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Characterization of mechanical strain induced by lead-bismuth eutectic (LBE) freezing in stainless steel cup

大平 直也*; 斎藤 滋

Heliyon (Internet), 6(2), p.e03429_1 - e03429_8, 2020/02



Current Status of R&D and PIE Program for ADS Material Development in JAEA

斎藤 滋; 大久保 成彰; 大林 寛生; Wan, T.; 菅原 隆徳; 佐々 敏信; 前川 藤夫

JPS Conference Proceedings (Internet), 28, p.071003_1 - 071003_6, 2020/02

原子力機構は、加速器駆動システム(ADS: Accelerator-Driven Systems)の設計に必要な材料照射データベースを作成し、流動LBE中での照射効果について研究するため、J-PARCに陽子照射施設の建設を計画している。この照射施設では、鉛ビスマス共晶合金(LBE: Lead-Bismuth Eutectic)の核破砕ターゲットに250kWの陽子ビームを入射し、ADSの構造材候補材についてLBE流動下での照射試験を実施する。この照射施設を実現するために、様々な研究開発が行われている。LBEターゲットとターゲット台車の設計検討ついては概念設計を終えた。要素技術開発として大型のLBEループが製作され、本格運転へ向け準備中である。LBEループのための酸素濃度制御システムも開発された。遠隔操作によるターゲット交換試験も進捗している。照射試料の照射後試験フローは完成し、照射後試験技術について検討を進めている。その他、TEF-Tの実現に向けた現在の研究開発状況についても報告する。


Design of LBE spallation target for ADS Target Test Facility (TEF-T) in J-PARC

斎藤 滋; 大林 寛生; Wan, T.; 大久保 成彰; 菅原 隆徳; 遠藤 慎也; 佐々 敏信

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerators (AccApp '17) (Internet), p.448 - 457, 2018/05

原子力機構は、加速器駆動システム(ADS: accelerator-driven systems)の設計に必要なデータを得るために、J-PARC計画の中でADSターゲット実験施設(TEF-T: Target Test Facility)の建設を計画している。TEF-Tでは、鉛ビスマス共晶合金(LBE: Lead-Bismuth Eutectic)の核破砕ターゲットに250kWの陽子ビームを入射し、ADSの構造材候補材についてLBE流動下での照射試験を実施する。TEF-Tを実現するために、様々な研究開発が行われている。LBEターゲットとターゲット台車の設計検討は大きく進捗した。ターゲットループの保守と照射試料の照射後試験を行うホットセルについては概念設計を終えた。要素技術開発として、TEF-TターゲットのモックアップループとLBE流動下での材料腐食データを得るためのループが製作され、本格運転へ向け準備中である。LBEループのための酸素濃度制御システムも開発された。遠隔操作によるターゲット交換試験も実施中である。その他、TEF-Tの実現に向けた現在の研究開発状況についても報告する。


Study on the thermal-hydraulic of TEF-T LBE spallation target in JAEA

Wan, T.; 大林 寛生; 佐々 敏信

Proceedings of 17th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-17) (USB Flash Drive), 13 Pages, 2017/09

To realize the future Accelerator-driven systems (ADSs), an ADS Target Test Facility (TEF-T) will be constructed within the framework of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) project to carry out basic R&Ds. A LBE spallation target will be installed in the TEF-T facility and be bombarded by high power pulsed proton beams (250 kW, 400 MeV, 25 Hz, 0.5 ms in pulse duration). The beam window (BW) of the spallation target is critical because it should survive under severe conditions, i.e., high temperature, high irradiation, intense stress and various occurred damage. Therefore, the target vessel should be carefully designed to obtain enough safety margin. Our previous research indicated that there are stagnant flow region in LBE at the BW tip due to the symmetric configuration of target, which causes high temperature and stress concentration on the BW. To reduce/move the stagnant flow region from BW tip and to increase the target safety margin, on the basis of our previous work, three types of upgraded target head designs were performed steadily in the present study. The thermal-hydraulic analyses and structural analyses for the target head designs have been carried out numerically under a steady-state condition. Results illustrated that the designs can almost eliminate the stagnant flow region in LBE. As a consequence, the thermal stress concentration on BW has been released and greatly decreased. The safety margin of target has been improved through this study.


Status of LBE corrosion test loop "OLLOCHI" and experiments at JAEA

斎藤 滋; 大久保 成彰; 大林 寛生; 佐々 敏信

NEA/CSNI/R(2017)2 (Internet), p.195 - 200, 2017/06

原子力機構において研究が進められている加速器駆動システム(ADS: Accelerator Driven System)では、核破砕ターゲット及び炉心冷却材として鉛ビスマス共晶合金(LBE; Lead-Bismuth Eutectic)が採用される。将来のADSやJ-PARCに建設が計画されている、ADSターゲット実験施設(TEF-T)の実現には、LBEに関する多くの解決すべき課題がある。特に、T91(改良9Cr-1Mo鋼)やSUS316Lなどの鋼材に関して、400-550$$^{circ}$$Cの温度範囲で酸素濃度制御下かつLBE流動下の腐食データは不可欠である。原子力機構では高温での腐食データを得るために、"OLLOCHI (Oxygen-controlled LBE LOop Corrosion tests in HIgh-temperature)"と名付けられた新しい腐食試験ループを設計・製作した。高温部配管はT91製で、加熱器や膨張タンク容器は2.25Cr-1Mo鋼製である。これら高温部の最高温度は550$$^{circ}$$Cである。低温部は配管、機器類ともにSUS316L製で、これら低温部の最高温度は450$$^{circ}$$Cである。2016年春までにOLLOCHIは、加熱器や試験片交換ボックスなどの改造と、LBE無しでの調整運転を終えた。酸素センサーと酸素濃度制御システムは間もなく導入され、その後LBE有りでの調整運転と酸素濃度制御試験を開始する予定である。さらに来春までに分岐した試験部それぞれにも流量計が付加される予定である。これらの試験や改造と平行して、試験片ホルダー内の流れの分布を明らかにするため、試験部の流動解析を行う予定である。


Evaluation of globally- & locally-distributed erosion/cavitation damage by using laser ultrasonics

Wan, T.; 大林 寛生; 佐々 敏信

可視化情報学会誌(USB Flash Drive), 36(Suppl.2), 8 Pages, 2016/10

An ADS Target Test Facility (TEF-T) will be constructed within the framework of J-PARC project. A LBE spallation target will be installed in the TEF-T, and be bombarded by high power pulsed proton beams. During the operation, the erosion/cavitation damage imposed on the target vessel might be a key factor that determines its lifetime. Therefore, an in-situ structural integrity evaluation technique for the TEF-T target is expected to be established to inspect the damage. The vibration of LBE target vessel excited by pressure waves, which caused by the heat deposition in a short time due to the pulsed proton beam injection, will be monitored remotely to establish the technique. In this study, the basic research was carried out to investigate the relationship between structural vibration and damage. Samples with global- and locally-distributed erosion/cavitation damage were remotely evaluated by using laser generator and detector of ultrasonic waves. The influences of number and depth of damage on sample to structural vibration were studied through experiments and numerical simulations. A technique, Wavelet Differential Analysis (WDA), was developed to quantitatively and clearly "visualize" the differences caused by damage in the vibration signals. The results showed that the structural vibration is very dependent on damage, and the developed technique is applicable of quantitatively indicate this dependency.


Numerical study on LBE flow behavior of the TEF-T LBE spallation target at JAEA

Wan, T.; 大林 寛生; 佐々 敏信

Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-11) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2016/10

To solve basic technique issues for the accelerator-driven system (ADS), Atomic Energy Agency (JAEA) will construct the ADS Target Test Facility (TEF-T) within the framework of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) project. A Lead-Bismuth Eutectic (LBE) spallation target with a Beam Window (BW) will be installed at TEF-T. LBE will be adopted as spallation material as well as coolant. For the TEF-T target, an annual channel was made between the outside LBE vessel and inner tube to flow the LBE. Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses results showed that some stagnant regions exist at the center of BW and in the inner tube. Temperature in these regions are high and might deteriorate the soundness of target vessel. The purpose of this study is to optimize the LBE flow to decrease the temperature with the expectation that the safety margin of target can be improved in consequence. Efficient methods were developed to achieve this objective with minimizing the modification of target structure. Firstly, additional slits were made to flow LBE to reduce the stagnant region in the inner tube. Moreover, fin-type flow guides were added to reduce the stagnant region at the center of BW. As a result, the stagnant region in the inner tube was almost reduced and the stagnant region was moved away from the center of BW approximately 10 mm. Maximum temperature and thermal stress on the BW were consequently decreased.


Measurement of LBE flow velocity profile by UDVP

菊地 賢司; 武田 靖*; 大林 寛生*; 手塚 正雄*; 佐藤 博

Journal of Nuclear Materials, 356(1-3), p.273 - 279, 2006/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.33(Materials Science, Multidisciplinary)




小室 雄一; 川崎 弘光*; 金子 俊幸*

JAERI-M 93-246, 19 Pages, 1994/01




Phoswich detectors for flow monitoring of actinide solutions with simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和; 阿部 仁

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(1), p.73 - 79, 1994/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:21.68(Nuclear Science & Technology)



Development of ZnS(Ag)/NE102A and ZnS(Ag)/stilbene phoswich detectors for simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(9), p.927 - 929, 1992/09



A User's Manual for SCOPERS-2,a Static Core Performance Simulator for Light Water Reactors; Version 2

下桶 敬則*; 板垣 正文

JAERI-M 86-063, 92 Pages, 1986/03





斎藤 伸三; 助川 友英

JAERI-M 9114, 185 Pages, 1980/10





星 蔦雄; 岩田 耕司; 吉村 富雄*; 石川 迪夫

JAERI-M 8836, 50 Pages, 1980/04





田中 俊一; 笹本 宣雄; 岡 芳明*; 秦 和夫*; 多田 恵子*; 中沢 正治*; 中村 尚司*; 播磨 良子*; 平山 英夫*; 古田 悠; et al.

JAERI-M 8686, 170 Pages, 1980/02


本報告書にはDiscrete Ordinates輸送計算コードやモンテカルロ計算コードの計算手法や計算精度を評価したり、あるいは核定数を評価したりするために14種類の遮蔽ベンチマーク問題が集録されている。これらのベンチマーク問題は既に提案されている21種類のベンチマーク問題に新たに追加されたもので、中性子、ガンマ線の後方散乱、2次元、3次元形状のストリーミングに関する問題を中心にまとめられている。


Precipitation of thorium or uranium(VI) complex ion with cobalt(III) or chromium(III) complex cation, 4; Interaction between uranium(VI) complex anion and cobalt(III) complex cation

星 三千男; 上野 馨

Journal of Nuclear Science and Technology, 15(9), p.685 - 689, 1978/09



The Termination processes of the autoxidations of benzene,toluene and ethylbenzene in the aqueous phase as studied by oxygen-18

堀田 寛; 鈴木 伸武

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 41(7), p.1537 - 1539, 1968/00




Albedo component of $$gamma$$-ray streaming through straight cylindrical ducts

宮越 淳一*; 宮坂 駿一; 鶴尾 昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 4(8), p.423 - 426, 1967/00



Radiochemical studies on the solvent extraction of inorganic ions with dodecylbenzenesulfonic acid, 1; Dodecylbenzenesulfonic acid as an extractant for inorganic ions

石森 富太郎; 中村 永子*; 村上 弘子

日本原子力学会誌, 3(3), p.193 - 199, 1961/00

ドデシルベンゼンスルホン酸の溶媒抽出について研究した。ジエチルエーテルと、酢酸エチルの等容混合物を溶剤として、典型的な1価、2価および3価の陽イオンと、陰イオンについて、塩酸、硝酸、過塩素酸、硫酸および酢酸からの抽出を放射性トレーサを用いてacidおよびsolvent dependenceを調べ、ドデシルベンベンスルホン酸抽出の特徴を明らかにした。Acid dependence curveは抽出される陽イオンの価数によっていちじるしく特徴づけられる。Solventdependence curveはいずれも2に近い勾配を与え、原子価による差はほとんどない。陰イオンのK$$_{d}$$値は一般に低い。ドデンルベンゼンスルホン酸のacid dependence curveの結果は、水溶液中の陽イオンの個数を知るために有効であることがわかった。


Radiochemical studies on the solvent extraction of inorganic ions with dodecylbenzenesulfonic acid, 2; Inorganic extraction studies on the system dodecylbenzenesulfonic acid-hydrochloric acid

石森 富太郎; 中村 永子*; 村上 弘子

日本原子力学会誌, 3(8), p.590 - 597, 1961/00

3%DBSA-(1:1)ジエチルエーテル・酢酸エチル溶液-塩酸系について、約60種の元素の抽出を放射化学的に研究した。有機相・水相間の分配比を酸濃度0.01~2.0Nの範囲で測定した。この際、分配比のacid dependenceは前報に指摘したような特長を示した。(a)DBSA抽出では、Kdは抽出される無機陽イオンの価数によって影響される。(b)DBSAは陰イオンの抽出に有効でない。(c)Kdの絶対量は一般に高からず低からず、測定に便である。さらに、DBSA抽出と陽イオン交換間の類似性ならびにDBSA抽出が水溶液中の無機陽イオンの価数推定に有効であることが明らかにされた。

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