Preventing nuclear fuel material adhesion on glove box components using nanoparticle coating

ナノ粒子コーティングによるグローブボックス構成材への核燃料物質付着防止

瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 ; 鈴木 政浩 ; 立原 丈二; 高藤 清人; 沖田 高敏; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori; Suzuki, Masahiro; Tachihara, Joji; Takato, Kiyoto; Okita, Takatoshi; Satone, Hiroshi*; Suzuki, Michitaka*

MOX燃料製造工程におけるグローブボックス内の核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減を目的として、グローブボックス構成材のアクリルへのナノ粒子コーティングによる粉末付着防止に係る技術開発を進めている。AFM測定により、ナノ粒子コーティングを施したアクリル試験片表面の二乗平均平方根粗さは、非コーティング面に比べて高い値を有することを確認した。ナノ粒子コーティングにより、表面にナノオーダーの微細な凹凸が形成され、アクリル試験片と観察された最小粒子径約5mのUO粒子との間に働く付着力が約10分の1に低下し、さらにMOX粉末の付着量が約10分の1に低減することが明らかになった。本研究によりグローブボックス構成材に対し、ナノ粒子コーティングを施すことにより、核燃料物質の付着防止効果が得られることがわかった。本手法は、グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減、アクリルパネルの視認性の改善に有効である。

To reduce the hold-up of the nuclear fuel materials in the glove box and the external exposure dose, the technology of the MOX powder adhesion prevention by the nanoparticle coating to the acrylic panels of the glove box has been developed. The surface analysis by means of atomic force microscopy (AFM) showed that the acrylic test piece surface coated with nanoparticles had a higher root mean square roughness value than that non-coated with nanoparticles. Due to the formation of nano-sized tiny rugged surface, the nanoparticle coating reduced the minimum adhesion force between the UO particles and the acrylic test piece surface with the smallest particle size of about 5 m where desorption was observed, by about one-tenth. Moreover, the nanoparticle coating reduced the amount of the MOX powder adhering to the acrylic test piece to about one-tenth. In this study, it was found that applying the nanoparticle coating to the acrylic panels of glove box can prevent the adhesion of nuclear fuel materials. This method is effective for reducing the hold-up of the nuclear fuel materials in the glove box, the external exposure dose and improving the visibility of the acrylic panels.