Isotope and plasma size scaling in ion temperature gradient driven turbulence

井戸村 泰宏

Physics of Plasmas, 26(12), p.120703_1 - 120703_5, 2019/12

https://doi.org/10.1063/1.5133084

本論文では大域的full-fジャイロ運動論シミュレーションを用いてイオン温度勾配駆動(ITG)乱流が支配的な水素(H)および重水素(D)のLモードプラズマにおける水素同位体と規格化ジャイロ半径の影響を示す。断熱応答電子を用いたイオン加熱数値実験では、エネルギー閉じ込め時間はBohm的なスケーリングで決まり、水素同位体質量依存性は見られない。運動論的電子を用いた電子加熱数値実験は電子からイオンへの衝突性エネルギー移行に対する同位体効果に起因する明確な同位体質量依存性を示し、約1.4倍の加熱パワー比でH, Dプラズマは同様のイオン,電子温度分布を示す。H, Dプラズマの規格化無衝突イオンジャイロ運動論方程式はが同じ場合に等価となり、ITG乱流に対する衝突効果も弱い。このため、水素同位体質量依存性は主にスケーリングと加熱源によって決まる。

VEGA; An Experimental study of radionuclides release from fuel under severe accident conditions

工藤 保; 日高 昭秀*; 更田 豊志

Proceedings of 2005 Water Reactor Fuel Performance Meeting (CD-ROM), p.883 - 889, 2005/10

VEGA計画を、日本原子力研究所において実施している。本計画では、シビアアクシデント条件下における燃料からの放射性物質放出に関する実験及び数値計算による実験後解析を行っている。雰囲気圧力,燃料温度,不活性または水蒸気雰囲気及びMOXに関して放出に対する影響を研究した。これらの影響は、高温及び高圧を含む実験実施の困難さからこれまでほとんど研究されてこなかった。加圧下におけるCsの放出は、大気圧下に比べて低下した。UOの融点より低く、燃料が泡状化するような温度領域においてCsの放出が促進された。水蒸気雰囲気においては、He不活性雰囲気に比べてCs及びRuの放出が増加した。2800K以上においてPuの放出量が、それまでの温度に比べて約3桁増加した。

Temperature evaluation of core components of HTGR at depressurization accident considering annealing recovery on thermal conductivity of graphite

角田 淳弥; 柴田 大受; 中川 繁昭; 塙 悟史; 伊与久 達夫; 石原 正博

Transactions of 18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-18), p.4822 - 4828, 2005/08

黒鉛材料は、熱・機械的特性が優れているため、HTGR炉心の構成要素として用いられる。原子炉の運転中に、黒鉛構造物の熱伝導率は中性子照射によって低下するが、照射温度以上に加熱されるとアニーリング効果が期待されるため、熱伝導率がある程度回復すると考えられる。本研究では、HTGRの減圧事故時についてアニーリング効果を考慮した温度解析を実施し、アニーリング効果が燃料最高温度に及ぼす影響について検討した。検討の結果、アニーリング効果を考慮した燃料最高温度の解析値は約100C低くなり、燃料最高温度をより精度よく評価できることが明らかになった。また、HTTRで実施した安全性実証試験について、アニーリング効果を考慮した評価手法を適用し解析を行った。

黒鉛熱伝導率に関するアニーリング効果の予備検討及びアニーリングデータ測定試験方法の検討(受託研究)

角田 淳弥; 中野 正明*; 辻 延昌*; 柴田 大受; 石原 正博

JAERI-Tech 2004-055, 25 Pages, 2004/08

JAERI-Tech-2004-055.pdf:4.25MB

高温ガス炉の炉心構成要素や炉内構造物に用いられる黒鉛材は、運転中の中性子照射により熱伝導率が大きく低下するが、減圧事故等の事故時に高温に加熱されるとアニーリング効果によって熱伝導率の回復現象を生じることが知られている。このため、保守性の観点から現状の燃料最高温度評価では考慮していないこのアニーリング効果を定量的に考慮することにより、事故時の炉心温度挙動評価の高精度化が図られ、高温ガス炉機器の健全性評価手法の高度化を達成することが可能となる。そこで本研究では、高温ガス炉の炉心温度に及ぼす黒鉛熱伝導率に関するアニーリング効果の影響について解析的な検討を行い、アニーリング効果によって、減圧事故時の燃料最高温度の解析値が約70C低くなることを示した。これにより炉心の温度挙動解析において、アニーリング効果を適切に考慮することが重要であることが明らかになった。また、HTTRの黒鉛構造物のアニーリング効果を定量的に評価するために必要な試験方法について検討し、アニーリングデータの取得試験計画を検討した。

Multichordal charge exchange recombination spectroscopy on the JT-60U tokamak

小出 芳彦; 逆井 章; 坂本 宜照; 久保 博孝; 杉江 達夫

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.119 - 127, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1332115

JT-60U用荷電交換分光装置を開発した。本装置は、加熱用中性粒子ビームと完全電離炭素イオンとが荷電交換反応を行う際の発光スペクトルを分光測定し、そのドップラー拡がり、ドップラーシフト、発光強度からそれぞれ、イオン温度、プラズマ回転速度、炭素密度の情報を得るものである。本装置は以下の特徴を有する。(1)対物光学系等、JT-60U装置と直接接触する部品は、真空容器のベーキング温度である300度の耐熱性を持つと同時にディスラプションに伴う振動に耐える機械的強度を持つ(60gの加速度に耐えることを衝撃試験により確認)。(2)空間、時間に関して、十分な分解能(5cm,16.7ms)と測定点数(59空間点,900時刻点)を持つ。(3)ビームを見ない光学系の併用によりデータ処理を簡略化し、導出した物理情報が実験の方針決定に反映できる程度の高速処理を実現した。本論文では、装置の構成、較正方法、得られた空間分布データを示す。

Temperature effects on radiation induced phenomena in polystyrene having atactic and syndiotactic structures

高鹿 和信*; 大島 明博*; 蔵本 正彦*; 瀬口 忠男; 田畑 米穂*

Radiation Physics and Chemistry, 55(4), p.399 - 408, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(99)00197-8

アタクティク及びシンディオタク構造を有するポリスチレンについて、77Kから473Kの温度範囲で照射を行い、その後、ガス発生、架橋と切断及び力学特性を調べ、照射温度依存性を検討した。Hガスの発生は、ガラス転移点以上の温度での照射では特に増大した。またその収率は、立体構造の違いを反映していた。架橋は室温で進行したが、照射温度の増大とともに切断のG値が増大した。G(H),G(x),G(s)値は、ポリスチレンのモルフォロジーと立体規則性に関連していることが明らかになった。

Irradiation and ESR analysis temperature dependence of the gamma-ray response of alanine-polystyrene dosimeters

小嶋 拓治; 森下 憲雄; 伊藤 久義; S.Biramontri*

Applied Radiation and Isotopes, 47(4), p.457 - 459, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0969-8043(95)00278-2

冷凍食品照射における工程管理や超電導磁石使用の大型加速器施設で用いられている材料・機器部品等の劣化診断を目的とした線量測定、またレファレンス線量計としての信頼性確保のため、アラニン線量計の多様な条件下における特性を明らかにすることが望まれている。そこで、アラニン-ポリスチレン線量計のガンマ線応答について、線量5kGy照射温度-196~+30C、及び線量範囲0.1~10kGy、ESR測定温度0~+50Cの条件下の特性を調べた。照射温度依存性については、すでに報告した温度係数+0.24%/C(0~+70C)が-15Cまで適用できることが確認されたが、-78C及び-196Cではこの係数を用いた補正値より実際の応答は約8%低い値となった。また、ESR信号強度は測定温度にボルツマン定数に基づく絶対温度の逆数の関数で依存し、線量に依らず0~+50Cの測定温度範囲で平均-0.25%/Cの係数をもつことがわかった。

Effect of low irradiation temperature on the gamma-ray response of dyed and undyed PMMA dosimeters

S.Biramontri*; 羽田 徳之; 橘 宏行; 小嶋 拓治

Radiation Physics and Chemistry, 48(1), p.105 - 109, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0969-806X(95)00427-Y

生鮮及び冷凍食品の放射線加工処理における線量測定を目的として、透明及び着色ポリメチルメタクリレート(PMMA)線量計の線応答に及ぼす照射温度の影響を、線量2及び25kGy、温度範囲-196C~+45Cについて調べた。線量25kGyでは、Radix RN15は-15C以下及び以上の温度で、それぞれ+0.15%/C及び+0.25%/Cの係数をもつ直線的依存性を示した。またこの線量で、Red4043は-196C及び-78Cでやや高い応答を示したが、Amber3042とともにこの温度範囲でRadixより小さい依存性を示した。線量2kGyでは、Amber3042の応答は-78C以上で温度に正比例して増加しその係数は約+0.5%/Cであった。gammachrome YRの応答は、-78Cにおいて20Cと比べ約30%高く、またこれ以上の温度では温度が高くなるにしたがい、-0.3%/Cの係数をもって直線的に減少した。

有機絶縁材料の極低温原子炉照射効果

加藤 輝雄

低温工学, 30(11), p.510 - 518, 1995/00

https://doi.org/10.2221/jcsj.30.510

核融合炉用超電導磁石の絶縁材料は熱絶縁と電気絶縁に分けられ、加工性の良い有機材料が有望視される。磁石はプラズマで発生する高速中性子と線の照射を受けるが、絶縁材料の照射劣化は核融合炉システムの致命的な損傷になるため、耐照射性の良好な材料を選択しなければならない。本実験は5Kで原子炉照射後、温度を上げることなく電気的及び機械的試験を行った。照射効果は電気的特性よりも機械的特性に大きく影響することが分かった。実験に用いた材料は28種類であり、プラスチックフィルム、樹脂のみ、繊維強化樹脂(FRP)で分類し、5Kでの原子炉照射効果について総括した。本実験で機械強度が明らかに増加した材料がいくつか見られたが、この現象は極低温照射では考えにくいことである。この発現理由に関して、編集委員会のすすめから、「サロン」欄に仮説を挙げて問題提起として同時投稿した。

Future potential of nuclear heat utilization in energy, economy and environment

田所 啓弘; 佐藤 治; 安川 茂; 林 敏和*

Nucl. Eng. Des., 136, p.211 - 217, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0029-5493(92)90131-E

小型モジュール型高温ガス炉が経済的競合力を有するための条件及び高温核熱利用のエネルギー・環境面からみた役割について検討し、以下の結論を得た。小型モジュール型高温ガス炉はモジュラー化、安全系の設計簡素化などによりスケール指数0.7程度が可能であれば、習熟のスロープが0.9程度でも大型炉と充分に競合しうることが示された。また、電力市場においては、需要地近接立地を想定すれば、建設費及び運転維持費が大型炉の1.4倍高くなっても、石炭火力やLWR発電と比較して完全な競争力を有することが判った。更に、高温核熱を化石燃料の改質、水素製造、メタノール合成等に利用することにより、石油輸入量を低く抑え、SO,NO,CO排出消滅にも多大に寄与する可能性があることが示された。