Evaluation of neutronic characteristics of STACY 80-cm-diameter cylindrical core fueled with 6% enriched uranyl nitrate solution

柳澤 宏司; 曽野 浩樹

JAERI-Tech 2003-057, 39 Pages, 2003/06

JAERI-Tech-2003-057.pdf:2.76MB

定常臨界実験装置(STACY)の次期実験炉心構成の核的安全設計を検討するために、6%濃縮硝酸ウラニル溶液を燃料とした80cm直径円筒炉心の核特性を計算解析によって評価した。本解析では、中性子断面積データとして最新の核データライブラリJENDL-3.3を使用した。SRACコードシステムの拡散コードCITATIONと連続エネルギーモンテカルロコードMVPを用いて中性子拡散及び輸送計算を行った。ウラン濃度(最大500gU/l),遊離硝酸濃度(0~8mol/l),ガドリニウム及びホウ素の可溶性中性子毒物の濃度をパラメータとして炉心の臨界液位を得た。評価の結果、すべての臨界炉心はSTACYの運転に要求される過剰反応度,反応度添加率,安全棒による停止余裕に関する安全基準に適合することが確認された。

アルミニウム被覆カドミウム薄肉円筒中性子吸収体の製作

武山 友憲; 千葉 雅昭; 磯崎 太*; 雨澤 博男; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 小田部 芳清*; 平田 雄二*; 高 勇; 大場 敏弘

JAERI-Tech 2001-024, 32 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-024.pdf:4.41MB

中性子スペクトル調整型キャプセルの製作にあたり、試料に高速中性子のみを照射する目的で、熱中性子吸収材であるカドミウムのアルミニウム被覆密封薄肉円筒を製作した。核設計、熱設計上からの要求は、カドミウムの肉厚5.5mm,内径23mm,全長750mm,アルミニウム被覆肉厚0.7mmであり、カドミウムの表面に酸化膜があってはならない、アルミニウム被覆は全面においてカドミウムと密着していることであった。この仕様を満足するため鋳造によって製作した。酸化を防止するためとカドミウムは特定化学物質であるため、真空溶液鋳造装置を製作して鋳造を行った。

平成10年度における定常臨界実験装置STACYの運転記録,2; 800円筒炉心・10%濃縮ウラン硝酸水溶液(受託研究)

小野寺 清二; 曽野 浩樹; 広瀬 秀幸; 谷野 秀一; 長澤 誠*; 村上 清信; 桜庭 耕一; 宮内 正勝; 山根 祐一; 大野 秋男

JAERI-Tech 2000-013, p.57 - 0, 2000/03

JAERI-Tech-2000-013.pdf:2.43MB

燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)の定常臨界実験装置STACYでは、平成10年度後半(10月~2月)に、直径約80cm、高さ約150cmの円筒型炉心タンクを用いた臨界実験を、計41回行った。実験では、炉心タンクの周囲に保温材(ヒータ付)を取付け、おもに溶液燃料昇温時の反応度効果を測定した。本書は、これらの実験における運転記録として、燃料組成の経時変化、並びに各運転毎の反応度添加量、臨界量、炉出力等の運転管理データをまとめたものである。燃料管理については、燃料貯槽量及び燃料組成の変化傾向を直線でフィティングして内挿補間し、その変化量を定量的に把握できた。また運転管理データのうち、実験時における液位反応度測定値は、実験解析から求められた臨界液位-液位反応度フィティング式にほぼ一致した。

円筒電極直接通電型溶融炉工学試験装置第9回試験(JCEM-E9試験); 高放射性廃液固化研究報告

児島 慶造; 後藤 博幸; 福田 好博*; 三林 健次郎*; 正木 敏夫; 小林 洋昭; 浅野 博之*

PNC TN8410 98-041, 185 Pages, 1998/02

PNC-TN8410-98-041.pdf:7.51MB

高性能溶融炉の一環として、1996年6月から7月にかけて円筒電極直接通電型溶融炉工学試験装置(JCEM工学試験装置)の第9回試験(JCEM-E9試験)を実施した。本試験では、白金族元素を含む模擬廃液(高模擬度廃液)を用い、JCEM工学試験装置における白金族元素が運転に及ぼす影響について評価を行った。その他、電極侵食量、固化ガラスの品質等、基本的な運転特性についても併せて評価を行った。JCEM工学試験装置は主要炉体を金属製電極および耐火レンガで構成したジュール加熱型溶融炉であり、溶融ガラス中に挿入した内部電極と外部電極間で通電してガラスを加熱するものである。外部電極は補助加熱炉の発熱体により加熱することが可能である。補助加熱炉は主に断熱材で構成され、金属製のケーシングで覆ったものである。本装置の溶融表面積は0.35㎡で、TVF溶融炉0.66㎡の約2分の1の規模である。本試験では、合計で13バッチのガラス製造運転を行い、3663㎏のガラスを製造した。試験の結果、JCEM工学試験装置の高模擬度廃液での処理能力は、ガラス製造速度で4.205.60㎏/hにあると判断され、低模擬度廃液を用いたJCEM-E8試験での結果よりも20%以上低い値であることが確認された。これは、溶融ガラス中の白金族元素の濃度分布の差による電流の集中が主な原因と考えられた。白金族元素の抜き出し性については、バッチごとの収支、およびドレンアウト後の炉内残留ガラスの観察より判断して良好な結果を得た。製造されたガラスの品質についてもTVF標準ガラスと比較しても有意な差はみられなかった。

並列計算機上での構造格子生成システムの開発

村松 一弘; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 柳澤 一郎*

計算工学講演会論文集, 2(1), p.113 - 116, 1997/05

大規模な計算格子を効率よく生成できる並列計算機対応の汎用構造格子生成システムを開発した。本システムは、繁雑な格子生成がGUIにより視覚的かつ効率的に行うことができる。GUIはMotifベースで開発しているため、任意のUNIX-WSで動作可能である。格子としては、デカルト・円筒座標、及びBFC座標を扱うことができる。BFC座標では、代数的補間法と偏微分方程式法による内部格子生成が選択でき、格子のスムージングが可能である。偏微分方程式法の計算部分は、一般に負荷が大きいため並列計算機に配置し、分散処理を行うことが可能である。また出力される格子データは、解析コードが並列計算機で動作する際の負荷分散のための領域分割に対応している。

円筒構造物試験データを用いた熱過渡強度評価法の検討 -高速原型炉クリープ疲労損傷評価法と高度化案の比較-

川崎 信史; 笠原 直人

PNC TN9410 96-294, 47 Pages, 1996/07

PNC-TN9410-96-294.pdf:1.5MB

高速炉の主要構造物としては原子炉容器,配管,熱交換器,ノズル等などが挙げられる。高温構造設計基準では,これらの構造物の構造健全性維持を目的として,1次応力,ひずみ,クリープ疲労損傷の制限を設けている。特に高速炉のような高温で繰返し荷重(熱過渡)を受ける低圧の構造物においては,クリープ疲労損傷が構造物の支配的な破損形態となり,設計成立範囲を限定する要因となっている。本研究では,一般化弾性追従モデルを採用したクリープ疲労損傷評価高度化案を使用し,円筒構造物の強度評価を行った。さらに,熱過渡強度試験より得られた円筒構造物試験データと強度評価より得られた損傷値の比較を行い,もんじゅの方法と高度化案の評価精度について検討した。その結果,以下の知見を得た。1.累積疲労損傷係数Dfは,円筒構造物において高度化案の方がもんじゅの方法より低目の損傷値を示した。(ただし,弾性追従が大きい構造不連続部では高度化案が高目の損傷値となった。)2.累積クリープ損傷係数Dcも,高度化案の方が低目の損傷値を示す。(構造不連続部を持つ円筒構造STF-3で約0.7倍,構造不連続部を持たない円筒構造STF-10で約0.1倍)3.STF-3のき裂未発生部には,もんじゅの方法では制限損傷値を超えている部位が存在するが,高度化案では制限値内の評価であり,高度化案ではより正確なクリープ疲労損傷評価ができる。上記の結果から,高度化案はもんじゅの方法と比較してDf,Dc共により実験結果に近い損傷値を予測した。この損傷評価精度の向上により,設計成立範囲の拡大の見通しを得ることができた。

円筒殻のせん断・曲げ座屈におけるせん断曲げ相互作用の解析的評価

月森 和之

PNC TN9410 95-042, 313 Pages, 1995/02

PNC-TN9410-95-042.pdf:15.49MB

高速増殖炉(FBR)の機器や配管は基本的に薄肉構造であるため、地震時等の座屈の防止に対する配慮が重要となる。そこで、昭和63年度からFBR機器構造設計の安全裕度の適正化を図り、設計の合理化を実現することを目的として、基本的な構造モデルである薄肉円筒殻のせん断・曲げ座屈に関する研究開発が展開され、広範囲な形状および材質の構造物に適用しうる解析に基づく座屈評価式が提案された。本報告は、この延長上に位置づけられるもので、座屈評価式の高度化を図るために前述の評価式では考慮されていないせん断-曲げ相互作用の影響について解析的に検討・評価した結果についてまとめたものである。せん断-曲げ相互作用の影響の検討は、次の3つの観点から実施した。(1)主応力差等の応力指標の最大値と発生位置に対するせん断荷重と曲げモーメントの比率の影響。(2)弾性座屈固有値解析によるせん断支配型座屈と曲げ支配型座屈の遷移領域でのせん断-曲げ相互作用の影響。(3)弾塑性域では,塑性ポテンシャルを介して、せん断応力と直応力が従属関係にあることから、塑性の進展に起因するせん断ー曲げ相互作用の理論的評価手法の検討。検討の結果、(1)純せん断力、純曲げモーメントそれぞれ単独で発生する主応力差および相当応力の最大値と発生位置は、せん断力と曲げモーメントを重畳させた場合も変わらない。(2)せん断支配型座屈と曲げ支配型座屈の遷移領域でのせん断ー曲げ相互作用は弾性の場合も若干存在するが、弾塑性の場合は塑性に起因した相互作用が卓越する。(3)既存のy係数を包含する、塑性の進展に起因するせん断-曲げ相互作用の理論的手法を提案した。さらに、試験データおよび弾塑性詳細解析との比較から、この方法によって、せん断支配型から曲げ支配型への遷移領域を合理的に評価できることを確認した。上の結果から、解析的にせん断-曲げ相互作用の影響を評価し、既存の座屈評価式を高度化できる見通しが得られた。

高レベル廃棄物処理技術開発(平成5年度業務報告)-高放射性廃液固化研究報告-

五十嵐 寛; 小林 洋昭; 正木 敏夫; 野崎 昇一*; 河村 和廣; 米谷 雅之; 寺田 明彦

PNC TN8440 94-028, 173 Pages, 1994/06

本報告書は、環境技術開発部、環境技術第一開発室において平成5年度に実施された主な技術開発や試験成果についてまとめたものである。(1)溶融技術高度化試験・円筒電極直接通電型溶融炉(JCEM)技術開発として工学試験装置を用いた模擬高レベル廃液の供給試験を実施し、JCEMの通電特性、原料処理特性を把握した。・ガラス溶融炉設計手法の体系化及び運転支援のための溶融炉設計システムの概念検討を実施するとともに、システムの中核となる熱流動解析コードの検証を行った。・モックアップ2号溶融炉を用いた遠隔解体試験を実施した。・炉内検査試験装置の製作を完了し、基本性能評価試験を実施した。・コールドクルーシブル溶融技術の廃棄物処理への適用性を評価するため、金属やガラスを溶融する基礎試験を実施し、溶融特性を把握した。耐蝕性を考慮したインコネル690製の炉を製作した。・ガラス固化技術開発施設の運転保全、支援及び外部期間からの情報提供依頼に対して技術情報の円滑な利用を図るため、廃棄物研究開発データベースシステムの改良を行うとともにデータの入力を実施した。(2)高レベル廃棄物高減容処理技術開発・高レベル廃液中の沈澱物の諸物性を把握するための試験を実施した。・模擬廃液から電解法で白金族元素であるPdとRuを分離する試験を行い、定量的

Dynamic buckling analysis of liquid-filled shells with imperfections

月森 和之

PNC TN9410 91-393, 152 Pages, 1992/12

PNC-TN9410-91-393.pdf:2.47MB

実際のシェル構造では何らかの形状不整が存在する。構造の信頼性を確保するためには形状不整を合理的に押さえる必要がある。液体を内包する円筒シェル構造の動的座屈問題について形状不整の影響を検討した例はない。本研究は周方向形状不整を有する不完全円筒シェルの動的座屈問題の解析に関するものである。まず、変分原理に基づき、動的な流体-構造連成、周方向と軸方向のモード連成および周方向形状不整を考慮した動的座屈問題を解くために基礎方程式を導いた。つぎに、これらに有限要素法を適用し、マトリックス形の方程式を導き解析プログラムを作成した。最後にいくつかの基本的な例題を通して形状不整の影響を検討した。その結果、完全円筒を仮定した解析では現われない不安定領域を促えるとともに固有振動数の変化等についても確認された。なお、本研究は筆者が、1990年9月から1991年8月にかけて米国ノースウエスタン大学に客員研究員として滞在中にW. K. Liu教授のもとで行ったものである。

垂直平行2チャンネル流路における自然対流および混合対流実験

椎名 保顕; 藤村 薫

JAERI-M 84-201, 29 Pages, 1984/11

JAERI-M-84-201.pdf:0.8MB

多目的高温ガス炉の強制対流冷却そう失事故時の炉心内伝熱流動特性を模擬する目的で炉心内逆流実験を行った。炉心内多チャンネル流れを2チャンネルで模擬し、自然対流、および混合対流時の壁温分布、循環流量、流体内温度分布等の測定を行った。その結果、自然対流流量とグラスホフ数の関係、混合対流時の壁温・流量特性などが得られた。