2019年度 原子力材料と構造工学   Nuclear Materials and Structures

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開講元
原子核工学コース
担当教員名
小林 能直  吉田 克己 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(原講571, North No.2, 5F-571)  金3-4(原講571, North No.2, 5F-571)  
クラス
-
科目コード
NCL.N403
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

原子炉の形式と主要な構成材料およびその選択、核燃料の材料科学的知見、燃料被覆材料等構造材料、制御材、冷却材の物性と選択、遮蔽材の主要な素材とその物性、中性子照射による材料中への構造欠陥の導入、照射による材料特性変化(照射損傷)、欠陥の熱的安定性、燃料集合体と原子炉の構造強度理論について講述する。
本講義を受講することにより、原子炉に必須な炉材料に求められる性質や、使用中の照射欠陥の蓄積やその材料特性への影響、および原子炉に特有の構造やそれらに求められる強度について知識を習得することができる。過酷事故炉の廃炉技術についても言及する。これらの知識は、実際の原子炉の安全性を考える上で基本的に重要な知見である。

到達目標

授業の前半では、核分裂炉の構成要素である、核燃料、構造材料、制御材料、冷却材、遮蔽材について、材料科学的考え方を理解し、特に放射線照射により材料中に誘起される結晶構造欠陥と、材料特性に及ぼす影響について説明できる学力を身につける。後半では、炉心燃料集合体や原子炉構造物の材料理論と構造強度理論について議論できる学力を身につける。また、廃炉技術についても言及する。

キーワード

原子炉タイプ、原子炉材料、核燃料と構造材料、中性子照射損傷、結晶の欠陥、構造設計、強度設計、廃炉技術

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

授業の進め方

配付資料に基づいて説明する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 核分裂連鎖反応と主要な核分裂炉の分類、主な構成材料 核分裂連鎖反応と主要な核分裂炉の分類、主な構成材料について説明できる。
第2回 金属材料の製造プロセスと特性 金属材料の製造プロセスと特性について説明できる。
第3回 原子炉材料に求められる材料特性 原子炉材料に求められる材料特性について説明できる。
第4回 材料と中性子の相互作用 材料と中性子の相互作用について説明できる。
第5回 結晶質固体の構造欠陥 結晶質固体の構造欠陥について説明できる。
第6回 照射による構造欠陥の導入と回復、構造材料とその照射挙動 照射による構造欠陥の導入と回復及び構造材料とその照射挙動について説明できる。
第7回 金属及び酸化物燃料の材料特性と照射挙動 金属及び酸化物燃料の材料特性と照射挙動について説明できる。
第8回 制御材、冷却材、遮蔽材 制御材、冷却材、遮蔽材について説明できる。
第9回 第1回~第8回の中間テスト 第1回~第8回の中間テスト
第10回 原子力プラント機器の構造健全性の基礎 原子力プラント機器の構造健全性の基礎について説明できる。
第11回 原子炉の構造設計の基礎:材料力学 原子炉の構造設計の基礎:材料力学について説明できる。
第12回 高速炉の構造設計(軽水炉との比較) 高速炉の構造設計(軽水炉との比較)について説明できる。
第13回 福島第一発電所の事故進展 福島第一発電所の事故進展について理解を深める
第14回 福島第一発電所の廃炉 福島第一発電所の廃炉について理解を深める
第15回 先進炉の材料開発 先進炉で使用される材料開発について理解を深める

教科書

指定なし

参考書、講義資料等

石森富太郎編:原子炉工学講座4,燃・材料、培風館
日本材料科学会編:照射効果と材料、裳華房
日本金属学会編:原子力材料、日本金属学会
矢川元基・一宮正和著「原子炉構造設計 数値解析から耐震設計まで」培風館
宮健三・矢川元基「原子力工学シリーズ 原子炉構造工学」オーム社
安藤良夫・岡林邦夫著「原子力工学シリーズ 原子力プラントの構造設計」オーム社
神田誠 他「原子力プラント工学」オーム社
岡芳明「原子炉設計」オーム社
Benjamin Ma, Nuclear reactor materials and applications, Van Norstrand reinhold company
K. Linga Murty and Indrajit Charit, An Introduction to Nuclear Materials: Fundamentals and Applications, Wiley-VCH
Henri Bailly, D. Menessier, C. Prunier, The Nuclear Fuel of Pressurized Water Reactors and Fast Neutron Reactors: Design and Behaviour, Intercept Ltd
Karl Whittle, Nuclear Materials Science, IOP

成績評価の基準及び方法

中間試験と最終試験で理解の程度を判定して、成績を与える。

関連する科目

  • NCL.C401 : 核燃料サイクル工学
  • NCL.D401 : 廃止措置・材料工学実験A
  • TSE.A202 : 固体・構造力学基礎

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

小林能直(kobayashi.y.at[at]m.titech.ac.jp、3075)
吉田克己(k-yoshida[at]lane.iir.titech.ac.jp、2960)

オフィスアワー

メールで事前予約すること。

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