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峰原 英介
第14回加速器科学研究発表会報告集, 247 Pages, 2003/00
エネルギー回収型リニアック放射光源の為の400m長単一超伝導高周波線型加速器冷凍装置を最適設計を行った。熱進入を最小にする為に、必要な400mの加速長を単一の400mの長さの冷凍装置を設計した。運転を容易に、かつ数十年以上に渡り安定で無故障とするために1台の冷凍装置とすることと連続無停止で冷却し、全計画全寿命に渡り、熱サイクルを半周期とすることはこのような装置にとって必要不可欠な設計概念である。関連するこれまでの原研FELの無蒸発自立式冷凍装置,超伝導線型加速器の運転実績や設計についても報告する。
伊藤 彰*; 中平 昌隆; 濱田 一弥; 高橋 弘行*; 多田 栄介; 加藤 崇; 西川 明*
JAERI-Tech 99-027, 113 Pages, 1999/03
クライオスタット用熱シールドは超伝導コイルへの熱負荷低減を目的に、クライオスタット内壁及び真空容器外表面に取り付けられる。熱シールドは熱絶縁用低輻射のオイル及び低温のヘリウムガスで冷却される遮蔽板から構成され、フォイルは多層に重ねられて、遮蔽板両面に固定される。フォイル用材質には、表面に銀コーティングを施したSUS304、ポリイミド及びポリエステルを使用する。SUS304は放射線量が10MGy以上の箇所に使用する。また、遮蔽板はその表面温度を100K以下に保つために、低温のヘリウムガスのための冷却配管が配置されている。今回、ITER用のクライオスタット熱シールドの構造設計並びに製作、組み立て手順の検討を行い、詳細構造を明らかにしたので、これを報告する。
伊藤 彰*; 中平 昌隆; 高橋 弘行*; 多田 栄介; 中島 義種*; 上野 修*
JAERI-Tech 99-026, 158 Pages, 1999/03
クライオスタットは真空容器と超伝導コイルを格納する円筒状容器であり、4Kという低温で運転される超伝導コイルの真空断熱を目的に、クライオスタット内部は圧力が10
Paに維持される。また、クライオスタットは放射性物質の第2障壁を形成する。圧力抑制システムは炉内冷却水漏洩により、真空容器内部圧力が設計値0.5MPa以上となることを防止するためのシステムであり、真空容器及び生体遮蔽体の下方に設置される圧力抑制タンク並びに真空容器とタンク間を接続する放出配管からなる。今回、ITER用クライオスタット及び圧力抑制システムの構造設計並びに製作、現地組み立て手順及びスケジュールの検討を行い、詳細構造を明らかにしたので、これを報告する。
廣木 成治; P.Ladd*; K.Shaubel*; G.Janeschitz*; R.A.Marrs*
Fusion Engineering and Design, 46(1), p.11 - 26, 1999/00
被引用回数：6 パーセンタイル：44.90(Nuclear Science & Technology)ITERの真空洩れ探知装置は、クライオポンプと粗引きポンプで構成される真空排気装置の一部として設計され、巨大なトーラス真空容器(~4600m
)やそれを収納するクライオスタットのほかに種々の付帯装置や設備の真空洩れを探知し、洩れの大きさや場所を探知する役割を担っている。同洩れ探知装置は、被試験容器に合わせて数種類の仕様の残留ガス分析計と質量分析計型ヘリウム洩れ探知器で構成されており、トーラス容器(許容洩れ量1
10
Pa・m/s)とクライオスタット(同110
Pa・m/s、ただし運転前)において、110
Pa・m/sのヘリウム洩れ量を約90秒以内に検出するには、ヘリウムのバックグラウンドを110
Pa・m/s以下にする必要がある。また、トーラス容器内水冷機器の水洩れ箇所を探知するため、冷却水にトレーサー物質を溶け込ませ、洩れの箇所を通して真空中に流入するトレーサーを残留ガス分析計で検出する新しい方法を提案している。
峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., P. 236, 1997/00
原研自由電子レーザーは、現在原研独自の無蒸発型の4K冷凍機を組み込んだ超伝導リニアックを使用している。この世界最大の無蒸発型冷凍機システムは、(1)冷凍機の有害な振動、(2)冷却温度の下限(4K)、(3)冷凍能力の上限(20W)、(4)低い熱効率という4つの欠点を持っている。これらの欠点を以下の方策で解決を図ってきた。(1)は、無振動冷凍機の採用と防振の工夫による振動の低減を図っている。(2)は、He3ガスを動作流体として、超流動を発生させずに2K以下への冷却温度下限の延伸を図っている。(3)は、熱効率が極大となる単位冷凍機当たりの冷凍能力(4.2Kにて10W程度)を単位として冷凍能力の増加を図っている。(4)は、低温部での比熱の低下を補う磁性蓄冷材を用いて熱効率の改善を図った結果、大型液化器と同等の熱効率が達成された。
菊澤 信宏; 永井 良治; 沢村 勝; 西森 信行; 峰原 英介; 鈴木 康夫*
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 3, p.769 - 773, 1997/00
原研自由電子レーザー用超伝導リニアックの冷却系に小型冷凍機システムを開発した。クライオスタットに組み込んだG-Mモイクル冷凍機により熱シールドを冷却し、4K冷凍機により蒸発したヘリウムガスを液体ヘリウム槽内部で再凝縮している。超伝導空洞の冷却は、液体窒素の予冷などを行わずにこれらの小型冷凍機を用いて行った。この結果、冷却に約1週間を要することがわかった。また、定常運転中は最大で約6Wの余剰冷却能力が得られており、加速器の運転に対して十分な能力を持っていることがわかった。現在ではほぼ1年間の連続運転を行っており、その間の液体ヘリウムの蒸発量をほぼゼロに抑えることができている。
加藤 崇; 西田 和彦*; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 本田 忠明*; 辻 博史; N.Michel*; 吉田 清; 島本 進
Fusion Technology, 30(3), p.1253 - 1257, 1996/12
ITER超電導コイルの安全評価として、超電導コイル群が設置されているITERクライオスタットの断熱真空が喪失するといった事故を想定し、この事故により超電導コイルが、どのような影響を受け、どのようにそれらの安全性が評価されるかについて解析を行った。その結果、断熱真空喪失により急激な対流熱伝達による大きな入熱が4Kに冷却されている超電導コイルに与えられるが、ITERクライオスタットの体積が非常に大きいため、入熱によりコイルがクエンチ等の緊急動作停止に至る時間が比較的長いことがコンピュータを用いた解析により判明した。
濱田 一弥; 加藤 崇; 辻 博史; 本田 忠明*; 西田 和彦*; 中平 昌隆; 伊藤 彰*; 大野 勇*; 宮内 康行*; R.Bourque*; et al.
Proc. of 16th Int. Cryogenic Engineering Conf. /Int. Cryogenic Materials Conf., 0, p.427 - 430, 1996/00
原研は、ITER工学設計活動の一環として、ITER超電導コイルを真空断熱するためのクライオスタット内に装備される熱シールドの設計を行った。熱シールドは80Kのヘリウム・ガスで冷却され、熱負荷は147kWである。また、遠隔ロボットによる補修が可能であること、放射線による材料劣化などを考慮して設計を行った。その結果従来使用されているアルミを蒸着したマイラーフィルムで構成される多層断熱材よりも金属板による多層熱シールド材が適していることが判り、熱シールドは製作可能であることが明らかとなった。発表では一連の計算結果について報告する。
佐藤 聡; 真木 紘一*; 関 泰; 高津 英幸; 森 清治*
Proc. of the 8th Int. Conf. on Radiation Shielding, 0, p.946 - 953, 1994/00
核融合実験炉の第一壁等の冷却水は、運転中放射化され、強力なガンマ線源となる。これらの放射化冷却水は、クライオスタット等の外側まで導かれており、敷地境界での線量当量率を増大させる重要な因子である。そこで、放射化冷却水からのガンマ線による、敷地境界でのスカイシャイン線量当量率及び建家天井の遮蔽性能を評価した。誘導放射能計算コードCINAC、一回衝突線源計算コードGRTUNCL、及び二次元S
コードDOT3.5を用いて、スカイシャイン解析を行った。天井の厚さを200cmとした場合、1年間の連続運転で、国際熱核融合実験炉(ITER)で想定している敷地境界(建家からの距離が1000m)での線量当量率は約5
Sv/yとなり、ITERでの暫定的な基準値100Sv/yを満足する事が判った。また、建家から約250m離れる毎に、スカイシャイン線量当量率は1桁減衰する事が判った。天井の厚さ約45cmで、線量当量率は、1桁減衰する事が判った。
沢 正史*; 金森 直和*; 清水 克祐*; 野村 由紀夫*; 大川 慶直; 柴沼 清; 多田 栄介
JAERI-M 92-094, 102 Pages, 1992/07
原研では、臨界プラズマ試験装置(JT-60)に続く次期大型装置として核融合実験炉の研究開発を進めている。ITERは、日本、米国、EC及びロシアの4極協同で進めている国際熱核融合実験炉であり、既に3年間にわたる概念設計を終了している。本件は、ITERの炉構造の主要構成機器の一つであるクライオスタット及びその貫通部の構造設計に係わるものであり、日本提案のコンクリート製クライオスタットを基本とした脱着式上部蓋、開口部、非円形断面ベローズ、大型ゲート弁構造及び冷却配管配置の検討結果を取りまとめたものである。本検討により、遠隔による分解組立性と遮蔽機能を両立する構造概念を明らかにすると共に大型ゲート弁についてはシール部の試作試験を通してくり返しシール特性を把握することができた。
渡辺 光男; 前田 裕司
固体物理, 15(10), p.26 - 28, 1980/00
このクライオスタットはデュワーびんの底の穴より液体ヘリウムを出し入れすることにより、試料に機械的な振動を与えることなく、4.2~300Kまでの昇温、降温が短時間で容易に行なうことが出来るようにしたものである。また、原子炉で低温照射した試料を、液体ヘリウムが入ったバケツと共に上部より入れ、試料を冷えたまま検出器にセット出来る。実際に使用した結果、液体ヘリウムの消費も少なく使用状態も良好であった。このクライオスタットは長さ変化の測定用に考案したが、他の実験たとえば電気抵抗測定等にも広く利用できる。
前田 裕司; 加藤 輝雄; 奥田 重雄
Journal of Applied Crystallography, 9(5), p.378 - 381, 1976/05
被引用回数：17低温でのX線測定用ガラス製クライオスタットについて報告する。X線透過用窓はマイラー箔をガラスパイプに直接、接着した。クライオスタットの重量は6kgであり、試料はクライオスタット内で取り扱いが容易である。また試料室はパルスアニーリングが容易に出来る構造とした。このクライオスタットを使用しての測定例についてものべる。
