輻射を利用した原子力キャビティ冷却システムの伝熱特性に関する研究

坂野 雅樹*; 舩谷 俊平*; 高松 邦吉

山梨講演会2022講演論文集(CD-ROM), 6 Pages, 2022/10

本研究では、放射冷却を採用した原子炉圧力容器(RPV)の受動的冷却設備の安全性に関する基礎的研究を行う。本研究の目的は、自然災害が発生した場合でも、放射冷却を採用したRPVの受動的冷却設備は、安全で信頼できることを実証することである。そこで、いくつかのステンレス製の容器を使って、実機の受動的冷却設備の約1/20スケールである実験装置を製作した。実験装置内の発熱体の表面はRPVの表面を模擬しており、その発熱体は実験装置内で自然対流と輻射を発生させる。実験の結果、実験装置内の自然対流を詳細に可視化することに成功した。

Advanced ceramics synthesized by inductively coupled plasma with inner RF antenna

中垣 圭太; 山内 俊彦; 菅野 善則*; 小林 清二*

Japanese Journal of Applied Physics, 47(1), p.797 - 799, 2008/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.47.797

27.12MHzRF加熱プラズマを組み込んだCVD装置を開発し、アドバンストセラミックス、特にダイヤモンドの合成研究を開始した。本装置は、4ターンRFアンテナコイルをチャンバー内部に設置した所に特徴を有する。ここでは、世界で初めて静電結合型プラズマ(CCP)が突然ある閾値パワーを超えると誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移することを発見した。プラズマの重要な特性をダブルプローブで測定した所、Te 10eV及びne 10E11cmで、これは分子の解離に適した特性であった。プラズマ中の不純物を分光学的に調べたが、全く何の不純物のスペクトルも観測できなかった。低パワーRF加熱プラズマでシリコン基板上に、球状ダイヤモンドを合成できた。

核破砕ターゲット内の乱流挙動に関する数値的予備検討

高瀬 和之; 北村 竜明*; 久米 悦雄; 一宮 浩一*; 駒田 一郎*

日本機械学会関東支部山梨講演会(2003)講演論文集,No.030-4, p.77 - 78, 2003/00

加速器駆動核変換システムのターゲット窓形状の最適化のための研究を山梨大学と協力して行っている。本論文は原研が担当した数値解析による予備検討結果をまとめたものである。ターゲット窓は高エネルギー陽子ビームによって高熱負荷を受けるため、衝突噴流による除熱性能の向上が考えられている。ターゲット内は乱流であり、したがって数値解析には適切な乱流モデルが必要である。従来の研究から、衝突噴流場では壁面近傍の乱流成分による主流への影響が無視できないことを著者らは指摘した。本研究では、壁面近傍の乱流成分を高い精度で予測できると期待される低レイノルズ数乱流モデルを使って、現設計のターゲット形状を模擬した体系で2次元乱流解析を行い、乱れの等方性と非等方性による解析結果への影響を定量的に調べた。非等方性乱流モデルで予測した噴流衝突時の流速や乱流エネルギーの分布は実験結果の傾向をおおむね模擬できることを示した。

回収クリプトンガスの長期貯蔵技術開発 -ゼオライト封入基礎試験(III)

兒島 弘直*

PNC TJ168 83-05, 12 Pages, 1980/03

PNC-TJ168-83-05.pdf:0.29MB

53年度までの外熱式による封入試験の結果から,外熱式容器のパッキング,シール性に問題があることが判明したので,本年度は内熱式封入容器の製作を行った。その操作系統図と容器内部断面図を図1および図2に示す。内熱式は容器内部に加熱部分を包んでいるので,容器外部を水冷することができ,ねじの部分のパッキング材としてテフロンなど有機材料が使用できるため外熱式ほどシール性に気を配る必要はない。本容器を使用した500,1,000atmまででは特に問題は起こらなかった。図1に示すように本年度はガスの回収回路を設け,封入後の残留ガス回収操作についても検討した。その結果容器内圧力が15Kg/cm2までのガスを回収することができた。加熱部分は3段階に分けて,温度の測定および制御ができるようにしてあるが,ガスの対流が大きく,定常状態では下部のヒーターのみが通電され,一番上部のヒーターにはほとんど通電の必要はなかった。

TBP回収再利用工学試験

板倉 慶次*; 黒田 康雄*; 菅 福彦*; 小林 慎一郎*; 小木 勝美*; 西嶋 直孝*; 佐藤 輝義*

PNC TJ121 79-03, 111 Pages, 1979/02

PNC-TJ121-79-03.pdf:2.61MB

再処理工程で発生するn-ドデカン-リン酸トリブチルを主成分とする廃溶媒から減圧蒸留法によるリン酸トリブチルの回収法について、非放射性の模擬溶液を用いた基礎試験および中規模試験を行なった。中規模試験装置の蒸留塔は内径84.9mmであり、6mmマクマホンパッキングを1000mmH充填したものである。その結果、次のようなことが判明した。(1)リン酸トリブチル-リン酸ジブチル溶液からリン酸トリブチルをほぼ全量回収することが可能である。その蒸留操作条件は次のようである。・圧力: 4 10mmHg、還流比: 1/2、平均蒸気速度: 700kg/m・h、(2)回収したリン酸トリブチルの品質は次のようである。比重: 0.978 at 20/20、酸度: 0.0006 mole/kg、n-CHOH: 0.23w/w%、加熱減量: 0.464w/w% at 105, 3h

高空隙率多孔性材料を用いた水蒸気改質器の伝熱流動特性,1; 環状流路の伝熱流動特性

一宮 浩一*; 武田 哲明; 山内 大樹*

no journal, , 

高空隙率の多孔性材料を用いた伝熱促進法を一般の熱交換器や水蒸気改質器の伝熱促進に適用するため、アルゴンガスを使用して摂氏400度以上の高温場における環状流路の伝熱流動実験を行った。高温における物性値の変化を考慮して整理した結果、DalleDonneらの報告に見られる熱伝達特性の傾向と一致したことから、得られた試験データは水蒸気改質器の触媒管における伝熱促進のための基礎データとすることができた。

CVD用内部RFアンテナによる急激なCCPからICPへの遷移

山内 俊彦; 中垣 圭太; 菅野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*

no journal, , 

前回の学会では、原子力機構で開始したハイブリッド型CVD装置及び初期実験プラズマについて述べた。そこではRFパワーは100W以下と低かったが、ナノスケールダイヤモンド粒子の生成などに関して報告した。今回は同様の実験装置において、アンテナコイルに直列にコンデンサー(100pF)を加えるなどの改良により、約1kWまで高出力化した。それにより興味あるプラズマ現象のCCPモードからICPモードへの急激な遷移現象を発見した。これまで外部アンテナコイルにおいては、あるRF加熱パワー閾値で電子密度の急激な上昇は観測されていた。しかし、内部アンテナコイルではそのような遷移は生じていず、内部と外部アンテナでは、対照的なプラズマ挙動をするものと考えられていた。またその遷移に関する考察として、電子密度の上昇によるRF吸収パワーの増加を、原因の1つとして挙げている。しかし、これは結果と考えられ、まだわからない部分が多い。これは急激な遷移現象であり、反射パワー,吸収パワー,放射損失パワー等に現れている。また電子密度・温度はプラズマ閉じ込めの改善により急激に上昇したと考えられる。

高温ガス炉の圧力容器周りの熱流動解析

武田 哲明; 西尾 仁志*; 一宮 浩一*

no journal, , 

汎用の熱流動数値解析コードSTAR-CDを用いて、高温工学試験研究炉(HTTR)の一次冷却材流量部分喪失試験時の解析を行い、実測値と比較するとともに、圧力容器と炉容器冷却パネル間の熱放射が圧力容器周りの構造物の温度変化に及ぼす影響を調べた。熱放射を考慮した解析の結果、圧力容器側の温度は低下し、炉容器冷却システム(VCS)側のコンクリート温度は上昇するものの、構造物全体ではVCSによる冷却が十分なされていることを確認した。

CVD用内部RFアンテナによるCCPからICPへの突然遷移

山内 俊彦; 中垣 圭太; 管野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*

no journal, , 

複数巻きRFアンテナコイルをチャンバー内部に取り付けたCVD装置を開発し、容量結合型プラズマ(CCP)と誘導結合型プラズマ(ICP)間の突然生ずる遷移現象解明の研究を行った。まず、この遷移は3種類存在することがわかった。一つ目は、通常の遷移(われわれが最初に内部アンテナで発見、standard transition)、次は、CCPとICPを同時に伴う混合遷移(mixed transition)、そして最後は自己変調繰り返し遷移(self-repeated tramsition)である。それらの遷移のRFパワー及びガス圧に関する境界条件を実験的に見つけるとともに、物理的な遷移現象解明に一歩近づけることができた。

線架橋による新規ハイドロゲルの調製と製剤素材としての可能性

河田 圭司*; 花輪 剛久*; 廣木 章博; 長澤 尚胤; 田口 光正; 鈴木 正彦*; 小口 敏夫*

no journal, , 

薬物徐放素材としてのゲル利用において、架橋剤及び有機溶媒のゲル内残留が問題視され、より安全性が高く、簡便なゲルの調製方法が求められている。本研究では架橋剤が不要でゲルを作製できる放射線橋かけ技術に着目した。製剤担持用の新素材として天然多糖類のカラギナン(-CG)と水溶性高分子のポリエチレンオキサイド(PEO)を選択し、ペースト状混合物への放射線照射によるゲル形成を検討した。モデル製剤として塩化亜鉛(ZnCl)を用いて薬物担体としての可能性を検討した。PEO:-CG:ZnCl:HO=10:5:5:80(wt%)、及び10:5:10:75(wt%)で溶解した水溶液に30-80kGyの線を照射した結果、ハイドロゲルが得られることがわかった。調製したハイドロゲルの膨潤度等を調べた結果、ハイドロゲルの膨潤度はZnCl含有量の影響を受け、ZnClを含有しない系では25、ZnClを5%及び10%含有する試料は35及び40に達した。ZnCl放出挙動を調べた結果、初期のZnCl濃度,照射線量に関係なく12時間で、ほぼ100%のZnClが放出されることがわかった。また、放出に伴いゲルが崩壊しないことも確認できた。したがって、薬物担持体として利用できる見通しが得られた。