Heat transport analysis in a district heating system applying waste heat from GTHTR300, a commercial design of high-temperature gas-cooled reactor

笠原 清司; 村田 哲也*; 上地 優; 寺田 敦彦; Yan, X.; 稲垣 嘉之; 森 治嗣*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 3(3), p.15-00616_1 - 15-00616_16, 2016/06

http://doi.org/10.1299/mej.15-00616

熱電併給高温ガス炉GTHTR300の廃熱を利用した地域暖房・路面融雪システムの解析を行った。熱利用地域には豪雪地帯である札幌と石狩を想定した。GTHTR300と熱利用地域間で熱水を循環させる給熱配管、給熱配管から地域内の熱供給配管へ熱を伝える熱交換器、地域内の熱供給配管のモデル化による熱輸送解析を行った。給熱配管としては、二重管の方が単管と比べて熱ロスや埋設のための掘削面積が小さい点で有利であったものの、配管コストの不利を補うほどではなかった。年間で最大となる1月の熱需要をまかなうためには520-529MWの熱が必要となり、この時GTHTR300は3基、給熱配管は6ループ、熱交換器(長さ約90m)と地域熱供給配管は3,450基必要となった。地域熱供給配管における熱ロスが全ロスの80%-90%を占め、断熱材が全建設コストの90%以上に上ったため、経済的な熱供給を行うためには断熱層厚さや断熱性能の最適化が必要である。

Design of micro-fission chambers for ITER low power operations

西谷 健夫; 山内 通則*; 泉 幹雄*; 草間 義紀

JAERI-Tech 2005-047, 34 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-047.pdf:6.75MB

ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を1gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。12mm径と6mm径の2種類のマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。熱輸送解析の結果、真空容器への熱伝達のみで検出器温度は250C以下にできることを明らかにした。

Stiff temperature profiles in JT-60U ELMy H-mode plasmas

Mikkelsen, D. R.*; 白井 浩; 浦野 創*; 滝塚 知典; 鎌田 裕; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 朝倉 伸幸; 藤田 隆明; 福田 武司*; et al.

Nuclear Fusion, 43(1), p.30 - 39, 2003/01

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/1/304

熱輸送の「硬直性」(中心温度と周辺温度の関連性の強さ)が、一連の厳選したJT-60UのELMy Hモードプラズマによって研究され、測定された温度が幾つかの輸送モデルの予測値と比較された。ペデスタル温度一定での加熱パワースキャン,加熱パワー一定でのペデスタル温度スキャン,中心加熱・周辺加熱での比較を行った。輸送モデルを用いた温度分布の予測計算と実験データとの比較を行った結果、RLWB(Rebut-Lallia-Watkins-Boucher)モデル及びIFS/PPPLモデルの計算値は0.3より外側の領域において実験値と一致したが、MM(Multimode)モデルの計算値はプラズマ中心において実験値よりかなり高くなった。

ECRF experiments for local heating and current drive by fundamental O-mode launch from the low-field side on JT-60U

池田 佳隆; 井手 俊介; 鈴木 隆博; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健; 諫山 明彦; 及川 聡洋; 濱松 清隆; 鎌田 裕; et al.

Nuclear Fusion, 42(4), p.375 - 382, 2002/04

https://doi.org/10.1088/0029-5515/42/4/301

JT-60では、局所的な加熱/電流駆動の有効性を調べるために、電子サイクロトロン波帯による実験を進めている。入射法式は、ITERで局所電流駆動方式として提案されている弱磁場からの基本波のOモード針入射方式である。周波数は110GHzであり、大電力発振管3本により、入射電力1.5MWまでの実験を行った。中心部を局所加熱することで、中心ピークの非常に強い電子温度分布を得、最高電子温度は15keV以上に達した。また熱輸送障壁内部に局所的な入熱を行うことで熱輸送障壁内部の熱輸送の変化を直接的に観測した。さらにMSE測定により、電子サイクロトロン波による局所的な駆動電流を定量評価し、理論予想とほぼ合っていることを明らかにした。

Stability of EB zonal flow in electron temperature gradient driven turbulence

井戸村 泰宏; 若谷 誠宏*; 徳田 伸二

Physics of Plasmas, 7(9), p.3551 - 3566, 2000/09

https://doi.org/10.1063/1.1287418

ジャイロ運動論的有限要素PICコードを用いて、負磁気シア・トカマクをモデル化したスラブ配位における電子温度勾配駆動乱流を調べた。シミュレーションからq面の両側の磁気シアが有限の領域において準定常なErB帯状流が生成され、電子熱輸送が大幅に減少することを見いだした。K-H(ケルビン-ヘルムホルツ)モードの安定性解析から、準定常なErB帯状流の流速分布は、K-Hモードに対して安定化効果をもつq分布及び磁気シアと密接に関係していることが示された。q分布を磁気シアが弱まる側に変化させることにより、K-Hモードは準定常なErB帯状流に対して不安定になり、磁気シアの弱い領域においてErB帯状流は減衰する。この結果はK-Hモードの安定性を介して磁気シアによりErB帯状流を制御できる可能性を示している。

Monte Carlo simulation of particle and heat transport in internal transport barrier

濱松 清隆; 滝塚 知典; 白井 浩; 岸本 泰明; C.S.Chang*

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 23J, p.421 - 424, 1999/00

内部輸送障壁の特徴は密度・温度の空間変化がイオンのバナナ軌道の幅程度であること、径方向電場が形成されていることである。この状況は、従来の新古典輸送理論の適応範囲を大きく逸脱している。また、JT-60では輸送障壁が準定常的に維持されている。本研究では、準定常な輸送障壁近傍でのイオンの粒子・エネルギー輸送特性をモンテカルロ・シミュレートにより解析した。具体的には、OFMCコードを用いて粒子・熱パルスの伝播をシミュレートし、拡散係数と対流係数を評価した。解析の結果は、電場がない場合は、急峻な密度・温度勾配が粒子・エネルギーの外向きの流れを誘起すること、電場がこの流れを内向きに逆転させ、同時に拡散係数を低減することを示した。

Particle and heat transports in the scrape-off layer of JFT-2M tokamak

津島 晴*; 上原 和也; 雨宮 宏*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.2, p.81 - 84, 1999/00

JFT-2Mのスクレイプオフ層では、新型の2つのダブルプローブを用いてイオン温度が測定され、通常のラングミュアプローブにより密度と電子温度を測定しているが、これらの諸量はいずれも指数関数的に減少する結果を得ている。これらの値を用いて、スクレイプオフ層の粒子熱輸送係数を求めた。今回の成果は、従来無視していた、中性粒子によるソース項を正確に取り入れることによって輸送モデルを見直し、粒子・熱輸送係数を修正した。その結果リミター端でのT=80eV,T=6eVの時の粒子拡散係数D=0.6~0.7m/s、電子熱拡散係数=2.0~2.7m/s、イオン熱拡散係数=2.3~2.5m/sという値が得られた。この値は、ボーム拡散係数の数倍の値となっている。

マイクロカプセル化相変化物質スラリー熱媒体,2; 粒径と相変化挙動

秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治; 長島 昭*; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*

第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.589 - 591, 1994/00

相変化物質(PCM)の大きな潜熱を熱輸送に利用することをねらいとして、PCMをマイクロカプセル(MC)化技術によって独立・安定な微粒子とし、低蒸気圧・低粘性の液体中に分散させ、高熱輸送密度・低運動圧力・低消費動力を特徴とするスラリー状熱媒体の開発を進めている。開発課題は、耐熱性・耐久性に富むMC化粒子と長期安定なスラリーの開発、熱物性データの整備、伝熱・流動特性の解明、利用技術の確立等である。本報告は、試作したMC化粒子及びスラリーの融点・凝固点と粒子径、PCMとMC物質組合わせの関係を、示差走査熱量計を用いて測定した結果を述べるものである。成果は、融点は一定値であったが、凝固点は粒径・乾燥/湿潤状態・PCM物質・MC物質等の影響を受け、過冷却現象を生じることを見い出した。さらに、物質の組合わせによって、過冷却を回避できる可能性があることを示した。

Control of heat transport in heat pipes by magnetic fields

上野 照剛*; 岩木 直*; 田爪 圀利*; 荒 克之

Journal of Applied Physics, 69(8), p.4925 - 4927, 1991/04

https://doi.org/10.1063/1.348202

大気中におけるガス流が磁場によって抑止されることが知られている。これは大気中酵素の常磁性により磁気カーテンが形成されるからである。この効果を、ヒートパイプ中の熱輸送制御に応用してみた。実験に用いたヒートパイプは外径20mm長さ500mmのステンレスパイプに酵素を封入したものである。この上部を液体窒素中にステップ的に入れると、室温にさらしていた下端部は2分後に-105K/minの速度で冷却しはじめた。同じ実験を、ヒートパイプの中間に約1Tの磁場をかけて行ったところ下端部の冷却開始は5分後となり、また冷却速度は-6K/minと低下した。これはステンレスパイプの金属部中の熱伝達による冷却で、ヒートパイプとしての作動が磁場によって抑止されたことを意味している。この結果は低温実験等における熱スイッチ装置として利用できよう。

Particle and heat transport during lower hybrid heating in JFT-2 tokamak

上原 和也; 藤沢 登; 山本 巧; 今井 剛; 永島 孝

Journal of the Physical Society of Japan, 48(4), p.1333 - 1340, 1980/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.48.1333

JFT-2トカマクにおける低域混成加熱時の粒子及び熱輸送に関する幾つかの情報が得られた。スクレープオフ層のプラズマパラメーターから磁場を横切る粒子及び熱拡散計数が決定され、リミターと壁への粒子及び熱流束が併せて実験的に評価された。低域混成加熱は、効果的なイオン加熱が首尾よく達成されている時には、プラズマの閉じ込めに深刻な影響を与えないことが示された。

Numerical analyses of core heat transport in plasmas with different toroidal rotation profiles in JT-60U

成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*

no journal, , 

In long-pulse ELMy H-mode plasmas with parabolic type ITB plasmas, it has been found that the direction of toroidal rotation influences the internal transport barrier of the electron temperature: the gradient of the temperature becomes steeper with increasing rotation in the co direction with respect to the plasma current. These plasmas have the normal magnetic shear, and the radial electric field shear in the core region is weak. In this study, core heat transport in these plasmas is analyzed with the gyrokinetic code GS2. As a result of the linear calculations, the difference in the real frequencies is found. Using these linear calculation results, the ratio of electron heat flux to ion's () is estimated with a quasilinear transport model. This estimation shows that the ratio is lower in co-rotating plasma. This result agrees with experimental observation. The influence of the shear in toroidal rotation on the linear growth rates is also discussed.