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報告書

外部ゲル化法による燃料粒子製造技術開発

冨田 豊; 森平 正之; 田巻 喜久*; 西村 一久*; 庄司 修一*; 木原 義之; 加瀬 健; 小泉 務

JAEA-Research 2006-088, 95 Pages, 2007/01

JAEA-Research-2006-088.pdf:23.02MB

日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究において、低除染TRU燃料の有望な候補の一つとして外部ゲル化法による燃料粒子製造技術開発を実施した。フェーズIIでは大径粒子の製造条件の最適化,アンモニア廃ガス処理の軽減を目的とした外部ゲル化法の改良方法の検討及び低除染燃料特有の核分裂生成物の影響について検討した。その結果、振動充填燃料に適した大径粒子の製造条件を把握及び改良型の外部ゲル化法の適用性の可能性を見いだした。さらに、核分裂生成物は粒子製造に悪影響を与えないことを確認するとともに原料液の耐放射線性についてのデータを取得した。これらの結果より、低除染湿式再処理対応の振動充填燃料用燃料粒子製造に外部ゲル化法が適応できる技術的な見通しを得た。

論文

Fuel microsphere fabrication tests for sphere-pac fuel by the external gelation process

冨田 豊; 森平 正之; 木原 義之; 田巻 喜久*

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

高い経済性と環境負荷低減がFBRサイクルに求められている。スフェアパック燃料は、遠隔自動化が可能、製造工程で微粉末が発生しない、コスト低減が可能である、などの利点を持つために有望な燃料と考えられている。このため、サイクル機構では外部ゲル化法によるスフェアパック燃料製造の開発を行っている。この報告では、外部ゲル化法による粒子製造試験について報告する。

論文

Effects of ultrastrong gravitational field on the crystalline state of a Bi-Sb alloy

Huang, X.*; 真下 茂; 小野 正雄; 冨田 健; 沢井 友次; 長壁 豊隆; 毛利 信男*

Journal of Applied Physics, 96(3), p.1336 - 1340, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:44.18(Physics, Applied)

本研究では、超重力場下の結晶状態の変化を調べるために、Bi$$_{70}$$Sb$$_{30}$$合金とBi単体について固相状態の温度で100万Gレベルの超重力場実験を行った。191-205$$^{circ}$$Cで超重力場処理後の試料は組成の変化が見られなかったが、結晶粒径が数mmから数10$$mu$$mまで微細化された。同じ条件で処理したBi単体試料は結晶粒径が変化しなかった。220-240$$^{circ}$$Cで処理後の試料は二つの領域を示している。弱い重力場領域では、結晶が数10$$mu$$mまで微細化されたが、強い重力場領域では、原子の沈降による組成変化が起きたほか、結晶が重力方向に沿って成長し、その長さが数mm程度に達している。成長した結晶はかなり歪んでおり、その歪みが重力の強い方向に沿って増大していること、また、六方晶のc軸が重力方向にほぼ平行になっていることがわかった。この特殊な結晶状態の形成は原子の沈降によるものと考えられる。

報告書

振動充填燃料開発に関するスイスPSI・オランダNRGとの共同研究成果報告書,1; 基本計画・燃料設計・照射燃料ピン製造

森平 正之; 小澤 隆之; 冨田 豊; 鈴木 政浩; 重留 義明; 木原 義之; 河野 秀作

JNC TN8400 2004-014, 193 Pages, 2004/07

JNC-TN8400-2004-014.pdf:24.52MB

サイクル機構が、スイスPSI 及びオランダNRGとの間で進めている振動充填燃料開発に関する共同研究は、5%Np-MOXを含むスフェアパック燃料(球状粒子充填燃料)について、ペレット燃料、バイパック燃料(非球形粒子充填燃料)とともに、オランダのHFR (High Flux Reactor)において比較照射を行う共同研究プロジェクトであり、照射試験を目指す過程で、PSIが長年に渡る研究実績を有するスフェアパック燃料に係る照射挙動評価モデリング、燃料設計、粒子燃料製造及び振動充填に係る技術を機構に導入することが一方の目的としている。PSIにおける照射試験ピンの製造は2003年5月に完了した。2004年1月から3月にかけてHFRにおける前半2回の照射試験を終了し、現在照射後試験を進めている。後半2回の照射は2004年秋までに実施される予定である。本報告書は、共同研究前半の燃料設計と照射ピン製造を中心にまとめたものである。

論文

照射試験用スフェアパック及びバイパック燃料の製造(JNC/PSI/NRG共同研究)

冨田 豊; 重留 義明; 木原 義之

サイクル機構技報, (24), p.1 - 10, 2004/00

サイクル機構では、スイス PSIとオランダNRGとの間で、振動充填燃料に関する共同研究を実施している。本共同研究ではスフェアパック、バイパック、ペレットの3タイプの燃料をPSIで製造し、2004年1月からオランダペッテンのHFRで照射試験を行っている。このうちスフェアパック燃料については、20%Pu-MOX及び5%Np-20%Pu-MOXの球状粒子燃料を内部ゲル化法で製造し、9本のスフェアパックセグメントを製造した。バイパック燃料については、グリーンペレットを粉砕して焼結することで20%Pu-MOX非球状粒子燃料を製造し、2本のバイパックセグメントを製造した。また、リファレンスとして5本の20%Pu-MOXペレットセグメントを製造した。本稿ではスフェアパック燃料とバイパック燃料の製造について報告する。

論文

グローブボックス用遠隔取扱治具の開発

冨田 豊; 根本 剛; 出沼 昭生; 都所 昭雄

動燃技報, (97), p.122 - 125, 1996/03

先進的核燃料リサイクル技術開発の一環として、MOX燃料スクラップ中に存在するAmの溶媒抽出法による分離回収試験を実施する予定であるが、グローブ操作時の$$^{241}$$Amの$$gamma$$線による手部及び全身の被ばくの低減化が大きな課題である。根本的な防護対策としてグローブボックス用の遠隔操作可能な取扱治具を検討し、人の手に相当するような多関節型遠隔取扱治具の開発を目的として、試作を行った。次いでボックス内で作業を行う上で必要な機能を確認するために基本機能試験を実施し、グローブボックスシステムで$$^{241}$$Amのような高線量物質の取扱が可能な遠隔取扱治具の技術的見通しを得ることができた。

報告書

高温挙動試験装置のコールド試験

冨田 豊; 宇野 弘樹*; 高橋 邦明; 河野 秀作

PNC TN8410 93-296, 66 Pages, 1993/12

PNC-TN8410-93-296.pdf:2.6MB

高温挙動試験装置は、高富化度MOX燃料等の未照射燃料の融点を測定するために設置されたものである。ホット運転の前に、温度制御プログラム決定試験、カプセル溶接部健全性確認試験、真空計自動化プログラムの作成、昇温速度決定試験を行い測定条件を決定した。次に融点が既知である、Al/SUB2/O/SUB3,Nb,Mo,ZrO/SUB2,Taを標準試料としてコールド試験を実施し、二色温度計の校正曲線の作成を行った。コールド試験の結果、標準試料の融点の測定値と文献値との差が最大258度Cもあり、測定精度の向上が必要であることが分かった。誤差原因は、二色温度計の混色誤差と視野欠けが原因と推測される。こうした問題点の対策もあわせて報告する。

口頭

晶析工程における結晶精製技術に関する研究開発,3; Pu-Cs複塩の生成挙動試験

中原 将海; 冨田 豊; 野村 和則; 鷲谷 忠博

no journal, , 

先進湿式再処理法の晶析工程より回収される硝酸ウラニル結晶の精製技術開発に関連して、不純物として混入していると思われるPu-Cs複塩を生成させ、その物性データを取得した。溶液中の硝酸濃度が高くなるにつれ、複塩の生成量が増加した。また、複塩のX線回折を行った結果はCs$$_{2}$$U(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$に近い回折パターンを示した。熱分析においては、100$$^{circ}$$Cでは重量減少はみられず、約245$$^{circ}$$Cにて約10%の減少がみられた。これは、Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$からCs$$_{2}$$PuO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{4}$$への変化によるものと推察される。

口頭

晶析工程基礎試験; 実溶解液中でのウラン溶解度評価

鍛治 直也; 中原 将海; 中村 和仁; 柴田 淳広; 冨田 豊; 鷲谷 忠博; 北嶋 卓史; 小泉 務

no journal, , 

今回実施した照射済燃料を用いた晶析試験並びにこれまで実施したU試験及びU/Pu試験における溶解度データとHartの溶解度データを比較し、晶析率予測における同データの適用性について考察する。

口頭

照射済高速炉燃料粉末の溶解挙動; 粒径の影響

比内 浩; 冨田 豊; 野村 和則; 大山 孝一; 北嶋 卓史; 小泉 務

no journal, , 

粉体化した照射済燃料において粒径が1000$$mu$$m以下の燃料粉体については、粒径は溶解速度に依存しないことが確認されている。しかし1000$$mu$$m以上の粒径では試験は行われていない。そこで1000$$mu$$m以上の粒径での溶解挙動の把握を目的とした溶解試験を実施した。燃料粉末としては、高速実験炉「常陽」Mk-II照射済炉心燃料を粉体化し、篩い分けにより分級した2000$$mu$$m未満,1000$$mu$$m以上の燃料粉(大粒子)と850$$mu$$m未満の燃料粉(中粒子)を用いた。Kr放出率の結果から、大粒子は中粒子より溶解の進展が遅くなる傾向が見られた。また、溶解の完了時間としては、大粒子では1割程遅くなっているものの、ともに200分程度で溶解が完了しており、溶解時間として大きな差ではないことがわかった。

口頭

Station operation just after big earthquake in RN38, Takasaki, Japan

熊田 政弘; 冨田 豊

no journal, , 

2011年3月11日に発生した東日本大震災直後の日本国高崎のRN38放射性核種監視観測所における運用状況を報告する。

口頭

2段階加熱抽出法によるジルカロイ被覆管の水素の定量

小畑 裕希; 豊川 琢也; 冨田 健; 木村 康彦

no journal, , 

軽水炉燃料の高燃焼度化により、燃料被覆管に吸収される水素量が増加する。吸収された水素は、被覆管の脆化による破損の原因となる。そのため、被覆管母材中の水素量を正確に測定することは、被覆管の安全裕度を知るうえで非常に重要である。従来の高温抽出法による測定では、酸化膜とともに被覆管全体を高温溶融させて発生した水素を測定するため、被覆管の脆化と強い相関を持つ母材中の水素量のみを測定することができなかった。2段階加熱法は、酸化膜と被覆管母材の水素を分離測定することが可能である。分離抽出温度条件を含む測定手法について、非照射被覆管を用いた試験で得られた知見を報告する。

口頭

Determination of hydrogen concentration in Zircaloy cladding using hot vacuum extraction method with two-step heating

小畑 裕希; 豊川 琢也; 冨田 健; 木村 康彦

no journal, , 

軽水炉燃料の高燃焼度化により、燃料被覆管に吸収される水素量が増加する。吸収された水素は、固溶限度を超えると水素化物として析出し、被覆管の脆化による破損の原因となる。そのため、被覆管母材中の水素量を正確に測定することは、被覆管の安全裕度を知るうえで非常に重要である。水素は被覆管母材のみならず酸化膜にも吸収されるため、それぞれの水素量を分けて定量する必要がある。従来の高温抽出法による測定では、酸化膜とともに被覆管全体をインパルス炉で瞬時に溶融させて 発生した水素を測定するため、被覆管の脆化と強い相関を持つ母材中の水素量のみを測定すること ができなかった。そこで、加熱温度の設定が可能な水素分析装置を導入し、2段階加熱法により酸化膜と被覆管母材の水素の分離測定を可能とした。本報告では、分離抽出温度条件の決定方法を含む測定手法について紹介する。

口頭

SAUNA system upgrade for certification of the Takasaki IMS station

冨田 豊; 熊田 政弘; 若林 修二; 木島 佑一; 山本 洋一; 小田 哲三

no journal, , 

A SAUNA system was installed for monitoring of radioxenon at the Takasaki IMS station (JPX38) in Japan in December, 2006. The test operation had been performed from 2007 to 2014, and valuable monitoring data and operation and maintenance experiences were obtained. Though the CTBTO planned to start system upgrade of the JPX38 for certification in April, 2013, the upgrade plan was postponed since JPX38 detected radioxenon isotopes early in April, 2013, which were derived from the third nuclear test announced by North Korea. To prevent missing data during the period of upgrade, the TXL was installed near JPX38 as an alternative measurement system and started to operate in January, 2014. The JPX38 upgrade was carried out from January to April, 2014 to replace some parts with new ones and to implement some new functions. Stability and reliability of the JPX38 are definitely increased by these improvements. JPX38 obtained the certification on December 19, 2014.

口頭

JAEA's recent activities related to CTBT verification regime

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

本報告はCTBT検証に関連する原子力機構の最近の活動についてまとめたものである。核実験に対するCTBT国際検証体制の確立に向け、原子力機構はCTBT国際監視制度施設や国内データセンター(NDC)の暫定運用を実施している。2017年9月の第6回北朝鮮核実験では、CTBT放射性核種観測所データの解析評価結果を国等へ適時に報告し、CTBT国内運用体制に基づく国の評価に貢献した。また、CTBT機関(CTBTO)の核実験検知能力の強化を目的に、原子力機構は2017年の日本政府の拠出に基づき日本の幌延(北海道)とむつ(青森県)でCTBTOとの新たな希ガス共同観測を開始した。

口頭

日本原子力研究開発機構のCTBT検証体制への取組

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、CTBT国内運用体制の一員として、核実験由来の放射性核種に係る監視と評価を行っている。このために、高崎、沖縄両観測所、東海放射性核種実験施設、並びに国内データセンターを整備し、運用している。CTBT国内運用体制や各施設の概要、核実験時の対応、最近の活動等に関して紹介する。

口頭

Status report on Japanese NDC-2; current status of Xenon joint measurement project at Horonobe and Mutsu

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

度重なる北朝鮮の核実験を踏まえ、日本政府はCTBTOの核実験検知能力強化を目的として2017年2月、希ガス観測プロジェクトのための資金を拠出した。CTBTOは、当面の間日本の北海道から東北で観測を行うこと、既に日本での観測に経験と実績のある原子力機構を実施協力機関とすることが目的に適うと判断した。これを踏まえ、原子力機構は、北海道幌延町有地, 青森県むつ市の原子力機構大湊施設に移動型希ガス観測装置を新たに設置し、CTBTOとの共同観測プロジェクトを実施中である。本プロジェクトの現状について報告する。

口頭

ATM analysis results on radioxenons detected in Japan by JAEA/NDC

木島 佑一; 山本 洋一; 冨田 豊

no journal, , 

CTBTOの核実験検知能力強化を目的とした日本政府によるCTBTOへの拠出金を用いて、原子力機構(JAEA)はCTBTOと共同で北海道幌延町及び青森県むつ市に移動型希ガス観測装置(TXL)を設置し、2018年から放射性キセノンの観測を行っている。これにより、現在日本では合計3つの観測点(幌延TXL, むつTXL、及び高崎IMS観測所)にて核実験監視のために放射性キセノンの観測を行っている。これまでの観測の結果、これらの観測所にてバックグラウンドレベルを超える濃度の放射性キセノン同位体が検出された。JAEA/NDCは、いくつかの検出事例に対してこれらの放出源を調査するためにATM解析を実施した。放射性キセノンの観測結果及びATM解析結果について報告する。

口頭

Importance of noble gas monitoring in CTBT verification technology and observation results in Takasaki radionuclide monitoring station

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

放射性核種の監視は対象とする爆発事象が核実験であったかどうかを判断する唯一の手段である。地下核実験では、核爆発により生成された放射性核種の中でも希ガスは不活性で他の物質よりも地上に漏れ出てくる可能性が高いため、特に重要である。CTBTでは希ガスで監視対象としているのは4つの放射性キセノン同位体のみである。2006年10月の北朝鮮の一回目の核実験の後、希ガス観測装置が日本の高崎放射性核種監視観測所に設置され、2007年1月から放射性キセノンの観測を行っている。ここでは、高崎放射性核種監視観測所での放射性キセノンのこれまでの観測結果と放射性キセノンバックグラウンドの特徴について報告する。

口頭

ATM analysis results on radioxenons detected in Japan

木島 佑一; 山本 洋一; 冨田 豊

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、CTBT機関を支援して北海道幌延町及び青森県むつ市にそれぞれ移動型希ガス観測装置(TXL)を設置し、2018年から放射性キセノンの観測を行っている。これら2つのシステムからの観測データは、CTBTにおける国際監視制度(IMS)の一部である高崎の放射性核種監視観測所にて観測されたデータについてより理解を深めることに寄与することが期待されている。これらの観測点で検出された放射性キセノンの放出源を調査するため、大気輸送モデル(ATM)による放出源推定解析を行った。ここでは3観測地点での放射性キセノンの観測結果及びATM解析結果について報告する。

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