱装置において、アンテナ-伝送ライン間のインピーダンス整合の実時間制御を実現する、周波数フィードバック制御システムを設計、製作し、実験においてその有効性を確認した。ICRF加熱実験において、プラズマパラメータの変化によるアンテナインピーダンスの変化は避けられないが、このとき発生する反射電力は大電力の入射を行う上で大きな障害となる。JT-60では周波数フィードバック制御システムを用いてインピーダンス整合を実時間で自動的に行い、反射電力を低く保つことに成功した。8系統のアンテナ電流導体に1周波数の高周波を給電するシステムでの周波数フィードバック制御では、安定して全系統の反射を低く保つことは容易ではないが、これをアルゴリズムを工夫したデジタル制御を用いて実現した。ITERのICRF加熱装置においても多系統1周波数のシステムが設計されており、本方式が有効であると考えられる。
