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論文

Electronic structures of ultra-thin silicon carbides deposited on graphite

馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; Nath, K. G.

Applied Surface Science, 234(1-4), p.246 - 250, 2004/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.35(Chemistry, Physical)

炭化ケイ素(SiC)は耐熱性,化学的安定性を持つワイドギャップ半導体としての応用が期待されている材料である。しかしSiC結晶はsp$$^{3}$$結合でできており固体表面では3次元的に成長するため、数原子層以下の薄膜化は難しい。しかし最近、sp$$^{2}$$結合でできたグラファイト状の構造を持つSiC単原子層が安定に存在するという理論計算が報告された。本研究はこれを実験的に確かめるため、グラファイト単結晶表面にイオンビーム蒸着法で作成した単原子層以下のSiCの構造をX線光電子分光法(XPS),X線吸収微細構造法(XANES)などの放射光を用いた内殻分光法で調べた。その結果、XPSの化学シフト及びXANESのピークエネルギーなどから、バルクのSiCと異なる構造を持つ二次元状SiCの存在を示唆する結果が得られた。また、XANESスペクトルの偏光依存性から、この二次元相がグラファイトと類似の構造を持つことが明らかとなった。

論文

Novel instrument system for discriminating secondary particles in high-spatial-resolution neutron detection

山岸 秀志; 中村 龍也; 曽山 和彦; 正岡 聖; 相澤 一也

Review of Scientific Instruments, 75(7), p.2340 - 2345, 2004/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:47.59(Instruments & Instrumentation)

ヘリウム-3($$^{3}$$He)ガスを用いた高位置分解能二次元中性子検出器(2D-ND)の開発のため、二次粒子を識別する機能を有した新しい計測システム(InSPaD)の検討を行った。InSPaDは各信号チャンネルに特定の弁別レベルを単に設定することによって、$$^{3}$$He(${it n}$,${it p}$)${it T}$反応で発生したプロトンとトリトンのトラックを識別することができる。そして、そのシステムは高い位置検出分解能,高計数率,低バックグラウンド及び安定性を実現する。InSPaDを用いた2D-NDのシミュレーションを行い、$$^{3}$$Heに10%のC$$_{2}$$H$$_{6}$$を混合し、圧力0.3MPaで封入したガス条件で、0.46mmの位置分解能が得られることを示した。また、MSGCを用いた中性子計測実験により、二次粒子の飛程及び出力パルス波高分布を測定し、シミュレーション結果と測定結果がよく合っていることを確認した。以上の検討及び実験結果からInSPaDの実現の見通しが得られた。

報告書

中性子散乱実験用マイクロストリップガスチェンバーの開発; エンコードボードの開発とシミュレーション

正岡 聖; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦

JAERI-Research 2003-012, 14 Pages, 2003/06

JAERI-Research-2003-012.pdf:1.58MB

大強度陽子加速器施設での中性子散乱実験用の高速・高効率・高位置分解能の2次元中性子検出器として、マイクロストリップガスチェンバー(Micro-strip Gas Chamber: MSGC)の開発を行っている。今回FPGA(Field-Programmable Gate Array)を搭載したエンコードボードを開発した。FPGAは、そのロジックをプログラミングすることによって、MSGCからの信号をデジタル処理することができ、プロトンとトリトンが形成するトラックの情報を読み出すことができる。したがって、我々は、一連のデータ処理システムを使って近似的にトラックの中点を中性子核反応位置として表示する方法で位置情報を得ることができる。実際の中性子照射実験を想定してシミュレーションを行った結果、現在のデータ処理システムで1.6mm以下の位置分解能が得られることがわかった。

論文

A SrBPO$$_{5}$$:Eu$$^{2+}$$ storage phosphor for neutron imaging

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 藤 健太郎; 高橋 浩之*; 中澤 正治*; 近藤 泰洋*

Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S1589 - S1591, 2002/12

 被引用回数:30 パーセンタイル:73.12(Materials Science, Multidisciplinary)

パルス中性子の2次元イメージング用蛍光体としてSrBPO$$_{5}$$:Eu$$^{2+}$$蛍光体の特性を調べた。われわれは本蛍光体が、Gdのような中性子有感物質を添加しなくても、中性子照射後、635nmのレーザー光を照射することによって輝尽性蛍光特性を有することを発見した。単位中性子束あたりの輝尽性蛍光の強度は中性子エネルギーの-0.5乗に比例することがわかった。中性子感度は母体中のホウ素をホウ素-10に濃縮することによって増大することを確認した。$$gamma$$線感度と中性子感度の比は市販の中性子イメージングプレートより10倍優れていることも確認した。

論文

Water experiment of high-speed, free-surface, plane jet along concave wall

中村 秀夫; 伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 井田 瑞穂*; 加藤 義夫; 前川 洋

Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1268 - 1275, 1997/00

IFMIF装置の液体リチウムターゲットを水流で模擬し、その凹面壁を流下する高速の板状噴流の安定性を、約17m/s以下の流速で調べた。今回新たに採用した直列2段の2次元レデューサノズルは、内壁で剥離を生ずること無く、安定で均一な流速分布の噴流を生成した。噴流の表面には長さに沿って2次元、3次元の界面波が生じたが、全長130mmに渡り、大きさの変化は小さかった。噴流内の流速分布は、ノズル出口付近で自由渦の流速分布(半径に反比例)に変化し、この結果噴流の厚さが増加した。1次元運動方程式を用いた厚さ予測は、この変化を考慮に入れることで実験結果を良く予測した。

論文

Development of a nuclear-thermal coupled calculation code system

菅谷 信一*; 川崎 弘光*; 山田 光文*; 関 泰

Fusion Engineering and Design, 27, p.269 - 274, 1995/00

核融合炉の設計において、トリチウムを固体トリチウム増殖材から回収するためには温度制御が必要で、そのためにはブランケット内での温度分布を精度良く求める必要がある。またプラズマ対向機器などで冷却能力が喪失した場合にも温度変化を精度良く求める必要がある。このような温度分布の時間変化を精度良く求めることを目的として2次元の核熱結合計算コードシステムを開発した。このシステムは2次元放射線輸送計算コードDOT-3.5を、核発熱計算コードAPPLE-3を介して、有限要素に基づく非線型温度解析コードADINATに結びつけたものである。この計算システムを使用して、FNSにおいて測定した黒鉛および炭酸リチウム試料中の核発熱による温度変化を計算した。計算と実験の良い一致により、計算システムの妥当性を示した。

論文

Loss-of-coolant accident analysis for ITER divertor system

与能本 泰介; 久木田 豊; 小川 益郎; 功刀 資彰; 関 泰; 岡崎 隆司*; 高津 英幸

Proc. of the 6th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics,Vol. 2, p.807 - 814, 1993/00

核融合実験炉ITERのダイバータ冷却系における冷却材喪失事故(LOCA)時の熱水力挙動をRELAP5/MOD3コードと二次元熱伝導計算コードを用いて解析した。事故条件として、コールドレグにおけるギロチン破断及び1%破断(レグ断面積を100%とする)を想定しプラズマ停止の失敗を仮定した。RELAP5による解析結果より、大破断LOCA条件ではダイバータのホットスポットにおいて破断直後に沸騰遷移(DNB)が生じ、小破断LOCA条件では破断後30秒以内にはDNBが生じない事が明らかになった。より詳細な二次元熱伝導解析においても大破断LOCA条件では熱流束が15MW/m$$^{2}$$、水流速が9m/sの場合、熱伝達が2倍に促進されても破断直後のDNBは避けられない事が示された。

報告書

照射キャプセル熱計算コードGENGTCの機能整備と2次元計算への改良

野村 靖; 染谷 博之; 伊藤 治彦

JAERI-M 92-163, 66 Pages, 1992/11

JAERI-M-92-163.pdf:1.75MB

JMTRでの照射キャプセルの構造は、照射試料を中心に配置する同心円であり、試料を取り巻くキャプセル構造材の間隙には、気体あるいは液体が充填されている。このようなキャプセルの熱計算には、米国のオークリッジ国立研究所で開発された1次元熱計算コードGENGTCが用いられている。しかし、キャプセルを設計するためには、キャプセル構成部材、寸法等を変えたパラメータ計算を必要とし、多くの時間と労力を要する。また、短尺燃料のようなキャプセル軸方向への熱流が有意なものについては、2次元の熱計算が必要となる。本報告書は、1次元熱計算コードGENGTCの改良および2次元熱計算コードGENGTC-2の整備の内容とそれぞれのコードの取扱いについて述べたものである。

報告書

Effects of radial core power profile on core thermo-hydraulic behavior during reflood phase in SCTF core-I forced feed tests

岩村 公道; 刑部 真弘*; 数土 幸夫; 傍島 眞; 大貫 晃; 阿部 豊; 安達 公道*; 村尾 良夫

JAERI-M 91-093, 89 Pages, 1991/06

JAERI-M-91-093.pdf:1.87MB

PWR大破断LOCA時再冠水過程の熱水力学的挙動に及ぼす半径方向出力分布の効果を、平板炉心試験装置(SCTF)を用いて調べた。実際のPWRでは周辺バンドルでは中心バンドルよりも出力が低くなっているので、半径方向出力分布に起因するいわゆるチムニー効果のため、高出力バンドルでの冷却を促進することが期待される。SCTFはPWRの半径方向長さを模擬しており、半径方向出力分布効果が調べられる。SCTF第1次炉心における4種類の強制注入試験(S1-01,S1-06,S1-08,S1-11)の試験結果より、以下の点が明らかになった。1)半径方向出力分布により炉心内に二次元的な流れが生じた。横流れの方向はクエントフロント上方では中心の高出力部より周辺の低出力部に向い、クエントフロントの下方では横流れ方向が逆転した。2)総出力が同一の場合の最高出力バンドルにおいては、より急峻な出力分布の方が平坦出力分布の場合より熱伝達率は大きくなる。

報告書

Comparison of facility characteristics between SCTF core-I and core-II

安達 公道*; 岩村 公道; 傍島 眞; 大貫 晃; 阿部 豊; 村尾 良夫

JAERI-M 90-130, 77 Pages, 1990/08

JAERI-M-90-130.pdf:1.72MB

平板炉心試験装置(SCTF)は、PWR-LOCA時の、主として再冠水過程における炉心内の2次元的な熱水力学的挙動を解明することを目的として建設された。SCTF試験計画では3体の模擬炉心を使用する予定であり、それぞれの炉心の設計が少しづつ異なるので、異なる炉心を用いて得た試験データを直接比較して良いかどうかを再現性試験によって明らかにしておく必要がある。本報では、共に強制冠水条件下で行われた、第2次炉心使用の試験S2-13(Run618)と第1次炉心使用の試験S1-05(Run511)とのデータの比較を行なった。システムの熱水力学的挙動においても、炉心の2次元挙動においても、これらの2つの試験はきわめて類似のものであった。しかし、被覆管温度が最高値に達した後の時間帯において、上部プレナムの蓄水挙動や、炉心下部から上方へのクエンチフロントの進行状況等の2次元的な炉心冷却挙動に有意な違いが見られた。

報告書

Cold leg injection reflood test results in the SCTF core-1 under constant system pressure

安達 公道; 岩村 公道; 傍島 眞; 刑部 真弘; 大貫 晃; 阿部 豊; 村尾 良夫

JAERI-M 90-129, 179 Pages, 1990/08

JAERI-M-90-129.pdf:3.71MB

本報告書では、一定系圧力条件下で行われた平板炉心試験装置(SCTF)第1次炉心コールドレグ注入再冠水試験S1-14(Run520)、S1-15(521)、S1-16(522)、S1-17(523)、S1-20(530)、S1-21(531)、S1-23(536)、S1-24(537)において観察されたシステム挙動について紹介する。主な検討項目は、(1)蒸気バインィディング、(2)U字管振動、(3)ECC水のバイパス、(4)炉心冷却挙動、(5)ベント弁の効果、および(6)試験パラメータの影響である。ここに紹介する結果は、再冠水挙動について極めて有用な情報や示唆を与えるものである。

報告書

Development of SCTF cold leg injection test method for eliminating U-tube oscillation during the initial period

安達 公道; 岩村 公道; 傍島 眞; 大貫 晃; 阿部 豊; 大久保 努; 村尾 良夫

JAERI-M 90-107, 146 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-107.pdf:2.89MB

平板炉心試験装置(SCTF)第1次炉心コールドレグ注入試験シリーズにおいては、蓄圧注入系注入期間中およびその後のある時間にわたって、炉心とダウンカマの間でU字管振動が観察された。また、同時期に、非常に良好な炉心冷却が観察された。これら2種類の現象の間には、何らかの関連があるものと思われる。U字管振動は、蓄圧注入から低圧注入への切換え時における炉心条件に大きな不確実性を与える。この切り換え時炉心条件は、炉心2次元熱水力挙動が主として発達する低圧注入期間に対する初期条件となるものであるから、平板2次炉心コールドレグ注入パラメトリック試験の主要な試験からは、上記U字管振動を除去することが望ましい。そこで、検収試験S2-AC1(Run 601)、S2-AC2(Run 602)及びS2-AC3(603)を実施することにより、U字管振動を除去する適当な試験手法を開発した。

論文

Pressure loss of single-phase slanting cross flow in rod bundle

刑部 真弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 24(6), p.498 - 500, 1987/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.43(Nuclear Science & Technology)

ロッドバンドル中における単相斜交流の特性は、原子炉の炉心や蒸気発生器チューブバンドルにおける2次元的な流れの理解及び、特に高速増殖炉(FBR)のIHXとして注目されているジグザグ型コンパクト熱交換器の設計上重要である。流れがロッド軸に対し異なる迎え角を持つ斜交流の圧力損失を計測した。この結果、斜交流の圧力損失は、直交流の圧力損失よりも比較的小さいことが判明した。これは、流れがロッドを斜めに横切ることにより、フォームロスが減少するためと考えられた。また、この実験データと従来行なわれているロッドバンドル内2次元流の計算方法による予測と比較検討した。この結果、この従来法による予測値は、ほぼ実験結果と一致するが、正確な計算のためには、さらに改良検討すべきことが判明した。

報告書

Two-dimensional thermal-hydraulic behavior in core in SCTF core-II forced feed reflood tests; Effects of radial power and temperature distributions

岩村 公道; 傍島 真; 大久保 努; 大貫 晃; 阿部 豊; 安達 公道

JAERI-M 86-195, 189 Pages, 1987/01

JAERI-M-86-195.pdf:4.33MB

平板炉心試験計画の主目的は、PWR-LOCA時再冠水過程における炉心内2次元熱水力挙動を調べる事である。既に実施した平板炉心試験装置(SCTF)第2次炉心試験結果により、不均一半径方向出力分布が存在すると、高出力バンドルでは、熱伝達が促進され、低出力バンドルでは熱伝達が劣化する事が明かとなった。半径方向出力(Q)分布自体と半径方向温度(T)分布の効果を分離して評価する為、急峻Qかつ急峻T、平坦Qかつ平坦T、急峻Qかつ平坦T、及び平坦Qかつ急峻Tの4試験を実施した。本試験結果により、半径出力方向分布に付随して生じる半径方向温度分布が、再冠水初期の炉心内2次元熱水力挙動にとって重要な原因である事が明かとなった。

論文

Heat transfer enhancement in SCTF tests

岩村 公道; 安達 公道; 傍島 真; 大貫 晃; 大久保 努; 阿部 豊; 村尾 良夫

NUREG/CP-0082 Vol.4, p.429 - 444, 1987/00

平板炉心試験装置(SCTF)を用いた再冠水試験により、炉心半径方向の出力分布が存在すると、高出力バンドルにおけるクエンチフロント上方での熱伝達は促進されることが明らかとなった。このような2次元熱伝達挙動は、局所圧力損失測定値の2次元分布と密接な相関関係にあった。液滴分散流モデルに基づくと、熱伝達率は、輻射項、液滴衝突項、及び蒸気強制対流項の3項の和として表現できる。本モデルにより計算した熱伝達率は、クエンチ発生直前を除けば、SCTF、円筒炉心試験装置(CCTF)、及びFLECHT-SEASET等のデータと比較的良く一致した。従来のBromleyタイプの膜沸騰熱伝達率相関式では、SCTF試験で観察されたような2次元熱伝達挙動を予測することはできなかったが、本モデルを用いると、高出力バンドルにおける熱伝達促進を予測することができた。

報告書

核熱結合計算コードシステムの開発

山田 光文*; 湊 章男*; 関 泰; 川崎 弘光*; 前田 正隆*

JAERI-M 86-084, 32 Pages, 1986/06

JAERI-M-86-084.pdf:0.75MB

核融合炉等の設計において核発熱などによる炉コンポ-ネント中の温度分布を精度良く計算するために、核熱結合計算コ-ドシステムを開発した。今回開発した計算システムは2次元体系を対象としており、核発熱が時間的に一定な定常問題のみならず崩壊熱のような非定常問題も取り扱う事ができる。また、結果の図形表示機能を充実させた。本計算システムを用いる事によリ、2次元体系を対象とする核発熱による温度分布を 高い精度で効率良く求める事が可能となった。

論文

Experimental study of two-dimensional thermal-hydraulic behavior in core during reflood phase of PWR LOCA

岩村 公道; 安達 公道; 傍島 真

Journal of Nuclear Science and Technology, 23(2), p.123 - 135, 1986/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:48.61(Nuclear Science & Technology)

PWR-LOCA時再冠水過程における炉心冷却に及ぼす二次元効果について実験的に調べるため、平板炉心試験装置(SCTF)を用いて、同一総出力及び同一初期炉心蓄熱量条件のもとで半径方向出力分布を4種類に変化させた試験を実施した。半径方向出力分布が急峻な場合には、特に炉心上部において高出力及び平均出力バンドルにおける熱伝達が促進され、被覆管温度は低下した。このような半径方向出力分布が被覆管温度に与える影響の定量的な評価を行った。一方、半径方向出力分布が異なる全試験において、上部プレナム蓄水位はホットレグ側で高くなり、PWR炉心の外側バンドルに相当するバンドル内で炉心上半分のクエンチが遅れた。このクエンチの遅れは、上部プレナム内不均一蓄水により外側バンドル内の圧力が内側バンドル内の圧力よりも高くなり、外側バンドル内で流れが停滞する傾向にあるため生じたものと考えられる。

報告書

Two-dimensional Thermal-hydraulic Behavior in Core in SCTF Core-II Cold Leg Injection Tests; Radial Power Profile Test Results

岩村 公道; 傍島 真; 大久保 努; 大貫 晃; 阿部 豊; 安達 公道

JAERI-M 85-106, 234 Pages, 1985/07

JAERI-M-85-106.pdf:5.39MB

平板炉心試験計画の主目的は、PWR-LOCA時再冠水過程における炉心内2次元熱水力挙動を調べることである。半径方向出力分布の効果を調べるため、平板炉心試験装置(SCTF)第2次炉心を用いて、同一総発熱量かつ同一炉心蓄積熱条件下で半径方向出力分布の異なる3回のコールドレグ注入試験を行ない、比較評価した結果、半径方向出力分布が存在する場合には、高出力バンドルでは熱伝達が促進され、低出力バンドルでは熱伝達が悪化することが明らかとなった。高出力バンドルにおける最高温度の低下量は、急峻出力分布試験において約40~120Kと評価された。一方、上部プレナム内の不均一蓄水によっても炉心内2次元流れが生じ、その結果PWRの外周バンドルに相当するバンドルではクエンチが遅れた。しかしながら、上部プレナム蓄水分布が顕著となるのは炉心が最高温度に達した後なので、炉心最高温度に及ぼす影響は小さかった。

報告書

Collision Probability in Two-Dimensional Lattice by Ray-Trace Method and its Applications to Cell Calculations

土橋 敬一郎

JAERI-M 85-034, 206 Pages, 1985/03

JAERI-M-85-034.pdf:5.57MB

3種の1次元座標あるいは一般的な2次元円柱座標で表される多領域格子に対する衝突確率を計算する一連の公式が、「光線軌跡」法と名付けられた数値プロセスを利用するのに適した形式で示され、これに基づいて、いろいろの形状の格子に対する計算ルーチンが開発された。VHTRの燃料ブロックのように粒子構造を伴う二重非均質体系における共鳴吸収を対象とする二つの研究が示された。まず黒鉛希釈材中に分散する粒子の無秩序な分布の共鳴積分に対する効果が究明された。次に粒子及び希釈材中の中性子束が燃料ブロック全体の中性子束分布を記述する方程式で陽に表現され、多領域格子の共鳴吸収を超詳細群で求める厳密な方法で解かれた。原研熱中性子炉体系標準核設計コードシステムSRACが開発された。広範囲な検証計算の結果、SRACが、格子計算に用いられるさまざまな実際的な形状ルーチンのおかげで、すべての型式の熱中性子炉に適用できることが示された。

報告書

PALLAS-2DCY-FX:A Code for Direct Integration of Transport Equation in Two-Dimensional(R,Z)Geometry

竹内 清*; 笹本 宣雄; 金井 康二*

JAERI-M 84-244, 97 Pages, 1985/02

JAERI-M-84-244.pdf:1.97MB

2次元(r,Z)形状における放射線輸送計算を目的として、1973年に開発され、1980年に改訂されたボルツマン輸送方程式の直接積分法コードPALLAS-2DCYを改良、整備して、PALLAS-2DCY-FXを新たに作成した。本コードは、中性子およびガンマ線の遮断計算用に開発されたものである。その主な特徴は、非散乱線束を解析的に計算するルーチンを備え、ダクトやボイド中のストリーミング問題、スカイシャイン問題を正確に計算できる点にある。本報告はコードの入出力データの詳細な説明を与えるものであり、あわせてコード使用の際に必要な情報および種々のテスト問題の計算例について記述している。

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