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久保山 智司*; 池田 直美*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*
Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.165 - 168, 2004/10
パワーMOSFET及びバイポーラトランジスタの破損を引き起こすシングルイベントバーンアウト現象はこれまでデバイスシミュレータで再現することが困難であり、その詳細な発生メカニズムは完全には理解されていなかった。われわれは、重イオンの飛跡に沿って発生するプラズマコラム中ではキャリア及びフォノンが高密度で存在することから、通常よりも高い頻度でバンド間トンネリングが発生すると仮定することにより、実験で得られたデータとよく一致するシミュレーション結果を得た。本ワークショップではシングルイベントバーンアウトのモデル開発について報告し、議論する。
久保山 智司*; 鈴木 隆博*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(6), p.2634 - 2639, 2000/12
被引用回数：7 パーセンタイル：46.84(Engineering, Electrical & Electronic)高エネルギー粒子が半導体中の能動領域を通過する時、その飛跡に沿って発生した高密度の電子-正孔対によるシングルイベント現象が生じることは良く知られている。その現象の一つであるシングルイベントバーンアウト(SEB)、従来Power MOSFETにおいて発生するといわれてきた。われわれは、実験として、すでに確立したSEBの測定方法であるEPICS測定システムを民生用の小信号バイポーラトランジスタ(BJT)に適用し、250MeV Niイオンを用いてSEB評価を実施した。その結果、BJTでもSEBが発生することを見いだし、イオン入射時のBJTにおけるベースとエミッタの電流波形の直接観測に成功した。本報告では、これらの結果を詳説するとともに、MOSFETとBJTにおけるSEB発生機構の相違について議論する。
呉田 昌俊; 秋本 肇
Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 8 Pages, 1999/00
大強度中性子源用核破砕固体ターゲットの冷却流路等高熱負荷機器の熱工学設計と関連して、片面加熱矩形流路内垂直上昇流の限界熱流束計測実験を実施し、システムパラメータの限界熱流束への影響を調べた。現在までに報告されている高熱負荷限界熱流束研究の多くが円管流路で得られた実験結果を基礎としており、高熱負荷機器の多くで採用される狭間隙短加熱長矩形流路内限界熱流束の予測法は実験データの少なさもあり確立されていなかった。そこで、本研究では矩形流路内限界熱流束研究の第1ステップとして実験結果と従来の予測法による計算値の比較を試み、従来の予測法の矩形流路への適用の可能性を検討した。検討の結果、数土モデル、Griffel相関式、Bernath相関式が、短加熱長・低入口水温条件下で得られた実験結果と良く一致する傾向があることがわかった。
呉田 昌俊; 秋本 肇
第11回熱工学シンポジウム講演論文集, p.73 - 76, 1998/00
大強度加速器の固体ターゲットや核融合炉のダイバータ板等の機器は、片面から強力なビーム入射があり高熱負荷となる。しかし、高熱負荷機器の除熱限界(CHF)予測法は確立されておらず、特に従来のCHFモデル中で計算される蒸気蓄積開始条件やボイド率予測値に関して疑問があった。本報では、原研のJRR-3Mを用いた高速度撮像中性子ラジオグラフィ法を確立し、サブクール水冷却による片面加熱矩形流路内バーンアウト時の時間平均ボイド率分布を計測した結果を示す。また一つの試みとして、計測したボイド率分布をもとに蒸気の正味蓄積開始クオリティと加熱部出口のボイド率を求め、既存のCHFモデルに代入し、モデルの妥当性を検討した。そして、KattoのCHFモデルに蒸気蓄積開始クオリティとボイド率計測値を代入した場合、CHF予測値が実験値に数倍~20倍程度近づく傾向があることが明らかとなった。
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PNC TN1410 97-034, 338 Pages, 1997/09
本書は、新型転換炉(ATR)のATR熱水力設計技術について、「ふげん」の設計技術から高度化を図るための研究を実施し、その妥当性等について、学識経験者の審議を通して集大成したものである。ATR実証炉の開発において「ふげん」の開発で培われた解析手法、解析コードを基に「ふげん」の運転実績等を踏まえつつ、設計手法の改良を行っており、それを基にATRの熱水力設計手法の高度化を図っている。特に熱的余裕の指標については、「ふげん」のMCHFRからMCPRに変更し、確率論的な評価手法を開発・導入している。このため、熱的余裕の評価の観点から特に重要な限界熱流速、圧力損失係数等の相関式については、実規模試験データとの対比により、その妥当性を検討した。また、チャンネル流量配分解析コードHAPI(AQUERIOUS)については、「ふげん」におけるチャンネル流量測定データとの対比により計算精度を確認した。さらに、バーンアウト発生確率解析コードDERIV-1については、モンテカルロ法による解析手法及び解析に用いられるデータベース等の妥当性を検討した。このほかに、熱水力安定性、炉心安定性、自然循環時の冷却性及び重水温度分布特性の評価手法について検討した。なお、本書のATR実験炉に係わる検証等には、通商産業省委託事業である新型転換炉技術確証試験の成果を用いている。
山崎 彌三郎; 井口 正; 新妻 泰
JAERI-M 6031, 33 Pages, 1975/03
ATRの設計では燃料棒は非常に密に配列されており、ロッド間間隙は従来の炉に比べ非常に狭い。この点がバーンアウトにどの程度損失を与えるかを知ることは、従来微小間隙の経験に乏しいことを考えると重要である。出口クオリティ、流速共に等しい条件での微小間隙の影響を調べるために、高圧沸騰試験装置に高熱出力の予熱器を付加し、バーンアウト実験を行った。使用したテスト部は3本ないし4本パンドルであり、ロッド径は10mm、ピッチは11.75、12.5、14.0mm、加熱長は300mmである。実験は系圧10kg/cm
、水流速0.5~3m/s、入口クオリティー5~30%の範囲で行った。ロッドパンドルにおけるパーンアウト熱流束は円管についての値より小さい。ロッド間隙がパーンアウト熱流束に及ぼす影響はクオリティの高いところでは殆んどない。スペーサーは、入口クオリティの値によって、バーンアウト位置に影響を与えるが、熱流束については影響は小さい。
山崎 彌三郎; 井口 正; 新妻 泰; 高野 一美
JAERI-M 6030, 26 Pages, 1975/03
新型転換炉燃料体を対象として一連のバーンアウト実験を行なってきたが、これらは電源容量の点からいずれも加熱長さ300mmについての実験あった。今回電源容量の増強に伴ない、第一段階の実験として加熱長さがパーンアウト熱流束に及ぼす影響を求めることを目的として下記の実験を行なった。使用したテスト部は3本の外径10mmの燃料棒からなるロッドパンドルとそれを囲む内管から成っている。加熱長さは300、600、900mmの3種でロッド間隙ブクーリングは30~60
Cで実験を行なった。上記の実験範囲内ではバーンアウト熱流束と出口クオリティとの関係には加熱長さの影響は殆んど認められなかった。また加熱長さ300mmの場合のデータは当研究室の従来の実験結果とよく一致した。
堀 雅夫; 大内 義弘
日本原子力学会誌, 8(10), p.536 - 539, 1966/00
一般に沸騰水型原子炉の炉心は多数の並列の流路から構成されており、冷却材(軽水)は炉心の下部の室(plenum)において各流路へ分配流入し、炉心の上方で合流する。このように各流路の両端が共通の室に通じている場合には、各流路を通る冷却材の流量は各流路における流動抵抗によりきまる。BWRのように流路内で沸騰が生じる場合には、流動抵抗が出力の影響を受けるため、各流路の流量も出力により変化する。出力が増加して、流路における蒸気発生量が大きくなると、強制循環の単流路の場合でも、圧力降下が時間的に変動するようになり、流れが振動的になる。並列流路においては流路相互間の干渉があるため、単流路の場合よりも流動状態の不安定が起りやすい。
鳥飼 欣一
JAERI 1017, 36 Pages, 1961/03
沸騰伝熱中に伝熱負荷が大きくなると、急に伝熱達率が悪くなり、加熱面が融断する。この現象がバーンアウトである。この現象をプール沸騰を強制対流沸騰の場合に分けて水力学的に究明した。プール沸騰では加熱面上に出る蒸気と同僚の液体が入ってきて両流体間には相互に流動抵抗が生ずる。そりてこの抵抗に打ち勝つに必要な力が流体に与えられる限界において、気液の相互交換流動の限界になることを半理論的考察により示し、それを空気と水とを使って実験することにより、この流量を限界を確かめるとともに、この限界がバーンアウト現象に密接な関係のあることを示した。また強制対流中の管内での沸騰中に、熱負荷を増加して加熱面より発生するきっと同量の液が相互の流動抵抗により加熱面に達しなくなる場合にもバーンアウトが起こると考えて半理論的考察をおこない、きqB-O=U
(
/8)(1-A
)なる式を導いた。この式をもとに各種の状態について式をたて、この式といままで行なわれた多くの水の強制対流中のバーンアウトの実験と比較しよく合致した。
鳥飼 欣一; 堀 雅夫; 大内 義弘
日本原子力学会誌, 3(5), p.333 - 337, 1961/00
一般に液体への熱伝達において、発熱体表面からの熱流束が増加すると、液体の温度が飽和温度以下でも表面で蒸気泡の発生が始まる。これは表面核沸騰であるが、さらに熱流束が増加すると、発生する蒸気泡の密度が大になり、合体して発熱体表面上に蒸気の膜を作る。すなわち表面膜沸騰である。核分裂による発熱あるいは電気抵抗による発熱のような自己発熱式の場合には、この状態になると蒸気膜の熱絶縁作用により発熱体の温度は急激な上昇をおこす。このため普通の金属の融点以上になり、発熱体の熔融破損をひきおこす。この現象がバーンアウト(burn-out)であるが、液体が飽和温度以下の場合にも、また飽和温度で蒸気を含む場合にもおこり、自己発熱体の高熱波束の熱伝達では重要な問題となっている。
