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佐藤 聡; 真木 紘一*
Fusion Engineering and Design, 65(4), p.501 - 524, 2003/07
被引用回数：9 パーセンタイル：52.02(Nuclear Science & Technology)トカマク型DT核融合炉の代表的な設計例においてブランケットは、メンテナンスや製作性等の観点から多数のモジュールに分割されている。隣り合うモジュール間には幅数cmのスリットが存在する。スリットからの中性子ストリーミングにより真空容器再溶接部のヘリウム生成量や超伝導コイルの核発熱率や照射損傷等が増加し、基準値以上になる懸念がある。本研究では、スリット幅,ブランケットの厚さ及び組成,真空容器の厚さ及び組成,再溶接部のホウ素濃度をパラメータとした真空容器や超伝導コイルの核的応答に対する3次元モンテカルロ法による感度解析を行い、それらを関数としたスリットストリーミングに対する核的応答の簡易的な近似式を導出した。また導出した近似式を基に、遮蔽設計基準値を満足させるための遮蔽構造のガイドラインを明らかにした。
佐藤 聡; 中村 尚*; 西谷 健夫
Fusion Science and Technology, 43(4), p.559 - 568, 2003/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)DT核融合炉遮蔽ブランケット中の小口径ダクトからの中性子ストリーミングを3次元モンテカルロ法により評価し、冷却配管枝管プラグ部のヘリウム生成量を計算した。ダクト直径,ブランケット厚さ,プラグ中のホウ素濃度に対するヘリウム生成量の依存性を明らかにするとともに、それらのパラメータを関数とした簡易近似式を確立した。また、ヘリウム生成量の、ブランケット組成依存性も明らかにした。簡易近似式を応用し、遮蔽設計基準値を満足するための遮蔽構造ガイドラインを明らかにした。
佐藤 聡; 西谷 健夫
Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.690 - 695, 2003/03
被引用回数：12 パーセンタイル：60.55(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉ブランケットのトリチウム増殖率は、アーマ材により大きく影響されることが予想される。核融合炉全体で1以上のトリチウム増殖率を得ることが必要であるが、それを達成するブランケットの開発が重要課題である。本研究ではモンテカルロ計算によりアーマ材のトリチウム増殖率への影響を体系的に調べた。核融合実証炉用のアーマ材として有望なタングステンを、原研が開発を進めている固体増殖材ブランケット表面に設置した場合のトリチウム増殖率への影響を、アーマ材の厚さを関数として、定量的に明らかにした。タングステンをアーマ材として用いた場合トリチウム増殖率は減少するのに対して、核融合実験炉用のアーマ材として有望なベリリウムを用いた場合、トリチウム増殖率が増加することがわかった。
柳澤 宏司; 中島 健; 大野 秋男; 三好 慶典
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(7), p.800 - 803, 2002/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)過渡臨界実験装置(TRACY)における反応度投入出力バースト実験における出力履歴の評価のために、熱外中性子検出用の遮蔽体系について光子遮蔽能力を評価した。連続エネルギーモンテカルロコードにより、三種類の遮蔽体系について検出器位置での光子照射線量率と中性子検出率を計算した。計算結果より、中心からポリエチエン,カドミウム板,鉛の順番で遮蔽体系を構成した場合には、カドミウムの中性子捕獲
線を効果的に遮蔽できないことがわかった。また、この捕獲線は熱中性子の反応によって生じるため、熱中性子の検出時間遅れと同様に捕獲線が時間遅れを伴って影響する可能性があることが示された。この問題を解決するために、カドミウムを遮蔽体系の外側に配置し、その内側にポリエチレン,鉛を配置した遮蔽体系を提案し、カドミウムの捕獲線を大きく低減できることを示した。また、提案した遮蔽体系では中性子検出感度もまた増加することが示され、TRACYの出力履歴評価のための熱外中性子検出器の遮蔽として有効であることがわかった。
-ray and thermal neutron detectors柳澤 宏司; 大野 秋男
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(6), p.597 - 602, 2002/06
被引用回数：3 パーセンタイル：22.28(Nuclear Science & Technology)線及び熱中性子検出器を用いた組合せ法を、過渡臨界実験装置(TRACY)の反応度投入による出力バースト実験時の出力履歴の正確な評価に新たに適用した。初期バースト時には、短いバースト持続時間内の実際の出力履歴を正確にトレース可能であることから、出力履歴は高速応答線電離箱によって測定した。初期バースト後は核分裂生成物からの遅発線の寄与により線電離箱は適用できないため、高濃縮ウランのマイクロ核分裂電離箱を出力履歴の測定に用いた。今回の方法により、1.50から2.93$の反応度投入による実験について出力履歴を評価した。この結果、マイクロ核分裂電離箱のみを用いた従来の方法によるピーク出力及び出力ピークまでの積分出力は、今回の評価結果に対してそれぞれ最大40%,30%過小評価することが明らかになった。モンテカルロ法による数値シミュレーションによって、この過小評価はTRACY炉心から核分裂電離箱までの中性子の飛行時間に起因した時間遅れを考慮することによって理解できることが示された。
-ray exposure rate from short-lived fission products under criticality accident conditions柳澤 宏司; 大野 秋男; 會澤 栄寿
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(5), p.499 - 505, 2002/05
被引用回数：4 パーセンタイル：28.08(Nuclear Science & Technology)臨界事故条件下の短寿命核分裂生成物(FP)の線による線量評価のために、線照射線量率の時間変化を過渡臨界実験装置(TRACY)において実験的に定量した。データは1.50から2.93$の範囲の反応度投入によって取得した。実験結果より、初期出力バーストを含めた全照射線量に対する短寿命FPからの線の寄与は15から17%と評価された。このため、線量評価上FPの寄与は無視できない。解析結果からは、モンテカルロコードMCNP4Bと最新のFP崩壊データであるJENDL FP Decay Data File 2000に基づく光子源によって計算した短寿命FPからの線照射線量率は実験結果と良好な一致を示すことがわかった。しかし、光子源をORIGEN2コードで求めた場合には照射線量率は極度に過小評価した。これは、ORIGEN2コード付属の光子データベースにおいて主要な短寿命FP核種のエネルギー依存光子放出率のデータが欠落していることによる。また、この過小評価は初期バースト後1000秒以下の時間において生じることが確認された。
原子力コード研究委員会原子力コード評価専門部会
JAERI-Review 2002-004, 401 Pages, 2002/03
JAERI-Review-2002-004.pdf:16.2MB
本報告書は、モンテカルロ法を用いた中性子・光子輸送シミュレーションについて、基礎理論から原子力研究における多方面での先端的な応用計算までを集約したものである。第1章から第5章ではモンテカルロ法の歴史的発展,モンテカルロ法の基礎理論,ボルツマン方程式のモンテカルロ法による解法,モンテカルロ法の分散低減法の一般論,連続エネルギーモンテカルロコードで用いられている断面積ライブラリーについて解説する。第6章では各論として、核融合ベンチマーク実験,ITER設計,高速臨界集合体での実験解析,JMTRでの炉心計算,パルス中性子計算のシミュレーション,HTTR炉心の解析,ダクトストリーミング計算,バルク遮蔽計算,広島原爆の中性子・線の輸送計算について述べる。第7章から第9章では、モンテカルロ法による原子炉雑音実験のシミュレーション方法,MCNP,MVPへの機能拡張,モンテカルロ計算の並列計算について述べる。最後に、用語集と重要参考文献集を添付した。
桜井 淳
日本原子力学会モンテカルロ法による粒子シミュレーションの現状と課題, p.61 - 64, 2002/01
日本原子力学会「モンテカルロ法による粒子シミュレーション」研究専門委員会は、1998.10-2000.09の2年間、モンテカルロ法に関わる現状調査及び研究課題の整理、モンテカルロ計算コード精度検証用ベンチマーク実験問題の検討、「モンテカルロ計算」夏季セミナーの開催、第2回モンテカルロシミュレーション研究会の開催準備等を実施した。その後、本委員会は2年間延長された。ここにこれまでの経緯と反省点、今後の課題及び方針(案)を示す。
桜井 淳
日本原子力学会誌, 43(11), P. 1113, 2001/11
日本原子力学会「モンテカルロ法による粒子シミュレーション」研究専門委員会は、臨界事故を防止すべく、モンテカルロ法による核燃料サイクル施設の未臨界安全セミナー初級コースを計画・実施した。これは実施報告であり、おもに講義内容と演習内容、それに研究課題等についてまとめた。今後の課題としては、初級コースだけでなく、中級コース,上級コースも設ける必要があり、そのための講義及び演習内容を具体的に検討しなければならない。
大塚 孝治*; 本間 道雄*; 水崎 高浩*; 清水 則孝*; 宇都野 穣
Progress in Particle and Nuclear Physics, 47(1), p.319 - 400, 2001/09
被引用回数：325 パーセンタイル：99.40(Physics, Nuclear)原子核殻模型を解く有力な手法として提案,開発されてきているモンテカルロ殻模型の発展,現状と今後の展望をこのレビュー論文で議論した。まず、殻模型のこれまでの進展をまとめ、バレンス殻内での完全な計算の必要性を論じた。さらに、従来の直接対角化法による解法の限界を議論し、これに代わる手法としてのモンテカルロ殻模型の概要と方法論としての発展を示した。モンテカルロ殻模型をpf殻領域の大規模殻模型計算に適用し、その有用性を確かめた。その計算法の特徴を活かした現実的な適用例として、N=20領域における不安定核の構造の系統的な計算,
Niでの魔法数の性質と球形-変形共存の統一的理解,pf殻領域の新しい有効相互作用の構築とこれに基づくpf殻領域の理解,Ba領域での球形-変形相転移と不安定変形の微視的な記述を挙げ、モンテカルロ殻模型が幅広く適用可能な普遍性を持つことを示した。
岡本 正雄*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 中島 徳嘉*
プラズマ・核融合学会誌, 77(6), p.536 - 546, 2001/06
核融合プラズマに対して、著者たちがモンテカルロ法を用いて行ってきた粒子シミュレーションの研究結果と問題点を紹介する。プラズマ中に発生した高エネルギー粒子の減速過程及びその過程におけるプラズマ加熱について述べ、また、これらの過程における高エネルギー粒子の衝突性輸送について考える。第3.1節ではモンテカルロ・シミュレーションの概要・歴史を紹介する(岡本担当)。第3.2節ではトカマクの場合(濱松担当)、第3.3節ではヘリカル系の場合(村上担当)を考える。さらに第3.4節では、新古典輸送を論じる(中島担当)。本章では、著者たちが最近行ってきたモンテカルロ・シミュレーションによる研究結果を中心に概観する。
桜井 淳; 植木 紘太郎*
日本原子力学会誌, 43(4), p.351 - 352, 2001/04
モンテカルロ計算のここ四半世紀における発展の経緯をまとめた。特に核データ信頼性評価用ベンチマーク実験解析に携わった経験を通し、計算の精度が向上した経緯をまとめた。最近の臨界ベンチマーク実験解析では中性子増倍率が0.001の不確定を問題にしており、従来無視してきたU-234の考察が欠かせないことを指摘した。
桜井 淳; 植木 紘太郎*; 内藤 俶孝*
日本原子力学会誌, 43(3), p.219 - 220, 2001/03
日本原子力学会「モンテカルロ法による粒子シミュレーション」研究専門委員会は、臨界事故を受けて、委員会で対応できる安全対策を検討した。その結果、核燃料サイクル施設従事者に対してパソコンに連続エネルギーモンテカルロコードMCNP-4Bをインストールして代表的体系を解析する臨界安全教育プログラムの有効性を確認した。本稿では考え方と計算例について解説した。
中川 正幸
炉物理の研究, (51), p.47 - 51, 2000/12
MC2000(Advanced Monte Carlo on Radiation Physics, Particle Transort Simulation and Applications)国際会議が平成12年10月23日から26日までポルトガルの首都リスボンで開催された。筆者は本会議のgeneral chairmanとして会議の準備の段階からかかわっていたので、この会議の報告について執筆を依頼された。会議の参加者が303名,参加国30か国,総発表件数は237件であった。日本からは約20名が参加された。この会議はタイトルにあるようにモンテカルロ法を用いて放射線粒子の反応と輸送を扱う分野に限定していたので、すべての発表論文は何らかの形でモンテカルロ法と関係があるものばかりである。すべての放射線粒子が対象といっても、その大部分は(1)電子-光子系,(2)中性子-線,(3)ハドロン粒子系に分けられる。したがって会議もこの3分野を柱として構成されている。実際に発表された論文は(1)が114件,(2)が70件,(3)が50件であった。これに加えるに初日の全体会合で各分野から1件ずつの基調講演が行われた。この報告では、本紙が原子力学会の炉物理部会の会報であることから、中性子-線セッションを中心に幾つかの話題について紹介する。
山本 俊弘; 中村 剛実*; 三好 慶典
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(1), p.41 - 52, 2000/01
弱く結合した核燃料ユニット配列でモンテカルロ法により臨界計算を行うと核分裂中性子源の収束が悪くなることを示した。複数ユニットの配列系に結合係数を導入し、収束が、とりわけ対称的な配列系に対して悪いのは、正しい分布に戻そうとする復元力が弱いことと、その統計的変動が原因であることを定量的に示した。配列系における核分裂分布比を核分裂確率行列を用いて求める新たな方法を示した。この方法を用いれば単に比だけではなく、その統計誤差も与えられ、得られた結果の精度評価が可能となる。核分裂分布比がある値に強制的に収束するように領域別にウェイトを調整する方法を開発した。これを用いれば、非常に強い収束を得ることができる。臨界計算で得られた実効増倍率と核分裂分布比との相関を定式化した。二つのユニットからなる対称な系には両者には有意な相関がないことを理論的及び経験的に示した。一般的には、わずかばかり非対称になった系においては、実効増倍率は不正確な核分裂源の分布によってバイアスを持つことがわかった。弱く結合した配列系でモンテカルロ法により臨界計算を行う場合には、一世代あたりの中性子数を多くして計算したほうが望ましい。
渡辺 正
伝熱, 38(149), p.8 - 13, 1999/03
本報告は、平成10年第37期秋季伝熱セミナーにおいて講演したものをまとめたものである。流体方程式を解くのではなく、粒子の運動を調べることにより熱流動現象を計算する手法の概要と結果を示す。まず直接シミュレーションモンテカルロ法により熱伝導対流遷移過程を計算し、対流開始点が流体方程式から得られる理論値と一致すること、遷移過程では流れ場のゆらぎの相関が強まることを明らかにする。また、3次元の系では対流パターンが実験で見られるような複雑な遷移を起こすことを示す。次に同様の計算を分子動力学法により行い、流動遷移により分子運動の乱雑さが増加することを示す。最後に格子ガス法により二相流の混合過程で計算し、二相界面積の変化が代表速度と相関づけられることを明らかにし、数値実験相関式の可能性を示す。
佐藤 聡; 飯田 浩正; R.Pleuteda*; Santoro, R. T.*
Fusion Engineering and Design, 46(1), p.1 - 9, 1999/00
被引用回数：6 パーセンタイル：44.32(Nuclear Science & Technology)モンテカルロ法による3次元遮蔽解析コードを用い、ITER遮蔽ブランケット・モジュール内の貫通孔やモジュール間のギャップに着目した遮蔽解析を行い、モジュール及び後壁中のヘリウム生成量を評価した。現標準設計に基づく構造では、ヘリウム生成量に関する基準値を冷却配管で約4倍、後壁で約2倍上回ることが明らかになった。そこで、モジュール内のステンレスと水の割合を変えた場合、モジュールの厚さを増加した場合の評価を行い、モジュールの厚さを増加させる一方でステンレスの割合を少なくすることにより、遮蔽性能とモジュールの重量(遠隔保守機器の可搬重量)の両者の制限を満足する構造案を見いだした。また後壁に関しては、ギャップ部に厚さ50~300mmの遮蔽体を設けた場合の解析を行い、約200mm程度の遮蔽体を追加設置することで、後壁のヘリウム生成量は基準値以下に低減できることがわかった。
小林 穣*; 樋口 健二
Mathematics and Computation, Reactor Physics and Environmental Analysis in Nuclear Applications, 1, p.371 - 378, 1999/00
日本原子力研究所計算科学技術推進センター(CCSE)では原子力分野で典型的なコードから構成されている並列ベンチマーチテスト(BMT)コードを開発・整備している。これらのコード群は、計算機性能を見積もったり、利用者自身が自分自身のコードを並列化する際のガイダンスとして活用したりすることが可能である。数値解法で分類するとCCSEで開発・記録されているBMTコード群は分子動力学、PIC法、有限差分法及び有限要素法のコードである。モンテカルロ法のコードが新たに並列BMTコード群に追加された。本論文では、並列化された粒子輸送モンテカルロコードであるMCNP4B-BMTの開発及びCCSEに設置されている3種類のスカラー並列計算機での性能結果について述べる。
植木 紘太郎*; 森 貴正; 桜井 淳; 中川 正幸; 内藤 俶孝*
日本原子力学会誌, 41(6), p.614 - 627, 1999/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)汎用モンテカルロコードである米国のMCNPや我が国のMVP等の普及並びに計算機環境の向上に伴い、広い分野でモンテカルロ法による詳細な中性子、光子等のシミュレーションが行われるようになってきた。本解説では、MCNPとMVPの内容と特徴並びに国内における原子炉炉心解析、臨界安全解析、遮蔽・被曝計算、高エネルギー粒子解析の必要な放射能消滅処理炉の解析及び核融合炉の解析等への適用の現状を紹介する。最後に、モンテカルロコードの使用上並びに開発上の課題を整理する。
久保 博孝; 竹永 秀信; 熊谷 晃*; 東島 智; 鈴木 慎悟*; 杉江 達夫; 逆井 章; 伊丹 潔
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(6), p.747 - 757, 1999/00
被引用回数：20 パーセンタイル：53.64(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのダイバータ領域におけるヘリカル原子の挙動を調べるために、高分解能分光器を用いてHe Iスペクトル線(667.82nm)のドップラー・プロファイルを観測した。その結果、ダイバータプラズマが低温になると、ダイバータの上流部において、ドップラー幅から導いたヘリウム原子の温度が0.2eVから1.5eVに増加することを見いだした。この現象を調べるためにプロトン衝突による弾性散乱を考慮した中性粒子輸送コードを開発し解析することにより、これはプロトン衝突による弾性散乱に起因することを明らかにした。また、この弾性散乱の効果によって、ヘリウム原子のダイバータから主プラズマへの侵入する確率及びダイバータ排気溝に入る確率が30%大きくなることを指摘した。
