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論文

Effect of hydrocarbons on the efficiency of catalytic reactor of detritiation system in an event of fire

枝尾 祐希; 佐藤 克美; 岩井 保則; 林 巧

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(11), p.1831 - 1838, 2016/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.55(Nuclear Science & Technology)

Detritiation system of a nuclear fusion plant is mandatory to be designed and qualified taking all the possible extraordinary situations in addition to that in a normal condition carefully into consideration. We focused on the change in efficiency of tritium oxidation of a catalytic reactor in an event of fire where the air accompanied with hydrocarbons, water vapor and tritium is fed into a catalytic reactor at the same time. Our test results indicated; (1) tritiated hydrocarbon produces significantly by reaction between tritium and hydrocarbons in a catalytic reactor; (2) there is little possibility of degradation in detritiation performance due to tritiated hydrocarbons produced in the catalyst reactor are combusted; (3) there is no possibility of uncontrollable rise in temperature of the catalytic reactor by heat of reactions; and (4) saturated water vapor enables to poison the catalyst temporarily and degrades the detritiation performance. Our investigation indicated a saturated water vapor condition without hydrocarbons would be the dominant scenario to determine the amount of catalyst for the design of catalytic reactor of the detritiation system.

論文

Emission rates of CH/CD and C$$_{2}$$ spectral bands for hydrocarbon-loss-events measured in JT-60U divertor plasmas

仲野 友英; 都筑 和泰; 東島 智; 久保 博孝; 朝倉 伸幸

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 29C, 4 Pages, 2005/00

CH$$_4$$, CD$$_4$$及びC$$_2$$H$$_6$$が解離,電離及び輸送により損失するまでにCH及びC$$_2$$スペクトルバンド光を放出する確率をJT-60Uのダイバータプラズマを用いて計測した。取得されたデータは化学スパッタリングによって発生する炭化水素の発生量を分光計測により評価するために用いられる。1つのCH光子放出に対するCH$$_4$$の損失事象の回数は電子温度30eVから70eVの範囲でおよそ200であった。CD$$_4$$に対しても同様の計測を行ったところ、CH$$_4$$と有意な差は観測されなかった。また、CH光子及びC$$_2$$光子放出に対するC$$_2$$H$$_6$$の損失事象の回数はそれぞれ200-300及び600-1800であり、CHとC$$_2$$スペクトルバンド光の強度比は3-6であった。化学スパッタリングによって発生する炭化水素のうちC$$_2$$H$$_6$$のみによってC$$_2$$スペクトルバンドが放出されると仮定すると、求めたCHとC$$_2$$の強度比からC$$_2$$H$$_6$$に由来するCHスペクトルバンド光の強度を求められる。その強度は観測されたCHスペクトルバンド光強度を超える強度となった。この結果は、C$$_2$$H$$_6$$は化学スパッタリングによって発生する炭化水素のうち少数でありCHとC$$_2$$の強度比の小さな炭化水素(C$$_2$$H$$_4$$など)が多数を占めることを示唆する。

論文

Divertor spectroscopy with molecular transport

久保 博孝; 竹永 秀信; 仲野 友英; 東島 智; 清水 勝宏; 澤田 圭司*; 小林 進二*; JT-60チーム

Nuclear Fusion Research; Springer Series in Chemical Physics, Vol.78, p.121 - 134, 2004/11

ダイバータ板に到達した水素イオンのほとんどは水素分子として再放出される。炭素材ダイバータ板では、化学スパッタリングによって炭化水素分子が発生する。これら分子の挙動の理解は、ダイバータを用いた熱粒子制御を確立するために重要である。ここでは、分子輸送に関するダイバータ分光について、おもにJT-60Uでの最近の研究に基づいて、幾つかの話題を述べる。接触ダイバータプラズマでは、水素分子及び炭化水素分子の輸送を調べるために分子分光が役立っている。また、水素分子が水素原子の生成,輸送,発光に及ぼす影響に関して調べられている。一方、非接触ダイバータプラズマでは、プラズマパラメータの分布測定,振動励起など複雑な分子過程を考慮した解析が課題である。また、本研究における分子データの応用及び必要性に関して議論する。

論文

ダイバータプラズマにおける炭化水素; 分光計測から分かること

仲野 友英; 門 信一郎*

プラズマ・核融合学会誌, 80(2), p.91 - 100, 2004/02

CH($$A^2{it Delta}to X^2{it Pi}$$)スペクトルバンド構造,炭化水素発生量の計測法、及び炭化水素の素過程のモデリングについて解説する。また、最近の炭化水素に関する研究成果を紹介する。JT-60Uの炭素材ダイバータ板では、CHと$$mbox{C}_2$$スペクトルバンドを同時測定することによって、$$mbox{CH}_4$$だけでなく$$mbox{C}_2mbox{H}_x$$の化学スパッタリング率を測定した。東京大学の直線型ダイバータ/境界層プラズマ模擬装置では、CHスペクトルバンド発光強度の測定結果と計算結果を比較して、炭化水素の分子活性化再結合を実証した。

論文

Total cross sections for charge transfer by multiply charged neon and argon ions colliding with various hydrocarbons at keV energies

日下部 俊男*; 宮本 吉晴*; 石田 力也*; 伊藤 浩二朗*; 畔柳 信洋*; 中井 洋太*; 白井 稔三

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 205, p.600 - 604, 2003/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.49(Instruments & Instrumentation)

$$Ne^{q+}(q=2-6)$$及び$$Ar^{q+}(q=2-9)$$$$CH_4, C_2H_2, C_2H_4, C_2H_6, C_3H_4, C_3H_6, (CH_2)_3, C_3H_8$$の衝突による一電荷及び多電荷の移動断面積を測定した。電荷移動の全断面積は 、一電荷及び多電荷の移動断面積の和によって求めた。ここで扱った多原子分子に対しては、イオンの電荷数と分子の第一電離ポテンシャルを関数として、原子と簡単な分子に対する古典的なオーバー・バリア・モデルでスケーリングできることがわかった。また、電荷移動の全断面積は炭化水素分子の全電子数と結合の数に依存することを見いだした。

論文

Atomic and molecular processes for heat and particle control in tokamaks

久保 博孝

AIP Conference Proceedings 636, p.161 - 170, 2002/00

トカマク型核融合炉の開発において、熱粒子制御は重要課題のひとつである。周辺プラズマにおける放射損失や低温ダイバータプラズマを用いた熱制御は、ダイバータ板への熱負荷を緩和するために必要である。粒子(水素同位体,ヘリウム,不純物)の制御は、燃料密度の制御,燃料の希釈の低減,放射損失の制御に必要である。原子分子過程は、熱粒子制御の重要な役割を担っている。本論文では、JT-60Uの最近の研究に基づいて、熱粒子制御のための原子分子過程に関するいくつかのトピックス(不純物入射による制御,ダイバータプラズマにおける炭化水素不純物,水素粒子,ヘリウムの挙動など)を紹介する。また、その研究における原子分子データの必要性に関して議論する。

論文

Carbon impurity behavior in W-shaped pumped divertor of JT-60U

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

Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.1078 - 1083, 1999/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.24(Materials Science, Multidisciplinary)

JT-60Uでは、ダイバータを「開型」から「ドーム付傾斜ターゲット方式のW型」へと改造した。この改造で特徴的な構造物の一つであるダイバータドームの目的は、プライベート領域から化学スパッタリングで発生した炭化水素(メタン等)がX点付近に容易に到達するのを妨げ、不純物の主プラズマへ混入を抑制することである。改造後の実験において、この目的のとおり、X点付近の炭化水素が減少しているとの初期的な結果を得ており、現在計算コードを使用して詳細な解析を行っている。また改造後には、内側プライベート領域からのダイバータ排気が可能となった。主プラズマからのガスパフとダイバータ排気を同時に行う(パフ&排気)と、周辺プラズマ(SOL)にイオン流が生じ、ダイバータ部で発生した不純物の遮蔽が可能であろうと推測される。初期的な実験結果では、上記の効果が示唆された。しかし、すべての実験データでこの効果が見られる訳ではなく、現在再検討中である。今回の発表では、炭素不純物に関してダイバータ改造前後を比較しながら、ダイバータドームによる炭化水素抑制の効果、パフ&排気による炭素不純物遮蔽の効果について講演する。

論文

Single-, double- and triple-electron capture cross sections for multicharged slow carbon ions in H$$_{2}$$,CH$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$,C$$_{3}$$H$$_{8}$$ and CO$$_{2}$$ molecules

伊藤 秋男*; 今西 信嗣*; 福沢 文男*; 濱本 成顕*; 塙 信一*; 田中 隆次*; 大平 俊行*; 斉藤 学*; 春山 洋一*; 白井 稔三

Journal of the Physical Society of Japan, 64(9), p.3255 - 3264, 1995/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:28.12(Physics, Multidisciplinary)

H$$_{2}$$、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$、C$$_{3}$$H$$_{8}$$及びCO$$_{2}$$分子とC$$^{q+}$$(q=1-4)イオンとの衝突による1-、2-、3-電子捕獲断面積を衝突エネルギー(1-20)q keVの領域で測定した。本研究で測定された断面積は、殆んど衝突エネルギーに依存しない。しかし分子の電離エネルギーに強く依存すること、また構成原子数に1次に比例することが分かった。1電子捕獲断面積については、古典的障壁モデル、ポテンシャル交叉モデルに基づく理論値と比較した。

論文

CH$$_{m}$$D$$_{n}$$ and C$$_{2}$$H$$_{m}$$D$$_{n}$$ formation due to interaction of implanted hydrogen and deuterium with graphite

山田 礼司

Journal of Applied Physics, 67(9), p.4118 - 4125, 1990/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:75.19(Physics, Applied)

H$$^{+}$$イオンを黒鉛に照射後D$$^{+}$$イオンを照射した場合及びその逆の場合において、生成されるCH$$_{m}$$D$$_{n}$$及びC$$_{2}$$H$$_{m}$$D$$_{n}$$分子を四重極質量分析計で測定した。両方の場合において、質量17(CHD$$_{2}$$、CH$$_{3}$$D)と19(CHD$$_{3}$$)の信号強度は最初に増加後、減少した。同様の傾向は質量29(C$$_{2}$$H$$_{3}$$D、C$$_{2}$$HD$$_{2}$$)及び31(C$$_{2}$$HD$$_{3}$$)においても見られた。これらの結果は炭化水素及び炭化重水素のミキシングが起きている事を示している。黒鉛において完全に水素化ないしは重水素化した炭化水素(すなわち、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{2}$$、C$$_{2}$$H$$_{4}$$型等)のみが生成され、それらのラディカルは四重極質量分析計のイオン源におけるクラッキングのみで生成すると仮定して信号強度の計算を行なった。その結果は実験結果と定性的に一致した。計算結果は、炭化水素と炭化重水素のミキシングは、局所的な水素と重水素濃度の積が最大となる時に最大値を取り、かつ水素濃度分布と重水素濃度分布が最も重なり合う深さで起こることを示している。

論文

Enhancement of C$$_{2}$$H$$_{2}$$ formation due to interaction of graphite with energetic protons

山田 礼司

Journal of Nuclear Materials, 174, p.118 - 120, 1990/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:19.15

エネルギーを有するプロトンを黒鉛に照射した際に生成するC$$_{2}$$H$$_{2}$$の収率は、他のC$$_{2}$$H$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$生成収率よりも大きい。照射量依存性を調べると、高照射量になるに従い、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率は増加し、他の収率は減少する。この結果は、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率には照射効果が強く影響を与えていることを示唆している。また、質量数28の測定結果と計算結果を比較すると、質量数28にはイオン衝撃脱離によるCOの寄与が大きいことを示し、質量数28の結果を炭化水素生成収率を決定することに使用することはできないことを明らかにした。

論文

Effects of water vapor on the radiolysis of methane over molecular sieve 5A

清水 雄一; 永井 士郎

Radiation Physics and Chemistry, 33(6), p.567 - 572, 1989/00

460$$^{circ}$$Cにおけるモレキュラーシーブ5A上でのメタンの放射線分解への水蒸気の添加効果を、生成物の分析から検討した。水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び低級炭化水素が高収率で生成した。3:1及び3:2メタン-水蒸気混合物からの炭化水素の収量は時間によってわずかに減少するが、3:4混合物からのそれは時間でほとんど変化しなかった。メタン流通下で照射後のモレキュラーシーブ5Aを水蒸気存在下で最照射すると、メタンからモレキュラーシーブ5A上へ生成した含炭素固体は二酸化炭素、一酸化炭素、水素及び主にアルカンから成る炭化水素に容易に分解された。以上の結果から、水蒸気の添加による生成物収量の経時変化の抑制は主として電子線照射下での水蒸気による含炭素固体の分解によるものであると考えられることができる。また、添加した水蒸気の作用を従来のメタン-スチームリフォーミング反応との関連において議論した。

論文

Estimation of C$$_{2}$$ and C$$_{3}$$ hydrocarbon production yields of graphite due to hydrogen ion bombardment

山田 禮司*

J.Vac.Sci.Technol.,A, 5(3), p.305 - 307, 1987/03

黒鉛に水素イオンを衝撃するとC$$_{2}$$およびC$$_{3}$$炭化水素が生成することが、最近筆者により見い出されている。C$$_{2}$$炭化水素はC$$_{2}$$H$$_{2}$$,C$$_{2}$$H$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$より、C$$_{3}$$炭化水素はC$$_{3}$$H$$_{4}$$、C$$_{3}$$H$$_{6}$$,C$$_{3}$$H$$_{8}$$より成り、各々の収率を直接、四重極質量分析計(QMS)で測定することは出来ない。ここでは、QMSで測定した信号強度より、各炭化水素の収率を数値解で求める方法を提案している。この方法によれば、各炭化水素のクラッキング係数と相対感度を標準ガスを用いて求めれば、QMSの実測値から各収率が求められる。

報告書

CO-H$$_{2}$$混合気体の電子線照射反応,第3報; 加圧下における循環気体の放射線化学反応

杉本 俊一; 西井 正信

JAERI-M 83-126, 113 Pages, 1983/08

JAERI-M-83-126.pdf:3.25MB

CO-H$$_{2}$$混合気体の放射線化学反応で、加圧して照射した場合または常圧で混合気体を循環して照射した場合には生成物の収量が増加することは既に報告した。この結果をもとにして、加圧した混合気体を循環しながら照射し、途中にもうけたコールドトラップに生成物の一部を捕捉して再照射を防ぐ昇圧循環方式の反応装置を試作した。最高10,000Torrまで加圧した混合気体を電子線照射して生成物収量と気体圧力、照射時間、気体組成、反応温度および線量率との関係を調べた。均一気相的照射反応における有用なC$$_{2}$$生成物、一つはアセトアルデヒドである。アセトアルデヒドの生成に有利な反応条件を検討した。また照射により生成したアセトアルデヒドの再照射における反応を調べるために、混合気体中に少量のアセトアルデヒドを添加して照射し、生成物をアセトアルデヒドを添加しない混合気体の場合と比較して検討した。

論文

The $$gamma$$-ray-induced reactions of carbon monoxide-hydrogen mixtures at elevated pressures

杉本 俊一

Int.J.Appl.Radiat.Isot., 34(3), p.559 - 564, 1983/00

放射線照射によりCO-H$$_{2}$$混合気体から化学工業の粗原料を得るための基礎的条件を検討する研究の一環として加圧状態(5$$times$$10$$^{6}$$Pa)で$$gamma$$線照射し、照射線量、気体組成または照射温度と生成物(炭化水素および含酸素化合物)収量との関係を調べた。$$gamma$$線は電子線とは線量率が異なるので同一線量を与えるためには電子線照射に比べて1400倍の時間が必要であった。このために$$gamma$$線照射の場合には、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドのような生成物は同時に熱化学反応が進行するので電子線照射に比べて見掛けの収量は低下した。しかし熱化学反応も考慮すれば、5$$times$$10$$^{6}$$Paの$$gamma$$線照射効果はよう低圧(1$$times$$10$$^{6}$$Pa以下)の電子線照射効果から説明しうる。

論文

Radiation effects on methane in the presence of molecular sieves

清水 雄一; 永井 士郎; 畑田 元義

J.Chem.Soc.,Faraday Trans.,I, 79, p.1973 - 1986, 1983/00

モレキュラーシーブ(MS)3A、4A、5A、および13X存在下でメタンを電子線照射し、生成物を分析した。MS4A存在下ではC$$_{2}$$炭化水素が、またMS5A存在下ではC$$_{2}$$およびC$$_{3}$$炭化水素が選択的に生成する。これらの炭化水素の生成量および選択性は照射時間と共に減少した。メタン存在下で照射後のMSを水素流通下で再び照射すると、低級アルカンを主成分とする炭化水素を生成した。また、原料メタンへ水素を添加して照射すると、炭化水素の生成量の時間的減少が抑制された。これらの結果から、MSの反応活性の低下は、メタンから生成するcarbonaceous solidがMSの細孔内に沈積するためであり、それが水素添加によって抑制されるのはcarbonaceous solidの放射線による水素化分解が起るためであると結論した。

論文

The Dependence of self-focusing of a high-intensity pulsed electron beam on gaseous media as studied by depth-dose distributions, 3; Hydrocarbons and halogenomethanes

新井 英彦; 堀田 寛

Radiat.Res., 64(3), p.407 - 415, 1975/03

 被引用回数:3

Febetron706からのパルス電子線の自己集束性をガス圧の関数として測定した。10Torr以下での低圧でのピンチから求めた全イオン化断面積はガスのモル電子分極に対応している。10~40Torrでのピンチの立上りより、二次電子とガスとの相互作用は次の順であると考えられる。CH$$_{4}$$$$<$$$$<$$C$$_{2}$$H$$_{6}$$$$<$$C$$_{3}$$H$$_{8}$$$$<$$C$$_{4}$$H$$_{1}$$$$_{0}$$$$<$$C$$_{5}$$H$$_{1}$$$$_{2}$$$$<$$C$$_{2}$$H$$_{6}$$$$<$$C$$_{2}$$H$$_{4}$$$$<$$C$$_{2}$$H$$_{2}$$、そしてCH$$_{4}$$$$<$$CH$$_{3}$$F$$<$$CHClF$$_{2}$$$$<$$CCl$$_{2}$$F$$_{2}$$

論文

The Abstraction of hydrogen from hydrocarbons by energetic tritium atoms

立川 圓造; F.S.Rowland*

J.Am.Chem.Soc., 90, p.4767 - 4773, 1968/00

 被引用回数:63

抄録なし

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