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論文

A Proposal of secure non-destructive detection system of nuclear materials in heavily shielded objects and interior investigation system

瀬谷 道夫; 羽島 良一*; 呉田 昌俊

Proceedings of INMM 58th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2017/07

港湾で扱われる貨物コンテナは容積が大きく重量物も運べるため、核物質が隠されて持ち込まれる危険性が高い。核セキュリティを強化する上では、重遮へい物中の規制外核物質の確実な検知、及び、重遮へい物体の安全な解体により中から核物質を取出すことが不可欠である。このための対応として、確実な核物質検知システムの導入、検知物の正確な内部構造把握、及び核物質性状把握(核兵器か否か、爆発物の混入等)が要求され、これらの情報を使うことにより検知物の安全な解体と核物質の取出しが可能となる。この発表では、X線スキャン装置と単色線利用NRFベース非破壊検知装置の組合せを確実な核物質検知システム及び内部検査システムとして、また、取出された核物質部分に関する内部検査機能を持つものとして、小型中性子線源(D-T中性子源)を用いるアクティブNDA装置を提案する。

論文

Heating, current drive, and advanced plasma control in JFT-2M

星野 克道; 山本 巧; 玉井 広史; 大麻 和美; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 小川 俊英; 荘司 昭朗*; 柴田 孝俊; 菊池 一夫; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.139 - 167, 2006/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.97(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mで開発されたさまざまな加熱電流駆動装置や外部コイルやダイバーターバイアス装置により得られた成果を先進能動的トカマクプラズマ制御の観点からレビューする。各装置の設計などについても特徴を述べる。この分野でのJFT-2Mの貢献についてまとめる。

論文

Development and contribution of RF heating and current drive systems to long pulse, high performance experiments in JT-60U

森山 伸一; 関 正美; 寺門 正之; 下野 貢; 井手 俊介; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 藤井 常幸; JT-60チーム

Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.343 - 349, 2005/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.25(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uにおいて、高$$beta$$プラズマの長時間維持等を目指した最大65秒間放電を継続する実験を行っている。電子サイクロトロン(EC)装置は、加熱だけでなくリアルタイムで入射角度を制御できるアンテナを開発し、電流分布制御や新古典テアリングモードの抑制による閉じ込め性能改善に貢献している。これまでに2.8MW, 3.6秒(10MJ)の入射を達成しているが、プラズマの長パルス化にあわせて0.6MW, 30秒の入射を目指している。伝送系冷却と真空排気の増強,耐ノイズ性能を高める改造とともに導波管型の1MW定常模擬負荷を用いたジャイロトロン動作の調整を行い、8.7秒間のプラズマへの入射と16秒間(400kW/ユニット)のジャイロトロン出力に成功している。ジャイロトロンのパルス幅延伸には、長時間の電子放出でカソード温度が下がりビーム電流が減少して発振条件がずれる問題への対処が重要であり、パルス中にヒータ電力,アノード電圧を上げる制御を行うことで良好な発振条件を持続させることに成功した。一方、低域混成波(LH)電流駆動装置では長年の実験で変形したステンレス製アンテナ先端を炭素化する改造を行い、入射パワーと耐熱負荷性能の向上が期待される。これまでに5.1MJまでの入射を達成しておりエージングを継続中である。

論文

Recent RF experiments and application of RF waves to real-time control of safety factor profile in JT-60U

鈴木 隆博; 諫山 明彦; 井手 俊介; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 坂田 信也; 末岡 通治; 細山 博己*; 関 正美; JT-60チーム

AIP Conference Proceedings 787, p.279 - 286, 2005/09

JT-60において、低域混成波による電流駆動とモーショナルシュタルク効果による安全係数分布計測を用いた実時間安全係数分布制御システムを開発した。実時間制御のクロックである10ms以内で安全係数分布を高速に評価するための計算手法を開発し、精度よく安全係数分布を計算できることを示した。低域混成波の位相制御により電流駆動位置を制御した。中心での安全係数$$q(0)sim1$$の正磁気シアプラズマを対象に$$q(0)sim1.3$$の正磁気シア安全係数分布を目標として制御を行ったところ、安全係数分布は目標分布に近づき、$$q(0)sim1.3$$の状態を低域混成波が安定に入射されている間(3秒間)維持した。電子サイクロトロン波による新古典テアリングモードの安定化及び、プラズマの着火・立ち上げについても本招待講演において報告する。

論文

Concept and results of new operation scheme with improved control system for radio frequency heating in JT-60U

森山 伸一; 篠崎 信一

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(8), p.6224 - 6229, 2005/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:4.85(Physics, Applied)

実時間波形整形の手法を用い、分散処理の概念に基づいて、JT-60U高周波加熱装置の制御設備の改造を行った。改造後のシステムが、従来の集中処理システムに比べて高い性能と信頼性を発揮しているのは当然であるが、実時間波形整形機能により装置運転の役割分担を見直し、高効率で円滑な運転を実現したことは注目すべきことである。実験装置の性格上、実験運転と装置調整は平行して進められ、調整の完了は事実上ありえない。特にプラズマ対向機器でありかつ高い高周波電界の発生するアンテナのコンディショニングには、磁場やプラズマの存在する条件で、きめ細かく入射パラメータを設定することが不可欠である。改造後の典型的な役割分担では、JT-60U全体の実験パラメータを把握する実験オペレータが矩形の入射パワー波形をプログラムし、一方で高周波加熱装置、特にアンテナのその時点での状態を熟知したRFオペレータが、パワー上昇率限界など機器に固有のパラメータを入力する。これらの情報を実時間で合成した入射命令を機器側に送出するようにした。この改造では制御機器間の信号伝達を可能な限り単純化し、汎用機器を多用した。本改造で構築した単純で柔軟性のある分散処理システムは、核融合研究用高周波加熱装置の制御系のあり方を提案するものである。

報告書

Research and development of remote maintenance equipment for ITER divertor maintenance

武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆

JAERI-Tech 2004-071, 85 Pages, 2005/02

JAERI-Tech-2004-071.pdf:4.81MB

ITERのダイバータは、保守を容易にするために60個のカセットに分割されており、遠隔保守機器を用いて、90度ごとに設けられた保守ポートを経由して交換される。25トンのカセットは、強い放射線環境の下で、狭隘な空間内での搬送と2mm以下の精度での設置が要求されている。これらの要求に基づき、以下の設計及び試験を実施した。(1)限られた空間での大重量カセットの搬送にリンク機構を適用するための検討を行った。空間的制約と駆動力効率を考慮してリンク角度を最適化し、コンパクトな搬送用機構を設計した。試験の結果、2つの搬送用機構を用いて30トンの搬送に必要な持ち上げ力を達成した。(2)搬送用機構と同様にリンク角度を最適化し、コンパクトなリンク機構をカセットの固定に用いるための検討を行った。試験の結果、設置の際に、初期の位置誤差が5mmの状態から最終的な位置決め精度として0.03mmを達成した。これにより、要求性能である2mmの精度を満足した。(3)搬送装置の実規模試験体を用いて、光ファイバセンサ等によるセンサベース制御の試験を行った。試験の結果、光ファイバセンサを用いて、0.16mmの位置決め精度を達成し、十分な水準の精度を得た。また、仮想現実によって遠隔保守機器とダイバータ等を模擬したヒューマンマシンインタフェースを用いた試験も実施した。

論文

Operational progress of the 110GHz-4MW ECRF heating system in JT-60U

藤井 常幸; 関 正美; 森山 伸一; 寺門 正之; 篠崎 信一; 平内 慎一; 下野 貢; 長谷川 浩一; 横倉 賢治; JT-60チーム

Journal of Physics; Conference Series, 25, p.45 - 50, 2005/00

JT-60U電子サイクロトロン波帯(ECRF)加熱装置は高性能プラズマの実現のために活用されている。その出力は周波数110GHzで4MWである。JT-60U ECRF加熱装置で使用するジャイロトロンの出力は、そのアノード電圧を制御することで、制御できる。これを利用して、プラズマへの入射パワーを変調するために、アノード電圧制御器を開発し、出力0.7MWで、変調周波数10$$sim$$500Hzを達成した。また、このアノード電圧制御器を使用して、入射パルス幅を5秒から16秒まで伸長することに成功した。このような長パルスにおいて、アルミナ製のDCブレークの最大温度は約140度に達した。これを解析した結果、目標とするパルス幅30秒を実現するには、DCブレークの材料を低損失の材料に変更する必要があることが判明した。実時間制御でのECRF加熱による新古典テアリングモードの安定化を実証した。この実時間制御系では、ECE計測より10msごとに予測されるNTM発生領域を狙って、ECRFビームが入射される。

論文

Overview of JT-60U diagnostics for reactor-relevant plasma physics

波多江 仰紀; JT-60チーム

Proceedings of 6th Japan-Australia Workshop on Plasma Diagnostics (CD-ROM), 16 Pages, 2002/00

JT-60Uの計測システムは約50の計測装置から構成されている。近年、電子温度,電子密度,イオン温度,プラズマ回転,プラズマ電流密度(安全係数)といったプラズマパラメタの詳細な径方向分布計測が可能となった。これにより、プラズマの内部構造の理解が進展し、近年、これらを用い不磁気シアプラズマにおける内部輸送障壁の研究が精力的に進められている。さらに、MSE計測装置を用いてプラズマ中心部の電流密度分布がゼロまたはゼロに近い「電流ホール」を新たに発見した。いくつかの計測装置の信号(電子密度,中性子発生率,放射損失,蓄積エネルギー,温度勾配)は、アクチエーターであるNBI,ECH,ガス供給システムなどとリンクさせ先進実時間制御を行うことによりプラズマの閉じ込め性能をより向上させることができた。ITERで生成される燃焼プラズマのための計測装置の開発研究も進めている。

論文

Impurity behavior before and during the X-point MARFE in JT-60U

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

Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.623 - 627, 2001/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.06(Materials Science, Multidisciplinary)

トカマク型核融合炉の実現には、ダイバータ板の損耗を防ぐために低温・高密度ダイバータの生成が急務である。しかし、高閉じ込めプラズマを得るためには、主プラズマ周りの中性粒子密度を低い状態に維持することが望ましく、ダイバータ部から主プラズマへの中性粒子逆流を抑制する必要がある。そこで、JT-60Uでは、平成9年5月に開ダイバータから排気付W型ダイバータ(内側排気)へと改造した。さらに平成10年12月には、高密度における排気効率改善を目的とし、外側ストライク点付近にも排気口を設けた両側排気へと改造した。本講演では、(1)内側排気ダイバータと両側排気ダイバータにおける炭素不純物挙動について示すとともに、(2)ガスパフと排気を組み合わせることによるX点MARFE発生の制御について報告する。内側排気ダイバータと両側排気ダイバータで、外側排気との相関が強いと思われる外側セパラトリックスとダイバータドームとの距離(gap-out)をスキャンし、X点MARFE発生密度及び炭素不純物遮蔽効果を比較したが、両者に顕著な違いは見られなかった。また、最近計測可能となったダイバータ領域の高い(Z軸)方向の炭素不純物や重水素からの発光強度分布の時間変化等といった新しいデータを示す。X点MARFE発生密度、ダイバータ排気の有無で約10%異なる(両側排気ダイバータ、L-modeプラズマ)。そこで、まずダイバータ排気無しでX点MARFEを発生された後、ダイバータ排気によってX点MARFEを消滅される試みを行った。ダイバータ排気実施後は、外側ストライク点付近の中性子圧力が減少、外側ストライク点付近がアタッチ(接触)状態に戻り、X点MARFEが消滅した。これより、ダイバータ排気はダイバータデタッチメント発生及びX点MARFE発生の制御に有効であるとの結果を得た。

論文

HTTR(高温工学試験研究炉)系統別・総合機能試験

田中 利幸; 大久保 実; 伊与久 達夫; 國富 一彦; 竹田 武司; 坂場 成昭; 齋藤 賢司

日本原子力学会誌, 41(6), p.686 - 698, 1999/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:35.68(Nuclear Science & Technology)

日本原子力研究所では、高温ガス炉技術基盤の確立と高度化、高温工学に関する先端的基礎研究の実施を主目的として、HTTR(高温工学試験研究炉)の建設が進められている。HTTRは、熱出力30MW、原子炉出口冷却材温度が定格運転時850$$^{circ}$$C、高温試験運転時950$$^{circ}$$Cの黒鉛減速・ヘリウムガス冷却型の高温ガス炉で、燃料・材料等の各種照射試験、安全性実証試験、核熱利用に関する試験研究を行うことが計画されている。HTTRでは、プラントを構成する全設備が燃料を装荷できる状態に仕上がっていることを確認するため系統別・総合機能試験を実施した。試験項目の選定に当たっては、本試験が計測制御系統施設を本格的に使用し、正規の操作手順で実施する最初の起動・運転であること、将来高温ガス炉開発のためのデータ取得を行うこと等を考慮した。試験は、1996年10月から1998年4月に渡り、この期間に4回に分けて実施した。試験期間は延べ8ヶ月である。本報では、系統別・総合機能試験における主な試験項目とその結果について述べる。

報告書

RF control at transient beamloading for high-duty-factor linacs

M.A.Chernogubovsky*; 杉本 昌義

JAERI-Research 98-041, 29 Pages, 1998/08

JAERI-Research-98-041.pdf:1.32MB

高いデューティーでリニアックを運転する場合に大きな問題となるのは、過渡的なビーム負荷の下で如何に効率よく高周波の制御を行い、ビームロスを少なくするかという点である。そのような場合の高周波制御方式を確立するために、過渡的に負荷が変わるようなビームによる空洞の励振特性を解析することによって、制御の原理及び状態方程式を導いた。方向性選択結合の考えをIFMIF高周波システムに適用することで、システムの主要な特性を決定し、高周波制御パラメータの最適化を図った。IFMIF-RFQの加速チャンネルを最適化する試みの最初の結果が得られた。

論文

RF signal optimization for beamloaded accelerator control

M.Chernogubovsky*

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.221 - 223, 1997/00

トランジェントなビームにより励起される共鳴空洞中の電場の解析結果を用いて、所要高周波電力を最小とするような制御信号の構成方法を導いた。最適化にあたり、制御信号の実装がより簡単であり、与えられた電場の許容誤差のもとで高周波システムとして必要となる周波数バンド幅を最小にするという条件を同時に考慮した。また、加速チャンネルの最適設計方法についての知見も得た。

論文

Development of visual beam adjustment method for cyclotron

上松 敬; 荒川 和夫; 奥村 進; 中村 義輝; 横田 渉; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫

JAERI-Review 95-019, p.211 - 213, 1995/10

サイクロトロンのビーム軌道可視化調整技術の開発は、サイクロトロンの設計に用いた計算コード等により、多変数操作空間における最適値の探索を行うとともに、ビーム軌道等を模擬し、実運転に反映される新しい加速器制御技術の手法を開発することを目的としている。主な機能は、ビーム軌道の可視化、パラメータ設定可能領域表示とビーム調製履歴の表示である。計算上の軌道と実ビーム軌道の差の要因を検討した。垂直入射および中心領域については、追加実験を行い、引出し領域については、本システムの軌道モデルと実軌道から求めたエネルギーを比較し、その補正方法を検討した。その結果、軌道半径法と3点計測法で補正を加えたエネルギーは、引出しエネルギーに対して誤差が$$pm$$0.5~2%であることがわかった。

論文

放射線管理へのファジィ理論の適用

重田 幸博

保健物理, 29, p.460 - 462, 1994/00

近年、「あいまいさ」を取扱うファジィ理論は、様々な分野に適用され、実用化が計られている。今回、放射線管理へのファジィ理論の適用例として、放射線作業事前評価システムを開発した。本システムは、制御分野で実用化されている代表的ファジィ推論法により、放射線作業における被ばく、空気汚染、表面汚染の事前評価を行うものである。本報告では、システムの概要を述べるとともに実作業への適用例を紹介し、システムの有効性及び問題点について考察を行う。

論文

VME and network applications for the JT-60U control system

木村 豊秋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 352, p.125 - 127, 1994/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:27.77(Instruments & Instrumentation)

大型核融合実験装置JT-60の制御システムは、16ビットのミニコンピュータ、マイクロコンピュータやCAMAC規格のインターフェイスから成る計算機システムである。本システムは、完成後10年近くを経過し、この間実験運転の進捗に対応してシステムの改良が加えられてきた。特に、2年余り前には、JT-60の大電流化改造に対応して、プラズマ制御系はVMEバス・システムを応用したマルチプロセッサ・システムに、また、中央運転のマン・マシン・インターフェイスはワークステーションを用いたネットワークシステムへと改造が図られた。また、現在、VMEやネットワーク技術の応用範囲をサブシステム・レベルの制御系にまで拡張することを計画している。本講演では、JT-60Uの制御系の性能向上やソフトウェアの開発環境の改善を図るための、これら最新の計算機技術であるVMEやネットワークの応用について述べる。

論文

The Three-dimensional thermal analysis for the stand-pipe room of HTTR by the STREAM code

竹田 武司; 國富 一彦; 馬場 治

Proc. 6th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics,Vol. 1; NURETH6, 0, p.1483 - 1488, 1994/00

高温工学試験研究炉(HTTR)の制御棒スタンドパイプの内部には、クラッチ及びモータ機構等により構成される制御棒駆動装置(CRDM)が収納されている。CRDMの温度が180$$^{circ}$$Cを超える場合には、クラッチの絶縁材の耐熱性が損なわれ、CRDMが正常に機能しないことが考えられる。そのため、制御棒スタンドパイプ廻りの空気流の流れ分布と温度分布を解析及び試験により求めた。空気流の3次元熱流動解析は、熱流体解析コードSTREAMを用いて行った。試験では、スタンドパイプ廻りの空気流を表面タフト法により可視化した。解析と試験により得たスタンドパイプ廻りの空気流の流れ分布は良く一致した。解析の結果、何れの制御棒スタンドパイプにおいてもCRDMの温度は、その制限温度である180$$^{circ}$$Cを満足することを確認できた。

報告書

高温工学試験研究炉のスタンドパイプ廻りの冷却用空気流に関する検討

竹田 武司; 國富 一彦; 石原 啓介*

JAERI-M 93-215, 32 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-215.pdf:1.33MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の制御棒スタンドパイプの内部には、クラッチ及びモータ機構により構成される制御棒駆動装置(CRDM)が収納されている。CRDMはヘリウムガス雰囲気であり、ヘリウムガス温度が60$$^{circ}$$Cを超える場合には、絶縁材の耐熱性が損なわれ、CRDMが正常に機能しないことが考えられる。そのため、縮尺1/2で全スタンドパイプを模擬し、スタンドパイプ廻りの空気流を表面タフト法により可視化した試験を行い、CRDMの冷却のために最適な空気の吹出口、吸込口の条件を求めた。試験の結果、全スタンドパイプを取り囲む1対のリングダクトに設ける空気の吹出口、吸込口は30゜間隔で各々5箇所に選定した。さらに、解析コードSTREAM及びSSPHEATを用いて、本条件下におけるCRDM廻りのヘリウムガス温度分布を求めた。解析の結果、何れの制御棒スタンドパイプにおいてもCRDM廻りのヘリウムガス温度は、その制御温度である60$$^{circ}$$Cを満足した。

論文

Development of visual beam adjustment method for cyclotron

上松 敬; 荒川 和夫; 奥村 進; 中村 義輝; 横田 渉; 奈良 孝幸; 福田 光宏; 石堀 郁夫; 岡村 哲也*; 立川 敏樹*

Proc. of the 9th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.65 - 67, 1993/00

サイクロトロンの設計に用いた計算コード等により、ビーム軌道をシミュレーションするプログラムの作成を行った。これは、軌道可視化と設定可能領域表示をすることにより、ビーム調整の支援を行うシステムである。これらのプログラムは、垂直入射領域、中心領域、引出し領域の3ブロックに分かれる。垂直入射領域と引出し領域において、実運転によるビーム軌道との比較実験の結果、このシステムが、実ビームを良くシミュレーションしていることがわかった。また、シミュレーションの誤差を生じる原因についても評価を行った。

論文

Selected reactor physics phenomena observed during N.S.Mutsu power-up tests

板垣 正文; 三好 慶典; 覚張 和彦*; 岡田 昇*; 落合 政昭; 原子力船むつパワーアップ実験計画チーム

Proc. of the Int. Conf. on Nuclear Power Plant Operations; Ready for 2000, p.435 - 441, 1992/00

1990年、原子力船「むつ」の出力上昇試験がなされた。その間、多くの炉物理特性が測定されかつ解析された。この論文では炉物理試験で観測された特性のうちいくつかを紹介する。即ち、温態臨界における種々の制御棒位置の組合せ、過剰反応度測定試験中に見られた強い制御棒相互干渉、制御棒移動に伴う炉外中性子検出器応答特性の変化について記述する。これらの複雑な現象を解明するため、新しい解析技法を取り入れた3次元計算が種々なされた。計算結果は実測値を良く再現した。これら3次元解析の結果より、舶用炉の炉物理特性を精度良く予測するためには3次元解析が不可欠であることが結論された。

論文

Radiation protection in decontamination work of hot cells in reactor fuel examination facility

佐藤 信行; 早坂 寿夫; 小林 誠; 仲澤 隆; 横須賀 美幸; 長谷川 圭佑; 池沢 芳夫

Proc. of the Int. Conf. on Radiation Effects and Protection, p.440 - 445, 1992/00

材料試験施設では、PWR等の使用済み燃料の照射後試験がセル内で実施されている。試験を確実に遂行するために、定期的にセル内の各種照射後試験装置及び設備の保守点検作業が行われる。保守点検作業者の被ばくを低減するために、セル内除染作業が、前もって実施される。各セルの汚染レベル、核種組成は、照射後試験及び使用済み燃料の種類により異なるため、線量当量率の分布を把握するとともに表面汚染密度から空気中放射性物質濃度を推定し、これらのデータと作業内容を基に適切な防護方法について事前検討を行い、除染作業者の被ばく低減化を図っている。本発表では、1991年に同施設で行われたセル除染作業時の作業者の被ばく防護について、防護措置、被ばく状況等を報告する。

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