燃料デブリの分析精度向上のための技術開発2020年度成果報告(廃炉・汚染水対策事業費補助金)

池内 宏知; 小山 真一; 逢坂 正彦; 高野 公秀; 中村 聡志; 小野澤 淳; 佐々木 新治; 大西 貴士; 前田 宏治; 桐島 陽*; et al.

JAEA-Technology 2022-021, 224 Pages, 2022/10

JAEA-Technology-2022-021.pdf:12.32MB

燃料デブリ試料の核種・元素量の分析に向けて、酸溶解を含む一連の分析技術を確立する必要がある。本事業では、分析精度の現状レベルの把握と不溶解性残渣発生時の代替手法の確立を目的として、ブラインド試験が実施された。模擬燃料デブリ(特定の組成を持つ均質化された粉末)を対象に、日本国内の4分析機関においてそれぞれが有する溶解・分析技術を用いて、全体組成の定量値が取得された。各技術の特徴(長所・短所)を評価した結果に基づき、燃料デブリの暫定的な分析フローを構築した。

Effects of stress and plastic strain on hydrogen embrittlement fracture of a U-bent martensitic steel sheet

柴山 由樹; 北條 智彦*; 小山 元道*; 齋藤 寛之*; 城 鮎美*; 安田 良*; 菖蒲 敬久; 松野 崇*; 秋山 英二*

ISIJ International, 61(4), p.1322 - 1329, 2021/04

https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-569

The effects of stress and plastic strain distributions on the hydrogen embrittlement fracture of the U-bent martensitic steel sheet specimen were investigated. The hydrogen embrittlement testing of the U-bent specimen was performed. Fracture morphology mainly consisting of intergranular fracture was found inside the hydrogen charged U-bent specimen, which indicated that the crack initiation took place in the interior, and shear lips were found near both surfaces of the U-bent sheet. The synchrotron X-ray diffraction measurement and the finite element simulation were utilized to analyze the stress and plastic strain distributions in the thickness direction of the U-bent specimen. The elastic strain distributions obtained by the measurement showed a good agreement with the simulation. The crack initiation site of the hydrogen-charged U-bent specimen was considered to be correspondent with the region where the tensile stress was the highest, suggesting that the maximum tensile stress predominantly determine the crack initiation.

「常陽」原子炉容器内構造物の放射化量とガンマ線量率分布の測定評価

伊東 秀明; 前田 茂貴; 内藤 裕之; 秋山 陽一; 宮本 一幸; 芦田 貴志; 野口 好一; 伊藤 主税; 青山 卓史

JAEA-Technology 2010-049, 129 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2010-049.pdf:6.99MB

「常陽」では、計測線付実験装置の試料部が変形して原子炉容器内の炉内燃料貯蔵ラックから突き出て炉心上部の機器等と干渉しており、「常陽」を再起動するためには、炉心上部機構(UCS)を交換することが不可欠である。そのためには、30余年の使用期間中に放射化し、線量率が数百Gy/hに達するUCSを炉容器内から取り出すための大型キャスクの製作が必要である。炉心から約1.5m上方のUCSの中性子照射量の計算精度を考慮して約1桁の設計裕度を見込むと、キャスクの総重量が取扱いクレーンの最大荷重100トンを超過する約160トンとなり、設備改造や復旧経費の増加が予想された。このため、海外でも実施例の少ない炉容器内の線量率を実測して計算誤差にかかわる設計余裕を低減することによりキャスク遮へい厚さを削減することとした。実機で想定される広域の線量率をカバーし、約200Cの高温環境に耐える線量率測定装置を製作し、Co校正照射施設で線検出器の校正曲線及び温度特性を確認した。炉容器内の他の構造物や集合体の放射線の混成場を考慮して評価するため、UCSと検出器の相対位置やナトリウムの液位を変えた条件で詳細な線量率分布を測定し、解析値で内挿することによりC/E:1.12.4に評価精度を高めた。上記の結果を反映することによりUCS交換キャスクの遮へい厚さを削減でき、総重量を100トン未満とできる見通しが得られたことから、設備改造を要することなくUCS交換が可能となった。

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

https://doi.org/10.1093/nar/gkm999

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

Studies of fast-ion transport induced by energetic particle modes using fast-particle diagnostics with high time resolution in CHS

磯部 光孝*; 東井 和夫*; 松下 啓行*; 後藤 和幸*; 鈴木 千尋*; 永岡 賢一*; 中島 徳嘉*; 山本 聡*; 村上 定義*; 清水 昭博*; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S918 - S925, 2006/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/10/S08

将来の核融合炉におけるアルファ粒子等の高速イオンによるMHD不安定性の励起とそれに伴うアルファ粒子の異常損失の危惧から、近年、高速粒子モード(EPM)やTAEモードといったMHD不安定性と高速イオンとの相互作用、並びにその結果生ずる高速イオン輸送・損失に関する研究が重要視されるようになってきている。核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)では、シンチレータを利用した高速イオンプローブ,高速中性粒子分析器、並びに多チャンネルHalpha光計測システム等を駆使して上記を研究対象とした実験を進めている。最近の研究から、中性粒子ビーム(NB)加熱プラズマにおいて発生するバースト的EPMモード(m/n=3/2)により、入射エネルギー近傍のエネルギーを持つ高速イオンのみが大半径方向外側へ排出されていることがわかった。磁場揺動レベルが最大に達した頃に高速イオンの排出が始まり、磁場揺動の周波数は、排出が始まると同時にダウンシフトを示す。高速イオン排出が収まるのとほぼ同時に磁場揺動も収まり、これらの観測結果は、このモードは入射エネルギー近傍の高速ビームイオンによりいわば共鳴的に励起されていることを示唆している。また、TAEモードについては、2機のNBを低密度プラズマに接線co-入射した場合に、顕著な高速イオンの排出が確認された。

Impurity desorption behavior from low activation ferritic steel installed in the JFT-2M tokamak

都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 小川 宏明; 木村 晴行; 岡野 文範; 鈴木 貞明; 小又 将夫; 沢畠 正之; 篠原 孝司; et al.

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.177 - 181, 2003/03

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01425-3

低放射化フェライト鋼は核融合原型炉の候補材料であるが、ステンレス鋼と比較して錆びやすく酸素の吸蔵量も大きい。そのため、実際に装置に導入する場合、設置作業中の錆びの発生やそれに伴う真空特性の劣化が懸念される。また、プラズマ実験中は、物理及び化学スパッタリングによる不純物放出も懸念される。JFT-2Mにおいては、先進材料プラズマ試験の第二段階においてフェライト鋼を真空容器内に部分的に設置し、真空特性,及びプラズマ実験中の不純物放出が問題にならないレベルであることを実証してきた。第三段階ではフェライト鋼を全面的に設置したが、表面積が大きく設置作業期間も長いので、より大きな影響がでる可能性がある。実験に先立ち予備排気試験を行い、2か月程度大気にさらしたフェライト鋼が問題なく排気できることを確認した。講演では第三段階の初期結果も示し、不純物放出の観点からの低放射化フェライト鋼のプラズマへの適用性を議論する。

Advanced material tokamak experiment (AMTEX) on JFT-2M; Design, fabrication, installation and conditioning of inside ferritic steel wall

柴田 孝俊; 秋山 隆*; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 木村 晴行; 宮地 謙吾; 岡野 文範; 佐藤 正泰; 鈴木 貞明; 都筑 和泰; et al.

Proceedings of 19th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE), p.360 - 363, 2002/00

JFT-2Mでは、原型炉の構造材料として低放射化フェライト鋼(F82H)を使用することができるかどうか立証するために、Advanced Material Tokamak Experiments(AMTEX)を段階的に実施している。本発表では、AMTEX計画の第2段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ部分的に設置したが、そのときに行ったフェライト鋼板壁の設計,構造,設置及び調整に関する技術的検討,試験・検査等の詳細を発表する。また、AMTEX計画の第3段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ全面設置する計画について発表する。

Design and first experimental results of toroidal field ripple reduction using ferritic insertion in JFT-2M

佐藤 正泰; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 都筑 和泰; 木村 晴行; 上原 和也; 小川 俊英; 伊世井 宣明; 谷 孝志; 秋山 隆*; et al.

Fusion Engineering and Design, 51-52(Part.B), p.1071 - 1076, 2000/11

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(00)00202-7

JFT-2Mでは、低放射化フェライト鋼(FS)にかかわる先進材料プラズマ試験を段階的に進めている。この計画の第一期として、FSを用いて、リップルの少ないトロイダル磁場を生成し、高エネルギーイオンの損失を低減するリップル低減試験があり、その設計指針と初期結果について述べる。フェライト鋼板(FB)を全トロイダルセクションに渡って、真空容器(VV)とトロイダル磁場コイル(TFC)の間に装着した。フェライト鋼装着により、プラズマ周辺でトロイダル磁場リップルは2.2%から1.1%に減少した。赤外TV測定によれば、接線方向NBI加熱時のリップル捕捉粒子による壁の温度上昇領域はFB装着することにより、外側へ縮小し、温度上昇は60度から25度へ減少した。バナナドリフト粒子による温度上昇は150度から115度へ減少した。フェライト鋼装着によるプラズマ生成や制御に悪い影響は観測されていない。

A Mechanical design for ferritic steels to reduce toroidal field ripple in the JFT-2M

中山 武*; 山本 正弘; 阿部 充志*; 柴田 孝俊; 大塚 道夫*; 秋山 隆*; 佐藤 勝利*; 菊池 一夫; 和田 豊*; 小池 常之; et al.

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.227 - 230, 1999/10

高性能トカマク開発試験装置(JFT-2M)では、将来の炉構造材料の候補である強磁性体の低放射化フェライト鋼F82H(以下フェライト鋼と記す)を用いた先進材料プラズマ試験計画を段階的に進めている。第1段階のリップル低減試験では、フェライト鋼板を真空容器の外部に設置して、トロイダル磁場リップルの低減を図る。本発表は、このフェライト鋼板の機械設計に関するものである。フェライト鋼板の形状は、各トロイダルセクション毎に決定し、ポート、計測器、ベーキングヒータ等を避けた中で最もリップルを低減できる構造とした。フェライト鋼板は、トロイダル磁場コイルケースから支持し、支持構造は可能な通電パターンすべてに対する電磁力を考慮して決定した。また、板厚はトロイダル磁場強度に応じて可変とした。設置後に電磁力試験を実施し、支持具の健全性を確認できた。フェライト鋼板の設置により、トロイダル磁場リップルの基本モードを2.1%から0.8%に低減できた。

JAERI AVF cyclotron for research of advanced radiation technology

田中 隆一; 荒川 和夫; 横田 渉; 中村 義輝; 神谷 富裕; 福田 光宏; 上松 敬; Watanabe, H.; Akiyama, N.; Tanaka, S.; et al.

Proceedings of 12th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 89), p.566 - 569, 1991/07

放射線高度利用の研究開発を目的としたAVFサイクロトロンが日本原子力研究所において建設中である。サイクロトロンはこれまで主に原子核物理の基礎研究や医学的利用に使用されてきたが、放射線高度利用プロジェクトではイオンビーム及びイオンと物質との相互作用の特徴を最大限活用して、宇宙環境用及び核融合炉用材料の研究開発やバイオ技術及び新機能材料の研究開発に利用することを意図している。本報告では、原研AVFサイクロトロンとそれを収容する研究施設の概容、イオンビーム利用の特徴とそれらを利用する実験計画の概要、ならびに施設建設の現状を述べる。