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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
原子炉を中心に、核融合炉や加速器駆動炉など核エネルギーシステムにおいて重要な中性子の挙動に関する基礎知識を習得する。
２．概要
原子核反応、連鎖反応、臨界、原子炉の原理、中性子輸送、拡散方程式、時間動特性方程式について学習する。
３．達成目標等
核エネルギーシステムに関連した基礎的項目を習得するとともに、その動作原理及び解析手法の基礎的な理解を図る。
[Class code: briodko]
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
Study on nuclear physics and neutrnics.
1) Introduction on nuclear physics
2) Nuclear reactions
3) Reactor physics
4) Transport of neutrons
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１．目的
原子炉を中心に、核融合炉や加速器駆動炉など核エネルギーシステムにおいて重要な中性子の挙動に関する基礎知識を習得する。
２．概要
原子核反応、連鎖反応、臨界、原子炉の原理、中性子輸送、拡散方程式、時間動特性方程式について学習する。
３．達成目標等
核エネルギーシステムに関連した基礎的項目を習得するとともに、その動作原理及び解析手法の基礎的な理解を図る。
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Study on nuclear physics and neutrnics.
1) Introduction on nuclear physics
2) Nuclear reactions
3) Reactor physics
4) Transport of neutrons
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原子力エネルギーシステムを学ぶ上で必要な放射線と放射能、原子力エネルギー発生の基本を学ぶと共に、エネルギーシステムにおける放射線と物質の相互作用を理解することで、安全性や廃棄物について理解する上で必要な基礎を理解することを目的とする。
核燃料は原子炉のエネルギーと中性子の発生源である。核燃料の種類やその基本特性を学ぶとともに、原子炉特有の運転環境で使われる燃料被覆管や構造材料について、その基本特性と製造及び加工法、原子炉での使用中における中性子と材料の相互作用による性質変化の基礎過程とそれによる特性の劣化について学ぶ。また核燃料サイクルや構造材料を含む廃棄物管理などの基本概念についても説明する。
同様に核融合反応によるエネルギーを利用する核融合炉についても、放射線と材料との相互作用と物理・化学的特性変化、安全性と廃棄物取り扱いなどについても学ぶ。
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The goal of this course is understanding of basic properties of various materials which consist of nuclear power systems including fission and fusion power reactors. This course will provide concise introduction of radiation and radioactivity, nuclear reactions for energy systems, interaction between radiation and materials, safety of nuclear systems and radioactive wastes.
Following topics will be introduced.
Types of nuclear fuels and their basic properties, fabrication and manufacturing process.
Fuel clad and structural materials of fission reactors, fabrication and manufacturing process.
Degradation process during reactor operation period caused by neutron irradiation.
Base of interaction between energetic particles and materials through energy transfer by collisions.
Waste management of the nuclear materials.
Materials of fusion reactor : fabrication and manufacturing processes, material properties, degradation process, safety and waste management.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
我々の日常生活を支えている電気の３０パーセントは、原子力のエネルギーである。また、人の命を守るレントゲン写真機は、量子現象を利用したものである。電子・原子核・原子がおりなす量子現象の応用技術は、日常製品から、医療、宇宙開発まであらゆる分野で用いられている。空想から科学に実現する量子サイエンスを理解するために必要な基礎知識とその理解を得る。
２．概要
量子サイエンスは、電子・原子核・原子など物質を構成する粒子の本質、それらがおりなす現象、および、これらの人類のための応用を追及した学問である。電子・原子核・原子がどのようにできたかは、宇宙の創成にまで遡る。そして、物質からヒトまで、量子現象およびその応用と密接に関係している。さらに、原子力開発、宇宙開発などの巨大科学は、これらの知識のもとに展開される。これらの概要を系統的に説明する。
３．達成目標等
この授業では、電子・原子核・原子と自然との関わりについての基礎的知識とその現象の工学応用の広さを理解する能力を修得することを目標とする。
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1. Purpose
The applications of quantum science and technology have contributed to the development of the modern society significantly by making our dreams a reality. Nuclear energy contributes to approximately 30 percent of the electricity supply; X-ray radiography is indispensable in medical fields. In this course students learn fundamentals of the quantum science and technology necessary for studying in the Course of Quantum Science and Energy Engineering.
2. Summary
This course provides the general overview of the quantum science and technology as well as related topics including the Big Bang, nuclear power and space developments. Subsequently laboratories belonging to the Course of Quantum Science and Energy Engineering explain their research fields.
3. Goal
Students are expected to gain fundamental knowledge on electrons, nuclides, and atoms, and their characteristics used in various engineering applications.
放射線、原子核の発見とそれに伴う量子力学の構築・発展により、化学の基礎となる原子の構造が明らかになり、化学結合、化学反応の微視的な理解ができるようになった。原子核と原子・分子にはエネルギーや粒子サイズのスケールは違うが、同じ量子力学的有限多体系として記述され、共通の概念で理解できる事が多い。
講義では、原子核の構造、壊変現象、壊変現象や放射線が原子分子へ及ぼす影響、元素の起源を、歴史的背景や最近の話題を織り交ぜ、分かり易く解説する。また、12月に行われる非密封放射性物質を用いた放射化学実験の解説も行う。
Due to the discovery of radiation and nuclei and the development of quantum mechanics accompanying it, the structure of the atom which becomes the basis of chemistry became clear, and microscopic understanding of chemical bonding and chemical reaction became possible. Although the scale of energy and particle size is different for nucleus and atom/molecule, both of them are written in the same quantum mechanical finite multi-body system, and can often be understood with common concepts. In the lecture, the structure of nuclei, disintegration phenomenon, disintegration phenomenon, the influence of radiation on atomic molecules, the origins of elements intertwined with the historical background and recent topics will be explained clearly. The radiochemical experiments using non-sealed radioactive materials to be held in December will be explained
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（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
クラス コード： bdmynqx
中性子を介して運転するシステム「中性子デバイス」に関して、中性子挙動の詳細数値解析手法の理解と、それらに手法を用いて運転される原子炉ならびに核融合炉の基本特性および運転挙動の理解を図る。講義内容は、大まかに2部構成としており、具体的には以下の通り。
（1）中性子挙動解析における数値解析
・数値解析の基本
・2次元における中性子挙動解析手法
・3次元での数値解析
・基本コードによる数値解析実習
（２）原子力発電システムの仕組みと熱設計
・原子炉動力プラントの仕組みと特徴
・原子炉の熱工学
・核燃料サイクル
・原子炉における安全の考え方
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Google Classroom code: bdmynqx
Neutron Device Engineering is the lecture on the behavior of neutron in neutron devices such as fission and fusion reactors. The main topics of the lecture are “Numerical analytical method of neutron behavior” and “Mechanism of nuclear power plant system and its design”.
有限量子多体系である原子核は陽子と中性子で構成され、強い相互作用により様々な性質や構造が現れる。これらは原子核反応や崩壊の測定により実験的に解明されてきた。本講義では核子あたり数MeVから数百MeVのエネルギー領域における原子核反応・散乱実験について解説し、そこから明らかにされてきた原子核構造や集団運動状態について、最近のトピックスを織り交ぜて紹介する。
The nucleus, which is a finite quantum many-body system, is composed of protons and neutrons and have various properties and structures due to the strong interaction. These have been elucidated experimentally by observing the nuclear reaction and decay. Students will learn knowledge and experimental techniques of nuclear reaction and scattering experiments in the energy region from several MeV to several hundred MeV per nucleon. The experimental studies of nuclear structure and collective motion including recent works are introduced.
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本講では、核融合エネルギーの全体像とその基礎となるプラズマ物理及び核融合炉工学の理解を目指す。
授業の前半には、プラズマの基本的振る舞い、磁場中での荷電粒子の軌道、粒子的側面（衝突や拡散）、流体的側面などプラズマ物理学の基礎を概説したのち、プラズマ閉じ込めのための磁場構造、プラズマの平衡と安定性、プラズマ輸送など、核融合プラズマの閉じ込めに関する物理を解説する。
授業の後半では、核融合を実現するための応用技術として、プラズマ加熱、プラズマ計測、材料科学、核融合炉システムの概要を解説する。
・講義に関連する情報、講義資料、レポート課題及び小テスト問題は、すべてGoogle Classroomに掲示する。受講を希望する学生は必ずGoogle classroomに登録すること。
・講義は、対面で行う。
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The aim of this course is to develop a comprehensive understanding of fusion energy. In the initial part of the course, fundamental concepts of plasma physics will be introduced, emphasizing plasma behaviors such as charged particle motions, collisional effects, and fluid dynamics. Moreover, the basics of fusion plasma will be elucidated, building upon principles of plasma physics. This section will encompass topics like magnetohydrodynamic equilibrium, stability of fusion plasma, and plasma transport. In the latter half of the course, various applications toward fusion energy will be explored, including plasma heating, diagnostics, materials science, and fusion reactor systems.
• All essential information, lecture notes, report assignments and small tests will be posted on Google Classroom.
• Lectures will be conducted in person.
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原子炉や核融合炉等の核エネルギーシステムと、核エネルギーシステムに用いられる様々な材料の関係について修得し、核エネルギーシステムの成立性における材料の役割について理解することを目的とする。
このために前提となるより広義のエネルギーシステムの安定性についての考え方を身につける（第２回）。エネルギーシステムの安定性の調査や分析に適用可能なシステムダイナミクスの手法を学ぶ（第３，４回）。
核エネルギーシステムにおいて特徴づけられる原子核・放射線・核エネルギーの基礎について、特に物質との相互作用を中心に学ぶ（第５、６回）。
。核エネルギーシステムに用いられる材料に特有の現象である照射損傷と、それによって生じる照射効果について学ぶ（第７、８回）。核エネルギーシステムに用いられる材料の耐環境性や事故時の挙動などについて基礎を学ぶとともに、近年開発が進められている事故耐性燃料等の状況について知る（第９、１０回）。照射効果が生じる材料を用いる核エネルギーシステムの構造健全性の考え方について、原子炉圧力容器鋼における具体例を中心に全体像を把握できるようにする（第１１、１２回）。
核エネルギーシステム・材料の寿命の考え方について工学的な観点に加えて社会的な観点を学ぶ（第１３回）。また、核エネルギーシステム・材料と社会の関係について、自分なりの視点を認識し、演習を通して他者と議論できるようにする（第１４回）。
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The purpose of this study is to learn the relationship between nuclear energy systems, such as fission reactors and fusion reactors, and various materials used in the nuclear energy systems, and to understand the role of materials in the feasibility of nuclear energy systems.
For this purpose, students will learn the concept of energy system stability in a broader sense in the chapter 2. Learn system dynamics methods applicable to energy system stability research and analysis in the chapters 3 and 4.
Fundamentals of nuclei, radiation, and nuclear energy characterized in nuclear energy systems especially for their interaction with matter is introduced in chapter 5 and 6.
Learn about irradiation damage, which is a phenomenon specific to materials used in nuclear energy systems, and the irradiation effects in chapters 7 and 8. In addition to learning the basics of environmental resistance and accident behavior of materials used in nuclear energy systems, learn about the status of accident-toalelant fuels (ATFs), etc., which have been developed in recent years in chapters 9 and 10. An overview of the concept of structural integrity of nuclear energy systems using materials that suffer from irradiation effects, with a focus on specific examples of reactor pressure vessel steel, will be provided in the chapters 11 and 12.
Based on the engineering knowledge obtained so far, learn the concept of life of nuclear energy systems and materials from an engineering perspective as well as a social perspective in the chpter 13. In addition, students will be able to recognize their own perspectives on the relationship between nuclear energy systems / materials and society, and discuss it with other students in the chapter 14.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
放射性廃棄物の管理・処分システムの安全評価を背景に、地下環境の移動現象論および反応工学の基礎を整理するとともに、使用済燃料の再処理や処分を含む原子燃料サイクルの科学的基礎について講義する。
なお、本講義は、Google Classroomを利用する場合がある。その場合のクラスコードは「eae2fhw」である。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
First, based on the safety assessment of the management and disposal system of radioactive waste, this class will clarify the transport phenomena of underground environment and the chemical reaction engineering. Next, give the scientific basis of nuclear fuel cycle including the reprocessing and the disposal of the spent fuel.
Classrooms may be used if necessary. Its class code is "eae2fhw".