授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 原子炉内では多種多様な物理現象が発生するが、本講義では、特に中性子と物質の相互作用に着目し、原子炉の挙動と安全性を評価するための基礎を学ぶことを目的とする。これらの知識は、核分裂反応のエネルギーを利用した原子力発電について理解し、複雑なシステムをモデル化する際の工学的思考能力を養うための教養としても重要である。
原子炉内では、中性子と物質の相互作用により、核分裂をはじめとする種々の現象が発生する。原子炉物理はこれらの知識を体系化したものであり、本講義ではその基礎について説明を行う。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | Purpose of this lecture is to learn the basics of the reactor physics to predict the behavior of a nuclear reactor core and to analyze nuclear safety. This knowledge is useful to understand nuclear power plants using fission energy and to cultivate the engineering thinking skills for modeling such a complex system.
In a nuclear reactor, various phenomena occur due to interactions between neutrons and materials, e.g. the nuclear fission. In order to appropriately design and control a nuclear reactor core, these phenomena should be correctly understood and be accurately predicted. The reactor physics is systematic knowledge that is necessary for reactor design. This lecture contains a basic part of reactor physics. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 本講義内容を習得することにより、以下のことができるようになることを到達目標とする。
・中性子と物質の相互作用率について、反応断面積を用いて計算できる。
・原子燃料の核分裂に伴う発生熱量を計算できる。
・核分裂の連鎖反応について、その概要を説明できる。
・原子炉内での中性子の空間的な振る舞いについて、拡散理論に基づいて計算できる。
・原子燃料の臨界量を計算できる。
・原子炉内での中性子のエネルギー的な振る舞いについて、多群理論に基づいて説明できる。
・炉心の温度変化に伴う反応度変化について、その物理的意味を説明できる。
・原子燃料の燃焼について、その物理現象を説明し計算できる。
・原子炉の時間的な振る舞いについて、遅発中性子の役割を説明し計算できる。
・原子炉の設計・制御方法の概要を説明できる。
・原子力安全の基本的な考え方を説明できる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | By acquiring the contents in this lecture, we expect students to be able to understand the following topics:
• Calculation of reaction between neutrons and materials using microscopic cross sections
• Calculation of power generation by fission reaction of nuclear fuel
• Explanation of fission chain reaction
• Calculation of spatial distribution of neutron flux based on diffusion theory
• Calculation of criticality mass
• Calculation of energy distribution of neutron flux based on multi energy-group theory
• Explanation of reactivity change due to variation in core temperature
• Burnup calculation for nuclear fuel
• Kinetics calculation for nuclear reactor and explanation about delayed neutron
• Explanation of design and control for nuclear reactor
• Explanation of nuclear safety |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | | 原子核物理概論、量子線理工学、数学１及び演習、数学２及び演習 |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Introduction to Nuclear Physics, Quantum Beam Science and Engineering, Mathematics I and Tutorial, Mathematics II and Tutorial |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | (1) 本講義の概要説明：原子炉物理への招待、原子炉の構造
(2) 原子核物理の概要
(3) 中性子と物質の相互作用：反応断面積と中性子束
(4) 核分裂反応と連鎖反応
(5) 原子炉内での中性子の空間的な振る舞い：拡散理論、拡散方程式
(6) 臨界方程式と実効増倍率
(7) 原子炉内での中性子エネルギー分布
(8) 炉心の温度変化による反応度の変化：反応度係数とフィードバック効果
(9) 原子燃料の燃焼
(10) 原子炉の動特性
(11) 原子炉の設計・制御
(12) 様々な種類の原子炉
(13) 原子炉の安全性
(14) 東京電力福島第一原子力発電所事故
(15) 本講義のまとめと評価
講義終了後は、各講義で配布した資料の内容を復習し、講義中に実施する小テストに備えること。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | (1) Orientation: Introduction to reactor physics, structure of reactor
(2) Overview of nuclear physics
(3) Interaction between neutrons and materials: Cross section and neutron flux
(4) Fission and chain reaction
(5) Spatial behavior of neutrons in a reactor: diffusion theory, diffusion equation
(6) Criticality of reactors and effective multiplication factor
(7) Energy distribution of neutrons in a reactor
(8) Dependency of reactivity on temperature: Reactivity coefficient, feedback effect
(9) Reactor burnup
(10) Reactor kinetics
(11) Design and control of reactor
(12) Design of various reactor types
(13) Nuclear safety
(14) Fukushima Dai-ichi nuclear disaster
(15) Summary
A student should review a handout after each lecture to study for the short test in the next lecture. |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | 達成目標に対する習得度を、小テストもしくは期末試験にて評価する。採点方式は、①期末レポート(60%)および授業中の小テスト(40%)、もしくは②期末レポート(100%)のうち、採点が高いほうの結果に基づいて100点満点で60点以上を合格とする。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | Higher evaluation is adopted for scoring: 'Report(60%) and test during lecture(40%)' or 'report(100%).' The passing mark is 60 points out of 100. |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | 感染症対策のために講義の出席状況を調査しますが、成績評価には使用しません。
小テストおよび定期試験には関数電卓が必要となるので常に持参すること。 |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | The lecture attendance will be surveyed for infectious disease control, but will not be used for grading.
In the examination and test during lecture, a scientific calculator is necessary. |
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教科書【日本語】
Textbook | | | TACTの講義サイトにて講義資料のpdfファイルをを毎週配布。 |
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教科書【英語】
Textbook | | | pdf files will be uploaded on TACT. |
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参考書【日本語】
Reference Book | | [1] ジョン・R・ラマーシュ、アンソニー・J・バラッタ(著)、澤田・哲生(訳), "『原子核工学入門(上)～宇宙エネルギーの解放と制御～』," ピアソン・エデュケーション （2003).
[2] 千葉豪、卞哲浩、山本章夫(編), "炉物理教科書：初級編 原子炉の物理," 日本原子力学会 炉物理部会, https://rpg.jaea.go.jp/else/rpd/others/study/text_each.html (2019).
[3] "炉物理教科書：中級編 原子炉物理 (シリーズ：現代核科学の基礎)," 日本原子力学会 炉物理部会, https://rpg.jaea.go.jp/else/rpd/others/study/text_aesj.html (2008). |
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参考書【英語】
Reference Book | | | J.R. Lamarsh, A. J. Baratta, Introduction to Nuclear Engineering (3rd Edition), Prentice Hall (2001). |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | TACTを利用して、講義終了後に取り組むべき小テストを提示する。 |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | Using TACT, students take short tests after each of lectures. |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | | In-person lecture at 522 lecture room of School of Engineering/Graduate School of Engineering, Building 5. |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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