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1
実用高温ガス炉の安全要件を達成するための燃料・炉心の設計事項
中川 繁昭; 佐藤 博之; 深谷 裕司; 徳原 一実; 大橋 弘史
JAEA-Technology 2017-022, 32 Pages, 2017/09
実用高温ガス炉の設計において、燃料設計、炉心設計、原子炉冷却材系設計、2次冷却材系設計、崩壊熱除去系設計、格納施設設計については、重要性が高く、かつ、その安全要件が軽水炉のそれと大きく異なる。実用高温ガス炉の安全基準の策定に資するため、これらの設計項目の中から、燃料及び炉心の安全要件を達成するための設計事項を検討した。検討にあたっては、受動的な安全性や固有の安全性に基づく高温ガス炉の特長を十分に反映させた。また、炉心設計に関し、キセノン135の生成と消滅による空間出力振動に対する安定性を検討した。検討の結果得られた燃料及び炉心の具体的な設計事項は、今後の実用高温ガス炉の設計に適用可能であり、また、IAEAや国内規制当局における高温ガス炉の安全指針の策定に資することが期待される。
2
HTTR接続熱利用システムのプラント過渡挙動評価; ヘリウムガスタービンと水素製造施設接続に伴うHTTRの安全評価
佐藤 博之; Yan, X.; 大橋 弘史
JAEA-Technology 2017-020, 23 Pages, 2017/08
高温ガス炉は優れた安全性を有し、高温熱供給が可能であることから多様な産業利用が期待されている。日本原子力研究開発機構では、世界で初めての原子炉施設へのヘリウムガスタービン及び水素製造施設の接続に係る許認可の取得、ヘリウムガスタービン発電技術及び水素製造技術の確証を目的に、高温工学試験研究炉を用いて、原子炉から取り出される核熱によりヘリウムガスタービン発電及び水素製造を行うHTTR熱利用試験を計画している。本検討では、HTTRにヘリウムガスタービン及び水素製造施設から成る熱利用システムを接続したHTTR接続熱利用システムを対象にプラント過渡挙動評価を実施した。ヘリウムガスタービンや水素製造施設の接続に伴い評価が必要となる事象として、「負荷の喪失」及び「水素製造施設での異常に起因する2次ヘリウム冷却設備での温度及び圧力変動」を選定するとともに、当該事象についてプラント過渡挙動評価を行った結果、安全評価上の注目パラメータは判断基準を超えることなく、当該システムが技術的に成立することを示した。
3
高温ガス炉に接続するヘリウムガスタービンの設計データ(改訂版)
今井 良行; 佐藤 博之; Yan, X.
JAEA-Data/Code 2017-011, 39 Pages, 2017/08
平成27年度に発行した報告書「高温ガス炉に接続するヘリウムガスタービンの設計データ(JAEA-Data/Code 2016-007)」について、平成28年度に実施したHTTR接続熱利用システムの機器設計結果、並びに、タービン翼候補合金中の核分裂生成物同位体の拡散試験データ分析結果を反映した改訂版である。
4
Uncertainty analysis for source term evaluation of high temperature gas-cooled reactor under accident conditions; Identification of influencing factors in loss-of-forced circulation accidents
本多 友貴; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 大橋 弘史
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/07
近年、社会的ニーズである確率論的リスク評価実施に向けて、不確実さ評価の重要性が高まっている。本研究では、高温ガス炉で想定される減圧事故に制御棒挿入失敗が重畳した事象を対象とした不確実さ評価手法の確立を目指した検討を進めており、ソースターム評価に影響を及ぼす燃料温度評価の不確実さの定量化を目指している。本論文では、そのはじめとして、不確実評価の入力値となる重要因子選定手順を提案するとともに変動パラメータの系統的な導出及び当該変動パラメータが保有する不確実さ抽出の結果について報告する。
5
Design approach for mitigation of air ingress in high temperature gas-cooled reactor
佐藤 博之; 大橋 弘史; 中川 繁昭
Mechanical Engineering Journal (Internet), 4(3), p.16-00495_1 - 16-00495_11, 2017/06
本報告では、高温ガス炉の減圧事故時における炉心への空気侵入に対して、受動的な抑制を可能とする原子炉構造を提案する。第1に、従来、側部反射体内に設けられた冷却材上昇流路を内部反射体に移動する。第2に上部可動反射体を流路反転を行う構造に変更する。提案する原子炉構造の有効性評価として、冷却材流路での自然対流や炉内構造物での熱伝導、熱放射等、原子炉内の重要な物理現象を考慮した熱物質収支計算を行った。その結果、在来の原子炉構造に比べて減圧事故時の空気侵入量を大幅に低減可能であることが明らかにした。
6
Measurements of $$B to J/psi$$ at forward rapidity in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV
Aidala, C.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他425名*
Physical Review D, 95(9), p.092002_1 - 092002_18, 2017/05
 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)
We report the first measurement of the fraction of $$J/psi$$ mesons coming from $$B$$-meson decay ($$F_{B to J/psi}$$) in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV. The measurement is performed using the forward silicon vertex detector and central vertex detector at PHENIX, which provide precise tracking and distance-of-closest-approach determinations, enabling the statistical separation of $$J/psi$$ due to $$B$$-meson decays from prompt $$J/psi$$. The measured value of $$F_{B to J/psi}$$ is $$8.1% pm 2.3%{(rm stat)} pm1.9% {(rm syst)}$$ for $$J/psi$$ with transverse momenta $$0 < p_T < 5$$ GeV/$$c$$ and rapidity $$1.2<|y|<2.2$$. The measured fraction $$F_{B to J/psi}$$ at PHENIX is compared to values measured by other experiments at higher center of mass energies and to fixed-order-next-to-leading-logarithm and color-evaporation-model predictions. The $$bbar{b}$$ cross section per unit rapidity $$[dsigma/dy(pp to bbar{b})]$$ extracted from the obtained $$F_{B to J/psi}$$ and the PHENIX inclusive $$J/psi$$ cross section measured at 200 GeV scaled with color-evaporation-model calculations, at the mean $$B$$ hadron rapidity $$y=pm 1.7$$ in 510 GeV $$p+p$$ collisions, is $$3.63_{-1.70}^{+1.92}$$ $$mu$$b. It is consistent with the fixed-order-next-to-leading-logarithm calculations.
7
Angular decay coefficients of $$J/psi$$ mesons at forward rapidity from $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV
Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他389名*
Physical Review D, 95(9), p.092003_1 - 092003_13, 2017/05
We report the first measurement of the full angular distribution for inclusive $$J/psirightarrowmu^{+}mu^{-}$$ decays in $$p$$$$+$$$$p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV. The measurements are made for $$J/psi$$ transverse momentum $$2 < p_{T} < 10$$ GeV/$$c$$ and rapidity $$1.2 < y < 2.2$$ in the Helicity, Collins-Soper, and Gottfried-Jackson reference frames. In all frames the polar coefficient $$lambda_{theta}$$ is strongly negative at low $$p_{T}$$ and becomes close to zero at high $$p_{T}$$, while the azimuthal coefficient $$lambda_{phi}$$ is close to zero at low $$p_{T}$$, and becomes slightly negative at higher $$p_{T}$$. The frame-independent coefficient $$tilde{lambda}$$ is strongly negative at all $$p_{T}$$ in all frames. The data are compared to the theoretical predictions provided by nonrelativistic quantum chromodynamics models.
8
Observation of $$Xi$$ bound states in the $$^{12}$$C$$(K^-,K^+)X$$ reaction at 1.8 GeV/$$c$$ in J-PARC
永江 知文*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; 谷田 聖; et al.
Proceedings of Science (Internet), 7 Pages, 2017/05
We have carried out a pilot data taking of the J-PARC E05 experiment to search for the bound state peaks of $$^{12}_{Xi}$$Be in the $$^{12}$$C$$(K^-,K^+)X$$ reaction at 1.8 GeV/$$c$$. The measurement was performed at the K1.8 beam line of the J-PARC hadron experimental hall with a typical $$K^-$$ beam intensity of $$6 times 10^5$$ every six seconds. So far the best energy resolution of about 6 MeV FWHM was achieved with the existing SKS spectrometer. With a reasonable statistics, we have succeeded to observe peak structures in the bound region, which seems to suggest that the potential depth of $$Xi$$ would be deeper than 14 MeV estimated in the previous measurements.
9
Nonperturbative-transverse-momentum effects and evolution in dihadron and direct photon-hadron angular correlations in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 510 GeV
Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他462名*
Physical Review D, 95(7), p.072002_1 - 072002_19, 2017/04
 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)
Dihadron and isolated direct photon-hadron angular correlations are measured in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 510 GeV. Correlations of charged hadrons of $$0.7 < p_T < 10$$ GeV/$$c$$ with $$pi^0$$ mesons of $$4 < p_T < 15$$ GeV/$$c$$ or isolated direct photons of $$7 < p_T < 15$$ GeV/$$c$$ are used to study nonperturbative effects generated by initial-state partonic transverse momentum and final-state transverse momentum from fragmentation. The nonperturbative behavior is characterized by measuring the out-of-plane transverse momentum component $$p_{rm out}$$ perpendicular to the axis of the trigger particle, which is the high-$$p_T$$ direct photon or $$pi^0$$. Nonperturbative evolution effects are extracted from Gaussian fits to the away-side inclusive-charged-hadron yields for different trigger-particle transverse momenta ($$p_{T}^{rm trig}$$). The Gaussian widths and root mean square of $$p_{rm out}$$ are reported as a function of the interaction hard scale $$p_{T}^{rm trig}$$ to investigate possible transverse-momentum-dependent evolution differences between the $$pi^0$$-$$h^pm$$ and direct photon-$$h^{pm}$$ correlations and factorization breaking effects. The widths are found to decrease with $$p_{T}^{rm trig}$$, which indicates that the Collins-Soper-Sterman soft factor is not driving the evolution with the hard scale in nearly back-to-back dihadron and direct photon-hadron production in $$p+p$$ collisions. This behavior is in contrast to Drell-Yan and semi-inclusive deep-inelastic scattering measurements.
10
Probabilistic risk assessment method development for high temperature gas-cooled reactors, 4; Use of operational and maintenance experiences with the high temperature engineering test reactor
清水 厚志; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 大橋 弘史
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 8 Pages, 2017/04
本報告では、HTTR運転経験を活用したPRAパラメータ更新方法について検討した。初めに、実用高温ガス炉で安全機能を有し、高温ガス炉特有の環境下で供用される機器や他データベースで取扱わない機器を分析対象として選定した。次に選定機器について、機器バウンダリを設定するとともに、月例サーベイランス作動試験記録や運転保守データベース等、からパラメータ推定用必要情報を収集した。最後に、事前分布に軽水炉信頼性データベースに収録された評価値を用い、収集したデータに基づきベイズ統計により推定を行った。その結果、HTTR運転経験の活用が不確かさ低減に有効であることを明らかにした。
11
Probabilistic risk assessment method development for high temperature gas-cooled reactors, 1; Project overviews
佐藤 博之; 西田 明美; 大橋 弘史; 村松 健*; 牟田 仁*; 糸井 達哉*; 高田 毅士*; 肥田 剛典*; 田辺 雅幸*; 山本 剛*; et al.
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 7 Pages, 2017/04
本報告では、高温ガス炉PRAの実施上の課題である、建屋や黒鉛構築物、配管など静的な系統、構築物及び機器の多重故障を考慮した地震PRA手法の確立に向け進めている、静的SSCの多重故障を考慮した事故シーケンス評価手法構築、建屋、黒鉛構築物の損傷を考慮したソースターム評価手法構築、地震時の具体的な事故シナリオ検討に資するフラジリティ評価手法構築及び実用高温ガス炉への適用性評価の概要について報告する。
12
Measurement of temperature response of intermediate heat exchanger in heat application system abnormal simulating test using HTTR
小野 正人; 藤原 佑輔; 本多 友貴; 佐藤 博之; 島崎 洋祐; 栃尾 大輔; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 飯垣 和彦; 高田 昌二
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 5 Pages, 2017/04
日本原子力研究開発機構は、HTTRを用いて高温ガス炉の核熱利用に向けて研究開発を実施している。高温ガス炉を用いた核熱利用システムは、化学プラント会社の参入の簡素化や建設費の観点から非原子力級を基本として設計している。そのため、原子炉の運転中に異常事象が発生して運転を継続できる必要がある。HTTRを用いた熱利用系異常模擬試験は、中間熱交換器の過渡温度挙動のデータを得るために温度に着目し非核熱で実施した。中間熱交換器は熱利用系とHTTRをつなげる重要な機器である。試験では、ヘリウム冷却材温度はガス循環機によって120$$^{circ}$$Cまで昇温され、熱移動に着目できる理想的な状況で実施された。試験は空気冷却器の流量を増加することによりヘリウムガスの温度を調節することで実施された。中間熱交換器の熱応答は調査され、伝熱管や伝熱促進板のような構成要素に対して、中間熱交換器の上部よりも下部の方が熱応答が遅いことが明らかとなった。この理由は、中間熱交換器の上部から下部に二次ヘリウムが流れるためと考えられえる。試験データは、安全評価コードのモデルを検証するために有益となるものである。
13
Probabilistic risk assessment method development for high temperature gas-cooled reactor, 5; Accident progression analysis
本多 友貴; 佐藤 博之; 大橋 弘史
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 8 Pages, 2017/04
高温ガス炉の確率論的リスク評価(PRA)手法の確立に向けて、静的機器損傷時のソースターム評価手法の開発を進めている。本論文は、構築物及び静的機器が損傷する地震に起因する公衆被ばく上重要な事象として減圧事故を想定し、ソースターム評価上重要因子となる自然循環流量及び燃料最高温度に対する(1)損傷個所(一次系配管破損、スタンドパイプ破損)、(2)緩和機能喪失(炉心冷却機能喪失、反応度制御機能喪失)の重畳の影響について実用高温ガス炉GTHTR300を対象として評価した。結果として、緩和機能喪失の重畳によりさらなる事故進展がないことを定量的に示した。これにより、高温ガス炉の特徴である安全性を活かした設計により、軽水炉と比較して事故シーケンス及びソースターム評価の簡素化が可能であることを示した。
14
Cost performance design for high temperature helium heat transport piping of GTHTR300C and HTTR-GT/H $$_{2}$$ plants
野本 恭信; 堀井 翔一; 角田 淳弥; 佐藤 博之; Yan, X.
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 9 Pages, 2017/04
実用高温ガス炉GTHTR300C及びHTTRに接続する熱利用システム(HTTR-GT/H $$_{2}$$プラント)の熱供給配管設計について報告する。二重管構造と内部断熱管構造を比較検討し、内部断熱管構造の方が配管物量を低減できることより、建設時の配管系据付コストとプラント運転中の熱損失コストを考慮した配管系コストを低減できることを示した。さらに、内部断熱管の外側に保温材を施工することで、熱損失及び高温ヘリウムの温度低下を低減できることを示した。また、耐圧管の材質をHTTRの二重管で使用されたクロム・モリブデン鋼から高温強度に優れたステンレス鋼に変更することで、より小口径で高温ヘリウムの温度低下条件を達成できた。以上の結果に基づき、GTHTR300Cプラント及びHTTR-GT/H $$_{2}$$プラントの熱供給配管仕様を設定した。
15
Probabilistic risk assessment method development for high temperature gas-cooled reactors, 3; Development plan of seismic fragility analysis method
糸井 達哉*; 西田 明美; 高田 毅士*; 肥田 剛典*; 村松 健*; 佐藤 博之
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 5 Pages, 2017/04
本論文では、地震フラジリティ評価を中心に実用高温ガス炉(HTGR)の地震PRA手法の開発計画の概要を述べる。提案する地震フラジリティ評価は、(1)地震フラジリティ評価における不確実性の適切な扱い、(2)断層破壊過程を考慮した地震動シミュレーションの活用、(3)地震フラジリティ評価のための詳細な有限要素モデルの利用、といった特徴を有する。今回提案する地震フラジリティ評価手法は、軽水炉の同評価手法としても適用可能である。
16
Probabilistic risk assessment method development for high temperature gas-cooled reactors, 2; Development of accident sequence analysis methodology
松田 航輔*; 村松 健*; 牟田 仁*; 佐藤 博之; 西田 明美; 大橋 弘史; 糸井 達哉*; 高田 毅士*; 肥田 剛典*; 田辺 雅幸*; et al.
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 7 Pages, 2017/04
高温ガス炉における、地震起因による原子炉冷却材圧力バウンダリを構成する配管の複数破断を含む事故シーケンス群の起因事象モデルについて、ソースタームの支配因子に着目した起因事象に対する階層イベントツリーを適用する場合と、個々の破断の組合せを考慮した多分岐イベントツリーを適用する場合を対象に地震時事故シーケンス頻度評価コードSECOM2-DQFMによる試計算を行った。評価結果から、高温ガス炉のための効率的かつ精度を維持できる起因事象の分類方法を構築できる見通しを得た。
17
Measurement of the relative yields of $$psi(2S)$$ to $$psi(1S)$$ mesons produced at forward and backward rapidity in $$p+p$$, $$p+$$Al, $$p+$$Au, and $$^3$$He+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}=200$$ GeV
Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他361名*
Physical Review C, 95(3), p.034904_1 - 034904_10, 2017/03
 被引用回数:2 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)
The PHENIX Collaboration has measured the ratio of the yields of $$psi(2S)$$ to $$psi(1S)$$ mesons produced in $$p+p$$, $$p+$$Al, $$p+$$Au, and $$^3$$He+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}=200$$ GeV over the forward and backward rapidity intervals $$1.2 < |y| < 2.2$$. We find that the ratio in $$p+p$$ collisions is consistent with measurements at other collision energies. In collisions with nuclei, we find that in the forward ($$p$$-going or $$^3$$He-going) direction, the relative yield of $$psi(2S)$$ mesons to $$psi(1S)$$ mesons is consistent with the value measured in $$p+p$$ collisions. However, in the backward (nucleus-going) direction, the $$psi(2S)$$ meson is preferentially suppressed by a factor of $$sim 2$$. This suppression is attributed in some models to the breakup of the weakly bound $$psi(2S)$$ meson through final-state interactions with comoving particles, which have a higher density in the nucleus-going direction. These breakup effects may compete with color screening in a deconfined quark-gluon plasma to produce sequential suppression of excited quarkonia states.
18
Measurement of long-range angular correlations and azimuthal anisotropies in high-multiplicity $$p$$ + Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}=200$$ GeV
Aidala, C.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他304名*
Physical Review C, 95(3), p.034910_1 - 034910_10, 2017/03
 被引用回数:3 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)
We present measurements of long-range angular correlations and the transverse momentum dependence of elliptic flow $$v_2$$ in high-multiplicity $$p$$ + Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}=200$$ GeV. A comparison of these results to previous measurements in high-multiplicity $$d$$ + Au and $$^3$$He + Au collisions demonstrates a relation between $$v_2$$ and the initial collision eccentricity $$epsilon_2$$, suggesting that the observed momentum-space azimuthal anisotropies in these small systems have a collective origin and reflect the initial geometry. Good agreement is observed between the measured $$v_2$$ and hydrodynamic calculations for all systems, and an argument disfavoring theoretical explanations based on initial momentum-space domain correlations is presented. The set of measurements presented here allows us to leverage the distinct intrinsic geometry of each of these systems to distinguish between different theoretical descriptions of the long-range correlations observed in small collision systems.
19
Study of the $$overline{K}$$-nucleus interaction by using the $$^{12}$$C(K$$^{-}$$, p) reaction at J-PARC
市川 裕大; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 金原 慎二; 中田 祥之; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 13, p.020007_1 - 020007_5, 2017/02
これまで反K中間子と原子核の間の相互作用はK中間子原子(K-中間子と原子核の電磁相互作用による束縛状態)のX線を用いて研究が行われてきた。しかし、このK中間子原子のX線測定では理論モデルの種類によって結果が大きく依存するという問題がため、X線測定だけでは相互作用を決定することが困難である。そこで、われわれは$$^{12}$$C(K$$^{-}$$, p)反応におけるエネルギースペクトルを測定し、理論計算と比較する手法を用いて反K中間子と原子核の間の相互作用を決定しようとしている。この手法は既にKEK E548実験で行われているが、実験セットアップ上の問題点が指摘されているため、過去の高エネルギー加速器研究機構での実験では不十分である。そこで、われわれはJ-PARCにおいて再実験を行い、正しく$$^{12}$$C(K$$^{-}$$, p)のスペクトルを取得することに成功した。
20
Investigation of absorption characteristics for thermal-load fluctuation using HTTR
栃尾 大輔; 本多 友貴; 佐藤 博之; 関田 健司; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 高田 昌二; 中川 繁昭
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(1), p.13 - 21, 2017/01
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
原子力機構ではGTHTR300Cの設計研究を行っている。水素製造施設のような熱利用系において発生した異常による熱負荷の変動が発生した場合でも、原子炉システムは、安定かつ安全な運転、更に安定な電力供給を継続することが求められている。そのためには、熱負荷変動を原子炉システムで吸収でき、安定かつ安全な運転を継続できることを実証する必要がある。原子力機構では、原子炉及びIHXによる熱負荷変動吸収特性を明らかにするために、核熱を伴わない熱負荷変動吸収試験を計画・実施した。その結果、原子炉は予想より大きな吸収容量を有しており、IHXも熱利用系で発生した熱負荷変動を吸収できることを明らかにすることができた。このことから、原子炉及びIHXは、熱利用系で発生した熱負荷変動の有意な吸収容量を有していることを確認した。さらに、RELAP5/MOD3に基づいた安全評価コードは、熱負荷変動吸収挙動を保守的に評価できることを確認した。