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論文

Short summary of LLW disposal project and NORM guidelines in Japan

齋藤 龍郎

FNCA Radiation Safety and Radioactive Waste Management Newsletter (Internet), (17), p.6 - 7, 2022/03

アジア原子力協力フォーラム(FNCA)ニュースレターにおいて、原子力研究施設並びにRI等からなる、研究施設等廃棄物の処分について仕組みを概説するとともに、FNCAの2020年度からテーマとなったNORM取扱いについて、日本のガイドラインを概説した。

論文

ウラン廃棄物処分における人文・社会科学的検討の必要性

保田 浩志*; 麓 弘道*; 齋藤 龍郎

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 63(8), p.610 - 614, 2021/08

自然起源の放射性核種であるウラン及びその子孫核種によって汚染されたもの、いわゆる「ウラン廃棄物」の取扱いについては、近年原子力規制委員会等において自然科学や安全工学等の知見に基づき集中的な審議が行われ、令和3(2021)年3月現在、一定の方針が示されている。一方、筆者らは、将来世代に相当の負担をもたらし得るウラン廃棄物の処分にあたっては、これまで行われてきたような理工学的視点の検討だけでなく、人文・社会科学的視点からの考察が必要であると考え、関連する分野の専門家を交えた議論を進めてきた。本報では、そうした考えをもたらした背景や今後予定している議論の方向性等について紹介する。

論文

Conceptual design of an abnormality sign determination system for the general control system of the Materials and Life Science Experimental Facility at J-PARC

酒井 健二; 大井 元貴; 勅使河原 誠; 直江 崇; 羽賀 勝洋; 渡邊 聡彦*

Journal of Neutron Research, 22(2-3), p.337 - 343, 2020/10

核破砕中性子源やミュオン標的などを安全に効率よく運転するために、物質・生命科学実験施設(MLF)は、専用の全体制御システム(GCS)を有する。GCSは、様々な運転状況下でMLF内の多くの設備機器の監視操作やインターロック系を管理・運用する。2008年の最初の陽子ビームの受け入れ以来、GCSは10年以上も大きなトラブルもなく安定したMLFの運転を実現してきた。GCSはターゲットステーション関連の運転データを保存するデータ蓄積サーバーを有し、蓄積されたデータを調べることで異常事象検知や原因究明に貢献してきた。しかしながら、今後もMLFの安定した運転を継続するには、放射線損傷や経年劣化などに起因するターゲットステーションの潜在的な異常を予知する異常兆候判定システム(ASDS)の導入が必要になってくる。ASDSは、陽子ビーム,ターゲットステーション, 2次ビームなどの多様で長期間に渡る運転データを使った解析に基づいて、ターゲットステーションの僅かな状態変化から異常を判断する。本報告は、GCSの現状、ASDSの概念設計、及びASDSのための多様なデータを包括的に扱う統括データ蓄積サーバーの導入について論ずる。

論文

Estimation of sensitivity coefficient based on lasso-type penalized linear regression

方野 量太; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*; 辻本 和文

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1099 - 1109, 2018/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:33.17(Nuclear Science & Technology)

本研究では、炉心核特性の感度係数表に対して、罰則化線形回帰手法adaptive smooth-lassoを考案した。提案手法は、ランダムサンプリングにより得られる多数の微視的多群断面積摂動セットと炉心核特性を用いた線形回帰によって感度係数を評価する。提案手法は、Forward計算のみ実施するため、Adjoint計算の実施が困難な複雑な炉心計算に対しても適用可能である。本研究では微視的多群断面積に対する炉心核特性の感度係数の特徴を考慮した罰則項を提案し、数値計算を通じて提案手法が先行研究の手法と比較してより少ない計算コストで高精度に感度係数を評価できることを示した。

論文

Dimension-reduced cross-section adjustment method based on minimum variance unbiased estimation

横山 賢治; 山本 章夫*; 北田 孝典*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.319 - 334, 2018/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.98(Nuclear Science & Technology)

次元削減に関する技術を応用して炉定数調整法の新しい理論式を導出した。この新しい理論式を次元削減炉定数調整法(DRCA)として提案する。DRCAの導出は最小分散不偏推定(MVUE)に基づいており、正規分布の仮定を必要としない。DRCAの結果は、ユーザが定義する行列で指定する次元削減後の特徴空間に依存する。このため、DRCA1, DRCA2, DRCA3という3種類の次元削減炉定数調整法を提案する。数式による検討及び数値計算による検証を行ったところ、DRCA2は、現在広く使われている炉定数調整法と等価になることが分かった。更に、DRCA3は、以前の研究で提案した最小分散不偏推定に基づく炉定数調整法と等価になることが分かった。

論文

A High-precision calculation method for interface normal and curvature on an unstructured grid

伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大野 修司; 上出 英樹; 大島 宏之

Journal of Computational Physics, 273, p.38 - 53, 2014/09

 被引用回数:12 パーセンタイル:67.37(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

In the volume-of-fluid algorithm, the calculations of the interface normal and curvature are crucially important for accurately simulating interfacial flows. In this paper, the authors develop a height function method that works appropriately on an unstructured grid. In the process, the definition of the height function is discussed, and the high-precision calculation method of the interface normal is developed to meet the necessary condition for a second-order method. The curvature calculation method is also discussed and the approximated quadric curve of an interface is employed to calculate the curvature. Following a basic verification, the developed height function method is shown to successfully provide superior calculation accuracy and highly reduced computational cost compared with conventional calculation methods in terms of the interface normal and curvature.

論文

Neural-net predictor for beta limit disruptions in JT-60U

芳野 隆治

Nuclear Fusion, 45(11), p.1232 - 1246, 2005/11

 被引用回数:35 パーセンタイル:73.97(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおいてベータ限界時に発生するディスラプションを予測するニューラルネットワークをJT-60Uのデータを用いて開発した。ベータ限界ディスラプションでは数10ms前に予兆現象を観測できないので、まず、2msごとに規格化ベータの限界値を出力するサブネットワークを開発した。第一段階ではこの限界値の目標値を適当に与えて訓練し、第二段階では第一段階の訓練で得た出力を用いて限界値の目標値を調整し訓練した。これにより安定放電に対する誤り警報の発生率を大きく低減した。誤り警報の発生率をさらに低減するために、上記訓練で得たネットワークから出力する規格化ベータ限界値と実際の規格化ベータ値との差をほかの11種類のデータとともに主ネットワークに入力し、プラズマの安定度を出力するようにした。この安定度がある警報レベルより低下するとディスラプションの発生を予測する。この結果、ディスラプション発生の10ms前に、80%の予測成功率を4%の誤り警報で得られることを示した。80%は、誤り警報発生率4%における従来の予測成功率10%に比べて格段の性能向上である。さらに90%の予測成功率を誤り警報の発生率12%で得られることを示した。この12%は、従来得られていた誤り警報発生率の約半分である。

論文

Rapid normal zone propagation observed in a 13 T-46 kA Nb$$_{3}$$Al cable-in-conduit conductor

小泉 徳潔; 松井 邦浩; 久米 悦雄; 奥野 清

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 15(2), p.1363 - 1366, 2005/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Engineering, Electrical & Electronic)

原研では、Nb$$_{3}$$Al導体核融合炉への応用を目指して、Nb$$_{3}$$Alインサート・コイルを開発した。本コイルのクエンチ試験は、13Tにて、温度マージン(分流開始温度と運転温度の差)を変化させて行った。また、初期の常伝導転移は、誘導加熱コイルを使用し、常伝導転移後も、数秒以上電流を保持した。温度マージンが0.5Kのとき、加熱後3s後に、常伝導伝播速度が急激に加速される超高速クエンチ伝播を観測した。1次元安定性・クエンチ解析コードを用いた計算も行い、常伝導転移時のジュール発熱により、冷媒供給システムのループ内に閉じ込められている冷媒全体の圧力が上昇し、常伝導部が到達していないところでも、冷媒温度が分流開始温度を超えて常伝導転移が起こることを見いだした。

論文

Normal-mode analysis of circular DNA at the base-pair level, 1; Comparison of computed motions with the predicted behavior of an ideal elastic rod

松本 淳; Tobias, I.*; Olson, W. K.*

Journal of Chemical Theory and Computation, 1(1), p.117 - 129, 2005/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.33(Chemistry, Physical)

著者らは、すでに数百塩基対からなる線形のDNAの低振動モードを研究する手法を開発している。ここでは、拘束条件を加え、さらにエネルギー極小化のステップを加えることにより、空間的に制約の加わった二重らせんDNAの立体構造の動的構造の解析を行えるようにした。最初の応用として、平衡状態でまっすぐなDNAの両端をつないで環状にして、その環状DNAの動的構造の解析を行った。

論文

Normal-mode analysis of circular DNA at the base-pair level, 2; Large-scale configurational transformation of a naturally curved molecule

松本 淳; Tobias, I.*; Olson, W. K.*

Journal of Chemical Theory and Computation, 1(1), p.130 - 142, 2005/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:31.65(Chemistry, Physical)

著者らは、平衡状態で曲がっているDNAを用いて環状構造を作り、その動的構造の解析を行った。このような環状DNAは、まっすぐなDNAから作られた環状DNAよりも構造変化がより容易に起こされることが示された。また環状DNAでは、ねじれのエネルギーが蓄積されると、大規模な構造変化を起こし、8の字型の構造になる。基準振動解析とエネルギー極小化を用いることにより、環状から8の字型への構造変化の行程を明らかにすることができた。

論文

Hazard analysis approach with functional FMEA in PSA procedure for MOX fuel fabrication facility

玉置 等史; 吉田 一雄; 渡邉 憲夫; 村松 健

Proceedings of International Topical Meeting on Probabilistic Safety Analysis (PSA '05) (CD-ROM), 11 Pages, 2005/00

原子力機構では、MOX燃料加工施設に適用できる確率論的安全評価手順の開発を行っている。この第一段階のハザード分析として、機能レベルでの故障モード影響解析(FMEA)手法を用いて可能性のある事故原因の候補(異常事象候補)を抜け落ちなく抽出し、次に抽出した異常事象候補から事故シナリオにリスク上有為な寄与を与える異常事象を選別するために異常事象候補が原因で想定される事故の発生頻度及び事故影響を概略的に評価し、選別用リスクマトリクスを用いて相対的なリスクの比較をもとに選別する方法を提案した。機能レベルでのFMEA手法は、工程を構成する設備・機器の機能の喪失に着目しその影響を解析する方法で、詳細な機器情報に依存せずに実施できる特徴を持つ。この方法を用いて仮想的に設定したモデルプラントを対象に分析を実施しその有用性を確認した。

論文

Role of low order rational $$q$$-values in the ITB events in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 林 伸彦; 諫山 明彦; 白井 浩; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 44(9), p.945 - 953, 2004/09

JT-60Uの正磁気シア放電においてq=3面の近傍で内部輸送障壁(ITB)が形成されることが知られている。JT-60Uの負磁気シアプラズマにおいては、極小q値(qmin)が3.5, 3, 2.5, 2のときのITB形成に対する役割はよくわかっていなかった。ITB事象(ITBの中または近傍で起きる非局所的な閉じ込めの分岐現象)が正及び負磁気シアプラズマで観測されている。十分加熱パワーが大きいとき、ITB事象はqminが有理数でも非有理数でも発生する。このとき電子温度とイオン温度の時間空間変動は類似しており、電子とイオンの輸送機構が同様であることが示唆された。負磁気シアモードにおいてqminが3を通過するとき、改善と劣化の周期的ITB事象の後に強いITBが形成されるのを見いだした。低パワーのときのITB事象はqminが有理数のときにのみ観測された。弱い負磁気シア放電において、イオン温度の上昇がよく観測されているが、qmin=3.5のときに急激な電子温度上昇があるのを見いだした。低パワーのときに見られる電子温度とイオン温度の挙動の相違は、電子とイオンの輸送の非連携性を示唆している。

論文

Role of low order rational ${it q}$-values in the ITB events in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 林 伸彦; 諫山 明彦; 白井 浩; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 44(9), p.945 - 953, 2004/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:45.23(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UやJETの正磁気シア放電において${it q}$=2,3面で内部輸送障壁(ITB)が形成されることが知られている。JT-60Uの負磁気シアプラズマにおける最小${it q}$が3.5, 3, 2.5, 2のときのITB形成への影響はわかっていない。この論文では、JT-60Uの正と負磁気シアプラズマ中のITB事象に対する有理数${it q}$値の影響を調べる。十分大きいNBI加熱(1.2-1.5MA/3.8Tで${it P}$$$_{nbi}$$$$>$$8MW)では、${it q}$$$_{min}$$が有理数,非有理数のどちらでもITB事象が観測された。電子とイオン温度の空間的時間的挙動はよく似ており、電子とイオンの熱輸送が同じ機構であることが示唆される。${it P}$$$_{nbi}$$=8MWの負磁気シアHモードにおいて${it q}$$$_{min}$$が3を通過するとき、周期的に改善と劣化を繰り返すITB事象に続いて、より強いITBが形成された。小さい加熱パワーでは、ITB事象は${it q}$$$_{min}$$が有理数のときだけ観測された。弱負磁気シアで${it P}$$$_{nbi}$$=4MWの放電において、電子温度の突発的上昇が${it q}$$$_{min}$$=3.5で起きた。一方イオン温度の上昇はもっと頻繁に起きている。低パワーにおける電子とイオン温度の応答に差異があることから、それらの輸送は結合していないことが示唆される。

論文

On the poloidal localization and stability of multi-faceted asymmetric radiation from the edge (MARFE)

Chankin, A. V.

Physics of Plasmas, 11(4), p.1484 - 1492, 2004/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:28.06(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${it E}$$$times$$${it B}$流によりその安定存在位置が決まる。つまり、磁場勾配によるイオンのドルフと方向がX点に向かうときにはMAEFEはX点近くに局在するが、磁場の方向を反転すると${it E}$$$times$$${it B}$流が変化し、X点と反対方向の安定点にシフトする。

報告書

軽水炉環境助長割れ現象解析装置の開発

中野 純一; 塚田 隆; 辻 宏和; 寺門 正吾; 高野 利夫; 遠藤 慎也

JAERI-Tech 2003-092, 54 Pages, 2004/01

JAERI-Tech-2003-092.pdf:14.05MB

照射誘起応力腐食割れ(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking, IASCC)は中性子照射,応力及び高温水等の腐食環境が複雑に作用して生じる炉内構造材料の損傷現象であり、軽水炉の高経年化に伴う重要な検討課題となっている。IASCCにおけるき裂の発生・成長のメカニズムを解明するにはき裂成長のプロセスとき裂発生のプロセスを分離して検討することが必要である。そのため、照射材を用いて高温高圧水中での低ひずみ速度試験(Slow Strain Rate Test, SSRT)を無人で長時間連続して行いながら、試験片表面のその場観察が可能な装置を開発した。本装置の性能確証試験として、未照射のSUS304ステンレス鋼試験片を用いて561K, 9MPaの高温高圧水中において、試験片表面のその場観察を実施しながらの引張試験と未観察でのSSRTを行った。それらの結果から以下のことを確認した。(1)ホットセル内での遠隔操作による試験片の取扱・観察,データの記録が可能であること。(2)高温水中でのその場観察が可能であり、試験片形状は平板型が観察に適していること。(3)長期の試験期間において、試験条件を一定に制御可能であるとともに無人で安全にデータ取得が可能であること。

論文

多層パーセプトロンを用いた原子力プラントシミュレーション

大野 富生*; Subekti, M.*; 丸山 裕太*; 鍋島 邦彦; 工藤 和彦*

第13回インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集, p.212 - 217, 2003/12

本研究では、ニューラルネットワークモデルの一つである多層パーセプトロンを用いて原子力プラントのシミュレーション方法について述べる。ニューラルネットワークの主な特徴は学習による高速な処理でモデルを得ることが可能である。さらに、入力に「時間同期信号」と「進展同期信号」を加えることにより、いろいろな大きさや進展速度を持つ異常事象にも対応することができる。PWRシミュレータで作成した幾つかのサンプルデータを学習させることによって、学習以外の進展速度を持つ異常、特に外挿にも適用できることが明らかになった。

論文

Influence of superfluidity on recombination reactions of H+T$$rightarrow$$HT and T+T$$rightarrow$$T$$_{2}$$ in $$^{3}$$He-$$^{4}$$He quantum media under saturated vapor pressure at 1.6 K

荒殿 保幸; 井口 一成; 奥野 健二*; 熊田 高之

Journal of Physical Chemistry A, 107(19), p.3741 - 3746, 2003/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:12.38(Chemistry, Physical)

ヘリウム-3,ヘリウム-4量子媒体中におけるH+T$$rightarrow$$HT,T+T$$rightarrow$$T$$_{2}$$再結合反応への超流動の影響を1.6Kで調べた。その結果、超流動,常流動の相転移点で反応が変化することを見いだした。また、反応の同位体効果が非常に大きいことから、H,Tバブル原子のトンネル反応機構を提案した。

報告書

温度遷移による高燃焼度PWR燃料被覆管の機械特性変化

永瀬 文久; 上塚 寛

JAERI-Research 2002-023, 23 Pages, 2002/11

JAERI-Research-2002-023.pdf:1.94MB

軽水炉の異常過渡や事故時の燃料棒健全性を評価するための基礎データを得ることを目的に高燃焼度PWR燃料被覆管を673~1173Kで0~600s間加熱し、室温においてリング引張試験を実施した。試験の結果から、加熱温度と加熱時間に依存した被覆管強度と延性の変化が明らかになった。温度遷移による機械特性の変化は、主に、照射欠陥の回復,ジルカロイの再結晶,相変態,それらに伴う水素化物析出形態の変化に対応しているものと考えられる。また、未照射被覆管との比較により、高温においても短時間では照射の影響が消失しない可能性が示された。合わせて、高燃焼度PWR被覆管の半径方向水素濃度分布を測定し、被覆管外表面部で約2400wtppmという高濃度の水素を検出した。このような高濃度の水素集積は、高燃焼度PWR燃料被覆管の延性低下や加熱後の延性変化と密接に関連すると考えられる。

論文

トリチウム被ばく線量評価コードACUTRIとTRINORM

野口 宏; 横山 須美*

KURRI-KR-80, p.50 - 56, 2002/08

大気中へ放出されるトリチウムによる公衆被ばく線量を評価するためのコードとして、事故時用のACUTRIと平常運転時用のTRINORMを開発した。これらのコードの開発にあたっては、線量評価上重要なトリチウムの環境中挙動をモデル化するとともに、現在の我が国における原子力施設の安全評価手法との整合性に配慮した。ACUTRIでは1次プルームによる吸入摂取経路と1次プルーム中のトリチウムが地表面に沈着し、その後大気中へ再放出された2次プルームによる吸入摂取経路が考慮されている。TRINORMでは、これら以外に農畜産物や地下水の摂取による内部被ばくが考慮されている。発表ではコードの特徴と試算結果について述べる。

報告書

Proceedings of the 24th NSRR Technical Review Meeting; Tokyo, November 13-14, 2000

燃料安全研究室

JAERI-Conf 2001-010, 303 Pages, 2001/09

JAERI-Conf-2001-010.pdf:59.22MB

2000年11月13及び14日の両日、東京・虎ノ門パストラルにおいて、第24回NSRRテクニカルレビュー会議を開催した。本会議の目的は、原研におけるNSRR計画及び軽水炉燃料の安全性研究で得た最近の進捗を報告し議論を行うことである。会議では、通常運転時、反応度事故(RIA)時及び冷却材喪失事故(LOCA)時の燃料挙動、シビアアクシデント時のFP放出挙動に関連し、海外機関からの5件を含む21件の研究成果が報告され議論された。会議は、今後の研究展開を図るうえで、また研究協力を推進する上で非常に有用であった。本報告集は、発表された研究成果をまとめたものである。

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