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報告書

粒子法の化学反応を伴う流動様式への適用性評価解析

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。

報告書

多様な高速炉炉心のための核特性解析手法の研究

山本 敏久*; 北田 孝典*; 田川 明広*; 丸山 学*; 竹田 敏一*

JNC-TJ9400 2000-006, 272 Pages, 2000/02

JNC-TJ9400-2000-006.pdf:9.69MB

多様な高速炉炉心の核特性に対する解析予測精度の向上を目的として、以下の3つの項目について検討を行った。第1部高速炉心の中性子スペクトルの誤差評価と計算精度向上策の検討高速実験炉「常陽」で用いられているスペクトルアンフォールディング法の精度を向上するため、初期推定スペクトル誤差を詳細に分析し、各々の誤差の大きさを定量的に評価するとともに、各誤差を積み上げることによって、より合理的な初期推定スペクトル誤差を評価することを試みた。検討の結果、初期推定スペクトル誤差に起因する誤差は相対的に小さく、断面積誤差に起因する誤差がほとんどであることがわかった。また、核分裂スペクトルの影響によって、数MeV以上の高速中性子束に無視できない量の誤差を生じることがわかった。第2部ガス冷却高速炉の解析手法に関する検討ガス冷却高速炉では、通常のNa冷却炉に比べて、冷却材チャンネルが体積割合に占める比率が大きく、顕著な中性子ストリーミング効果が現れることが予想される。一方、Na冷却炉用に提唱されている既存の手法では、冷却材チャンネルと平行な方向の拡散係数が無限大となり、そのまま適用することができない。本研究では、Kohlerが提唱した軸方向バックリングを考慮した方向依存拡散係数の概念を拡張し、ガス冷却炉でも正確に中性子ストリーミング効果が評価できる手法の検討を行った。第3部水冷却高速炉の解析手法に関する検討低減速の水冷却炉に対して、解析手法の違いによりどの程度計算結果に影響が現れるかについて検討を行った。軽水炉においては、燃料ペレット中の重核種の自己遮蔽効果が強い空間依存性を持つことが知られており、燃料ペレットを複数の領域に分割して評価する手法が用いられている。水冷却高速炉においても、冷却材として水を使用する以上、同様の問題が現れる可能性がある。検討の結果、燃料ペレット中の重核種の自己遮蔽効果の空間依存性は小さく、燃料領域を1領域として扱っても、臨界性、転換比ともに解析精度には問題が出ないことが確認された。

報告書

処分場の設計評価等に関する統合化システムの開発(報告書)

柳澤 一郎*; 房枝 茂樹*

JNC-TJ1400 2000-004, 245 Pages, 2000/02

JNC-TJ1400-2000-004.pdf:8.57MB

本研究では、数値地層処分システム開発の第一フェーズシステムとして、2002年度末の運用開始を目指したシステムの開発の方向性を定め、かつシステム実現の見通しを得ることを目的として、統合解析プラットホームの基本設計、処分技術を対象とした解析コード、データベースに関する検討を実施し、開発計画をまとめた。主要な結論は下記の通りである。(1)統合解析プラットホームの基本設計を実施し、数値地層処分システムで必要となる接続計算や連成解析等を実現可能とするべく、柔軟性のある解析ネットワーク表現および解析ネットワークを構成するオブジェクトの仕様ならびに実行制御方式を定めた。(2)統合プラットホーム上での接続計算の柔軟性の確認と、基本設計へのフィードバックを目的とし、処分場における空洞安定性と熱的安定性に関する最適化問題を対象に、プロトタイプシステムを構築した。この結果、基本設計で示した設計方針により、柔軟性のある解析が可能であるとの見通しを得た。(3)想定されるユーザである、規制側、実施主体、研究開発機関での運用形態の議論も踏まえ、数値地層処分システムの開発計画を検討し、第一フェーズに対する開発計画並びに長期開発計画をまとめた。

報告書

処分場の設計評価等に関する統合化システムの開発(概要)

柳澤 一郎*; 房枝 茂樹*

JNC-TJ1400 2000-003, 100 Pages, 2000/02

JNC-TJ1400-2000-003.pdf:3.34MB

本研究では、数値地層処分システム開発の第一フェーズシステムとして、2002年度末の運用開始を目指したシステムの開発の方向性を定め、かつシステム実現の見通しを得ることを目的として、統合解析プラットホームの基本設計、処分技術を対象とした解析コード、データベースに関する検討を実施し、開発計画をまとめた。主要な結論は下記の通りである。(1)統合解析プラットホームの基本設計を実施し、数値地層処分システムで必要となる接続計算や連成解析を実現可能するべく、柔軟性のある解析ネットワーク表現、オブジェクト構成、実行制御方式を定めた。(2)統合プラットホーム上での接続計算の柔軟性の確認と、基本設計へのフィードバックを目的とし、処分場における空洞安定性と熱的安定性に関する最適化問題を対象に、プロトタイプシステムを構築した。この結果、基本設計で示した設計方針により、柔軟性のある解析が可能であるとの見通しを得た。(3)想定されるユーザである、規制側、実施主体、研究開発機関での運用形態の議論も踏まえ、数値地層処分システムの開発計面を検討し、第一フェーズに対する開発計画並びに長期開発計画をまとめた。

報告書

Analysis of the Rossendorf SEG experiments using the JNC route for reactor calculation

Dietze, K.

JNC-TN9400 99-089, 20 Pages, 1999/11

JNC-TN9400-99-089.pdf:0.66MB

核燃料サイクル開発機構の炉心核特性解析手法JENDL-3.2/SLAROM/CITATION/JOINT/PERKYを用いて、ルッセンドルフ研究所の高速・熱中性子炉心RRR/SEGで行われた積分実験の解析を行った。このルッセンドルフの実験の一部として、中性子束及び随伴中性子スペクトルの異なる5つの体系において、純粋な核分裂生成物及び構造材についてのサンプル反応度の測定が行われた。この実験では、中性子捕獲や散乱の効果に対して大きな感度を持つような随伴中性子スペクトルとなるよう設計がなされている。今回の解析で得られた中性子スペクトル及び随伴中性子スペクトルは、以前に欧州解析手法JEF2.2/ECCO/ERANOSにより解析された結果と良く一致した。また、炉中心のサンプル反応度のC/E値についても検討している。両解析手法による結果には差が見られ、これらの差は、核データライブラリ、計算コード、自己遮蔽効果の取扱方法の違いにより生じたものである。誤差範囲を超えて違いの見られる結果についての議論も行っている。

報告書

「地質環境条件に関する調査研究」分野における評価解析手法の高度化に関する研究(コア研究協力)

斎藤 茂幸*; 池田 則生*; 杉山 和稔*; 岩崎 隆一*; 諸岡 幸一*; 景山 宗一郎*

JNC-TJ1400 99-025, 483 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-025.pdf:20.57MB

本研究は,西暦2000年までに核燃料サイクル開発機構(以下JNCとする)より提出される「地層処分研究開発第2次取りまとめ」(以下,第2次取りまとめとする)に関わる成果の内容に対し,指摘すべき技術的内容について一定の研究成果を出し,両者を比較評価することにより専門家間の実質的な技術情報の共有化と理解の促進を図ることを目的とする。本研究では,平成10年9月に動力炉・核燃料開発事業団(現JNC)により提示された「第2次取りまとめ第1ドラフト」に対し,以下の検討を行った。・地質環境条件の調査研究の分野に関する記述内容及び記述方針等に関わる分析・専門家として指摘すべき技術的事項(課題)の提示及び研究実施内容(研究テーマ)の設定・各研究テーマごとの研究成果及び課題の提示 研究テーマは課題の重要性及び幅広く専門家の意見を反映できることに留意し,主として7項目を設定した。これらの研究を行った結果として,地質環境特性データ(特に岩石物性データ)の取り扱いに関する留意事項,花崗岩中の地下水水質形成機構に関する知見,地下水中の溶存有機物に関する知見,岩石の微細間隙構造の定量的な評価手法の開発可能性,処分地選定における考慮事項,将来予測における不確実性の取り扱い方に関する考え方等に関し知見の整理と課題の提示を行い,さらに課題解決のロジックのレビュー結果を示した。

報告書

地層処分研究開発報告会(第4回)パネル及び機器展示

中村 正信; 三ツ井 誠一郎; 稲葉 秀雄

PNC-TN1450 97-001, 71 Pages, 1997/02

PNC-TN1450-97-001.pdf:7.12MB

動燃事業団が主催して、平成8年12月3日に「第2次取りまとめに向けた地層処分研究開発への取り組み」と題して行われた地層処分研究開発報告会(第4回)において、パネル及び機器の展示が並行して実施された。本冊子の目的は、これら展示されたパネル等を縮刷版として取りまとめ記録し、地層処分研究開発の現状について整理することである。このパネル展示では、動燃事業団から16点、民間企業から9点、大学及び研究機関から5点、合計30点が出展された。その展示内容は、民間企業は動燃事業団の委託研究の成果を、大学及び研究機関は動燃事業団との共同研究の成果をまとめたものである。動燃事業団は、東海事業所が中心となって行っている地層処分研究開発の成果のみならず、東濃地科学センターを中心に実施されている地層科学研究の成果を併せて展示した。本パネル及び機器展示を通して、動燃事業団を中核として、広く我が国の民間企業、大学及び研究機関が連携を取りつつ進められている地層処分研究開発の成果が示され、同時に、今後の研究課題についても明らかにされた。

報告書

人工バリアとしての土壌充填材中における水分移動および放射性核種移動の解析

下岡 謙司

JAERI-M 89-156, 61 Pages, 1989/10

JAERI-M-89-156.pdf:1.54MB

土壌充填材の持つ放射性核種閉じ込め性能を確認する試験を、「人工バリア安全性実証試験」の一環としてコンクリートピット中で実施した。一つは土壌充填材の表面に放射性水溶液を散布した試験であり、もう一つは、土壌充填材中に放射性廃棄物模擬セメント固化体を埋設した試験である。これらの土壌充填材の表面には、降雨量相当の水が2年間にわたって散布された。これらの試験結果に基づき、コンクリートピット中に充填された土壌中における水分移動及び放射性核種移動の解析を実施した。本報告書は、この実証試験に基づく土壌充填材中での水分移動ならびに放射性核種移動の解析手法およびその解析結果について述べたものである。ここで述べたオイラー・ラグランジェ手法は土壌充填材中の$$^{137}$$Cs、$$^{90}$$Srおよび$$^{60}$$Coの移行シミュレーションに有効な方法であることが確認された。

口頭

AESJ new thermo-hydraulics roadmap for LWR safety improvement and development after Fukushima accident

中村 秀夫

no journal, , 

2007年に日本原子力学会によって開始され2009年に策定された軽水炉の安全向上と開発に係る熱水ロードマップは、2011年の福島第一原子力発電所事故の教訓を考慮して、平成26年度中の完了を目指して改訂途上にある。これまでにシビアアクシデントの技術マップを改訂し、さらに基盤技術、安全評価技術の仕上げにさしかかっている。今回は、この様な改訂の現状、特に、これまでの経緯と到達点の概要、シビアアクシデント対応機器や安全解析コードの開発などロードマップに掲載される主な課題、個別課題の技術等の到達点と重要度ランキングの方法、自然現象など外的事象の扱い方、今後の策定見通しなど主要な諸点について、中間報告を行う。

口頭

中性子を使って非破壊で埋もれた界面を観る

武田 全康

no journal, , 

中性子反射率法は、ナノスケールの多層構造物質中に埋もれた界面の構造を調べることのできる非破壊的な構造解析手法である。その応用範囲は、磁性多層膜、高分子多層膜、生体膜、接着界面、電極界面など応用上重要なもの多岐に及ぶ。本講演では、中性子反射率法で何がわかるのかを具体的に紹介するとともに、日本原子力研究開発機構が有する2台の中性子反射率計について紹介する。

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