Flushing phenomena and flow structure by microwave heating

藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 長南 史記*; 湯浅 朋久*; 八巻 辰徳*; 瀬川 智臣; 山田 美一

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07

https://doi.org/10.1115/ICONE25-67354

核燃料サイクルにおける使用済み燃料の再処理の転換工程においてマイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避ける運転条件を十分に把握する必要がある。マイクロ波加熱時の突沸現象を明らかにするため、突沸の発生について高速度カメラによる詳細な観察を実施した結果、マイクロ波照射により加熱が進行し単一気泡による突沸に至るケース、気泡の生成と停止が間欠的に起こり、最終的に単一気泡による突沸に至るケース、気泡生成を伴わず蒸発が進行するケースの3種類に分類できることを明らかにした。また、突沸を引き起こす単一気泡周辺の流れ構造の可視化に成功した。さらに、液体表面の微小気泡を観察し、その生成と成長に対する必要熱量とマイクロ波加熱に伴う放出熱量との比較評価を行い、突沸と微小気泡との関係性を明らかにした。

JT-60Uにおける110GHz局所加熱/電流駆動システムの高周波入射系の基本設計

池田 佳隆

JAERI-Research 99-061, p.46 - 0, 1999/12

JAERI-Research-99-061.pdf:1.76MB

JT-60Uにおいては、高周波加熱装置の周波数を110GHzとすることで、電子サイクロトロン(EC)波による局所加熱/電流駆動が可能である。本研究では、その局所加熱/電流駆動システムの入射系の設計検討を行い、110GHzのEC波を局所的に吸収させるためのプラズマ入射条件を明らかにした。またray-traceとFokker-Plant ckの数値計算コードにより、中心電子温度が8keVの高プラズマにおいて、1MW入射時に、幅10cm程度にブートストラップ電流と同程度の電流密度の局所電流駆動が可能であることを示した。これらの結果をもとに、JT-60Uにおいて、プラズマ中心部から周辺部までの加熱/電流分布制御が可能なRFビームの入射系の基本設計を行った。

圧力開放板(Alloy 600)の低温クリープ及び応力腐食割れ試験

加藤 章一; 小山 祐司*; 吉田 英一; 青砥 紀身

JNC TN9400 2000-011, 33 Pages, 1999/03

JNC-TN9400-2000-011.pdf:13.45MB

平成10年3月3日に「もんじゅ」ナトリウム・水反応生成物収納設備のAループ過熱器用圧力開放板に損傷が確認された。このため、損傷の原因調査の一環として低温クリープおよび応力腐食割れ試験を行った。その結果,(1)低温クリープが破損原因である可能性は小さい。(2)損傷はガラスビーズに吸着した水分とNa蒸気との反応で生成したNaOH環境下での応力腐食割れが原因と考えられる。(3)損傷部には比較的多くのガラスビーズが残存しており,また圧力開放板とバキューム・サポートとの間隙が他の部分と比較して狭く,相当時間Na蒸気に曝されていなかったという複数の偶然が重なったため,応力腐食割れによる完全粒界割れが生じたものと考えられる。損傷部以外の部位については,多量のNa蒸気により無害なNa2Oに化学変化したことなどが応力腐食割れを引き起こさなかった一因として考えられる。ということが明らかになった。

マイクロ波加熱による固体試料の酸溶解-ガラス固化体への適用検討-

相内 更子; 安 隆己; 菅沼 隆; 田中 康正

PNC TN8410 97-107, 53 Pages, 1997/05

PNC-TN8410-97-107.pdf:1.29MB

再処理の溶解工程にて発生する不溶解性残渣物及び高レベル放射性廃液を安定化するガラス固化体等、固体試料中に含まれる元素を分析するには試料の溶液化が不可欠である。今回、密閉容器を用いるマイクロ波加熱酸溶解法(以下、マイクロ波加熱法と記す)の再処理関連分析への応用検討を目的として、模擬ガラス固化体の前処理及び分析を行い、従来の酸溶解分析との比較・検討を実施した。得られた結果は以下の通りである。(1)マイクロ波加熱法において模擬ガラス固化体試料の完全溶解に要する最短時間は7分であり、従来法の2時間と比較して約1/20の時間短縮が可能となった。(2)マイクロ波加熱法で溶解に要する最少の混酸量は、従来法の約1/2に低減できた。(3)塩酸で処理すると揮発性物質となるCr2O3は表示値通りの分析値が得られ、密閉容器による揮発抑制効果が確認できた。(4)従来法とマイクロ波加熱法での分析値の再現性を比較したところ、後者の変動係数の方が1.21.7倍優れていた。(5)白金族を含む模擬ガラス固化体試料は、RuO2及びZrO2を除き、決定した混酸量・溶解時間で高い溶解率が得られた。(6)白金族を含む模擬ガラス固化体試料のZrO2は、溶解時間と添加する混酸量を増やすことにより、完全に溶解できた。一方、RuO2の最大溶解率は12%程度と低値を示した。

過熱液滴型中性子検出器の開発研究(II)

not registered

PNC TJ1600 97-002, 97 Pages, 1997/03

PNC-TJ1600-97-002.pdf:4.13MB

原子炉施設、核燃料取扱施設においては、作業環境中の空間線量率や放射線業務従事者の被曝管理において、線のみならず中性子の測定が不可欠である。中性子検出器の一つである過熱液滴検出器に比べ低いことから、特に線と中性子が混在する作業環境における中性子線量率や放射線従事者の中性子被曝を測定できる有望な検出器である。しかし、この検出器の作動理論や、その特性については未だ十分解明されていない。本研究では現場の放射線管理への適用に資するために、この過熱液滴型検出器の作動原理の理論解析を行い、更に適応範囲の広い有用な検出器開発のための知見を得ることを目的とする。今年度は、以下の検討を行った。(1)過熱液滴型検出器の理論解析1.中性子検出感度の計算2.線検出感度の計算(2)過熱液滴型検出器試作法および試作検出器の検討(3)基本特性の測定1.過熱液滴型検出器の温度・圧力依存性2.単一液滴の中性子誘起気化の観測

過熱液滴型中性子検出器の開発研究

成田 正邦*; 澤村 晃子*

PNC TJ1600 96-005, 52 Pages, 1996/03

PNC-TJ1600-96-005.pdf:1.4MB

原子炉施設、核燃料取扱施設においては、作業環境中の空間線量率や放射線業務従事者の被曝管理において、線のみならず中性子の測定が不可欠である。中性子検出器の一つである過熱液滴型検出器は線に感度がないこと、検出限界が現在実用に供されている中性子検出器に比べ低いことから、特に線と中性子が混在する作業環境における中性子線量率や放射線従事者の中性子被曝を測定できる有望な検出器である。しかし、この検出器の作動理論や、その特性については未だ十分解明されていない。本研究は現場の放射線管理への適用に資するために、この過熱液滴型検出器の作動原理の理論解析を行い基本特性を解明することを目的とする。今年度は、以下の検討を行った。(1)過熱液滴型検出器の理論解析1.臨界エネルギーの計算2.中性子検出感度の計算(2)過熱液滴型検出器試作法および試作検出器の検討(3)基本特性の把握1.過熱液滴型検出器の温度・圧力の依存性2.過熱液滴型検出器の線に対する感度特性

SWAT-3改造予備設計

森 建二*; 大音 明洋*; 井上 正明*; 青木 俊夫*; 中村 武則*; 小*; 塩田 達也*

PNC TJ9164 94-006, 133 Pages, 1994/03

PNC-TJ9164-94-006.pdf:3.4MB

本研究は、実証炉蒸気発生器の設計基準水リーク率(DBL:DESIGN BASIS LEAK)の妥当性を確認するため、既設の蒸気発生器安全性総合試験装置(SWAT-3)の適用性及び改造内容に関し、予備的検討を行ったものである。以下に成果を示す。1) 基本仕様の検討 破損箇所(管束上部、管束下部)及び水側流動状態(定格状態、30%部分負荷状態、ブローダウン状態、起動時)が高温ラプチャに及ぼす影響について、実証炉SG条件を模擬した隣接伝熱管壁温度評価を行い、次の結果を得た。a.破損箇所については、水側条件が過熱域である管束上部が厳しくなる。b.水側流動状態の影響として、管壁温度は水側条件に依存し、定格状態、部分負荷、ブローグウンの順で厳しくなる。c.上記結果より、水リーク率約1KG/S, 管束上部破損、部分負荷30%条件を模擬した試験を基準ケースとして設定した。また、破損箇所(管束下部破損)、運転条件、注水継続時間、水リーク率及び接液型ラプチャディスクの有無等をパラメータとした試験ケース(計10ケース)を設定した。2) 改造に伴う系統・機器設計 a.系統・機器設計仕様の設定に当たり、試験時の注水管及び隣接管の計11本がギロチン破断した場合の大リーク解析(水噴出率解析、準定常圧解析)を実施した。水噴出率解析の結果、1本当たりの最大噴出率は7.2KG/S, その後3.1KG/Sとなる。また、前記水噴出率を用いた準定常圧解析の結果、最大圧力は注水点近傍で9.7KG/CM2A 、配管部で18.1KG-2- であり、現状のSWAT-3の設計条件の範囲内であることを確認した。 b.改造に伴う系統構成を検討し、系統図を作成するとともに、リスト類(配管リスト、弁リスト、計装品リスト)を作成した。 c.準定常圧解析結果に基づき、改造に伴い新規製作が必要となる、反応容器、水加熱器(注水管用、隣接管用)及びダンプタンクに関する、設計仕様を明確にするとともに、構造図を作成した。 d.反応容器は実証炉SGの1/3スケール(胴内径10--、全高7000MM)、ナトリウム入口ノズルは2系統設け、1試験体で2回の注水試験が可能な構造とした。伝熱管は、実証炉伝熱管寸法及び材質を模擬するとともに、本数は注水管2本、隣接伝熱管20本及び窒素ガス封入管38本から構成されている。また、改造範囲内の配管についても、

サーミスター型センサーによる飽和層土壌中の水流速測定

山本 忠利; 斎藤 和明; 武部 愼一; 和達 嘉樹

JAERI-M 84-231, 15 Pages, 1985/01

JAERI-M-84-231.pdf:0.46MB

飽和層(帯水層)土壌中における放射性核種の移動速度を水の移動速度と関連して評価するため、サーミスター型センサーを用いたパルス加熱検出方式による水流速測定装置を試作し、土壌中における水流測定に関する基礎的な検討を行なった。本装置は土壌中にヒーターとセンサーを埋設し、ヒーターにパルス過熱を行ない、センサーが検出した温度変化を計ることにより、土壌中水流速を求めるものである。本測定法により飽和層土壌中の水流速測定が可能であることを確認した。また、測定における最適条件も見出した。

Observation of ICRF Waves During Neutral Beam Injection in Tokamaks

大塚 英男; 山本 新; 前野 勝樹; 松田 俊明; 三浦 幸俊; 鈴木 紀男; 森 雅博; 荘司 昭朗

JAERI-M 84-150, 10 Pages, 1984/09

JAERI-M-84-150.pdf:0.95MB

JFT-2およびJFT-2MでのNBI実験時において、イオンサクロトロン周波数領域の波の発生を観測した。特にある波に注目し、それが以下の性質を持つことを明らかにした。(1)この波の発生はHビームをDプラズマに入射した時に見られるがHプラズマへの入射では見られない。(2)波の発生はNB入射の初期にのみ起る。(3)周波数としてはプラズマ中心でのWciの値をとる。(4)プラズマの密度は波の継続時間には影響を与えるが周波数には与えない。(5)波長は数10cmのオーダーである。これによる波の速度と他の関連する速度とは1w/kVVの関係になる。ここでVはアルフベン速度、Vはビーム粒子の速度である。この波のほかに、ゆるやかでかつ連続的な時間変化を示す他種の波の存在も観察した。この波の周波数は、上記サイクロトロン周波数およびその高調波からはなれた中間の値をとる。

ポリトリオキサンの融解挙動および照射効果

中瀬 吉昭; 栗山 将; 西島 啓嘉*; 小田島 晟*

JAERI-M 7086, 23 Pages, 1977/05

JAERI-M-7086.pdf:1.07MB

放射線固相重合ポリトリオキサンの微細構造を融解挙動から検討した。融解挙動と重合条件との関係,融解挙動の加熱速度依存性、および照射効果を研究した。ポリトリオキサンの低収率では2種の結晶の集合体であるが、高収率になると少なくともそのうちの1種は過熱現象を起しやすいものに変化する。高収率の試料に小線量(1MR以下)を照射した場合、あるいは低速度で加熱した場合には、過熱現象は認められず、この領域のポリマー分子は歪を持っていると考える。また、大線量照射で層状ボイドが周期的に発生することを小角X線散乱および電子顕微鏡観察で確認し、放射線損傷の受け易い領域が周期的にポリマー結晶のC軸にそって存在することを見出した。