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論文

High-temperature oxidation of sheath materials using mineral-insulated cables for a simulated severe accident

中野 寛子; 広田 憲亮; 柴田 裕司; 武内 伴照; 土谷 邦彦

Mechanical Engineering Journal (Internet), 5(2), p.17-00594_1 - 17-00594_12, 2018/04

現在の軽水炉の計装システムは、原子炉運転と原子炉停止中の全ての状況を監視するために不可欠であるが、福島第一原子力発電所の重大事故のような状況では充分に機能しなかった。そのため、過酷事故時でも炉内の計測データを伝送可能な高温型MIケーブルを開発している。特に、過酷事故時の原子炉内は、窒素,酸素,水素,水蒸気のほかに核分裂生成物等が含まれた混合ガス雰囲気中に暴露されることから、シース材の早期破損が懸念される。本研究では、MIケーブル用シース材として選定したSUS316及びNCF600について、過酷事故を模擬した雰囲気(模擬大気,模擬大気/H$$_{2}$$O, I$$_{2}$$/CO/O$$_{2}$$/H$$_{2}$$O)中における高温酸化特性を調べた。その結果、模擬大気中または模擬大気/H$$_{2}$$O環境下におけるSUS316及びNCF600の両試料表面に均一な酸化皮膜が形成されるとともに、酸化速度を評価し、破断時間の予想が可能となった。一方、I$$_{2}$$が含まれている雰囲気では、試料表面の均一な酸化皮膜の形成だけでなく、局部腐食を引き起こす複雑な腐食挙動を示すことが分かった。

論文

Evaluation of bending strain in Nb$$_{3}$$Sn strands of CIC conductor using neutron diffraction

辺見 努*; Harjo, S.; 梶谷 秀樹*; 諏訪 友音*; 齊藤 徹*; 相澤 一也; 長村 光造*; 小泉 徳潔*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 27(4), p.4200905_1 - 4200905_5, 2017/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

The superconducting property of Nb$$_{3}$$Sn strands is very sensitive to strain. The transverse electromagnetic loading has been considered as a major origin of the degradation of Nb$$_{3}$$Sn cable-in-conduit conductors (CICCs) due to the local bending. Since the bending pitch is around 5 mm due to contacting of strands compacted by the electromagnetic transverse loading, there is a possibility of a large bending strain with small deflection of strands. The bending strain of the strands cannot be evaluated from only the small deflection obtained visually. Measuring bending strain of Nb$$_{3}$$Sn strand in CICCs is important for evaluating the conductor performance. Neutrons, which have a large penetration depth, are a powerful tool to evaluate the internal strain of Nb$$_{3}$$Sn in the CICC. This paper shows that the bending strain in Nb$$_{3}$$Sn strands of CICCs can be determined by the neutron diffraction profile nondestructively and quantitatively.

論文

特殊環境下で使用可能な監視システム高度化開発の現状

土谷 邦彦; 武内 伴照; 駒野目 裕久*; 三浦 邦明*; 荒木 政則; 石原 正博

日本保全学会第13回学術講演会要旨集, p.375 - 378, 2016/07

2015年、軽水炉安全技術・人材ロードマップが取りまとめられ、システム・機器・構造の信頼性向上と高度化に係る取組の重要性が指摘された。この中で、原子力発電所でシビアアクシデントが発生した際に、事象進展を迅速かつ的確に把握するため、プラント状態を監視し、状況を確認するための能力の向上を図ることが重要課題として挙げられている。本報告は、資源エネルギー庁の電用原子炉等安全対策高度化技術基盤整備事業「特殊環境下で使用可能な監視システム高度化」の一環として、低照度条件でも高解像度での撮影が可能な耐放射線性カメラ及び原子炉情報伝送システム(水中でも確実に信号を伝送できる無線システム及び過酷環境下における確実に炉内のデータを伝送できる計測線)の高度化に向けた技術基盤開発の現状についてまとめたものである。

論文

Effects of tensile and compressive strain on critical currents of Nb$$_{3}$$Al strand and cable-in-conduit conductor

木津 要; 土屋 勝彦; 島田 勝弘; 安藤 俊就*; 菱沼 良光*; 小泉 徳潔; 松川 誠; 三浦 友史*; 西村 新*; 奥野 清; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.872 - 875, 2006/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.36(Engineering, Electrical & Electronic)

Nb$$_{3}$$Al素線の臨界電流値(Ic)は歪みにより減少する。ケーブル・イン・コンジット導体(CICC)中の素線には熱歪みと曲げ歪みが加わる。しかしながら、JT-60定常高ベータ化計画のR&Dにおいてリアクト・アンド・ワインド法によって製作されたNb$$_{3}$$Al-D型コイルにおいては、0.4%の曲げ歪みが印加されてもIcは減少しないことが見いだされている。これは、素線の曲げ歪みがケーブル効果により緩和したことを示唆している。CICCのIcに対する曲げの効果を評価するためには、素線に対する引張り・圧縮歪みの効果と、CICC中の素線の歪み緩和効果を調査する必要がある。そこで本研究では、素線及びCICCサンプルに引張り・圧縮歪みを印加できる装置を開発した。サンプルはベリリウム銅製のねじりコイルばね形状のサンプルホルダー表面に取り付けられ、ホルダーをねじることで歪みが印加される。CICCサンプルを取り付け可能とするために82mm径のサンプルホルダーを製作した。Nb$$_{3}$$Al素線サンプルのIcを外部磁場6$$sim$$12T,歪み-0.86%$$sim$$+0.18%の範囲で測定することに成功した。外部磁場11T,歪み-0.86%でのIcは歪み0%の65%に減少することが見いだされた。

論文

$$gamma$$-ray irradiation experiments of collimator key components for the 3GeV-RCS of J-PARC

金正 倫計; 荻原 徳男; 増川 史洋; 竹田 修; 山本 風海; 草野 譲一

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.1309 - 1311, 2005/00

大強度陽子加速器3GeVシンクロトロンで使用するビームコリメータ用に放射線に強い機器の開発に成功した。ターボ分子ポンプは吸収線量が15MGyの$$gamma$$線照射試験に耐え、ステッピングモータは70MGyまで耐えることを確認した。また、PEEK材を用いた電線も10MGy以上の吸収線量でも使用可能であった。一方、ヒートパイプは30kGy以上では使用できないことが明らかとなった。

論文

原研972MHzRFテストスタンドの現状報告

堀 利彦*; 千代 悦司; 山崎 正義*; 鈴木 浩幸*; 長谷川 和男

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.212 - 214, 2004/08

972MHz RFテストスタンドで昨年実施した主な活動状況2件を報告する。これに加えて、クライストロン入出力特性の出力飛び現象を究明するために、診断用のモニタなどを整備し、クライストロンビーム電流波形及び、入力反射波RFスペクトラムを計測した。結果、出力飛びの主原因がクライストロン管球内を逆走する逆行電子であることを、ビーム電流減少率とクライストロン入力側で出力特性がモニタできたデータより実証した。

論文

J-PARCリニアック用高周波及びタイミング基準信号分配システム

小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2004/08

J-PARCリニアック(全長約300m)では、加速電界(972MHz)の位相変動,振幅変動をそれぞれ$$pm$$1度,$$pm$$1%以内に抑える必要がある。位相の基準信号では$$pm$$0.3度(=約$$pm$$1ps)の安定性を目標とし、約60にもなる高周源制御ステーションの位相をこの厳しい精度で揃えなければならない。本発表では、J-PARCリニアックにおける高周波基準信号分配システムに関して、これまで発表した評価結果をまとめ、さらにタイミング系信号の分配も含めた最終的なデザインの詳細を紹介する。

論文

Application of react-and-wind method to D-shaped test coil using the 20 kA Nb$$_{3}$$Al conductor developed for JT-60SC

木津 要; 三浦 友史; 土屋 勝彦; 小泉 徳潔; 松井 邦浩; 安藤 俊就*; 濱田 一弥; 原 英治*; 今橋 浩一*; 石田 真一; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1535 - 1538, 2004/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.89(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル(TFC)製作においては、Nb$$_{3}$$Al導体が歪による臨界電流(${it I}$$$_{c}$$)の減少が少ないために、より低コストなコイル製作を可能とする熱処理後巻線する方法(リアクト・アンド・ワインド法:R&W法)が適用可能と考えられる。しかしながら、曲げに起因する${it I}$$$_{c}$$の減少を評価するためのデータが不足しており、核発熱などによる温度上昇に対するコイルの温度裕度を見積もることが困難であった。そこで、R&W法による導体の曲げの影響を評価するために${it I}$$$_{c}$$測定部がTFC実機と同じR=1.06m(曲げ歪:$$pm$$0.4%)の曲率となるD型のコイルを開発し、${it I}$$$_{c}$$を測定した。また曲げの寄与を明確にするために、曲げを加えていない短尺サンプルも製作した。コイル製作は、導体をR=2.13mの環状に成形した状態で熱処理を行い、その後、D型コイル形状に巻線を行った。D型コイルを温度(T)4.3-4.4K,磁場(B)7-12Tで試験し、30kA(7.3T, 4.4K)の${it I}$$$_{c}$$を達成した。D型コイルと超伝導素線との${it I}$$$_{c}$$比較より、導体の歪は-0.6%程度と見積もられた。これは、短尺サンプルと同程度の歪であり、0.4%の曲げは${it I}$$$_{c}$$にほとんど影響を与えないことが明らかとなり、TFCをR&W法で製作した場合でも、設計基準の温度裕度を確保できることが見いだされた。

論文

Development of a 30 m long Nb$$_{3}$$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:74.69(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$$^{circ}$$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。

論文

Advanced fusion technologies developed for JT-60 superconducting Tokamak

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$$^{2}$$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。

論文

Advanced fusion technologies developed for JT-60 superconducting Tokamak

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:74.66(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$$^{2}$$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。

論文

JAERI ERL-FELのための高周波基準信号ケーブルの安定化

永井 良治; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 西森 信行; 峰原 英介

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.362 - 364, 2003/00

原研エネルギー回収型リニアック駆動自由電子レーザー(JAERI ERL-FEL)の安定性向上のために、高周波基準信号分配用ケーブルの電気長を室温及び大気圧の変動に対して安定化した。室温の変動に対しては、一般的に電気長温度安定性の高いことが知られている同軸ケーブル(絶縁体に高発泡ポリエチレンを使用したケーブル)に温調を施すことにより安定化を行った。大気圧の変動に対しては、温調の設定温度を適当に選ぶことで、その影響を小さくできることがわかった。その結果、当初の目標通りにすべての高周波回路間の位相の変化を$$pm$$0.1deg.以下にできることがわかった。

論文

KEK/JAERI統合計画400MeV陽子リニアック用高周波基準信号分配システム

小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*

Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.302 - 304, 2002/08

KEK/JAERI統合計画の陽子リニアックでは、加速電場(324MHz及び972MHz)の位相,振幅変動をそれぞれ$$pm$$1$$^{circ}$$,$$pm$$1%以内に抑えなければならない。ゆえに、その基準信号の分配においても高安定なものが要求される。12MHzの基準信号は光伝送によって約50台の各クライストロン駆動システムへと分配される。このため光コンポーネント(位相安定化光ファイバ,E/O,O/E等)の特性は非常に重要で性能評価・検討を行った。既製のものでは要求される性能に対して不十分であり、E/O,O/Eに関しては新たに開発を行っている。その性能評価結果と、提案される高周波基準信号分配システムを報告する。

論文

Development of Nb$$_{3}$$Sn and NbTi CIC conductors for supercoducting poloidal field coils of JT-60

三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 安藤 俊就

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.611 - 614, 2002/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.17(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60の超伝導ポロイダル磁場(PF)コイルのために、20kA-7.4T級Nb$$_{3}$$Sn導体と20kA-5.0T級NbTi導体を開発した。PFコイルはパルス運転されるため、交流損失の低減が重要な検討項目である。2導体にはともにCrめっきを適用し、結合時定数の設計値は50msであるが、NbTi導体では、コスト低減を狙ってSnAgめっきの適用も検討した。短尺実寸サンプルの交流損失を測定した結果、Nb$$_{3}$$Sn導体の結合時定数は、導体熱処理時に素線間のCrめっきが焼結したため、設計値の5倍の大きさであった。曲げ歪を印加し焼結部をはがした後、交流損失を再測定する予定である。NbTi導体では、Crめっきが48msであり適用可能であることがわかった。一方、SnAgめっきは127msで、撚線後の効果的な酸化処理法をさらに検討する必要があることがわかった。臨界電流の測定結果についても報告する予定である。

論文

ステンレス鋼製コンジットを使用したニオブアルミ導体の臨界電流性能評価

小泉 徳潔; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 土屋 佳則; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 檜山 忠雄; 加藤 崇; 礒野 高明; et al.

低温工学, 36(8), p.478 - 485, 2001/08

ITER-EDAの一環として、ステンレス鋼製コンジットを使用したNb$$_{3}$$Al導体を開発した。本導体の臨界電流性能を短尺の導体サンプルを用いて評価した。その結果、本導体が予想どおりの臨界電流性能を満足することが確認できた。また、本導体の臨界電流値は、運転条件である13T,4.5Kで90kA以上であることがわかり、定格電流値46kAに対して十分な裕度をもつことも確認できた。ただし、本導体の熱処理(Nb$$_{3}$$Al生成のため)後に大きな熱応力が残留することも見いだした。

報告書

「ふげん」重水精製建屋等の形状データ作成

太田 吉美*; 児玉 清次*; 大西 幸男*; 内山 和幸*

JNC-TJ3410 2000-020, 80 Pages, 2000/03

JNC-TJ3410-2000-020.pdf:41.34MB

「ふげん」の廃止措置プロジェクトを合理的かつ円滑に進行させるためには、廃炉作業の計画について、事前に詳細な評価を行う必要がある。このための必要不可欠なデータとして、現在の「ふげん」の建屋躯体、主要機器、配管、空調ダクト、ケーブルトレイ、操作架台等の物量の総量を把握する必要がある。これらのレイアウトデータの3D-CAD化を実施し、これを有効活用することにより、運転、監視、廃炉措置計画等のプラント管理全般にわたる業務の高度化を図るものである。そのため、平成11年度は、重水精製装置建屋、新廃棄物処理建屋、及び屋外設備についての概略の物量評価を実施した。特に、新廃棄物処理建屋内については別途実施する内蔵放射能評価と連携し、放射性廃棄物の正確な評価を実施する必要があることから、また、廃止措置計画全体に対する影響が大きい事から、詳細にデータ入力作業を行った。

報告書

多区間封圧採水・間隙水圧測定装置の設置(AN-1号孔)

堀田 政國*; 穂刈 利之*

JNC-TJ7440 99-022, 378 Pages, 1999/06

JNC-TJ7440-99-022.pdf:14.69MB

本報告書は清水建設株式会社が核燃料サイクル開発機構との契約により実施した業務成果に関するものである。本業務は超深地層研究所における研究の一環として、深度1,000mの試錐孔(AN-1号孔)において、地下水の水圧および水質の長期観測を実施するために、多区間封圧採水・間隙水圧測定装置を設置した。指定された22区間にポンピングポート、メジャメントポートが位置して、これらのポートをダブルパッカー方式で閉鎖するように設計したケーシングログに基づいて多区間封圧採水・間隙水圧測定装置を設置した。設置後に、指定された20区間を対象に多連式水圧観測プローブを設置し作動確認試験を行い、多区間封圧採水・間隙水圧測定装置が正しく設置されていること、間隙水圧測定が正しく行えることを確認した。

報告書

1,000m対応水理試験装置(1号機)の改良

後藤 和幸*; 牧野 章也*; 奥寺 勇*; 松本 隆史*

JNC-TJ7440 99-016, 120 Pages, 1999/03

JNC-TJ7440-99-016.pdf:0.74MB

本業務は、現存の1,000m対応水理試験装置の基本コンセプトを維持しつつ、孔内部装置の長さを短縮することにより傾斜孔への適応範囲の拡大を目的として改良を実施した。また、試錐孔内でコントロール用光ケーブルを保護するため、中継部のロッドに装着できるセンターライザーを製作した。なお、現存の差圧計を廃止し、より精度の高い絶対圧力計(水晶発振式)を採用した。この変更の結果、測定時に差圧計の背圧調整の作業が不要になることによる操作性の向上と圧力計の精度向上により取得データの信頼性が高くなった。

論文

光音響法による電線絶縁材料の放射線及び熱劣化の検討

森田 洋右; 八木 敏明; 池原 潤一郎*

電気学会誘電・絶縁材料研究会資料; DEI-99-12, p.23 - 26, 1999/02

原子炉用電線ケーブル絶縁材の放射線と熱劣化を光音響法で調べた。波長を選択すれば、光音響法で高分子材料の劣化を検出することができた。これを電線ケーブルの劣化診断に応用した。

論文

電線絶縁材料の放射線及び熱劣化の温度依存性

森田 洋右; 八木 敏明; 池原 潤一郎*

電気学会誘電・絶縁材料研究会資料; DEI-99-13, p.27 - 30, 1999/02

原子炉用電線ケーブル絶縁材の放射線と熱劣化を発生ガス分析及び酸素消費量から解析した。この結果、100$$^{circ}$$C以下の低い温度領域での劣化の活性化エネルギーを精度よく求めることができた。活性化エネルギーは14~20kcal/molであり、従来知られていたものより低い値を示した。

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