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論文

Thirty years experience at the experimental fast reactor Joyo; High quality core management and irradiation field characterization technique

前田 茂貴; 伊藤 主税; 青山 卓史; 前田 幸基; 茶谷 恵治

Transactions of the American Nuclear Society, 103(1), p.581 - 582, 2010/11

高速実験炉「常陽」は、日本で最初に建設された高速炉である。1977年の初臨界以来、順調に運転を続け、設計,建設,約30年間の運転実績は、ナトリウム冷却型高速増殖炉の技術的知見の蓄積・向上、安全性及び信頼性を示すことができた。また、1982年には照射試験用のMK-II炉心に改造され、さらに2003年には照射能力を向上させるため、より高性能なMK-III炉心への改造が行われ、MA含有MOX燃料,ODS鋼被覆管燃料等の高速増殖炉の燃料・材料開発のための高速中性子照射場として利用されてきた。これらの技術的知見・データ保存の一環でMK-II炉心の炉心・燃料管理に関する諸データを炉心特性データベースとして公開し、OECD/NEAにも登録した。今後も高速増殖炉開発に貢献するべく、多くのデータを公開する予定である。また、現在は炉内干渉物対策で停止中であるが、再起動後には高速炉のみならず基礎・基盤的な研究用途への利用拡大を図り、世界で数少ない高速中性子照射炉及びプラント技術の実証の場として貢献していく予定である。

論文

Irradiation tests for the development of FBR in Joyo

前田 幸基; 伊藤 主税; 曽我 知則

Transactions of the American Nuclear Society, 102(1), p.742 - 743, 2010/06

高速実験炉「常陽」は日本で最初に建設された高速増殖炉である。「常陽」は1977年の初臨界以来、順調に運転されてきており、1982年には照射試験用のMK-II炉心に改造され、高速原型炉「もんじゅ」や後続炉のための種々の照射試験が実施された。2003年には照射試験能力を向上させるため、より高性能なMK-III炉心への改造が行われ、MA含有MOX燃料の照射試験やODS鋼の照射試験等が行われた。これらの成果は、FaCTプロジェクトをはじめGEN-IV等の国際協力にも活用される。今後も「常陽」は世界でも数少ない高速中性子照射炉として高速増殖炉開発に貢献していく。

論文

Development of observation techniques in reactor vessel of experimental fast reactor Joyo

高松 操; 今泉 和幸; 長井 秋則; 関根 隆; 前田 幸基

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 4(1), p.113 - 125, 2010/00

高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラを用いた炉心構成要素頂部の観察,ファイバースコープを用いた炉心上部機構下面の観察を実施した。炉心構成要素頂部の観察は、回転プラグの炉内検査孔上にデジタルビデオカメラを設置した簡易なシステムにより実施した。炉心構成要素頂部に異物や損傷がないことを確認するとともに、当該システムが約1mmの分解能を有することを確認した。炉心上部機構下面の観察においては、炉心上部機構下面部と炉心構成要素頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を新規に開発し、炉心上部機構の下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、炉心上部機構下面の状況を把握することができた。これらの観察により、Na冷却型高速炉の炉容器内観察の高度化に資する有用な知見を得ることができた。

論文

Development of observation techniques in reactor vessel of experimental fast reactor Joyo

高松 操; 今泉 和幸; 長井 秋則; 関根 隆; 前田 幸基

Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 10 Pages, 2009/07

高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラを用いた炉心構成要素頂部の観察,ファイバースコープを用いた炉心上部機構下面の観察を実施した。炉心構成要素頂部の観察は、回転プラグの炉内検査孔上にデジタルビデオカメラを設置した簡易なシステムにより実施した。炉心構成要素頂部に異物や損傷がないことを確認するとともに、当該システムが約1mmの分解能を有することを実証した。炉心上部機構下面の観察においては、UCS下面と炉心構成要素頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。これらの観察により、高速炉の炉容器内観察・補修技術の高度化に資する有用な知見を得ることができた。

論文

ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察技術

板垣 亘; 齊藤 隆一; 今泉 和幸; 長井 秋則; 青山 卓史; 前田 幸基

第14回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.435 - 438, 2009/06

ナトリウム冷却型高速炉においては、原子炉容器内を常時Arガスで封じ、気密を維持した状態にあるとともに、高温,高線量下にあることから、原子炉容器内の観察を実施するためには、これらの課題を解決した観察装置の開発が必要である。高速実験炉「常陽」では、燃料集合体頂部までナトリウムレベルを下げ、原子炉容器内にファイバスコープを挿入して、炉内を観察する技術を確立した。この炉内観察を通じて、観察装置の遠隔操作技術や炉内の照明技術,ファイバスコープの放射線照射特性等について知見を得たので、報告する。

論文

In-vessel visual inspection of experimental fast reactor Joyo

板垣 亘; 関根 隆; 今泉 和幸; 前田 茂貴; 芦田 貴志; 高松 操; 長井 秋則; 前田 幸基

Proceedings of 1st International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2009) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2009/06

高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラ及びファイバスコープを用いた原子炉容器内観察を実施した。ビデオカメラによる観察では、回転プラグ上にアクリル製の観察窓を取り付け、ビデオカメラと照明を設置した簡易的なシステムによって炉心構成要素頂部を観察し、異物や損傷のないことを確認することができた。また、干渉物と接触した可能性のある炉心上部機構(UCS)の下面を観察するため、炉心構成要素頂部とUCS下面の間隙約70mmにファイバスコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。さらに、原子炉容器内に検出器を挿入して、炉内の線量率分布及び温度分布を測定し、ファイバスコープの放射線劣化評価や干渉物回収装置の設計等に必要なデータを取得した。一連の炉内観察を通じて得られた原子炉容器内の遠隔操作技術や照明技術,ファイバスコープの放射線照射特性等に関する知見は、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内検査・補修技術の高度化に資するうえで有用なものである。

論文

Core performance tests for the JOYO MK-III upgrade

青山 卓史; 関根 隆; 前田 茂貴; 吉田 昌宏; 前田 幸基; 鈴木 惣十; 竹田 敏一*

Nuclear Engineering and Design, 237(4), p.353 - 368, 2007/02

 被引用回数:13 パーセンタイル:29.48(Nuclear Science & Technology)

高速実験炉「常陽」は、照射能力向上のため、MK-III炉心への改造を行った。MK-III炉心では、二領域炉心を採用して出力を平坦化し、制御棒配置を変更した。また、原子炉熱出力が1.4倍に増加したことに伴い、冷却系の改造を行って除熱能力を向上させた。MK-III性能試験では、低出力状態で炉心核特性確認のための臨界近接,過剰反応度測定,制御棒校正,等温温度係数測定を実施した。そして、段階的に原子炉熱出力を増加させながら核計装応答,ヒートバランスを確認し、定格の140MWt出力を達成した後、燃焼係数を測定した。本論文は、これらのMK-III性能試験結果のうち、炉心核特性に関する測定・解析評価結果をまとめたものである。

論文

Transmutation of technetium in the experimental fast reactor "JOYO"

青山 卓史; 前田 茂貴; 前田 幸基; 鈴木 惣十

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(3), p.279 - 282, 2005/12

環境負荷低減の観点から、高速炉における長半減期核分裂生成物(Long-Lived Fiision Product, LLFP)の核変換技術が検討されている。本報告では、サイクル機構大洗工学センター高速実験炉「常陽」において、LLFP核変換の実現可能性を評価した結果を報告する。高効率な核変換特性を持った照射場を設置するために、反射体領域の反射体6体を中性子減速用の集合体に置き換え、その中心に試験用の集合体を配置する方法を検討した。中性子減速材としては、減速物質の代表としてベリリウム(Be)及び水素化物(ZrH1.65)を採用し、核変換効率に対する減速材充填率や炉心燃料及び遮へい集合体への影響を評価した。充填率を最適化した結果、試験用集合体の炉中心レベルにおける$$^{99}$$Tcの核変換率はBe減速材で27.8%/year、ZrH$$_{1.65}$$減速材で20.1%/yearとなった。この結果、十分な核変換率が得られる照射場の設置可能性を示し、今後の課題を摘出した。

論文

Transmutation of technetium in the experimental fast reactor "JOYO"

青山 卓史; 前田 茂貴; 前田 幸基; 鈴木 惣十

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(3), p.279 - 282, 2005/12

環境負荷低減の観点から、高速炉における超半減期核分裂生成物(Long-Lived Fission Product, LLFP)の核変換技術が検討されている。本報告では、高速実験炉「常陽」において、LLFP核変換の実現可能性を評価した結果を報告する。高効率な核変換特性を持った照射版を設置するために、反射体領域の反射体6体を中性子減速用の集合体に置き換え、その中心に試験用の集合体を配置する方法を検討した。中性子減速材としては、減速物質の代表としてベリリウム(Be)及び水素化物(ZrH$$_{1.65}$$)を採用し、核変換効率に対する減速材充填率や炉心燃料及び遮へい集合体への影響を評価した。充填率を最適化した結果、試験用集合体の炉中心レベルにおける$$^{99}$$Tcの核変換率はBe減速材で27.8%/年、ZrH$$_{1.65}$$減速材で20.1%/年となった。この結果、十分な核変換率が得られる照射場の設置可能性を示し、今後の課題を摘出した。

報告書

高速実験炉「常陽」の定期的な評価; 高経年化に関する評価

礒崎 和則; 小川 徹; 西野 一成; 皆藤 泰昭; 市毛 聡; 住野 公造; 須藤 正義; 川原 啓孝; 鈴木 寿章; 高松 操; et al.

JNC-TN9440 2005-003, 708 Pages, 2005/05

JNC-TN9440-2005-003.pdf:31.46MB

高速実験炉「常陽」では、定期的な評価(高経年化に関する評価)として、「経年変化に関する技術的評価」及び「長期保全計画の策定」について、平成17年4月までに実施した。(1)経年変化に関する技術的評価 「常陽」における経年変化事象として、(1)放射線劣化、(2)腐食、(3)磨耗、侵食、(4)熱時効、(5)クリープ、疲労、(6)応力腐食割れ、(7)絶縁劣化、(8)一般劣化を抽出し、当該項目に係る技術的評価を実施した。その結果、定期的な監視もしくは更新を実施することで、安全機能上問題となるような経年変化がないことを確認した。(2)長期保全計画の策定 経年変化に関する技術的評価の結果に基づき、平成17年度$$sim$$平成26年度までの長期保全計画を策定した。 今後、高速実験炉「常陽」の設置者長期自主検査計画書における施設定期検査計画に加え、長期保全計画に基づく点検・更新等を実施していくことで、機器・構築物の健全性を確保し、その機能喪失を未然に防止することができると評価した。

論文

「常陽」MK-III炉心における性能試験計画と結果

関根 隆; 前田 幸基; 青山 卓史; 有吉 昌彦

日本原子力学会和文論文誌, 4(4), p.259 - 275, 2005/04

高速実験炉「常陽」のMK-III計画では、冷却系改造工事終了後、交換した機器を含めた総合的なプラント性能を確認する「総合機能試験」及び原子炉運転状態での炉心及びプラント性能を確認する「性能試験」を実施した。2001年8月$$sim$$2003年3月に実施した総合機能試験では、改造後のプラントが原子炉運転に向けて、十分な性能を有していることを確認した。引き続き、2003年6月に原子炉を起動した後、原子炉出力を約20%、50%、75%、90%及び100% (140MWt)と段階的に上昇させ、炉心の核熱特性、交換した冷却系機器の性能等を確認する性能試験を実施した。これらの試験を通じ、定格熱出力までの炉心・プラント状態において、「常陽」が所期の性能を有することを確認し、11月27日にMK-III改造工事を完遂した。ここでは、総合機能試験及び性能試験の結果について報告する。

報告書

「常陽」における燃料破損模擬試験; FEDL炉内試験(III)

伊藤 主税; 伊東 秀明; 石田 公一; 服部 和裕; 大山 一弘; 助川 一弥*; 村上 隆典; 皆藤 泰昭; 西野 一成; 青山 卓史; et al.

JNC-TN9410 2005-003, 165 Pages, 2005/03

JNC-TN9410-2005-003.pdf:12.66MB

高速実験炉「常陽」では、国の安全研究の一つである「燃料破損時の運転手法最適化に関する研究」の一環として、炉内で放出された核分裂生成物の挙動と燃料破損検出設備(FFD)及びシッピング法破損燃料位置検出設備(FFDL)の検出性能の評価を実施している。本研究では、MK-Ⅱ炉心において、試験用燃料要素の被覆管のガスプレナム部にスリットを設けてこれを照射する試験(昭和60年4月、FFDL炉内試験(I))、試験用燃料要素の被覆管の燃料カラム部にスリットを設けて照射する試験(平成4年11月、FFDL炉内試験(Ⅱ))を実施した。「常陽」は、MK-Ⅲ炉心への改造を完了し、平成16年度よりMK-Ⅲ炉心での本格運転を開始した。MK-Ⅲ炉心では、炉心構成等の変更に伴いFPのプラント系統内での振舞いが変化し、FFD設備やFFDL設備の感度・応答に影響を及ぼすことが考えられる。そのため、MK-Ⅲ炉心における燃料破損時のFPの振る舞いやFFD及びFFDL設備の性能を確認しておく必要がある。さらには、前回のFFDL炉内試験(Ⅱ)を実施してから約12年が経過しており、万一の燃料破損や、将来計画しているRTCB試験(燃料被覆管が破損に至るまで照射を継続する試験)に備え、MK-Ⅲ炉心運転時における燃料破損時のプラント運転手順を検証するとともに、対応能力の向上を図ることが重要である。そこで、平成16年11月11日から11月29日までの期間において、FFDL炉内試験(Ⅲ)を実施した。本試験では、MK-Ⅲ炉心において、燃料被覆管に人工欠陥を設けた試験用燃料要素を炉心中心に装荷して照射し、燃料破損を検知してから原子炉を停止して燃料を取り出すまでの一連のプラント操作を行い、燃料破損発生時における高速炉の運転手法を検証した。また、本試験において、運転・操作手順の改善や設備の改造・整備等の改善事項も摘出できた。今後は、これらの対応を図り、MK-Ⅲ炉心運転に備えるとともに、本試験結果を、将来のFBRの安全性の向上に反映させていく。

報告書

高速実験炉「常陽」の定期的な評価; 保安活動に関する評価

前田 幸基; 鹿志村 洋一; 鈴木 寿章; 礒崎 和則; 干場 英明; 北村 了一; 中野 朋之; 高松 操; 関根 隆

JNC-TN9440 2005-001, 540 Pages, 2005/02

JNC-TN9440-2005-001.pdf:8.35MB

試験炉規則第14条の2では、原子炉設置者に対して、「原子炉施設の定期的な評価(以下「定期的な評価」)として、(1)原子炉の運転を開始した日から起算して10年を超えない期間ごとに、1)原子炉施設における保安活動の実施の状況の評価、2)原子炉施設における保安活動への最新の技術的知見の反映状況の評価を義務付けている。 これを受け、高速実験炉「常陽」における定期的な評価(保安活動に関する評価)として、「原子炉施設の保安活動の実施状況の評価」及び「原子炉施設の保安活動への最新技術知見の反映状況の評価」を平成17年1月に実施した。これらの評価の結果、これまでの保安活動及び最新の技術的知見の反映状況は適切であったことが確認できた。また、本評価により、原子炉施設の安全性・信頼性確保のための新たな追加措置は摘出されなかった。

論文

The Performance Test result of JOYO MK-III Core

前田 幸基

The 2004 American Nuclear Society Topical Meeting, p.217 - 228, 2004/11

高速実験炉「常陽」は、照射能力向上のためにMK-III炉心への改造を行った。MK-III炉心では、二領域炉心を採用して出力を平坦化し、制御棒位置を変更した。また、原子炉熱出力増大のため、冷却系の改造を行って除熱能力を向上させた。MK-III性能試験では、低出力状態で炉心核特性確認のための臨界近接、過剰反応速度、制御棒校正、等温温度係数測定を実施した。そして段階的に原子炉熱出力を上昇させながら、出力係数を測定するとともに、ヒートバランス、冷却材温度制御系の安定性、過渡時の挙動を確認した。本論文は、これらのMK-III性能試験結果をまとめたものである。

報告書

高速実験炉「常陽」MK-III性能試験総合報告書

前田 幸基; 青山 卓史; 吉田 昌宏; 関根 隆; 有吉 昌彦; 伊藤 主税; 根本 昌明; 村上 隆典; 礒崎 和則; 干場 英明; et al.

JNC-TN9410 2003-011, 197 Pages, 2004/03

JNC-TN9410-2003-011.pdf:10.26MB

MK-Ⅲ改造工事を終了させた後、2003年6月末より、設計性能の確認及び照射炉としての基本特性の確認などを目的として計28項目の性能試験を実施し、11月に最終の使用前検査に合格した。本報告書では、性能試験の各項目毎に主な結果を報告する。

論文

MK-III性能試験計画と試験結果

関根 隆; 前田 茂貴; 横山 賢治; 千葉 豪; 青山 卓史; 前田 幸基

サイクル機構技報, (21), 99 Pages, 2004/00

「常陽」MK-III炉心では、炉内の高速中性子束を従来の1.3倍に増加させるため、燃料領域の拡大、制御棒の移設及びB4Cペレットを装填した遮へい体の装荷等の炉心改造を実施した。また、これに伴い、原子炉熱出力が100MWから140MWに増加したことに対応して、1次冷却材流量をMK-II炉心時の1100t/hから1350t/hに増加させるとともに、原子炉入口温度を370$$^{circ}C$$から350$$^{circ}C$$へ低下させ、さらに、主中間熱交換器2基、主冷却機4基を交換した。これらの改造に伴う炉心及びプラントの特性を把握するため、平成15年6月末より計27項目にわたるMK-III性能試験を開始した。平成15年9月上旬までに実施した低出力での炉物理試験の測定及び予測解析の結果、両者が誤差範囲内で一致することを確認し、炉心管理コードシステム等の計算精度を検証した。また、MK-III炉心の核設計計算の妥当性についても併せて確認した。

論文

(会議報告)「常陽」MK-III14万キロワット達成記念報告会 $$sim$$ 「常陽」から「もんじゅ」へ $$sim$$

高松 操; 河野 直実; 雨沢 孝幸; 三次 岳志; 前田 幸基

サイクル機構技報, (22), p.80 - 82, 2004/00

平成16年1月28日に開催した「常陽」MK-III14万キロワット達成記念報告会の概要をとりまとめた。

論文

臨界から26年 「常陽」の歩んだ道

前田 幸基; 小澤 健二; 仲井 悟; 鈴木 惣十

原子力eye, 49(8), 1 Pages, 2003/07

高速実験炉「常陽」のこれまでの設計、運転経験や商社試験を総括するとともに、最新のMK-IIIの臨界・性能試験の結果、今後の照射し検討の将来計画について、3回のシリーズ記事にて紹介する。本稿はシリーズの第1回目で、日本で初めて建設した高速実験炉「常陽」について、その位置付け、設計、建設、運転について、MK-I及びMK-IIの運転経験により原子力(FBR)基盤技術の底上げに貢献してきた実績を総括して報告する。

論文

Operation and Upgrade experiences in the Experimental Fast Reactor JOYO

吉田 昌宏; 前田 幸基; 鈴木 惣十; 原 広

Russian Forum for Sci. and Tech. FAST NEUTRON REAC, 0 Pages, 2003/00

「常陽」では、MK-I、MK-II炉心の運転を通じ、種々の照射試験を行うとともに、運転保守、炉心燃料管理などに関する知見を蓄積し、現在さらに「常陽」の照射性能を向上させるMK-III計画を進めている。MK-III炉心では、FBRサイクル実用化研究のための照射試験などを実施していく計画である。

論文

「常陽」の高度化計画(MK-III計画)

吉田 昌宏; 吉田 昌宏; 青山 卓史; 前田 幸基

サイクル機構技報, (21), p.5 - 25, 2003/00

高速実験炉「常陽」は,FBR開発に資するため,昭和62年に照射性能の向上,新技術の実証等を内容とする高度化計画(MK.III計画)の検討を開始した。照射性能向上に関しては,幅広いパラメータサーベイを行い,炉心の高中性子束化,冷却系の改造,照射運転時間の増大及び照射技術の高度化を柱とする炉心・プラント改造仕様を定めた。これに基づき,平成7年に原子炉設置変更許可を取得し,平成15年に改造工事を終了させ,平成16年度から照射試験のための運転を開始する計画である。新技術の実証では,当時の実証炉計画に合わせ新型炉停止機構,FBR実用化段階を目指した二重管蒸気発生器の設置・実証試験計画の検討等を行った。

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