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論文

Numerical evaluation on fluctuation absorption characteristics based on nuclear heat supply fluctuation test using HTTR

高田 昌二; 本多 由貴*; 稲葉 良知; 関田 健司; 根本 隆弘; 栃尾 大輔; 石井 俊晃; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 沢 和弘*

Proceedings of 9th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2018) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2018/10

HTGRに接続する核熱利用システムの設計では、化学プラント会社の容易な参入を可能にするため、非原子炉級で設計されるが、熱利用システムで異常が発生した場合でも原子炉の運転を継続できることとしている。需要地近接立地で負荷追従運転を実現するため、原子炉入口および出口冷却材温度を一定に保ちながら一次系ガス圧力を変化させるインベントリ制御は原子炉出力を制御する方法の候補の1つとされている。HTTRを用いた非核加熱運転による熱負荷変動吸収試験結果をもとに、異なる一次系ガス圧力で原子炉入口温度をステップ状に変動させた。数値解析の結果、圧力の低下により変動吸収特性が劣化しないことが明らかになった。また、原子炉出力の80%でも、原子炉出口温度がスクラムレベルに達しないことも明らかにした。

報告書

Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Experiment at Kamaishi Mine TechnicalNote 15-99-02, Experimental results

千々松 正和*; 杉田 裕; 藤田 朝雄; 雨宮 清*

JNC-TN8400 99-034, 177 Pages, 1999/07

JNC-TN8400-99-034.pdf:19.38MB

地層処分における技術開発の観点からは、工学規模での試験によるニアフィールド環境である周辺岩盤の挙動が人工バリアに与える影響の把握および周辺岩盤を含むニアフィールド性能の定量的評価と室内および原位置における大型試験による人工バリアの品質性能の確認を行い、地層処分技術の信頼性向上を図ることが重要となっている。そのため、核燃料サイクル開発機構東海事業所の地層処分基盤研究施設等における工学規模の試験と並行して、原位置試験場において、人工バリアの品質性能の確認およびその実岩盤条件下でのニアフィールド連成挙動を評価することが必要となっている。そこで、実条件でのニアフィールド環境を把握するため釜石原位置試験場において粘土充填・熱負荷試験を実施した。1995年には14本のボーリング孔の試錐を行い、種々のセンサーの設置を行なった。透水試験を実施した後、岩盤の力学物性を取得するために孔内載荷試験を実施した。その後、直径1.7m、深さ5.0mのテストピットの掘削を行なった。ピット掘削中は、試錐孔内に設置した計測機器により、間隙水圧、変位、温度の測定を行なった。その後、1996年にピット内に緩衝材および発熱体を設置し、連成試験を開始した。連成試験としては、ヒーターの加熱を行なう加熱試験を約260日間、ヒーター停止後の減熱試験を約180日間実施した。本論では、加熱試験および減熱試験期間中に岩盤内および緩衝材に設置した計測機器により観測された結果について報告する。また、加熱試験終了時、減熱試験終了時および緩衝材解体時に実施した緩衝材のサンプリング結果についても報告する。

報告書

ブランケット加熱試験設備の概要と性能試験

古谷 一幸; 原 重充*; 黒田 敏公*; 榎枝 幹男; 佐藤 聡; 秦野 歳久; 高津 英幸; 小原 祥裕

JAERI-Tech 99-025, 45 Pages, 1999/03

JAERI-Tech-99-025.pdf:3.46MB

ITERの炉内に装荷されるブランケットモジュールの繰り返し熱負荷に対する除熱特性、構造健全性等の評価・実証を目的とした加熱試験設備の設計・製作を行った。ブランケットモジュール表面への熱流束(実機表面への平均熱流束:約0.25MW/m$$^{2}$$)の模擬にはモジュール表面をほぼ均一に全面加熱することを考慮して赤外線加熱方式を採用した。本設備の赤外線ヒータの有効加熱面積は0.56$$times$$0.6m$$^{2}$$であり、得られる熱流束はヒータ表面で約0.3MW/m$$^{2}$$である。赤外線ヒータは真空雰囲気中(~10$$^{-4}$$Torr)で使用するため輻射熱及び自身の発する熱によるランプの破壊防止の観点からOリング(耐熱温度300$$^{circ}$$C)を使用しており、Oリングもまた、健全性担保のため空冷している。本設備の性能確認試験を通じ、設備の改良を施した結果、赤外線ヒータの定格運転及びサイクル運転に成功した。

報告書

硝酸溶液中でのクロム酸化反応とステンレス鋼の腐食加速機構

竹内 正行; 川野邉 一則*; 永井 崇之; 大橋 和夫; 武田 誠一郎

PNC-TN8410 97-104, 56 Pages, 1997/04

PNC-TN8410-97-104.pdf:2.1MB

(目的)再処理溶液中に腐食生成物として存在するクロム(以下,「Cr」という)を対象に,ステンレス鋼の腐食に与える影響および粒界選択型の腐食加速機構について調査し,特に影響の大きいCr(6)の酸化生成条件等を中心に検討する。(方法)ステンレス鋼の腐食に与えるCrの影響を評価する手法として,材料浸漬試験および電気化学試験を行った。また,粒界腐食の要因とされる微量元素の粒界偏析に関しては,オージェ電子分光法により粒表面および粒界の組成を比較することで評価した。さらに,Crの酸化反応条件について検討するため,硝酸濃度,溶液温度をパラメータとしたCr(3)共存溶液の加熱試験を実施するとともに,溶液のPt電位測定および試験後におけるCr(6)の定量分析等を行った。(結果)本試験の結果から,得られた主な知見を以下に示す。(1)浸漬試験および電気化学試験結果から,同じ元素種でも,Cr(3)に比較して,Cr(6)の共存環境ではステンレス鋼の腐食電位が高電位側に移行し,粒界腐食を伴う腐食速度の著しい増加が認められた。(2)粒界腐食機構の要因とされる微量元素の粒界偏析については,オージェ電子分光法による測定では観察できなかった。(3)180時間程度の加熱試験結果から,沸点の条件では,酸化生成したCr(6)が硝酸濃度4M以上で定量的に検出された。(4)非破壊吸光光度法によるCrを指標としたステンレス鋼の腐食モニタリングで得られた腐食速度は腐食減少量からの算出値より低い値が得られた。(結論)ステンレス鋼の腐食に対するCrの影響はCr(3)に比べて、Cr(6)の共存環境で顕著である。この要因は硝酸よりもポテンシャルの高いCr(6)の酸化作用にあり,Cr(6)は高温,高濃度硝酸環境で酸化生成する可能性が示唆された。

報告書

緩衝材の熱-水-応力連成試験,第3報-加熱・部分注水試験結果について

原 啓二; 佐々木 憲明; 石川 博久; 藤田 朝雄; 佐藤 信二*

PNC-TN8410 92-043, 31 Pages, 1992/03

PNC-TN8410-92-043.pdf:0.95MB

緩衝材大型試験設備は、処分後のニアフィールドにおける緩衝材の性能を評価するため、人工バリア内で生じる熱-水-応力連成現象に関するデータの取得、施工技術の確立を目的としたもので、第一段階の加熱試験に引き続き、第二段階の試験として周辺岩盤からの浸透水の緩衝材中での移動とそれに伴い生じる熱-水-応力連成現象を調べることを目的に、加熱・部分注水試験を行った。試験により、緩衝材中での水の浸透とそれに伴う伝熱状況の変化等に関するデータが得られた。本報告書は、上記の加熱・部分注水試験の結果についてとりまとめて報告するものである。

報告書

緩衝材の熱-水-応力連成試験、第2報 -加熱試験結果について-

佐々木 憲明; 湯佐 泰久; 五月女 敦; 佐藤 信二*; 原 啓二

PNC-TN8410 91-075, 91 Pages, 1991/02

PNC-TN8410-91-075.pdf:1.56MB

人工バリアの一つである緩撃材中では,廃棄物の発熱,岩盤からの地下水の浸入,地圧や緩衝材の膨潤圧の発生という複数の現象が相互に関連して生じる。処分後のニアフィールドにおける緩衝材の環境を正確に予測するためには,このような熱-水-応力の連成現象を観察し,これを解析する手法を開発することが必要である。緩撃材大型試験設備は,人工バリアの構成要素の一つである緩衝材に生じる熱-水-応力の連成現象の解明と解析手法・コードの開発を目的として建設されたものであり,試験の第一段階として廃棄物の発熱により緩衝材に生じる伝熱および水分移動状況を調べるための加熱試験を実施した。本報告書は,加熱試験の結果を報告するとともに,合わせて実施した熱伝導解析および熱-水-応力連成解析結果について報告するものである。

論文

高温におけるU$$_{3}$$Si$$_{2}$$とアルミニウムの両立性に関する炉外実験

大岡 紀一; 金谷 邦雄; 江藤 芳丸*; 山下 斉*

軽金属溶接, 28(8), p.339 - 347, 1990/08

高密度シリサイド燃料を採用するに当たって、その治金的特性を明らかにすることは重要なことである。このため、治金的特性の一つである芯材と被ふく材の両立性を明らかにするためシリサイド燃料のミニプレートを用いて炉外での高温加熱試験を行なった。加熱試験はJMTR運転時の燃料板温度及び運転時間に相当する条件で行い、外観検査、重量測定、超音波探傷試験、放射線透過試験及び金相試験により、シリサイド燃料板の体積膨張プリスターの発生のないことを明らかにした。

報告書

原位置緩衝材試験,II; ベントナイト/砂混合物予備試験

熊田 政弘; 中越 章雄*; 下岡 謙司; 村岡 進; 中村 治人

JAERI-M 87-171, 36 Pages, 1987/10

JAERI-M-87-171.pdf:1.1MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、人工バリアの一つである緩衝材の候補に挙げられているベントナイト/珪砂混合物の原位置における特性を調べるため、花崗岩岩盤の地下40mに試験室に掘削した、直径1m、深さ5mの模擬処分孔に圧縮成型した緩衝材と電気ヒータを埋め込んで加熱試験を行なった。試験孔への地下水の流入を遮断した状態で、1800時間の加熱試験を行なった結果、緩衝材は、ヒータ近傍で乾燥し、その外側では水分が濃集して初期水分量を上回る部分が現われ、緩衝材中の水分が加熱に伴い再配分されていることが分かった。実験室で測定した緩衝材のデータを基にして有限要素法によって計算した温度分布と実測値とを比較することにより、緩衝材の熱伝導率は、温度の上昇と水分の移動に伴って変化していることが分かった。

報告書

花崗岩岩盤中における原位置試験

熊田 政弘; 木村 英雄; 下岡 謙司; 中越 章雄*; 村岡 進; 柳田 剛*; 雨宮 清*; 犬竹 章郎*; 中村 治人; 荒木 邦夫

JAERI-M 86-044, 87 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-044.pdf:2.07MB

昭和58年度から花崗岩岩体中に原位置試験室を開設し、これまでの試験技術をもとに原位置での実験手法や評価手法を確立する為に岩盤加熱試験、元素移行試験及び材料耐久性私権を行ったので、その結果を報告する。岩盤加熱試験の結果、健岩部での実測温度は計算温度と良く一致する事、また亀裂部では地下水による熱の移動が無視できない事が分かった。ヒ-タ-近傍の亀裂部分では岩盤の歪み 及び透水性の変化が認められた。元素移行試験の結果、亀裂中での元素移行が支配的である事、及び岩体中での拡散も移行要因として重要である事が分かった.材料耐久試験では、10種の鋼種について熱処理した試料を用いて約75$$^{circ}$$Cで応力腐食割れ試験を行ったが、12ケ月経た時点で2,3のVノッチ試験片に応力腐食割れ感受性が認められた。

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