Energy confinement and transport of H-mode plasmas in tokamak

浦野 創

JAERI-Research 2004-027, 131 Pages, 2005/02

JAERI-Research-2004-027.pdf:5.69MB

Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性のプラズマ密度依存性,プラズマ形状効果,不純物ガス導入の効果及びコアプラズマの熱流束の影響をそれぞれ解明した。また国際マルチマシンデータベースを用いて、JT-60UにおけるHモードの閉じ込め特性の他装置との比較を行った。高密度領域では、ペデスタル肩の温度の低下に伴って、コア部の温度勾配特性長を一定に保つように中心部温度が低下した。高三角度化及びアルゴン注入によるHモードについても、ペデスタル温度の上昇が炉心プラズマの閉じ込めを決定することがわかった。また炉心プラズマの熱流束が増加しても、温度勾配特性長を一定に保つように熱拡散係数が増大した。国際マルチマシンデータベースを用いた検討では、高三角度化が将来のトカマク炉において適した運転手法であることを示した。

地質環境データ解析・可視化システム解析コードの拡張

池田 孝夫*; 吉田 英爾*

JNC TJ7400 2000-006, 159 Pages, 2000/02

JNC-TJ7400-2000-006.pdf:4.81MB

地層科学研究においては、ボーリングをはじめとする多種多様のデータに基づき地質構造を解析・モデル化し、その結果を3次元的に可視化するとともに、これらの情報に基づき透水係水場を推定して地下水流動解析を行うことが重要である。そこで、これらの評価・検討を支援するシステムとして、各種地質データの解析を支援するLand Mark、地質構造モデルの構築を支援するEarth Vision、透水係水場を推定し地下水流動解析を行うFrac-Affinityから構成される「地質環境データ解析・可視化システム」を平成9年度に開発している。しかし、上記ソフトウエアのうち地下水流動解析を行うFrac-Affinityは、解析対象が飽和解析に限定されていたことから、超深地層研究所の建設に対応してコードを飽和・不飽和解析に拡張することが必要となっていた。そこで本業務では、昨年度の検討を通じてコード拡張の理論的可能性が明らかにされたのを受け、ソルバー等の改良によりFrac-Affinityを飽和不飽和解析に拡張するとともに、超深地層研究所に関連する地下水流動解析の中で実施時期の観点から最も優先順位が高いと考えられる、立坑掘削の影響評価解析に必要なコードの改良を行った。主なコードの改良点は次の通りである。・コードの飽和不飽和解析への拡張・ソルバーの改良による解析可能最大接点数の向上・入出力インターフェースの改良、具体的には主として以下の事項 飽和不飽和解析に対応した入力項目の追加 差分メッシュ(Frac-Affinityネットワーク)や流速ベクトルの可視化 エラー情報の充実・飽和不飽和解析に対応した境界条件(自由浸出、涵養)の追加・立坑掘削を模擬するための内部境界の形状や境界条件の経時変化を取り扱う機能の追加・差分メッシュ(Frac-Affinityネットワーク)構築方法の改良と、部分的に差分メッシュの密度を調整する機能の追加 これに加えて、飽和・不飽和地下水流動解析に対して拡張したFrac-Affinityにより、立坑掘削の影響解析を含む一連の試解析の実施し、Frac-Affinityの飽和・不飽和解析、特に立坑掘削の影響の評価に対する基本的な適用性を確認した。また、「地質環境データ解析・可視化システム」では、Land Mark、Earth VisionならびにFrac-Affnityの有機的な

先進湿式MOXプラントのコスト評価

紙谷 正仁; 小島 久雄

PNC TN8410 97-220, 33 Pages, 1997/12

PNC-TN8410-97-220.pdf:1.63MB

動燃では、PUREX法をベースとした低除染再処理と簡易な燃料製造法からなる「先進湿式MOX」の概念を提案している。これは再処理/燃料製造/炉の設計境界条件を大幅に合理化あるいは変更し、湿式MOXサイクルを金属燃料サイクル並の簡素なサイクルに変更しようという構想である。この概念では、核燃料物質を低除染でリサイクルすることで抜本的な再処理の簡素化を行う。これに伴って燃料製造工程も遠隔保守セル構造となることから、再処理・燃料製造を一体化した施設内に配置し、廃液処理設備やユーティリティ等を共有することで設備合理化を図る。本報告は、こうした基本コンセプトのもとに施設概念を構築し、建設費の評価を行った結果をまとめたものである。建設費の評価は、現行技術で建設した場合の「現行プラント」、現在継続されているR&Dを反映し、現行の高除染サイクル技術を高度化した場合の「基準プラント」、先進湿式MOXの概念を採用した場合の「先進プラント」の各ケースについて行った。その結果、現行プラント(処理能力;50/y)の建設費を1した場合、基準プラント(50/y)、先進プラント(100t/y及び50/y)の建設費は、それぞれ0.60,0.66,0.50と評価された。

地層処分システム融離性能に関する稀頻度事象定員化手法の検討(V)

大久保 博生*

PNC TJ1222 97-003, 322 Pages, 1997/03

PNC-TJ1222-97-003.pdf:10.18MB

本年度は、まず、火成活動シナリオについては、専門家判断や解析手法を用いたファーフィールド境界条件パラメータ変動幅の設定とそれの核種移行影響解析への反映を行った。また、地震・断層/隆起・侵食シナリオについては、外部インフルエンスダイヤグラムに基づく解析フレームの作成と境界条件変動幅設定の検討を行い、専門家の主観的判断の必要な項目等を明らかにした。さらに、気候変動/人間活動シナリオについては、各シナリオに関する情報調査を通じた特徴の把握と外部インフルエンスダイヤグラムの作成を行った。次に、シナリオ作成支援システムの高度化については、データベース情報及び階層情報の各表示機能の追加とそれらの情報の整合性のチェック、並びにXI法に基づくシナリオのリスク算出機能の追加を行った。

Neural Network Predictive and Anticipatory Control Algorithms for a Neural Adaptive Control System

Ugolini; 吉川 信治; 小澤 健二

PNC TN9410 95-210, 11 Pages, 1995/09

PNC-TN9410-95-210.pdf:0.47MB

蒸気発生器の出口蒸気温度の正確な制御は、原子力発電所の水/蒸気系全体の性能を向上させるために重要である。本報告書では、制御対象の挙動予測及び制御対象の上流で時間的に先行して観測される境界条件をニューラルネットワークによって制御信号に反映させるアルゴリズムについて述べる。このアルゴリズムはニューラルネットワークを用いたモデル適応制御法(MRACnn)に組み込まれている。MRACnnが原子炉の蒸気発生器のような非線形な機器をも制御できることは既に報じられているが、MRACnnシステムの性能向上のためにニューラルネットワークの特性を更に利用する手法については今まで考えられてはいなかった。本報告書に述べるMRACnnの改良型は高速炉プラントシュミレータと接続して、蒸気発生器出口蒸気温度の制御に用いられた。この結果、制御対象の挙動予測及び制御対象の上流で時間的に先行して観測される境界条件を制御信号に反映させることが制御性能を向上させることを確認した。

メソスケール大気力学モデルPHYSICの改良; 総観規模数値予報モデルの出力を用いた初期値・境界値の設定

永井 晴康; 山澤 弘実

JAERI-Research 95-016, 22 Pages, 1995/03

JAERI-Research-95-016.pdf:0.88MB

本報告は、高精度大気拡散評価モデルPHYSICのうち、気象場計算を行うメソスケール大気力学モデルの改良についてまとめたものである。メソスケール大気力学モデルに広域の気象変動を詳細に導入するために、気象庁の総観規模数値気象予報モデルの出力GPVを用いた初期条件及び境界条件の設定が必要である。そこで、GPVデータからPHYSIC用に総観規模気象データファイルを作成するプログラムの開発と、それに対応した気象データの入力、空間内挿及び時間内挿方法の改良を行った。さらに、雲量と地表面湿潤度をGPVデータから計算する方法を開発し、モデルの計算コードに追加した。

Control-rod interference effects observed during reactor physics experiments with nuclear ship MUTSU

板垣 正文; 三好 慶典; 覚張 和彦*; 岡田 昇*; 酒井 友宏*

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(5), p.465 - 476, 1993/05

https://doi.org/10.3327/jnst.30.465

原子力船「むつ」の炉物理試験の過程で制御棒相互間にいくつかの種類の干渉効果が見られた。通常の高温運転下では炉心中央に配置された二つの制御棒グループ間で正のshadowing効果が支配的であり、その効果の程度は相対する制御棒グループの引抜き位置に依存する。炉心外周部の制御棒と炉心中央の制御棒との相互干渉は、これら制御棒の3次元的な位置関係によって正と負の両方のshadowingが起こり得る。約1400Mwd/tの燃焼によって中央に位置する制御棒のワースが増加する傾向が見られたが、この原因は制御棒パターンの燃焼変化に伴ってshadowing効果が減少したためと考えられる。以上のような種々の制御棒干渉効果を正確に解析するためには、制御棒効果を内部境界条件として与えた3次元拡散計算が有効であることが示された。

単相多次元コードAQUAによる高速原型炉「もんじゅ」炉内熱流動解析(2) 炉容器全体解析用標準メッシュの規定と自然循環予備解析

村松 壽晴

PNC TN9410 90-095, 236 Pages, 1990/07

PNC-TN9410-90-095.pdf:7.81MB

高速原型炉「もんじゅ」の炉容器熱流動解析を単相多次元熱流動解析コードAQUAを用いて行なう場合の、標準的な3次元解析モデルおよび2次元解析モデルを作成した。この標準解析モデルの計算総セル数は、それぞれ23270セルおよび2004セルである。ここで作成した標準解析モデルを用いて、平行炉心第10サイクル末期の定格負荷運転状態からの自然循環事象(外部電源喪失事故+ディーゼル発電機起動失敗)を例に取り、その予備解析を実施した。得られた結果は、以下に示す通りである。(1) 定格運転状態での炉内流量配分は、各流量領域の設計値に対して、3次元解析モデルで最大10%、2次元解析モデルで最大20%の範囲内で一致する。(2) 事象開始後、上部プレナム内に温度成層化現象が発生するものの、その解消過程は3次元解析モデルの結果の方が早い。(3) 3次元解析モデルによる被覆管肉厚中心温度は、制限値675を上回らず、炉心は安定に冷却される。

Effect of pressure on slugging in steam/water two-phase flow in a large diameter horizontal pipe

中村 秀夫; 川路 正裕; 安濃田 良成; 小泉 安郎; 田坂 完二

Proc.2nd Int.Topical Meeting on Nuclear Power Plant Thermal Hydraulics and Operations, p.1 - 102, 1986/00

ROSA-IV計画では、二流体二相応モデル開発の一環として、小型定常二相流実験装置(TPTF)を用いた大口径水平配管内での高温高圧-水蒸気二相流実験を実施している。今回は、スラグ流発生に対する、圧力および配管口径の影響について、層状流-スラグ流遷移境界を中心にして報告する。内径180mm、10m長配管と、分離型入口ミキサーを用いて行なった実験結果と、既存の水-空気大口径配管実験結果との比較より、次のことが明らかとなった。 (1)大口径水平配管において、層状流-スラグ流の遷移境界条件は、約90気圧以下の水-蒸気系と、大気圧下の水-空気系でほぼ同一の結果が得られた。 (2)TPTFの実験条件下では約90気圧以上ではスラグ流は観測されなかった。 (3)層状流-スラグ流遷移はKelvin-Helmholtzの不安定性理論に基く波の増幅過程が主要因とされているが、TPTFの30気圧での実験結果は、Walltsらの実験式、三島らの理論式とよく合うことが明らかとなった。 内径87mm、6.4m長配管を、レデューサを介して設置して行った実験では、層状流-スラグ流遷移が、内径180mmと50mm以下の配管で得られた境界の中間の領域で生じることが明らかとなった。

多孔質内自然対流における速度の壁面すべりについて

増岡 隆士*; 河村 洋; 岡本 芳三

日本機械学会論文集,B, 423, p.2157 - 2162, 1981/00

多孔質内の自然対流を解析するにあたって、固体壁面における境界条件を如何にとるべきかを検討した。この種の解析においては、基礎方程式中の粘性項を無視することが多いため、固体壁面上での速度は有限とみなす、つまり面すべりを許すことが多い。本報では、この近似の妥当性を検討し、場合によっては、速度がゼロとするよりも面すべりを許す方がよい結果を与えることを示した。