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論文

Defect chemistry and basic properties of non-stoichiometric PuO$$_{2}$$

加藤 正人; 中村 博樹; 渡部 雅; 松本 卓; 町田 昌彦

Defect and Diffusion Forum, 375, p.57 - 70, 2017/05

PuO$$_{2-x}$$の実験データをレビューし、酸素ポテンシャル、電気伝導率及び第一原理計算結果を用いて欠陥濃度を評価した。欠陥濃度を評価する式を導出し、様々な基礎特性の間の整合性を確認するとともに、熱物性を評価するための機構論的モデルを導出した。

論文

Properties of minor actinide compounds relevant to nuclear fuel technology

湊 和生; 高野 公秀; 西 剛史; 伊藤 昭憲; 赤堀 光雄

Recent Advances in Actinide Science, p.317 - 322, 2006/06

高レベル廃棄物の放射性毒性を低減し、地層処分場を有効に使用するために、将来の燃料サイクルの選択肢として、プルトニウムばかりでなくマイナーアクチノイド(MA)もリサイクルすることが考えられている。MA含有燃料の研究開発のために、新しい不活性雰囲気の実験設備を整備し、MA窒化物,MA酸化物の熱物性を測定した。MA窒化物は炭素熱還元法によりMA酸化物から調製した。格子定数及びその熱膨張を高温X線回折により測定し、熱拡散率をレーザフラッシュ法により測定した。

報告書

低減速軽水炉用燃料被覆管の力学的特性評価,1(受託研究)

金子 哲治; 塚谷 一郎; 木内 清

JAERI-Research 2005-005, 23 Pages, 2005/03

JAERI-Research-2005-005.pdf:1.65MB

低減速軽水炉の炉心は、高転換比と超高燃焼度を同時に達成するために、MOX燃料とUO$$_{2}$$ブランケットの各ペレット領域を多段に積層した燃料要素から構成される。その燃料要素の設計では、長手方向におけるトランジェントな熱出力分布に起因した局所的変形挙動の評価が重要となることから、実炉で想定される燃料被覆管の温度分布及び応力分布の数値解析を行い、局所的な変形挙動の評価試験条件を選定した。それをもとに、燃料被覆管の熱変形挙動評価試験装置の温度分布制御等の再現試験を行い、最適な実験条件を選定した。併せて、被覆管の熱変形挙動で想定される疲労及びクリープ及び熱物性等の基礎データを取得して、燃料被覆管の多軸応力場における力学的特性評価に必要となる試験・解析条件を整えた。

報告書

BWR燃料及び模擬燃料の熱容量及び熱的時定数の比較

井口 正

JAERI-Research 2000-050, 107 Pages, 2000/09

JAERI-Research-2000-050.pdf:4.29MB

BWR燃料と模擬燃料の伝熱特性、特に熱容量及び熱的時定数を検討した。BWR燃料からの単位長さあたりの熱容量cp $$rho$$ A(kJ/mK)は、300$$^{circ}C$$から800$$^{circ}C$$の範囲では、0.34kJ/mKから0.36kJ/mKの範囲にあると見積もられる。模擬燃料の熱容量は、製作上のばらつきの影響、高さ位置の違いの影響は小さく、温度が高いほど大きい。異常時炉心伝熱試験の模擬燃料の熱容量は、600Kで約0.38kJ/mKとなり、この値は実機平均値(0.35kJ/mK)の+9%である。一方、核熱結合試験の模擬燃料の熱容量は、600Kで約0.42kJ/mKとなり、この値は実機平均値の+20%である。熱的時定数は、表面熱伝達率、熱拡散率、ギャップコンダクタンスに関係する。表面熱伝達率が小さい場合、表面熱伝達が伝熱を支配し、熱的時定数は表面熱伝達率に関係する。表面熱伝達率が大きい場合、内部熱伝導が伝熱を支配し、熱的時定数は熱拡散率に関係する。前者の場合、1点近似モデルが成立し、時定数は表面熱伝達率に反比例する。この場合、表面熱伝達率が1kW/m$$^{2}$$Kのとき、BWR燃料、模擬燃料の熱的時定数はそれぞれ約10s、約13sと見積もられた。一方、後者の場合、時定数は表面熱伝達率にかかわらず、熱拡散率に逆比例する一定値に漸近する。この場合、BWR燃料では約5s、模擬燃料では1s以下と見積もられた。ギャップコンダクタンスが小さくなると、ギャップ部の伝熱が支配的になり、この場合熱的時定数はギャップコンダクタンスに関係する。

報告書

水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンの熱物性値推算パッケージ

羽田 一彦

JAERI-M 93-029, 99 Pages, 1993/03

JAERI-M-93-029.pdf:2.39MB

水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンの熱物性値推算パッケージを、公開文献に提案されている理論式や実験式を検討し、選定することにより構築した。熱物性値としては、密度、定圧比熱、粘性係数及び熱伝導率を対象とした。選定した推算式は次のとおりである。(1)密度については、Peng-Robinson-Redlich-Kwongの状態方程式、(2)定圧比熱については、van der Waalsの状態方程式に熱力学的な関係式を適用して求めた式、並びに、(3)粘性係数及び熱伝導率については、Thodosらが開発した次元解析法を適用した一般化関係式。これらの選定推算式を選定値集の値や試験データと比較した結果、比熱以外の密度、粘性係数及び熱伝導率の推算式の精度は、工学的に十分許容される範囲内にあることが明らかになった。

論文

Sensitivity study on some parameters of disruption erosion analysis

功刀 資彰; 秋場 真人; 小川 益郎; 伊勢 英夫*; 山崎 誠一郎*

Fusion Technology, 21, p.1863 - 1867, 1992/05

核融合炉ディスラプション時の熱損傷量を評価するため、日本を始めとして米国及びECで、蒸発・溶融を伴うディスラプション熱応答解析コードが開発されている。しかし、同一熱負荷条件における各国コードの熱損傷量が互いに異なることが指摘されており、この原因を解明する必要がある。本報告は、ディスラプション熱応答解析コードの数値解析及び数理モデル上の種々のパラメータ(計算格子、時間増分、境界条件、蒸発モデル式及びモデル定数、材料の熱物性値の温度依存性など)の感度特性を評価した結果をまとめたものである。本解析の結果、材料の熱伝導率及び蒸気圧の温度依存性が熱損傷量に大きく影響することが明らかとなった。しかし、依然として各国間の結果の差を説明し得る有力な根拠を得ることができなかった。そこで、コードの信頼性を検証するためのベンチマーキングを提案した。

報告書

Supplemental description of ROSA-IV/LSTF with No.1 simulated fuel-rod assembly

ROSA-IVグループ

JAERI-M 89-113, 163 Pages, 1989/09

JAERI-M-89-113.pdf:4.32MB

ROSA-IV計画では、大型非定常試験装置(LSTF)において、1次模擬燃料集合体を用い、1985年3月から1988年8月までに計42回の総合実験を実施した。本報は、この期間に実施したLSTF装置及び計装上の変更点、新たなシステム特性試験の結果(流体容積分布と熱損失を含む)及びヒーターロッド材質の物性値を示す。これらは、既報のLSTF装置の説明書(JAERI-M84-237、1985年1月)の増補的役割を持ち、1次炉心を用いたLSTF実験の正確な境界条件を知る上で必要不可欠なものである。

報告書

Data Compilation for Radiation Effects on Ceramic Insulators

福谷 耕司*; 小沢 国夫; 寺沢 倫孝*; 中東 重雄*

JAERI-M 86-127, 76 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-127.pdf:1.48MB

核融合炉においては各種絶縁材料が使用されるがその環境は従来の分裂炉に比較して高線量場であり、温度も極低温から高温までの広範囲にわたる。このため絶縁材料の放射線効果に関しては高速中性子の照射効果の視点に立った現象の解明が目標として採える必要が有る。本報告では、絶縁材料の中からセラミックを中心とする無機絶縁材料を採り上げ、それらの放射線効果について文献デ-タの収集を行なった。収集したデ-タは、物理的特性で分類した。対象とした特性は、寸法安定性(スエリング)、機械的特性、熱的特性、電気的特性等である。各特性毎に更にセラミックスの種類で分類した。図表デ-タは、デ-タシ-ト化した。また、各特性毎に、デ-タの特徴と現状について簡単に纏めた。

論文

An Accuracy analysis of the thermal diffusivity measurement of molten salts by stepwise heating and improved apparatus

加藤 義夫; 小林 清志*; 荒木 信幸*; 古川 和男

J.Phys.,E, 10(9), p.921 - 927, 1977/00

前論文(J.Phys.E:Sci.Instrum.8(1975)461-4)では理想境界条件を仮定してステップ加熱法による液体の熱拡散率測定法の原理と測定例を示したが、本論文は実用的測定装置において問題となる装置誤差の諸問題を解析した。 その解析結果に基き最適測定条件を示し、また改良型測定装置を設計製作したが、本装置によりフッ化物系溶融塩に対しても約800$$^{circ}$$Cまでの測定が可能であることを実証した。 核融合炉ブランケット材、MSBR燃料溶媒として注目されているFlibe(Li$$_{2}$$BeF$$_{4}$$)に関する測定結果としては a=(7.5$$pm$$0.9)$$times$$10$$^{-}$$$$^{4}$$m$$^{2}$$/n (470~700$$^{circ}$$C) が得られ、温度依存性は見られなかった。

論文

A Method for measuring the thermal diffusivity of molten salts by stepwise heating

加藤 義夫; 小林 清*; 荒木 信幸*; 古川 和男

J.Phys.,E, 8(6), p.461 - 464, 1975/06

高熱融体、特にフッ化物溶融塩の熱拡散率を測定するため開発した非定常法の一種であるStep加熱方式について述べる。本方式は被測定液体中に置かれた薄い金属平板をStep関数状に加熱し、それによる液体の温度上昇を平板下方の一点で測定し、2時点の温度比から理論的に熱拡散率を求めるものである。測定装置はフッ化物溶融塩に対する耐熱耐食性に考慮が払われ、また対流の発生を防止する工夫がなされている。1回の測定に要する時間は約10秒以下で、広い温度領域(~800$$^{circ}$$C)迄測定可能である。H$$_{2}$$O、NaNO$$_{3}$$(310~410$$^{circ}$$C)およびNaNO$$_{2}$$(280~310$$^{circ}$$C)迄測定した結果標準データと良い一致を示した。

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