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越智 康太郎; Barker, E.*; 中間 茂雄; Gleizes, M.*; Manach, E.*; Vincent, F.*; 眞田 幸尚
Journal of Disaster Research, 19(2), p.429 - 445, 2024/04
周辺線量当量率(空間線量率)分布のマッピング技術は、各国で統一された明確な基準はない。本研究では、日本原子力研究開発機構とフランス放射線防護・原子力安全研究所が共同で、福島第一原子力発電所周辺において、歩行サーベイ、車両サーベイ、無人ヘリコプターサーベイを実施し、各機関のモニタリング手法の有効性を確認した。例えば、歩行サーベイでは、検出器で得られた計数率を空間線量率に換算する際に、ガンマ線エネルギーの異なる放射性核種からの寄与を考慮するかどうかで、両機関が測定した空間線量率の間にずれが生じることが確認された。本研究のように、各国のマッピング技術を比較し、相互にフィードバックすることで、原子力発電所事故後のゾーニングシナリオの精度を向上させることができると思われる。
坪田 陽一; Porcheron, E.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Suteau, C.*; Lallot, Y.*; Bouland, A.*; Roulet, D.*; 三次 岳志
Proceedings of International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2023) (Internet), 6 Pages, 2023/10
福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリ取出しを安全に実施するためには、燃料デブリの切断時に発生する放射性微粒子の定量評価が必要である。我々はウラン含有のIn/Ex-Vessel組成を持つ模擬燃料デブリを作製し、それらを加熱した際に生じるエアロゾルの物理、化学的特性を評価した。それらを基に1F-Unit2の燃料デブリを加熱法の代表例であるレーザー切断した際に生じるエアロゾルの同位体組成と放射能を推定したところ、
Pu、
Am、
Cmを主とするプルトニウムが
核種として、Pu、
Cs-Ba、
Sr-Yが
核種としての着目核種であることが分かった。
Porcheron, E.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Berlemont, R.*; Bouland, A.*; Lallot, Y.*; 坪田 陽一; 池田 篤史; 三次 岳志
Proceedings of International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2023) (Internet), 5 Pages, 2023/10
福島第一原子力発電所(1F)の損傷した原子炉の廃止措置における重要な課題である燃料デブリの切断作業における放射性エアロゾルの発生と飛散を評価する目的で行われたURASOLプロジェクトにおいて、模擬燃料デブリの加熱および機械的切断に伴い生成するエアロゾルの質量濃度、リアルタイム数密度、質量基準の粒径分布、形態、および化学的特性の観点からの特性評価について報告する。加熱試験においては温度上昇に伴う粒径増大が観察され、粒子数密度に関しては劣化ウランを用いた模擬燃料デブリを用いた例がHf含有模擬燃料デブリを用いた試験よりも小さい数密度であった。機械的切断においてはエアロゾルの空気動力学的質量中央径は、放射性試料と非放射性試料でほぼ同程度(約3.7
4.4
m)であった。
孫 昊旻; Leblois, Y.*; Gelain, T.*; Porcheron, E.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(11), p.1356 - 1369, 2022/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)PWRのシビアアクシデントシナリオにおいて、格納容器内エアロゾル状放射性物質の除去・保持のために、格納容器スプレイを用いることができる。そのために、高精度な除去効率の予測は安全評価上重要である。PWRの格納容器スプレイでは、84%-95%と高いスプレイカバー率が要求されるのに対して、既往研究では、そのような高いカバー率におけるエアロゾル除去実験はかなり限られている。本論文では、カバー率に着目し、スプレイによるエアロゾル除去現象の理解と除去効率評価モデル高度化のために、大型容器において実機相当のカバー率を有する体系のエアロゾル除去実験を実施し、詳細なエアロゾルと液滴特性の計測結果から除去特性を調査した。また、MELCORの除去モデルと実験結果を比較し、粒子径に対する除去効率の傾向が再現でき、大きい粒子径に対して過小評価となるものの、最小除去効率を有する小さい粒子径(
0.52m)において良好な一致が得られることを示した。
Porcheron, E.*; Leblois, Y.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Molina, D.*; Suteau, C.*; Berlemont, R.*; Bouland, A.*; Lallot, Y.*; Roulet, D.*; et al.
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2022) (Internet), 5 Pages, 2022/10
福島第一原子力発電所(1F)の事故炉廃止措置における重要な課題の一つが、燃料デブリの取り出しである。ONET Technologies, CEA, IRSNからなるフランスのコンソーシアムがJAEA/CLADSのために実施したURASOLプロジェクトは、燃料デブリ模擬物質の熱的・機械的加工による放射性エアロゾルの生成と特性に関する科学的基礎データの取得に取り組んでいる。VITAE施設で行われる加熱試験はレーザーによる熱的切断の代表的な条件を模擬している。機械的切断では、FUJISAN施設においてコアボーリング試験を実施した。燃料デブリ模擬物質は、非放射性試験と放射性試験のために開発されている。化学的特性評価と粒径情報の取得は、デブリ取り出しで発生する可能性のある放射性粒子の特性推定のために実施された。これらの情報は1Fにおける燃料デブリ取り出し作業において放射線防護上の対策を評価するうえで重要な情報である。
Marchetto, C.*; Ha, K. S*; Herranz, L. E.*; 廣瀬 意育; Jankowski, T.*; Lee, Y.*; Nowack, H.*; Pellegrini, M.*; Sun, X.*
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 17 Pages, 2022/03
After the Fukushima Daiichi accident of March 2011, one of the main concerns of the nuclear industry has been the research works for improving atmospheric radioactive release mitigation systems. Pool scrubbing is an important process in reactors that mitigates radioactive release. It is based on the injection of gases containing fission products through a water pool. Bubble hydrodynamics, as a result of gas injection and the associated water pool thermal-hydraulics, is an important aspect of the process since the bubble size, shape, velocity, etc. influence the fission product trapping at the bubble interface with the water. Computer codes dedicated to the pool scrubbing have been mainly developed in the 90's last century and modelling drawbacks have been identified in particular for bubble hydrodynamics. One of IPRESCA project objectives is to improve the pool scrubbing modelling. In order to highlight the main modelling issues, a benchmark exercise has been performed focusing on the bubble hydrodynamics. This benchmark, performed by nine organisations coming from six countries, aims at simulating a basic configuration, a single upward injector in ambient conditions, experimentally characterized in the RSE tests carried out in the European PASSAM project. In this paper, a short description of the code modelling and a comparison between the code results and the experimental data are presented and discussed. Then, outcomes from the benchmark result analysis and proposals of improvements are emphasized.
郡司 智; 外池 幸太郎; Clavel, J.-B.*; Duhamel, I.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(1), p.51 - 61, 2021/01
被引用回数：1 パーセンタイル：11.54(Nuclear Science & Technology)新しい臨界実験装置STACY更新炉は、燃料デブリに関連する臨界計算の検証に貢献することができ、原子力機構(JAEA)と仏IRSNの共同研究として実験炉心設計が進行中である。この論文では、燃料デブリの溶融炉心コンクリート相互作用(MCCI)を模擬した模擬燃料デブリの臨界特性を測定するための新しいSTACYの炉心設計を最適化するために適用される方法を示す。炉心設計がコード検証に関連していることを確認するには、関心のある主要な同位体が持つ反応度価値と、断面積に対する実効増倍率k
の感度を評価することが重要である。この研究で説明されている燃料デブリの場合、特にそのコンクリート組成では、ケイ素が断面に対するk
感度が最も高くなる核種である。最適なアルゴリズムを使用して評価に最適な炉心設計を効率的に見つけ、ケイ素の捕獲断面積の高い感度を得るために、格子ピッチや炉心の寸法などのいくつかのパラメーターを調整した。これらの最適化手法の適用結果に基づいて、MCCIの興味深い感度フィードバックを得るための新しいSTACYでの燃料デブリの現実的な一連の実験を定義できた。この方法論は、新しいSTACYの他の実験条件を設計するのに役立てることができる。
孫 昊旻; Porcheron, E.*; Magne, S.*; Leroy, M.*; Dhote, J.*; Ruffien Ciszak, A.*; Bentaib, A.*
Proceedings of OECD/NEA Specialist Workshop on Advanced Measurement Method and Instrumentation for enhancing Severe Accident Management in an NPP addressing Emergency, Stabilization and Long-term Recovery Phases (SAMMI 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/12
During a severe accident (SA), hydrogen may be generated. To avoid a hydrogen explosion, it is important to monitor gas concentrations of e.g. H
, O, N, HO, CO and CO in the containment during a SA. A spontaneous Raman spectrometry (SRS) associated with a fiber-coupled probe had been developed. Since the probe had been designed to be implemented in the reactor containment, the SRS was qualified experimentally with the probe being surrounded by aerosols. Particles attached on the probe optical components (contamination) due to a continuous aerosol exposure as well as those in the atmosphere (aerosol) can cause photon-particle interactions such as light scattering (Mie) and fluorescence which may influence the Raman spectrum (RS). In our experiment, the contamination effect and the aerosol effect on the RS were investigated separately. It was found both effects increase the spectrum counts in whole wavelength range. Elementary criterion for the onset of each effect was suggested.
Bentaib, A.*; Janin, T.*; Porcheron, E.*; Magne, S.*; Leroy, M.*; Dhote, J.*; Ruffien Ciszak, A.*; 孫 昊旻
Proceedings of OECD/NEA Specialist Workshop on Advanced Measurement Method and Instrumentation for enhancing Severe Accident Management in an NPP addressing Emergency, Stabilization and Long-term Recovery Phases (SAMMI 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/12
To prevent hydrogen explosion hazard during a severe accident, dedicated mitigation strategies were adopted according to plants design and improved as results of stress tests after the Fukushima accident. The strategies commonly used combine the implementation of safety components, as the passive autocatalytic recombiners (PARs), and the definition of adequate SAMGs (Severe Accident Management Guidelines). Concerning French PWRs, SAMGs procedure relies on information provided by limited monitoring systems as pressure, core exit temperature and dose rate sensors. The containment atmosphere gaseous composition is not monitored and only PARs are equipped with thermocouples to detect hydrogen through the heat release of the exothermic recombination reaction. In the framework of the MITHYGENE project, a prototypic device had been developed based on Raman probes connected by optical fibers to a transportable unit. Several qualification campaigns had been conducted to check the effect of severe accident representative conditions, including radiation, on the device response. This paper aims to present an overview of the device development and qualification and presents its potential implementation inside the containment.
Herranz, L. E.*; Jacquemain, D.*; Nitheanandan, T.*; Sandberg, N.*; Barr
, F.*; Bechta, S.*; Choi, K.-Y.*; D'Auria, F.*; Lee, R.*; 中村 秀夫
Progress in Nuclear Energy, 127, p.103432_1 - 103432_14, 2020/09
被引用回数：4 パーセンタイル：20.53(Nuclear Science & Technology)WGAMA started on Dec. 31st 1999 to assess and strengthen the technical basis needed for the prevention, mitigation and management of potential accidents in NPP and to facilitate international convergence on safety issues and AM analyses and strategies. WGAMA addresses reactor thermal-hydraulics (Thys), in-vessel behavior of degraded cores, containment behavior and protection, and FP release, transport, deposition and retention, for both current and advanced reactors. This paper summarizes such WGAMA contributions in Thys, CFD and severe accidents, which include the Fukushima-Daiichi accident impacts on the WGAMA activities and their substantial outcomes. Around 50 technical reports have become reference in the related fields, which appear in References. Recommendations in these reports include further research, some of which have given rise to the joint projects conducted or underway within the OECD framework. Ongoing WGAMA activities are numerous and a number of them are to be launched in the near future, which are shortly mentioned too.
孫 昊旻; Leblois, Y.*; Gelain, T.*; Porcheron, E.*
Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 11 Pages, 2020/08
During a severe accident of PWR, fission products (FPs) may be released. Containment spray can be utilized to remove the aerosols of FPs. Therefore, it is important to develop an analytical model for predicting aerosol removal efficiency. The containment spray has high spray coverage ratio where the droplets are expected to impact side walls. In such condition, the gas flow induced by droplets will behave differently from that without droplet impaction where a stable gas circulation is expected. Since the aerosol removal efficiency depends on gas flow, to develop the removal model for the containment spray from this viewpoint, several experiments were carried out in TOSQAN facility. It was confirmed that the spray coverage ratios were comparable to that of the containment spray and many droplets impacted side wall. Aerosol removal was found to be more effective in higher spray water flow rates. Aerosol concentration decay calculated by CFD was in agreement with measured one.
Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.
Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02
被引用回数：67 パーセンタイル：98.17(Physics, Nuclear)CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種(
U, U, 
Pu, 
Fe, 
O, 
H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。
井澤 一彦; 外池 幸太郎; Leclaire, N.*; Duhamel, I.*
Proceedings of International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC 2015) (DVD-ROM), p.965 - 976, 2015/09
原子力機構では、福島第一原子力発電所で発生した燃料デブリの臨界特性に係る解析を臨界実験により検証するため、定常臨界実験装置(STACY)の更新作業を進めている。更新後は、まず燃料デブリ模擬材を含まない炉心で精度の高い臨界実験を行い、基準となる炉心を確立する必要がある。原子力機構は、フランス放射線防護・原子力安全研究所(IRSN)と協力して基準炉心の設計を進めている。設計検討にあたり、格子板と棒状燃料の製作精度に着目し、各パラメータが中性子実効増倍率に及ぼす影響を、基準となる3種類の格子間隔の炉心(1.15cm, 1.5cm, 2.55cm)において解析した。解析には、これらのパラメータのSTACY更新炉における製作精度が現行のSTACYと同等であると仮定し、それらが中性子実効増倍率に及ぼす影響をモンテカルロコードMCNP5の摂動計算機能を使用して評価した。核データには、評価済み核データライブラリJENDL-4.0を使用した。
高野 和也; 毛利 哲也; 岸本 安史; 羽様 平
Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; The Role of Reactor Physics toward a Sustainable Future (PHYSOR 2014) (CD-ROM), 13 Pages, 2014/09
2009年に仏Phenix炉のEnd of Life試験において、定格出力時における制御棒の非対称引抜が径方向出力分布に与える影響を目的とする「制御棒引抜試験」が実施された。IAEAのTWG-FR(高速炉技術作業部会)において本試験に対するベンチマーク解析を実施するための共同研究プロジェクト(CRP)が立ち上げられ、CEA, ANL, IGCAR, IPPE, IRSN, JAEA, KIT, PSIから専門家が参加し本CRPを進めている。ここでは原子力機構(JAEA)によるベンチマーク解析結果について述べるとともに、JAEA解析手法が出力分布偏差に対して十分な精度を有していることを示す。また、中性子線及び
線輸送効果を考慮した発熱計算により、径方向ブランケット燃料領域における出力分布解析精度が向上することを示す。
Pascal, V.*; Prulhi
re, G.*; Vanier, M.*; Fontaine, B.*; Devan, K.*; Chellapandi, P.*; Kriventsev, V.*; Monti, S.*; Mikityuk, K.*; Chenu, A.*; et al.
Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; The Role of Reactor Physics toward a Sustainable Future (PHYSOR 2014) (CD-ROM), 16 Pages, 2014/09
2009年に仏Phenix炉のEnd of Life試験において、定格出力時における制御棒の非対称引抜が径方向出力分布に与える影響を目的とする「制御棒引抜試験」が実施された。IAEAのTWG-FR(高速炉技術作業部会)において本試験に対するベンチマーク解析を実施するための共同研究プロジェクト(CRP)が立ち上げられ、CEA, ANL, IGCAR, IPPE, IRSN,原子力機構, KIT, PSIから専門家が参加し本CRPを進めている。ここでは、「制御棒引抜試験」の概要及び制御棒非対称引抜に伴う出力分布変化に対する測定結果について述べるとともに、本CRPにて得られた解析結果を基に、測定結果との差及び解析結果同士の差の要因について考察する。
NIX end-of-life experimentsMonti, S.*; Toti, A.*; Stanculescu, A.*; Pascal, V.*; Fontaine, B.*; Herrenschmidt, A.*; Prulhiere, G.*; Vanier, M.*; Varaine, F.*; Vasile, A.*; et al.
IAEA-TECDOC-1742, 247 Pages, 2014/06
Before the definitive shutdown in 2009, PHNIX end-of-life tests were conducted to gather additional experience on the operation of sodium cooled reactors. Thanks to the CEA, the IAEA decided in 2007 to launch the CRP entitled Control Rod Withdrawal Test performed during the PHNIX end-of-life experiments. The objective of this publication is to document the results and main achievements of the benchmark analyses on the control rod withdrawal test performed within the framework. For the total control rod worth, two groups of results were observed. The difference between the groups can be explained on the basis of the control rod model treatment on self-shielded cross-sections of absorbing media with deterministic codes. Heat transfers and sodium mixing phenomena strengthened by sodium turbulent flows in the hot plenum disturb power balances and degrade the comparisons. It leads the systematic overestimation in power deviation calculations for all the participants.
Pascal, V.*; Prulhire, G.*; Fontaine, B.*; Devan, K.*; Chellapandi, P.*; Kriventsev, V.*; Monti, S.*; Mikityuk, K.*; Semenov, M.*; Taiwo, T.*; et al.
Proceedings of 2013 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2013) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2013/04
2009年に仏Phenix炉のEnd-of-Life試験において、定格出力時における制御棒の非対称引抜が径方向出力分布に与える影響を把握することを目的とする「制御棒引抜試験」が実施された。IAEAのTWG-FR(高速炉技術作業部会)において本試験に対するベンチマーク解析を実施するための共同研究プロジェクト(CRP)が立ち上げられ、CEA, ANL, IGCAR, IPPE, IRSN, JAEA, KIT, PSIから専門家が参加し、本CRPを進めている。ここでは「制御棒引抜試験」の概要及び制御棒非対称引抜に伴う出力分布変化に対する測定結果について述べるとともに、本CRPにて得られた解析結果をもとに、測定結果との差及び解析結果同士の差の要因について考察する。
Trgours, N.*; 杉山 智之
DPAM-SEMCA-2010-288, 73 Pages, 2010/11
原子力機構とフランス放射線防護・原子力安全研究所(IRSN)では、反応度事故時のペレットからの気体核分裂生成物(FPガス)放出に関する動的挙動解明を目的とした試験を共同で計画している。このFGD(Fission Gas Dynamics)試験では、試験容器に高燃焼度燃料を収めてNSRRでパルス照射を行い、容器内圧力・温度の上昇を高い時間分解能で計測することでFPガス放出履歴を評価する。試験容器の設計及び試験条件の妥当性を確認するため、過去に通常のNSRR実験でデータを取得した高燃焼度UO
及びMOX燃料を対象とした予備解析を燃料過渡挙動解析コードSCANAIRにより実施した。その結果、本試験のために開発したLVDT式圧力計が十分な応答速度を備えていること、試験容器外側の断熱層を省略しても試験容器の熱容量が大きいためパルス照射直後の燃料温度履歴は大きく変わらないこと等、試験容器の設計に有益な知見を得た。
深野 義隆; 小野田 雄一; 佐藤 一憲
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(4), p.396 - 410, 2010/04
被引用回数：7 パーセンタイル：44.8(Nuclear Science & Technology)In the CABRI-FAST and CABRI-RAFT programs within a collaboration with the IRSN and FZK, five pulse-type transient overpower tests were performed in order to study fuel pin behavior and failure condition in the Unprotected Loss-of-Flow (ULOF) accident. In these tests, two types of low-smear-density fuels irradiated in the French Phenix reactor at different burn-up levels were used so that an experimental database extension from the former CABRI-1 and CABRI-2 programs can be obtained. Pin failure took place in three of these tests giving information on the failure threshold. In two tests, no pin failure took place and useful information related to the transient fuel behavior up to failure and failure mechanism was obtained. These test results were interpreted through detailed analysis of experimental data and PAPAS-2S code calculations. In these calculations, pretransient fuel characteristics obtained from the sibling fuels were reflected, such that the uncertainty of the boundary condition can be minimized. Through the comparison among these tests and formerly existing CABRI tests, generalized understanding on the transient fuel behavior was obtained. It was concluded that the low-smear-density fuel mitigates cavity pressurization, thereby enhancing the margin-to-failure. It was also understood that this failure-threshold enhancing capability is dependent on the type of transient.
深野 義隆; 小野田 雄一; 佐藤 一憲; Charpenel, J.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 46(11), p.1049 - 1058, 2009/11
被引用回数：18 パーセンタイル：74.48(Nuclear Science & Technology)In the CABRI-FAST experimental program, four in-pile tests were performed with slow-power-ramptype transient-overpower conditions (called hereafter as "slow TOP") to study transient fuel pin behavior under inadvertent control-rod-withdrawal-type events in liquid-metal-cooled fast breeder reactors. The slow TOP test with a preirradiated solid-pellet fuel pin under a power ramp rate of approximately 3%Po/s was realized as a comparatory test against an existing test in the CABRI-2 program where approximately 1%Po/s was adopted with the same type of fuel pin. In spite of the different power ramp rates, the evaluated fuel thermal conditions at the observed failure time are quite similar. Three slow TOP tests with the preirradiated annular fuel resulted in no pin failure showing a high failure threshold. These CABRI-FAST slow TOP tests, in combination with the existing CABRI and TREAT tests, provided an extended slow TOP test database under various fuel and transient conditions.
