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Kim, B. K.*; Tan, L.*; 酒瀬川 英雄; Parish, C. M.*; Zhong, W.*; 谷川 博康*; 加藤 雄大*
Journal of Nuclear Materials, 545, p.152634_1 - 152634_12, 2021/03
被引用回数：6 パーセンタイル：47.68(Materials Science, Multidisciplinary)Understanding the effects of helium on microstructures and mechanical properties of reduced-activation ferritic-martensitic steels is important to use of these steels in fusion reactor structures. 9Cr-2WVTa steels were doped with 
Ni and 
Ni isotopes at 2 weight percent to control the rate of transmutation helium generation. The samples were irradiated in the High Flux Isotope Reactor. Transmission electron microscopy revealed a variety of precipitates and the radiation-induced dislocation loops and cavities (voids or helium bubbles). Tensile tests of the irradiated samples at the irradiation temperatures showed radiation-hardening at 300
C and radiation-softening at 400C. Analysis indicates that the hardening primarily originated from the loops and cavities. The Ni-doped samples had greater strengthening contributions from loops and cavities, leading to higher hardening with lower ductility than the Ni-doped samples. The greater helium production of Ni did not show pronounced reductions in ductility of the samples.
朝比 祐一; 藤井 恵介*
プラズマ・核融合学会誌, 97(2), p.86 - 92, 2021/02
本研究では、5次元ジャイロ運動論的シミュレーションによる大規模データを、データ駆動科学的手法により解析した。まず、少数の波が支配的なコヒーレントな状態と様々な波が入り乱れる乱雑な状態の判別を、特異値分解を用いて行った。これにより突発的に起こる熱輸送現象のあとプラズマは乱雑な状態になること、乱雑さはその後自発的に減少すること、次の突発現象はそのような自己組織化の後に起きることが明らかになった。この過程はLandau減衰をはじめとする速度空間構造の変化と密接に変化していると考えられる。しかし、従来手法では5次元位相空間構造の時系列解析は不可能であった。そこでさらに主成分分析による位相空間構造データの圧縮技術を開発した。圧縮されたデータを利用しても突発的輸送が表現できることや、どのような位相空間構造が突発的輸送と関連しているかを論じる。
朝比 祐一; 藤井 恵介*; Heim, D. M.*; 前山 伸也*; Garbet, X.*; Grandgirard, V.*; Sarazin, Y.*; Dif-Pradalier, G.*; 井戸村 泰宏; 矢木 雅敏*
Physics of Plasmas, 28(1), p.012304_1 - 012304_21, 2021/01
被引用回数：7 パーセンタイル：35.17(Physics, Fluids & Plasmas)プラズマ乱流の運動論的シミュレーションによって得られた5次元分布関数の時系列データに主成分分析を適用した。これにより、3桁におよぶデータ圧縮を実現しつつ、83%の累積寄与率を保持できた。各主成分ごとの熱輸送への寄与を調べることで、雪崩的熱輸送には速度空間の共鳴構造が関連していることが明らかとなった。
植永 一生; 古川 勝*
Physics of Plasmas, 27(9), p.092501_1 - 092501_11, 2020/09
被引用回数：1 パーセンタイル：3.49(Physics, Fluids & Plasmas)本研究では、円筒プラズマのRutherfordモデルを用いて、回転磁場と静的誤差磁場の両方を含む外部磁場摂動下での磁気島のダイナミクスを研究した。その結果、不安定なテアリング状態において、外部から印加する回転磁場の周波数を変調し、外部磁場の合成位相が磁気島の位相と反対(あるいはほぼ反対)になるように維持することで、磁気島が完全に抑制されることがわかった。回転磁場の周波数は、シミュレーションで"測定"された磁気島の回転周波数を用いて決定される。
近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 朴 昶虎*; 小柳津 誠*; 平川 康; 古川 智弘
Fusion Engineering and Design, 146(Part A), p.285 - 288, 2019/09
被引用回数：1 パーセンタイル：7.75(Nuclear Science & Technology)核融合中性子源では重陽子ビームターゲットに液体金属リチウムの壁面噴流(Liターゲット)を採用し、Liターゲットは真空中(10
Pa)を高速(15m/s)で流れ、重陽子との核反応で中性子を発生させるともにビーム入熱(10MW)を除去する。本研究では、IFMIF/EVEDA工学実証活動で建設した液体リチウム試験ループ(ELTL)の構造健全性評価のため、Liターゲットを生成するノズル内流動場の評価を行った。ターゲットアッセンブリのアクリルモデルおよび作動流体として水を用い、ノズル内の流速分布をレーザードップラー流速計により計測し、せん断応力分布を評価した。結果として、2段縮流ノズルの2段目付近でせん断応力が最大値をとることが明らかになり、この箇所の腐食損傷を調査する必要があることを示した。
Donnel, P.*; Garbet, X.*; Sarazin, Y.*; 朝比 祐一; Wilczynski, F.*; Caschera, E.*; Dif-Pradalier, G.*; Ghendrih, P.*; Gillot, C.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 61(1), p.014003_1 - 014003_11, 2019/01
被引用回数：14 パーセンタイル：59.14(Physics, Fluids & Plasmas)
流のポロイダル非対称性は新古典輸送に影響することが知られている。従来の新古典理論によると、静電ポテンシャルのポロイダル非対称性の大きさは非常に小さいと予測される。本研究では乱流による軸対称ポテンシャル生成の枠組みを提示する。帯状流,測地的音響モード、および、対流セルが単一モデルで記述される。これは準中性条件と連立したジャイロ運動論方程式を解くことによって得られる。この計算は乱流によるある特定の駆動が与えられた場合の流れの周波数スペクトルの予測計算結果をもたらす。また、中間的な周波数では主要な機構が帯状流による圧縮となるのに対し、低周波数では乱流レイノルズ応力のバルーニング構造が主要な駆動機構となることも示された。
近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 平川 康; 古川 智弘
Fusion Engineering and Design, 136(Part A), p.24 - 28, 2018/11
被引用回数：3 パーセンタイル：23.44(Nuclear Science & Technology)核融合中性子源では重陽子ビームターゲットに液体金属リチウムの壁面噴流(Liターゲット)を採用し、Liターゲットは真空中(10E-3Pa)を高速(15m/s)で流れ、重陽子との核反応で中性子を発生させるともにビーム入熱(10MW)を除去する。本研究では、Liターゲットの診断技術の開発を目的とし、機械強度試験技術課が開発したレーザープローブ法の長距離測距を目指したレーザー可干渉性の検証試験を行った。測定距離10mの位置から静止拡散反射物体、静止液体金属面、高速流体表面を測定し、計測精度を評価した。結果として、要求を満足する計測精度を得た。
齋藤 真貴子; 小坂 広; 丸山 孝仁; 野口 悠人; 武田 信和; 角舘 聡; 他1名*
Fusion Engineering and Design, 124, p.542 - 547, 2017/11
被引用回数：6 パーセンタイル：42.99(Nuclear Science & Technology)The ITER Blanket Remote Handling System (BRHS) will handle the blanket modules (BMs), which can weigh up to 4.5 ton and be larger than 1.5 m, stably and with a high degree of positioning accuracy. When the ITER has stopped plasma operations for maintenance, the BRHS will be installed in the vacuum vessel, whose components are radioactive, to remove and install the BMs. Therefore, the BRHS will be operated in a high radiation environment (up to 250 Gy/h) having an estimated total dose of 5 MGy during two years maintenance. As components may degrade by gamma irradiation, some equipment is expected to malfunction which causes delays in the in-vessel maintenance schedule. In this study, as the polymer material for the O-rings, bellows, cable sheaths, and coating materials is of the utmost priority in the design of the BRHS, additional material property tests to verify radiation hardness were performed after the candidate materials were irradiated with 
rays up to 5 MGy. After selection the radiation hard materials for BRHS by property test, function test such as sealing tests and repeat test were performed as the second step to confirm that the materials could still function properly as an O-ring and bellows.
東條 寛; 波多江 仰紀; 濱野 隆; 伊丹 潔
Fusion Engineering and Design, 123, p.678 - 681, 2017/11
被引用回数：5 パーセンタイル：36.78(Nuclear Science & Technology)JT-60SA Thomson scattering system will measure electron temperature and density profile. A YAG laser will be toroidally injected to the JT-60SA on its equatorial plane. We designed beam transfer optics as long as 
using a relay image technique. The beam transfer optics designed for the JT-60SA tokamak can transfer the image of initial beam profile (flat-top). The laser beam is transferred from the laser room to the last convex lens placed before the plasma and its size is suppressed within a preferable scale (
30 mm). The resultant beam width in the JT-60SA plasma can be minimized as less than 1 mm. Coping with stray light is another important issue. When the laser goes through the vacuum window, diffuse reflection at the window generates stray light. The stray light can significantly affect signal-to-noise ratio because the Thomson scattered cross section is very small (710
m
). Numerical ray tracing to simulate suitable number of baffle boards for JT-60SA suggested that more than four baffle boards are necessary to suppress the stray light. We adapted six baffle boards which reduces stray light by 
compared with the case without baffle boards.
小林 達哉*; 伊藤 公孝*; 井戸 毅*; 神谷 健作*; 伊藤 早苗*; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 藤澤 彰英*; 稲垣 滋*; 居田 克巳*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.14971_1 - 14971_8, 2017/11
被引用回数：30 パーセンタイル：79.59(Multidisciplinary Sciences)Spatiotemporal evolutions of radial electric field and turbulence are measured simultaneously in the H-mode transition, which is a prototypical example of turbulence structure formation in high-temperature plasmas. In the dynamical phase where transport barrier is established abruptly, the time-space-frequency-resolved turbulent particle flux is obtained. Here we report the validation of the mechanism of transport barrier formation quantitatively. It is found that the particle flux is suppressed predominantly by reducing density fluctuation amplitude and cross phase between density fluctuation and potential fluctuation. Both radial electric field shear and curvature are responsible for the amplitude suppression as was predicted by theory. Turbulence amplitude reduction immediately responds to the growth of the radial electric field non-uniformity and saturates, while cross phase continuously approaches zero.
谷川 博康; Gaganidze, E.*; 廣瀬 貴規; 安堂 正己; Zinkle, S. J.*; Lindau, R.*; Diegele, E.*
Nuclear Fusion, 57(9), p.092004_1 - 092004_13, 2017/06
被引用回数：145 パーセンタイル：99.22(Physics, Fluids & Plasmas)低放射化フェライト鋼の開発および評価の現状について、その製作技術適用性も含めてレビューする。さらに、低放射化フェライト鋼を炉内機器の構造材料として利用するうえでの技術的課題についての議論を紹介する。現状ではDT核融合中性子照射影響に起因する不確定性は安全率のカバーする範囲内で扱われるであろうことが議論から示された。この安全率は、未開発の照射影響および高温での現象を考慮した工学設計基準によって定義され、炉内機器寿命は照射影響に起因する不確定性が受容不可能と判断される条件、または14MeV核融合中性子照射効果が核分裂照射効果から有意に乖離し始める条件で定義されると考えられることを示した。
Bhattacharya, R.*; Vaghela, H.*; Sarkar, B.*; Patel, P.*; Das, J.*; Srinivasa, M.*; 礒野 高明; 河野 勝己
IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 171, p.012058_1 - 012058_8, 2017/03
The design point for the cold circulator of ITER cryo-distribution system has been specified as 2.21 kg/s at 4.3 K inlet temperature having 1.5 bar pressure head dedicated for the nominal operation of toroidal field superconducting magnet. Two cold circulators, manufactured by two independent suppliers, have been installed in the Test Auxiliary Cold Box (TACB) followed by integration of TACB system with the 5.0 kW at 4.5 K class cryogenic test facility at JAEA. Final cold acceptance test of the complete system has been performed in order to validate the design conditions of TACB and cold circulators. Qualification tests of the circulators have been executed at closed loop operating condition. The paper will describe the cool-down of cold circulators down to 4.5 K and normal operating results as well as the experimental validation of performance along with the obtained isentropic efficiencies at the operating conditions meeting the system level requirements of ITER cryo-distribution.
古川 智弘; 平川 康; 近藤 浩夫; 金村 卓治
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.286 - 291, 2016/12
被引用回数：12 パーセンタイル：67.84(Nuclear Science & Technology)国際核融合材料照射試験施設(IFMIF)の中性子源として使用されるリチウムは、大気中の酸素や窒素と容易に化学反応を生じる。IFMIFにおいて使用機器の交換の場合には、その機器に付着したリチウムは、酸化リチウムや水酸化リチウムのようなリチウムに変化することから、これらを交換する機器から安全に除去することが要求される。本研究では、候補洗浄剤であるエタノール中における各種のリチウム化合物(窒化物、水酸化物および酸化物)の溶解挙動について、温度および時間をパラメータに調べた。
岩井 保則; 枝尾 祐希; 浅原 浩雄*; 林 巧
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.267 - 272, 2016/12
被引用回数：6 パーセンタイル：42.81(Nuclear Science & Technology)貴金属触媒によるトリチウム酸化は核融合の分野では酸化後の水蒸気吸着システムと組み合わせ環境へのトリチウム放出を抑制する雰囲気トリチウム除去システムに用いられる基礎的な反応である。電源喪失などの異常事態に対するトリチウム安全性の向上にむけて加熱を要せず室温でトリチウムを酸化できる疎水性触媒の技術が注目されている。疎水性触媒を用いた室温トリチウム酸化触媒塔の設計には疎水性触媒の作成技術の進歩と付随する反応速度の知見が必須である。本報告では室温近傍温度におけるトリチウム酸化の反応速度を評価した。触媒の差を考慮して製造方法が異なる二種類の疎水性触媒を試験に使用した。結果は反応速度は疎水性母材に担持する白金径に強く影響され、反応次数は室温近傍では濃度の0.5乗である。この結果から白金触媒表面でのトリチウム酸化の反応メカニズムの温度による変化を考察した。
中道 勝; 金 宰煥; 宮本 光貴*
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.55 - 58, 2016/12
被引用回数：23 パーセンタイル：86.09(Nuclear Science & Technology)Hydrogen generated via an oxidation reaction of beryllium (Be) with water vapor is explosive, and BeO produced by this reaction is harmful to human bodies. Advanced neutron multipliers with high stability at high temperatures are desirable for a fusion reactor. Development of beryllides as the advanced neutron multipliers has been started in the Broader Approach activities. The authors have developed the fabrication methods of beryllide pebbles: a combination of a plasma sintering method and a rotating electrode method (REM). The beryllide demonstrated a lower reactivity than Be. However, in the case of Be
Ti, it is a serious problem that an annealing treatment is necessary to homogenize the pebbles to a single BeTi phase. On the other hand, the homogenized BeTi pebbles thus produced by the above methods showed larger reactivity than that with no treatment, since the homogenization caused an increase in the specific surface area of the treated pebbles. To prevent increased surface area and reactivity, prototypic pebbles with Be
Ti
and BeV compositions that have no peritectic reaction during cooling process were successfully fabricated without homogenization. Then, the BeTi and BeV prototypic pebbles indicated to have a good oxidation resistance. In the present study, hydrogen retention property that will influence the used materials handling and the system safety as well as reactivity with water vapor are reported.
枝尾 祐希; 岩井 保則; 林 巧
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.273 - 277, 2016/12
被引用回数：5 パーセンタイル：37.23(Nuclear Science & Technology)Detritiation system (DS) is established to guarantee safety assuming the worst case of accidental events of tritium leaks in ITER. Demonstration tests are demanded to ensure the tritium removal efficiency of more than 99% to provide a designing method for DS. Therefore, extremely high accuracy is required for techniques of quantitative analysis of tritium to satisfy the demand. Then, we developed an organic-based hydrophobic platinum catalyst improved the hydrophobicity for reducing the influence of absorption of water vapor. We devised the particle size of the catalyst made small around 1mm 
and hydrogen addition of optimal concentration to ensure to oxidize tritium. As the result of verifying the performance of the improved method by experiment, we succeeded to achieve the high accuracy of more than 99.9% in the quantitative analysis for measuring tritium.
小柳津 誠; 磯部 兼嗣; 林 巧
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.508 - 511, 2016/12
被引用回数：2 パーセンタイル：16.51(Nuclear Science & Technology)SS304やSS316Lステンレス鋼は核融合炉の構造材等として幅広く使用される。これまでの研究から、SS304ステンレス鋼がトリチウム水環境下で腐食が促進することが明らかとなった。そこで、SS304とSS316Lステンレス鋼のトリチウム水中における腐食挙動を比較し、トリチウム水中における腐食促進現象の解明を図った結果、SS316Lステンレス鋼はSUS304ステンレス鋼に比べ、不動態化の阻害などのトリチウムの影響を受けにくいことが明らかとなった。これは、トリチウム水中におけるSS304ステンレス鋼は不動態中のクロムが溶出することで不動態が破壊され、腐食が進行してしまう一方で、クロム溶出環境下でも腐食耐性を持つSS316Lステンレス鋼ではクロムが溶出しても、不動態が維持され、腐食が抑えられることに起因すると考えられ、クロムが溶出する環境下においても防食される材料がトリチウム水環境下で使用する材料として適していることが示唆された。
若井 栄一; 金村 卓治; 近藤 浩夫; 平川 康; 伊藤 譲*; 東 拓真*; 鈴木 晶大*; 深田 智*; 八木 重郎*; 辻 義之*; et al.
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.278 - 285, 2016/12
被引用回数：11 パーセンタイル：64.55(Nuclear Science & Technology)幅広いアプローチ活動の下で、世界最大のリチウム流量率を持つEVEDAリチウム試験ループを建設し、リチウムターゲット施設の工学実証試験を実施した。幅100mm、厚さ25mmのリチウムターゲットとして、片側に自由表面を作り、湾曲した背面壁に沿って高速のリチウム流(15m/s)を250Cにて1300時間以上の時間、安定に流動させることに成功した。また、高速液体リチウムターゲット表面の3次元分布を計測するために新しい波高計測法としてレーザープローブ法を開発し、リチウムターゲットを実測した結果、その表面の波の変動値は要求値である
1mmを十分に満足していることを明らかにした。その他、リチウム純化などを含めた工学実証試験やリチウムターゲット施設の工学設計を評価し、それらを纏めた。
TiO
with LiZrO
星野 毅
Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.221 - 226, 2016/12
被引用回数：50 パーセンタイル：96.83(Nuclear Science & Technology)核融合エネルギー開発の早期実現をはかることを目的として行う研究開発である幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、高温長時間使用時においても化学的安定性に優れた先進トリチウム増殖材料開発を行っている。従来のLi添加型LiTiO微小球製造は、真空及び水素雰囲気中における焼成等の複雑な製造プロセスが必要であった。そこで、焼成が容易な大気中においても、化学的安定性に優れ、高いLi原子密度も有する新たな先進トリチウム増殖材料の探索を行った。様々な材料を検討した結果、従来のLi添加型LiTiO( LiTiO)にLiZrOを添加した微小球製造を試み、この試作球の特性評価を行ったところ、トリチウム放出特性に優れた5ミクロン以下の結晶粒径を有する微小球を大気中で製造できることを明らかにした。また、本微小球は、更なるLi原子密度の増加が期待できるLi添加型LiTiOとLiZrOの固溶体を形成していることも解明し、新たな先進トリチウム増殖材料としての見通しを得た。
O assembly and DT neutron source at JAEA/FNS佐藤 聡; 権 セロム; 太田 雅之; 落合 謙太郎; 今野 力
Fusion Engineering and Design, 109-111(Part B), p.1728 - 1732, 2016/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)DT中性子及び14MeV以下のエネルギーの中性子に対して、新しいドジメトリー断面積のライブラリーIRDFF1.0を検証することを目的に、LiO体系及び原子力機構FNSのDT中性子源を用いた積分テストを行った。ドジメトリー反応率の測定のために、多くの放射化箔を体系の中心軸に沿って設置し、DT中性子照射後、高純度Ge検出器を用いて放射化箔からの崩壊線を測定し、様々なドシメトリー反応率を導出した。モンテカルロ輸送計算コードMCNP5-1.40及び核データライブラリーENDF/B-VII.1、ドジメトリー反応の断面積としてIRDFF-v.1.05を用いて反応率を計算した。計算結果は概ね測定値と良い一致を示し、DT中性子照射によるLiO体系での中性子場において、IRDFF-v.1.05の多くのデータが妥当であることを実証した。
