Hydrogen production using thermochemical water-splitting iodine-sulfur process test facility made of industrial structural materials; Engineering solutions to prevent iodine precipitation

野口 弘喜; 上地 優; 田中 伸幸; 竹上 弘彰; 岩月 仁; 笠原 清司; Myagmarjav, O.; 今井 良行; 久保 真治

International Journal of Hydrogen Energy, 46(43), p.22328 - 22343, 2021/06

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.071

熱化学水素製造法ISプロセスは、高温ガス炉,太陽熱,産業廃熱などの様々な熱源を利用して、高効率に大規模水素製造が可能な方法のひとつである。ISプロセスの研究開発課題は、硫酸やヨウ化水素酸などの厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性とそれらの機器による安定した水素製造の実証である。原子力機構では、工業材料製の耐食機器を開発し、それらの機器を組み込んだ水素製造試験設備を製作し、上記研究開発課題の解決に向け、本試験設備の試験運転を進めている。安定した水素製造を行うために、HI-I-HO溶液の安定送液技術の開発、大量漏えいを防止するためのグラスライニング材の品質保証の改善、ブンゼン反応器における硫酸脱水法によるヨウ素析出防止技術の開発を行った。これらの改良により、水素製造量約30L/h、150時間の連続水素製造に成功し、厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性及び安定した水素製造を実証した。

STACYにおけるMOX溶解試験残液の安定化処理

小林 冬実; 住谷 正人; 木田 孝; 石仙 順也; 内田 昇二; 神永 城太; 大木 恵一; 深谷 洋行; 曽野 浩樹

JAEA-Technology 2016-025, 42 Pages, 2016/11

JAEA-Technology-2016-025.pdf:17.88MB

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のSTACY施設では、平成12年から15年にかけて、プルトニウム溶液臨界実験に向けたMOX粉末燃料の溶解に関する基礎試験を実施した。溶解試験で生じた硝酸ウラニル溶液と硝酸プルトニウム溶液からなるMOX溶解試験残液を貯蔵設備にて貯蔵するにあたり、溶液の状態から酸化物へ転換する安定化処理が必要である。さらに、臨界安全の観点から、安定化処理後の酸化物に含まれる水分量を管理する必要がある。MOX溶解試験残液を安定化する方法として、溶液中のウランをアンモニアにより、プルトニウムをシュウ酸により沈殿させ、焙焼して酸化物とする方法を選定した。本報告書は、MOX溶解試験残液に含まれるウラン及びプルトニウムの安定化処理に係る検討及び作業の結果をまとめたものである。本報告書で示した手順に基づく実規模での安定化処理の結果、ウランの回収率は95.6%、プルトニウムの回収率は95.0%であった。また、安定化処理後の酸化物を窒素雰囲気下で再焙焼し、速やかにビニールバッグで溶封することで、酸化物の含水率を低く保つとともに水分の再付着を防止した。

Development of a simple reprocessing process using selective precipitant for uranyl ions; Engineering studies for precipitating and separating systems

山崎 和彦*; 近沢 孝弘*; 田巻 喜久*; 菊池 俊明*; 森田 泰治; 川田 善尚*; 峯尾 英章; 古志野 伸能*; 浅沼 徳子*; 原田 雅幸*; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 4 Pages, 2005/10

NCP(N-シクロヘキシル-2-ピロリドン)がウラニルイオンと選択的に沈殿を生成するという極めて特異な性質と沈殿物の取扱いの容易な点を利用し、使用済燃料溶解液中の大部分のウラニルイオンを選択的に沈殿させ、さらにプルトニウムをウランとともに沈殿させる、NCP沈殿法のみによる簡易再処理プロセスの開発研究を実施した。本発表では、実機概念をもとに設計・製作した沈殿生成槽,沈殿分離機の操作性,性能試験の結果について述べる。

Improvement of Worldwide version of System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information (WSPEEDI), 2; Evaluation of numerical models by Cs deposition due to the Chernobyl nuclear accident

寺田 宏明; 茅野 政道

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(7), p.651 - 660, 2005/07

https://doi.org/10.3327/jnst.42.651

本研究の第1報(Terada 2004)では、世界版緊急時環境線量情報予測システム「WSPEEDI」の改良版が大気力学モデルMM5とラグランジュ型粒子拡散モデルGEARN-newとのモデル結合により開発され、チェルノブイル原子力事故への適用計算によって大気中Cs濃度の予測性能について数値モデル(MM5/GEARN-new)の妥当性が示された。第2報である本論文では、このMM5/GEARN-newの予測性能評価をチェルノブイル原子力事故時のヨーロッパ域における降水量及び地表Cs沈着量の測定値を用いて行った。計算結果が測定値と比較された結果、MM5/GEARN-newは氷相過程を考慮した雲物理スキームにより高精度な降水量が予測された場合、ヨーロッパスケールでの沈着量分布を良い精度で予測することができた。さらに、ネスティング機能を用いてチェルノブイル周辺域についての高解像度計算が行われた。この結果、MM5/GEARN-newは従来の計算モデルでは計算できなかったチェルノブイル周辺での詳細なCs沈着量分布を現実的に予測することができた。

Hardening of Fe-Cu alloys at elevated temperatures by electron and neutron irradiations

飛田 徹; 鈴木 雅秀; 岩瀬 彰宏; 相澤 一也

Journal of Nuclear Materials, 299(3), p.267 - 270, 2001/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(01)00694-8

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化には、高速中性子のみならず熱中性子や線の寄与も含まれるが、線の寄与に関する定量的な把握はなされていない。圧力容器位置での線によるはじき出し損傷量(dpa)は高速中性子の数%にすぎないが、損傷メカニズムの違いから照射脆化に与える影響は実質的にはもっと大きくなる可能性が指摘されている。本研究ではFe-Cuモデル合金を用い、線による照射を模擬した電子線照射試験を行うことにより線の影響を定量的に評価した。その結果、電子線と原子炉を用いた中性子照射による照射脆化はほとんど差がなく、dpaがよい指標となることが明らかになった。

Development of a moist atmospheric dynamic model for nuclear emergency response

古野 朗子; 山澤 弘実

Mathematics and Computation, Reactor Physics and Environmental Analysis in Nuclear Applications, 2, p.1699 - 1704, 1999/00

東アジア領域での万一の原子炉事故時の影響評価を目的として、湿潤過程を含んだ大気力学モデルを開発した。モデルは静力学近似及び地形準拠座標系を導入した3次元の予報方程式、種々の物理過程のパラメタリゼーション等から成る。今回組み込まれた湿潤過程により、妥当な雲や雨の分布が得られることが示された。現在は検証計算を行っており、湿潤過程をはじめとするパラメーターの設定、入力気象データの精度への依存性の解析等を行っている。一方、莫大な計算コストの低減化、初期条件の設定等、改善しなければならない点も示された。

高レベル放射性廃棄物地層処分における多重バリア性能の定量的評価

安 俊弘*; 池田 孝夫*; 大江 俊昭*; 菅野 毅*; 坂本 義昭; 千葉 保*; 塚本 政樹*; 中山 真一; 長崎 晋也*; 坂野 且典*; et al.

日本原子力学会誌, 37(1), p.59 - 77, 1995/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.37.59

高レベル放射性廃棄物地層処分システムを構成するそれぞれのバリアが果たす機能を定量的に評価し、地層処分システムの安全評価上重要となる放射性核種、パラメータを明らかにした。花崗岩地下水組成を基にベントナイト緩衡材水相の組成及び処分環境下での放射性核種の溶解度を地球化学平衡計算コードPHREEQEによって推定した。物質移動理論に基づくガラス固化体溶解解析、放出された放射性核種の析出解析によりベントナイト緩衡材内側境界条件を決定し、多メンバ崩壊系列、溶解度の同位体共有を考慮して移行解析を行った。その結果、人工バリアからの放出核種ではPuがハザードを支配する核種となること、天然バリア出口では、吸着分配係数の小さいCs,Tc,Iのもたらすハザードが重要となり、分配係数の大きいアクチニド核種の寄与は小さいこと、および多重バリアによりハザードのピークは1億分の1になることがわかった。

Applications of photoacoustic spectroscopy to speciation of lanthanide elements in aqueous solutions and of solid phase

中山 真一; 木村 貴海

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(8), p.780 - 783, 1991/08

https://doi.org/10.3327/jnst.28.780

水溶液-吸着媒-沈殿という系におけるアクチニドおよびランタニド元素の化学種の同定(スペシエーション)のために、光音響分光法の開発に着手し、本報ではネオジム(Nd)に適用した結果を示す。水溶液中のNdの溶存種については、レーザー誘起光音響分光法(LPAS)を用いて、1MHClと1MNaCO溶液中におけるNd化学種のスペクトルを得、異なる化学種の存在を確認した。また水溶液中において生成したNdの沈殿種に対しては、紫外・可視・近赤外光音響分光法ならびにフーリエ変換赤外音響分光法を用いて、化学種の同定を試みた。X線回折法では同定できない試料に対してこれらの光音響分光法は有効である。

混成対数正規分布とその応用

熊沢 蕃; 大橋 靖雄*

応用統計学, 15(1), p.1 - 14, 1986/00

https://doi.org/10.5023/jappstat.15.1

混成対数正規分布とは、正値確率変数Xに対して、パラメータを含む変換lnX+Xが正規分布N(,)に従う分布のことである。本分布は放射線に被曝する作業に従事する作業者の線量分布が、被曝低減管理の影響を受けて管理の弱い場合は対数正規分布側へ、また管理の強い場合は正規分布へ近づくことをモデル化したものである。本論文では混成対数正規分布の性質と発生機構を述べ、線量分布および他の種類(使用水量、雨量、砂粒径など)の分布へのあてはめ例を示した後、それらの分布の背後にある現象を分布形の違いから解釈できることを示す。このように本分布は線量分布以外にも広く適用できるばかりでなく、本分布の極限分布として一方に対数正規分布を持ち、他方に正規分布を持つ新しい形式の分布システムを構成する。

Precipitation of thorium or uranium(VI)complex ion with cobalt(III)or chromium(III)complex cation, 5; Precipitation of uranium(VI)malato and edta complex ion

星 三千男; 上野 馨

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(5), p.370 - 376, 1980/00

https://doi.org/10.3327/jnst.17.370

三価のコバルトあるいはクロム錯陽イオンを使用し、数種の多塩基有機酸とトリウム,ウラン(VI)の錯イオンの沈殿を調べた。ウラン(VI)の沈殿、〔Co(NH)〕〔UO(CHO)〕・2HOと〔Co(NH)〕〔UOedta〕・22HOだけが生成した。これらの沈殿挙動は錯イオンの生成定数と沈殿の立体因子に基づいて議論された。沈殿は空気中で炭酸塩混合物CoCOとUOCOを経由して、約400Cで酸化物の混合物COOとUOに分解する。