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論文

A Review of separation processes proposed for advanced fuel cycles based on technology readiness level assessments

Baron, P.*; Cornet, S. M.*; Collins, E. D.*; DeAngelis, G.*; Del Cul, G.*; Fedorov, Y.*; Glatz, J. P.*; Ignatiev, V.*; 井上 正*; Khaperskaya, A.*; et al.

Progress in Nuclear Energy, 117, p.103091_1 - 103091_24, 2019/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:37.76(Nuclear Science & Technology)

本論文では、将来のクローズド燃料サイクルにおける使用済燃料のための分離プロセスに対する国際的リビューの結果が、技術成熟度評価の結果ととともに示されている。本研究は、ORCD/NEAで組織された燃料リサイクル化学に関する専門家グループによって実施されたものである。本研究の特徴的な点は、分離プロセスを使用済燃料中の分離対象元素(ウラン, ウラン-プルトニウム, マイナーアクチノイド, 発熱性元素等)別の分離階層により区分けして評価したことであり、これに使用済燃料の前処理プロセスの評価を加えている。分離プロセスとしては湿式プロセスと乾式プロセスの両者をカバーしている。

論文

Evaluation of apparent standard potentials of curium in LiCl-KCl eutectic melt

柴田 裕樹; 林 博和; 小山 正史*

電気化学及び工業物理化学, 83(7), p.532 - 536, 2015/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Electrochemistry)

本研究では、ホットセル中で1-20mg程度の少量の高放射性マイナーアクチノイドを含む溶融塩での電気化学測定が実施可能な電気化学セルを設計し、LiCL-KCl溶融塩中におけるキュリウムの電気化学特性を718-823Kの温度範囲で調べた。得られたキュリウムの標準酸化還元電位はOsipenkoらが報告している値と一致したが、Maritinotらの値より低かった。そこで、得られたキュリウムの標準酸化還元電位と報告値の妥当性について議論し、得られた値とOsipenkoらの報告値が妥当であると結論づけた。

論文

Syntheses and thermal analyses of curium trichloride

林 博和; 高野 公秀; 音部 治幹; 小山 正史*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 297(1), p.139 - 144, 2013/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.47(Chemistry, Analytical)

窒化キュリウムと塩化カドミウムを真空中で748K以下で加熱し、三塩化キュリウム試料を固体反応によって調製した。調製した六方晶$$^{244}$$CmCl$$_3$$の格子定数はa=0.7385$$pm$$0.0005nm、c= 0.4201$$pm$$0.0005nm、示差熱分析法によって測定した融解温度は970$$pm$$3Kであり、これらの物性値は、既報告値とよく一致した。分離精製したキュリウム酸化物試料を原料としてmgスケールのCmCl$$_3$$試料を腐食性の試薬を使用せずに調製できることを示した。

論文

Electrochemical properties of curium ions in LiCl-KCl eutectic melts

柴田 裕樹; 林 博和; 小山 正史*

Proceedings of 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology & 44th Symposium on Molten Salt Chemistry, Japan, p.257 - 263, 2012/09

718Kから823KでのLiCl-KCl溶融塩中におけるキュリウムの見かけの標準酸化還元電位を評価した。少量の放射性マイナーアクチノイド試料(1-20mg)で電気化学測定を行うために小型電気化学セルを設計し、ホットセルに設置した。得られたキュリウムの標準酸化還元電位はOsipenkoら(2011)の値と一致し、Martinotら(1975)のデータより低かった。そして、本研究での結果と報告されている標準酸化還元電位との差について議論した。

論文

高速実験炉「常陽」照射試験用金属燃料要素の製造

中村 勤也*; 尾形 孝成*; 菊地 啓修; 岩井 孝; 中島 邦久; 加藤 徹也*; 荒井 康夫; 魚住 浩一*; 土方 孝敏*; 小山 正史*; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 10(4), p.245 - 256, 2011/12

「常陽」での照射試験を目的として、金属ウラン,ウラン-プルトニウム合金及び金属ジルコニウムを原料に、U-20Pu-10Zr燃料スラグを射出鋳造法により製造した。いずれの燃料スラグも表面は滑らかであり、合金組成,密度,長さ,直径,不純物濃度も製造仕様を満足した。製造した燃料スラグを、熱ボンド材,熱遮へい体及び要素反射体とともに下部端栓付被覆管に充填してTIG溶接を行い、ナトリウムボンド型金属燃料要素6本を組み立てた。これらの燃料要素は、今後B型照射燃料集合体に組み立てられた後、「常陽」に装荷されて国内で初めてとなる金属燃料の照射試験が実施される予定である。

論文

J-ACTINET activities of training and education for actinide science research

湊 和生; 小無 健司*; 山名 元*; 山中 伸介*; 長崎 晋也*; 池田 泰久*; 佐藤 正知*; 有田 裕二*; 出光 一哉*; 小山 正史*

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12

アクチノイド科学の研究は、革新的原子力技術の持続的な発展を維持するためには欠くことのできないものである。アクチノイド元素は放射性であるので、それらを取り扱うアクチノイド科学の研究を行うには、閉じ込めや遮へい機能のある特殊な設備が必要である。これらの特殊な施設・設備を維持するには通常よりも費用が掛かるため、大学などにおいてはその数が減少してきている。研究施設の密接な協力のもとに、アクチノイド科学の研究を活性化させるとともに、この分野で活躍する人材を育成するために、J-ACTINETを2008年に設立した。若手研究者に研究のノウハウを継承し、視野を広げてもらうために、研究プログラムを実施した。また、サマースクール及び計算科学スクールを開催し、大学生,大学院生,若手研究者にアクチノイド科学に触れてもらう機会を提供した。これらのスクールでは、講義ばかりではなく、実習を必須のものとして実施した。さらに、大学院生,若手研究者を海外のサマースクールや国際会議に派遣した。

論文

Fabrication of U-Pu-Zr metallic fuel elements for irradiation test at Joyo

中村 勤也*; 尾形 孝成*; 菊地 啓修; 岩井 孝; 中島 邦久; 加藤 徹也*; 荒井 康夫; 小山 正史*; 板垣 亘; 曽我 知則; et al.

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

電力中央研究所と原子力機構の共同研究の下で、国内では初めてとなる照射試験用のNaボンド型U-Pu-Zr金属燃料要素を製造した。高速実験炉「常陽」での照射試験は、被覆管最高温度が873K以上の条件における燃料挙動とステンレス鋼被覆管の内面腐食の評価を目的としている。燃料要素1本あたり200mmのU-20wt%-10wt%Zr金属燃料スラグは、U金属,U-Pu合金及びZr金属を原料に用いて、射出鋳造法により製造した。この金属燃料スラグを、ボンドNa及び熱遮へい体や要素反射体などの部材とともに被覆管に挿入したうえで、上下端栓を溶接することにより燃料要素を組立てた。引続きNaボンディングにより、ボンド材のNaを、金属燃料スラグと被覆管の空隙に充填した。製造した6本の金属燃料要素は、検査により製造仕様を満足していることを確認した後、「常陽」の照射装置組立検査施設に運搬された。

論文

Japanese programs in development of pyro-processing fuel cycle technology for sustainable energy supply with reduced burdens

小山 正史*; 尾形 孝成*; 明珍 宗孝; 荒井 康夫

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

我が国では電力中央研究所が中心となって進めている金属電解法を主プロセスとする乾式再処理に基づく燃料サイクルの研究開発に関する講演である。原子力機構は約15年にわたる電力中央研究所との共同研究において、溶融塩や液体金属中のアクチノイド元素の挙動や照射済MOX燃料を出発物質として金属燃料スラグを製造する工程の連続試験などを実施してきた。講演ではこれらの研究開発の現状を紹介するとともに、福島第一原子力発電所の事故に伴い、今後大きな課題となることが予想される溶融燃料の処理技術に乾式法を適用する場合の利点や関連する研究開発課題についても議論する。

論文

State of the art of pyroprocessing technology in Japan

井上 正*; 小山 正史*; 荒井 康夫

Proceedings of 2nd International Conference on Asian Nuclear Prospects 2010 (ANUP 2010) (CD-ROM), 7 Pages, 2010/10

我が国における金属燃料と窒化物燃料を対象とした乾式再処理技術をレビューしたものである。乾式再処理では新たな工程を追加することなく超ウラン元素を一括回収でき、放射線による損傷を受けやすい有機溶媒を使わないため使用済燃料の冷却期間を短縮することができる。軽水炉サイクルの酸化物燃料も金属に還元することで、また高レベル廃液中の超ウラン元素も乾式法で分離することにより、金属燃料サイクルに取り込むことができる。本報告では、我が国における乾式再処理の要素技術に関する進展を、公開文献に基づきレビューした。

論文

Research and development of pyroprocessing technology in Japan

井上 正*; 小山 正史*; 明珍 宗孝; 荒井 康夫

Proceedings of 2008 Joint Symposium on Molten Salts (USB Flash Drive), p.851 - 856, 2008/10

我が国における金属電解法及び同様の原理に基づく窒化物電解法を用いた使用済燃料の乾式再処理技術に関する最近の進展を紹介する。本技術は金属燃料,窒化物燃料に加えて、酸化物の還元工程を加えることにより、酸化物燃料にも適用できる。電解精製を主とするプロセス技術の開発のほか、溶融塩や液体金属中のアクチノイドやランタノイドの熱力学性質の取得が進められている。その結果、核拡散抵抗性に優れ、新たな工程を付加することなくマイナーアクチノイドを回収できる乾式処理法を用いた燃料サイクルの実証に向けた技術の進展が見られた。

論文

Chemical form of released tritium from solid breeder materials under the various purge gas conditions

金城 智弘*; 西川 正史*; 山下 直哉*; 小山 貴範*; 谷藤 隆昭*; 榎枝 幹男

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2147 - 2151, 2007/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:23.61(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケットでは固体増殖材を用いてトリチウムを生産することが考えられている。本研究では、主要な固体増殖材(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$, Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$, LiAlO$$_{2}$$, Li$$_{2}$$ZO$$_{3}$$など)からのトリチウムの放出挙動について、すべての関係する物質移動過程をモデル化して定式化し、速度定数等を実験的に決定し、数値解析方法を提案した。また、原子炉照射してトリチウムを生成した増殖材からのトリチウム放出挙動を、種々の条件で測定し、提案した解析方法で予測した結果と比較し、よく一致することを示した。さらに、ITERを用いた試験ブランケットの条件でトリチウム放出挙動の予測を行い、試験モジュール設計に重要な知見を与えた。

論文

Pyroprocessing technology development in Japan

井上 正*; 小山 正史*; 明珍 宗孝; 荒井 康夫

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.728 - 737, 2007/09

金属燃料と乾式再処理の組合せは、国の評価により我が国のFBRサイクルシステム開発の副概念として選定され、国際協力を利用しつつ基盤的な研究を進めることが求められている。現在、電力中央研究所(電中研)と原子力機構が中心となり、金属燃料と乾式再処理を組合せたFBR燃料サイクルに関する要素技術開発を進めている。また、原子力機構が提案しているマイナーアクチニド核変換を主目的とする加速器駆動システム用の窒化物燃料も乾式法により再処理されることが想定されており、そのための研究も行われている。本報告では、金属電解法を中心として、電中研及び原子力機構で行われてきた我が国における乾式再処理技術開発に関する最近の成果を紹介する。

論文

Integrated experiments of electrometallurgical pyroprocessing with using plutonium oxide

小山 正史*; 土方 孝敏*; 宇佐見 剛*; 井上 正*; 北脇 慎一; 篠崎 忠宏; 福嶋 峰夫; 明珍 宗孝

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.382 - 392, 2007/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:17.67(Nuclear Science & Technology)

金属電解法は、将来の核燃料サイクル技術として有望な技術である。金属電解法の実証のため、Pu酸化物を用いた連続プロセス試験を実施した。試験では、10から20gのPuO$$_{2}$$をLi還元して得た還元金属を用いた。還元物は、LiCl-KCl-UCl$$_{3}$$を用いた電解精製試験装置の陽極バスケットに装荷した。この陽極を用いて、固体陰極にウランを回収した。塩中Pu濃度が十分高くなった後、PuとUを液体Cd陰極に同時回収した。付着する塩やCdを分離するために回収物を加熱し、U金属及びU-Pu合金をルツボ残留物として回収した。本報は、酸化物燃料の高温化学処理により、金属アクチニドの回収実証を行った初めての試験結果である。

論文

Recovery test of metal product from oxide fuel by electrometallurgical pyroprocess

北脇 慎一; 篠崎 忠宏; 福嶋 峰夫; 土方 孝敏*; 宇佐見 剛*; 小山 正史*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10

None

口頭

金属電解法乾式再処理技術開発の概要; FaCT副概念の開発及びその他の研究開発状況について

明珍 宗孝; 小山 正史*

no journal, , 

FaCTプロジェクトでは金属電解法による乾式再処理技術開発を副概念と位置付けて技術開発を実施している。また、競争的資金等により関連技術開発を実施しており、2010年のFaCTプロジェクトのチェック・アンド・レビューではこれらの成果に、電力中央研究所の成果も援用して、対応を図る予定である。技術開発全体の課題,現状,チェック・アンド・レビューに向けて必要となる技術開発項目及びそれ以降の開発計画について報告する。

口頭

実用化に向けた金属燃料サイクルの工学技術実証に関する研究開発,1; 全体計画

小山 正史*; 林 博和; 藤井 俊行*

no journal, , 

乾式再処理と射出鋳造からなる金属燃料サイクル技術は、核拡散抵抗性が高く環境負荷低減性に優れ、経済的にも優位な革新的燃料サイクル技術として期待されているが、実用性を示す工学的実績が少ないことが課題とされてきた。これに答えるため、これまでに、電解精製をはじめとする各プロセス機器について工学装置開発を行い、個々のプロセスが高い性能で成立することを実証してきた。このような機器ごとの技術開発の成果を実用化につなげるために、1トン/年スケールで主要プロセスを連続して試験する燃料サイクル試験などを含む本研究開発の全体計画を紹介する。本研究開発は、機器ごとに安定した性能を達成できる設計データを得るとともに、回収ロスを含む実効的なマスバランスデータを工学規模で蓄積することにより、工学ホット実証試験実施に向けた技術基盤の確立に資することが目標である。

口頭

日本アクチノイドネットワーク(J-ACTINET)による人材育成

湊 和生; 小無 健司*; 山名 元*; 山中 伸介*; 長崎 晋也*; 藤井 俊行*; 池田 泰久*; 佐藤 正知*; 有田 裕二*; 出光 一哉*; et al.

no journal, , 

日本アクチノイドネットワーク(J-ACTINET)は、我が国におけるアクチノイド基礎・基盤研究の中核施設を連携するとともに、アクチノイド研究者の研究協力・交流や人材育成を行うことを目的に、2008年3月に設立された。これまでに、アクチノイドの基礎科学及び応用に興味を有する学生及び若手研究者を対象に、J-ACTINETサマースクール2009及び2010を茨城地区と関西地区でそれぞれ開催し、アクチノイドの基礎科学と応用に関する講義とアクチノイドを取り扱った実習を実施してきた。今後、国際原子力人材育成イニシアティブ「日本アクチノイドネットワークによる原子力人材育成(平成22年-平成24年)」の枠組みで、大学生,大学院生及び若手研究者を対象に、サマースクール及びウィンタースクールを開催するとともに、欧州サマースクール及び国際会議へ派遣することにより、講義,実習及び国際経験の機会を増加させ、原子力研究開発及び原子力産業の発展に必須なアクチノイドにかかわるより実践的な研究者・技術者を育成する。

口頭

「常陽」照射試験用金属燃料の製造,4; 金属燃料要素の組立

中村 勤也*; 菊地 啓修; 尾形 孝成*; 岩井 孝; 荒井 康夫; 魚住 浩一*; 土方 孝敏*; 小山 正史*; 板垣 亘; 曽我 知則

no journal, , 

高速実験炉「常陽」において金属燃料の照射試験を計画している。これまでの製造技術開発によって確立した鋳造技術,組立技術,分析・検査技術を適用して、国内初の金属燃料要素を製造した。本稿では、金属燃料要素の組立技術について報告する。PNC-FMS鋼被覆管に熱ボンド材(Na),要素反射体,熱遮蔽体及び燃料スラグを充填し、上部端栓を溶接した。燃料要素を加熱した状態で振動を加え、ナトリウムボンディング処理を行った。検査の結果、仕様を満たしていることを確認した。

口頭

「常陽」照射試験用金属燃料の製造,3; U-Pu-Zr燃料スラグの製造

中村 勤也*; 尾形 孝成*; 中島 邦久; 加藤 徹也*; 岩井 孝; 荒井 康夫; 小山 正史*; 板垣 亘; 曽我 知則

no journal, , 

高速実験炉「常陽」において金属燃料の照射試験を計画している。これまでの製造技術開発によって確立した鋳造技術,組立技術,分析・検査技術を適用して、国内初の金属燃料要素を製造した。本稿では、射出鋳造法によるU-Pu-Zr合金燃料スラグの製造結果について報告する。燃料スラグは、U金属,U-Pu合金及びZr金属を原料にして、アルゴンガス雰囲気グローブボックス内に整備した射出鋳造装置を用いて製造した。検査の結果、仕様を満たしていることを確認した。

口頭

実用化に向けた金属燃料サイクルの工学技術実証に関する研究開発,10; 還元抽出工程における希薄濃度領域から高濃度領域までの抽出挙動

仲吉 彬; 北脇 慎一; 鹿野 祥晴; 田山 敏光; 永井 崇之; 小山 正史*

no journal, , 

金属電解法乾式再処理における使用済塩の再生方法として検討されている還元抽出工程では、多段抽出装置を用いる設計であることから、抽出初段の溶融塩中に高い濃度で核物質が含まれる高濃度領域から最終段の希薄濃度領域までの広い濃度範囲での操業となる。本研究では、還元抽出工程の分配挙動の評価や予測精度向上に資するため、アクチニド及び希土類元素を用いて、既知の条件を外れた広い濃度範囲での分配データを測定した。

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