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論文

Numerical simulation on dispersion of hydrogen leaked in particle layers of glass beads and soil

寺田 敦彦; 永石 隆二

Nuclear Technology, 210(10), p.1871 - 1887, 2024/10

https://doi.org/10.1080/00295450.2024.2302747
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)

表面の平滑なガラスビーズ層と細孔を有する真砂土層中に漏洩した水素の拡散挙動について、CFDによる実験結果の照合解析を行い、流れの特性を明らかにした。ガラスビーズ層と真砂土層において、漏洩点からの表層(空気層と粒子層の境界面)までの濃度の広がり方は同様な傾向を示すが、真砂土層の方が表層面近傍での空気層中の水素濃度は低下する傾向がみられた。真砂土層中の拡散挙動シミュレーションでは、透気係数や拡散係数の感度が実験結果の再現性に影響することが示唆された。また、空気層中に流出した水素の滞留を抑制する簡易な自然換気プロセスの検証を試計算し、見通しを示した。

論文

Improvement of Worldwide Version of System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information (WSPEEDI), 1; New combination of models, atmospheric dynamic model MM5 and particle random walk model GEARN-new

寺田 宏明; 古野 朗子; 茅野 政道

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(5), p.632 - 640, 2004/05

https://doi.org/10.3327/jnst.41.632
 被引用回数：23 パーセンタイル：79.44(Nuclear Science & Technology)

国外の原子力事故によって放出された放射能の国内の公衆への影響を予測するために、世界版緊急時環境線量情報予測システム「WSPEEDI」が開発されてきた。WSPEEDIは、3次元風速場診断モデル「WSYNOP」と粒子拡散モデル「GEARN」によって構成されている。この従来版WSPEEDIの短所は以下の通りである。(1)多様なスケールを持つ複数の領域についての同時計算が不可能である。(2)大気境界層の取り扱いが単純であり、混合層の時・空間変化が考慮されていない。(3)降水の3次元構造が湿性沈着過程に考慮されていない。これらの問題を改善するため、複数領域の詳細な気象場を同時に予測して粒子拡散モデル「GEARN-new」に提供することが可能な大気力学モデル「MM5」が導入された。この改良版WSPEEDIを検証するため、1986年にチェルノブイリ原子力発電所で発生した事故への適用計算が行われた。地表$$^{137}$$Cs濃度の計算結果と測定値を比較したところ、ヨーロッパ域での放射能の拡散が精度よく再現されたことが示され、改良版WSPEEDIの妥当性が確認された。

論文

The High temperature gas cooled reactor fuel

沢 和弘; 植田 祥平; 伊与久 達夫

Proceedings of International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants (GENES4/ANP 2003) (CD-ROM), 10 Pages, 2003/09

本報では、ZrC被覆粒子を含む被覆燃料粒子の研究開発の現状を述べる。現在の高温ガス炉では、SiC層被覆のいわゆるTRISO型燃料を用いている。安全設計では、1次冷却材中への核分裂生成物放出量が制限値を超えないよう、被覆燃料粒子内に核分裂生成物を閉じ込めることが重要である。TRISO型被覆燃料粒子の挙動は、各種実験や原子炉運転経験により研究されてきた。これらのデータは、TRISO型被覆燃料粒子は、正しく製造されれば優れた性能を有することを示している。一方、SiCは高温化では分解し、製造時の$$beta$$-SiC層から$$alpha$$-SiC層への遷移温度は1600から2200$$^{circ}$$Cである。ZrCは遷移金属性の炭化物であり、高融点,熱化学的安定性を特徴とする。化学蒸着によるZrC被覆層について、製造過程,特性評価等の研究が進められてきた。

論文

被覆燃料粒子; 小さな粒の原子炉燃料

湊 和生

図説造粒; 粒の世界あれこれ, p.131 - 133, 2001/10

微小な粒子を燃料として用いている高温ガス炉の被覆燃料粒子について、その構造,機能,及び製造法の概要を写真を用いながらまとめた。

論文

Advanced coatings for HTGR fuel particles against corrosion of SiC layer

湊 和生; 福田 幸朔; 石川 明義; 三田 尚亮

Journal of Nuclear Materials, 246(2-3), p.215 - 222, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)00107-4
 被引用回数：16 パーセンタイル：75.09(Materials Science, Multidisciplinary)

高温ガス炉用被覆燃料粒子のSiC層の腐食を防ぐために、3種類の新形式の被覆層を考案した。基本的考え方は、SiC層の内側に核分裂生成物を捕捉するための被覆層を付加することである。付加する被覆層として、SiCまたは遊離炭素を含むSiCを選定した。新形式被覆層の有効性を確認するために、新形式被覆層の被覆燃料粒子を製造し、炉外試験及び照射試験を実施した。新形式被覆層の有効性を完璧に実証するには追加の照射試験が必要であるが、ここでの試験により、新形式被覆層は、良好な照射健全性を有していること、及びSiC層の腐食を防ぐのに有効であることが明らかになった。

報告書

Evaluation of divertor and scrape-off plasma parameters using simple two point model

永島 圭介

JAERI-Research 95-052, 14 Pages, 1995/07

JAERI-Research-95-052.pdf:0.53MB

ダイバータ及びスクレイプオフ領域のプラズマパラメータを評価するために簡易な2点モデルを開発した。このモデルの特長は、プラズマパラメータだけでなく、リサイクリング率や粒子増倍率といった中性粒子パラメータについても、詳細な数値計算なしに評価できることである。このモデルを定常炉心試験装置(JT-60SU)のダイバータ設計に適用して、ガイドラインとなる設計値を決定した。定常放電において充分なヘリウム灰排気を実現し、かつ、低温高密度ダイバータプラズマを得るためには、ダイバータへの全粒子束の0.5%を排気し、主プラズマ側へ逆流する中性粒子束を2%以下にする必要があることを明らかにした。

論文

Sputtering yields of carbon based materials under high particle flux with low energy

中村 和幸; 長瀬 昭仁*; 大楽 正幸; 秋場 真人; 荒木 政則; 奥村 義和

Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.890 - 894, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)00605-9
 被引用回数：19 パーセンタイル：84.01(Materials Science, Multidisciplinary)

50~100eVのエネルギー領域において、従来よりも10倍程度高い粒子束を有するイオン照射装置を開発し、それを用いてJT-60U等の大型トカマク装置で使用されている炭素基盤材料のスパッタリング収率を測定した。照射イオン種は水素、重水素およびヘリウム、加速電圧は150~450V(50~150eVのエネルギーに相当)、粒子束は最大で10$$^{21}$$/m$$^{2}$$/sである。スパッタリング収率測定用試料は、一次元及び二次元の炭素せん維強化複合材、等方性黒鉛、再付着炭素層、ほう化炭素である。実験の結果、1.2$$times$$10$$^{24}$$/m$$^{2}$$までフルエンス依存性の見られないこと、50~150eVの範囲で穏やかなエネルギー依存性のあること、試料によって2倍程度のスパッタリング収率の違いがあること等が明らかとなった。

報告書

超微粒子を接合介在層に用いた窒化珪素セラミックスの接合

阿部 哲也; 村上 義夫; 竹内 久雄*; 相原 智康*; 山川 晃*

JAERI-Research 94-023, 22 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-023.pdf:2.31MB

接合介在層にセラミックス超微粒子(UFP)を用いるセラミックス-セラミックス(C-C)接合法を開発することを目的に各種の試験を行った。対象にした接合母材はSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックスで、接合介在層にはSi$$_{3}$$N$$_{4}$$-UFPとAl$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFPを使用した。1次接合後HIP処理を行う二段階接合法によりSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス接合試験体を試作し、接合部の曲げ強度試験、接合面性状の観察等の評価試験を行なった。試験の結果、接合介在層の種類と接合面の平坦度が接合試験体の曲げ強度に大きな影響を及ぼすことが判明した。接合面の平坦度が0.3$$mu$$mのSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス接合母材にAl$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFP接合介在層を用いたC-C接合では、970MPaの曲げ強度が得られ、この値は800$$^{circ}$$Cまで維持された。C-C接合の応用例として、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFPを接合介在層として、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス製パイプの接合を試みた。

報告書

ヨウ化メチレンを用いた高温ガス炉用被覆燃料粒子の破損および欠陥の検出

湊 和生; 菊地 啓修; 福田 幸朔

JAERI-M 87-024, 18 Pages, 1987/02

JAERI-M-87-024.pdf:1.38MB

ヨウ化メチレンの浸入をX線ラジオグラフで観察する事により、貫通破損粒子及び高密度熱分解炭素層(PyC層)の欠陥を検出する事を試みた。その結果、この方法は、検査法として有効である事が確認された。また、この方法は、その適用範囲は限定されているが、酸浸出法および塩素化法よりも簡単である事が明らかになった。次に、製造条件の異なる26種類のPyC層の検査に、この方法を適用した。ヨウ化メチレンが浸入したPyC層も観察された。ここでは、PyC層の欠陥の存在割合とその蒸着条件との関係について調べた。また、走査型電子顕微鏡によるPyC層の破面及び外表面の観察を実施した。

論文

Coating failure of VHTR reference fuel by irradiation

福田 幸朔; 湊 和生; 井川 勝市; 石本 清

Journal of Nuclear Science and Technology, 20(7), p.584 - 592, 1983/00

https://doi.org/10.3327/jnst.20.584
 被引用回数：1 パーセンタイル：22.31(Nuclear Science & Technology)

多目的高温ガス炉用燃料に関する一連の照射試験の中で、酸浸出法による照射済被覆燃料粒子の破損率を測定して来た。コンパクトの状態で照射された被覆粒子の破損率は全て多目的高温ガス炉に設計された粒子破損許容値を満たしていた。コンパクトの中の被覆粒子破損率とルーズな状態で照射された被覆粒子破損率を比較してみると、前者の破損率は後者より約1桁低かった。このことはコンパクトの黒鉛マトリックスが被覆層を保護する効果を有していると推察される。照射後試験の金相試験において、照射に起因したバッファー層の一部高密度化が観察されたが、これはバッファー層剥離や径方向クラックの発生原因となっている。径方向クラックはSiC層にまで達し、全被覆破損につながる場合が見られた。

報告書

Studies on irradiation behaviors of coated particle fuels

福田 幸朔; 岩本 多實; 井川 勝市

JAERI-M 9071, 50 Pages, 1980/08

JAERI-M-9071.pdf:1.91MB

本報告は原研で行って来た被覆粒子燃料の照射挙動研究の概要をまとめたものであり、以下の項目について記述した。(1)原研における被覆粒子燃料の照射実績、(2)照射キャプセル及びOGL-1燃料の概要、及びこれらの温度、燃焼度、中性子照射量の測定、、(3)照射された被覆粒子の燃料核、P$$_{y}$$C層の異方性及び粒子破壊強度に関する結果、(4)低照射したSiC中の$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{3}$$Xe,$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{0}$$Ba,$$^{8}$$$$^{9}$$Sr,$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Ce,及び$$^{1}$$$$^{0}$$$$^{3}$$Ruの拡散係数、(5)OGL-1燃料及びガス・スイープキャプセルによる被覆粒子からのFPガス放出挙動、(6)照射したTRISO被覆粒子中の$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Cs及び$$^{9}$$$$^{0}$$Srの濃度分布。

論文

Concentration profiles of fission products in the coating layers of irradiated fuel particles

福田 幸朔; 岩本 多實

Journal of Nuclear Materials, 66(1-2), p.55 - 64, 1977/02

https://doi.org/10.1016/0022-3115(77)90133-7
 被引用回数：7

高照射済み四重被覆燃料粒子の被覆層中の$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Cs、$$^{9}$$$$^{0}$$Srおよび$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{4}$$Ceの分布が被覆層を段階的に除去することによって測定された。これより、SiC層中の分布はその密度と照射温度に強く影響されることがわかった。つまり高密度SiCは1530$$^{circ}$$Cの照射温度でもFPをよく保持していたが、低密度SiCは1300$$^{circ}$$C以上でその保持力が失われた。外部PyC層ではいくつかのFP分布のパターンがみられた。ある粒子ではこの層の中央部にFPの蓄積がみられた。また別の粒子では粒子表面付近で著しく高いFP濃度や外部PyC層全体にわたってSiC層中より高い濃度が観察された。またこのうちの1種類の粒子は照射後加熱が施され、FP放出や分布の変化が測定された。

論文

Determination of the fission-product distribution in SiC coating layer of fuel particles

福田 幸朔; 岩本 多實

Mikrochim.Acta, 1976, II, (1-2), p.99 - 110, 1976/02

高温ガス炉用被覆燃料粒子のSiC層中のFP分布測定を溶融塩を使って試みた。最初に、SiC層を段階的に除去するための条件を決めるために、いくつかの溶融アルカリで試みてみたが、KOH/Na$$_{2}$$CO$$_{3}$$=4-1の混合アルカリ800$$^{circ}$$Cで溶解するのが、最も良いことがわかった。低照射をおこなったSiC層被覆粒子は1700$$^{circ}$$Cおよび1800$$^{circ}$$Cで63時間まで加熱してFPをSiC層中に拡散させた後、KOH/Na$$_{2}$$CO$$_{3}$$で段階的にSiCを除去しその中のガス状FPや固体FPを捕獲した。一段階の溶融毎に粒子のX線ラジオグラフィをとり、SiC層の厚み減少を測定した。このような方法で、SiC層中の$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{3}$$Xe,$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{0}$$Ba,$$^{8}$$$$^{9}$$Sr,$$^{1}$$$$^{0}$$$$^{3}$$Ru,$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Ce,および$$^{9}$$$$^{5}$$Zrの分布が測定されることがわかった。

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