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伊藤 主税; 内藤 裕之; 石川 高史; 伊藤 敬輔; 若井田 育夫
JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011038_1 - 011038_6, 2019/01
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の原子炉圧力容器と格納容器の内部調査への適用を想定して、光ファイバーの耐放射線性を向上させた。原子炉圧力容器内の線量率として想定されている~1kGy/hレベルの放射線環境に適用できるよう、OH基を1000ppm含有した溶融石英コアとフッ素を4%含有した溶融石英クラッドからなるイメージ用光ファイバを開発し、光ファイバをリモートイメージング技術に応用することを試みた。イメージファイバの本数は先行研究時の2000本から実用レベルの22000本に増加させた。1MGyのガンマ線照射試験を行った結果、赤外線画像の透過率は照射による影響を受けず、視野範囲の空間分解能の変化も見られなかった。これらの結果、耐放射線性を向上させたイメージファイバを用いたプロービングシステムの適用性が確認できた。
伊藤 主税; 内藤 裕之; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 杉山 僚; 茶谷 恵治
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.944 - 950, 2014/07
被引用回数：6 パーセンタイル：43.1(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所の燃料デブリの取出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な検査技術として、ファイバスコープによる観察技術とレーザー分光による元素分析技術を組み合わせた光ファイバプローブを開発している。積算
線量100万Gyまで使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基を1,000ppm含有させることにより耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを試作して、線照射試験により放射線の影響による伝送損失の測定とイメージファイバによる可視光線及び赤外線観察を行った。その結果、光ファイバの耐放射線性能を確認でき、100万Gyまで観察及びLIBS分光が行える見通しを得た。
伊藤 主税; 内藤 裕之; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 西村 昭彦; 若井田 育夫; 関根 隆
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07
福島第一原子力発電所の燃料デブリの取り出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な光ファイバを用いた遠隔調査技術を開発している。積算線量100万Gyまで使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基を1000ppm含有させることにより耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを試作して線照射試験によりその耐放射線性を確認した。これにより、積算100万Gyまで、イメージファイバによる観察及びレーザー分光による元素分析が行える見通しを得た。また、さらに耐放射線性を向上させるためにフッ素を含有した高純度石英光ファイバを試作し、ルビーシンチレータと組み合わせて放射線計測できることを確認した。これらにより、高耐放射線性光ファイバを用いた高放射線環境の遠隔調査装置が開発できることを示した。
内藤 裕之; 板垣 亘; 岡崎 義広; 今泉 和幸; 伊藤 主税; 長井 秋則; 北村 了一; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
JAEA-Technology 2012-009, 100 Pages, 2012/05
JAEA-Technology-2012-009.pdf:9.89MB
本研究では、高速炉の炉内観察に使用するための耐熱性・耐放射線性に優れたファイバスコープを開発することを目的として、ファイバスコープの構成要素であるイメージファイバとライトガイドファイバの高温環境における耐放射線性向上策の検討と、照射試験によるファイバスコープの構成要素の照射特性の評価を実施した。ファイバの耐放射線性については純粋石英コアのファイバが優れており、不純物によって耐放射線性が左右されることがわかっている。また、光の一部はクラッドを通過するため、クラッドについても耐放射線に優れた材料にする必要がある。そこで、コアをOH基1,000ppm含有の純粋石英,クラッドをフッ素ドープ石英とすることで耐放射線性の向上を目指した。照射試験の結果、コアのOH基含有量を1,000ppmに増加したことで伝送損失の増加につながる照射による新たなプレカーサ生成を抑制できていることが確認できた。クラッドについても、フッ素ドープ石英クラッドは樹脂クラッドより伝送損失増加量や増加速度を大きく改善することができた。本研究の結果、イメージファイバ及びライトガイドファイバのコア材についてはOH基を1,000ppm含有する純粋石英,クラッド材についてはフッ素ドープ石英とし、これらでファイバスコープを構成することより、200
C環境で5
10
Gy照射後でも観察できる見通しが得られた。
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:1.1
2.4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。
dose rate distribution in Joyo前田 茂貴; 内藤 裕之; 伊藤 主税; 青山 卓史
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.182 - 185, 2011/02
ナトリウム冷却型高速炉の炉内構造物の放射化量評価、及び原子炉容器内の観察に供するファイバースコープの放射線劣化評価に資するため、冷却材ナトリウムをドレンした状態で、「常陽」原子炉容器内の線量率分布を測定評価した。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。測定の結果、原子炉容器内の主要構造物の線源強度と線量率分布を把握できた。実測した線量率を点減衰核積分法計算コードQAD-CGGP2による計算値と比較した結果、C/E:1.32.7が得られ、放射化計算及び遮へい計算の精度を確認した。
横山 裕*; 三井 裕之*; 高橋 里栄子; 谷口 直樹; 朝野 英一*; 内藤 守正; 油井 三和
JAEA-Research 2008-072, 232 Pages, 2008/10
JAEA-Research-2008-072.pdf:45.2MB
溶接部(溶接金属及び熱影響部)と母材は材料の性状が異なるため、溶接部の耐食性も母材と異なる可能性がある。本研究ではTIG溶接,MAG溶接及び電子ビーム溶接(EBW)による溶接試験体から切り出した試験片を用いて、炭素鋼溶接部の耐食性について母材との比較を行った。腐食試験は以下の3つの項目に着目して行った。(1)酸化性雰囲気における全面腐食,孔食,(2)すきま腐食進展挙動・応力腐食割れ感受性,(3)還元性雰囲気における全面腐食進展挙動,水素脆化感受性。その結果、TIG溶接及びMAG溶接の溶接金属部において全面腐食と孔食・すきま腐食に対して耐食性の低下が示唆された。この原因として、溶接で使用された溶加材の成分や多層盛溶接の多重熱サイクルによる組織変化の影響を受けた可能性がある。溶加材を使用しないEBWについてはいずれの腐食形態に対しても耐食性の低下は認められなかった。応力腐食割れについては、低濃度炭酸塩溶液中では、母材と同様、いずれの溶接方法における溶接金属部,熱影響部においてもSCC感受性が認められなかった。
内藤 裕之; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 青山 卓史
no journal, ,
高速炉のナトリウム漏えい検出器の感度向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法による同位体分析技術を用いたナトリウム検出システムの開発を行っている。これまでにシステムの概念設計及び性能予測を行い、現行のナトリウム漏えい検出器より2桁検出感度が高い1ppbの濃度のナトリウムエアロゾルに対して検出可能な見通しを得た。さらに基礎技術試験の結果を踏まえて装置を実際に製作し、ナトリウム検出試験の結果、100ppbのナトリウムエアロゾルを約30秒で検出できることを確認した。
青山 卓史; 伊藤 主税; 内藤 裕之
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法による高感度ナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。現行の検出器が天然ナトリウムを検出するのに対し、本研究では放射化ナトリウムを検出することで海塩粒子の影響を抑え、現行検出器より23桁感度を高めて、0.11ppbの漏えいナトリウムを検出できることを目標とする。これまでにナトリウムの検出プロセスのシステム構成を検討し、ナトリウムの個数密度の移行率を概略計算することでシステムの性能を予測し、目標とする1ppbの濃度のナトリウムエアロゾルを検出可能な見通しを得た。さらに、エアロゾルの原子化及びレーザ共鳴イオン化の基礎試験を行い、エアロゾル集積板の候補材を検討した。これらの基礎データからナトリウム検出システムの設計を行い、装置を製作した。天然ナトリウムを用いた試験の結果、現行検出器の感度と同じ100ppbのナトリウムエアロゾルを約30秒で検出できた。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。昨年度までに検出プロセスにかかわる基礎試験を終え、その結果に基づき微量Na分析装置を設計・製作した。今年度は、集積板への付着率評価試験と製作した微量Na分析装置による安定同位体検出試験を行った。付着率評価試験では、集積板候補材の比較により集積板の材料として選んだTi多孔質体へのNa付着量を分析し、エアロゾルの集積板への付着率は20%との結果を得た。また、付着には凹凸形状が寄与することを確認した。安定同位体検出試験では、1波長のレーザのみを使うイオン化機構を用いて、製作した装置でエアロゾルを検出できることを確認した後、高感度化が期待される電場を使うイオン化機構を用いてエアロゾルを検出し、感度が約8倍に向上したことを確認した。さらに極短パルス電源を用いるシステムへ改造し、S/N比を5倍改善した。今後、検出方法の最適化を図り、
Naを用いて微量濃度のエアロゾルを検出し、来年度には
Naの検出性能を評価する。本研究により、高速炉プラントの安全性を向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与する。
青山 卓史; 荒木 義雄; 伊藤 主税; 内藤 裕之
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度の成果を3件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、平成20年度は、構築したRIMS装置を使って安定同位体ナトリウムに対する検出性能を評価した。本発表では、シリーズ発表の1件目として、Naエアロゾル検出性能に対して重要な因子である集積板のNaエアロゾル捕集効率を評価した結果を報告する。
内藤 裕之; 荒木 義雄; 伊藤 主税; 原野 英樹*; 青山 卓史
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度成果にかかわる3件のシリーズ発表の2件目として、安定同位体を対象とした検出試験について発表する。本研究では、平成19年度までに製作した装置を用いて、原子化用レーザ・共鳴イオン化用レーザの出力や、原子化用レーザを照射してから共鳴イオン化用レーザを照射するまでの遅延時間など、検出性能に大きな影響を与えるパラメータの最適化を行った。次に、Naエアロゾルの検出試験を行い、Na付着量とNaイオン信号積算値に直線性を確認し、集積時間180秒で42pptのNaエアロゾルを検出した。安定同位体Naに対する装置の検出感度を評価した結果、検出下限値は2.7pptであり、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。
伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 青山 卓史
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度の成果にかかわる3件のシリーズ発表の3件目として、放射性Naの検出による微量Na漏えい検知システムを構築し、放射性Naの検出効率を評価した結果を報告する。本研究では、Naの漏えいにより発生するNaエアロゾルがサンプリング配管を移行し、検出システムに到達して検出されるまでのNa原子個数を求め、Naの検出効率を評価した。その結果、エアロダイナミックレンズの透過効率,エアロゾル集積板の捕集効率,原子化後の共鳴イオン化用レーザの照射率及びイオン化率については、ほぼ設計どおりの性能が得られることを確認した。一方、原子化時の集積板からの実効的な放出率が1%と低く、Naの検出効率は10
個/測定と見積もられ、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、検出効率を向上させ、NaとNaの検出を組合せて、高速炉の微小Na漏えい検出技術の高度化を目指す。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。これまでに微量Na分析装置を製作し、それを用いたエアロゾル捕集効率の評価,検出感度の評価を実施してきた。Naを用いた試験では、高感度化が可能な1光子励起+電場イオン化機構を採用するなどイオン信号増加を図り、集積時間180秒で濃度42pptのNaエアロゾルの検出に成功した。Naの検出下限値を評価した結果、2.7pptとの結果が得られ、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。一方、集積板に付着したNaの計測に寄与する割合が低いため、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、Na検出試験によりその検出性能を評価し、本研究を総括する予定である。
関根 隆; 高松 操; 内藤 裕之; 前田 茂貴; 鈴木 寿章; 礒崎 和則
no journal, ,
30年以上にわたる「常陽」の運転により放射化したUCSの交換には、遮へい機能を有するキャスクが必要である。本交換作業は格納容器内の限られたスペースで、既設のクレーン等を用いて炉容器上部で実施するため、キャスクは可能な限り軽量化する必要がある。本キャスクの遮へい設計の検討に資するため、炉内線量率分布測定を実施し、UCS表面線量率を評価した。その結果、UCS交換キャスクの遮へい厚をUCS表面線量率の評価結果に基づいて合理化することにより、十分な遮へい性能を確保しつつ、格納容器内で取扱い可能な重量となることを確認した。また、海外炉等においてカバーガス領域の炉内構造物表面にNaが蒸着した事例があることから、UCSの引抜きを阻害するようなNa蒸着の有無を確認するため、回転プラグのUCS貫通孔下端付近をファイバースコープにより観察した結果、UCSの引抜きに影響を与えるNaの蒸着がないことを確認した。
内藤 裕之; 板垣 亘; 伊藤 主税; 岡崎 義広; 長井 秋則; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
no journal, ,
高速炉の炉容器内を観察するため耐熱性・耐放射線性に優れた観察装置が必要であり、510Gy/hの照射まで使用可能なファイバスコープを開発している。現状の耐放射線性ファイバスコープは、石英のコア及びクラッドからなるイメージファイバと、石英コアとアクリレート系樹脂クラッドからなるライトガイドファイバから構成されるが、「常陽」炉内観察での使用経験を踏まえ、ライトガイドファイバのクラッドを樹脂から放射線損傷に強い石英へ変更する。また、石英ファイバは近赤外域に吸収ピークがないことから、近赤外線を用いたイメージングを検討する。また、可視光については、光源の光量増加,コアへのOH基添加量増加による伝送損失抑制,撮像素子の感度向上を検討する。コバルト60線源を用いた510Gy/hの線照射試験により、ライトガイドファイバの材質変更による改善効果を確認した。また、近赤外線のイメージファイバ透過光量の損失もほとんどなく、光源,カメラ等の赤外線イメージングデバイスの選定や赤外線による発熱対策等を検討していく。可視域についても検討を進め、高速炉の炉内観察技術の高度化を目指す。
岩田 圭弘; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 伊藤 主税; 青山 卓史
no journal, ,
平成17年度から平成21年度まで実施してきた文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成21年度(最終年度)の成果を2件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、最終年度の平成21年度は、Naの検出性能及び高速炉プラントへの適用性を評価した。本発表では、シリーズ発表の1件目として、構築してきた微量Na分析装置のパラメータ最適化を行い、Naを含むNaCl含浸試料を用いたNaの検出性能を評価した結果を報告する。
伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 青山 卓史
no journal, ,
平成17年度から平成21年度まで実施してきた文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成21年度最終年度の成果を2件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、最終年度の平成21年度は、Naの検出性能及び高速炉プラントへの適用性を評価した。本発表では、シリーズ発表の2件目として、高速実験炉「常陽」の1次系二重配管間隙部のNa濃度を測定してNaの検出によるNa漏えい検知が可能であることを確認し、実機高速炉プラントへの適用方法を検討して、プラントの安全性確保への有効性を評価した結果を報告する。
青山 卓史; 伊藤 主税; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 原野 英樹*; 岡崎 幸基*; 荒木 義雄*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
no journal, ,
平成17年度から平成21年度まで実施した文部科学省原子力システム研究開発事業(公募研究)「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の成果を報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたNa漏えい検知技術を開発するものであり、エアロゾル分析技術とRIMSを組合せたナトリウム漏えい検知用RIMS装置を設計・製作した。Naエアロゾルを発生させてその検出性能を評価し、目標感度より3桁高感度である検出下限値0.1pptを達成した。レーザ励起ブレークダウン分光法でNa信号の変化が検出された後、RIMSでその信号推移を監視することで、より早期のプラント対応が可能となり、高速炉プラントの安全性確保に対する有効性が確認できた。
内藤 裕之; 板垣 亘; 伊藤 主税; 北村 了一; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
no journal, ,
「常陽」炉心上部機構の交換における炉容器内の監視に用いることを目標に、200Cの高温環境下で50万Gyまで使用可能なファイバスコープを開発している。高純度石英イメージファイバの線照射試験結果について、非架橋酸素正孔センターによるカラーセンターの生成をモデル化することにより、OH基含有量増加による放射線環境下の伝送損失増加の抑止効果を考察した。その結果、カラーセンター生成方程式の近似解を用いて実験値を良好に再現することができ、高純度石英イメージファイバのOH基含有量を1000ppmまで増加させることにより、初期の伝送量は低下するが、50万Gyの高線照射においても伝送損失の増加を1.5dB/m以下に抑止できる見通しを得た。今後は、線照射による影響として、分解能,コントラスト等の画質や機械強度を評価し、本ファイバスコープを高速炉の炉内補修に実用化する予定である。
