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論文

Fabrication and short-term irradiation behaviour of Am-bearing MOX fuels

木原 義之; 田中 康介; 小山 真一; 吉持 宏; 関 崇行; 勝山 幸三

NEA/NSC/R(2017)3, p.341 - 350, 2017/11

MOX燃料の照射挙動におよぼすAm添加の影響を確認するため、高速実験炉「常陽」において照射試験(Am-1)を実施している。Am-1は短期照射試験と定常照射試験からなり、短期照射試験とその照射後試験は終了している。本報告では、照射燃料試験施設(AGF)で実施したAm-1用のAm-MOX燃料における遠隔製造の詳細な条件を述べるとともに、10分間及び24時間照射Am-MOX燃料の非破壊及び破壊照射後試験結果について紹介する。

論文

Outline of Japan Atomic Energy Agency's Okuma Analysis and Research Center, 2; Labolatory-1

菅谷 雄基; 坂爪 克則; 圷 英之; 井上 利彦; 吉持 宏; 佐藤 宗一; 小山 智造; 中山 真一

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 8 Pages, 2017/00

日本原子力研究開発機構は、東京電力福島第一原子力発電所の廃炉に向けて、ガレキや燃料デブリ等の放射性廃棄物を分析・研究する研究開発拠点「大熊分析・研究センター」を整備する。本稿では、大熊分析・研究センターのうち、低・中レベルの放射性廃棄物の分析を行う「第1棟」について、構想や研究計画等を概説する。

論文

Outline of Japan Atomic Energy Agency's Okuma Analysis and Research Center, 3; Laboratory-2

伊藤 正泰; 小川 美穂; 井上 利彦; 吉持 宏; 小山 真一; 小山 智造; 中山 真一

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 7 Pages, 2017/00

日本原子力研究開発機構大熊・分析研究センター第2棟は、燃料デブリの処理技術の技術開発に活用される予定である。具体的な分析内容とその重要性は、2016年度に専門家委員会で議論された。燃料デブリの回収と臨界管理に関するトピックを最も重要な内容としている。その結果、形状・サイズ測定、組成・核種分析、硬さ・靭性試験、線量率測定などの試験を行う装置を導入することが優先されることになった。また、試料は受入れ時、線量率(1Sv/h以上)が高いため、十分な放射線遮蔽能を有するホットセルが使用される。ホットセルでは、試料の切断や溶解などの前処理が行われる。処理された試料は、コンクリートセル,スチールセル,グローブボックス、およびフードで試験される。2017年度に第2棟の詳細設計を開始した。

論文

The Outline of Japan Atomic Energy Agency's Okuma Analysis and Research Center, 1; The Total progress of Labolatory-1 and Labolatory-2

井上 利彦; 小川 美穂; 坂爪 克則; 吉持 宏; 佐藤 宗一; 小山 真一; 小山 智造; 中山 真一

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 7 Pages, 2017/00

日本原子力研究開発機構が整備を行っている、大熊分析・研究センターについて概要を報告する。大熊分析・研究センターは、福島第一原子力発電所(1F)廃止措置のための中長期ロードマップに基づき整備されており、施設管理棟, 第1棟, 第2棟の3つの施設で構成されている。第1棟, 第2棟はホットラボであり、第1棟は中低線量のガレキ類等を分析対象としており、許認可を得て2017年4月から建設を始めて2020年の運転開始を目指している。第2棟は、燃料デブリ及び高線量ガレキ類の分析を行うためコンクリートセルや鉄セル等で構成しており、現在設計中であり、導入する分析装置の選定作業等を行っている。

論文

Program of the analysis and research laboratory for Fukushima-Daiichi and advanced techniques to be applied in the laboratory

関尾 佳弘; 吉持 宏; 小坂 一郎; 平野 弘康; 小山 智造; 河村 弘

Proceedings of 52nd Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling Working Group (HOTLAB 2015) (Internet), 8 Pages, 2015/09

我が国では福島第一原子力発電所の廃止措置の安全かつ確実な遂行が重要な課題として位置付けられている。日本原子力研究開発機構は、福島第一原子力事故により発生した放射性廃棄物の処分方法の決定に資する分析、研究を行うこととなっている。この分析等は、福島第一原子力発電所サイトの大熊分析研究センター内に建設予定の2つの施設(第1棟,第2棟)において実施する予定である。第1棟では、がれき類や汚染水二次廃棄物等の放射性廃棄物に対する分析等を実施し、第2棟では燃料デブリや高線量構造材料等の取り扱いを計画している。現在、最先端技術や最新試験機器の導入に係る詳細な検討を進めている。

論文

Oxidation behavior of Am-containing MOX fuel pellets in air

田中 康介; 吉持 宏; 大林 弘; 小山 真一

Energy Procedia, 71, p.282 - 292, 2015/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.34

MA含有MOX燃料の酸化特性に関する基礎データを取得するため、Am含有MOX燃料ペレットの高温酸化試験を実施し、UO$$_{2}$$燃料及びMOX燃料の挙動と比較した。

論文

Restructuring and redistribution of actinides in Am-MOX fuel during the first 24h of irradiation

田中 康介; 三輪 周平; 関根 伸一; 吉持 宏; 大林 弘; 小山 真一

Journal of Nuclear Materials, 440(1-3), p.480 - 488, 2013/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.05(Materials Science, Multidisciplinary)

高速実験炉「常陽」で短期照射されたマイナーアクチニド(MA)含有MOX燃料のうちAmを約3%及び5%含有したMOX燃料(Am-MOX燃料)において燃料組織観察及びEPMA分析を実施し、ペレット径方向のAm再分布挙動に及ぼすO/M比の影響を調査した。

論文

MgO-based inert matrix fuels for a minor actinides recycling in a fast reactor cycle

三輪 周平; 逢坂 正彦; 臼杵 俊之; 佐藤 勇; 田中 康介; 廣沢 孝志; 吉持 宏; 小野瀬 庄二

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/12

マイナーアクチニドの早期燃焼を目的として、既存のサイクルシステム技術に適応したイナートマトリックス燃料を含む高速炉サイクル概念を構築した。MgOを母材としたマイナーアクチニド含有イナートマトリックス燃料について、基礎的作製技術の開発,燃料特性評価,現行再処理への適用性評価を実施し、既存サイクルシステム技術のイナートマトリックス燃料への適用性について技術的な成立性に見通しを得た。

論文

Status of PIE technology development in JAEA-Oarai

田中 康介; 川又 一夫; 吉持 宏; 相沢 静男; 小野瀬 庄二; 新見 素二; 浅賀 健男

Proceedings of 1st Asian Symposium on Material Testing Reactors (ASMTR 2011), p.71 - 76, 2011/02

原子力機構大洗研究開発センターでは、約40年間にわたり照射後試験を実施してきている。本報告では、JMTRホットラボとAGFの機能,アクティビティについて述べる。また、JMTRの再起動に関連したJMTRホットラボとAGFの新たなアクティビティについても紹介する。

論文

金属顆粒添加型酸化物燃料の製造技術開発

石井 徹哉; 吉持 宏; 田中 健哉

日本原子力学会和文論文誌, 9(2), p.207 - 218, 2010/06

AmやCm等の放射能毒性の高いMAが、高レベル放射性廃棄物として処分されることで生じる環境負荷を低減するため、微量のCmを含むAmを高濃度に含有させた酸化物燃料を使用するMAリサイクル燃料システムを開発中である。このシステム実現のためには、高濃度Am含有に伴う燃料物性の劣化の補償、並びに、製造工程における微粉発生の抑制が必須である。そこで、燃料原料にU, Moの2種類の金属顆粒を添加して燃料物性を改善する方法、並びに、押出造粒法を用いて燃料原料を造粒する方法について、UO$$_{2}$$を用いた模擬試験により実用性を検討した。この結果、主としてMoの添加により、重要な燃料物性である熱伝導率を改善できることを実験的に確認し、金属顆粒添加による燃料物性改善技術の実用性を確認した。また、押出造粒法で得られる造粒物は流動性が高く、均質な焼結性を期待できることを確認し、押出造粒法の実用性を確認した。今後は、引き続き、UO$$_{2}$$を模擬燃料として用いる造粒試験を行うとともに、実際にAmを含有させた酸化物燃料の熱伝導率評価試験を行うなどして、金属顆粒添加技術、並びに押出造粒技術の確立に向けた研究開発を継続して進めていく予定である。

論文

Microstructural evolution and Am migration behavior in Am-containing MOX fuels at the initial stage of irradiation

田中 康介; 三輪 周平; 佐藤 勇; 逢坂 正彦; 廣沢 孝志; 大林 弘; 小山 真一; 吉持 宏; 田中 健哉

Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, p.179 - 187, 2010/00

MOX燃料の照射挙動におよぼすAm添加の影響を確認するため、高速実験炉「常陽」において照射試験(Am-1)を実施している。Am-1は短期照射試験と定常照射試験からなり、短期照射試験は終了し、照射後試験を進めている。本報告では、10分間及び24時間照射したAm-MOX燃料ペレットの照射後試験結果について述べる。併せて、照射燃料試験施設(AGF)で実施してきた遠隔製造技術開発及び燃料特性評価結果についても紹介する。

論文

Evaluation of MA recycling concept with high Am-containing MOX (Am-MOX) fuel and development of its related fuel fabrication process

田中 健哉; 石井 徹哉; 吉持 宏; 浅賀 健男

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.2045 - 2050, 2009/09

高濃度Am含有MOX燃料をベースとするMAリサイクルのシステム評価の一部として、MAリサイクルに伴う高レベル廃棄物発生量の低減に基づき、処理・処分に対する経済的な効果を評価した。また、このMAリサイクルシステムの中核技術となる燃料製造プロセスの成立性評価のため、転造造粒及び押出し造粒の比較検討を行い、両者の高濃度Am燃料製造への適用可能性を示した。さらに、Amを高濃度含有することによる熱伝道度等の物性劣化を補償するためのUメタル粒子及びMo粉末の添加酸化物燃料評価としてUO$$_{2}$$を用いた先行焼結試験を行い、製造条件を把握するとともに、熱伝導度測定を行い、添加剤添加による熱伝導度の改善効果を確認した。

論文

Microstructure and elemental distribution of americium-containing uranium plutonium mixed oxide fuel under a short-term irradiation test in a fast reactor

田中 康介; 三輪 周平; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 大林 弘; 小山 真一; 吉持 宏; 田中 健哉

Journal of Nuclear Materials, 385(2), p.407 - 412, 2009/03

 被引用回数:19 パーセンタイル:20.17(Materials Science, Multidisciplinary)

MOX燃料の照射挙動に及ぼすAm添加の影響を確認するため、高速実験炉「常陽」において照射試験(Am-1)を実施している。Am-1は短期照射試験と定常照射試験からなり、短期照射試験は終了し、照射後試験を進めている。本報告では、10分間照射したAm-MOX燃料ペレットの照射後試験結果について述べる。3%及び5%のAmを含有するMOX燃料ペレットを遠隔操作技術を用いて製造した。燃料ペレットのO/M比は1.98である。この燃料を軸方向最大線出力約43kW/mで照射した。金相試験結果から、10分間の照射期間においても、レンズ状ボイドや中心空孔の形成などの組織変化が生じることがわかった。また、EPMA分析によりAmの再分布の発現が認められた。

論文

Microstructure and elemental distribution of americium-containing MOX fuel under the short-term irradiation tests

田中 康介; 廣沢 孝志; 大林 弘; 小山 真一; 吉持 宏; 田中 健哉

JAEA-Conf 2008-010, p.288 - 296, 2008/12

MOX燃料の照射挙動に及ぼすAm添加の影響を調査するため、原子力機構ではAm-1照射試験を実施している。本報では、短期(10分間及び24時間)照射したAm-MOX燃料においてこれまでに得られた燃料組織観察結果及びEPMAによる元素分布測定結果について報告する。

論文

Phase behavior of PuO$$_{2-x}$$ with addition of 9% Am

三輪 周平; 逢坂 正彦; 吉持 宏; 田中 健哉; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Journal of Alloys and Compounds, 444-445, p.610 - 613, 2007/10

 被引用回数:14 パーセンタイル:34.33(Chemistry, Physical)

低除染燃料及びターゲットホスト相の相状態評価に資する基礎的データの取得として、(Pu$$_{0.91}$$Am$$_{0.09}$$)O$$_{2-x}$$を調製し、O/M比を調整した(Pu$$_{0.91}$$Am$$_{0.09}$$)O$$_{2-x}$$について、XRD及びDTAを用いた熱分析により相状態の実験的評価を行った。

論文

Innovative oxide fuels doped with minor actinides for use in fast reactors

逢坂 正彦; 三輪 周平; 田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 大林 弘; 門藤 健司; 圷 葉子; 石 洋平; 小山 真一; et al.

WIT Transactions on Ecology and the Environment, Vol.105, p.357 - 366, 2007/06

将来高速炉サイクル確立において、マイナーアクチニドの取扱いはキーとなる技術である。マイナーアクチニドのうちおもにアメリシウムを対象として、高速炉用の革新的な酸化物燃料の研究開発を行ってきた。コンクリートセルを改造し、遠隔操作にてアメリシウム含有燃料を製造する設備を整備し、関連する特性評価とともに、照射試験用燃料ピンの作製に成功した。本燃料は現在高速炉にて照射中であり、多くの実用的な成果が期待される。本件で得られた知見を元に、さらに高性能なマイナーアクチニド含有燃料のコンセプトを提案し、基礎的な試験を開始した。

報告書

Am含有MOX燃料におけるO/M比にかかわる挙動評価

佐藤 勇; 関 崇行*; 石 洋平; 門藤 健司; 吉持 宏; 田中 健哉

JAEA-Research 2007-013, 63 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-013.pdf:4.89MB

Am-MOX燃料は、空気中にてその重量が比較的速やかに増加する。重量増化速度は、初期O/M比に強く依存し、初期O/M比が低い方が早い。ところが、Amをほとんど含まない燃料においても同様の挙動が見られたことから、Amの影響以外にも原料粉の差も影響する挙動があり、MOXにも同様の挙動が見られる。重量変化の最中のX線回折ピークを観察したところ、有意な変化が生じており、上記の重量変化がO/M比の変化による結晶学的なものであることがわかった。O/M比変化速度は、雰囲気の水分濃度に依存している。雰囲気の水分濃度を極めて低く抑えること(例えば、1ppm以下)でO/M比変化を抑制できることを示した。格子定数のO/M比依存性に関してはAm(IV)の存在を仮定するより、Am(III)とU(V)の存在を仮定した方がO/M比=2.00付近におけるO/M比依存性をうまく説明できる可能性を示した。

論文

An Experimental investigation of the effects of americium addtion to (U,Pu)O$$_{2-x}$$ on phase relation

逢坂 正彦; 三輪 周平; 吉持 宏; 田中 健哉; 黒崎 健*; 山中 伸介*

Recent Advances in Actinide Science, p.406 - 408, 2006/06

(U,Pu,Am)O$$_{2-x}$$の相状態をXRD、金相観察及びDTAにより実験的に評価した。解析の結果、Amは3価の状態で存在し、電気的中性を補償するためにUが5価になることが示唆された。

論文

遠隔操作によるAm含有MOX燃料製造技術の開発

吉持 宏; 石 洋平; 関 崇行*; 門藤 健司; 関根 伸一*; 小山 真一

サイクル機構技報, (28), p.9 - 20, 2005/09

3%及び5%のAmを添加したMOXペレット(Am-MOX)の遠隔操作による製造技術を開発した。大洗工学センターの照射後燃料試験室のホットセル内に系統的に機器を設置し、できる限りホットセル外部から自動で制御可能なシステムとした。UO$$_{2}$$ペレットとそれに続くPuO$$_{2}$$ペレット製造試験を通して、ボールミル時間、プレス及び焼結条件など、Am-MOXペレット製造に関する基本的な条件の絞り込みを行った。続いて、5%のAm-MOXペレット製造には、5%水素-95%アルゴン雰囲気中2000ppmの水分加湿条件下において1700$$^{circ}$$C,3時間の焼結条件が最適であることを把握した。さらに、この加湿雰囲気は、降温中に800$$^{circ}$$Cで停止することが重要であることがわかった。

報告書

Am含有MOX燃料の焼結に及ぼす酸素ポテンシャルの影響

三輪 周平; 逢坂 正彦; 吉持 宏; 田中 健哉; 関 崇行*; 関根 伸一*

JNC-TN9400 2005-023, 43 Pages, 2005/04

JNC-TN9400-2005-023.pdf:3.56MB

高酸素ポテンシャルを有するAm含有MOX燃料の焼結に及ぼす酸素ポテンシャルの影響について実験的評価を実施した。粉末冶金法により成形体を作製し、焼結時の酸素ポテンシャルをパラメータとして焼結試験を実施し、(U$$_{0.68}$$Pu$$_{0.27}$$Am$$_{0.05}$$)O$$_{2}$$について密度測定、金相観察及びEPMAによる元素分布測定を実施した。 焼結時の降温時1700 $$^{circ}C$$、800 $$^{circ}C$$及び150 $$^{circ}C$$において加湿の停止により酸素ポテンシャルを低下させた焼結体においては、800 $$^{circ}C$$にて酸素ポテンシャルを低下させた焼結体において高密度且つ良好な組織の焼結体が得られた。1700 $$^{circ}C$$及び150 $$^{circ}C$$にて酸素ポテンシャルを低下させた焼結体においてはクラックが生じた。 酸素ポテンシャルをそれぞれ-520 kJ/mol、-390 kJ/mol及び -340 kJ/molで焼結した焼結体においては、かさ密度は-520 kJ/mol $$sim$$ -390 kJ/molの範囲で酸素ポテンシャルの増加に伴って増加する傾向であるが、-390 kJ/mol近傍のある酸素ポテンシャル以上の雰囲気で焼結した焼結体においては密度が低下した。組織観察及び画像解析の結果、密度の低下は酸素ポテンシャルの違いによる気孔構造に起因することが明らかとなった。これは高酸素ポテンシャルを有する(U,Gd)O$$_{2}$$と類似した挙動であり、この機構を参考にU、Pu及びAmの酸素ポテンシャルによる原子拡散の変化の観点から、それら各元素の挙動変化が気孔構造変化に及ぼす影響について考察を行い、(U$$_{0.68}$$Pu$$_{0.27}$$Am$$_{0.05}$$)O$$_{2}$$の焼結挙動について解釈を行った。尚、酸素ポテンシャルの違いによる結晶粒径及びU、Pu及びAmの均質性の違いは見られなかった。 1500 $$^{circ}C$$、1600 $$^{circ}C$$及び1700 $$^{circ}C$$で焼結したAm含有MOX焼結体においては高密度で良好な組織の焼結体が得られ、焼結温度を低く抑えられる可能性が示された。

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