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論文

The Analysis for Ex-Vessel debris coolability of BWR

松本 俊慶; 岩澤 譲; 安島 航平*; 杉山 智之

Proceedings of Asian Symposium on Risk Assessment and Management 2020 (ASRAM 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/11

本研究では、事前注水した格納容器内デブリの冷却確率を評価した。まず、落下溶融物条件を求めるため、シビアアクシデント解析コードMELCORによる不確かさ解析を行った。この解析では炉心の溶融・移行過程に関連する5つの不確かさパラメータを選択し、仮定された確率分布を用いて、ラテン超方格法(LHS)により入力パラメータセットを生成した。これを用いたMELCORによる多ケース解析の結果から落下溶融物条件を抽出した。次に、MELCOR解析結果をもとに、パラメータの確率分布を決定し、LHSにより生成した59個のパラメータセットを用いてJASMINEコードによる水中の溶融物挙動の解析を行った。水位の条件は0.5m, 1.0m及び2.0mとした。広がり半径とデブリ質量の解析結果からデブリの堆積高さを求め、判定基準と比較することで冷却の成否判定を行った。以上の一連の解析の結果、デブリ冷却の成功確率を求めた。また、MELCOR及びJASMINEを組み合わせた冷却性解析の課題について論じた。

論文

Estimation of uncertainty in lead spallation particle multiplicity and its propagation to a neutron energy spectrum

岩元 大樹; 明午 伸一郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(3), p.276 - 290, 2020/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

鉛の核破砕粒子多重度の不確かさ評価を実施した。4種類の核破砕粒子多重度のうち、陽子入射中性子多重度の不確かさは、陽子入射中性子生成二重微分断面積と粒子重イオン粒子輸送コードシステム(PHITS)のモデル計算を用いて評価した。その他の中性子入射中性子多重度,陽子入射陽子多重度および中性子入射陽子多重度の不確かさは、陽子入射中性子多重度の不確かさとPHITSによる計算から推定した。評価した核破砕粒子多重度を用いて、過去に測定された500MeV陽子入射による厚い鉛標的からの中性子エネルギースペクトルの不確かさを、ランダムサンプリング法を用いて評価するとともに、中性子エネルギースペクトルへの不確かさ伝播を調査した。その結果、測定エネルギー領域以下で比較的大きな不確かさが見られた。核破砕中性子エネルギースペクトルの信頼性評価のためには、100MeV以下の入射エネルギー領域における入射エネルギーと測定角度に対して系統的な二重微分断面積測定が必要であるとともに、1.4MeV以下の低いエネルギー領域における中性子エネルギースペクトルの高精度測定が重要であることを明らかにした。

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

Characteristics of radiocesium contamination of dry riverbeds due to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident assessed by airborne radiation monitoring

浅見 和弘*; 太田垣 貴啓*; 石田 睦司; 眞田 幸尚

Landscape and Ecological Engineering, 14(1), p.3 - 15, 2018/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.51(Biodiversity Conservation)

The Great East Japan Earthquake that occurred on March 11, 2011 generated a series of massive tsunami waves that caused severe damage to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, following which a large amount of radioactive materials was discharged from the power plant into the environment. Given the recently developed technologies for unmanned helicopters and their potential application in airborne radiation monitoring, we developed a radiation monitoring system for aerial use. We then used unmanned helicopters to measure the radiation level in areas with soil contaminated by radioactive cesium emitted from the nuclear power plant to evaluate the ambient dose-rate distribution around the site. We found that in dry riverbeds near the nuclear power plant, the dose rate was higher than that in landside areas. In addition, we carried out soil sampling in dry riverbeds. The results did not contradict the results measured by unmanned helicopter. As a result, a possible scenario is that river sediment and adjacent soil containing radioactive materials were carried from the upstream to the downstream due to an event such as a rise in water caused by a typhoon, etc., and remained in the riverbed after the water drained away. The vertical profile of radioactive materials in the soil and the measurement results for river sediment at river mouth areas corroborated the scenario.

論文

Bayesian optimization analysis of containment-venting operation in a Boiling Water Reactor severe accident

Zheng, X.; 石川 淳; 杉山 智之; 丸山 結

Nuclear Engineering and Technology, 49(2), p.434 - 441, 2017/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:28.88(Nuclear Science & Technology)

Containment venting is one of essential measures to protect the integrity of the final barrier of a nuclear reactor during severe accidents, by which the uncontrollable release of fission products can be avoided. The authors seek to develop an optimization approach, from a simulation-based perspective, to the venting operations by using an integrated severe accident code, THALES2/KICHE. The effectiveness of containment venting strategies needs to be verified via numerical simulations based on various settings of venting conditions. The number of iterations, however, needs to be controlled for cumbersome computational burden of integrated codes. Bayesian optimization is an efficient global optimization approach. By using Gaussian process regression, a surrogate model of the "black-box" code is constructed. It can be updated simultaneously whenever new simulation results are acquired. With predictions via the surrogate model, upcoming locations of the most probable optimum can be revealed. The sampling procedure is adaptive. The number of code queries is largely reduced for the optimum finding, compared with pure random searches. One typical severe accident scenario of a boiling water reactor is chosen as an example. The research demonstrates the applicability of the Bayesian optimization approach to the design and establishment of containment-venting strategies during severe accidents.

論文

Bayesian optimization analysis of containment venting operation in a BWR severe accident

Zheng, X.; 石川 淳; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of 13th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (PSAM-13) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/10

Containment venting is one of essential measures to protect the integrity of the final barrier of a nuclear reactor, by which the uncontrollable release of fission products can be avoided. The authors seek to develop an optimization approach to the planning of containment-venting operations by using THALES2/KICHE. Factors that control the activation of the venting system, for example, containment pressure, amount of fission products within the containment and pH value in the suppression chamber water pool, will affect radiological consequences. The effectiveness of containment venting strategies needs to be confirmed through numerical simulations. The number of iterations, however, needs to be controlled for cumbersome computational burden of severe accident codes. Bayesian optimization is a computationally efficient global optimization approach to find desired solutions. With the use of Gaussian process regression, a surrogate model of the "black-box" code is constructed. According to the predictions through the surrogate model, the upcoming location of the most probable optimum can be revealed. The number of code queries is largely reduced for the optimum finding, compared with simpler methods such as pure random search. The research demonstrates the applicability of the Bayesian optimization approach to the design and establishment of containment-venting strategies under BWR severe accident conditions.

論文

Calculation of prompt neutron decay constant with Monte Carlo differential operator sampling

長家 康展

Proceedings of Joint International Conference on Mathematics and Computation, Supercomputing in Nuclear Applications and the Monte Carlo Method (M&C + SNA + MC 2015) (CD-ROM), 9 Pages, 2015/04

即発中性子減衰定数をモンテカルロ法で計算する新しい手法を開発した。これは、これまでの$$alpha$$-$$k$$検索アルゴリズムに基づいているが、$$alpha$$値の検索について反復は必要ないという利点がある。$$k$$固有値を$$alpha$$値に関するテイラー級数近似で表現し、微分係数を、モンテカルロ摂動計算手法の1つである微分演算子サンプリング法で計算するものである。新しい手法の適用性を調べるために、単純な体系について検証計算を行った。パルス中性子法シミュレーションと$$alpha$$値の定義から直接計算した$$alpha$$値との比較を行い、新しい手法で計算した$$alpha$$値は、パルス中性子法シミュレーションの参照解とよく一致することが示された。

論文

Influence of multidimensionality on convergence of sampling in protein simulation

目次 正一

Journal of the Physical Society of Japan, 74(6), p.1865 - 1870, 2005/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

私たちはタンパク質シミュレーションにおける、標本抽出の集合の収束がタンパク質のコンフォメーショナル空間多次元性にどう影響されるかという問題を研究する。二次モーメントで幾つかの重要な物理量は構成されるので、私たちは、二次モーメントの十分な収束に必要なシミュレーションの時間を得るのを試みる。私たちはタンパク質の分子力学シミュレーションとその後の主成分(PC)分析を実行する。シミュレーション時間が増加するにつれて、より小さい振幅のPCベクトルが特定されて、その後より大きい振幅のベクトルが特定される。この連続した特定と平衡化メカニズムが、タンパク質シミュレーションが有用だということを示している。

論文

Uncertainty and sensitivity studies with the probabilistic accident consequence assessment code OSCAAR

本間 俊充; 富田 賢一*; 波戸 真治*

Nuclear Engineering and Technology, 37(3), p.245 - 258, 2005/06

本研究では、確率論的事故影響評価における気象条件等の自然のランダムネスに起因する統計的不確実さとモデルや入力パラメータに関する知識不足に起因する不確実さを取り上げ、OSCAARコードを敷地外住民個人の早期及び晩発性がん死亡リスクの不確実さ感度解析へ適用した。流跡線による拡散モデルに適合した新気象サンプリング手法を確立し、その統計的なばらつきについて検討した。OSCAARの65の入力パラメータを対象とした不確実さ伝播解析を実施し、サイト近傍の個人の早期及び晩発性がん死亡リスクの期待値の不確実さ幅を与えるとともに、感度解析に相関及び回帰に基づく指標を用い、不確実さに寄与する重要なパラメータを明らかにした。

論文

Impact of perturbed fission source on the effective multiplication factor in Monte Carlo perturbation calculations

長家 康展; 森 貴正

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(5), p.428 - 441, 2005/05

 被引用回数:50 パーセンタイル:95.28(Nuclear Science & Technology)

相関サンプリング法と微分演算子サンプリング法を用いたモンテカルロ摂動計算に対して核分裂源分布の変化による実効増倍率の変化を評価する新しい手法を提案した。検証のために本手法をMVPコードに組み込んだ。高速体系と熱体系に対して簡単なベンチマーク問題を設定し、これらの問題を用いて本手法の有効性を検証した。結果として、本手法は核分裂源分布の変化による実効増倍率の変化を評価するのに非常に有効であることが確認できた。また、核分裂源分摂動の効果が非常に大きい場合があり、その効果を考慮しなければ反応度変化を正確に評価することができない場合があることも示された。そのような場合においても、新しい手法を用いて核分裂源分摂動の効果を評価することができ、反応度変化の評価は著しく改善される。

論文

Short design descriptions of other systems of the HTTR

坂場 成昭; 古澤 孝之; 川本 大樹; 石井 喜樹; 太田 幸丸

Nuclear Engineering and Design, 233(1-3), p.147 - 154, 2004/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:58.07(Nuclear Science & Technology)

HTTRは、炉心構造物,原子炉圧力容器,原子炉冷却設備,計測制御設備,原子炉格納施設等により構成される。本報では、その他設備となる、ヘリウム純化設備,ヘリウムサンプリング設備及びヘリウム貯蔵供給設備のヘリウム系の補助設備、並びに燃料取扱及び貯蔵設備について、設計の概要を述べる。ヘリウム純化設備は、1次系及び2次ヘリウム系に設置され、冷却材中の化学的不純物を除去する。ヘリウムサンプリング設備は、化学的不純物の濃度を測定する。ヘリウム貯蔵供給設備は、通常運転時にヘリウム圧力を安定に保つ。燃料取扱及び貯蔵設備は、新燃料及び使用済燃料を安定かつ安全に取扱うための設備である。(本論文は、HTTRに関するシリーズ投稿の一つである。)

論文

Feasibility study of solid sampling electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry for the determination of particulate uranium in swipe samples from nuclear facilities

Lee, C. G.; 井口 一成; 江坂 木の実; 間柄 正明; 江坂 文孝; 桜井 聡; 渡部 和男; 臼田 重和

Analytica Chimica Acta, 517(1-2), p.215 - 220, 2004/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:11.09(Chemistry, Analytical)

保障措置の強化策の一環として、IAEAにより導入された環境試料分析法は、未申告核物質の有無あるいは、未申告の原子力活動の検知を目的としている。環境試料分析法の一つであるパーティクル分析は個々の粒子において核物質の同位体比の測定を行う。パーティクル分析には、SIMS法が有効とされているが、この方法ではサブミクロン粒子に対しては装置固有の検出感度のため分析に限界が生じる。現在、サブミクロン粒子に対してはfission track(FT)-TIMS法によって分析が行われているが、分析プロセスが複雑である。一方、極微量の固体試料にも有効であるelectrothermal vaporization(ETV)試料導入法による分析は輸送効率の向上、マトリックスによる干渉効果の減少が期待される。本研究では、パーティクル分析のためのFT-ETV-ICP-MS法を確立する目的で、固体試料に対するETV-ICP-MSの有効性について調べた。本研究で用いた試料は、ポリカーボネートフィルムにU,Pu,Tlなどの分析粒子を閉じこめた固体試料と、溶液試料の2種類である。分析結果についてはETV温度プログラムの最適化,同位体比測定の精度・誤差を用いて評価した。

報告書

Study on a new meteorological sampling scheme developed for the OSCAAR code system

Liu, X.*; 富田 賢一*; 本間 俊充

JAERI-Research 2002-004, 37 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-004.pdf:2.14MB

確率論的安全評価のレベル3計算における重要なステップの一つに、気象シーケンスのサンプリングがある。従来、これは大気拡散評価に直線プルームモデルを用いたコードについて検討されており、OSCAARのような流跡線パフモデルのコードではより一層の検討が必要とされていた。本報告書では、OSCAARコードシステム用に人口分布を考慮に入れた新しい気象サンプリング法の開発について記した。新サンプリング法の開発に際しては、網羅していること、適切に層別化されていること、最適に配分されていること、実用的であることを基本原則とした。報告書には、新しいサンプリング手法の手順とその適用について議論がなされている。計算の結果、数少ない環境パラメータで気象シーケンスを最適に層別化することは極めて困難であるが、新手法は最も厳しい結果を生じる気象シーケンスを一つのグループの中に集約することができた。このグループに属するシーケンスの数は高々数十なので、確率論的事故影響コードシステムのさまざまな計算においても、この補累積分布関数の末端部分の計算値が比較的安定した結果となる。

報告書

Variation of radiological consequences under various weather conditions

Liu, X.; 本間 俊充

JAERI-Tech 2001-054, 49 Pages, 2001/08

JAERI-Tech-2001-054.pdf:1.54MB

確率論的安全評価のレベル3計算においては、事故影響の完全なスペクトラムを予測するために気象シーケンスを決めるための層別サンプリング法が広く用いられている。気象ビン分類で用いる指標に対応した事故影響の変化の一般的な知見を得るために、さまざまな気象ビンに対する広範な計算を行った。この研究の結果から、放出時最初の気象条件の他に、例えば気象パラメータの時間積分のような事故影響結果に影響を与える因子があることが示唆された。層別サンプリング法における気象シーケンスのグループ化規準の選定には改善の余地がある。

論文

Improvements to a probabilistic fracture mechanics code for evaluating the integrity of a RPV under transient loading

Li, Y.*; 加藤 大輔*; 柴田 勝之; 鬼沢 邦雄

International Journal of Pressure Vessels and Piping, 78(4), p.271 - 282, 2001/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:42.81(Engineering, Multidisciplinary)

原研では、破壊評価モデルや数値解析法に新規モデルに導入したPFMコードPASCAL(PFM Analysis of Structural Components in Aging LWR)の開発を進め、これまでに、ほぼコード開発を終えている。本コードには、半楕円亀裂進展評価,破壊基準,焼鈍効果等に新規モデル導入しているが、その他、モンテカルロ解析法やクラッド部の応力拡大係数解析法にも新規の解析技法を開発し導入している。本論文は、解析の信頼性向上と効率化のため、数値解析法における新規モデルや改良点等をまとめたものである。本論文では、以下の項目について紹介している。(1)無限長亀裂の新規応力拡大係数式の作成と導入。(2)クラッド部熱応力による不連続部の応力拡大解析モデルの作成と導入。(3)層別モンテカルロ法における最適層分割及びサンプリング法の開発と導入。(4)その他: 乱数発生法,偏差再計算法等。

報告書

HTTR出力上昇試験における燃料及び核分裂生成物挙動の検討, 1; 15MWまでの結果

沢 和弘; 飛田 勉*; 植田 祥平; 鈴木 修一*; 角田 淳弥; 関田 健司; 青木 和則*; 大内 弘

JAERI-Research 2001-002, 33 Pages, 2001/02

JAERI-Research-2001-002.pdf:1.42MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の燃料に対する設計方針では、「初期破損率は0.2%以下」、「運転中の追加破損は十分許容しうる小さな値に制限する」と定めている。そのため、HTTRの運転中に破損率を定量的に評価する必要があり、1次冷却材中の放射能を測定する、原子炉保護設備の1次冷却材放射能計装、燃料破損検出装置(FFD)、1次ヘリウムサンプリング設備を設けている。HTTRの出力上昇試験のうち15MWまでに取得したデータを用いて、燃料及び1次元冷却材中の核分裂生成物挙動の評価を行った。まず、1次冷却材中の核分裂生成物ガス濃度はすべて10$$^{-2}$$Bq/cm$$^{3}$$以下であった。また、1次冷却材中の$$^{88}$$Kr濃度とFFD計数率はほぼ比例関係にあること、事前解析とサンプリングによる$$^{88}$$Kr濃度の出力に対する傾向が合っていることがわかった。

報告書

クリアランスレベル設定のための確率論的解析コードシステム; PASCLRユーザーズマニュアル

高橋 知之*; 武田 聖司; 木村 英雄

JAERI-Data/Code 2000-041, 108 Pages, 2001/01

JAERI-Data-Code-2000-041.pdf:4.86MB

原子炉施設等から発生する放射性廃棄物のうち、放射性核種濃度が極めて低いために、それに起因する線量が自然界の放射線レベルに比較して十分に小さく、人の健康へのリスクが無視できるものであれば、当該物質を放射性物質としての規制管理からはずすことが考えられている。この行為をクリアランスといい、その核種濃度をクリアランスレベルという。原子力安全委員会のクリアランスレベル導出にあたっては、パラメータ値に平均的な値あるいは保守的な値に対する決定論的手法が用いられた。また、決定論的手法により導出されたクリアランスレベルの妥当性を確認するため、あわせて確率論的解析を実施した。この解析を行うため、モンテカルロ法による確率論的解析コードシステムPASCLRを開発した。本報告書は、PASCLRコードの構成及び使用法について記述したものである。

論文

日本原子力研究所における環境サンプリングへの取り組み状況

西村 秀夫; 間柄 正明; 半澤 有希子; 江坂 文孝; 高橋 司; 郡司 勝文; 宮本 ユタカ; 安田 健一郎; 鶴田 保博; 津田 申士; et al.

平成11年度保障措置セミナーテキスト, p.95 - 107, 2000/01

IAEAの「93+2計画」に基づく重要な施策の一つとして保障措置環境試料分析法が導入された。これに対応するためには、クリーンルームを備えたクリーン化学分析所を整備するとともに、環境試料分析技術を開発することが必要である。このため、原研では、1996年から、極微量核物質分析技術の開発のための調査を開始し、1998年からは、高度環境分析研究棟(クリーン化学分析所)の設計,建設,分析機器等の整備に着手するとともに、極微量核物質分析技術の予備試験を開始した。また、本施設は、IAEAネットワークラボとしてIAEA保障措置に貢献するとともに、CTBT公認実験施設として、また、環境科学研究等のための基礎研究施設としても利用する計画である。本講演では、保障措置環境試料分析法確立計画について、その現状と課題について述べる。

論文

Uncertainty and sensitivity of accident consequence assessments on meteorological sampling schemes

本間 俊充; Liu, X.; 富田 賢一*

Proceedings of 5th International Conference on Probabilistic Safety Assessment and Management (PSAM-5), p.2753 - 2758, 2000/00

原子炉事故時の環境影響評価では、気象条件が事故影響の大きさを左右する。PSAではこの気象条件の変動にかかわる統計的不確かさは影響とその確率の分布関数として表現される。したがって、事故影響評価では、その分布を正確に推定するための代表的な気象シーケンスの集合を選択し、その生起確率と事故影響を評価する必要がある。この研究の目的は、原研で開発した事故影響評価コードOSCAARで用いている大気拡散モデル(流跡線モデル)に最適な気象サンプリングの方法を開発し、その統計的な変動を明らかにすることである。サイクリックサンプリングで選択された気象シーケンスの感度解析結果から、一定の距離までの飛程時間と降水量、放出時の大気安定度による層別サンプリング法を利用し、さらに放出日時の季節変動を考慮したOSCAAR用のサンプリング法を開発した。

論文

Evaluation of perturbation effect due to fission-source change in eigenvalue problems by Monte Carlo methods

長家 康展; 森 貴正

Proceedings of the ANS International Topical Meeting on Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium (PHYSOR2000) (CD-ROM), p.13 - 0, 2000/00

複数のモンテカルロ計算の結果より原子炉パラメータの微小摂動量を求めるのは非常に困難であり、古くから相関サンプリング法、微分演算子サンプリング法等が用いられている。特に固有値問題では核分裂源分布も摂動により変化するので、核分裂源の摂動量も評価する必要があり、実効増倍率の摂動量を精度よく求めることは難しい。相関サンプリング法では中川等、北田等により核分裂源の変化による摂動量を評価する方法が提案されている。本研究では微分演算子サンプリング法における核分裂源の摂動量を評価する式を導出し、簡単な体系でその精度を検証した。その結果、相関サンプリング法、微分演算子サンプリング法とも核分裂源の変化による摂動量を考慮すると直接計算の結果とよく一致し、分散は両方法とも核分裂源の変化による摂動量の分散が支配的になるが、若干微分演算子サンプリング法の方がよいことがわかった。

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