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論文

Nuclear technology and potential ripple effect of superconducting magnets for fusion power plant

西村 新*; 室賀 健夫*; 竹内 孝夫*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1675 - 1681, 2006/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.4(Nuclear Science & Technology)

核融合炉において超伝導コイルを安定して運転するためには、NBIポート等の真空容器の貫通部から突き抜けてくるストリーミング中性子による核発熱を抑制するとともに、長期的には放射化を低減することが重要であり、中性子工学の観点から超伝導コイルの材料に関する評価が必要である。本論文は、そのような研究を要する背景を述べ、代表的な超伝導線材であるNb$$_{3}$$Snの中性子照射試験結果,低放射化超伝導線材の開発、及びストリーミング中性子による核発熱を抑制する遮へい設計の現状を報告する。さらに、高エネルギー粒子の研究に関する最近の動向と、広いエネルギー帯域の$$gamma$$線環境下で使用される加速器用超伝導コイルの設計の概要について発表する。

論文

Development of a high-performance microstrip gas chamber with a capability of track discrimination for neutron detection

中村 龍也; 山岸 秀志; 正岡 聖; 曽山 和彦; 相澤 一也

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.336 - 341, 2004/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.89(Instruments & Instrumentation)

われわれは大強度パルス中性子源あるいは大強度フラックスである原子炉を使用した中性子散乱実験で必要不可欠な二次元中性子検出器として二次粒子弁別機能を有するマイクロストリップ型中性子ガス検出器(MSGC)の開発を行っている。本検出器では、数百チャンネルに及ぶマイクロストリップからの信号をそれぞれ独立に読み出すことで高計数率動作を可能とし、さらに、ヘリウム3と中性子の核反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)をトラック長の違いにより識別することで高計数率特性を損なうことなく1mm以下の位置分解能を実現する。このトラック識別機能を持つMSGC検出器の試験機を製作し原理確認試験を行った結果、上記アイディアに基づくマイクロストリップ型中性子検出器が実現可能であることを確認した。

論文

Induced-radioactivity in J-PARC spallation neutron source

甲斐 哲也; 原田 正英; 前川 藤夫; 勅使河原 誠; 今野 力; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.172 - 175, 2004/03

J-PARC核破砕中性子源では大強度陽子(3GeV,1MW)がビーム窓を通過してTRMA(target-moderator- reflector-assembly)の水銀ターゲットに入射する。TMRA周辺の機器は1次陽子や2次粒子(中性子が主)により高度に放射化される。SS316製のターゲット容器が最も放射化されるが、デカップラー材であるAIC(Ag-In-Cd)合金も高度に放射化される材料である。反射体はベリリウムとアルミ被覆鉄からなり、中性子取出孔はAICで覆われている。またTMRA外側にはSUS316遮蔽が設置される。これら全ての機器は軽水,または重水で冷却されている。本論分では、メンテナンスシナリオ構築と施設設計基準を得るため、NMTC/JAM,MCNP4,DCHAIN-SPを使用してTMRA機器と冷却水の放射化を評価した結果を示す。結果から、遠隔操作メンテナンスの必要性、及び必要遮蔽厚さが示された。例として、反射体集合体に対して、表面線量を1mSv/h以下にするために、厚さ30cmの鉄キャスクが必要であり、キャスクを含めた機器の操作に130トンクレーンが必要となった。反射体のAl被覆鉄をSS316の代替として採用した結果、SS316中のニッケルの放射化を除去することができ、キャスク重量も軽減された。このような結果に基づき、施設の遮蔽壁が設計され、高放射化物のメンテナンスシナリオを構築した。

論文

Validation of radioactivity calculation code system DCHAIN-SP

甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 仁井田 浩二*; 高田 弘; 明午 伸一郎; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.1041 - 1049, 2003/07

以下の点に着目して、放射能計算コードシステムDCHAIN-SPの妥当性評価を行った。(1)20MeV以下の放射化断面積ライブラリーFENDL/A-2.0,(2)NMTC/JAMが計算する20MeV以上の高エネルギー粒子による核種生成率,(3)DCHAIN-SPによる高エネルギー粒子が誘起する全エネルギー範囲での核種生成率。42の放射化断面積と22のトリチウム生成断面積を改訂することにより、DCHAIN-SPは14-MeV中性子に対する放射化断面積を、30%以下の精度で求めることができるようになった。軽核の生成率評価の精度を向上させるため、NMTC/JAMにGEMモデルを取り入れた。しかしながら、10MeV$$sim$$10GeV陽子による核種生成率の精度は係数2$$sim$$3程度であった。2.83GeVと24GeV陽子入射による厚い水銀ターゲット周辺に置いて試料の放射能の時間変化をDCHAIN-SPコードシステムで解析した計算結果は、係数2$$sim$$3程度の範囲で実験と一致した。

論文

Particle size analysis of radioactive aerosols formed by irradiation of argon using 65MeV quasi-monoenergetic neutrons

遠藤 章; 野口 宏; 田中 進; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 佐藤 薫; 津田 修一

Applied Radiation and Isotopes, 56(4), p.615 - 620, 2002/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.46

高エネルギー加速器施設における内部被ばく評価のために、高エネルギー中性子照射場で発生する放射性エアロゾルの生成機構及び粒径分布を解析した。TIARAの65MeV準単色中性子照射場を用い、DOPエアロゾルを添加したArガスを照射した。照射後、エレクトリカルロープレッシャインパクタを用いて、DOPエアロゾルの個数基準の粒径分布、$$^{40}$$Arの(n, 2np),(n, np)反応からそれぞれ生成される$$^{38}$$C,$$^{39}$$Clエアロゾルの放射能基準の粒径分布を測定した。実験で得られた放射性エアロゾルの粒径分布は、核反応で生成された$$^{38}$$Cl,$$^{39}$$Cl原子が、DOPエアロゾル表面に付着すると仮定し評価した粒径分布と、良く一致することが明らかとなった。

報告書

Reliability assessment of high energy particle induced radioactivity calculation code DCHAIN-SP 2001 by analysis of integral activation experiments with 14MeV neutrons

甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 小迫 和明*; 高田 弘; 池田 裕二郎

JAERI-Research 2002-005, 65 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-005.pdf:2.75MB

14-MeV中性子を用いた積分放射化実験解析を通して、高エネルギー粒子誘導放射能計算コードDCHAIN-SP 2001の信頼性評価を行った。解析を行った実験は、原研FNSのD-T中性子源を用いて行われた(1) 核融合炉材料の崩壊$$gamma$$線測定実験,(2) 32種の核融合炉材料に対する崩壊熱測定実験,(3)水銀の積分放射化実験、の3件である。解析の結果、DCHAIN-SP 2001による計算は、(1)$$sim$$(3)の実験値をそれぞれ30%,20%,20%以内で予測することができた。Beteman方程式の解法アルゴリズム,及び20MeV以下の放射化断面積と付属の崩壊データについて適切であるという結論が得られた。

論文

High-energy particle transport code NMTC/JAM

仁井田 浩二*; 高田 弘; 明午 伸一郎; 池田 裕二郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 184(3), p.406 - 420, 2001/11

 被引用回数:68 パーセンタイル:2.22

NMTC/JAERI97コードの改良版として、高エネルギー粒子輸送コードNMTC/JAMを開発した。NMTC/JAMは、核内カスケードモデルとして、高エネルギー核反応コードJAMを導入することにより、その適用エネルギー範囲を原理的には、核子、中間子に対して200GeVまで引き上げた。また、蒸発、核分裂過程に対してGEMモデルを導入することにより、励起した残留核からの軽核生成の記述が可能になった。適用エネルギーの拡張に伴い、核子-原子核の非弾性散乱断面積,弾性散乱断面積,弾性散乱断面積の角分布のデータを新しい系統式を用いて更新した。AGS,KEKで行われた実験との検証により、NMTC/JAMコードが高エネルギー粒子輸送コードとして十分に予測精度が高いことが示された。

論文

Development of Monte Carlo code in JAERI

森 貴正; 奥村 啓介; 長家 康展

Transactions of the American Nuclear Society, 84, p.45 - 46, 2001/06

原研で開発を進めているモンテカルロコードMVP/GMVPの特徴と開発の現状を報告する。本コードは汎用中性子-光子輸送計算コードとしての基本機能を有しており、国内において炉物理解析の分野を中心に広くしようされている。その特徴と主な機能としては、(1)ベクトル化とパラレル化、(2)多重格子表現と確率論的幾何形状モデル、(3)断面積確率テーブル法、(4)任意温度計算機能、(5)燃焼計算機能、(6)固有値問題における摂動計算機能、(7)豊富なタリー機能、等があげられるが、最近では、加速器駆動未臨界炉への適用に重点をおいた開発を進めている。そのために、高エネルギー粒子輸送計算機能及びFeynman-$$alpha$$実験のシミュレーション(炉雑音解析)機能を新たに開発し、TIARA鉄透過実験及びFCA炉雑音実験の解析を実施し、その妥当性、有効性を検証した。

論文

Present status of nucleon-meson transport code NMTC/JAERI

高田 弘; 明午 伸一郎; 仁井田 浩二*

Advanced Monte Carlo for Radiation Physics, Particle Transport Simulation and Applications, p.949 - 954, 2001/00

原研とKEKによる統合計画の大強度加速器施設の核設計に用いるため、核子・中間子輸送コードNMTC/JAMについて、高エネルギー核反応計算モデルの導入に関連して、発生するすべての中間子、バリオン、レプトンの輸送を取り扱う拡張を加えたほか、核子-原子核散乱断面積及び弾性散乱角度分布をより正確に扱えるように系統式を修正した。また、ビーム照射による損傷評価のためはじき出し損傷断面積評価計算機能を評価した。改良したNMTC/JAMを用いて、中性子の遮蔽体透過実験解析や厚いターゲットにおける反応率分布測定の解析を行った。前者について、NMTC/JAMによる計算結果は透過成分及び周辺への散乱成分ともに実験値とよく一致した。またGeV領域に陽子入射に関して、中性子生成量が従来よりも増加し、反応率分布について実験値との一致度が向上した。

論文

Dissolution of ThO$$_{2}$$-based oxides in nitric acid solutions at elevated temperatures

赤堀 光雄; 白鳥 徹雄

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(6), p.539 - 545, 1994/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:24.45(Nuclear Science & Technology)

高密度ThO$$_{2}$$及び(Th,U)O$$_{2}$$粒子の硝酸による高温溶解挙動を、NaF添加量0~0.05mol/l、溶解温度120~200$$^{circ}$$Cの条件で調べた。高温にすることによりThO$$_{2}$$系酸化物の溶解は促進され、また溶解速度は温度、NaF濃度及びUO$$_{2}$$組成に依存する。溶解温度が低い場合、粒子表面に不溶性の四フッ化物(ThF$$_{4}$$またはUF$$_{4}$$)が形成され、溶解を阻害する。さらに、高温溶解の見掛けの活性化エネルギーを得た。

報告書

反応度事故条件下における高発熱量負荷時の機械的エネルギーと燃料の微粒子化

鶴田 隆治; 斎藤 伸三; 落合 政昭

JAERI-M 84-235, 44 Pages, 1985/01

JAERI-M-84-235.pdf:1.67MB

燃料微粒子化は溶解燃料-冷却材相互作用の素過程を構成する重要な課題であり、その解明は未だ十分ではない。そのため、反応度事故を模擬したNSRR実験によってUO$$_{2}$$燃料を微粒子化し、粒度分布を求め、かつ、燃料微粒子化の機構を検討した。すなわち、粒度分布は対数表示のRosin-Rammler分布側によって良く記述できること、また、機械的エネルギーへの転換率は粒子の全体積と全表面積の比として定義した体面積平均径に反比例し、微粒子化の程度を示す代表寸法として適当であることを示した。さらに、燃料微粒子化機構に対するWeber型流体力学的不安定モデルによって実験結果を説明できることを明らかにした。このモデルによれば燃料は球形粒子になる筈である。実験では多くの球形粒子が観察されたが、その大部分は中空で破裂口を有しており、固化過程において球形粒子の内圧破裂が生じているものと思われる。

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