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論文

Sintering behavior analysis of compacted dry recycled U $_{0.7}$ Pu $_{0.3}$ O $_{2}$ powder using master sintering curve theory

中道晋哉; 砂押剛雄*; 廣岡瞬; Vauchy, R.; 村上龍敏

Journal of Nuclear Materials, 595, p.155072_1 - 155072_11, 2024/07

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2024.155072

Using dry recycled powders for uranium and plutonium mixed oxide (MOX) fuel production can reduce unnecessary storage and accountability of nuclear material in facilities. The shrinkage behavior of green compacts of dry recycled powders differs from that of conventional raw powders because the dry recycled MOX powder is obtained from the fabrication scrap of sintered pellets. The shrinkage behavior of dry recycled MOX powder has been investigated by dilatometry. Based on the shrinkage curves, sintering apparent activation energies were evaluated using the master sintering curve (MSC) and the constant rate of heating methods. The obtained values were higher than the energy evaluated for raw powder experiments. The sigmoid sintering prediction equation using the MSC function was constructed. The accumulation of data on the activation energy for various sintering conditions will lead to the wide application of this prediction formula in the future.

論文

Liquid phase sintering of alumina-silica co-doped cerium dioxide CeO $_{2}$ ceramics

Vauchy, R.; 廣岡瞬; 渡部雅; 横山佳祐; 砂押剛雄*; 山田忠久*; 中道晋哉; 村上龍敏

Ceramics International, 49(2), p.3058 - 3065, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.295

被引用回数：8 パーセンタイル：77.13(Materials Science, Ceramics)

Pure and low -Al $_{2}$ O $_{3}$ -SiO $_{2}$ co-doped ceria specimens were prepared by conventional ceramic processing using powder metallurgy. The effect of co-doping on the microstructural and structural properties of cerium dioxide was investigated by means of optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The co-addition of alumina and silica promoted liquid phase sintering (LPS) and significantly contributed to grain growth, even in the small concentrations of the present study (1 wt% and 2 wt%). A glassy-look phase precipitated at the grain boundaries, characteristic of liquid phase sintering. The addition of dopants to the formulation greatly enhanced the grain growth process without disturbing the CeO $_{2}$ structure.

論文

衝突板式粉砕機の粉砕特性の解析

川口浩一; 瀬川智臣; 石井克典

粉体工学会誌, 59(6), p.283 - 290, 2022/06

https://doi.org/10.4164/sptj.59.283

日本原子力研究開発機構では、高速炉用燃料製造プロセスにおける規格外ペレットを有効利用するため、これを粉砕して原料粉と混合して再利用する技術の開発を進めている。粉砕前後の粒子径分布を詳細に解析することにより、粉砕粉が粒子径分布の特徴の異なる3種類の成分粒子から構成されることを示した。また、供給粉粒子径分布から粉砕粉粒子径分布を予測する手法について検討した。

論文

Effect of B $_{4}$ C absorber material on melt progression and chemical forms of iodine or cesium under severe accident conditions

日高昭秀

Insights Concerning the Fukushima Daiichi Nuclear Accident, Vol.4; Endeavors by Scientists, p.341 - 356, 2021/10

Boron carbide (B $_{4}$ C) used for BWR or EPR absorbers could cause phenomena that never occur in PWR with Ag-In-Cd absorbers during a severe accident (SA). B $_{4}$ C would undergo a eutectic interaction with stainless steel and enhance core melt relocation. Boron oxidation could increase H $_{2}$ generation, and the change of liberated carbon to CH $_{4}$ could enhance the generation of CH $_{3}$ I. HBO $_{2}$ generated during B $_{4}$ C oxidation could be changed to CsBO $_{2}$ by combining it with cesium. This may increase Cs deposition into the RCS. There could be differences in the configuration, surface area, and stainless-steel to B $_{4}$ C weight ratio between the B $_{4}$ C powder and pellet absorbers. The present task is to clarify the effect of these differences on melt progression, and the iodine or Cs source term. Advancement of this research field could contribute to further sophistication of prediction tools for melt progression and source terms of the Fukushima Accident, and the treatment of CH $_{3}$ I formation in safety evaluation.

論文

MOX粉末の乾式リサイクルのための衝突板式ジェットミルの特性評価

川口浩一; 瀬川智臣; 山本和也; 牧野崇義; 磯秀敏; 石井克典

粉体工学会誌, 57(9), p.478 - 484, 2020/09

https://doi.org/10.4164/sptj.57.478

衝突板式ジェットミルは、核燃料製造のために粒径調整可能な粉砕機として有望視されている。本ジェットミルは、分級機と粉砕室で構成される。粗粒成分は装置内を循環し、最終的に目的粒径まで粉砕される。本報告では、模擬粉砕粉を段階的に分級および粉砕し、粒度分布を比較した。衝突板式ジェットミルは過粉砕を抑えて目標粒径の粒子を製造できる。

論文

B $_{4}$ C制御材がシビアアクシデント時の炉心溶融過程およびヨウ素やセシウムの化学形に与える影響

日高昭秀

日本原子力学会和文論文誌, 14(1), p.51 - 61, 2015/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J14.021

原子炉の制御材としてBWR等で使用されているB $_{4}$ Cは、PWRで用いられているAg-In-Cd制御棒材では見られない現象をシビアアクシデント時に引き起こし、炉心の溶融過程、H $_{2}$ 発生量、ソースターム等に影響する。炉心の溶融過程では、B $_{4}$ Cはステンレス被覆管と共晶反応を起こし、融点以下でステンレスを液化させて炉心溶融を促進する。H $_{2}$ 発生量では、Bが酸化して発生量を増加させるとともに、遊離したCはCH $_{4}$ に変化し、ヨウ素と結合することにより、ガス状のCH $_{3}$ Iを生成させる。また、酸化過程で生じたHBO $_{2}$ はCsBO $_{2}$ を生成させ、原子炉冷却系内へのCs沈着量を増加させる。当面の課題は、粉末状のB $_{4}$ C制御棒ブレードと、ペレット状のB $_{4}$ C制御棒では、形状や表面積、B $_{4}$ Cとステンレスとの重量比等に差があり、そのことが実際の溶融進展やB $_{4}$ Cの酸化挙動、あるいは放射性物質の化学形や環境中への放出にどのように影響するのかを解明することである。今後、この分野の研究を進展させることにより、福島事故の炉心溶融進展やソースタームの高精度予測、安全評価における有機ヨウ素の扱い等に有用な知見を提供すると期待される。

論文

Development of a criticality evaluation method considering the particulate behavior of nuclear fuel

酒井幹夫; 山本俊弘; 村崎穣; 三好慶典

Nuclear Technology, 149(2), p.141 - 149, 2005/02

https://doi.org/10.13182/NT05-A3586

被引用回数：3 パーセンタイル：24.17(Nuclear Science & Technology)

従来から行われてきたMOX燃料粉末の混合撹拌時の臨界特性評価では、粉体混合に伴うMOX燃料粉末界面(粉末と空気の境界面)の変形や粉末の混合状態を考慮することができなかった。そこで、離散要素法と核計算を結合し、粉末界面の変形を考慮できる臨界特性評価手法を開発した。粉末界面変形及び粉末の混合状態が中性子実効増倍率に及ぼす影響を評価した。

論文

Effect of mixing condition of MOX powder and additives on criticality safety

山本俊弘; 三好慶典

Transactions of the American Nuclear Society, 91, p.583 - 584, 2004/11

MOX燃料加工では、MOX粉末と添加剤とが混合される。混合過程においてMOX粉末と添加剤が不均一な状態で存在する。しかし通常の臨界安全評価では均一の混合物として扱われる。ここでは球形状の混合物に対して燃料インポータンスの考え方を適用して中性子実効増倍率を最大とする不均一な混合状態の分布を求めた。その結果、中心部にほぼ添加剤だけからなる最適減速の領域が存在し、その外周部にMOX粉末だけの領域からなる分布が最適分布として得られた。均一分布のときの中性子実効増倍率が0.545なのに対して最適分布のときが0.590となり約0.045だけ中性子実効増倍率が増加した。

論文

Addendum to $lqlq Doping-Dependent Magnetic Structure of Tb$_{1-x}$$ Ca $_{x}$ MnO $_{3}$ rqrq

町田晃彦; 守友浩*; 大山研司*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(5), P. 1312, 2003/05

Tb $_{1-x}$ Ca $_{x}$ MnO $_{3}$ () の低温における粉末中性子構造解析を行い、格子構造と磁気構造との相関について研究を行った。の領域において、磁気構造はCE-like型とC型反強磁性が共存している。この領域における低温での粉末回折パターンは、空間群と $P2_{1}/m$ で表される2つのペロフスカイト構造の2相モデルで再現できる。これら2相の分率は組成に対して変化し、磁気反射強度と組成に対する変化が類似してる。これよりそれぞれの相の磁気構造を同定した。さらに構造パラメータを詳細に調べ、磁気構造との相関を考察した。

論文

High-resolution neutron powder diffraction study of Dy $_{2}$ Fe $_{9}$ Al $_{8}$ at 65K

S.Ridwan*; H.Mujamilah*; M.Gunawan*; P.Marsongkohadi*; Q.W.Yan*; P.L.Zhang*; X.D.Sun*; Z.H.Cheng*; 皆川宣明; 濱口由和*

Journal of the Physical Society of Japan, 65(2), p.348 - 350, 1996/02

https://doi.org/10.1143/JPSJ.65.348

被引用回数：1 パーセンタイル：36.42(Physics, Multidisciplinary)

インドネシア原子力庁材料科学研究センターRSG-GAS研究炉に設置した高分解能中性子回折装置を使用し永久磁石材料の一つであるDy $_{2}$ Fe $_{17}$ のFeをAlで置換したDy $_{2}$ Fe $_{9}$ Al $_{7}$ 金属間化合物の65Kにおける磁気構造を調べた。DyとFeの磁気モーメントは反平行に配列し、容易軸方向はc軸方向である。リトベルト法を用いることにより、各原子位置における磁気モーメントの大きさが求められ、磁化測定の結果と比較した。

論文

Computation on fuel particle size capable of being regarded as homogeneous in nuclear criticality safety analysis

奥野浩; 内藤俶孝; 奥田泰久*

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(9), p.986 - 995, 1994/09

https://doi.org/10.3327/jnst.31.986

被引用回数：2 パーセンタイル：28.05(Nuclear Science & Technology)

核燃料施設で取扱われる粉末状燃料に対して、臨界安全評価上では最も厳しい状態として冠水状態がしばしば想定される。このような体系は非均質ではあるが、燃料粒径が非常に小さければ均質と見なしても反応度は殆ど変わらないであろう。水中に置かれた低濃縮の二酸化ウラン球状燃料粒塊の無限立方配列を対象に、濃縮度、水対燃料体積比及び燃料粒径を変えて中性子増倍率を計算した。計算には超多群衝突確率法計算コードを用いた。中性子増倍率の均質系からの変化割合は、共鳴を逃れる確率、次いで熱中性子利用率の変化割合に支配され、これらの量は低濃縮度ウラン(10wt%以下)、燃料粒径1mm以下では、平均ウラン濃度(または水対燃料体積比)に主に依存し、濃縮度に殆ど依存しないことが分かった。得られた関係式を用いることにより、均質と見なしてよい燃料粒径の大きさは無視しうる中性子増倍率の相対誤差との関係で決められる。

論文

A Convenient method of color measurement of marine sediments by colorimeter

長尾誠也; 中嶋悟*

Geochemical Journal, 25, p.187 - 197, 1991/00

https://doi.org/10.2343/geochemj.25.187

被引用回数：12 パーセンタイル：37.19(Geochemistry & Geophysics)

土壌や堆積物の色は、有機物、炭酸カルシウム、鉄、マンガン含量とその依存形態によって支配されているといわれている。従って、土壌や堆積物の色を定量的におさえることにより、土壌での放射性核種の挙動において重要な役割を演ずると考えられてるそれらの物質の鉛直、水平分布を現場で、簡単に把握することができる。そこで、簡単な色彩色差計を用い、土壌や堆積物の色を現場で測定できる方法の開発を試みた。色彩色差計により、海底堆積物の色を水を含んだ状態と乾燥させた状態で測定し、含水率の効果、粒径の効果等について検討を行なった。その結果、水を含んだ状態の海底堆積物の色は、主に水と堆積物固相の化学成分の濃度と存在形態によって支配されていることが明らかとなった。また、本方法の測定精度は8%以下であるため、充分、現場で用いることができる実用的な方法である。

論文

Simulation of spent fuel dissolution in reprocessing

大崎浩; 藤根幸雄; 前田充; 安達武雄; 桜井勉; 工藤寿雄*

Proc. of the 3rd Int. Conf. on Nuclear Fuel Reprocessing and Waste Management,Vol. 2, p.682 - 686, 1991/00

使用済燃料再処理における溶解工程のシミュレーションコードを開発することを目的として、ペレットの溶解速度を計算する新しい計算式を作成した。新計算式は、Taylorの表面積モデルを基礎としてHodgsonの浸透モデルの考え方を取り入れたモデルに基づくものである。新モデルでは、溶解速度を計算する上で重要な因子である有効溶解表面積の初期溶解表面積に対する比F()が理論的に導かれる。得られた()は、実験結果を表面積理論で整理したF()の値(文献値)と良く一致した。新しく作成したシミュレーションコードは、回分式及び連続式の両方の溶解槽形式を対象として、ペレット、粉末、不溶解残渣などからなる燃料の溶解挙動を評価できるように設計されている。このコードを使って実験データを実際に解析し、回分式と連続式の溶解槽について溶解挙動のシミュレーションを行なった。

論文

Enhancement of removals of SO $_{2}$ and NOx by powdery materials in radiation treatment of exhaust gases

徳永興公; 南波秀樹; 鈴木伸武

Int.J.Appl.Radiat.Isot., 36(10), p.807 - 812, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0020-708X(85)90032-8

被引用回数：14 パーセンタイル：83.03(Nuclear Science & Technology)

放射線によるSO $_{2}$ およびNOx除去に対する微粉シリカの添加効果を、NOx,SO $_{2}$ ,水分,酸素,窒素の混合ガスを用いて、120 $^{circ}$ Cでの1.5MeVの電子線による照射下で検討した。SO $_{2}$ ,NOx濃度とともに、微粉シリカの添加によって減少した。このSO $_{2}$ ,NOxの減少は、水分におおわれた微粉シリカの表面へのこれらの物質の吸着に起因するものであり、この吸着は、Langmuirの吸着等温式にしたがった。照射によるNOxの減少は、微粉シリカの添加によっていちじるしく促進された。この促進効果は、SO $_{2}$ 共存下でのみ起る。水におおわれた微粉シリカ表面へのNOの吸着および吸着水との反応によるNO $_{2}$ の除去の二つの反応によって引き起こされることを明らかにした。

論文

電子線照射による石炭燃焼排ガス中のNO $_{x}$ ,SO $_{x}$ 除去に対する微粉含水シリカの効果

南波秀樹; 徳永興公; 鈴木伸武

公害と対策, 21(7), p.629 - 634, 1985/00

本研究は、石炭燃焼排ガスの電子線処理の研究の一環として、より高温での脱硝・脱硫率の向上と必要線量の低減化を目的として、石炭燃焼排ガスを含む3種類の試料ガスについて、80 $^{circ}$ Cから220 $^{circ}$ Cの温度範囲にわたり、電子線照射のみの場合と、電子線照射後微粉含水シリカに接触させた場合の、ガス中のNO,NO $_{2}$ ,SO $_{2}$ の濃度を測定し、シリカによるNOx,SOx除去について検討したものである。とくに、NOx,SOxの除去機構とその温度依存性について述べる。

論文

Dissolution rates of U $_{3}$ O $_{8}$ powders in nitric acid

井上明彦; 辻野毅

Ind.Eng.Chem.,Process Des.Dev., 23, p.122 - 125, 1984/00

抄録なし

論文

Solidification of powdered ion exchange resins with polyethylene

森山昇; 土尻滋; 本田忠博*

Nucl.Chem.Waste Manage., 3, p.131 - 137, 1982/00

粉状イオン交換樹脂(Powdex)に対するポリエチレン固化法の適応性を検討した。廃棄物は40~50wt%混入できるので減容効果が大きく、廃棄物発生量はセメント固化に比べて1/3~1/4になる。廃棄物を50wt%含む固化体は、密度が1.05g/cm $^{3}$ 、圧縮強度が230kg/cm $^{2}$ であり、強度は1.410 $^{9}$ radまでの線量を吸収しても低下しない。放射線分解ガス量の70~90%を占める水素の発生量は、(2.0~2.4)10 $^{-}$ $^{2}$ cm $^{3}$ /g・Mradである。固化体からの $^{6}$ $^{0}$ Coの浸出性は、拡散係数で10 $^{-}$ $^{1}$ $^{0}$ ~10 $^{-}$ $^{1}$ $^{2}$ cm $^{2}$ /dayであり小さい。また固化体の耐水性は、廃棄物混入率ばかりでなく、混入されているカチオン樹脂とアニオン樹脂の比率にも依存する。