平成23年3月博士課程修了予定者論文発表会

12月24日（金）　　会場： 原子炉工学研究所　北２号館　６階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
15：00 17：00	杉原　健太	青木尊之 二ノ方壽	界面追跡法による多相流シミュレーションのGPUを用いた高速化
界面の大変形を含む多相流シミュレーションは界面追跡に多くの計算格子が必要で非常に計算コストが高く、十分な解像度の計算は行われていない。本研究ではそのような問題に対してGPUによる高速化を目的とする。気液界面追跡手法としてTHINC/WLIC法とLevel Set法を組み合わせ高次精度の流体計算手法として改良し、流体の保存と界面形状の滑らかさを両立させた計算手法の開発を行った。大規模高解像度計算のための高速化手法として複数のGPUを用いた並列計算コードを開発し、薄い液膜への液滴衝突やダム崩壊の初期過程での砕波、気泡の上昇などのシミュレーションに成功した。TSUBAME1.2の108GPUを用いて開発した計算コードの実行性能の測定を行い 4 TFlopsを達成した。本研究で高精度多相流計算手法の開発・検証を行い、複数GPUによる高速化により大規模計算への道筋を見いだした。

 

１月６日（木）　　会場： 原子炉工学研究所　北１号館　１階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
13：00 15：00	沼倉　正彦	赤塚　洋 池田泰久	アルカリ金属-アルカリ土類金属フッ化物融体中での3価,4価金属イオンの局所構造
溶融塩を用いて3価のランタノイド元素(Ln)と4価のアクチノイド元素(An)を分離する技術を開発するためには、浴中に含まれる金属イオンの構造と物性の相関を見出すことが有効である。本研究ではLn/Anの分離に適用可能なLiFおよびLiF-CaF2浴に注目し、浴中に含まれるテルビウムイオン(Tb3+)およびトリウムイオン(Th4+)周りの局所構造をX線吸収微細構造(XAFS)および分子動力学法を用いて解明した。その結果、LiF-CaF2浴中ではCaF2の濃度が高くなるにつれ、LiF浴中の場合に比べて、Tb3+周りの局所構造は非対称になり、Tb3+に配位しているF-の交換速度が速くなることを見いだした。一方で、Th4+の場合はTb3+の場合とは異なる傾向を見いだした。この浴中の局所構造の安定性の相違と電解時の析出挙動との関係を示した。

 

１月 ６日（水）　　会場： 原子炉工学研究所　北２号館　６階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
13：00 15：00	Lu Liang	服部俊幸 小栗慶之	直接プラズマ入射法を用いたがん治療用炭素六価イオン複合加速構造単空胴線形加速器の原理実証研究
本研究では、現在大型の重イオンがん治療施設を小さくする目的で、がん治療施設のシンクロトロンの前段入射機のコンパクト化と簡易化を本研究の目的にした。そこで、加速器の自身の小型化と周辺装置の統合の重要性から着目し、2.0MeV/uのC6+イオンを加速できるがん治療用高エネルギー重イオン注入機としての線形加速器の小型化設計を行った。具体的には、低・中エネルギー領域において高電力効率をもつIH (Interdigital-H) 型加速構造を利用し、収束効率の高いRFQ (Radio Frequency Quadrupole) 線形加速器と加速効率の高いDT（Drift Tube）線形加速器の二つ加速電極構造を、一つのIH加速空洞に組み合わせた、複合加速構造単空洞線形加速器(HSC: Hybrid Single Cavity)を提案し原理実証研究を行った。この加速器が実現すれば加速空洞の短縮化が可能となり、さらに個別に必要であった高周波電源等の周辺機器も統合されるため、加速器システムの小型化が図られると考えられる。また、加速器の製作コストの削減や、装置の減少による運転とメンテナンスの簡略化など多くの利点を持つことが期待できる。

 

１月６日（木）　　会場： 原子炉工学研究所　北２号館　６階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
15：00 17：00	Sarinrat Wonglee	小栗慶之 服部俊幸	Development of a Wavelength-Dispersive PIXE System for Chemical Speciation of Chlorine Using K-beta X-ray Emission
A wavelength-dispersive particle-induced X-ray emission (WD-PIXE) system was developed for chemical speciation of chlorine (Cl) in aerosol samples by using Kb X-ray emission. Due to the low Cl concentration and low Kb X-ray yield, special care was taken to achieve high-resolution and high-efficiency simultaneously. To optimize the target position, we developed a precise target positioning device based on a laser position sensor. Not only natural atmospheric particulate matter (APM), but also particulate combustion products from laboratory burning of organic Cl compounds were collected as samples. These samples were subjected to the WD-PIXE above using 2-MeV proton beams. For the APM samples with particle sizes of 2.1-11 mm, we could successfully measure spectra consisting of Kb1, Kbx and Kb5 lines. We found that the intensity ratio between Kb1 and Kbx was slightly different from that of NaCl. For the samples of particulate combustion product, characteristic chemical shifts for organic Cl were successfully detected.

 

１月７日（金）　　会場： 原子炉工学研究所　北１号館　１階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
10：00 12：00	入澤　恵理子	高橋　実 二ノ方壽	Study on Corrosion Behavior in Lead-bismuth Eutectic and Integrity of Protective Layer （鉛ビスマス中の腐食特性と保護皮膜の健全性に関する研究）
Lead-bismuth eutectic (LBE) is one of candidates for a coolant and a spallation target of accelerator driven transmutation system. In order to solve the issue of compatibility of steels with LBE, the corrosion mechanism of steel in LBE and integrity of protective layer under mechanical load were investigated. The corrosion mechanism of austenitic steel 316L in LBE at 500°C was modeled based on experimental data. Moreover, the relation between the fracture behavior and the strain was investigated for a protective oxide layer formed on the inner surface of a steel pipe in LBE. Finally, the protection capability of FeAl alloy coating layer from the LBE corrosion under the mechanical load was evaluated.

 

１月７日（金）　　会場： 原子炉工学研究所　北１号館　１階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
13：00 15：00	Azizul Khakim	二ノ方壽 青木尊之	TIGHT LATTICE FUEL PIN BUNDLE THERMAL HYDRAULICS ANALYSIS OF SODIUM COOLED FAST REACTORS
ナトリウム冷却高速炉や長寿命炉心における稠密格子配列の燃料集合体に特有な熱流動現象に関する課題を分析し、数値計算流体力学的（CFD）手法を駆使して課題解決のための提案を行う。サブチャネル間の狭隘部における流体パルセーションを解析し、冷却材混合への寄与を明らかにした。また通常の燃料ピンに代わる温度分布の平坦化と燃料中心温度の低減及び熱伝達の高効率化を狙ったExotic形状燃料ピンを提案し、CFDに基づく詳細解析を実施して通常の集合体からの改善を明らかにするとともに、自然循環による崩壊熱除去時に予想されるサブチャネル流路内および流路間の流量再配分に関する運動量及びエネルギー交換モデルを提案した。

 

１月７日（金）　　会場： 原子炉工学研究所　北１号館　１階会議室

開始時刻／ 終了時刻	発表者氏名	指導教員	論　　文　　題　　目
15：00 17：00	二神　英晃	二ノ方壽 青木尊之	DSMC法を用いた遠心場中における希薄流体の分離流動に関する研究
高速で回転する円筒内遠心場中における希薄気体のふるまいを記述するBolztmann方程式の解を求めるために、モンテカルロ法による直接シミュレーション（DSMC）計算コードを開発した。このコードを用いて、分離流動の重要な指標である、分離係数の周速依存性を調べた。また、壁面の温度勾配によって円筒内部に循環流が形成され、軸方向に存在比の勾配が形成されることを確かめた。これらの結果は、解析解及び実験から得られる回転円筒中分離流動の特性を高い精度で予測することを明らかにしており、本研究で開発した手法が遠心場中の希薄流体の分離流動を評価する上で有効であることを示している。