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1
A Guide to introducing burnup credit, preliminary version; English translation
奥野 浩; 須山 賢也; 龍福 進*
JAEA-Review 2017-010, 93 Pages, 2017/06
使用済燃料を取扱う施設の臨界安全管理に対して、燃焼度クレジットを導入することが検討されている。本資料は、今後国内の使用済燃料を取扱う施設において燃焼度クレジットを採用することを目的として、使用済燃料の同位体組成と臨界性の予測に関する技術的現状、安全評価上考慮すべき点、そして規制に関する現状をまとめたものである。この報告書は、燃料サイクル安全研究委員会がJAERI-Tech 2001-055として日本語で刊行した「燃焼度クレジット導入ガイド原案」の英訳である。
2
3次元輸送計算コードMCNPを用いた森林除染による空間線量率の低減効果の検討
邉見 光; 山口 徹治; 武田 聖司; 木村 英雄
原子力バックエンド研究(インターネット), 24(1), p.3 - 14, 2017/06
福島第一原子力発電所の事故起源の放射性セシウムにより汚染された森林の除染に関して、居住区域における空間線量率の低減が顕著になる汚染源の条件や除染の範囲を感度解析によって検討した。汚染源を$$^{134}$$Csおよび$$^{137}$$Csを含む堆積有機物層(A$$_{0}$$層)と表層土(A$$_{1}$$層)とし、モンテカルロ法による3次元輸送計算コードMCNPを用いて空間線量率を算出した。森林斜面の数、角度、汚染の分布状態、森林土壌中の放射性セシウムの量、除染範囲、林縁から評価点までの距離、評価点の高さをパラメーターとした。その結果、汚染の分布が均一の場合、林縁から20mまでのA$$_{0}$$層の除染が、空間線量率の低減に効果的であることがわかった。一方、林縁から20m以遠の汚染が20m以内よりも高いような、汚染の分布が不均一の場合、A$$_{1}$$層に比べA$$_{0}$$層に含まれる放射性セシウムの量が多い条件においてのみ、林縁から40mまでのA$$_{0}$$層の除染により、空間線量率が顕著に低減した。
3
Reference curve of fatigue crack growth for ferritic steels under negative R ratio provided by ASME Code Section XI
長谷川 邦夫*; Mares, V.*; 山口 義仁
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(3), p.034501_1 - 034501_5, 2017/06
Reference curves of fatigue crack growth rates for ferritic steels in air environment are provided by the ASME Code Section XI Appendix A. The fatigue crack growth rates under negative R ratio are given as da/dN vs. K$$_{max}$$. It is generally well known that the growth rates decreases with decreasing R ratios. However, the da/dN as a function of K$$_{max}$$ are the same curves under R = 0, -1 and -2. In addition, the da/dN increases with decreasing R ratio for R$$<$$-2. This paper converts from da/dN vs. K$$_{max}$$ to da/dN vs. $$Delta$$K$$_{I}$$, using crack closure U. It can be seen that the growth rate da/dN vs. $$Delta$$K$$_{I}$$ is better equation than da/dN vs. K$$_{max}$$ from the view point of stress ratio R. Furthermore, extending crack closure U to R = -5, it can be explained that the da/dN decreases with decreasing R ratio in the range of -5 $$<$$ R $$<$$ 0. This tendency is consistent with the experimental data.
4
Thermofluid dynamic analysis for THAI tests with passive hydrogen recombiner
佐藤 允俊; 松本 俊慶; 杉山 智之; 丸山 結
Proceedings of 8th European Review Meeting on Severe Accident Research (ERMSAR 2017) (Internet), 12 Pages, 2017/05
In this study, thermofluid dynamic analyses were carried out for 3 tests, HR3, HR5 and HR12 in the OECD/NEA THAI project, with the Passive autocatalytic recombiner (PAR) manufactured by AREVA. The major parameters in these 3 tests were the initial pressure and steam concentration in the test vessel. The analyses were performed with an open source computational fluid dynamics code, OpenFOAM. The solver was modified by embedding the correlation equations of hydrogen recombination rate for the PAR. The results from the present analyses indicated that the modified solver well reproduced the measured characteristics for PAR behaviour such as hydrogen recombination rate, flow velocity and temperature distribution, hydrogen and oxygen concentration, and so on.
5
抗酸化物質エダラボンによる活性酸素除去およびDNA酸化損傷の化学的修復
端 邦樹; Lin, M.*; 横谷 明徳*; 藤井 健太郎*; 山下 真一*; 室屋 裕佐*; 勝村 庸介*
放射線化学(インターネット), (103), p.29 - 34, 2017/04
エダラボン(3-メチル-1-フェニル-2-ピラゾリン-5-オン)は高い抗酸化作用を示す物質である。本研究では、$${}^{bullet}$$OHやN$$^{bullet}$$$$_{3}$$等の酸化性ラジカルとエダラボンとの反応をパルスラジオリシス法によって測定し、発生するエダラボンラジカルの生成挙動を観察した。その結果、$${}^{bullet}$$OH以外の酸化性ラジカルとの反応は電子移動反応であるが、$${}^{bullet}$$OHとは付加体を形成することが分かった。また、DNAのモノマーであるdeoxyguanosine monophosphate(dGMP)の一電子酸化型のラジカルとの反応についても調べたところ、電子移動反応によって非常に効率よくdGMPラジカルを還元することが示された。エダラボンを添加したプラスミドDNA水溶液への$$gamma$$線照射実験によって、実際のDNA上に発生したラジカルの除去効果を調べたところ、塩基損傷の前駆体に対してエダラボンが作用することが示された。これらの結果は、生体内においてエダラボンが酸化性ラジカルの捕捉作用だけでなく、ラジカルによって酸化されたDNAを化学的に修復する作用も示すことを示唆するものである。
6
ノルウェー滞在記OECD Halden Reactor Projectへの出向レポート
端 邦樹
放射線化学(インターネット), (103), P. 65, 2017/04
OECD/NEAの下で実施されている国際協力プロジェクトであるHalden Reactor Project(HRP)へ出向となり、平成27年5月からの約1年半の間ノルウェー南部の町ハルデンに滞在した。出向中は炉内構造材料の照射誘起応力腐食割れに関する試験に従事した。現地での業務の内容や私生活に関して報告する。
7
Development of stress intensity factors for cracks with large aspect ratios in pipes and plates
Li, Y.; 長谷川 邦夫*; 宇田川 誠
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(2), p.021202_1 - 021202_13, 2017/04
The stress intensity factors (SIFs) for pipes containing semi-elliptical cracks with large aspect ratios were calculated by finite element analysis. The cracks were circumferential and axial surface cracks inside the pipes. The parameters of the SIFs are crack aspect ratio, crack depth and the ratio of pipe radius to wall thickness. In comparing SIFs for plates and pipes, it can be clarified that SIFs for both plates and thin pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10 are almost the same, and the SIFs for plates are used as a substitute for pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10, where $$t$$ is the pipe wall thickness and $$R_{i}$$ is the inner radius of the pipe. This means that it is not necessary to provide SIF solutions for pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10, and it is suggested that number of tables for influence coefficients G values for pipes can significantly reduce.
8
Failure experiments on pipes with local wall thinning subjected to multi-axial loads
Li, Y.; 長谷川 邦夫; 三浦 直樹*; 星野 克明*
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(2), p.021203_1 - 021203_7, 2017/04
原子力配管系の重要な荷重条件は、内圧,曲げ荷重及びねじり荷重である。しかし、これらの荷重条件を全て考慮した減肉配管の破壊評価手法は確立されていない。われわれはこれまでに有限要素法による極限荷重解析により、これらの多軸荷重条件が負荷された場合の局部減肉を有する配管の破壊評価手法を提案した。本研究では、局部減肉を有する炭素鋼小型配管試験体を対象に内圧による引張荷重,曲げ荷重及びねじり荷重を同時に負荷した破壊試験を実施した。これまでに提案した破壊評価手法により予測した破壊荷重は試験結果とよく一致したことから、提案手法の妥当性が確認できた。
9
Influence of mesh non-orthogonality on numerical simulation of buoyant jet flows
石垣 将宏; 安部 諭; 柴本 泰照; 与能本 泰介
Nuclear Engineering and Design, 314, p.326 - 337, 2017/04
本研究では浮力が支配的なジェット流れに対するメッシュの非直交性の影響を調査した。解析には三角形要素のメッシュと四角形要素のメッシュを用い、CFDコードOpenFOAMを適用した。非直交性補正を適用しない場合、三角形要素メッシュを用いて解析したジェットでは四角形要素メッシュを用いた場合よりも流れの不安定性が過大評価されることが分かった。一般に非直交補正によりメッシュの非直交性の影響は緩和されるが、計算時間が増大する。そこで、非直交補正を用いずにメッシュの非直交性の影響を緩和するための改良型ソルバを提案した。
10
Analysis of plutonium isotope ratios including $$^{238}$$Pu/$$^{239}$$Pu in individual U-Pu mixed oxide particles by means of a combination of alpha spectrometry and ICP-MS
江坂 文孝; 安田 健一郎; 鈴木 大輔; 宮本 ユタカ; 間柄 正明
Talanta, 165, p.122 - 127, 2017/04
 パーセンタイル:100
本研究では、単一ウラン-プルトニウム混合粒子中のプルトニウム同位体比を、アルファ線計測および誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)の組み合わせにより決定する方法の開発を行った。その結果、$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu、$$^{241}$$Pu/$$^{239}$$Puおよび$$^{242}$$Pu/$$^{239}$$Pu同位体比についてはICP-MSにより決定することができ、$$^{238}$$Pu/$$^{239}$$Pu同位体比については、アルファ線計測により求めた$$^{238}$$Pu/($$^{239}$$Pu+$$^{240}$$Pu)放射能比とICP-MSにより求めた$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu同位体比より計算で決定することができた。したがって、アルファ線計測およびICP-MSの併用は、単一ウラン-プルトニウム混合粒子中のプルトニウム同位体比分析に有効であることが示された。
11
PASCAL信頼性向上ワーキンググループ活動報告; 平成27年度
Li, Y.; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 関東 康祐*; 鈴木 雅秀*; 眞崎 浩一*
JAEA-Review 2017-005, 80 Pages, 2017/03
日本原子力研究開発機構では、原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価手法の高度化を目的に、中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、PASCALの確率変数、評価機能、評価モデル等を含めた機能検証を行い、その検証過程を整理するとともに、検証結果を取りまとめておくことが必要不可欠である。こうした背景を踏まえ、開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、PASCALの確率論的破壊力学ソルバーであるPASCAL3をソースコードレベルで機能検証することにより、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上WGを設立した。一年の活動を通じて、PASCAL3が十分な信頼性を有することが確認された。本報は、PASCAL信頼性向上WGの平成27年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。
12
地層処分の工学技術の適用に関連したシナリオ設定手法の整備; 処分場の建設・操業・閉鎖段階における地震の発生による閉鎖後の安全機能への影響についての整理(受託研究)
高井 静霞; 高山 秀樹*; 武田 聖司
JAEA-Data/Code 2016-020, 40 Pages, 2017/03
本研究では、地質・気候関連事象のうち処分場の建設から閉鎖段階における地震の発生が長期安全性に与える影響をシナリオとして設定するための検討を行った。まず、地震による地下施設の被害事例を収集し、被害をもたらす条件について分析した。その調査結果に加え、既往のバリア材の熱・水・応力・化学に関する特性への影響に関するFEP(Feature、Event、Process)の情報を踏まえて、地震による影響要因を特定した。さらに、工学技術適用上の事故・人的要因の検討結果を参考にして、地震発生により起こりうる人工バリア・天然バリアの設計上想定される状態から逸脱した状態(逸脱事象)を特定した。そして、逸脱事象により起こりうるバリア特性の変化および安全機能の喪失・低下につながる影響の連鎖をシナリオとして提示し、一連の結果を地層処分工学技術の適用に関連したシナリオ構築のためのデータベースとして整備した。
13
Fatigue crack growth calculations for two adjacent surface cracks using combination rules in fitness-for-service codes
Lu, K.; Li, Y.
AIMS Materials Science, 4(2), p.439 - 451, 2017/03
If multiple discrete cracks are detected in structural components, the combination rules provided in fitness-for-service (FFS) codes are employed to estimate the remaining lives of the components by fatigue crack growth (FCG) calculations. However, the specific criteria for combination rules prescribed by various FFS codes are different. This paper presents FCG calculations for two adjacent surface cracks in a flat plate using different combination criteria. Three different crack aspect ratios of 0.05, 0.15 and 0.5, and a nominal distance of 5 mm between the two cracks are investigated in the calculations. The results show that the FCG behaviors obtained by various codes are significantly different. In addition, the combination process of the two cracks is found to affect the crack shape development remarkably.
14
希ガス計数を利用したプルーム通過時間帯決定によるモニタリングポスト測定値を用いた空気中$$^{131}$$I濃度推定手法の改良
山田 純也; 橋本 周; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 清水 武彦; 高崎 浩司; 横山 須美*; 下 道國*
保健物理, 52(1), p.5 - 12, 2017/03
本研究では、現在開発が進められているモニタリングポスト測定値を用いた迅速性のある空気中$$^{131}$$I濃度推定手法を改良することを目的としている。本推定手法はモニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定した空気由来の$$^{131}$$I計数率に、濃度換算係数を乗ずることで空気中$$^{131}$$I濃度を推定するものである。先行研究では、空気由来の$$^{131}$$I計数率を弁別するために必要となるプルーム通過時間帯の決定方法の不確定性により、推定精度が低下することが指摘されていた。本研究では、沈着のない$$^{133}$$Xe計数率の時間変化からプルーム通過時間帯を決定する方法を考案し、開発中の空気中$$^{131}$$I濃度推定手法に適用した。その結果、空気中$$^{131}$$I濃度の推定値は実測値に対しファクタ3以内になることを示した。
15
Monte Carlo criticality analysis under material distribution uncertainty
植木 太郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(3), p.267 - 279, 2017/03
 パーセンタイル:100
過酷事故の炉心溶融の際に生成される二酸化ウラン・コンクリート混合物の臨界性評価に関連して、ワイエルシュトラス関数に基づく確率論的乱雑化モデルを構築し、モンテカルロ法臨界計算の不確かさを検討した。中性子実効増倍率の評価値には、無視できない揺らぎが生じることがわかった。
16
派生断層の成長による地層処分システム周辺の地下水流動への影響評価
高井 静霞; 武田 聖司; 酒井 隆太郎*; 島田 太郎; 宗像 雅広; 田中 忠夫
日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.34 - 48, 2017/03
地層処分では、活断層による処分施設への直接的影響は立地選定の段階で回避することとされている。しかし、地下深部において活断層から派生した断層については事前に検知するのが困難なため、回避できない可能性が残されている。本研究では、検知できなかった分岐断層が将来成長し処分施設を直撃した場合に、地層処分システムの天然バリアに与える影響を評価した。まず国内における派生断層の事例調査を行い、断層成長に対する条件設定を行った。さらに、仮想的な堆積岩サイトにおいて派生断層の成長を仮定した水理・地質構造モデルを作成した。そして、処分施設の位置や深度および断層の成長速度をパラメータとして、地下水流動解析を実施した。その結果、処分施設からの移行経路は分岐断層の成長に伴い断層に沿って上昇する経路に変化し、地表到達までの平均流速が1-2桁程度上昇することが確認された。また、断層成長に伴い断層に沿った下向きの流れが形成することで、地表付近の酸化性地下水が処分施設へ流入する可能性があることが確かめられた。
17
Bayesian optimization analysis of containment-venting operation in a Boiling Water Reactor severe accident
Zheng, X.; 石川 淳; 杉山 智之; 丸山 結
Nuclear Engineering and Technology, 49(2), p.434 - 441, 2017/03
Containment venting is one of essential measures to protect the integrity of the final barrier of a nuclear reactor during severe accidents, by which the uncontrollable release of fission products can be avoided. The authors seek to develop an optimization approach, from a simulation-based perspective, to the venting operations by using an integrated severe accident code, THALES2/KICHE. The effectiveness of containment venting strategies needs to be verified via numerical simulations based on various settings of venting conditions. The number of iterations, however, needs to be controlled for cumbersome computational burden of integrated codes. Bayesian optimization is an efficient global optimization approach. By using Gaussian process regression, a surrogate model of the "black-box" code is constructed. It can be updated simultaneously whenever new simulation results are acquired. With predictions via the surrogate model, upcoming locations of the most probable optimum can be revealed. The sampling procedure is adaptive. The number of code queries is largely reduced for the optimum finding, compared with pure random searches. One typical severe accident scenario of a boiling water reactor is chosen as an example. The research demonstrates the applicability of the Bayesian optimization approach to the design and establishment of containment-venting strategies during severe accidents.
18
原子炉圧力容器を対象とした確率論的破壊力学に基づく健全性評価に関する標準的解析要領(受託研究)
勝山 仁哉; 小坂部 和也*; 宇野 隼平; Li, Y.
JAEA-Research 2016-022, 40 Pages, 2017/02
国内では、原子炉圧力容器(RPV)の中性子照射脆化に伴う非延性破壊を防止するため、健全性評価上最も厳しい加圧熱衝撃事象(PTS)を考慮して、決定論的手法による健全性評価が行われている。一方、長期供用に伴う機器の経年劣化に関連する様々な因子の統計的な不確実さ等を考慮して、合理的に機器の破損頻度等を算出する確率論的破壊力学(PFM)に基づく健全性評価手法が、近年欧米において規制への導入が進められている。本報告書は、国内のRPVに対するPFMに基づく健全性評価の実施を念頭に、国内外の最新知見や専門家の意見等を反映し、整備された標準的解析要領を取りまとめたものである。
19
島根県内における原子力災害時の避難施設に関する調査(受託研究)
高原 省五; 渡邊 正敏; 小栗 朋美; 木村 仁宣; 廣内 淳; 宗像 雅広; 本間 俊充
JAEA-Data/Code 2016-016, 65 Pages, 2017/02
本調査では島根県からの委託を受けて、原子力事故時の避難施設の被ばく低減効果の評価に資するため、島根県松江市において、避難施設の構造と材質に関するデータを調査した。調査の対象となった施設は合計22施設(290部屋)であり、教育施設(12施設、235部屋(付属の体育館等を含む))、公共施設(7施設、42部屋)と体育館(3施設、13部屋)が含まれている。各施設の構造や規模、用途を考慮して、教育施設の一般教室、教育施設のその他の特別教室(一般教室以外)、公共施設(公民館、福祉センターなど)、体育館の運動場、体育館の運動場以外という施設分類を設定し、構造と材質の調査結果を整理した。また、材質については密度も調査し、重量厚さを算出して整理した。先行研究と比較すると、本調査での調査結果は過去の日本国内及び欧米のコンクリート建物に対する調査データと整合性のある結果となった。ただし、体育館運動場の屋根についてはコンクリートではなく薄い金属板が使われている場合がほとんどであり、コンクリート施設や瓦を使った木造家屋よりも屋根の重量厚さは小さくなる傾向が見られた。
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Assessment of residual doses to population after decontamination in Fukushima Prefecture
森 愛理; 高原 省五; 石崎 梓; 飯島 正史; 眞田 幸尚; 宗像 雅広
Journal of Environmental Radioactivity, 166(Part 1), p.74 - 82, 2017/01
 パーセンタイル:100
福島第一原子力発電所事故により多量の放射性物質が環境中へ放出され、事故の影響を受けた地域で暮らす住民は日常生活を通して放射線を被ばくしている。住民の被ばく線量を管理するために、年間の追加被ばく線量を1mSv/y以下にするという長期的目標が定められ、この目標を達成するために、測定値における0.23$$mu$$Sv/hが除染実施の目安値とされた。本研究の目的は、この目安値に基づく除染作業の効果を明らかにし、今後の除染戦略における課題を抽出することである。本研究では確率論的なアプローチを用いて福島県内における屋内作業者、屋外作業者および自宅滞在者の年間の実効線量を評価した。本研究で用いた確率論的なモデルでは、生活パターンおよびCs-137の地表面濃度の変動を考慮した。評価の結果、福島県の全59の自治体のうち53の自治体における屋内作業者および自宅滞在者については、汚染発生から5年後の年間実効線量の95パーセンタイル値が1mSv/yを下回っていた(0.026-0.73mSv/y)。しかし、25の自治体の屋外作業者については1mSv/yを上回っていた(1.0-35mSv/y)。したがって屋内作業者および自宅滞在者に対しては目安値が有効であるが、屋外作業者にさらなる対策をすべきか否かを判断するためには、より現実的な仮定を用いた詳細な評価が必要であることがわかった。