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報告書

電子ビーム加熱ウラン蒸発時の蒸発面温度分布測定

大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Research 98-069, 20 Pages, 1998/11

JAERI-Research-98-069.pdf:1.37MB

電子ビーム加熱時のるつぼ内の表面温度分布を知ることは、原子レーザー法ウラン濃縮技術での蒸発過程を把握するうえで重要である。ウラン蒸発時のるつぼ内の表面温度分布を測定した。蒸発面を650nmの狭帯域透過フィルターを通してモノクロCCDカメラで撮像録画し、画像信号を画像処理装置に接続して分光輝度分布を表示させた。温度の絶対値はウラン凝固点または参照光源を基準に求めた。電子ビーム入力の増加に伴い最高温度は3000Kを越えること、飽和の傾向を示すことがわかった。また、測定温度は測定した蒸着速度をウラン飽和蒸気圧のデータを用いて推定した表面温度とほぼ一致することが確認できた。

報告書

JT-60ICRFアンテナの健全性と表面温度計測の開発

平内 慎一; 横倉 賢治; 森山 伸一; 佐藤 臣夫*; 石井 和宏*; 藤井 常幸

JAERI-Tech 98-006, 27 Pages, 1998/03

JAERI-Tech-98-006.pdf:1.99MB

JT-60におけるイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱では、2基のアンテナを用いてプラズマに100MHz帯の大電力高周波を結合され、共鳴するイオンを加速することでプラズマ加熱を行う。アンテナは、高温のプラズマから近い位置に設置されるため、非常に過酷な条件下に置かれている。そのためICRFアンテナでは、プラズマ粒子の衝突によると思われる表面の溶融が問題になっており、その原因解明が重要な課題となっている。この損失の原因、機構を明らかにし、熱負荷の小さい運転条件を追究し、アンテナの健全性維持を目的で、赤外線熱画像装置を用いた「ICRFアンテナ表面温度計測装置」を開発した。これを利用し、温度計測を行い損傷を最小限に抑える運転が可能になってきた。

論文

Study of carbon impurity generation by chemical sputtering in JT-60U

東島 智; 久保 博孝; 杉江 達夫; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸; 伊丹 潔; 細金 延幸; 逆井 章; 木島 滋; 櫻井 真治; et al.

Journal of Nuclear Materials, 241-243, p.574 - 578, 1997/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.23

定常運転を行うITER等の次期装置では、ダイバータ板損耗抑制の観点から低温・高密度ダイバータが想定されているが、その場合中性粒子等による化学スパッタリング過程が重要となる。この化学スパッタリングについては、実験室系の装置でかなり調べられてきている。しかし実機でのデータはほとんどなく、ITERの物理R&Dの要請項目の一つとなっている。そこで、炭化水素分子から発せられるCDバンド光をJT-60Uにおいて新たに分布測定し、化学スパッタリング率の炭素タイル表面温度依存性、電子密度依存性、電子温度依存性について調べた。例えば表面温度依存性については、弱い依存性しか示さないとの結果を得ている。これはJT-60Uダイバータ部の電子温度が100eV以下と比較的低いことが理由として考えられる。

報告書

もんじゅナトリウム漏えい事故の原因究明; ナトリウム漏えい燃焼実験, I

川田 耕嗣; 大野 修司; 三宅 収; 寺奥 拓史; 宮原 信哉; 田辺 裕美

PNC-TN9410 97-036, 243 Pages, 1997/01

PNC-TN9410-97-036.pdf:12.29MB

「もんじゅ」2次主冷却系ナトリウム漏えい事故の原因究明の一環として、ナトリウムによる漏えい速度・漏えい形態の確認実験、ナトリウム漏えい燃焼実験-I、ナトリウム漏えい燃焼実験-IIを順次実施した。本報告は、この内のナトリウム漏えい燃焼実験-Iに関するものである。ナトリウム漏えい燃焼実験-Iは、換気空調ダクト、グレーチングでの漏えいナトリウムの燃焼および破損挙動、漏えいナトリウムの床ライナへの影響挙動を明らかにする目的で、大規模ナトリウム漏えい燃焼試験施設(SAPFIRE)の大型密閉試験装置(SOLFA-2)を用いて実施した。実験では、「もんじゅ」と同仕様の温度計と周囲の保温構造の一部、換気空調ダクトおよびグレーチングを実機と同様に設置し、また床面には実機の床ライナと同仕様の受け皿を設置し、漏えい事故室の機器構造・配置を部分的に模擬した。実験は、480$$^{circ}C$$のナトリウムを温度計から当初約4時間にわたって漏えいさせる予定であったが、排煙処理装置の排気流量低下のため約1.5時間で終了した。各部における燃焼挙動、破損挙動等はCCDカメラ、熱電対等を用いて確認した。ナトリウム漏えい燃焼実験-Iから、以下の結果を得た。(1)温度計からのナトリウム漏えい形態は、漏えい開始直後はフレキシブル管からの流線状の飛散後、換気空調ダクト上で跳ね返って液滴状燃焼になるのが観察された。(2)換気空調ダクトは、表面温度が約600$$sim$$約700$$^{circ}C$$の範囲であったが、「もんじゅ」で見られたような開口はなく、ダクト本体の破損は認められなかった。(3)グレーチングは、上面温度が約650$$sim$$約940$$^{circ}C$$の範囲で推移していたが、鋼板の一部に欠損や減肉が認められた。(4)床面に設置した受け皿の裏面温度は、約10分後に約700$$^{circ}C$$に達し、その後は約740$$sim$$約770$$^{circ}C$$で推移していたが、受け皿の破損はなく、最大約1mmの減肉が認められた。(5)受け皿上には、「もんじゅ」と同様にナトリウム酸化物が山状に堆積し、堆積物最下層からは、鉄とナトリウムの複合酸化物(Na4FeO3)が確認された。

論文

多孔質体を用いた電子ビーム加熱蒸発

大場 弘則; 柴田 猛順

真空, 40(3), p.296 - 299, 1997/00

電子ビーム加熱による金属蒸気生成において、熱効率向上のために多孔質ダングステンに銅を含浸させ、その蒸発特性を調べた。液体銅からの蒸発と比較するために、蒸発面温度分布を測定した。多孔質体に電子ビームを照射すると、多孔質表面には周囲の液体銅が多孔質体空隙を通して供給され、そこから銅が蒸発する。表面温度は単色フィルタとCCDカメラを用いて画像処理を施して求めた。多孔質体を用いた場合、液体金属対流の影響はほとんど無く熱損失は非常に小さい。このため多孔質体は高温に保たれ少ない投入電力にも関わらず最高温度は液体銅のそれよりも数100Kも高くなり、大量の蒸気生成を可能にした。

論文

電子ビーム加熱による多孔質体に含浸させた金属の蒸発; CCDカメラを用いた蒸発面温度分布の計測

大場 弘則; 柴田 猛順

日本機械学会熱工学講演会講演論文集, 0, p.202 - 204, 1995/00

電子ビーム照射による金属蒸気生成において、熱効率向上のために多孔質高融点金属に銅を含浸させ、その蒸発特性を調べた。液体銅からの蒸発と比較するために、蒸発面温度分布を測定した。計測は単色フィルターとCCDカメラで蒸発面を撮像し、画像処理を施して行った。多孔質体を用いると、少ない投入電力で表面温度を高くでき、大量に蒸発できることがわかった。また、るつぼ内の熱収支を考察することで熱効率の向上が説明できた。

報告書

電子ビーム加熱蒸発面の温度分布

大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-M 93-243, 17 Pages, 1993/12

JAERI-M-93-243.pdf:0.7MB

電子ビーム加熱で銅を蒸発させた時の蒸発面温度分布測定をCCD(電荷結合素子)カメラを用いて試みた。蒸発面を562$$pm$$5nmの単色フィルターを通してCCDカメラで撮影録画し、画像処理を行って表面からの放射強度分布を測定した。温度分布を放射強度分布からプランクの式を用いて算出した。電子ビーム入力が4.5kWの時、最高温度は2040Kに達し、中心からるつぼ半径方向に向かうにしたがって急激に低下し、るつぼ壁面付近では融点に近くなっていることがわかった。また、温度分布から飽和蒸気圧のデータを用いて蒸発速度分布を算出し、水晶振動子膜厚計位置での蒸着速度を推定したところ実測値とほぼ一致した。

論文

液晶で熱の流れが見える

秋野 詔夫

エレクトロニクス, 38(11), p.30 - 33, 1993/11

本解説は、液晶を用いる温度の計測及び温度分布の可視化技術を、エレクトロニクス分野の技術者向けに解説したものである。液晶の歴史、温度計測に用いられる液晶の種類、使い方、応用例、今後の動向、赤外線カメラとの比較等について述べた。

論文

Thermal load test of a TiC coated Mo limiter during steady state and major current disruption phases in the JFT-2 tokamak with neutral beam injection

前野 勝樹; 仙石 盛夫; 中村 博雄; 山本 新; 関 昌弘; 河村 洋

Japanese Journal of Applied Physics, 20(12), p.L773 - L775, 1982/00

TiCをコーティングしたMo材をリミタとして用いることによって、中性粒子を入射した高温プラズマに対するそれの耐熱性を調べる。リミタの表面温度を赤外線カメラを用いて測定し、温度上昇分の時間変化から熱流束密度を求める。プラズマの定常および破壊の位相における熱負荷は、本実験においてはそれぞれ1~4kW/cm$$^{2}$$、25msecおよび50kW/cm$$^{2}$$のオーダ、100~600$$mu$$secであり、本材料はこの熱負荷に十分耐えることを明らかにする。今後、多数の放電に対する信頼性を明らかにし、将来の大型トカマクの第一壁になりうるかを検証する必要のあることを提言する。

論文

Reduction of divertor plate heat load in doublet III

前野 勝樹; 伊尾木 公裕*; 出海 滋*; 狐崎 晶雄; 永見 正幸; 嶋田 道也; 横溝 英明; 吉田 英俊

Nuclear Fusion, 21(11), p.1474 - 1477, 1981/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.57(Physics, Fluids & Plasmas)

ダイバータ・プレートの表面温度を赤外線カメラを用いて測定した。赤外線カメラの時間および空間分解能は、それぞれ30msecおよび直径2.7mmである。平均電子密度1.5$$times$$10$$^{1}$$$$^{3}$$cm$$^{-}$$$$^{3}$$、プラズマ電流360kAのとき、ダイバータ・プレート表面の最大温度上昇は約120$$^{circ}$$Cであり、熱流束密度の最大値は約250Wcm$$^{-}$$$$^{2}$$である。ダイバータ・プレートの温度上昇は、主プラズマの電子密度の増大にしたがって減少する。ダイバータ・プレートの熱負荷の軽減は、ダイバータ領域の放射損失の増大によって可能である。

論文

高温側配管破断時の炉心冷却苛酷条件; ROSA-IIによるPWRの冷却材喪失事故模擬試験,4

安達 公道; 鈴木 光弘; 傍島 真; 岡崎 元昭; 斯波 正誼

日本原子力学会誌, 20(5), p.347 - 358, 1978/05

ROSA-IIの高温側配管破断でECCS注入を行った場合について、低温側配管破断との比較をする一方、RELAP-3コードを用いた予備解析によりブローダウン過程の炉心冷却に関してとくにきびしい破断条件を予測し、その条件の附近で試験パラメータを変化させた一連の実験を行なって、その予測の妥当性を確認した。主な結論は次の通りである。(1)高温側配管大口径破断においては、ブローダウン過程初期の炉心下向き流れが弱く、炉心流れが停滞気味になる。このため、破断後比較的早い時期に水面下ボイド中への燃料棒の露出を生じ、燃料棒表面温度は上昇する。(2)ダウンカマ部の上向き上気流が弱いため、ACCによる圧力容器の蓄水は顕著で、再冠水過程の炉心冷却は比較的良好である。また、LPCIの注入位置が炉心冷却に及ぼす影響は比較的小さい。

論文

ROSA-IIによるPWRの冷却材喪失事故模擬試験,3; 低温側配管破断時の炉心冷却苛酷条件

安達 公道; 傍島 真; 岡崎 元昭; 鈴木 光弘; 斯波 正誼

日本原子力学会誌, 20(3), p.185 - 194, 1978/03

ROSA-IIの低温側配管破断でECCSを注入した場合について、RELAP-3コードを用いた予備解析により、ブローダウン過程の炉心冷却に関してとくにきびしい破断条件を予測し、その条件の附近で試験パラメータを変化させた一連の実験を行って、その予測の妥当性を確認した。主な結論は次の通りである。(1)上向きであれ下向きであれ、わずかの炉心流れがあれば、ブローダウン過程の有効な炉心冷却が確保できるが、炉心流れが停滞すると、炉心冷却はきわめて劣化する。したがって、このような条件で燃料棒表面温度を正確に予測するためには、一次系内の流体挙動に関する詳細な解析が必要である。(2)循環ポンプの駆動力は、ブローダウン過程の炉心冷却に強く影響し、ある場合はこれを促進し、ある場合はこれを阻害する。

報告書

数値実験によるBWR・LOCA時における燃料棒被覆管の最高表面温度と最大酸化層厚さについての統計学的研究

下桶 敬則; 松本 潔; 武 弘司*; 坂野 和雄

JAERI-M 7447, 58 Pages, 1977/12

JAERI-M-7447.pdf:1.55MB

軽水炉のLOCA時の安全評価計算に使用されている保守的なモデルを統計学的に評価するために、代表的なBWRのLOCA時に生ずる燃料棒被覆管の最高表面温度と最大酸化層厚さの確率分布を数値実験によって求める方法を研究した。使用した計算プログラムは、BWR・LOCA時の燃料ヒート・アップ挙動解析用のMOXY-EMコードである。この数値実験は、使用する計算コードの総合感度解析(Uncertainty Analysis)ともいえるもので、無数の入力の組合せが考えられる。しかし、すべての組合せについて計算するのは経済的にも時間的にも不可能ある。そこで、計算機の利用回数を少なくするために、直交表を用いた実験計画法を援用した。そして、わずか100回程度の数値実験から、BWR・LOCA時の燃料棒被覆管の最高温度と最大酸化層厚さの統計的分布を得ることができた。そこでは、最高表面温度は正規分布に、また、最大酸化層厚さ対数-正規分布に従うことが同定できた。

論文

金属薄膜による表面温度と熱流束の測定

岡本 芳三; 河村 洋; 花輪 寿一*

機械学会日立講演会講演論文集, p.131 - 134, 1971/00

測定しようとする方法が注目されている。この薄膜感温素子の特徴は,(1)素子の熱容量が小さいため応答が速いこと(2)厚みが極めて薄いため挿入による熱や液体の流れへの影響が小さいことである。薄膜感温素子の利用方法としては,(1)表面温度計(2)積層形熱流束計などがある。

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