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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。

論文

$$gamma$$線計測による放射性廃棄物収納容器中のウラン238の定量の検証

横山 薫; 杉杖 典岳; 室井 正行*; 鈴木 康夫*

Radioisotopes, 62(1), p.1 - 17, 2013/01

原子力施設から発生する放射性廃棄物の処分では、放射能濃度が受け入れ基準を満たすことを確認する必要がある。本論文では、ウランを対象として、廃棄物収納容器の外部から測定した、ウランの子孫核種($$^{rm 234m}$$Pa)から放出される2つのエネルギーの$$gamma$$線を用い、容器中の廃棄物及びウランが偏在しても放射能濃度を定量可能な測定手法を構築し、実用性を模擬廃棄物で検証した。この結果、本手法の相対誤差は20%以内、検出限界重量濃度は1.2Bq/gであった。

報告書

海水系地下水における砂岩および凝灰岩に対するSn・Pb・Thの分配係数

中澤 俊之*; 岡田 賢一*; 室井 正行*; 柴田 雅博; 陶山 忠宏*; 笹本 広

JNC-TN8400 2003-039, 44 Pages, 2004/02

JNC-TN8400-2003-039.pdf:2.91MB

サイクル機構の収着データベースで不足している海水系地下水での放射性核種の分配係数(Kd)を取得するため、Sn・Pb・Thを対象に、バッチ式収着試験を実施した。その結果、以下の様なKdが得られた。Sn:人工海水系でKd=1m$$^{3}$$/kg(砂岩)、Pb:人工海水系でKd=2m$$^{3}$$/kg(砂岩)・Kd=4$$sim$$10m$$^{3}$$/kg(凝灰岩)、Th:人工海水系海水系でKd=1$$sim$$8m$$^{3}$$/kg(砂岩)、人工海水系高炭酸濃度でKd=0m$$^{3}$$/kgであった。

報告書

地層処分におけるヨウ素含有廃棄体の溶解度及び浸出率の評価

上田 真三*; 岡田 賢一*; 中澤 俊之*; 室井 正行*; 坂下 章*; 泉 順*; 北尾 秀雄*

JNC-TJ8400 2001-025, 125 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-025.pdf:8.46MB

ヨウ素含有廃棄体の特性評価に関して、昨年度はヨウ素ソーダライト及びトルマリンについて室温で溶解度測定試験を実施し、また水酸アパタイト及びフッ素アパタイトについて高いpH(12.5)の溶液への浸出率測定試験を実施した。今年度の成果は以下の通りである。1.ヨウ素ソーダライトの溶解度及び浸出率の評価 ヨウ素ソーダライトの長期浸漬試験を、試験温度をパラメータとして塩化物イオンが共存する高pH溶液下で、比表面積14.85m2/gのヨウ素ソーダライトを用いて行い、溶解度及び浸出率を評価した。その結果、ヨウ素ソーダライトの溶解度(本試験では試験期間100dのI濃度を溶解度とした)は10-5$$sim$$10-4M程度となり、温度の上昇とともに増加する傾向が見られ、またヨウ素の浸出率は試験期間の経過とともに減少し、100dで10-9$$sim$$10-8g/cm2/d(10-6$$sim$$10-5m/y)程度となった。浸漬試験後の固相分析より、ヨウ素ソーダライト中に閉じ込められたヨウ素と溶液中の塩素イオンとの置換による塩素ソーダライトへの変質は見られず、塩化物イオン共存下において安定したヨウ素閉じ込め性能があることを確認した。2.アパタイトの緻密な試料の浸出率の評価 アパタイトの浸出率の評価では緻密な模擬廃棄体試料を試作し、その浸出特性を測定し、以下の結果を得た。(1)模擬廃棄体試料製作技術として、プラズマホットプレス法による成形体の製作法を導入し、水酸アパタイト及びフッ素アパタイトとも目標開気孔率5%を下回る2%以下の開気孔率が確保できることが確認された。(2)浸出試験では、水酸アパタイトのCa及びP濃度は10-6Mのオーダーとほぼ溶解度に近い値で浸出していることが確認され、その浸出率としては、10-7m/yと試算された。 本試験の結果から、アパタイト材を用いることにより緻密で低浸出率の廃棄体の見通しが得られることとなった。

報告書

地層処分統合解析システムの基本設計に関する研究 ‐(1)成果報告書 (2)研究概要‐

石原 義尚*; 松岡 不識*; 佐川 寛*; 河原 憲一*; 片岡 伸一*; 篠原 芳紀*; 室井 正行*; 土屋 真*

JNC-TJ8400 2001-011, 259 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-011.pdf:0.99MB

本研究では、地質環境条件の調査,処分場設計および性能/安全評価に係わる3分野の解析評価手法とこれを支えるより詳細な基盤的研究を、有機的かつ階層的に統合し知識ベースとして体系化していく統合解析システムの基本設計に関する検討を実施した。(1)第2次取りまとめ報告書に基づいて各研究分野のワーク項目と情報の流れを整理し、処分場設計と性能評価の統合を重点とした相関マトリクスおよびワークフローを作成し、統合解析システムの構成要素を明らかにした。また、評価解析に使用するコードの体系とデータの階層構造をまとめた。(2)第2次取りまとめ報告書に基づき3研究分野のシステム因子と情報処理の流れを整理・検討した。次に、特定の地質環境条件が与えられた場合の地層処分事業の作業分析を行い、システム因子と情報処理の流れを作成した。地質環境条件の検討対象として亀裂性媒体/多孔質媒体,立地場所(陸地/海底下),地殻の長期安定性(隆起/沈降)を考慮して検討した。さらに、設計と性能評価,地質環境の間の情報交換内容を第2次取りまとめに基づいて整理した。整理結果を基に地質環境,設計,安全評価の3分野間の連関をとった作業の理想的形態を検討した。システム因子、及び、情報処理の整理結果に対して、知識ベースの技術基盤となる基礎的研究を検討し知識ベースの階層構造を検討した。(3)上記(1)項でまとめた相関マトリクスおよびワークフローに基づいて、統合解析システムの概念構成を検討し、システムの機能についてまとめた。(4)上記(2)項での知識ベースの検討結果に基づいて、地層処分統合解析システムの複雑で膨大な知識ベースを手順書に取りまとめるための方針を検討した。さらに、数値地層処分統合解析システムの構成要素に対して、開発の優先度、及び、技術的難易度を検討してシステムの全体像を検討し、ソフトウェア構成図を作成した。さらに、 H15年までのシステムの開発計画を検討した。

報告書

ベントナイトのセメント系材料による変質解析評価(研究委託内容報告書)

室井 正行*

JNC-TJ8400 2000-042, 127 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-042.pdf:3.26MB

セメント系材料から発生する高アルカリ空隙水は、緩衝材の膨張能力の喪失、空隙率の増大及び吸着能力の低下をもたらす可能性がある。ここでは、ベントナイトとセメント空隙水の反応のモデル化研究を行った。ベントナイトとセメント間隙水の反応は、反応-輸送コードPRECIPを用いて計算された。セメント劣化の経時的変化を反映した3種の組成(浸出液1, 2, 3)の空隙水を、一次元で1mのベントナイト(+砂)流路と、25$$^{circ}C$$と70$$^{circ}C$$で反応させた。主要鉱物の溶解・析出については、速度論的反応機構を考慮した。浸出液1は最も反応性の高い液(最大のpH, Na, K)で、浸出液3は最も弱い(最低のpH, Na, Ca)。浸出液1を用いたシミュレーションでは、約1000年後にセメントとの接触部から60cmの初期ベントナイト鉱物が完全に消失した。空隙率の最大の増加は浸出液1の場合で(80-90%まで)1-2cm幅の狭いゾーン全体に観測された。全ての液のシミュレーションでは、セメントとの境界に極近いゾーンで空隙がCSH鉱物によって充填された。ゼオライトやシート状シリケートの析出は境界から離れて生じた。今回の条件では、25$$^{circ}C$$, 70$$^{circ}C$$での差はほとんどなかった。モンモリロナイトの溶解は速度論的パラメータには敏感でないことを示した。モデル化研究で選択された概念モデルでは、ベントナイトと反応しうるセメント間隙水の総量を無制限と想定したため、保守的(悲観的)評価となっている。また、仮定に以下のような多くの不確かさが存在する。・高pHにおける鉱物の溶解及び成長の動力学的機構・時間と共に増加する鉱物の表面積・高pHにおけるCSH鉱物、ゼオライト及び水性種の熱力学的データ・空隙率の変化と流体の流れ/拡散の間の相互影響

報告書

ベントナイトのセメント系材料による変質解析評価; 研究委託内容概要書

室井 正行*

JNC-TJ8400 2000-041, 11 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-041.pdf:0.39MB

セメント系材料から発生する高アルカリ空隙水は、緩衝材の膨張能力の喪失、空隙率の増大及び吸着能力の低下をもたらす可能性がある。ここでは、ベントナイトとセメント空隙水の反応のモデル化研究を行った。ベントナイトとセメント間隙水の反応は、反応-輸送コードPRECIPを用いて計算された。セメント劣化の経時的変化を反映した3種の組成(浸出液1,2,3)の空隙水を、一次元で1mのベントナイト(+砂)流路と、25$$^{circ}C$$と70$$^{circ}C$$で反応させた。主要鉱物の溶解・析出については、速度論的反応機構を考慮した。浸出液1は最も反応性の高い液(最大のpH,Na,K)で、浸出液3は最も弱い(最低のpH,Na,Ca)。浸出液1を用いたシミュレーションでは、約1000年後にセメントとの接触部から60cmの初期ベントナイト鉱物が完全に消失した。空隙率の最大の増加は浸出液1の場合で(80-90%まで)1-2cm幅の狭いゾーン全体に観測された。全ての液のシミュレーションでは、セメントとの境界に極近いゾーンで空隙がCSH鉱物によって充填された。ゼオライトやシート状シリケートの析出は境界から離れて生じた。今回の条件では、25$$^{circ}C$$、70$$^{circ}C$$での差はほとんどなかった。モンモリロナイトの溶解は速度論的パラメータには敏感でないことを示した。モデル化研究で選択された概念モデルでは、ベントナイトと反応しうるセメント間隙水の総量を無制限と想定したため、保守的(悲観的)評価となっている。また、仮定に以下のような多くの不確かさが存在する。・高pHにおける鉱物の溶解及び成長の動力学的機構・時間と共に増加する鉱物の表面積・高pHにおけるCSH鉱物、ゼオライト及び水性種の熱力学的データ・空隙率の変化と液体の流れ/拡散の間の相互影響

報告書

地下研究施設の設計研究(昭和63年度)

下田 収*; 前川 一彦*; 室井 正行*

PNC-TJ4211 88-009, 242 Pages, 1988/12

PNC-TJ4211-88-009.pdf:16.83MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発を円滑に推進するためには、地質的・人為的にあまり乱されていない地下岩盤中に研究施設を設け、各種の調査・試験を行って必要なデータの取得とモデル等の評価手法の検証を行うことが必要である。そのような地下研究施設は研究対象とする岩盤中に設置することが望ましい。そこで本研究では、地下研究施設の位置づけを明確にするため、先ず、主要な処分研究の課題について検討を行い、処分研究を構成する個別研究項目の整理を行った上、それらの相互関連性について検討し、既存の処分研究施設ならびに近い将来予想される処分研究施設での、それぞれの特性に広じた研究開発課題を明らかにした。また、海外の事例調査に基づき、地下研究施設で実施すべき試験内容を整理し事前調査項目を検討した。さらに各調査項目について、研究の構造と具体的な方法・内容を検討した。

報告書

ナチュラルアナログ研究の進め方に関する調査・研究

室井 正行*; 斎藤 茂幸*; 乙口 克人*

PNC-TJ4211 88-003VOL2, 67 Pages, 1988/03

PNC-TJ4211-88-003VOL2.pdf:10.01MB

本調査・研究は、一般的なナチュラルアナログ研究の進め方とウラン鉱山特に東濃鉱山を利用したナチュラルアナログ研究の進め方について検討を行ったものである。第1章においては、地層処分研究におけるナチュラルアナログ研究の位置づけについて検討した。さらに、地層処分システムを構成するバリアのナチュラルアナログ物質及び系を挙げた。第2章においては、天然バリア(地層等)及びナチュラルアナログ研究概念について、現状調査を行い、その結果を示した。第3章においては、東濃鉱山において実施することの望ましいナチュラルアナログ研究の提案を行った。主要な提案内容を以下に示す。東濃鉱山の地質学的、地球化学的データの取得・及び、東濃鉱山と同様の地質学的・地球化学的特性を有する熱水地帯の調査・研究・ファーフィールドにおける核種移行のナチュラルアナログ研究・UとThの放射非平衡の測定・未擾乱の岩石や地下水中のU-Th系列の同位体測定・炭質物(褐炭)の地球化学的影響の詳細研究・花崗岩と被覆層との間の垂直な、あるいは平行な方向の地下水流動の研究その他、酸化還元反応に関する原位置試験、原位置トレーサ試験及び熱負荷原位置試験の実施についても提案を行った。

口頭

セメントペーストに対するイソサッカリン酸の収着

中澤 俊之*; 室井 正行*; 本田 明

no journal, , 

TRU廃棄物処分において、アルカリ性の条件でセルロースの分解により生成する可能性が指摘されているイソサッカリン酸(ISA)について、OPCペーストに対する収着データを取得し、セメント間隙水中でのISA濃度への影響を検討した。

口頭

超高周波誘導炉による廃棄物減容処理システムの開発,4; 実証炉の概要

山口 大美; 宮本 泰明; 榊原 哲朗; 花本 行生; 青山 佳男; 佐々木 尚*; 西川 雄*; 村田 実*; 室井 正行*; Park, J.*; et al.

no journal, , 

超高周波誘導炉による放射性廃棄物減容処理システムの開発を進めている。小型の超高周波誘導試験装置による試験で得られた基礎データやシミュレーションを活用して実用規模の超高周波誘導試験装置を設計・製作し、試運転を行いその機能を確認した。この試験装置の概要について報告する。

口頭

超高周波誘導炉による廃棄物減容処理システムの開発,5; 実証試験,溶融性能確認試験

山口 大美; 宮本 泰明; 榊原 哲朗; 花本 行生; 青山 佳男; 佐々木 尚*; 西川 雄*; 村田 実*; 室井 正行*; Park, J.*; et al.

no journal, , 

超高周波誘導炉による放射性廃棄物減容処理システムの開発を進めている。実用規模の超高周波誘導試験装置を使用して実証試験を実施し、雑固体廃棄物を模擬した試料をインキャン溶融方式で溶融し作製した溶融固化体を評価して雑固体廃棄物を溶融処理できることを確認した。

口頭

超高周波誘導炉による廃棄物減容処理システムの開発,6; 実証試験,核種移行挙動

青山 佳男; 山口 大美; 宮本 泰明; 榊原 哲朗; 花本 行生; 佐々木 尚*; 西川 雄*; 村田 実*; 室井 正行*; Park, J.*; et al.

no journal, , 

超高周波誘導炉による放射性廃棄物減容処理システムの開発を進めている。実用規模の超高周波誘導試験装置を使用して実証試験を実施し、雑固体廃棄物を模擬した試料に模擬核種を添加して溶融し作製した溶融固化体や排ガスダストなどを分析して核種移行挙動を確認した。

口頭

ウラン系廃棄物の放射能量計測技術開発,3; シミュレーション及びモックアップ試験

在間 直樹; 杉杖 典岳; 高橋 信雄; 横山 薫; 鈴木 康夫*; 室井 正行*

no journal, , 

ドラム缶中に3次元的に分布する放射能(U-238)の幾何学的な位置と対向測定した場合の$$gamma$$線計数率の関係を解析する方法(「放射能評価式・評価座標」という)の適用性を評価するため、密度が均一な廃棄物中の線源数や線源位置をパラメータとした評価体系を設定し、MCNPによるシミュレーション及びドラム缶内に模擬廃棄物とウラン線源を配置したモックアップ試験を行った。シミュレーション結果からは、廃棄物の密度均一の状態で、ウラン量を一定とし、線源数や線源位置を変化させると、「放射能評価式・評価座標」により、線源数や線源位置に対応した固有の値・評価座標上の固有のポイントにプロットされることが確認できた。また、シミュレーションによる評価の代表的なパターンについてモックアップ試験を行った結果でも、同様の結果が得られている。この結果から、本研究で導出した「放射能評価式・評価座標」を用いることにより、ドラム缶中のウランの分布数、位置と$$gamma$$線計数率の相関関係を定義することが可能であることを示した。本研究で導出した「放射能評価式・評価座標」では、ドラム缶中の廃棄物密度が不均一なケースへの適用拡張が今後の課題となっている。

口頭

ウラン系廃棄物の放射能量計測技術開発,2; 放射能量評価式の導出

横山 薫; 在間 直樹; 高橋 信雄; 杉杖 典岳; 鈴木 康夫*; 室井 正行*

no journal, , 

ドラム缶に収納されたウラン系廃棄物中の放射能($$^{238}$$U)を、ドラム缶外部でパッシブ$$gamma$$線を測定し、評価するためのモデルとして、3次元的に分布する線源数・位置と$$gamma$$線計数率の相関関係を表す評価式を導出した。

口頭

ウラン系廃棄物の放射能量計測技術開発,2; 密度均一化のための三次元測定

横山 薫; 在間 直樹; 高橋 信雄; 杉杖 典岳; 鈴木 康夫*; 室井 正行*

no journal, , 

ドラム缶に収納された密度不均一のウラン系廃棄物の放射能($$^{238}$$U)を、ドラム缶外部でパッシブ$$gamma$$線を測定し、定量するためのモデルとして、ドラム缶の中心から等しい距離の球面上において多数点測定することで放射能を評価するモデルを導出した。

口頭

ウラン系廃棄物の放射能量計測技術開発,1; 線源及び廃棄物密度偏在への適用性評価

杉杖 典岳; 横山 薫; 在間 直樹; 高橋 信雄; 鈴木 康夫*; 室井 正行*

no journal, , 

等価モデルの適用範囲の簡易評価として、廃棄物密度と線源分布をパラメータした評価を実施した。この結果から、等価モデルの適用が難しいものは、ウランを含む溶融金属塊様の廃棄物や金属塊の中心と周辺部にウランが偏在して分布する廃棄物に限定される。

口頭

ウラン廃棄物の放射能量計測技術開発,3; 模擬廃棄物を使った相対誤差と検出限界評価

横山 薫; 杉杖 典岳; 鈴木 康夫*; 室井 正行*; 中塚 嘉明; 石井 一人*

no journal, , 

ドラム缶等の容器に収納されたウラン廃棄物を対象として、容器内の廃棄物収納状態及びウランが偏在して存在している場合であっても、1001keVと766keVの2つのエネルギーを用いることにより、ウラン線源から$$gamma$$線検出器間の遮蔽効果を考慮し、単エネルギーによる測定手法と比較して、高精度でウランを定量することが可能な等価モデル手法について報告する。本件では、4種類の模擬廃棄物を用いて実施した相対誤差及び検出限界評価結果について報告する。

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