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岸本 泰明; 井戸村 泰宏; Li, J.
プラズマ・核融合学会誌, 79(5), p.478 - 488, 2003/05
本稿では、時空間スケールを限定した単一の物理階層のみならず、階層間の相互作用が本質的役割を果たす現象の一つである「プラズマ中に発生する乱流と層流」に話題を限定し、多階層・複合概念が核融合プラズマの高性能に果たす役割の一端を紹介する。また、今後の構造形成に準拠した高性能の核融合研究を推進する上で、幅広い時空間スケールを包含する多階層シミュレーション研究の重要性について考察する。
徳田 伸二; 樋口 高年*; 鈴木 宜之*
プラズマ・核融合学会誌, 77(12), p.1180 - 1220, 2001/12
巨視的な磁場揺動の存在するトカマクにおける電子の相対論的運動を数値的に解析した。相対論的運動が引き起こすストカスティシティは、いわゆる、位相平均効果を上回り、ディスラプション時に逃走電子が発生することを回避・抑制する有効な損失機構となる。一方、いわゆるKAM領域にある電子はRunaway-snakeとして観測される。
大坪 章
PNC TN9410 98-059, 53 Pages, 1998/06
動燃では宇宙・地上・深海高速炉システムの定常解析コードとしてSTEDFAST(Space, TErrestrial and Deep sea FAST reactor system)を開発している。これは、深海, 宇宙及び地上でのコジェネレーション用の動力源として用いるガスタービン発電方式高速炉システムにつき、システムパラメータの最適値を得るためのものである。今回は本解析コードを使用してパラメータサーベイ計算を行って可搬型炉特性につき研究することとした。深海炉については、40kWeのNaK冷却型の炉をベースケースとして種々の変数を変化させて計算した。深海炉では設計上重要な要素である機器重量合計と廃熱のための耐圧殻上の必要表面積に着目した。前者については発電量及び耐圧殻材料が、後者については発電量、原子炉出入口温度、海水自然循環熱伝達係数等が特に影響の大きい変数であった。宇宙炉については、40kWeのNaK冷却型の炉をベースケースとして、コンプレッサ入口温度、原子炉出入口温度、タービン入口圧力を変化させて計算した。宇宙炉の重要特性である機器重量合計には、前2者の影響が大きかった。地上炉についてはPb冷却の熱出力100MWtの炉をベースケースとして、コジェネレーション用の100
の熱水を製造する熱交換器の伝熱管本数、コンプレッサ段数、1次系冷却材の種類を変化させて計算した。1次系冷却材をPbとNaの場合の比較では、密度がかなり異なるので当然のことであるが、1次系重量流量に関しては前者の場合後者の場合よりもずっと大きくなった。その他については、特筆するほどの大きな特性の変化は無かった。
大坪 章
PNC TN9000 94-006, 60 Pages, 1994/07
深海底無人基地での利用を主な目的とした深海炉を開発する際の、目標とすべき深海炉主要目につき検討し、次のように設定した。熱出力 190kWt、燃料 混合窒化物燃料、被覆管 ハステロイN、構造材 SUS316相当、冷却材 NaK、炉心高さ及び直径 各約25cm、炉容器出口/入口温度 605/505度C、運転期間 10年。 深海炉を研究する際に検討すべき項目に関して以下のような考察を行った。 深海底無人基地への陸上あるいは船上からの送電については次のようである。1・陸上からの送電方式については水深1,000m、距離100km が限度である。2・船上からの送電は、海が平穏な期間のみ可能である。したがって、水深数千mの深海底無人基地の電源としては、これらの方式は採用され得ない。深海炉システムの信頼性については、密閉プレイトンサイクルの部分のみに関して信頼性解析をしたが、20kWeの電気出力で4年間の連続運転の場合の成功確率は0.999942となった。安全性については深海炉システムに内蔵される放射能量で評価した。すなわち、その結果、10年間連続運転した時に深海炉に含まれる放射能量は、かつて1962年から1982年に北大西洋に投棄された放射能量の約1/50,000という少ない値であることが明らかになった。NaK冷却炉の開発実績では、約30年前に米国の米国宇宙炉研究でSNAP-10A用の地上試験炉FS-3は炉容器出口温度が約527度C以上で約400日運転されたが、原子炉にも燃料にも何も異常が無かったと報告されている。
大坪 章; 羽賀 一男; 片岡 一
PNC TN9000 93-007, 68 Pages, 1993/10
昭和63年7月にフロンティア新原子動力研究グループが設立されてから、FBR開発の新たな展開を求めて活動を行っている。現在までの活動結果に基づいて検討を行った結果、技術的実現性及び社会的要求から可搬型高速炉の開発が、動燃の将来計画として好ましいという結論に達した。この可搬型炉は深海及び宇宙用に用いるものである。本報告書では、この可搬型高速炉の開発スケジュールを立てるとともに、開発項目及び内容について検討を行った。本開発スケジュールでは、現在より約15年後に10-40kWeのNaK冷却の地上試験炉を建設することを中心にしている。この試験炉はまず深海炉研究を行った後に、一部システムの改造を行い宇宙炉研究をおこなうためのものである。この開発スケジュールに基づき、現時点から地上試験炉を建設して深海炉研究を終了するまでの今後約20年間の、予算及び人員計画を立てた。この間必要な予算は総額約150億円、必要な技術者は約20名ということになった。このような可搬型高速炉の開発研究のためには、窒化物燃料、無人運転、高温材料等の技術開発を行うことになるが、これらの技術開発は動燃が行っているFBR実用化路線を大いに促進するものである。
前多 厚; 新見 素二; 大道 敏彦
Proc. of the 3rd Asian Symp. on Research Reactor, p.245 - 252, 1991/00
高速炉新型燃料であるウラン・プルトニウム混合炭化物及び窒化物燃料のJMTRにおける照射試験に関して、燃料ピンの製作及び照射キャプセルへの組み込みおける技術開発について報告する。照射用燃料ピンはヘリウムボンド型式であり、ヘリウム雰囲気グローブボックスにおいて端栓溶接することにより製作する技術を開発した。窒化物燃料ピンのうち1本は照射中の中心温度変化を測定するため、燃料ペレット中央にNb-ZrシースのW-Re熱電対を挿入しており、照射下の燃料挙動に関する情報を得ることができる。またキャプセル製作に関しては二重被覆型キャプセルとし、熱媒体であるNaKを安全に充填する技術を開発した。
中田 宏勝; 相沢 雅夫
JAERI-M 8837, 84 Pages, 1980/05
軽水炉燃料ピンのペレット-被覆管機械的相互作用(PCMI)に関する知見を得るため、3本の特殊仕様燃料ピンを1本づつ同一構造のキャプセル(76F-1A,76F-2A,および76F-3A)に封入してJMTRで照射した。キャプセルには燃料ピンの照射中変形を阻害せず被覆管の温度を低く保つためNaKを熱媒体として使用するとともに、燃料ピンの発熱量を正確に測定するため燃料ピン周囲に電気ヒーターを巻きつけ計算によらず熱媒体温度と発熱量の関係を求め得るようにした。この結果、照射中の最高発熱量は76F-1Aキャプセルの場合で342w/cm、76F-2Aの場合で386w/cm、更に76F-3Aキャプセルの場合で397w/cmであることがわかった。本報告では、これらキャプセルの設計、製作、および検査、発熱量の測定法を確認するために行った実験の結果などとともに、キャプセルの発熱量を含む照射履歴についてのべる。
勝田 博司; 古川 和男
J. Nucl. Mater., 71(2), p.375 - 376, 1978/02
被引用回数：6溶融塩中の水素拡散係数についての測定結果は今まで報告されていない。本報告は非定常法(Time Lag法)を用い、Flinak(46.5mol%LiF-11.5NaF-42.0KF,mp.454
C)中の水素拡散係数の測定を行ったものである。またこの係数を用いることにより、Flinak中の水素溶解度を算出し、Flibe(Li
BeF
)中の水素挙動との比較を行った。450C~550Cの温度範囲で測定を行ったが、550Cで1.5
10
cm
/secの水素拡散係数の値が、また活性化エネルギーは約9kcal/molが得られた。一方水素溶解度は500Cで610mol/m
salt atmが得られた。これはFlibe中の水素溶解度の1000倍に相当し、FlibeとFlinak中では水素溶解機構が異なることが推察された。
勝田 博司; 古川 和男
Rev.Chim.Miner., 15(1), p.49 - 58, 1978/01
精製及び未精製Flinak(46.5mol%LiF-115NaF-40.0KF)と平衡する水素、重水素、メタン分圧を測定した。塩の溶融初期には、数10torrの高い水素分圧であったが、定常状態では3~610(at600C)torrが、得られた。水素とメタン分圧から炭素活動度を推定すると約0.2であったが、これは精製の度合により変化した。Time Lag法をこの塩に応用して、溶融Flinak中の水素拡散係数並びに水素溶解度を求めた。D
=1.810cm/sec,at550C,
H=9kcal/molが得られた。又溶解度Sは550Cで510
molH/cm,melt atm,H=-6kcal/molであった。さらに、この塩と接触したSUS316の水素透過係数を測定した。得られた値は、ほぼ気相中におけるSUS316のそれと等しかった。これより、接触表面効果は無視できることが予想された。測定で得られた溶解度の値に基づいて、溶融Flinak中の水素の状態について考察を行った。
小笠原 亨重*; 関口 裕真*; 寺井 隆幸*; 河村 弘*; 土谷 邦彦; 渡邊 崇*
no journal, ,
次世代の新型原子炉の一つに溶融塩炉が提案されている。液体燃料を用いることで炉構造の簡素化や燃料成型プロセスの省略、オンサイトでの燃料塩再処理などを可能とするが、まだ基礎研究段階にある。本研究では、炉材料候補のNi基合金のフッ化物溶融塩(FLiNaK)に対する耐食性を評価した。腐食試験は、Ni基合金としてInconel 600相当合金を試料とし、He + 1% Hの還元性雰囲気で650Cにて100
500時間とした。試験終了後、試料表面の塩を洗浄し、試料断面部を研磨した後、XRD, XPS及びSEM/EDXによる表面分析を行った。この結果、XPS分析の結果、試料表面の化合物には酸素が含まれていることが分かった。また、XRD分析の結果、試料表面の化合物はLiCrOであり、腐食による金属の格子定数の減少が観測された。さらに、SEM/EDX分析により、表面から数十
mの領域に空孔が観測され、Crの溶解及びNiの再結晶に起因する空孔付近の高Ni濃度を有する領域も観測された。これらの分析結果により、FLiNaKに対するNi基合金の腐食特性を考察した。
