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論文

A Modelling study on water radiolysis for primary coolant in PWR

向井 悟*; 梅原 隆司*; 塙 悟史; 笠原 茂樹; 西山 裕孝

Proceedings of 20th International Conference on Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems (NPC 2016) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2016/10

日本のPWRでは、水の放射線分解抑制のために、一次冷却材中の溶存水素濃度は25$$sim$$35cc/kg-H$$_{2}$$Oの範囲に制御されている。しかし、日本では被ばく低減の観点から、溶存水素濃度の低下を目指している。そこで、溶存水素濃度を低下したときの一次冷却材中の放射線分解生成物の濃度について、$$gamma$$線,高速中性子、及び$$^{10}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li反応によるアルファ線を考慮した放射線分解モデルにより評価した。その結果、溶存水素濃度が5cc/kg-H$$_{2}$$Oに低下しても放射線分解が抑制されることが示された。異なるG値と主要反応の速度定数がH$$_{2}$$O$$_{2}$$とO$$_{2}$$の濃度に及ぼす影響を水素注入条件下で調べるとともに、ホウ酸水中でのアルファ線による放射線分解の影響にも注目した。

報告書

照射後試験施設から発生する廃棄物の放射能評価方法の検討

星野 譲; 坂本 義昭; 室井 正行*; 向井 悟*

JAEA-Technology 2015-015, 96 Pages, 2015/07

JAEA-Technology-2015-015.pdf:20.34MB

照射後試験施設から発生する廃棄物の処分に向けて、廃棄物中の放射能分析結果及びその解析結果に基づき、照射後試験施設に共通的な放射能評価方法を検討する必要がある。そこで、ニュークリアディベロップメントにて保管されている可燃性廃棄物を対象として、分析試料3点から17核種(H-3, C-14, Co-60, Ni-63, Sr-90, Tc-99, Cs-137, Eu-154, U-234, U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241, Am-241, Cm-244)の放射化学分析及び実搬入燃料のデータを用いたORIGEN-2計算による廃棄物の放射能評価を実施した。本報告書では、実施した計算による廃棄物の放射能評価及び放射化学分析結果をまとめるとともに、計算結果と分析結果を比較し、適用する放射能評価方法を構築する上で課題となる点について整理した。

報告書

花崗岩質岩石のマトリクスにおける拡散深さに関する研究

栃木 善克; 甲川 憲隆*; 向井 悟*; 神徳 敬*; 笹本 広; 柴田 雅博; 油井 三和

JAEA-Research 2007-024, 27 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-024.pdf:1.83MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価において、母岩中の放射性核種の拡散挙動を理解することは、核種の遅延効果を評価するうえで重要である。本研究では、複数種類の拡散深さを想定した花崗岩質岩石のサンプルを用いて非収着性イオンの非定常拡散試験を行い、マトリクス拡散深さを実験的に評価した。試験の結果、花崗岩質岩石中の未変質部において非収着性イオンが少なくとも200mm程度の深さまで拡散し得ることを確認するとともに、試料の長さに依存しない、ほぼ一定の拡散係数が得られることがわかった。このことから、核種は花崗岩質岩石のマトリクス部を数100mmの深さまで拡散する可能性があることが示唆された。

報告書

TRU廃棄物処分の人工バリア材中の核種移行挙動に関する研究(V)(研究委託内容報告書)

柳澤 一郎*; 桂井 清道*; 向井 悟*; 土井 英雄*

JNC-TJ8400 2000-028, 224 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-028.pdf:4.06MB

本研究では、還元性雰囲気を保持した条件でベントナイト系の緩衝材について、U,Npの拡散係数、及び分配係数を取得し、下記の成果を得た。・還元性雰囲気を保持した条件で得られたU,Npの見かけの拡散係数は、従来の試験結果にくらべて1桁以上低い値であった。このことから、U,Npの酸化数はIV価に保たれていたと推定される。・密度1.6g/cm3でのU,Npの分配係数は、ベントナイト平衡水系(DW)での分配係数が他の液性に比べて、若干小さい傾向にあった。・Cs,Srの分配係数は、ベントナイト空隙水中のイオン強度が高くなるにつれて、若干小さくなる傾向にあった。また、Srの分配係数は、ベントナイト変質により若干高くなる傾向であった。・Ni,Sn,Zr,Nbの分配係数のベントナイトの種類及び液性による違いは顕著ではなかった。・Amの分配係数は、Na型よりもCa型の方が約1桁高い値となった。一方、液性による分配係数の違いは小さかった。・昨年度までに作成した見かけの拡散係数、及び分配係数のデータベースを更新した。

報告書

TRU廃棄物処分の人工バリア材中の核種移行挙動に関する研究(V)(研究概要)

柳澤 一郎*; 桂井 清道*; 向井 悟*; 土井 英雄*

JNC-TJ8400 2000-027, 28 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-027.pdf:0.76MB

本研究では、還元性雰囲気を保持した条件でベントナイト系の緩衝材について、U,Npの拡散係数、及び分配係数を取得し、下記の成果を得た。・還元性雰囲気を保持した条件で得られたU,Npの見かけの拡散係数は、従来の試験結果にくらべて1桁以上低い値であった。このことから、U,Npの酸化数はIV価に保たれていたと推定される。・密度1.6g/cm3でのU,Npの分配係数は、ベントナイト平衡水系(DW)での分配係数が他の液性に比べて、若干小さい傾向にあった。・Cs,Srの分配係数は、ベントナイト空隙水中のイオン強度が高くなるにつれて、若干小さくなる傾向にあった。また、Srの分配係数は、ベントナイト変質により若干高くなる傾向であった。・Ni,Sn,Zr,Nbの分配係数のベントナイトの種類及び液性による違いは顕著ではなかった。・Amの分配係数は、Na型よりもCa型の方が約1桁高い値となった。一方、液性による分配係数の違いは小さかった。・昨年度までに作成した見かけの拡散係数、及び分配係数のデータベースを更新した。

報告書

TRU廃棄物処分の人工バリア材中の核種移行挙動に関する研究(4)(研究概要)

柳澤 一郎*; 内藤 大靖*; 北尾 秀夫*; 向井 悟*; 土井 秀雄*

JNC-TJ8400 99-020, 25 Pages, 1999/02

JNC-TJ8400-99-020.pdf:0.64MB

本研究では、ベントナイト系の緩衝材について、核種の拡散係数、及び分配係数を取得し、下記の成果を得た。・圧縮ベントナイト中の核種の見かけの拡散係数を測定し、これまで取得したデータをまとめて見かけの拡散係数及び分配係数のデータベースを作成した。・Ca型化ベントナイト+方沸石の混合試験では、Srの見かけの拡散係数は、Ca型化ベントナイトでのみかけの拡散係数に比べて、若干小さい傾向にあった。・Ca型化ベントナイトの拡散試験でのみかけの拡散係数/分配係数は、いずれの核種もベントナイト平衡液、及びセメント平衡液で顕著な差は見られなかった。・Na型ベントナイトの拡散試験では、Cs,Srのみかけの拡散係数は、硝酸塩を含む系の方が小さい傾向にあった。・トリチウムの見かけの拡散係数は、Ca型化ベントナイトとNa型ベントナイト、及び液性によって、顕著な差は見られなかった。

報告書

TRU廃棄物処分の人工バリア材中の核種移行挙動に関する研究(研究概要)

入矢 桂史郎*; 久保 博*; 黒木 泰貴*; 向井 悟*; 北尾 秀夫*; 石原 義尚*; 根山 敦史*

PNC-TJ1449 96-002, 71 Pages, 1996/03

PNC-TJ1449-96-002.pdf:2.13MB

TRU廃棄物処分システムの人工バリア材として想定されるセメント系材料とベントナイトの核種移行にかかわる化学的評価を行うために、以下の研究を実施した。1.人工バリア材の変質挙動に関する研究として、先ず、各種セメントの特性及びセメント硬化体の化学的性質に関する調査を行い、TRU廃棄物処分場に適したセメント系材料の選定を行った。また、コンクリート間隙水の化学的変遷挙動を解析的にフィードバックできる促進試験法を開発した。さらに、ベントナイトの変質について、pH及び温度による促進試験を実施した結果、ナトリウム型からカルシウム型への転移、C-S-H系化合物の生成が認められた。2.カルシウム型化ベントナイト中の核種の吸着データを取得するために、以下の研究を実施した。(1)高pH、低Ehでの核種の化学形態をプルベー線図に基づいて推定し、雰囲気に依らず安定な核種、種々の酸化状態をとる核種を明らかにした。(2)カルシウム型化ベントナイトに対するCs、Iの分配係数を、雰囲気制御下においてバッチ法により、測定した。(3)圧縮ベントナイトを用いてH-3、Cs-134、I-131、Np-237の拡散実験を実施し、見かけの拡散係数を求めた。その結果、Ca型とNa型でトリチウムの拡散係数はほぼ同じであった。また、CsとNpの拡散係数は、Na型よりもCa型の方が低めであったが、その差は1桁以内であった。3.TRU廃棄物の処分システムの挙動のうち、化学反応と物質移行現象を対象として、前年度に改良した解析コード(TRACE-94)について、複数鉱物に関するコンクリート/水相互作用ならびに高速モデルが取り扱えるようコードの改良、改良したコードの数値的な精度を確認するための検証解析、改良したコードの実現象への適用性を確認するための確証解析、及び検証・確証されたコード(TRACE-95)を用いて人工バリアシステムの化学挙動評価を行い、バリアの緩衝性について検討した。

報告書

TRU廃棄物処分の人工バリア材中の核種移行挙動に関する研究(研究委託内容報告書)

入矢 桂史郎*; 久保 博*; 黒木 泰貴*; 向井 悟*; 北尾 秀夫*; 石原 義尚*; 根山 敦史*

PNC-TJ1449 96-001, 379 Pages, 1996/03

PNC-TJ1449-96-001.pdf:12.36MB

TRU廃棄物処分システムの人工バリア材として想定されるセメント系材料とベントナイトの核種移行にかかわる化学的評価を行うために、以下の研究を実施した。1.人工バリア材の変質挙動に関する研究として、先ず、各種セメントの特性及びセメント硬化体の化学的性質に関する調査を行い、TRU廃棄物処分場に適したセメント系材料の選定を行った。また、コンクリート間隙水の化学的変遷挙動を解析的にフィードバックできる促進試験法を開発した。さらに、ベントナイトの変質について、pH及び温度による促進試験を実施した結果、ナトリウム型からカルシウム型への転移、C-S-H系化合物の生成が認められた。2.カルシウム型化ベントナイト中の核種の吸着データを取得するために、以下の研究を実施した。(1)高pH、低Ehでの核種の化学形態をプルベー線図に基づいて推定し、雰囲気に依らず安定な核種、種々の酸化状態をとる核種を明らかにした。(2)カルシウム型化ベントナイトに対するCs、Iの分配係数を、雰囲気制御下においてバッチ法により、測定した。(3)圧縮ベントナイトを用いてH-3、Cs-134、I-131、Np-237の拡散実験を実施し、見かけの拡散係数を求めた。その結果、Ca型とNa型でトリチウムの拡散係数はほぼ同じであった。また、CsとNpの拡散係数は、Na型よりもCa型の方が低めであったが、その差は1桁以内であった。3.TRU廃棄物の処分システムの挙動のうち、化学反応と物質移行現象を対象として、前年度に改良した解析コード(TRACE-94)について、複数鉱物に関するコンクリート/水相互作用ならびに高速モデルが取り扱えるようコードの改良、改良したコードの数値的な精度を確認するための検証解析、改良したコードの実現象への適用性を確認するための確証解析、及び検証・確証されたコード(TRACE-95)を用いて人工バリアシステムの化学挙動評価を行い、バリアの緩衝性について検討した。

報告書

性能評価手法の統合的運用に関する研究(概要版)

向井 悟*; 北尾 秀夫*; 立川 博一*; 房枝 茂樹*; 柳澤 一郎*; 土井 基尾*; 浜崎 学*

PNC-TJ1216 96-003, 106 Pages, 1996/03

PNC-TJ1216-96-003.pdf:2.44MB

ニアフィールド性能の定量化には、処分環境で生起する現象のモデル化、使用データの信頼性の向上及びそれらモデルやデータの統合の他、モデル、データの履歴、解析内容のトレース等が可能な品質管理体系の構築が必要である。このため、本研究では性能評価手法の統合的な運用を進めていくため、以下の検討を実施した。(1)速度論的吸着特性を考慮した物質移行モデルの開発及びトレーサー試験解析・速度論的吸着モデルに関する文献調査の結果、吸着性トレーサであるCs、Srは、Frenudlich型の吸着を示すことが分かった。・吸着速度を考慮して物質移行のモデル化を行ない、吸着速度定数及びFrenudlich定数の違いによる物質移行量への影響を把握することができた。・吸着性トレーサ試験のデータを用いた解析の結果、Naは線形吸着モデルで説明できるがSr、Rb、Csについては吸着速度を考慮することで、大略破過曲線を説明することができた。(2)Uの溶解度制限固相の変遷に関する研究・UO2(am)は、十分にUO2(cr)まで結晶化した。UO2(cr)の溶解度は、10-10$$sim$$10-9Mになると推定された。・乾式法でUO2(cr)が合成されたが、固相表面は、活性で溶解度が高いことが示された。(3)性能評価手法の統合的運用のための品質管理システムに関する研究

報告書

カルシウム型ベントナイトに対する核種の収着特性に関する研究(2)-概要書-

向井 悟*; 滝 洋*; 土井 基尾*

PNC-TJ1214 95-006, 34 Pages, 1995/03

PNC-TJ1214-95-006.pdf:0.53MB

本研究では、カルシウム型に変換したベントナイトに対する核種の収着特性を把握するために、以下に示す研究を実施した。(1)カルシウム型ベントナイトと模擬地下水との浸出液を調整し、溶液中のpH、Eh及び元素分析を行った。また、大気雰囲気下と雰囲気制御下(Ar雰囲気下、O2濃度1ppm以下)における浸出液の化学組成について比較・検討した。(2)大気雰囲気下と雰囲気制御下において、カルシウム型ベントナイトに対するNp、I(雰囲気制御下)、及びC(大気雰囲気下)の分配係数測定試験をバッチ法により実施し、以下の分配係数が得られた。1)Npの分配係数:1.1$$times$$102ml/gCa型ベントナイト-蒸留水系4.1$$times$$101ml/gクニゲルV1-蒸留水系2)Iの分配係数:2.9ml/gCa型ベントナイト-蒸留水系1.5ml/gCa型ベントナイト-水酸化カルシウム系3)Cの分配係数:1.7$$times$$101ml/gCa型ベントナイト-蒸留水系1.6$$times$$103ml/gCa型ベントナイト-水酸化カルシウム系

報告書

カルシウム型ベントナイトに対する核種の収着特性に関する研究 成果概要

向井 悟*; 滝 洋*; 土井 英雄*

PNC-TJ1214 94-009, 25 Pages, 1994/03

PNC-TJ1214-94-009.pdf:0.45MB

本研究では、人工バリア材料中の核種移行を評価する上で重要なベントナイトに対する核種の収着特性に着目して、以下に示す研究を実施した。(1)カルシウム型、及びナトリウム型ベントナイトに対する核種の分配係数の文献調査を行って、その結果をまとめた。(2)分配係数測定試験のための試料として、ナトリウム型及びカルシウム型純粋モンモリロナイトを用いた。ベントナイトの主要構成鉱物であるモンモリロナイトを、ベントナイト原石から精製抽出した。このナトリウム型純粋モンモリロナイトをカルシウム型化させた。また、天然環境でのカルシウム型ベントナイト、及びナトリウム型ベントナイトを採取した。これらのベントナイトについて、化学成分、鉱物組成の分析を行ない、試料の性状を確認した。(3)大気下において、ナトリウム型、及びカルシウム型ベントナイトと蒸留水の平衡液を調製し、これらの平衡液を用いて、各ベントナイトに対する核種(Cs、Np、C、I、Se)の分配係数をバッチ法(固液比1:50)にて得ることができた。

報告書

カルシウム型ベントナイトに対する核種の収着特性に関する研究 成果報告書

向井 悟*; 滝 洋*; 土井 英雄*

PNC-TJ1214 94-008, 137 Pages, 1994/03

PNC-TJ1214-94-008.pdf:1.9MB

本研究では、人工バリア材料中の核種移行を評価する上で重要なべントナイトに対する核種の収着特性に着目して、以下に示す研究を実施した。(1)カルシウム型、及びナトリウム型ベントナイトに対する核種の分配係数の文献調査を行って、その結果をまとめた。(2)分配係数測定試験のための試料として、ナトリウム型及びカルシウム型純粋モンモリロナイトを用いた。ベントナイトの主要構成鉱物であるモンモリロナイトを、ベントナイト原石から精製抽出した。このナトリウム型純粋モンモリロナイトをカルシウム型化させた。また、天然環境でのカルシウム型ベントナイト、及びナトリウム型ベントナイトを採取した。これらのベントナイトについて、化学成分、鉱物組成の分析を行ない、試料の性状を確認した。(3)大気下において、ナトリウム型、及びカルシウム型ベントナイトと蒸留水の平衡液を調製し、これらの平衡液を用いて、各ベントナイトに対する核種(Cs,Np,C,I,Se)の分配係数をバッチ法(固液比1:50)にて得ることができた。

報告書

有効空隙率の空間分布特性を考慮した二重空隙モデルの開発

向井 悟*; 土井 英雄*

PNC-TJ1214 93-005, 64 Pages, 1993/03

PNC-TJ1214-93-005.pdf:0.89MB

地層中における物質の移動特性に関して、有効空隙率の空間分布特性を考慮して地下水の流れと物質の移動のモデル化を行った。地下水流れ及び核種移行のモデル化においては、亀裂帯での核種移行評価のために、透水性の高い層(亀裂層)と透水性の低い層(隣接層)からなる2層モデルを構築し、地下水流れと核種移行の計算プログラムシステム(FATRACS)を作成した。作成したプログラムシステム(FATRACS)について、地下水流れ及び核種移行の計算プログラムの検証を実施し、計算の妥当性が確認できた。また、この計算プログラムを用いて、フィンションサイトの試験を解析することにより、亀裂帯での核種移行を表現することができ、モデルの妥当性を確認することができた。

報告書

地層処分性能評価用解析システムの統合化研究,4

柳澤 一郎*; 江崎 正弘*; 石原 義尚*; 房枝 茂樹*; 向井 悟*; 土井 英雄*; 前田 一人*; 中原 豊*

PNC-TJ1214 93-001, 544 Pages, 1993/03

PNC-TJ1214-93-001.pdf:16.47MB

本研究は、ニアフィールドの複合現象を柔軟に解析できる具体的な連成解析システムを構築するために、以下に示す研究を実施した。(1)オブジェクト指向データベース管理システムを媒介とした連成解析システムを開発するため、その基本骨格となる制御機能、データ処理機能等を含むPCDEE(Process Control Data Exchange Environment)/CAPASA(Computer Aided Performance Assessment System Analysis)の技術設計仕様及び検査方法をまとめた。(2)連成解析システムの実用化開発に先立ち、(1)の技術設計仕様の実行可能性を確認するため、2つの簡単なサンプルコードを扱うプロトタイプを開発した。(3)性能評価研究に使用可能な十分な機能をもつニアフィールド用連成解析システム(CAPASA)を実用化するため、オブジェクト指向データベース管理システムの調査を行うと共に、開発プランをまとめた。

報告書

地層処分性能評価用解拆システムの統合化研究(III)

池田 康博*; 石原 義尚*; 中原 豊*; 土井 英雄*; 山田 隆*; 向井 悟*; 杉崎 敬良*

PNC-TJ1214 92-002, 1340 Pages, 1992/02

PNC-TJ1214-92-002.pdf:31.34MB

本研究は,地層処分システムの性能評価システムを体系的に開発していくために,以下に示す研究を実施した。(1) 地層処分システムのニアフィールド解析をより確かにするために考慮すべきプロセスとその相互関係(モデル構造)-対応するコード群-関連するデータを体系的に整理し,それらのモデル,データを統合的にドライブさせるためのアーキテクチャ・プランを作成した。(2) 解析計算に連係する入出力データの管理支援機能を把握するための実験を行い,解析システムのデータ管理へのアプリケーション・プランを作成した。(3) コードの品質保証のために,V&Vのガイダンスを作成し,これに基づいて地球化学コードPHREEQEのV&Vを実行した。また,コードの保全管理のためソフトウェアを導入し,形態管理の運用方法を検討した。(4) コードの検証に伴う技術情報の散逸防止と活用を図るための手段として,FEMWATER/FEMWASTE-PNCの運用ノウハウの知識化(ユーザガイド化)を試みた。(5) コードの確証に必要な確証用データセットを選定整備していくために,INTRAVALフェーズ2のテストケースFinnsjonの確証解析を行い,確証用データの利用方策を検討した。

報告書

化学試験及び放射化学試験; 原子力船「むつ」出力上昇試験報告

吉島 哲夫; 鈴木 邦彦*; 向井 悟*; 田中 孝和; 落合 政昭

JAERI-M 92-002, 56 Pages, 1992/02

JAERI-M-92-002.pdf:1.92MB

原子力船「むつ」の出力上昇試験は、1990年3月から開始され、12月に終了した。その一環として、化学及び放射化学試験を実施した。「むつ」の原子炉は、熱出力36MWのPWRタイプの原子炉であるが、化学及び放射化学の観点からは、燃料被覆管がステンレス鋼製であること、及びケミカルシムを採用していないことが特徴である。化学試験の結果、一次冷却水及び、二次冷却水の水質は良好であることを確認した。放射化学試験の結果、燃料集合体、蒸気発生器伝熱管及び補機冷却系統に漏洩のないことを確認した。本報告書は、化学及び放射化学試験の方法及び結果をとりまとめたものである。

論文

Diffusion of some radionuclides in compacted Ca-bentonite under reducing condition

向井 悟*; 片岡 伸一*

Proceedings of Migration '97, 28 Pages, 

Na型ベントナイトをCa型にしたベントナイトを使用して,乾燥密度1.2g/cm3のときのCs,Np,C,Iのみかけの拡散係数を非定常拡散試験によって測定した。結果を以下に示す。乾燥密度1.2g/cm3のCa型化ベントナイト中でのCs,Np,C,Iのみかけの拡散係数はそれぞれ2$$times$$10-12m2/S,3$$times$$10-13m2/S,6$$times$$10-12m2/S,4$$times$$10-10m2/Sで,Cs,NpについてはNa型ベントナイト中での値と比較すると少し小さくなることが分かった。また,見掛けの拡散係数から推定した分配係数とバッチ法から得られた分配係数を比較するとかなりの差があることが分かった。

口頭

ITER一次冷却水の14MeV中性子による放射線分解の検討

佐藤 和義; 閨谷 譲; 丸尾 毅; 向井 悟*; 内田 正治*; 惣万 芳人*

no journal, , 

ITER施設の一次冷却水は、核融合反応により生じる構造物や冷却水等からの誘導放射線及び中性子の減速過程で生じる放射線によって放射線分解される。この際生じる分解生成物は配管の腐食等に寄与する恐れがあるため、この種類や量を評価し、必要に応じて生成物を除去する水処理施設を適切に選定する必要がある。このため、配管材料の健全性を評価するために核分裂軽水炉のコード(WREC)を用いて一次冷却水の放射線分解生成物の発生量や濃度の変化を求めた。その結果、配管腐食に寄与する恐れのある酸素濃度は、軽水炉(PWR)の管理値より十分に低い値を示しており、設計条件を満たす水質管理を達成することにより、水の分解生成物による配管腐食への影響は小さいと考えられる。

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