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濱本 真平; 栃尾 大輔; 石井 俊晃; 澤畑 洋明
日本原子力学会和文論文誌, 16(4), p.169 - 172, 2017/12
高温工学試験研究炉(HTTR)の制御棒温度を測定するために、制御棒の先端に溶融ワイヤを設置した。原子炉出力100%の状態から原子炉をスクラムさせた後、溶融ワイヤを制御棒から取り出し、外観を目視で観察した。その結果、融点が505
C以下の溶融ワイヤは溶融しており、融点が651C以上の溶融ワイヤが溶融していないことが確認できた。よって制御棒先端の最高到達温度は、溶融ワイヤが設置されている位置で505Cから651Cの範囲にあることが分かった。また運転中の制御棒の最高到達温度は、制御棒被覆管材Alloy800Hの使用制限値900Cを超えていないことを確認した。
Lee, S.; 近藤 貴; 芳野 隆治; Cho, T.*; 平田 真史*; 三浦 幸俊
Transactions of Fusion Technology, 39(1T), p.151 - 154, 2001/01
本研究ではレーザーを用いた開放端系プラズマ内部のイオン温度、及び高速イオン計測手法を提案する。さらに核融合反応により生じた
粒子がヘリウム灰として残留する割合や重水素-三重水素比等、炉心プラズマの実現と制御に対し重要な物理量の測定手法についても述べる。炭酸ガスレーザーによる微少角協同トムソン散乱法では、開放端装置における軸方向イオン温度及び高速イオン密度分布が単独のビームラインで同時計測可能である。また磁場に垂直な方向の散乱光成分を検出することで、イオンサイクロトロン周波数に共鳴した櫛形のスペクトル分布からヘリウム灰密度や燃料比が推定できる。本論文では開放端型炉心プラズマからの散乱光強度を計算により求め、本方式の実現可能性を示すとともに、現在稼働中のタンデムミラー装置GAMMA10において実証試験を行うための新計測方式についても言及した。
近藤 貴
プラズマ・核融合学会誌, 76(9), P. 888, 2000/09
電磁波の散乱波長がデバイ長より大きい場合の散乱現象。その散乱波長域で熱揺動以上の波動・乱れが励起されている場合は、そのスペクトル測定に用いられる。他方、熱揺動の場合の散乱スペクトルはイオンを遮蔽する電子群の協同(集団)運動のドップラーシフトを受けて、電子とイオンの双方の速度分布関数を反映する。後者を利用して、1970年代にはCO
レーザーなどを用いてイオン温度計測の一手法として開発されたので、イオン・トムソン散乱とも呼ばれる。近年、核燃焼プラズマの粒子計測法の有力な候補として見直され、光源としてジャイロトロン(ミリ波)あるいはCOレーザー(波長10.6
m)を用いて研究が行われている。前者は、JETで高エネルギー粒子を対象として測定が行われて(波長2.1mm)、TEXTORに引き継がれている。散乱角が大きくとれるが、プラズマ中の屈折のため散乱場所を同定する必要がある。後者はJT-60Uで開発が進められており、波長が短いため小角散乱にする必要があるが、屈折の問題は無く散乱場所の同定は容易。
技術協力課*
JNC TN1400 2000-007, 100 Pages, 2000/07
JNC-TN1400-2000-007.pdf:4.67MB
機構は、大学及び研究機関(以下「大学等」という。)との研究協力の推進を図るため、平成11年度から核燃料サイクル公募型研究推進制度を発足させた。同制度は、機構が取り組む核燃料サイクル分野の研究開発において、大学等の研究者から、広く先見的、独創的でかつ原則として機構の施設及び設備を利用する基礎・基盤的研究テーマを公募する。応募者には研究に主体的に取り組んで頂き、機構の研究者と外部の研究者との交流、情報交換、成果の公表等により、機構の研究環境の活性化を図り、もって基礎・基盤的研究開発を効率的に推進することを目的とする。大学等の研究者から提案して頂いた研究テーマは、外部の専門家を中心とする選考委員会で選考している。本報告書は、平成11年度に実施した高速増殖炉関係、核燃料サイクル関係及び環境技術関係の核燃料サイクル公募型研究に関する11件の研究テーマの実施結果についてその概要をまとめたものである。
J.S.Koog*; 逆井 章; 小出 芳彦; 白井 浩; 鎌田 裕; 福田 武司; 芳野 隆治; JT-60チーム
Review of Scientific Instruments, 70(1), p.372 - 374, 1999/01
被引用回数：3 パーセンタイル：33.25(Instruments & Instrumentation)干渉フィルターを用いた荷電交換再結合分光法により、JT-60UプラズマのL-H遷移時、鋸歯状振動発生時のイオン温度、プラズマ回転速度を1msの高時間分解能で測定した。この計測システムは、JT-60Uでの光を光ファイバーを通してフィルター分光器に入射して、1/3ずつの光の分岐した後、3枚の干渉フィルターで分光し、3台のフォトマルで検出する構成となっている。干渉フィルターは、測定するイオン温度の範囲に合わせて、中心波長、バンド幅が選択される。3つのフィルターにより、スペクトルは中心波長付近、両サイド波長の3成分に分けられ、それぞれの強度比からイオン温度、回転速度を決定するL-H遷移時は、端プラズマ付近でイオン温度の急速な上昇及び回転速度の変化を測定した。プラズマ端で閉じ込めが改善され、プラズマ中心に向けて熱が伝導する様子が、各位置の時間変化から観測された。
稲垣 照美*; 石井 敏満; 岡本 芳三*
非破壊検査, 48(10), p.673 - 681, 1999/00
提案する赤外線三色分光放射温度計測法は、検出波長域の異なる3台の赤外線サーモグラフィ装置、あるいは3種類の赤外線フィルタを内蔵した装置を利用し、計測対象物の温度を計測する手法である。なお、計測に利用した赤外線サーモグラフィ装置は、2-13mの検出波長帯域を有している。本研究では、測定対象物表面の放射率をパラメータとした数値シミュレーションや一連の検証実験を実施した。その結果、赤外線三色分光法放射温度計測法が対象物表面の放射率や反射率、及び周囲環境条件を特定することなく
5K程度の誤差で、対象物表面の真の温度を測定できることがわかった。また、この計測法は、放射率を特定しにくい対象物の二次元定量温度計測、及び原子力施設などの人が近寄り難い領域にある機器構造物の非破壊診断に有効となり得る可能性がある。
平内 慎一; 横倉 賢治; 森山 伸一; 佐藤 臣夫*; 石井 和宏*; 藤井 常幸
JAERI-Tech 98-006, 27 Pages, 1998/03
JT-60におけるイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱では、2基のアンテナを用いてプラズマに100MHz帯の大電力高周波を結合され、共鳴するイオンを加速することでプラズマ加熱を行う。アンテナは、高温のプラズマから近い位置に設置されるため、非常に過酷な条件下に置かれている。そのためICRFアンテナでは、プラズマ粒子の衝突によると思われる表面の溶融が問題になっており、その原因解明が重要な課題となっている。この損失の原因、機構を明らかにし、熱負荷の小さい運転条件を追究し、アンテナの健全性維持を目的で、赤外線熱画像装置を用いた「ICRFアンテナ表面温度計測装置」を開発した。これを利用し、温度計測を行い損傷を最小限に抑える運転が可能になってきた。
石井 敏満; 衛藤 基邦; 秋場 真人; 稲垣 照美*; 岡本 芳三*
可視化情報学会誌, 18(67), p.36 - 42, 1997/10
本研究では、核融合炉のプラズマ中不純物を制御するためのダイバータ構造物の不良部検出に対して、赤外線放射温度計による非破壊検査法を適用する場合に、検査対象物の加熱法が可視化診断に与える影響を明らかにした。ダイバータ構造物は、炭素繊維材料製タイルと銅製冷却部を接合した物であり、これを模擬した試験体をハロゲンランプ加熱、高温ガス加熱、温水加熱の3種類の方法で加熱して接合不良部検出を行った結果、いずれの加熱法でも接合不良欠陥を検出できた。特に温水加熱法は、タイル接合面積の25%の接合不良部まで検出でき、他の加熱法より検出限界の点で優れていた。更に、実機のダイバータが冷却管を有する構造であることから、赤外線放射温度計によるダイバータ構造物の非破壊検査では、温水加熱法の適用性が高いと結論付けることができた。
森本 俊一*; 秋野 詔夫; 一宮 浩市*
日本機械学会論文集,B, 63(611), p.220 - 223, 1997/07
感温液晶は、温度に応じた色彩を呈するため、温度分布の定性的可視化観察に広く用いられており、最近はテレビカメラを用いた色彩計測技術の普及とともに温度分布の定量的高精度計測技術としても注目されている。さらに、高速現象への適用が期待され、そのために感温液晶の色彩変化の時定数の評価が不可欠である。そこで、高速色彩計測系の開発を行った。まず、感温液晶の分光反射特性とフォトダイオードの分光感度特性を用いて計測システムの出力特性を予測する計算を行い、波長特性を有する2個の高速応答性の高感度アバランシェ・フォトダイオードを用いる計測システムが良好な特性を有することを見いだした。次いで、計測系を組み立て感温液晶の色彩変化特性を実測し、ほぼ予測通りの測定精度と範囲を有することを明らかにした。この成果によって、感温液晶温度測定の可能性を広げることができた。
森本 俊一*; 秋野 詔夫; 一宮 浩市*
日本機械学会論文集,B, 63(611), p.213 - 219, 1997/07
感温液晶は温度に応じて明瞭な色彩を呈するので、温度分布の定性的可視化観察に既に広く用いられており、最近ではテレビカメラを用いた色彩計測技術の普及とともに温度分布の定量的かつ高精度な計測技術としても注目されている。しかし、液晶の光学的測定には、諸特性の基礎となる分光特性、照明及び観察の角度の影響、高精度な色彩から温度への変換法、ヒステリシス等解明すべき事項が残されている。本論文では、まず物性と見なしうる分光反射率を測定し、スペクトルが最大となる波長から高精度に温度を決定できるピーク波長法を評価した。次いで、色彩理論に従って分光反射率より色度座標値を算出し、色相値と温度の関係を同定するとともに、ヒステリシスは求められないこと、さらに、照明及び観察方位角が温度値に与える誤差を評価した。これらの成果は、液晶温度測定法の物理的基礎の構築に寄与した。
秋野 詔夫; 一宮 浩市*; 森本 俊一*; 久保 真治; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*
第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.307 - 308, 1995/05
感温液晶は、温度により様々な色彩を提示するので、リアルタイムに温度分布を可視化計測する用途に最近よく利用されている。本報告は、高速で変化する温度場を感温液晶で計測することを目的として、光・色彩計測の高速化を試みた結果について述べるものである。まず、液晶の分光反射率を測定し、そのデータを用いて高速光センサーの出力特性を予測計算した。その結果より、異なった分光感度特性を有する2種のアバランシェフォトダイオードの出力の比が、広い温度範囲で温度と良い相関を有することを見出した。次いで、実際的に確認実験を行い、従来の方法と較べて広い温度範囲で精度良く温度測定ができることを示した。
石井 敏満; 衛藤 基邦; 石橋 英人*; 稲垣 照美*; 岡本 芳三*
日本機械学会論文集,A, 60(579), p.2492 - 2497, 1994/11
核融合炉のダイバータは、プラズマディスラプション時にアーマタイル表面が損耗するため、交換可能な銅と炭素系材料の接合構造体が考えられる。これに伴い、交換(再接合)技術の開発や再接合後の健全性評価技術の確立が非常に重要になる。そこで本研究では、再接合後の健全性評価に、非破壊検査法として注目されている赤外線放射温度計測法の応用を試み以下のような知見を得ることができた。(1)接合されたタイルと剥離したタイルを有するダイバータ模擬試験体を利用し、タイル表面に熱エネルギーを入射した場合に、接合状態の違いにより生じる表面温度の差を、赤外線放射温度計測法により検出し、接合不良タイルを確認することができた。(2)アーマタイルに使われる炭素繊維複合材料を赤外線放射温度計測する場合に、把握しておかなければならない材料の放射率や射度係数等の各特性を計測することができた。
秋野 詔夫
エレクトロニクス, 38(11), p.30 - 33, 1993/11
本解説は、液晶を用いる温度の計測及び温度分布の可視化技術を、エレクトロニクス分野の技術者向けに解説したものである。液晶の歴史、温度計測に用いられる液晶の種類、使い方、応用例、今後の動向、赤外線カメラとの比較等について述べた。
秋野 詔夫; 一宮 浩市*; 那須 敏行*; 藁科 博章*; 功刀 資彰
日本機械学会論文集,C, 59(557), p.100 - 104, 1993/01
感温液晶は温度に応じて色彩を変えるので、それで物体表面を覆うと、温度分布が色彩分布として可視化できる。著者らは、画像処理技術を応用して、色彩分布から温度分布を定量計測する技術を開発してきた。本論文は、温度勾配響、及び、観察角度の影響を実験的に検討したものである。直線的温度分布を作り得る校正板に感温液晶シートを接着しテレビカメラと色分解フィルターを組み合わせた測定装置を用いて、種々の温度勾配で温度分布を測定した。温度勾配と誤差の間の小さな線形関係を見いだした。この関係で補正を加えると、最大誤差が0.25C以下となること、温度勾配が0.2C/mm以下では誤差が0.1C以内であることを明らかにした。次いで一定温度面に液晶シートを接着し、テレビカメラの位置を変えて測定し、観察方向と測定温度の関係を検討した。観測角度が5度以内では誤差は0.1C以内となり無視しうることを明らかにした。
荒 克之
センサ技術, 2(2), p.72 - 76, 1982/00
原子炉における温度計測の概要、放射線下における温度計測の問題について概説したのち、原子炉内環境下で使用されている各種熱電対および熱電対以外の温度センサについて概観し、使用範囲(温度その他の制約条件を含む)長所と欠点、などについてのべた。取り上げたセンサは、熱電対ではCA熱電対、改良型CA熱電対、PR熱電対、W-Re熱電対、De-Mo熱電対、又熱電対以外では超高波温度計、熱雑高温度計、測温抵抗体、うず覆流温度計、圧力温度計、マイクロ波温度計である。
濱本 真平; 澤畑 洋明; 鈴木 尚; 石井 俊晃; 柳田 佳徳
no journal, ,
原子炉の研究開発において、スケールアップされた段階ごとに様々な工学値を実測し、最適評価値を得るための設計技術を向上させることは、動力炉の安全性と運転性能の向上に役立つため重要である。本研究では、設計技術の高度化に繋げることを目的として、炉内構造物のうち制御棒の先端部に融点の異なる合金ワイヤを複数設置し、一定期間原子炉を運転した後に取り出し、溶融状態を確認することで、制御棒が使用中に到達した最高温度を測定することとした。
瀬川 麻里子
no journal, ,
溶融した新素材や稼働中の電動機の内部温度は、これらの製品開発に資する極めて重要なパラメーターである。そこで我々は、中性子共鳴吸収の温度依存性(ドップラ効果)とSelf-indication(SI)法を組み合わせて、非破壊かつ非接触で温度を計測する手法の確立を目指している。このドップラ効果とは、測定試料中の原子核が高温あるいは低温になると、原子核の熱振動により中性子共鳴吸収ピークの形状が変化する現象である。また、SI法では中性子ビーム軸上に配置した測定試料とindicatorを利用する。indicatorは測定試料に含まれる核種と同じ核種で構成され、このindicatorから発生する即発ガンマ線の飛行時間を測定することによって、間接的に測定試料を透過した中性子を検出する。本研究では、ドップラ効果とSI法を組み合わせた温度計測法の原理実証のため、パルス中性子が利用できるJ-PARCにおいて、測定試料(Ta)の温度を296
765Kまで変化させ、indicator(Ta)からの即発ガンマ線を計測して、ドップラ効果による中性子共鳴吸収ピークの変化量(以後、ピーク変化量)を分析した。この結果、中性子エネルギーEn=4.28eV領域において、ピーク変化量が測定試料の温度に依存し変化していることを確認した。さらに、ピーク変化量と測定試料の温度の関係が一次関数により精度よく近似可能なことから、試料の温度が765K以下の領域において、本手法により温度分析が可能であるという見通しを得た。展示会では、測定手法や装置,温度決定精度に加え、期待できる応用先などについても説明する。
