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土屋 勝彦; 木津 要; 三浦 友史; 安藤 俊就*; 逆井 章; 松川 誠; 玉井 広史; 石田 真一
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1427 - 1430, 2004/06
被引用回数：1 パーセンタイル：11.55(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60改修装置におけるトロイダル磁場(TF)コイルを支持する構造物の一つであるシアパネルは、転倒力に対するコイルの変位を抑えるためコイル間に配され、計測/加熱用ポートなどの周辺機器へのアクセス空間を確保するため、これらの周辺機器の取り付け後に、設置する構造になっている。そのため、シアパネルとコイル本体を結ぶボルトのモデル化にも充分注意しなければ、有限要素法(FEM)を用いた応力解析による精確な評価を得られない。本論文にて報告するFEMモデルでは、実機と同じ位置に、実際と同じスケール,材質のボルトを要素として与え、典型的な放電シナリオにおいて転倒力が最も大きくなる条件での最大変位,トレスカ応力を評価した。その結果、最大変位は8.8mm、最大トレスカ応力も、接線ポートに隣接するシアパネルを締結するボルトの一つにピークが現れることが明らかになった。これにより、実機に近いモデルに基づく評価の下で、設計目標値である「最大変位10mm以下,最大応力667MPa以下」を満たすことが明らかになった。発表では、さまざまな電磁荷重条件における評価を行い、TFコイルとセンターソレノイドの一体化支持による応力緩和の効果などについて議論する。
Al superconducting conductor jacketed with a round-in-square type stainless steel conduit for the toroidal field coils in JT-60SC土屋 勝彦; 木津 要; 三浦 友史; 安藤 俊就*; 中嶋 秀夫; 松川 誠; 逆井 章; 石田 真一
Fusion Engineering and Design, 70(2), p.131 - 140, 2004/02
被引用回数：3 パーセンタイル：23.51(Nuclear Science & Technology)JT-60改修装置における主要なコンポーネントの一つであるTFコイルでは、超臨界圧ヘリウムで超伝導(ニオブアルミ)線を強制冷却するため、コンジットと呼ばれる金属内に超伝導素線を納める、ケーブル・イン・コンジット導体を採用している。ここで用いるコンジットは円形中空の矩型であり、突き合わせ溶接して長尺化する。本形状のコンジットは、ステンレス鋼では製作実績がないため、30m長導体を試作(10mコンジット3本使用)する一貫としてR&Dを行った。この時、溶接面において、ケーブル引き込み時の妨げとなるような凸部を作らないようにした結果、コンジット内に送るガス圧を調節することで裏波の制御が可能であることがわかった。また、小型CCDカメラをコンジット内に挿入する視覚的観察法の導入により、コンジット内側における裏波の状態の良否判断に寄与できた。ケーブルの引き込み時においては、引き込み張力は途中から増加せず、滞りなく全長分を引き込むことに成功した。この後、縮径工程を経て実機サイズとし、一部をリアクト・アンド・ワインド法実証用D形サンプルに用いられた。この製作時に行われた750
Cの熱処理後でも、溶接面の健全性は保たれていた。これらのことから、本装置TFコイル用導体の量産化に対する見通しができた。
逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 江里 幸一郎; 濱田 一弥; 市毛 尚志; 礒野 高明; et al.
Nuclear Fusion, 44(2), p.329 - 334, 2004/02
超伝導トカマク装置へのJT-60改修が計画されている。原型炉に繋がる先進的な核融合技術として、JT-60改修装置(JT-60SC)の設計のために超伝導マグネット技術やプラズマ対向機器を開発した。JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル用として、高い臨界電流密度を可能とする、高い銅比4のニオブアルミ超伝導素線を新規に開発し、量産化に成功した。この素線と、突合せ溶接で作った全長30mの丸穴四角のステンレス製コンジットを用いて、実機サイズのケーブル・イン・コンジット導体を製作した。この導体を使用して、リアクト&ワインド法(熱処理後に巻線作業を行う製作方法)を実証するR&Dを進めている。ニオブアルミ導体の歪み劣化が小さいことを利用したこの製作方法は、将来の大型コイル製作の技術的な信頼性向上と低コストに繋がる先進的な超伝導技術として注目されている。JT-60SCのダイバータへの熱負荷10-15MW/m
に耐える機器として、スクリュウ管を銅製ヒートシンクに設け、これと炭素繊維複合材,緩衝材を一体ロウ付けすることで、良好なプラズマ対向機器を開発した。電子ビーム照射試験により、この対向機器は従来のスワール管の場合と比較して約1.5倍の高い熱伝達率を達成することを明らかにした。
逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 江里 幸一郎; 濱田 一弥; 市毛 尚志; 礒野 高明; et al.
Nuclear Fusion, 44(2), p.329 - 334, 2004/02
被引用回数：7 パーセンタイル：22.88(Physics, Fluids & Plasmas)超伝導トカマク装置へのJT-60改修が計画されている。原型炉に繋がる先進的な核融合技術として、JT-60改修装置(JT-60SC)の設計のために超伝導マグネット技術やプラズマ対向機器を開発した。JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル用として、高い臨界電流密度を可能とする、高い銅比4のニオブアルミ超伝導素線を新規に開発し、量産化に成功した。この素線と、突合せ溶接で作った全長30 mの丸穴四角のステンレス製コンジットを用いて、実機サイズのケーブル・イン・コンジット導体を製作した。この導体を用いて、リアクト&ワインド法(熱処理後に巻線作業を行う製作方法)を実証するR&Dを進めた。ニオブアルミ導体の歪み劣化が小さいことを利用したこの製作方法は、将来の大型コイル製作の技術的な信頼性向上と低コストに繋がる先進的な超伝導技術として注目されている。JT-60SCのダイバータへの熱負荷10-15MW/mに耐える機器として、スクリュウ管を銅製ヒートシンクに設け、これと炭素繊維複合材、緩衝材を一体ロウ付けすることで、良好なプラズマ対向機器を開発した。電子ビーム照射試験により、この対向機器は従来のスワール管の場合と比較して約1.5倍の高い熱伝達率を達成することを明らかにした。
石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.
Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07
原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。
土屋 勝彦; 木津 要; 三浦 友史; 安藤 俊就*; 礒野 高明; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 松川 誠; 逆井 章; 石田 真一
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 13(2), p.1480 - 1483, 2003/06
被引用回数：6 パーセンタイル：37.54(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60では、臨界条件クラスの高性能プラズマの長時間維持を目的として、コイルの超伝導化を伴う改修を検討している。本講演では、本改修装置の主な構造物であるトロイダル磁場コイルの設計の背景、並びに設計活動と導体の開発の現状について報告する。トロイダル磁場コイルの超伝導材料としては、先端材料であるニオブアルミを主案としている。このニオブアルミは、歪みに対して性能が劣化しにくい特徴を持つので、熱処理後にコイル化(R&W;リアクトアンドワインド法)ができる。これは大きな熱処理炉を必要としないので、大型コイルの製作には有効な製法である。また、電流密度も大きく設定できるので、コンパクトなコイルの製作が可能である。現在、実寸断面導体を用いたD型サンプルを製作し、このR&W法を実証する試験を行う準備をすすめている。トロイダル磁場コイルの構造については、有限要素プログラムを用いた強度評価を行った。この解析結果より、応力については、コイルケース,コンジット,絶縁体ともに、成立することが確認された。また、転倒力によるコイルの変位については、最大で10mm程度になる評価となった。今後さらに変位を少なくすべく、コイルケースの強化と実際の製作手段を考慮したモデルによる解析を進める。
森岡 篤彦; 逆井 章; 正木 圭; 石田 真一; 宮 直之; 松川 誠; 神永 敦嗣; 及川 晃
Fusion Engineering and Design, 63-64, p.115 - 120, 2002/12
被引用回数：12 パーセンタイル：60.73(Nuclear Science & Technology)JT-60の超伝導トロイダルコイル化に伴う改修計画において、放射線遮へい,核発熱,線量の評価を行った。超伝導コイルの核発熱を数種の真空容器を模擬して評価した。その結果、コイルの核発熱への影響が少ない真空容器の構造を決定した。真空容器の構造は、ステンレス鋼の2重壁構造で内部には中性子線を遮へいするために厚さ100mmの水層を、そして、2重壁の外側には
線を遮へいするために厚さ26mmのステンレス鋼を設置する構造とした。また、DD放電に伴い放射化による真空容器内の線量について評価した結果、真空容器内にフェライト鋼を採用することで、ステンレス鋼を用いたときに比べて30%近く、放射化量が低減できることがわかった。
Al strand with high copper ratio of 4 for fusion magnets細野 史一*; 岩城 源三*; 菊地 賢一*; 石田 真一; 安藤 俊就*; 木津 要; 三浦 友史; 逆井 章
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.1037 - 1040, 2002/03
被引用回数：6 パーセンタイル：38.85(Engineering, Electrical & Electronic)核融合装置用トロイダル磁場コイルでは、超伝導コイルの大規模化から熱処理時の歪み劣化が小さいNbAl線材が着目されている。この良好な歪み特性を活かし、NbAl線材をコイルに採用すると、化合物生成の熱処理後に巻線作業(リアクト&ワインド法)が可能となる。このため、熱処理時間の短縮化,大規模な熱処理炉不要,製作工程の簡素化等の大幅なコスト低減が見込め、大型コイルへの適用が期待されている。定常炉心試験装置として計画されているJT-60改修では、NbAl線材のトロイダル磁場コイル適用のための設計・検討が進められている。そこで、JT-60改修計画に対応した銅比4のNbAl線材を、ジェリーロール法を用いて量産規模ベースで製造した。その結果、断線なしに11kmの線材を製造することに成功した。その諸特性について報告する。
逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 栗田 源一; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 加藤 崇; et al.
Proceedings of 19th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE), p.221 - 225, 2002/00
コイルの超伝導化を主体とするJT-60改修の工学的設計研究を行った。JT-60改修の目的は、原型炉の経済性・環境適合性向上を目指した高性能プラズマの定常運転技術、及び低放射化材料の利用技術の確立である。JT-60改修では、定常化運転に向けて高
プラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱・粒子制御,ディスラプション制御に関する研究課題が設定された。これを実現するために必要な装置,機器の検討を行った。トカマク放電を長時間(
100秒)維持するために必要な超伝導トロイダル磁場コイル(TFC)には、高銅比4のNbAlケーブル・イン・コンジット導体を採用することにより高い電流密度の性能が得られ、コンパクトなTFCの設計を可能にした。また、低放射化フェライト鋼製の安定化バッフル板やリップル低減用フェライト鋼の配置及び直接冷却ダイバータ構造体等を検討した。
中村 清; 井坂 正規; 亀山 巌; 中島 照夫; 圷 陽一; 堀口 隆; 成瀬 日出夫
UTNL-R-0378, p.6.1 - 6.9, 1999/00
JRR-4は、昭和40年建設以来30年にわたり安全に運転され、遮へい実験、炉物理実験、RI生産、放射化分析、Si半導体生産、教育訓練等に幅広く利用されてきた。しかし、核不拡散政策に伴う燃料の濃縮度低減化、長期運転による施設の経年変化及び利用者の新たなニーズに対応するために原子炉施設の改造を行った。改造範囲は、低濃縮度燃料への変更、原子炉建家改修、非常用排気設備の新設、非常用電源の多重化、計測制御設備の更新、医療用照射設備の利用設備の新設など多岐にわたって行った。これらのうち、おもに原子炉建家改修とそれと関連した事柄について発表する。
菊池 輝男; 塚田 久; 三村 謙; 富田 衛; 足立 守
デコミッショニング技報, (3), p.37 - 44, 1991/02
日本原子力研究所東海研究所のホットラボは、建設以来25年以上経過しているため老朽化がすすみ、コンクリートケーブの遮蔽扉のヒンジ部や駆動装置の故障が度々起こっている。そこで扉の駆動部の分解、点検及び改修を、建設以来初めて実施した。ホットラボの遮蔽扉の開閉方式には、ヒンジ式、上昇式及び下降式の3種がある。ヒンジ式扉の駆動装置は、圧縮空気駆動とギヤ駆動の2種であったが、いずれもリング式電動駆動に変えた。上昇式扉の駆動はスクリュウシャフト駆動で、下降式扉のそれは油圧駆動であったが、両者ともボールスクリュウシャフト駆動に変えた。遮蔽扉はいずれも10トン以上の重量物で、その取扱いには細心の注意が必要であったが、特に問題もなく、改修工事を無事に終了することができ、改修前にみられた開閉の不円滑さやノイズによる誤動作を、完全に解消することができた。
根本 傳次郎; 川上 弘紀; 小金澤 卓; 佐藤 貢; 宮坂 靖彦
JAERI-M 8137, 113 Pages, 1979/03
研究用原子炉JRR-2は、1975年に炉体の改修を実施した。改修に付随して、故障の多かった制御棒装置を、改良型制御棒装置に全数更新した。主な変更点は、制御棒駆動用のラックピニオン方式をポールねじ方式とし、水平駆動軸を炉頂に移したことである。電磁石、ON-MG検出器、カールコード等の主要な部品は、放射線照射、摩耗、熱サイクル等の試験及び試作試験によって確証を得て製作した。1973年に実機の試作試験を行ない、模擬使用条件下における1,000回以上のスクラム試験を実施し、問題点を摘出し本製作に反映した。1975年11月の改修炉心における臨界試験に成功し、その後の特性試験によって、本装置の性能は、旧制御棒と同等であると確認した。改修後35サイクル、10,000時間以上の運転実績から、十分満足できる結果であり、計画、試作試験をはじめとする各種の試験及び運転結果を整理した本報は、制御棒装置の設計製作の記録として十分な意味をもつものと考える。
番場 正男; 宮坂 靖彦; 山口 森; 清水 堅一
JAERI-M 7617, 140 Pages, 1978/05
研究用原子炉JRR-2の改修のうち、重水漏洩防止のための立上りシール溶接及び炉心上部射遮蔽体の交換工事についてまとめたものである。これらの工事は、JRR-2運転管理上の懸案であった重水漏洩及び下段遮蔽体燃料孔スリーブの腐食対策と同時に、トリチウム放出率の低減、垂直孔照射設備の改善などを考慮し、1974年1月より1975年9月にかけて実施した。本工事の作業環境は、重水中のトリチウム濃度約900
ci/cm
、炉内溶接近辺の最高表面線量率約5R/hであった。しかし、適切な遮蔽、防護衣の使用及び厳密な被曝管理によって作業者の被曝量は、最大230mrem/man、平均83mrem/manであり当初計画の1/2以下であった。改修後の運転実績からみて改修の質としては、十分満足するべきものであり、計画、炉外実験、放射化した機器の撤去、据付作業、機能試験、運転結果を整理した本報は、原子炉の改修技術の記録として十分意味をもつものと考える。
宮坂 靖彦; 船山 佳郎
JAERI-M 6943, 169 Pages, 1977/03
JRR-2は1973年12月原子炉を停止し、改修工事を行なった。改修工事は運転上の問題点であった重水漏洩、下段プラグの腐食、制御棒の故障を重点に置き、(1)支持リング部での重水漏洩を止める立上りシール溶接、(2)炉心上部遮蔽体の交換(3)ヘリウム循環系の改善(4)改良型制御棒装置との交換(5)新型の燃料キャスクとの交換(6)放射性アルゴンガス(
Ar)の放出量を低減するための被照射空気系の改善等を実施した。改修工事は1975年9月に終了し、引続き改修部分の機能試験、特性試験を行ない良好な結果を得た。本報告書は、これらの試験について纏めたものであるが、特性試験の一部は1970年に実施された第3次特性試験の結果と比較するために行なわれたものも含まれている。主な内容は、改修の概略、臨界実験、制御棒の校正、中性子束分布、出力校正、放出アルゴンの測定、遮蔽効果の測定などである。
清水 堅一; 宮坂 靖彦; 番場 正男; 山口 森; 小金澤 卓
JAERI-M 6930, 22 Pages, 1977/02
JRR-2下段遮蔽体の燃料チューブの腐食にともない、上・下段遮蔽体を含む原子炉改修工事を、昭和49から50年にかけて実施した。改修工事にあたって、遮蔽体の防食を主目的とした、塗料の選定実験を実施した。実験結果、耐放射線性、耐熱性、耐アルカリ性の選定条件を満足する次の3種類の塗料を選んだ。(1)ポリアミドイミド(ポリアミド樹脂) (2)アマコート(エポキシ系) (3)黒ワニス(タール系) 上・下段遮蔽体の製作に当たって、上記3種類の塗料をそれぞれ次の箇所に使用した。
スリーブ・チューブ類(ポリアミドイミド) 遮蔽体の缶体内側(アマコート) プラグ類内側(黒ワニス)
