原子炉工学 / Nuclear Reactor Engineering  

  橋爪 秀利, 江原 真司  

  工  

   

   

原子炉の設計に関する熱流動解析、構造解析を理解することを目的とする。

講義においては、基礎的な内容をまとめた資料を用い、例題として国家試験（原子炉主任技術者）に採用された問題の解説を通して理解を深める。

クラスコード　：　 sciukf4

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The purpose is to understand the thermal flow analysis and structural analysis related to the design of nuclear reactors.

In the lecture, we will use materials that summarize the basic contents and deepen understanding through explanations of the problems adopted by the national examination (chief engineer of reactors) as an example.

Class code : sciukf4

  数理流体力学 / Mathematical Fluid Dynamics  

  江原 真司, 橋爪 秀利  

  工  

   

   

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)

本講義ではGoogle Classroomを使用して講義情報を発信します（クラスコード： nwihw6n）。

１．目的

先進核分裂炉、核融合炉、粒子加速器などの量子エネルギーシステムにおける熱設計の基礎となる伝熱学・流体力学およびそれらの応用としての数値解析手法を学ぶことを目的とする。

２．概要

伝熱学については、伝熱の基本形態である伝導・対流について、物理現象の定式化と解法を交えて学ぶ。流体力学については、理想流体の複素解析、粘性流体の運動・境界層について学ぶ。また、両者に共通する次元解析および現象を支配する無次元数について学ぶ。また、テンソル解析の基礎を理解し、粘性による応力とひずみ速度の関係を学び、ナビアストークスの式を導出する。

３．到達目標

伝熱学の基礎を理解すること、および支配方程式の導出過程・取扱いを習熟すること

流体力学の基礎方程式の数理的な取扱いを習熟し、粘性流体の流動現象の特徴とその数学的な記述を理解すること

次元解析による無次元相関式の導出法を理解すること

テンソル解析の基礎を理解し、ナビアストークスの方程式の各項の意味を理解すること

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)

In this class, lecture information will be sent via Google Classroom (class code: nwihw6n).

1. Objectives

The purpose of this class is to provide students with an understanding of heat transfer science and fluid dynamics, which are the basis of the design of thermal engineering system such as advanced nuclear fission reactors, nuclear fusion reactors and particle accelerators, and of numerical analysis method as their applications.

2. Outline

In this class, students will learn how to formulate and solve the physical phenomena of heat conduction, convection, which are the basic mechanism of heat transfer, as regards heat transfer science. Regarding fluid mechanics, students will learn complex analysis of ideal fluid and motion of viscous fluid including boundary layer, as well as dimensionless numbers that govern the phenomena. In addition, students will understand the basics of tensor analysis, learn the relationship between viscous stress and strain rate, and derive the Navier-Stokes equation.

3. Goal

To understand the fundamentals of heat transfer and to acquire the academic skills to derive and handle the governing equations.

To understand mathematical aspects of basic equations in fluid mechanics, and characteristic features and mathematical expressions of viscous fluid motions.

To understand the way to derive relationships among dimensionless numbers through the dimension analysis

To understand the basics of tensor analysis and understand the meaning of each term in the Navier-Stokes equation.

  核環境工学 / The Chemistry of Nuclear Fuel Cycle  

  新堀 雄一, 千田 太詩  

  工  

   

   

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)

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".

  中性子デバイス工学 / Engineering for Neutron Devices  

  松山 成男, 江原 真司  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（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

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

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”.

  伝熱・流体の力学 / Heat Transfer and Mechanics of Fluid  

  及川 勝成  

  工  

   

   

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

もの作りの基本は材料に熱や力を加えて形や特性を制御することであり，材料内部の温度場や加えられた力と変形・流動の関係を知ることが重要である．本講では，工学全般に現れる伝熱現象およびその数学的取り扱いについて学ぶ．また，流体の運動について，工学的に有用な数学モデルを紹介し，対流問題などに対する応用について学ぶ．

２．概要

工学問題に現れる伝熱現象をマクロな立場からモデル化する手法ならびに基礎方程式の導出方法を学び，伝熱現象を定性的ならびに定量的に評価するための厳密解ならびに近似解法について，具体的な工学問題を例に解説する．また，対流熱伝達との関連を中心に，流体力学の基礎についても講義する．

３．達成目標等　　（この授業を通して以下の能力を修得することを目標とする）

・ 本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｋに関する能力を含めて修得する．

・ 伝熱現象ならびにマクロな立場からの伝熱現象のモデル化手法を理解する．

・ 流体力学の基礎について理解する．

・ 伝熱・流れの問題に対する厳密解および近似解法について理解し応用できる能力を養う．

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)

1. Objective

The basis of manufacturing is to control the shape and characteristics by applying heat and force to the row material, and it is important to know the temperature field inside the material and the relationship between the applied force and deformation / flow.

In this course, we focus on heat transfer phenomena appearing in engineering and their mathematical process. In addition, we introduce some mathematical models of fluid motion such as convection problems.

2. Outiline

Learn how to model heat transfer phenomena appearing in engineering problems from a macroscopic aspects and how to derive basic equations. Exact solutions and approximate solutions for qualitatively and quantitatively evaluating heat transfer phenomena in engineering are expound. In addition, learn the basics of fluid mechanics, focusing on convective heat transfer.

3. Outcomes

Understand heat transfer phenomena and modeling methods of heat transfer phenomena from a macroscopic aspect.

Understand the basics of fluid mechanics.

Develop the ability to understand and apply exact and approximate solutions to heat transfer and flow problems.

This course includes the our program outcomes of A, B, C, K

  核燃料・材料学概論 / Fuels and Materials of Nuclear Energy Systems  

  近藤 創介, 笠田 竜太  

  工  

   

   

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)

 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。

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)

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.

  機械知能・航空特別講義Ⅰ（原子炉安全・設計学） / Special Lectures I (Nuclear Reactor Safety and Design)  

  橋爪 秀利, 新堀 雄一  

  工  

   

   

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

 学部６セメスターまでに学習した熱流体力学、材料力学、量子機械学を有機的に理解し、原子炉設計と安全に関する基礎的事項を理解する。

２．概要

 原子炉に関連した熱流動、伝達関数ついて演習を含めて講義する。

３．達成目標等

 原子炉設計・安全に関する基礎的事項を理解し、評価するために必要な知識の応用方法を身に付ける。

クラスコード　：　a2gf5em

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)

1. Purpose

 To understand the thermofluid dynamics, material mechanics, and quantum mechanics organically learned till the 6th semester and then understand the fundamentals of reactor design and safety.

2. Overview

 Lectures on heat flow and transfer function related to reactors, including exercises.

3. Achievement target, etc.

  To understand basic matters related to reactor design and safety, and to learn how to apply the knowledge necessary for evaluation.

Class code : ta2gf5em

  基盤流体力学 / Fluid Dynamics  

  佐藤 岳彦, 永井 大樹, 服部 裕司  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

流体工学の基盤となる流体力学の基礎、乱流、圧縮性流体について講義する。

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「aspvq35」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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The theoretical basis of fluid dynamics is composed of the fundamentals of fluid dynamics, the fluid dynamics of turbulent flow and compressible fluid. These basic fields of fluid dynamics are lectured in this subject.

There are cases in which Google Classroom is used for this lecture. In that case, the classroom code is "aspvq35".

  エネルギーフロー環境工学 / Environmental Perspective on the Energy Flow  

  新堀 雄一, 金 聖潤, 千田 太詩, 渡邉 雅之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

一次エネルギーと環境問題との関係を、定量的に理解することを目的とする。本講義ではその具体的な方法として「収支（バランス）を取ること」に着目し、物質収支、エネルギー収支、さらにて溶液内の電荷収支を利用して、様々な課題を整理する。取り上げるトピックスは、地球温暖化メカニズムや酸性雨のみならず、原子燃料の再処理プロセスや放射性廃棄物処分システムの性能評価などである。さらに、原子力エネルギーの利用に必須な放射性廃棄物の処分についての科学的な基礎および現状を講義する。

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「wc2bvmi」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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The purpose is to quantitatively understand the relationship between primary energy and environmental problems. In this class, we focus on "balance" as a practical method, and summarize various issues using the mass balance, the energy balance, and the charge balance in the solution. Topics covered include not only global warming mechanisms and acid rain, but also the reprocessing of nuclear fuel and the performance evaluation of radioactive waste disposal systems. Besides, lectures will be given on the scientific basis and the current status of the disposal of radioactive waste essential for the use of nuclear energy.

 Classrooms may be used if necessary. Its class code is "obnqkdu".

  応用流体力学 / Applied Fluid Mechanics  

  石本 淳, 伊賀 由佳  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコード（aeyimih）は工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

本講義（工学研究科学生用）にはGoogleClassroomを利用（クラスコード： ooukxju）

異相界面を伴う流動現象，気液二相流，相変化，キャビテーション等が関連する混相流体力学と数値解析の基礎・応用，さらにポンプやタービンといったターボ型流体機械の基礎に関して講義する．

特に，1) 気液二相流の流動様式と分類法，2) 二流体モデルと各種混相流モデリングの基礎，3) 分散性混相流のモデリングと数値計算法，4) 液体微粒化機構のモデリングと数値計算法 5) 流体機械の分類と役割6)ポンプでのキャビテーションの発生に関して理解することを目的としている．

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Use Google Classroom for this lecture (for Graduate School of Engineering students) (class code: ooukxju)

This lecture will be given on the fundamentals and applications of multiphase fluid dynamics and numerical analysis related to the fluid dynamic phenomena with heterogeneous interfaces, gas-liquid two-phase flow, phase change, cavitation, and the fundamentals of turbo-type fluid machinery such as pumps and turbines. The main topics to be understand are as follows. 1) Flow pattern and classification method of gas-liquid two-phase flow, 2) Fundamentals of two-fluid model, 3) Modeling of dispersed multi-phase flow and numerical analysis, 4) Modeling of liquid atomization 5) Classification and role of fluid machinery 6) Generation of cavitation in pumps.