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渡辺 正; 近藤 昌也
JSME International Journal, Series B, 49(2), p.296 - 301, 2006/05
原子力プラントでは、円柱構造物がさまざまな流れの条件のもとに使用されており、その流動誘起振動現象の解明は原子炉の安全確保にとって重要である。本報告では、数値シミュレーションにより円柱の流動誘起振動現象を解析した結果について述べる。シミュレーションでは、3次元非圧縮ナビエストークス方程式を有限要素法を用いて解き、円柱の運動と流れ場を連成させ、流れ方向及び流れと垂直方向への円柱の振動と円柱に作用する力,流れ場の渦の状態について考察した。流れ方向の振動は、換算流速が4.0以下で起こり、2.5以下では対称渦、2.9以上では交互渦の発生が見られたが、2.6付近では振動は起こらず、実験と良い一致を示した。交互渦の発生する条件では、流れと垂直方向への振動が支配的であり、垂直方向の振動により、円柱の抵抗係数,揚力係数のいずれもが増加し、また、流れ場の渦構造が時間的にも空間的にも微細化することが明らかとなった。
椎名 保顕; 稲垣 照美*
日本機械学会論文集,B, 69(681), p.1233 - 1241, 2003/05
潜熱蓄熱の蓄熱媒体を多孔体金属に含浸させた複合蓄熱体について、実効熱伝導率が融解特性に及ぼす影響を解析的に調べ以下の結論を得た。解析で想定した蓄熱媒体はOctadecane,水,Li
CO
,NaCl,多孔体金属は銅,アルミニウム,炭素鋼である。(1)複合蓄熱体の実効熱伝導率を向上させることにより融解時間を減少させることができることを示した。蓄熱媒体の熱伝導率が低いほど、また、伝熱流体の熱伝達率が高いほど融解時間の減少率は大きくなる。(2)Stが小さい場合に、融解時間を表す近似解析結果を求め、数値解析結果とよく一致することを示した。(3)複合蓄熱体を用いるとフィンの場合より数倍から十倍程度相変化時間を短縮できる可能性がある。(4)非一様熱伝達率を用いた場合と、一様熱伝達率を用いた場合の融解時間の差はたかだか10%程度であり、一様熱伝達率を用いても大きな誤差は生じない。
superconductor by high-energy heavy ion irradiation笹瀬 雅人; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一
Journal of Electron Microscopy, 51(Supple), p.S235 - S238, 2002/00
照射イオンの電子励起によるエネルギー損失(-dE/dx)と円柱状欠陥の大きさとの関係を調べ、Time Dependence Line Source モデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量を計算した。その結果、照射エネルギーの増加とともに電子励起によるエネルギー損失量が増加して、生成した円柱状欠陥の直径が8.4nmから16nmに増加することが明らかとなった。また、TEM観察の結果と電子励起によるエネルギー損失量をもとに、Time Dependence Line Sourceモデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量(=電子励起によるエネルギー損失量)を計算した。その結果、イオン照射により付与されたエネルギーの1/3が円柱状欠陥生成に寄与していることが明らかとなった。
笹瀬 雅人; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一
Physica C, 357-360(Part.1), p.497 - 500, 2001/09
酸化物高温超伝導体に導入された円柱状欠陥は、磁束のピン止め点として有効に作用し、実用化にあたり重要な特性である臨界電流密度の向上を促すことが報告されている。われわれは、最適サイズの円柱状欠陥を導入できる照射条件を求めるために、円柱状欠陥の形状及び微細構造を電顕観察し、イオンの照射条件(エネルギー損失量Se,速度
)と円柱状欠陥形状との関係を検討した。その結果、Seを求めることでイオン照射欠陥の形状を実験的にほぼ制御可能であることを証明した。しかし照射イオンの速度依存性を調べた結果、=2.0
10
cm/sec以上では、速度の増加とともに円柱状欠陥の大きさが増大するが、=2.010cm/sec以上では、速度に限らす円柱状欠陥の大きさはほぼ一定であることが示された。すなわち円柱状欠陥の形成には、従来から言われているSeだけでは十分に説明できない、いくつかの複雑な要因が関与している。
岡安 悟; 笹瀬 雅人; 黒田 直志; 岩瀬 彰宏; 数又 幸生*; 神原 正*
Physica C, 357-360(Part.1), p.501 - 504, 2001/09
溶融法で作製したイットリウム系高温超伝導体(QMG-YBCO)の強いピン止め特性を調べるため、照射により異なる2つのタイプのピン止め欠陥を導入し、ピン止めにおける照射効果の違いを比較した。プロトン照射では結晶のユニットサイズ(~直径15Å)程度の欠陥が試料に導入され、すべての動作温度域で1テスラの磁場付近でピン止め特性が改善された。3.5GeVのXe照射では試料内に直径10Å程度の円柱状欠陥が導入された。この欠陥は強いピン止め効果を期待されたが、もともと強いピン止め力を有するこの系ではあまり効果はなかった。しかしながら転移温度近傍の高い動作温度でピン止め力が回復する現象が観測され、円柱状欠陥によるピン止め力が高温で有効であることが示された。いずれの場合も、基本的なピン止め特性は、試料中にランダムに分布するY211の析出物が支配していることが明らかになった。
濱 克宏; 三ツ井 誠一郎; 青木 里栄子*; 広瀬 郁朗
JNC TN7430 2000-001, 47 Pages, 2000/12
JNC-TN7430-2000-001.pdf:4.09MB
地下水中にガラス材料が存在する場合の,地質環境への影響とガラス材料の耐久性を評価する目的で,東濃鉱山坑内の花崗岩岩盤中において,非加熱条件での10年間の浸漬試験を実施した。試験は,立方体および円柱形(外周をステンレス鋼で被覆)に切り出した試料をそれぞれ有孔の容器に入れ地下水に浸漬する方法(単独系),粘土を充填した有孔の容器に試料を包埋して地下水に浸漬する方法(共存系),また無孔の容器に地下水と試料を入れ坑道に静置する方法(静的浸漬試験)の3通りの条件で実施した。本報告書では,ガラス材料の耐久性を調査するために,所定の期間で回収した試料の重量変化の測定,試験期間が10年間の試料の各種方法によるガラス表面変質層の観察・分析結果を示す。主な結果は以下のとおりである。(1)試験開始時,試験終了時において地下水水質に有意な変化は認められなかった。(2)試料の重量減少量は試験期間にほぼ比例した。これは試験期間を通じて地下水の溶存ケイ酸濃度に大きな変化がなかったことに起因すると考えた。(3)立方体と円柱形の試料の重量減少量に差が認められた。これはステンレスの影響ではなく,ガラスの亀裂からの浸出に起因すると考えた。(4)共存系の重量減少量は単独系の8割程度であった。これは粘土に包埋した条件では試料近傍の溶存ケイ酸濃度が高いため溶解速度が低下したことが要因であると考えた。
堺 公明; 森下 正樹; 岩田 耕司; 北村 誠司
JNC TN9400 2000-012, 43 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-012.pdf:2.12MB
サイクル機構では、温度計さや管の破損を防止する観点から、渦励振および乱流励振に対する評価方法を整備するとともに、それらの実験的検証を進めている。本試験研究は、配管内水流中の円柱の渦励振に関して、従来ほとんど報告が見当たらない構造減衰の影響を調べた試験データを取得し、設計基準等で採用している渦励振の回避・抑制条件の妥当性の検討に資することを目的としている。流力振動試験は、配管によるループを用いて、配管内に突き出した片持ち支持の円柱試験体について行った。円柱試験体は合計4体で、外観寸法が同一の円柱の内部に質・量の異なる粘性体を充填することにより構造減衰を変化させた。円柱試験体の換算減衰Cnは、それぞれ、0.49,0.96,1.23,2.22であった。無次元流速(Vr)が約0.7
約5の範囲(Vr=1におけるレイノルズ数:約810の4乗)で流速を漸増し円柱の変位を測定した。その結果、換算減衰0.49および0.96の試験体は、無次元流速1以上において流れ方向振動が発生したが、換算減衰1.23および2.22の試験体は、振動は、直径の1%以下のレベルに抑制され、有意な渦励振は認められなかった。流れ方向および流れ直交方向渦励振の抑制条件として、ASMEボイラ・圧力容器規格SecIII,Appendix N-1300やサイクル機構の策定した「温度計の流力振動防止のための設計方針」に用いられている判定基準「Vr
3.3かつCn
1.2」は、本試験体系(配管内水流片持ち支持円柱)の範囲において概ね適切であった。
superconductor by high-energy heavy ion irradiation笹瀬 雅人; 佐藤 高広*; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一
Advances in Superconductivity XII, p.314 - 316, 2000/00
重イオンによる固体中でのエネルギー付与は、高エネルギーで高密度電子励起により、低エネルギーで原子変位により行われる。金属の場合電子励起は損傷形成に寄与しないが、半導体や絶縁体、超伝導体で円柱状欠陥を形成する。特に酸化物高温超伝導体の場合、この円柱状欠陥が磁束のピン止め点として有効に作用し、Jの向上を促す。酸化物超伝導体中に形成される円柱状欠陥の形成機構を明らかにするために、照射イオンのエネルギー付与量(dE/dx)の効果を電顕観察により調べ、観察結果の理論的な考察をTime Dependence Line Source Model (TDLSM)により行った。その結果、照射エネルギーの増加とともに、円柱状欠陥の直径が8.4nm~16nmに変化した。この電顕観察結果とTRIMコードにより計算したdE/dxをもとに、TDLSMにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量を計算した。イオン照射により付与されたエネルギーの1/3が円柱状欠陥生成に寄与していた。
久保 真治; 秋野 詔夫
Transactions of the American Nuclear Society, 81, p.352 - 353, 1999/11
原子炉やエネルギー機器の熱を非電力用途に利用するためには、高効率の熱輸送と熱貯蔵技術が必要である。このような熱輸送に応用可能な熱媒体を試作した。これは、大きな融解凝固潜熱を有する相変化物質(PCM)をマイクロカプセル化(MCPCM)し、さらに低粘性の搬送流体中に分散しスラリー状にすることによって、常時流動性を維持させ、かつ、大きな熱量を保持させるようにした熱媒体である。純水にMCPCMを添加することによる効果を調べるため、この熱媒体を容器内に注入し、水平円柱を用いて加熱する自然対流熱伝達実験を行った。その結果、円柱の熱伝達率は、相変化が生じる温度レベル条件では、数十%程度増加するが、相変化が生じない条件ではわずかに減少することを見いだした。この熱伝達率の増加率は、MCPCM濃度を上げるに従って増加し、また、境膜温度差を小さくするに従って増加した。
岡安 悟; 黒田 直志*; 岩瀬 彰宏; 神原 正*
Advances in Superconductivity XI, p.287 - 290, 1999/00
3.5GeVの高エネルギーイオンを照射し円柱状欠陥を導入したQMG-YBCO(溶融法で作製したY系超伝導体)の超伝導特性の変化を調べた。この試料はもともと多くのピン止め中心を含んでいるため臨界電流密度に顕著な差は出なかったが、磁化の緩和に大きな違いが出た。40~50Kの温度において照射量に相当する磁場(B
=2ステラ)以上の磁場で一旦進んだ緩和が元に戻る現象が見られた。これは磁束ピン止めのホストがもともと存在している析出物から、照射により導入した円柱状欠陥に変わったためと考えられる。この物質は大きな磁化緩和で知られているが、この場合は高い磁場でも緩和が押さえられる。
SrCaCuOy containing columnar defects土屋 良重*; 花栗 哲郎*; 安田 英彰*; 前田 京剛*; 笹瀬 雅人; 北條 喜一; Steel, D. G.*; Lee, J. U.*; Hofman, D. J.*
Physical Review B, 59(17), p.11568 - 11574, 1999/00
被引用回数：8 パーセンタイル：45.66(Materials Science, Multidisciplinary)円柱状欠陥を含むBiSrCaCuOyの磁束液体面における異常な振る舞いをジョセフソンプラズマ共鳴と直流磁化を用いて研究した。その結果、磁束液体相の境界は磁場温度平面上ではほとんど水平、つまり温度依存性をもたないことがわかった。これは磁束液体相のカップリング相転移が磁場によって引き起こされる現象であることを示唆している。また、カップリング磁場B
直下の磁場B
において、面内の臨界電流の増大と面間位相コヒーレンスの急激な減少が同時に起こっていること、B,Bといった異常の起こる磁場はB
よりもかなり低いことなどが観察された。これらの点は円柱状欠陥のTEM観察結果から得られた欠陥分布の不均一性が関係していると思われる。
土井 禎浩; 村松 壽晴
PNC TN9410 96-276, 49 Pages, 1996/09
配管内の流れは,様々な伝熱流動の中で最も基本的なものの一つであり,層流から乱流までの広い範囲で様々な実験や解析が行われて来ている。しかしながら,実際のプラントで見られる配管には,断面変化や曲り,分岐あるいは合流等が存在する。このため,個々に実験され,評価された解析手法を実際の配管の評価に適用するには,計算格子や計算時間等の解析に対する負荷が大きく,その評価は実験式に依存している場合が少なくない。本報告は,単相多次元コードAQUAにより実際の配管設計で見られる形状を模擬した解析を行い,同コードの配管内流れへの適用性を検討したものである。解析対象として,配管中に置かれた円柱に対する抗力,曲り管で生じる二次流れ,および縮流の円柱抗力に対する影響を取り上げ,既往研究との比較によりAQUAによる解析結果を評価した。配管中に置かれた円柱に対する抗力の計算では,流れに垂直に置かれた円柱の抗力をAQUAの圧力分布から求め,抗力係数を用いた計算式により求めらる抗力と比較した。その結果,円柱の摩擦抗力が小さく,円柱の後流領域の乱れが小さいような場合には,計算式から得られる抗力とAQUAによる結果は良い一致を示すことがわかった。曲り管を対象とした解析では,3回の曲りを有す る配管について二次流れの主流に及ぼす範囲をAQUAにより解析した。その結果曲り管から30d(d:管内径)の位置における二次流れの流速の主流流速に対する比は約4%と小さく,同位置では二次流れの影響はほとんど見られなかった。また縮流の計算では,容器底部に接続された配管内の流速分布と縮流が円柱抗力に及ぼす影響を検討した。容器と配管の直径の比が約0.2の本解析結果では, 容器と配管の接続部から2d(2d:管内径)の位置で縮流の影響は小さかった。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治
可視化情報学会誌, 15(SUPPL.1), p.241 - 244, 1995/07
円柱周りの自然対流は最も基本的な伝熱現象の一つであるが、容器の中に設置される場合には、経時的に発達する温度成層・容器内を循環するセル対流・円柱から発する熱気流が、円柱周りの温度境界層に影響を与えるため、詳細な伝熱特性は複雑であることを明らかにしてきた。本発表では、矩形容器内に設置された一本の加熱水平円柱周りの伝熱流度現象を、容器内温度分布の定量測定と温度・流れの可視化観察手法を組み合わせて追求し、合理的な熱伝達率評価方法を検討した成果を報告する。容器内の成層挙動と経時的に温度分布を明らかにした結果から、円柱中心より一直径分上方の流体温度を代表温度とすることによって、一意的に熱伝達率を評価することが可能となり、得られた実験相関式の主要傾向が従来の熱伝達相関式と一致することを明らかにした。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 高瀬 和之; 秋野 詔夫
Album of Visualization,No. 11, 0, p.1 - 2, 1994/00
矩形容器内に設置された2本の水平円柱まわりの自然対流を可視化観察した。下側円柱のみを加熱し、上側円柱は加熱しない条件で行った。容器の外側は恒温水によって一定温度に保った。円柱直径は2.4cm、長さは12cmであり、内部に電気ヒーターが入っている。2本の円柱は鉛直方向に対してオフセットをかけず、上下円柱間の間隔は1直径分(2.4cm)とした。作動流体はシリコンオイルである。ただし、温度場観察のため、温度で色が変化する感温液晶をマイクロカプセル化してシリコンオイル中に混入した。温度が25
Cから33Cに変ると、色は赤から緑を経て青になる。これにより、下側円柱からのサーマルプリュームを観察した。加熱開始時、プリュームは上側円柱を包むように流れた。20分後、プリュームは上側円柱の右半分を覆うように流れ、その後も徐々に離れていった。2時間後、上円柱から完全に離れて流れた。これら挙動を写真におさめた。
秋野 詔夫; 高瀬 和之; 亀岡 利行*; 岡田 裕紀*
Proc. of the 3rd Asian Symp. on Visualization:ASV 94,E32, 0, p.537 - 542, 1994/00
直方体容器の中に置かれた二本の水平円柱の自然対流を実験的に調べた。熱電対によって熱伝達係数を詳細に測定した。液晶を用いた温度場及び流れ場の可視化を行い、熱伝達の結果の検討及び現象の解明を行なった。円柱の加熱を開始するとサーマルプリュームが発生し、上方の円柱と干渉する。さらに、サーマルプリュームによって上方へ輸送された熱によって、容器内に成層が生じる。これに関連して熱伝達係数を計算するための流体温度の適切な選択が極めて重要であることが分った。可視化によって、現象を適確、詳細に解明することができた。
三好 慶典; 柳澤 宏司; 広瀬 秀幸; 中島 健; 青木 功; 須崎 武則
JAERI-M 92-158, 22 Pages, 1992/11
中央に中性子吸収体を配置した円環炉心に関する臨界実験を、原研の軽水臨界実験装置(TCA)を用いて行った。炉心断面が円環状になるように低濃縮ウラン燃料棒を配列した炉心の中央部に、円柱状のコンクリート模擬体及びホウ酸水溶液の入ったアルミ円筒を、その直径、ボロン含有率を主要なパラメータとして装荷し、水位法を用いて反応度を測定した。実験の結果、1)内筒部がボイドの場合に比べて水の厚さが5cm以上で有効な中性子隔離効果があること。2)ホウ素含有率が数%以下で負の反応度効果は著しく増加し、水・及びコンクリートについて、中性子隔離効果はホウ素を含まない場合に対して各々2倍、4倍以上になることが分った。本報告書は、臨界安全解析コードのベンチマークデータとしても有用である。
小川 益郎
Int.J.Heat Mass Transfer, 30(5), p.1017 - 1026, 1987/05
被引用回数：5 パーセンタイル：52.65(Thermodynamics)高温ガス冷却炉での空気侵入事象の研究に関連して、高温の黒鉛多孔質円柱に直交して流れる混合ガス流が化学反応と多孔質内拡散を伴う場合の物質伝達に関して実験的研究を行なった。レイノルズ数を533~2490の範囲で、円柱温度を848~1120Cの範囲で変え、約5%の酸素を含んだ窒素ガス流中に黒鉛円柱を置いた。物質伝達に及ぼす化学反応と多孔質内拡散の影響を調べるために、平均及び局所物質伝達率と腐食速度を求めた。これらの結果、本実験条件下では、化学反応は物質伝達にほとんど影響を与えることはなく、また、物質伝達に及ぼす多孔質内拡散の効果は、既存の腐食速度の関係式と物質伝達の関係式とから評価できる。
小川 益郎
日本機械学会論文集,B, 53(488), p.1351 - 1359, 1987/00
高温ガス冷却炉での空気侵入事象の研究に関連して、高温の多孔質円柱に直交して流れる混合ガス流が化学反応と多孔質内拡散を伴う場合の物質伝達に関して実験的研究を行った。レイノルズ数を533~2490の範囲で、円柱温度を848~1120Cの範囲で変え、5%の酸素を含んだ窒素ガス流中に黒鉛円柱を置いた。物質伝達に及ぼす化学反応と多孔質内拡散の影響を調べるために、平均及び局所物質伝達率と腐食速度を求めた。これらの結果、高温ガス冷却炉の空気侵入時に予想される条件下では、化学反応は物質伝達にほとんど影響せず、また、物質伝達に及ぼす多孔質内拡散の効果は、既存の腐食速度の関係式と物質伝達の関係式から評価できることが明らかになった。
大貫 敏彦; 松鶴 秀夫
JAERI-M 86-095, 14 Pages, 1986/07
低レベル放射能性廃棄物陸地処分総合安全評価モデルの主要な構成要素である人工バリアに関する部分モデルの開発として、放射能性廃棄物固化体の浅地層処分におけるソ-スタムを評価するため、固化体からの放射性核種浸出予測コ-ド(LEACH)を作成した。本コ-ドでは、円柱形の有限固化体が半無限浸出媒体位(水)に浸漬された場合を想定し、固化体内における放射性核種に関する物質輸送方程式を3種類の境界条件を考慮して差分法で解いたものである。本コ-ドは放射性核種の個化体中における濃度分布、固化体からの積分浸出量、及び浸出率の径時変化を与えていることができる。また、本コ-ドにより得られた浸出量の径時変化と上記物質輸送方程式を解析的に解いて得たそれとを比較した結果、両社は比較的良好な一致を示した。
椎名 保顕
JAERI-M 85-155, 24 Pages, 1985/10
流路中央に円柱が置かれた場合の非粘性流れに及ぼす流路幅の影響を、写像空間に1つの湧き出しを置くモデルを用いて求め、亜臨界及び、超臨界の実験結果との比較を行った。亜臨界の場合にはh/dが0から0.667まで理論と実験の一致は良好である。超臨界の場合には剥離点近くで多少のずれが見られるものの、理論と実験の一致は比較的良い。
