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有吉 玄; 猿田 晃一; 粉川 広行; 二川 正敏; 前野 航希*; Li, Y.*; 筒井 喜平*
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.1407 - 1420, 2023/08
水銀を核破砕標的とするパルス中性子源では、陽子線励起圧力波による標的容器のキャビテーション損傷が問題視されている。このような損傷の抑制手法として、旋回流式気泡注入器で水銀中に微小He気泡を混合し、その圧縮性効果を用いる手法や、標的容器内側に流路壁を追加した二重壁流路構造を設ける手法が採用されている。本研究では、二重壁流路体系において内壁部に生じ得るキャビテーション由来の貫通損傷を標的容器外部から検出する異常診断技術の確立を目指す。本論文では、貫通損傷が生じた場合の水銀流れを有限要素法に基づく流動解析で明らかにし、流体励起・音響振動の観点から、損傷の影響を評価した結果を報告する。
辻 光世; 相澤 康介; 小林 順; 栗原 成計; 三宅 康洋*
Proceedings of 14th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics (14th ISEM'19) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2019/11
ナトリウム冷却高速炉の炉容器内の自然循環流動場を模擬した縮尺水試験装置を用いて粒子画像流速計測(PIV)を実施している。自然循環流動場の温度変動は屈折率の変化を引き起こし、粒子画像に歪みを生じさせる。このため温度変動はPIV計測の不確かさに影響する。本研究では自然循環流動場でのPIV計測に対する温度変動の影響を評価する。
井戸 毅*; 三浦 幸俊; 神谷 健作; 浜田 泰司*; 星野 克道; 藤澤 彰英*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 西澤 章光*; 小川 宏明; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(4), p.S41 - S50, 2006/04
被引用回数：133 パーセンタイル：96.46(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mトカマクにおいて重イオンビームプローブ(HIBP)を用いてプラズマ内部における測地的音波モード(Geodesic Acoustic mode, GAM)に伴うポテンシャル揺動及び密度揺動の同時計測を行った。ポテンシャル揺動はプラズマ境界内側で極大値を持っていること,この構造内で周波数はほぼ一定であること,このモードが径方向へ伝播していること、及びGAMが背景乱流に影響を及ぼしていることなどを明らかにした。背景乱流への影響の程度は理論モデルの予測とほぼ一致していることがわかった。
岸本 泰明
プラズマ・核融合学会誌, 80(5), p.390 - 395, 2004/05
近年の高性能の磁場閉じ込め核融合プラズマは、プラズマ中にさまざまな構造を形成することによって達成しており、そこでは時空間スケールの異なった物理過程が複合的に寄与している。そのような複雑かつ複合的な性質を持つプラズマの理解にあたっては大規模シミュレーションに基づく研究が本質的である。本論文では、このようなプラズマの構造形成を支配する物理的な素過程を論じるとともに、幅広いダイナミックレンジを包含する将来の数値シミュレーションの展望を提案する。
Chankin, A. V.
Physics of Plasmas, 11(4), p.1484 - 1492, 2004/04
被引用回数：14 パーセンタイル：41.70(Physics, Fluids & Plasmas)実験的に観測されているMARFEの安定なポロイダル局在位置について考察した。MARFEはSOLに存在する新古典理論から予測される径電場による
流によりその安定存在位置が決まる。つまり、磁場勾配によるイオンのドルフと方向がX点に向かうときにはMAEFEはX点近くに局在するが、磁場の方向を反転すると流が変化し、X点と反対方向の安定点にシフトする。
麻生 智一; 神永 雅紀; 日野 竜太郎
可視化情報学会誌, 22(Suppl.1), p.127 - 130, 2002/07
原研とKEKが共同で進めている大強度陽子加速器計画で中核となる中性子散乱実験施設において、その中性子性能は中性子源である核破砕ターゲットシステムに設置する冷減速材に大きく依存している。特に、冷減速材容器内の液体水素の温度上昇が中性子性能に大きく影響を及ぼすことから、これまで実機構造の扁平型容器についてPIVを用いた流動実験及び解析を通して設計を進め、工学的に成立する見通しを得た。その後、多岐の利用者に冷中性子を供給可能な円筒型容器が提案され、この模擬試験体を製作して容器内流動場を把握するための可視化実験及び解析を実施した。PIVを用いた可視化実験と併せて、衝突噴流部の熱伝達率を測定するとともに、熱流動解析を行って実機減速材における温度分布を評価した。講演ではこれらの実験及び解析結果について報告する
濱田 一弥; 小泉 徳潔
プラズマ・核融合学会誌, 78(7), p.616 - 624, 2002/07
現在、ITER等のトカマク型核融合炉の設計には、高磁場性能,高耐電圧性能,電磁力に対する高剛性の要求から、強制冷却型超伝導コイルが採用されている。強制冷却型超伝導コイルにおいては、超伝導の電気抵抗ゼロの特性や反磁性という性質に、ケーブル・イン・コンジット導体(CICC)特有の複雑な構造が加わることにより、多様な電磁現象が発生することが知られている。最近特に解明に労力が注がれているのは,導体内部に発生する不均一電流による通電安定性に対する影響や変動磁場で発生する導体の交流損失現象である。CICCの開発においては、超伝導素線のヒステリシス損失及び交流損失及び導体内部での不均一電流による不安定性について研究が進展し、素線のフィラメント配置の最適化や、素線間の接触抵抗の制御を行うことによって、ITERモデル・コイルのような大型超伝導コイルの開発に成功することができたので、その概要を報告する。
竹中 信幸*; 浅野 等*; 藤井 照重*; 本村 康哲*; 小野 厚夫*; 松林 政仁; 鶴野 晃
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377, p.156 - 160, 1996/00
被引用回数：8 パーセンタイル：58.30(Instruments & Instrumentation)液体金属流の可視化とベクトル場を測定するための画像処理法が実時間中性子ラジオグラフィにより行われている。本研究では中性子ラジオグラフィ装置としてJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置、作動流体として鉛-ビスマス共融混合物を用いた。可視化のためのトレーサーとして金-ガドミウムの金属間化合物を用い、流れのベクトル場は画像処理法を用いて求めた。液体金属の流れのベクトル場は液体金属による中性子の減衰が1/e未満であり、トレーサーの粒径が画像処理のためにデジタル化された画像の1ピクセルより大きい場合に実時間中性子ラジオグラフィにより得た。
Ezzidi, A.*; 大久保 努; 村尾 良夫
JAERI-M 93-133, 39 Pages, 1993/07
0.5MPaより低圧力下での液滴の発生・沈着現象に対するCOBRA-TFコード予測能力を改良するため、前報での検討結果に基づいて、コードで使用されている液滴の発生および沈着に対する相関式を変更した。菅原の相関式を導入して得られた計算結果は、参照した実験データに対して以前の結果よりはるかに良好な一致を示すようになったものの、まだ20%程度の範囲で相違があった。実験データとのより良い一致を得るため、液滴の発生に対する新たな相関式を導出した。この新相関式は、菅原の相関式に更にもう一つの因子を付加したものであり、この因子は、液膜の流動並びに蒸気と液膜の相対的な流動に対する2つのレイノルズ数の関数になっている。この新相関式を用いて得られた計算結果は、広い範囲の流動条件下で実験データと良好な一致を示し、液滴の発生・沈着現象に対するCOBRA-TFコードの予測能力が大きく改善された。
大久保 努; Ezzidi, A.*; 村尾 良夫
JAERI-M 93-069, 115 Pages, 1993/03
COBRA-TFコードを液膜ドライアウト現象の解析に利用いるに先だって、本コードの液膜噴霧流におけるエントレインメント発生および沈着のモデルに対する検証計算を実施した。対象とした実験は、単管のテスト部を用いた基礎的な実験である。計算値は、3.4および6.9MPaの高圧条件下での実験データとは良い一致を示したものの、0.24~0.45MPaの低圧条件下での実験データとは大きな相違を示した。本報告書では、計算結果とともにCOBRA-TFコードで使用されているエントレインメント発生および沈着モデルについての詳細な検討を示す。本検討によれば、COBRA-TFではWuertzによって提案された相関式が使用されているが、これは主として3~9MPaという高圧領域で実施された彼の実験のデータに基づいて開発されたもので、低圧力領域では高圧力の場合とは大きく異なってくる密度の効果を考慮していないことが上記の相違を生ずる主たる理由と考えられる。
功刀 資彰; M.S.Tillack*; M.A.Abdou*
Fusion Technology, 19, p.1000 - 1005, 1991/05
液体金属MHD流れ及び熱伝達を解析する新しい数値解析コード「KAT」が開発された。本コードは、従来の「full」3次元数値解析コードより高いパラメータで相当に複雑な体系の解析が可能である。ここで言う。「full」とは対流項及び粘性項を含む「完全」なMHD方程式系に基づいているという意味である。「KAT」コードは、mesh generatorを有する直交座標系表示に基づくものである。磁場の方向や壁面の電気伝導度は完全に任意であり、単純な単一矩形流路やマニュホールド型の流路の解析も可能である。本コードは、単純な形状について理論解やCore Solution(近似解)を使ってベンチマーク・テストを行なった。本abstract中に示した、電気的絶縁壁を有する矩形流路の解析結果は、流路中央の流束分布において2次元の完全発達流シミュレーションコードの結果、Hartmann層内の流速分布については理論解とほぼ完全に一致した。
安濃田 良成; 渡辺 正; 久木田 豊
Proc. of the Int. Conf. on Multiphase Flows 91-TSUKUBA,Vol. 1, p.397 - 400, 1991/00
最近の宇宙環境利用計画に関連して、微小重力下における気液二相流の制御技術が一つの重要な技術となると予想される。二相流挙動は重力にきわめて強く依存した現象であるため、気液の分離や気体の補集などを微小重力環境で行う場合には特別な技術を必要とするためである。本研究は、微小重力下における二相流の制御方法として、超音波の利用を考え、その基礎技術を確立することを目的として行った。1次元の定在超音波場における気泡の運動を実験的、解析的に調べ、放射を効果と付加質量効果について考察した。一方、2次元の定在超音波場において水中の気泡を静止、水平移動など自在に制御可能であることを実証した。
Sn demo poloidal coil(DPC-EX)高橋 良和; 安藤 俊就; 西 正孝; 辻 博史; 檜山 忠雄; 奥野 清; 吉田 清; 中嶋 秀夫; 小泉 興一; 多田 栄介; et al.
Proc. of the 11th Int. Conf. on Magnet Technology,Vol. 2, p.862 - 867, 1990/00
現在製作が進められているDPC-EXは、NbSn導体のトカマク型核融合炉用ポロイダルコイルへの適応性を実証するための超電導コイルである。本コイルの内径及び外径は、1m及び1.6mで、定格電流値は10Tにおいて10kAである。cable-in-conduit型強制冷却導体である。この実寸大導体の80kレベル及び4kレベルにおける圧力損失および8Tから11Tにおける臨界電流値を測定したので、その結果を報告する。
田中 茂; 秋場 真人; 大楽 正幸; 堀池 寛; 伊藤 孝雄; 小又 将夫; 松田 慎三郎; 松岡 守; 水橋 清; 小原 祥裕; et al.
Fusion Technology, 7(3), p.391 - 398, 1985/00
JT-60トカマクの周囲に発生する磁場が中性粒子入射装置に与える影響をJT-60NBI原型ユニットに設置された模擬漏洩磁場発生コイルを用いて実験的に調べた。イオン軌道計算から予測されたように、漏洩磁場印加時には、ビームダンプ上の温度分布は?直方向に移動し、分布のピーク値も変化した。しかしながら、磁場打消コイルの動作により、これら移動距離及びピーク値は、許容範囲内に納まった。高速中性粒子の再電離損失のため、漏洩磁場印加時には、ビームターゲットに入射するパワーは、4~5%減少した。本実験の運動条件内では、各除熱機器への熱負荷は設計値以下であり、各機器とも漏洩磁場印加時でも、問題なく機能することが示された。
笹倉 浩
Journal of the Physical Society of Japan, 53(6), p.2012 - 2017, 1984/00
被引用回数：6 パーセンタイル：56.11(Physics, Multidisciplinary)方位方向磁場中の密度成層スワール流の不安定性が軸対称擾乱に関して研究されている。レイレイ・シンジ・ミカエルの判別式が正であることが仮定される。不安定な軸対称モードの複素位相速度は次のような半楕円の中に存在しなければならぬことが示される。楕円の長径は軸方向の流速レンジであり、短径は長径の√1+√1-4Jm/√2倍である。二つで、Jはこの流れの局所リチャードソン数を表わし、添字mは流れの場の中での最小値を意味する。Jmは不安定の必要条件から1/4以下でなければならぬ。
笹倉 浩
Journal of the Physical Society of Japan, 53(5), p.1587 - 1589, 1984/00
被引用回数：1 パーセンタイル：40.56(Physics, Multidisciplinary)方位方向磁場中の異方性回転流の不安定性がフリュート・モード擾乱に対して研究されている。密度Poと動径距離で割られた磁場の強さHo/rは共にその動径微分が非負であると仮定されている。不安定なフリュート・モードの複素・位相角速度は直?が√(b-a)
-4(Va/r)mの円の上半面内に存在しなければならぬことが示される。この表式の自乗が負の時は回転流は安定である。ここで、aとbはそれぞれ回転流の角速度の下限と上限であり、Va(r)はアルフヴェン速度であり、添字mは最小値を意味している。
加藤 義夫; 古川 和男; 荒木 信幸*; 小林 清志*
High Temperatures-High Pressures, 15, p.191 - 198, 1983/00
溶融塩流に磁場が印加された場合の、管内誘起電圧の検討を、溶融塩ループを用いて行った。これは今後腐食挙動を解析するための基礎データとなるものである。SUS316 2インチ配管(内径54mm)の強制循環型溶融塩ループ(溶融塩:HTS[NaNO-KNO-NaNO
])に、電磁石により塩流に直交して磁場を加えた場合の、塩中に誘起する電圧を高絶線可動ブローブにより測定した。結果は測定精度内で理論値と一致した。管璧近傍(r=26mm)における磁場誘起電圧Uを、磁束密度
及び塩平均流速Vaをパラメータとして測定したが、Uは、Vaに対して直線関係にあり、たとえば=0.4T、Va=1.0ms
の場合、管軸中心に対しU=
10mVであった。実験においてStuart数は最大5.3410
であったが、磁場による流体力学的効果は認められなかった。
田中 茂; 秋場 真人; 荒川 義博*; 堀池 寛; 桜庭 順二*
Review of Scientific Instruments, 53(7), p.1038 - 1048, 1982/00
被引用回数：5 パーセンタイル：65.13(Instruments & Instrumentation)中空陰極付イオン源へのガス流量を削減する実験を行なった。電子エミッタはBa酸化物含浸Wである。中空陰極を円形又は矩形バケット型イオン源に適用して、次の結果を得た。1)イオン源の安定放電に必要な最小ガス流量は、中空陰極のオリフィス径が10mmまでは、径の増加とともに減少する。2)オリフィスの前に適当な径のMoボタンを設けると、ボタンなしの場合と比べて、最小ガス流量が半減する。3)ヒーター電流のつくる磁場と反平行に加えられた外部磁場は放電を安定化し、磁場なしの場合と比べて、最小ガス流量を半減させる。4)ボタンと反平行磁場を組み合わせると、最小ガス流量を、それらがない場合の値(9.5Torr.l/s)の1/4まで減少させる。これらの効果の理由を、アーク放電の枯渇の理論に基づいて説明した。
前野 航希*; 有吉 玄; 猿田 晃一; 村田 篤*; 粉川 広行; 筒井 喜平*; Li, Y.*; 二川 正敏
no journal, ,
水銀を核破砕標的とするパルス中性子源では、陽子線励起圧力波による標的容器のキャビテーション損傷が問題視されている。このような損傷の抑制手法として、水銀中に混合された微小He気泡の圧縮性効果により圧力波を低減する手法や、標的容器内側に流路壁(内壁)を追加した二重壁構造によりキャビテーション気泡の成長を阻害し、その攻撃性を抑制する手法が採用されており、損傷の大幅な低減に成功している。しかし、損傷を完全に防ぐことは原理的に難しく、標的の運転条件によっては損傷が進行し、内壁部に貫通損傷が形成される可能性が指摘されている。そこで本研究では、二重壁流路体系で内壁部に生じ得るキャビテーション由来の貫通損傷を標的容器外部から検出する異常診断技術の確立を目指す。その一環として本稿では、貫通損傷が生じた場合の流れ場を、有限要素法による流動解析と水をモデル流体とした粒子画像流速測定法(PIV)で可視化し、流れ場に対する損傷の影響を調べた。
前野 航希*; 有吉 玄; 筒井 喜平*; 猿田 晃一; 粉川 広行; Li, Y.*; 二川 正敏
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)における核破砕水銀標的では、標的容器の寿命に影響を及ぼす因子として、容器内壁のキャビテーション損傷が問題視されている。これは、陽子入射に伴う水銀の熱体積膨張で生じる圧力波が、水銀中を伝播する過程において、容器内壁近傍にキャビテーション気泡を生成し、それらの気泡が崩壊する際に発生させるマイクロジェットが壁面を局所的に壊食させることで形成される損傷である。J-PARCにおける水銀標的では、マイクロジェットの抑制手法として、水銀の「流動効果(Flow effect)」を利用している。これは、標的容器内部に狭隘流路を設けることで、狭隘流路内の流速を高くし、キャビテーション気泡の成長およびマイクロジェットの射出速度を抑制するものである。さらに、バルク流路側の水銀中へ微小気泡を注入することで得られる「クッション効果」を利用し、マイクロジェットの発生原因となる圧力波の大幅な抑制も実施している。これらの手法により、キャビテーション損傷の大幅な低減に成功しているが、完全な低減には至っておらず、水銀標的の運転時においては徐々に損傷がバルク流路側内壁面に蓄積されているのが実状である。そこで本研究では、損傷が蓄積された場合に形成され得る流路内壁の亀裂損傷に着目し、標的容器内の流れ場に対する亀裂損傷の影響を数値的に明らかにすることを目的とした。その一環として、標的容器先端部の流路を二次元的にモデル化し、内壁部の模擬損傷幅を主なパラメータとした流動解析を行った。
