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東郷 訓*; 滝塚 知典*; 中村 誠; 星野 一生; 小川 雄一*
Journal of Nuclear Materials, 463, p.502 - 505, 2015/08
被引用回数：9 パーセンタイル：60.64(Materials Science, Multidisciplinary)仮想ダイバータモデルと非等方イオン温度を導入した1D SOL-ダイバータプラズマシミュレーションコードを開発した。非等方イオン温度を導入することにより、運動量輸送方程式の2階微分イオン粘性項を排除できた。その結果として、ダイバータ板での境界条件は不要となった。ダイバータとシースを模擬するために、仮想ダイバータモデルを導入した。これは粒子、運動量、エネルギーについての人為的なシンク項として記述する。仮想ダイバータモデルの導入により、数値計算上取り扱いが容易な周期境界条件の適用が可能になった。このモデルを用いて、ボーム条件を満足するようなSOL-ダイバータプラズマをシミュレートすることができた。イオン温度の非等方性の規格化平均自由行程への依存性、Braginskii形式のイオン粘性の妥当性についても調べた。
秋村 友香; 丸山 敏毅; 吉永 尚孝*; 千葉 敏
Acta Physica Hungarica A, 27(2-3), p.355 - 358, 2006/10
クォーク多体系の分子動力学シミュレーションによって低温低密度でのバリオン物質から高温高密度でのクォーク物質への相転移を記述する。また広い温度,密度領域での物質の状態方程式を調べる。さらに物質の粘性,熱伝導率などを調べ、クォーク物質,バリオン物質の物性やダイナミクスに関する知見を得る。
鐵 桂一*; 澤田 淳
JNC TN8430 2001-006, 65 Pages, 2001/10
JNC-TN8430-2001-006.pdf:15.23MB
NETBLOCKではこれまで、亀裂交差部の透水性を把握するための試験を行ってきた。しかし、試験で使用した岩体は透水性が高いため、制御可能な試験条件下で亀裂内の流れが乱流となる可能性が指摘されている。亀裂内の流れが乱流である場合、亀裂開口幅、透水量係数を過小評価してしまうため、層流状態を達成する必要がある。本試験では、水よりも粘性の高い流体(高粘性流体)を用い、これまで使用してきたT字に交差した天然亀裂を持つ花崗岩を用いた。また高粘性流体は、メチルセルロース系の水溶液を使用した。高粘性流体を用いることにより、マノメータを広い範囲で使用でき、測定の精度を上げることができた。また、0.1wt%以上の高粘性流体を用いることで、岩体亀裂内の流れが層流になる結果が得られた。
山田 直之*; 鎧 桂一*; 澤田 淳
JNC TN8430 2001-003, 64 Pages, 2001/03
JNC-TN8430-2001-003.pdf:10.04MB
NETBLOCK試験装置ではこれまでに、アクリル試験体および模擬岩体を用いた試験を通じて、透水試験を行う上での装置の取扱方法、試験条件等の検討を行ってきた。また、交差亀裂を有する実岩体(花崗岩:釜石鉱山より採取)をNETBLOCKで試験可能なサイズに成型を行ってきた。今回は、亀裂交差部が透水性に与える影響を調べることを目的として、実岩体を用いた透水試験を行った。対象となる亀裂の透水性が高いために、計測システムの改良を行い、数cm程度の水頭差で透水試験を行った。その結果、亀裂の透水量係数が10-4
10-5(m2/s)のオーダーであることが分かった。また、注水時の亀裂内の水頭分布から、下部亀裂のNW方向に透水性の低い箇所があることが推定できた。亀裂の透水性が高く、試験時の透水量が多くなることから、試験条件が乱流である可能性が考えられる。乱流が生じている場合、透水性を低く評価することになるので、流体の粘性を高くして層流条件で試験を実施し、透水性の正しい評価を行う必要があると考えられる。
越塚 誠一*; 向原 民*; 岡野 靖; 飯田 将雄*; 山口 彰
JNC TY9400 2000-012, 91 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-012.pdf:2.82MB
液体ナトリウムの漏洩燃焼挙動の解析には、ナトリウム液滴やナトリウムプールの燃焼、床に落下したナトリウムの広がり、燃焼生成物の堆積など、様々な現象を複合して解析する必要がある。特に、床ライナーの温度分布の評価には、落下したナトリウムがどのように広がるかが重要である。核燃料サイクル開発機構では、こうした複雑な液体ナトリウム漏洩燃焼挙動解析のため、粒子法による計算コードを開発している。粒子による熱流動解析手法は東京大学において本研究者らによって開発されたもので、従来の差分法などと比較して、流体の分裂・合体や堆積・凝固を容易に扱うことが可能である。本研究では、ナトリウムの凝固や燃焼生成物の堆積挙動を解析するため、固相の粒子計算モデルの開発、これを利用した凝固・堆積の粒子計算モデルの開発、表面張力の粒子計算モデルの開発をおこなった。固相の解析のため、ヤング率とポアッソン比で記述される弾性体の運動を、粒子間相互作用で計算するモデルを新たに開発した。この方法では、従来の有限要素法での要素分割の必要がないので、弾性体の大変形のみならず、破壊なども容易に解析できる。特に粒子に回転の自由度を持たせたことで、角運動量の保存性が得られた。弾性体に正弦波状の変位を与え本計算モデルを適用したところ、応力分布や圧力分布は解析解と良く一致した。凝固を伴う熱流動解析法として、熱流動をこれまでの粒子法(MPS法)で、凝固した後の固相を弾性体として解析するモデルを開発した。初期に幅10cm高さ20cmの2次元矩形状液体ナトリウムの、厚さ1cm長さ1mのステンレス板上での広がり挙動を、本手法を用いて計算した。仮にナトリウムおよびステンレスの熱伝導率や粘性を実際よりも大きな値を用いると、先端が凝固することにより、ナトリウムの広がりが抑制されるという結果が得られた。なお、本計算モデルは燃焼生成物の堆積挙動にも適用できる。表面張力の効果を取り入れるため、その粒子計算モデルを開発した。液面形状を描かずに粒子数密度から曲率など必要な微分幾何の諸量を計算するアルゴリズムとし、流体が分裂や合体をする場合にも適用できるようにした。エタノール液滴の振動の計算をおこない、従来のVOF法による結果と良い一致を得、モデルが妥当であることを示した。さらに、表面張力が卓越する場合の流体の広がり挙動を解析し、広がった流体が複数の液滴
堺 公明; 森下 正樹; 岩田 耕司; 北村 誠司
JNC TN9400 2000-012, 43 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-012.pdf:2.12MB
サイクル機構では、温度計さや管の破損を防止する観点から、渦励振および乱流励振に対する評価方法を整備するとともに、それらの実験的検証を進めている。本試験研究は、配管内水流中の円柱の渦励振に関して、従来ほとんど報告が見当たらない構造減衰の影響を調べた試験データを取得し、設計基準等で採用している渦励振の回避・抑制条件の妥当性の検討に資することを目的としている。流力振動試験は、配管によるループを用いて、配管内に突き出した片持ち支持の円柱試験体について行った。円柱試験体は合計4体で、外観寸法が同一の円柱の内部に質・量の異なる粘性体を充填することにより構造減衰を変化させた。円柱試験体の換算減衰Cnは、それぞれ、0.49,0.96,1.23,2.22であった。無次元流速(Vr)が約0.7約5の範囲(Vr=1におけるレイノルズ数:約8
10の4乗)で流速を漸増し円柱の変位を測定した。その結果、換算減衰0.49および0.96の試験体は、無次元流速1以上において流れ方向振動が発生したが、換算減衰1.23および2.22の試験体は、振動は、直径の1%以下のレベルに抑制され、有意な渦励振は認められなかった。流れ方向および流れ直交方向渦励振の抑制条件として、ASMEボイラ・圧力容器規格SecIII,Appendix N-1300やサイクル機構の策定した「温度計の流力振動防止のための設計方針」に用いられている判定基準「Vr
3.3かつCn
1.2」は、本試験体系(配管内水流片持ち支持円柱)の範囲において概ね適切であった。
杉野 弘幸; 菅野 毅*
JNC TN8400 99-040, 75 Pages, 1999/11
これまでにサイクル機構では高レベル廃棄物の地層処分研究の一環として、人工バリアとして用いられる緩衝材の岩盤内への流出、侵食挙動に関して研究を進めてきた。平成9年には地層処分基盤研究施設(エントリー)の緩衝材流出挙動試験設備を用いて実施した緩衝材の流出挙動に関する試験に関して報告をまとめている。本書はその後、第2次取りまとめに向けて、緩衝材の流出挙動を解析的に評価した試みを報告したものである。緩衝材の流出挙動は、中野ら(1982)、Pusch(1983)、Kanno and Wakamatsu(1991)、Borgessonら、Ahn(1999)らなどにより研究が為されている。本報告ではこれらの研究をもとに緩衝材の流出挙動に対するメカニズムのモデル化を検討し、緩衝材の流出挙動を拡散モデルと、さらに緩衝材の粘性係数を仮定し、その効果を考慮したモデルを採用することにより、緩衝材の流出挙動の亀裂幅に対する依存性を解析的に表現した。また、その結果を用いて、第2次取りまとめで想定した人工バリアに対して長期にわたる緩衝材の流出に起因する密度変化を解析的に予測することを試みた。
鈴木 弘; 三浦 昭彦; 藤田 秀人; 佐野 雄一
JNC TN8410 99-043, 135 Pages, 1999/10
アスファルト固化処理施設における火災爆発事故の原因に関し、エクストルーダから排出されたアスファルト混合物が高温であったことが考えられる。小型の2軸エクストルーダを用いた試験の結果からは、エクストルーダ内においてアスファルト混合物中の塩濃度が局所的に上昇し、粘性発熱を増大させること、エクストルーダ内の塩堆積により摩擦熱が発生することなどが確認された。これらの現象は、試験の結果からエクストルーダの運転方法等との関連が深く、運転時の挙動としてトルク等に現れると考えられた。このため、これらの試験結果を基に実機4軸エクストルーダの装置構成や運転方法を整理した上で運転記録の分析・評価を行った。この結果、運転記録に塩濃縮及び塩堆積の発生を示すと考えられる挙動が多数見られ、エクストルーダへの廃液供給速度の低下によりトルク値が26Bから30Bまで順次上昇していること等が確認された。これらのことから、廃液供給速度低下によりエクストルーダ内の物理的な発熱が増大され、充てん温度が標準供給速度時に比べ高くなったものと考えられ、ドラムへの充てん時期と物理発熱進展の考察結果が一致していることを確認した。これらの評価結果から、供給速度の低下によって2軸試験で確認されたようなエクストルーダ内部での塩濃縮現象及び塩堆積現象が顕著となり、これによる物理的発熱によって充てん温度が高くなったことが火災の原因であると評価した。
守田 幸路; 飛田 吉春; 近藤 悟; E.A.Fischer*
JNC TN9400 2000-004, 38 Pages, 1999/05
JNC-TN9400-2000-004.pdf:1.11MB
高速炉安全解析コードSIMMER-IIIに使用する解析的熱物性モデルを開発した。一般的な関数型を使用した本モデルは、広範囲の温度領域で炉心物質の熱物性の挙動、特に、臨界点近傍での熱伝導率と粘性を正しく表すように設計されている。二酸化ウラン、混合酸化物燃料、ステンレス鋼およびナトリウムについて、最新でかつ最も信頼できるデータを用いて提案した関数のパラメーターを決定した。本モデルは、SIMMER-IIIコードの炉心物質の熱力学的特性と状態方程式に関するモデルと整合性をもって設計されている。
岡本 芳浩; 小川 徹
Zeitschrift f
r Naturforschung, A, 54, p.91 - 94, 1999/00
溶融LaBr
のX線回折測定を行い融体構造を調べた。その結果、La
イオンの周りにBr
イオンが6個配位した八面体構造をとることが判明した。また、中距離構造秩序の存在を示唆するFSDP(First Sharp Diffraction Peak)を観測した。これらの構造情報に最適化したポテンシャルを用いて、分子動力学計算から溶融LaBrの粘性率を推定した。
二川 正敏; Steinbrech, R. W.*
Journal of the American Ceramic Society, 81(7), p.1819 - 1842, 1998/07
シリコン系セラミックスの高温耐食性は、酸化雰囲気中で形成されるシリカ皮膜の保護機能に支配される。高温耐食容器構造材料として着目されているSiSiCセラミックス上に形成された結晶質と非晶質の二層より成る二重構造シリカ皮膜の粘性特性を調べた。まず、シリカ膜を表面に形成した試験片を高温中で圧縮荷重をある一定時間負荷することにより、皮膜を介して接合した。この接合した試験片を用い、接合皮膜層にせん断荷重を負荷,保持し、その後のリラクセーション挙動よりシリカ皮膜の粘性特性を評価する方法を考案した。新たに考案した測定法により、920
C1020C範囲でシリカ皮膜の粘性について調べた結果、不純物を含まないシリカガラスとアルミノシリカガラスとの中間的な値を示した。この値はシリカ皮膜中に含まれる不純物(Al,K)を考慮すれば、よく理解できることがわかった。
林 博和; 岡本 芳浩; 小川 徹; 佐藤 譲*; 山村 力*
Molten Salt Forum, 5-6, p.257 - 260, 1998/00
希土類塩化物融体の粘性率測定を行い、イオン半径と粘性率の関係について考察するとともに他の結果と比較した。希土類塩化物試料は無水塩化物試薬(純度99.9%)を減圧下で蒸留精製してから石英ガラス製フィルターで濾過して用いた。粘性率測定には懸垂液面型の透明石英ガラス製細管式粘性率測定装置を用いた。この装置は密封型であり、透明電気炉内に設置し液面を直接観察することによって流出時間を測定して動粘性率を求めた。既存の密度データを用いて粘性率を計算した。装置定数は25から60Cの蒸留水を用いて決定した。
林 博和; 加藤 義夫; 小川 徹; 佐藤 讓*
JAERI-Tech 97-024, 40 Pages, 1997/06
溶融塩の粘性率を測定するための回転振動法及び細管法による粘性率測定装置を製作した。回転振動式粘性率測定装置では、振動周期と対数減衰率を時間計測の方法で測定した。測定装置の制御と粘性率の計算(絶対測定)にはパーソナルコンピューターを用いる構成とした。細管式粘性率測定装置は透明石英ガラス製・密封型とし、透明電気炉と組み合わせて直接観察によって流出時間も測定した。後者では蒸留水を標準物質として、相対測定によって粘性率を求めた。溶融塩化カリウムを用いて両装置の検定を行い、測定値と標準値の差は回転振動法では5%以内、細管法では3%以内であることを確認した。
高瀬 和之
Experimental Thermal and Fluid Science, 13(2), p.142 - 151, 1996/08
被引用回数：8 パーセンタイル：49.95(Thermodynamics)高温高圧条件のもとで3次元または2次元突起を有する環状流路の熱流動特性を調べた。3次元突起を有する環状流路の熱伝達率と摩擦係数は、平滑環状流路の値に比べてそれぞれ乱流域では23%、26%、層流域では21%、17%増加した。熱伝達率と摩擦係数が増加した主な理由として、従来考えられていた3次元突起による伝熱促進効果に加えて流路断面縮小による加速流の影響が無視できないことを実験的に明らかにした。一方、2次元突起を有する環状流路の熱伝達率と摩擦係数は、3次元突起のそれぞれの値に比べて乱流域では50%以上増加するものの、遷移域から層流域にかけては3次元突起の値を下回り、むしろ平滑環状流路の値に近づく結果が得られた。本研究により、この現状は流路の壁面粗さと粘性底層の関係から説明できることが分かった。さらに、2次元突起の伝熱性能は3次元突起の場合に比べて、本実験の範囲では流量一定の条件では約50%、ポンプ動力一定の条件でも約30%以上向上することを確認した。
内海 隆行*; 功刀 資彰; Zhang, Y.*
CIPUS Annual Report, 0, p.1 - 7, 1996/00
CIP法による双曲型偏微分方程式の数値解析では、移流項計算と非移流項計算が分離して行われるが、移流項計算における数値粘性が小さいことから圧縮性流体運動において現われる衝撃波前後での物理量の不連続を数値的に取り扱うためにVon Neumann-Richtmyer(N-R)型人工粘性項を非移流項計算に導入することが必要となる。これまでCIP法で用いられてきた人工粘性項は、圧縮領域においては衝撃波面における熱エネルギーと運動エネルギーの交換をRankine-Hugoniotの関係を満たすようにし、非圧縮領域においてはゼロとするものであり、空間変数に関しては連続ではあるが微分可能でない関数である。しかし近年CIP法に関連して、微分代数的CIP法、CIP-有限要素、局所補間微分オペレータ法(IDO)のように人工粘性項の微分可能な関数表現を用いることが好ましい数値解析手法が提案されてきている。本報告では、人工粘性項の1次元における解析関数的表現の検討を通して、一般座標・多次元への拡張可能な人工粘性項を提案する。
宮 健三*; 武藤 康; 高津 英幸
機械の研究, 47(1), p.179 - 184, 1995/00
核融合実験炉の設計例としてITERのCDA設計を選び、これを設計・製作・運転するにあたって準拠すべき構造設計基準が具備すべき内容についての検討を、日本溶接協会FSD小委員会への委託研究として過去4年間にわたって実施した。核融合の原理と実用化の1項目として研究の成果を紹介したものである。内容は、構造設計基準を構成する項目の説明、運転状態分類及び機器区分についての提案とその考え方の説明、強磁場下で導電性材料が振動する場合の磁気粘性効果や強磁性材料に作用する磁気剛性効果についての実験結果の紹介、中性子照射を受けて脆化した316SSを構造材料として使用する時に微小欠陥からの不安定破壊が危惧されるが、これに関する実験及び解析結果の紹介、電磁力による破壊実験結果の紹介、ならびに溶接・検査に関する課題の解説などである。
B velocity shear at the plasma edge in the JFT-2M H-mode居田 克巳*; 三浦 幸俊; 伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*; JFT-2Mグループ
Plasma Physics and Controlled Fusion, 36(7A), p.A279 - A284, 1994/07
被引用回数：15 パーセンタイル：50.62(Physics, Fluids & Plasmas)Hモード時にプラズマ周辺部で形成される径方向電場の幅について議論している。イオンの軌道損失に基づくHモード理論では、この径方向電場の幅がポロイダルラーマー半径に比例するとされている。しかし実験ではその大きさはポロイダルラーマー半径によらずほぼ一定である。この実験と理論の不一致の原因を明らかにする為に、JFT-2Mの実験データーを使って、ポロイダル方向の運動量の輸送解析を行った。その結果、径方向電場の幅はプラズマ中の垂直方向の粘性の為にポロイダルラーマー半径により大きくなることがわかった。又径方向電場の幅のポロイダルラーマー半径依存性がなくなってしまうこともこの垂直方向の粘性で説明できることが明らかになった。
岡本 芳浩; 横川 三津夫; 小川 徹
JAERI-M 93-242, 29 Pages, 1993/12
分子動力学法により溶融塩の粘性率を計算するためのプログラムを作成した。まず分子動力学計算ステップ数を重ねて応力テンソル対角成分の自己相関関数を求め、久保の公式に基づく時間積分から粘性率を出した。作成したプログラムを用いて溶融KClの粘性率計算を行なった。216粒子の系を使用して5種類の温度についてNVTシミュレーションをそれぞれ10万ステップ実施した。得られた粘度値は温度依存性を含めて実験報告値と良く一致した。さらにスーパーコンピューターによる高速実行を実現するためにプログラムのベクトル化を進めた。その結果、数十万ステップにも及ぶ大きな統計量による粘性率の計算が可能になった。
矢木 雅敏; 伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*; 安積 正史
Phys. Fluids B, 5(10), p.3702 - 3711, 1993/10
被引用回数：30 パーセンタイル：67.86(Physics, Fluids & Plasmas)電子粘性による電流拡散効果により引き起こされる新しい不安定性-電流拡散バルーニングモードを見出した。このモードは、電子の熱伝導係数及びイオンの粘性により安定化される。これらの効果のバランスにより定常乱流状態が維持され、それにともなって異常輸送が引き起こされると考えられる。バルーニング変換を用いて固有モード方程式を導き、マージナル安定条件の考え方に基づいて異常輸送係数を評価した。異常輸送係数は、パラメータ
/
及び
/で書かれることがわかった。ここではイオンの粘性係数、は電子の熱伝導係数、は電流拡散係数である。モードが静電的振舞いをする時、/からはスキンスケールが現われ、/はオーダ1となる。この新しい異常輸送係数が大河により導出されたモデルのパラメータ依存性によく似た依存性を持つこと及び大河モデルで説明できないLモードの電流依存性をも説明できることが見出された。
矢木 雅敏; 伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*; 安積 正史
NIFS-216, 50 Pages, 1993/04
電子粘性による電流拡散効果により引き起こされる新しい不安定性-電流拡散バルーニングモードを見出した。このモードは、電子の熱伝導係数及びイオンの粘性により安定化される。これらの効果のバランスにより定常乱流状態が維持され、それにともなって異常輸送が引き起こされると考えられる。バルーニング変換を用いて固有モード方程式を導き、マージナル安定条件の考え方に基づいて異常輸送係数を評価した。異常輸送係数は、パラメータ/及び/で書かれることがわかった。ここではイオンの粘性係数、は電子の熱伝導係数、は電流拡散係数である。モードが静電的振舞いをする時、/からはスキンスケールが現われ、/はオーダ1となる。この新しい異常輸送係数が大河により導出されたモデルのパラメータ依存性によく似た依存性を持つこと及び大河モデルで説明できないLモードの電流依存性をも説明できることが見出された。
