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内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 渡部 晃*; 高田 孝*
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 12 Pages, 2022/03
ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを開発している。最近の研究で、伝熱管群の存在する複雑形状領域に対応するため非構造格子解析手法を本解析コードへ導入した。本研究では、非構造格子化の効果を確認するため、伝熱管群体系でのナトリウム-水反応試験を構造格子及び非構造格子のそれぞれで解析した。構造格子の影響を受けて生じた流動が、非構造格子では改善されることを確認した。また、試験結果との比較から、非構造格子の解析において、化学反応により上昇した温度のピーク値が測定値と同程度であることを確認した。
内堀 昭寛; 渡部 晃*; 高田 孝; 大島 宏之
日本機械学会論文集(インターネット), 84(859), p.17-00394_1 - 17-00394_6, 2018/03
Na冷却高速炉の蒸気発生器において伝熱管破損時に形成される隣接伝熱管周りのウェステージ環境を評価するため、Na側で生じる圧縮性多成分多相流及びNa-水化学反応を対象とした機構論的数値解析コードSERAPHIMを開発している。従来のSERAPHIMコードは差分法を用いているが、本研究では、伝熱管の存在する複雑形状領域に対して解析精度を向上することを目的に非構造格子に対応した解析手法を開発し、SERAPHIMコードに組み込んだ。組み込み後SERAPHIMコードにより不足膨張噴流実験の解析を実施した結果、解析結果における圧力分布が実験結果と一致することを確認した。また、Na中へ水蒸気が噴出する現象を対象とした試解析も実施し、妥当と考えられる解析結果を得た。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*
Proceedings of SPIE, Vol.9776, p.97762C_1 - 97762C_6, 2016/03
被引用回数：1 パーセンタイル：52.57(Optics)レーザープラズマ(LPP)極端紫外(EUV)光源の性能向上のために、プリパルス照射による微粒子の生成とその時間発展を扱う流体シミュレーションモデルの研究を行っている。初期に液体のSnターゲットがレーザーで加熱され、溶融、蒸発する過程について、気泡やクラスタの挙動を扱うため、メッシュ再配置のアルゴリズムおよび相転移モデルについての研究開発を行い、それをEUV光源ターゲットのダイナミクスの解析に応用した結果を報告する。
佐々木 明; 西村 博明*; 大西 直文*
プラズマ・核融合学会誌, 91(2), p.166 - 167, 2015/02
2014年9月にオーストリア、ウィーンで開催されたThe 16th International Workshop on Radiative Properties of Hot Dense Matter会議の参加報告で、会議において議論された、高温、高密度プラズマ中の原子過程、輻射輸送の研究の現状、今後の課題について議論した。米国リバモア研究所におけるNIF(National Ignition Facility)の現状、XFELを用いた実験などのトピックスについて紹介した。また、衝突輻射モデル計算コード比較ワークショップなどの分野の研究者の活動について紹介した。
島田 義則*; 西村 博明*; 中井 光男*; 橋本 和久*; 山浦 道照*; Tao, Y.*; 重森 啓介*; 奥野 智晴*; 西原 功修*; 河村 徹*; et al.
Applied Physics Letters, 86(5), p.051501_1 - 051501_3, 2005/01
被引用回数：113 パーセンタイル：94.29(Physics, Applied)EUV光源として用いられるSnプラズマの基本的な輻射流体力学的な特性を明らかにするために、阪大レーザー研の激光XII号レーザーで球状のSnターゲットを照射し、生成したプラズマからのEUV光のスペクトル,発光強度分布,波長13.5nm領域の2%帯域中の発光強度とその時間変化,変換効率の測定を行った。照射強度5
10
W/cm
において最大効率3%が得られた。変換効率のレーザー強度依存性を等温膨張プラズマを仮定した理論モデルと比較した。
西内 満美子; 大道 博行; 高部 英明*; 松門 宏治*
レーザー研究, 31(11), p.711 - 720, 2003/11
天体物理の分野で見られるような極限状態は、近年における超高強度レーザー研究の発展により、広いパラメータにわたるプラズマが生成可能になり、地上の実験室で広い範囲の天体プラズマが生成可能になった。超高強度レーザーをターゲットに照射した時にできるプラズマは超高密度・超高温度の状態にある。このようなプラズマの内部における物理過程は、宇宙における天体現象を支配している物理過程と同様であることが期待される。これから、超高強度レーザーを用いたプラズマ実験が、宇宙における極限状態:「模擬天体」を提供でき、宇宙物理における弱点を補うことができるものと期待される。具体的には流体力学,原子物理,輻射輸送,相対論的プラズマ,核反応プラズマ,重力相互作用等の課題が、両者のオーバーラップする研究領域となっている。本論文では、これら実験室宇宙物理の観点で位置づけて具体的実験例を紹介している。
先行基礎工学分野に関する平成11年度報告書岡本 孝司*; 班目 春樹*
JNC TY9400 2000-016, 90 Pages, 2000/06
JNC-TY9400-2000-016.pdf:2.53MB
FBR冷却系に於いて、蒸気発生器内でのナトリウム-水反応が安全上問題となる。この反応では、化学反応による流体の物性変化が流れ場に強く影響するため、非線形性が大きくその挙動の予想は困難である。本研究では、このように物性変化が大きな反応性流れ場の挙動を解明することを目的とし、ナトリウム-水反応を模擬した試験流体の流動特性に関して、実験的検討及び数値解析的検討を平成11,12年度の2ヶ年にわたり実施する。平成11年度研究では、実験的検討として緩やかな化学反応を伴う流れ場の速度,濃度の同時計測技術を開発した。速度場については、既存のPIV(Particle Image Velocimetry)手法を用いる。また濃度分布に関してはpH分布の計測に着目し、発光強度に関しpH依存性の有無を有する2種類の蛍光染料を同時に用いたDELIF(Dual Emission LIF)手法を開発した。開発した計測技術を用い、2種類の蛍光塗料としてQuinineとRhodamine6Gを用いることにより、酢酸水-水,アンモニア水-水,アンモニア水-酢酸水を用いた軸対称噴流場での速度,pH濃度場の同時計測を行った結果、これらの同時計測が可能でありかつ高い精度でpH濃度場の計測が可能となった。また、一連の実験により二液二層流体の混合に於いて、拡散が抑制される傾向が見られることが判明した。本報告書は、先行基礎工学分野に関する東京大学とサイクル機構との共同研究のうち、東京大学で実施したものについてまとめたものである。
鈴木 徹; 飛田 吉春
JNC TN9400 2000-019, 35 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-019.pdf:1.79MB
レーザー共鳴イオン化分光法は、近年、超高感度の微量元素分析や効率的な同位体分離などの先端技術として脚光を浴びており、レーザー性能の向上と相まって、さらに広範な工学応用への展開が見込まれている。本研究は、このレーザー共鳴イオン化分光と質量分析計からなるRIMS(Resonance Ionization Mass Spectrometry)を活用し、従来のXe,KrなどのFPガスモニタリングによる破損燃料検出及び位置決め法(Failed Fuel Detection and Location:FFDL)の高精度化及び高性能化とともに、技術革新の可能性を検討するものである。平成8年度から11年度に渡って、核燃料サイクル機構先行基礎工学分野における協力研究の下で、東京大学工学系研究科原子力工学研究施設に設置された高速中性子科学研究設備(共同利用設備)のレーザー共鳴イオン化質量分析システムを用い、Xe,Krの検出限界やS/N比などの基本性能を明らかにする基礎実験と理論的評価とともに、高速実験炉「常陽」のカバーガス分析を対象とする実証試験を行った。その結果、本研究で提案するRIMS-FFDL法は、従来のFFDL法と比較して、感度、S/N比、迅速検出性の基本的な要求性能を同時に満たすことができ、さらに「もんじゅ」で使われるタグガス法と組み合わせると、オンラインで簡便にFPガス同位体比分析が行える画期的なFFDLシステムの構築が可能との結論が得られた。
白川 典幸*; 堀江 英樹*; 山本 雄一*; 松宮 壽人*
JNC TJ9440 2000-008, 47 Pages, 2000/03
JNC-TJ9440-2000-008.pdf:1.96MB
伝熱流動数値実験によって、化学反応を伴う伝熱流動が高速炉を構成する機器に及ぼす影響を評価するには、反応の発生箇所近傍だけでなく機器全体を解析対象とする必要がある。そのため、計算負荷の観点から微視的な解析手法を直接用いることができない。このため、使用する熱流動解析コードには、化学反応によって生じる多相・多成分の反応性流体の挙動をモデル化し、相関式として組み込まなければならない。反応性流体の化学反応の量は反応する相間の境界面積に依存し、この面積は界面の形状によって大きく変化する。しかし、ナトリウム-水反応のように化学反応を伴う系については、これに関する実験的知見もないのが現状である。そこで本件では、微視的解析手法である粒子法を用いて、多相・多成分・反応性流体の挙動を機構論的に解析し、流動様式や境界面積に関する知見を得ることを最終的な目的とする。本年度は、粒子法を用いて水・ナトリウム反応を扱うための第一段階として、液体ジェットが他の液体プールに噴出する際の流体力学的挙動への粒子法の適用性を検討することを目的とした。このため、文献調査によりジェット流動様式のメカニズムを検討するとともに、ここでの目的に合致する、「ガソリンプールに水を噴出させる実験」を選び、解析した。また、蒸気発生器内部の伝熱管水リーク事故では管群内のジェット流を解析する。このような複雑体系への本手法の適用性を検討するため、蒸気発生器安全性総合試験(SWAT/Run19試験)を例として化学反応を含まない流体力学のみの予備解析を実施した。その結果、伝熱管群を含む複雑体系においても、高速ジェット流とプール流体との相互作用を考慮した流動挙動への適用性が確認できた。さらに、今後扱うべき現象のモデリングについて検討し、相変化と化学反応経路を選定し定式化を行った。水の相変化は伝熱律速モデルに基づき、化学反応は水・水素転換率をパラメタとした一括反応モデルに基づいている。また、コード構成についても概念設計を行った。
守田 幸路; 飛田 吉春; 近藤 悟; E.A.Fischer*
JNC TN9400 2000-005, 57 Pages, 1999/05
JNC-TN9400-2000-005.pdf:2.92MB
高速炉安全解析コードSIMMER-IIIで使用する解析的状態方程式(EOS)モデルを開発した。汎用的な熱力学的関数式を使用した本モデルは、計算効率を犠牲にすることなく、幅広い温度および圧力領域での炉心物質の熱力学的特性を充分な精度で記述し、基本的な熱力学的関係を満足するように設計されている。本報告書では、このEOSモデルと結合した圧力反復計算の流体力学アルゴリズムについても記述した。二酸化ウラン、混合酸化物燃料、ステンレス鋼およびナトリウムの臨界点までのEOSデータについては、最新でかつ最も信頼できるデータに基づき、基本的な熱力学的関係を用いて求めた。EOSデータの熟力学的整合性と精度についても既存データと比較することで議論した。
木村 俊哉; 大西 亮一*; 太田 高志*; Guo, Z.*
Parallel Computational Dynamics, p.267 - 274, 1999/00
並列計算機上において、流体力学と構造力学の相互作用する問題を解析するための計算コードを開発した。流体解析は3次元のオイラー方程式を有限差分法を用いて移動格子上で解き、また構造解析は構造運動方程式を有限要素法を用いて解いている。流体解析コード、構造解析コード、格子形成コードはMPMD形式で、異なるプロセッサグループ上に分配されデータ交換を行いながら並列に計算を進める。
村松 一弘; 大谷 孝之; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*
JAERI-Data/Code 98-014, 35 Pages, 1998/03
JAERI-Data-Code-98-014.pdf:1.83MB
並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。可視化処理の並列化は、Owner Computational Ruleに基づいている。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば実時間可視化が可能になっている。
太田 高志*
Parallel Computational Fluid Dynamics, p.561 - 568, 1998/00
オブジェクト指向による数値流体計算の並列プログラムの設計を提案し、それが有効な手法となることを圧縮性流体のコードを例として示す。既存の科学計算のプログラムの並列化は一般に複雑なものとなり、又各並列計算機固有の構成やコンパイラなどに合わせるために互換性の全くないコードとなってしまう傾向がある。ここではオブジェクト指向により、並列処理に関する部分とアプリケーション特有の解法に関する部分を分離するような設計により、コードの保守に関して大きく改善するとともに、互換性の高いコードが書けることを示す。
井田 瑞穂*; 加藤 義夫; 中村 秀夫; 竹内 浩; D.Tirelli*; S.Cevolani*
Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp'98), p.548 - 555, 1998/00
国際核融合材料照射施設(IFMIF)設計活動の一環として、凹壁面に沿った液体リチウム(Li)ターゲットジェット流の熱流体的安定性を調べた。IFMIFは核融合材料の試験・開発のため、ターゲットでの重陽子-Li反応で高エネルギー(約14MeV)の高中性子束照射場を供する。幅260mm、自由表面長350mm以上のLiジェットは真空中を高速(≦20m/s)で流れ、重陽子ビームによる発熱(≦10MW)を除去する。このジェット流に関し、2次元及び3次元解析を行った。ノズル出口付近でのジェット挙動:流体的安定性として、絞りノズル出口付近でのジェット流の過渡的挙動を2次元流体解析で調べた。ノズル内の圧力分布により自由表面側の流れが加速され、バックウォール側の流れが減速されることを示した。さらにノズル出口位置によりジェット厚さが制御されることを示した。3次元対流:熱流体的安定性として、激しい蒸発を起こさない程度に低くあるべき表面温度を正確に求めるため、対流が温度に及ぼす影響を解析した。実際のIFMIF条件では、対流による自由表面の温度上昇はターゲット流内での熱的不安定性を起こすには小さすぎることを示した。
黒沢 進*; 油井 三和
PNC TN8410 97-125, 20 Pages, 1997/03
高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価研究において,地層中における核種の移行を解明することは重要な課題である。近年,コロイド等の微粒子が,放射性核種の移行速度を助長する媒介として働くかもしれないという懸念が強まっている。例えば,Hydrodynamic Chromatography(HDC)理論によれば,バルク水が放物線的な流速分布をもって流れる場合には,コロイドはバルク水の平均移行速度よりも速いと見積られる。したがって,HDC理論に基づけば,地下水中で放射性核種がコロイドに吸着したりあるいは自らがコロイドを形成すると,地層中での核種移行を促進させると考えられる。そこで本研究では,地層中でのコロイドの移行速度を直接実験に基づいて評価するため,まずは多孔質媒体を模擬したガラスビーズ充填カラム中で,金コロイドおよびラテックス粒子の移行実験を行った。そして,この際コロイドの移行をHDC理論に基づく解析モデルを用いて予測し,この結果をカラム実験の結果と比較した。その結果,多孔質媒体中でのコロイドの移行速度は,HDC理論に基づくモデルによる予測値よりも遅いことが示された。この理由として,コロイドの移行速度は,HDC理論では厳密に考慮されていないコロイド-固相間の相互作用力により固相に吸着されて,遅延されるためと考えられる。
太田 高志*
JAERI-Data/Code 97-012, 20 Pages, 1997/03
JAERI-Data-Code-97-012.pdf:1.09MB
オブジェクト指向による科学計算の並列プログラムの設計を提案し、それが有効な手法となることを圧縮性流体のコードを例として示す。既存の科学計算のプログラムの並列化は一般に複雑なものとなり、また各並列計算機固有の環境に合わせて互換性の無いものになってしまう傾向がある。ここでは並列処理と解法が分離するような設計により、コードの保守に関して大きく改善すると共に、互換性の高いコードが書けるようにする。
Gao Ming Quing*
PNC TN9410 97-016, 42 Pages, 1997/02
None
木村 俊哉; 大西 亮一*; 太田 高志*; 郭 智宏*
第11回数値流体力学シンポジウム講演論文集, p.325 - 326, 1997/00
流体-構造連成問題に対する並列化された連成解析コードを開発した。流体の基本方程式は3次元のオイラー方程式で、移動する一般座標系において有限差分法を用いて解く。構造解析は有限要素法を手法化としたITAS-Dynamicコードを用いる。それぞれのコードは領域分割法及び手続き分割法によって並列化されている。さらに格子形成用のコードを加えて、それぞれのコードに適当な数のプロセッサを割り当てて、全体としてMPMD形式で並列化されている。開発したコードを翼の空力弾性問題に応用する。
15回会合提出資料not registered
PNC TN1420 96-017, 346 Pages, 1996/10
本資料は、もんじゅナトリウム漏えい事故の調査報告を取りまとめるために、科学技術庁の「もんじゅナトリウム漏えい事故調査・検討タスクフォース」の第115回会合に事業団から提出した資料をまとめたものである。尚、本資料は上記タスクフォースの公開資料の一部として平成8年10月29日に科学技術庁によって公開されている。
笠原 直人; 井上 正明
PNC TN9410 95-211, 32 Pages, 1995/08
高速炉機器構造の支配荷重である熱応力を最小とする優れた構造形状および運転法を探索するため、構造設計基準の基本思想である「解析による設計(Design by Analysis)を、系統設計をも視野に入れ高温構造システム全体に適用した、新しい設計体系の確立を目指している。その中核となるのが熱・流体・構造の複合現象である熱過渡現象を統合評価する新しい解析法の開発である。このため、複数コードの柔軟な連携と、従来型の詳細コードに比べ3ケタ以上の高速計算を目標とする過渡熱応力リアルタイムシミュレータPARTS(=Program for Arbitrary RealTime Simulation)のプロトタイプ設計と試作を行った。複数コード連携は、(1)熱・流体高速計算、(2)構造温度・応力高速計算、(3)ひずみ・強度高速計算の3種類の独立した計算部品(オブジェクト)と、部品を自由に組み合わることが可能なワークベンチによって実現を図る。高速計算は、各部品計算の並列処理、およびニューラルネットワークによる既計算結果からの結果予測機能より達成する。計算部分のプログラムには、オブジェクト指向言語SmalltalkおよびC++を使用した。またワークベンチはユーザカスタマイズが容易となるように業界標準のVisualBasicとVisualSmalltalkにより作成した。これらを組み合わせた試作コードによって、部品間の連携計算が容易に行なえることを確認した。今後は、ネットワークで接続された多数の計算機を協調動作させる分散オブジェクト技術を利用した、部品計算の並列処理機能と、ニューラルネットワークによる推論部品を付け加えることにより平成8年度までにプロトタイプを完成させ、熱応力緩和構造研究へ適用を図っていく計画である。
