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報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書; 平成28年度

石丸 恒存; 安江 健一*; 浅森 浩一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 渡邊 隆広; 横山 立憲; 藤田 奈津子; 雑賀 敦; 清水 麻由子; et al.

JAEA-Research 2018-008, 83 Pages, 2018/12

JAEA-Research-2018-008.pdf:11.43MB

本報は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$平成33年度)における平成28年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで進めている。本報では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

論文

Evaluation of velocity of $$^{11}$$C-photoassimilate flow using positron-emitting tracer imaging system

鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 尹 永根; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 105, 2015/03

In this study, we developed an analytical method to evaluate velocity of photoassimilate flow using $$^{11}$$C-tracer and the positron-emitting tracer imaging system (PETIS). $$^{11}$$CO$$_{2}$$ gas tracer was fed to the compound leaves of the soybean plant, and serial images of $$^{11}$$C distribution were obtained by PETIS. Regions of interests (ROIs) were set in the node of the first compound leaf (ROI-1) and the stem base (ROI-2). Time course of $$^{11}$$C-radioactivity (Time-Activity Curve: TAC) in each ROI was generated from the serial images. Initial slope of the rising $$^{11}$$C-radioactivity was estimated by a linear least-square method using the TAC data. The value of the intercept of approximated line to the background line (X-intercept) was defined as "$$^{11}$$C-arrival time" to the ROIs. In order to determine X-intercept with a fair criterion, we developed an analytical program. The velocities of $$^{11}$$C-photoassimilate flows of 18 individual soybean plants were estimated by the values of $$^{11}$$C-arrival time and the distance between ROI-1 and ROI-2. As a result, the average value of the velocity was 113 cm h$$^{-1}$$ and the standard deviation was 20 cm h$$^{-1}$$. This result indicates the newly developed method is a reliable tool for the quantitative analysis of photoassimilate flow through the phloem.

論文

Mechanical properties of full austenitic welding joint at cryogenic temperature for the ITER toroidal field coil structure

井口 将秀; 齊藤 徹; 河野 勝己; 千田 豊; 中嶋 秀夫; 小川 剛史*; 片山 義紀*; 小方 大成*; 峯村 敏幸*; 渡海 大輔*; et al.

Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.2520 - 2524, 2013/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:46.51(Nuclear Science & Technology)

ITER TF構造物は高さ約17m,幅約9mのD型形状の大型溶接鋼構造物であり、その最大溶接深さは260mmとなる。TF構造物溶接時には、極低温における溶接継手強度を確保するために、溶接材料として、核融合炉設備規格 超伝導マグネット構造規格で規定されているFMYJJ1を、また、構造材料として4種類の窒素添加強化型ステンレス鋼を使用する計画である。原子力機構では、溶接深さと構造材料の組合が極低温における溶接継手の機械特性に与える影響を調査するために、FMYJJ1を使用した片側狭開先TIG溶接により、板厚40mmの4種類の構造材料の組合せ、及び板厚200mmの2種類の構造材料を組合せた溶接継手を製作し、これらの溶接継手から引張試験片を製作した。これらの試験片を用いて実施した4Kでの引張試験の結果、低い強度の構造材料を使用すると溶接継手の強度も低下するが、構造材料の強度を下回らないことがわかった。また、200mm厚さの溶接継手における引張試験結果では、継手強度は板厚方向にほぼ一定であり、極厚材の溶接においても実機TF構造物製作に十分な継手強度を確保できることを明らかにした。

論文

A New method to analyze individual photosynthetic abilities of young plant seedlings using positron-emitting tracer imaging system (PETIS)

河地 有木; 小柳 淳*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 尹 永根; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 93, 2013/01

We had employed the positron emitting tracer imaging system (PETIS) in combination with carbon-11- labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) as the tracer gas. In the present study, we have developed a new method based on PETIS and $$^{11}$$CO$$_{2}$$ to evaluate individual photosynthetic abilities of young seedlings planted collectively on a petri dish with agar culture medium and thus investigate the effect of genetic modification or treatment on plant biomass enhancement. We report for the first time a method based on the use of PETIS and tracer gas of $$^{11}$$CO$$_{2}$$ for the quantitative and statistical evaluation of carbon fixation by small plant individuals. We plan to extend this method to the analysis of the relationship between the individual carbon fixation ability and gene expression, which is probably related to photosynthesis.

論文

Development of structures for ITER toroidal field coil in Japan

井口 将秀; 千田 豊; 高野 克敏; 河野 勝己; 齊藤 徹; 中嶋 秀夫; 小泉 徳潔; 峯村 敏幸*; 小方 大成*; 小川 剛史*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4203305_1 - 4203305_5, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:53(Engineering, Electrical & Electronic)

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)はITERの建設において、トロイダル磁場(TF)コイル構造物(以下、TF構造物)すべての製作を担当する。TF構造物調達活動の一環として、原子力機構はTF構造物の材料品質確認、及び製作技術の検討及び検証活動を行ってきた。原子力機構は日本機械学会が2008年に制定した核融合炉設備規格超電導マグネット構造規格(JAME S KA1 2008)(以下、JSME規格)のTF構造物製造適用を提案しており、JSME規格の実用性を検証するために、実規模試作用に製作したステンレス鍛鋼品に対する品質確認試験を4Kにて実施し、JSME規格との比較を実施した。また、製作技術検討活動として、FMYJJ1ワイヤを使用した狭開先TIG溶接の溶接施工法の検証、溶接能率向上のためのFMYJJ1以外のワイヤの適用可能性の検討、TF構造物施工法確認のためにTF構造物の小規模及び実規模試作を行ってきた。本発表ではこれらの活動結果について報告する。

論文

ITERトロイダル磁場コイル構造物の製作技術開発

井口 将秀; 千田 豊; 中嶋 秀夫; 小川 剛史*; 片山 義紀*; 小方 大成*; 峯村 敏幸*; 宮部 圭介*; 渡海 大輔*; 新見 健一郎*

低温工学, 47(3), p.193 - 199, 2012/03

ITERトロイダル磁場コイル構造物(TF構造物)は、高さ約17m,幅約9mのD型形状の大型溶接鋼構造物である。原子力機構はITER建設においてTF構造物すべての製作を担当しており、実機TF構造物製作に向けた製作技術の実証と合理化を目的として、実規模試作を行ってきた。原子力機構は日本機械学会が2008年に制定した核融合炉設備規格超伝導マグネット構造規格(以下、JSME規格)のTF構造物製作への適用を提案しており、JSME規格に基づいて製造したステンレス鍛鋼品の品質確認試験を実施し、JSME規格の実機用材料製造への適用性を確認した。また、TF構造物製作に必要な溶接施工法の検証を実施し、その溶接品質を確認するとともに、実規模試作を実施することで、これまで不明瞭であった溶接変形挙動を明らかにし、実機TF構造物の製作に目途を付けることができた。

論文

Carbon kinetic analysis in a soybean plant by using newly developed real-time whole-plant imaging method with positron emitting tracer imaging system (PETIS)

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 93, 2012/01

Elucidation of carbon kinetics in a higher plant, in particular photosynthetic carbon dioxide (CO$$_{2}$$) fixation and photoassimilate translocation, is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric CO$$_{2}$$ and from an agricultural viewpoint of the growth and development of the plant body. Previously, we have reported that whole-plant imaging for studying the complete carbon kinetics involved in photosynthesis and subsequent photoassimilate translocation and unloading. It was achieved using a positron emitting tracer imaging system (PETIS) in combination with carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) gas tracer. In this study, real-time carbon kinetics in leaves, roots and other organs of a soybean was analyzed by using the newly developed method.

論文

Real-time whole-plant imaging of $$^{11}$$C translocation using positron-emitting tracer imaging system

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 648(Suppl.1), p.S317 - S320, 2011/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:34.47(Instruments & Instrumentation)

Elucidation of carbon kinetics in a plant is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric carbon dioxide (CO$$_{2}$$) and from an agricultural viewpoint in terms of the growth and development of the plant body. In articular photosynthetic CO$$_{2}$$ fixation and photoassimilate translocation are important topics for understanding the mechanisms underlying carbon kinetics. In this study, we have developed a method to investigate the carbon kinetics by using one of the most powerful radionuclide-based imaging techniques for plant study, that is, the positron emitting tracer imaging system (PETIS). Carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) and PETIS enable video imaging of tracer dynamics of carbon fixation, photosynthesis, and translocation. Because of a large field of view (FOV) provided by the PETIS and the sufficiently small size of soybeans (${it Glycine max}$ cultive Jack) that fit in the FOV, dynamic quantitative PETIS data of gradual changing in $$^{11}$$C activity and $$^{11}$$C distribution throughout the entire intact plant body after pulse-chase $$^{11}$$CO$$_{2}$$ treatment is acquired. This indicates the successful imaging of CO$$_{2}$$ photoassimilate translocation from the time of infusion into leafs to that of distribution of the whole plant body; further, carbon kinetics is analyzable to understand plant physiology and nutrition.

論文

Carbon translocation in a whole plant body by using Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) and carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$)

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 101, 2011/01

Elucidation of carbon kinetics in a plant is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric carbon dioxide (CO$$_{2}$$) and from an agricultural viewpoint in terms of the growth and development of the plant body. In particular photosynthetic CO$$_{2}$$ fixation and photoassimilate translocation are important topics for understanding the mechanisms underlying carbon kinetics. In this study, we have developed a method to investigate the carbon kinetics by using one of the most powerful radionuclide-based imaging techniques for plant study, that is, the Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) and carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$).

報告書

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズII中間報告; 原子炉プラントシステム技術検討書

此村 守; 小川 隆; 岡野 靖; 山口 浩之; 村上 勤; 高木 直行; 西口 洋平; 杉野 和輝; 永沼 正行; 菱田 正彦; et al.

JNC-TN9400 2004-035, 2071 Pages, 2004/06

JNC-TN9400-2004-035.pdf:76.42MB

ナトリウム冷却炉、鉛ビスマス冷却炉、ヘリウムガス冷却炉及び水冷却炉について、革新技術を導入し炉型の特徴を活かした炉システム概念を構築し、その概念の成立の見通しを得るための検討を行うとともに、設計要求への適合性を評価した。その結果、2015年頃に高速増殖炉技術を実用化するためには、現状の知見で課題とされた項目で画期的な技術革新がないかぎり、ナトリウムを冷却材して選択することが合理的であることが明らかとなった。

報告書

レーザ除染技術の開発(7)-レーザ除染試験片の汚染分析-(技術資料)

小川 竜一郎; 福井 康太; 吉澤 俊司; 谷本 健一

JNC-TN9410 2001-028, 62 Pages, 2001/12

JNC-TN9410-2001-028.pdf:6.96MB

物質表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱して、溶融、蒸散させることが出来る。このプロセスを利用して汚染された機器表面の除染を行うレーザ除染技術を開発している。これまでに、 ノーマルパルスYAGレーザによる除染試験を実施した結果、150$$mu$$m以上表面層を研磨しても、放射性核種が残留していることがわかった。このために、レーザ除染時の溶融によって放射性核種が金属中に残留している深さを確認するため、 ノーマルパルスYAGレーザを照射した金属片を用いて試験を行った。試験結果は以下のとおりである。1)マイクロスコープによる試験片の表面観察では、凹凸の幅は200$$mu$$$$sim$$500 であった。また、溶融の際に生じたドロスの再付着による物と思われる付着物が存在していた。 2)蛍光X線分析装置を用いた金属組成分析では、アシストガスにAirを用いた試験片にCrの偏析が観察された。アシストガスにArを用いた試験片には偏析は観察されていない。3)イメージングプレート、オートラジオグラフィによる試験へのの観察では、明確な分析は確認できなかった。しかし、放射性核種は約500$$mu$$m以下の表面のごく一部の範囲に存在していることは観察できた。4)試験片の段階研磨とGe測定器による放射線量測定試験からは、アシストガスにArを用いた試験片では120$$mu$$m、アシストガスにAirを用いた試験片では、300$$mu$$m深さまで汚染が取り込まれていることが確認できた。

報告書

デコミッショニング評価システムの開発(7) - DECMAN -

小川 竜一郎; 近藤 等士; 谷本 健一

JNC-TN9410 2001-012, 183 Pages, 2000/12

JNC-TN9410-2001-012.pdf:13.06MB

核燃料サイクル施設等のデコミッショニングの実施に当たっては、人工数、工期、被ばく線量、廃棄物発生量、コスト等を評価した上で、解体撤去計画を策定し、また、工程の進捗時に臨機応変に対応したプロジェクト管理を行う必要がある。この作業には膨大な集計と計算を行う必要があり、手作業で行うと多大な労力を費やすこととなる。核燃料サイクル施設等のデコミッショニングの実施前に、人工数、工期、被ばく線量、廃棄物発生量、コストといったデコミッショニングを評価する指標をワークステーション上で計算し、解体シナリオを評価し最適化を図る支援システムとして、デコミッショニング評価システム(DECMAN)を開発した。本システムは、評価指標の計算を行う「評価コード」、「施設情報データベース」から成り、ベースとなるアプリケーションには"G2"および"Oracle"を用いた。DECMANの主な機能は以下のとおりである。(1)本システムは、デコミッショニング作業の適切性を判断する指標である、人工、工期、被ばく量、放射性廃棄物量、コストをWBS毎に求めこれを廃止措置計画全体で積算することで定量的に評価する。(2)DECMANの特徴は、デコミッショニングの作業を作業最小単位のWBSに分け、これらを組あわせることにより、幾通りの解体撤去シナリオを容易に作成し、その比較検討を容易に行うことができる点である。本報告書は、これまでのDECMANの開発成果を集大成したものである。

報告書

旧「常陽」廃棄物処理建家ゴムライニングの施された廃液タンクの解体技術の開発

吉澤 俊司; 小川 竜一郎; 近藤 等士; 谷本 健一

JNC-TN9410 2001-007, 105 Pages, 2000/12

JNC-TN9410-2001-007.pdf:7.42MB

旧「常陽」廃棄物処理建家のデコミッショニング計画のひとつとして、可燃性の天然ゴムでライニングが施されている廃液タンクの解体手法の開発を進めている。本開発では、廃液タンクの解体に際して、被ばく低減に効果的でかつ天然ゴムライニングの発火の危険の無い適切な切断技術を、一般に使用されている機械的及び熱的切断技術を調査して選定した。次に、選定した切断技術とゴムライニングを施した廃液タンク模擬試験片を用いて解体試験を実施し、二次廃棄物を最小にする切断及びライニングの剥離条件等を求めた。試験結果等は以下の通りである。(1)可燃性の天然ゴムライニングタンクの切断技術として、ゴムライニングの剥離機能や遠隔自動化の容易な特徴をも有するアブレイシブウォータージェットを選定した。(2)ノズル移動速度及びアブレイシブ供給量をパラメータとした切断試験の結果、二次廃棄物量が最小になる切断条件はアブレイシブ供給量0.4kg/min、ノズル移動速度300mm/minである。(3)ノズル移動速度をパラメータとした剥離試験の結果、二次廃棄物量が最小になる剥離条件はノズル移動速度60㎜/minで、剥離速度は3,720mmの2乗/minである。(4)ゴムライニング剥離技術の高度化(特に給水量の低減)及びニ次廃棄物の処理案を含めた全体システムの検討が必要である。

報告書

レーザ除染技術の開発(6) (ノーマルパルスYAGレーザを用いた除染試験)

福井 康太; 小川 竜一郎; 近藤 等士; 谷本 健一

JNC-TN9410 2000-015, 83 Pages, 2000/09

JNC-TN9410-2000-015.pdf:3.06MB

物質表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱して、溶融、蒸散させることができる。このプロセスを放射性核種で汚染された物質の表面層の除去に適用するレーザ除染技術の開発を実施している。本報告では、ノーマルパルスYAGレーザを用いたレーザ除染技術を核燃料サイクル施設のデコミッショニングや放射性廃棄物の処理に適用することを目的に、旧常陽廃棄物処理建家の配管を用いて実廃棄物レーザ除染試験とノーマルパルスYAGレーザの二次生成物飛散防止試験を実施した。主な結果は以下の通りである。(1)実廃棄物除染試験ノーマルパルスYAGレーザを用いて汚染配管を除染する際にB.G.レベルまで除染効果を得るには0.15mmの除去深さを目標に除染する必要がある。2回の照射で効率よく0.15mmの除去深さが得られる条件は、照射エネルギー密度1.3kJ/cmの2乗である。この条件を満たすには、レーザ平均パワーで364Wの発振器を用いた場合、繰返し速度30Hz、デューティ比50%、試験片移動速度30mm/sが最適である。(2)二次生成物飛散防止試験2次生成物の飛散防止を目的に除染ノズルに取り付ける飛散防止用小型フードを作成した。試験の結果、2次生成物は水平方向には広角度で飛散するが高い位置にはほとんど飛散しないこと、二次生成物の一部はフード内で反射してフード外に飛散することが確認された。飛散防止対策として、幅が広く内部で飛散物が反射しない構造を持ち、フードから飛び出さないようなクサビ型構造と吸引機構を持ったフードが有効である。

報告書

デコミショニング評価システムの開発(6) - 旧JWTFの解体撤去工法の検討 -

小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-022, 208 Pages, 1999/09

JNC-TN9410-99-022.pdf:8.62MB

旧「常陽」廃棄物処理建家を解体するにあたって、工法の違いによる工期、作業人工数、被ばく線量当量、廃棄物発生量、コストヘの影響を確認するため、デコミッショニング評価システムによる評価計算を行った。解体工法は建家内の設備の撤去方法により以下の2工法を比較した。・工法A:現場で細断を行い、廃棄物容器に収納して、そのまま廃棄物保管場所に保管する方式。(平成9年度に評価計算を実施。)・工法B:現場で運搬容器に収納できる大きさに切断し、その後、専用の処理施設にて細断および廃棄物容器に収納する方式。尚、工法Bについての評価計算は、専用の処理施設が決まっていないことから運搬容器への収納までを対象とした。以下に、それらの結果を示す。(1)工期は、工法Aが732日に対して工法Bは517日となった。(2)作業人工数は、工法Aが10,023人・日に対して工法Bは6,931人・日となった。(3)被ばく線量当量は、工法Aが61,967人・mSvに対して工法Bは37,606人・mSvとなった。(4)廃棄物発生量は、工法Aが69,112kgに対して工法Bは68,929kgとなった。(5)コストは・工法Aが696,553千円に対して工法Bは442,533千円となった。工法Aに比べて工法Bが工期、人工数、被ばく線量当量、コスト面で優位であり、廃棄物発生量については同等の結果が得られた。一方で工法Bは、専用の処理施設搬入後の作業が含まれていないため、今後、解体評価計算を実施する必要がある。

報告書

高周波シール用可燃性(ECOシート)の開発(3)(物性比較試験)

小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-019, 57 Pages, 1999/09

JNC-TN9410-99-019.pdf:3.54MB

放射性廃棄物の減容化を図るために、焼却処理の際に腐食性ガスを発生させない焼却処理可能な高周波シール用可燃性シート(以下、ECOシートという)の開発を行っている。本開発試験では、ECOシートはPVCシートに比べ、高温環境下での引張強度が低く、光線透過率が低い等の今までの試験で得た課題解決を目的として、ECOシートに熱を加えたシートを作成して、物性確認試験を行った。また、ECOシートおよびPVCシートについて、実用化の際に必要となる物性データの取得試験を実施した。本試験を要約すると以下のとおりである。(1)熱処理シート平行光線透過率はPVCシートの6倍程度の値であった。その他の性状についてはECOシートと同程度の数値が得られた。(2)ECOシート幅方向と長さ方向の引張強度は同程度であり、方向性は見られなかった。耐薬品性では、キシレンとテトラクロロエチレンに溶解した。転移温度は、融点71$$^{circ}C$$,軟化点70$$^{circ}C$$であり、PVCシートの軟化点144$$^{circ}C$$に比べ低い素材であった。(3)PVCシート幅方向の引張強度は長さ方向の85%程度であり、方向性が見られた。また、低温・常温における引張強度はECOシートの85%、伸び率は40%程度の値であった。高温環境下での引張強度は常温の55%であり、熱処理シートおよびECOシートと比較して温度依存性が小さかった。気体透過率は熱処理シートおよびECOシートの50%程度の値であった。

報告書

レーザ除染技術の開発(5)(実廃棄物除染試験)

福井 康太; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-016, 77 Pages, 1999/08

JNC-TN9410-99-016.pdf:2.82MB

物質の表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱し、溶融、蒸散させることができる。このプロセスを放射性核種で汚染された物質の表面層の除去に適用するレーザ除染技術の開発を実施している。本報告では、レーザ除染技術を核燃料サイクル施設のデコミッショニングや放射性廃棄物の処理に適用することを目的に、光ファイバによるレーザビーム伝送試験、旧常陽廃棄物処理建家の配管を用いた実廃棄物除染試験を実施した。得られた成果を以下に要約する。(1)レーザビーム伝送試験長さ3mの石英ファイバを19本束ねた伝送系を用いて、最大出力450mJのQスイッチパルスNd:YAGレーザのビーム伝送試験を実施した結果、入射エネルギーと伝送エネルギーは比例し、入射エネルギー406mJにおいて、168mJ(ファイバ1本当たり8.8mJ)のエネルギーを伝送した。しかし、入射エネルギー425mJにおいてファイバが損傷し、伝送エネルギーが低下した。(2)実廃棄物除染試験旧常陽廃棄物処理建家から切出した配管試験片(ホットサンプル)に対して、QスイッチパルスNd:YAGレーザによる除染試験を実施した結果、1回の照射で試験片の計数率は90%以上減少したが、2回目以降は約4%ずつしか減少しないことが分った。また、除染効率を向上させるには、1)試験片移動速度を遅くすること、2)照射エネルギー密度を高くすること、3)シールドガスをヘリウムにすることが有効であることが分った。

報告書

レーザ除染技術の開発(4)(レーザビーム伝送試験と照射条件の最適化)

福井 康太; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-014, 99 Pages, 1999/07

JNC-TN9410-99-014.pdf:3.43MB

レーザ除染技術を核燃料サイクル施設のデコミッショニングや放射性廃棄物の処理に適用することを目的に、光ファイバによるレーザビーム伝送試験、照射条件の最適化による除染速度向上試験、二次生成物の発生状況及び性状を調査する試験を実施した。得られた成果を以下に要約する。(1)ビーム伝送試験QスイッチパルスNd:YAGレーザの石英ファイバによるビーム伝送試験では、ファイバのコア径が大きいほど、伝送エネルギーが大きくなる。コア径1.0mmのファイバでは、損傷を与えることなく入射エネルギー72mJに対し、最大61mJのエネルギーを伝送できた。バンドルファイバは、単線ファイバの伝送エネルギーにバンドル数を乗じたエネルギーよりも大きな伝送エネルギーを得ることができ、レーザ光のビーム伝送系として適用できる。(2)除染速度向上試験模擬廃棄物を対象とした除染試験では、QスイッチパルスNd:YAGレーザの照射回数を2回、試験片移動速度を3.0mm/sec、ビーム幅を1.2mm、繰返し速度を10Hzにした場合、単位面積当たりのレーザビームショット数が4ショット以上となり、模擬廃棄物が完全に除去できることを確認した。フルエンスを一定とした場合、ビーム径を拡大することにより、単位面積当たりのショット数は大きくなり、除染速度の向上には、ビーム径の拡大が有効である。(3)二次生成物確認SUS304の試験片にQスイッチパルスNd:YAGレーザ及びノーマルパルスNd:YAGレーザを照射した際の二次生成物の粒径について測定した。QスイッチパルスNd:YAGレーザでは、二次生成物の50%以上が粒径0.1$$mu$$m以下の微粒子であり、ノーマルパルスNd:YAGレーザでは二次生成物の50%以上が0.1$$sim$$1.0$$mu$$mの粒子である。

報告書

レーザ除染技術の開発(3)(レーザ伝送系の特性試験)

福井 康太; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-008, 157 Pages, 1999/04

JNC-TN9410-99-008.pdf:4.32MB

レーザ除染法は、物質表面にレーザ光を照射し、表層面を急速加熱して蒸散あるいは溶融させて、それらをシールドガスとともに排気系に捕集することにより汚染を除去するものである。この方法の利点は、徹底除染が可能なこと、二次廃棄物量が少なく処理が容易なこと、遠隔除染が可能なことである。本試験は、ステンレス鋼表面の除染に適するレーザとして選定されたYAGレーザ(ノーマルパルス型、Qスイッチパルス型)を用いて、レーザ伝送に関する試験及び放射性廃棄物への適用性を試験評価した。主な結果は以下の通りである。(1)レーザビーム伝送特性試験レーザ光の伝送媒体に光ファイバを用いて、エネルギーの伝送特性を明らかにし、適用性を評価した。ノーマルパルスYAGレーザは、78%以上の伝送効率を確保しながら、除染に必要なエネルギーである数十Wを十分上回る最大420Wのエネルギー伝送が可能である。QスイッチパルスYAGレーザは、除染に必要なエネルギーを単一の光ファイバで伝送するのは困難である。(2)各種形状模擬試験片の除染試験実廃棄物を模擬したL型アングル、ボルト、円筒の試験片を用いて除染係数を確認した。溶融が主体であるノーマルパルスYAGレーザは、すべての試験片に対して除染係数10の2乗程度が得られた。QスイッチパルスYAGレーザは、表面が平滑なアングルや円筒に対しては10の2乗程度或いはそれ以上の除染係数が得られたが、ボルトは10以下であった。(3)二次生成物特性測定試験レーザ除染によって生じる二次生成物の回収方法の検討に反映するため、シールドガスの種類等をパラメータとして、二次性生物の発生量、粒径、飛散状況等を明らかにする試験を行った。この結果、シールドガスとしてアルゴンを用いた場合には、溶融による落下ドロスが主な二次生成物となる。シールドガスに空気を用いた場合には、燃焼の効果によって飛散ドロスは減少するが気中浮遊物が増加する。気中浮遊物の粒径は3$$mu$$m以下が主であり、ドロスの飛散はほぼ1mの範囲内であった。

報告書

核燃料サイクル施設等のデコミショニング評価システムの開発(DECMAN)

小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC-TN9410 99-007, 117 Pages, 1999/04

JNC-TN9410-99-007.pdf:5.18MB

核燃料サイクル施設等のデコミッショニングの計画策定時においては、作業に係わる技術、工程の選定を適切に行い、作業人工数、廃棄物発生量(放射性廃棄物、一般廃棄物等)、コスト(人件費、資材費等)、被ばく量、工期等の最適化を図る必要がある。デコミッショニングの実施中にも、作業の進捗と共に変化する状況に応じて計画の最適な管理を行うことが重要である。そこで、立案された作業シナリオに対して人工数、廃棄物発生量、コスト、被ばく量、工期等のデコミッショニングを評価する5つの指標を定量的に評価し、最適なデコミッショニング計画の策定を支援するデコミッショニング評価システムを開発した。本システムは、汎用ソフトウエアである"ORACLE"及び"G2"を用いて構築した施設情報データベース、技術情報データベース、指標評価コードで構成される。各データベース及びコードの主な機能は以下の通りである。(1)施設情報データベースは、デコミッショニング対象施設の建家情報(大きさ、材質、汚染状態等)と建家内に存在する内装機器情報(各種機器の大きさ、材質、汚染状態等)を蓄積する。(2)技術情報データベースは、デコミッショニング作業に係わる技術である測定、解体、除染作業に用いる機器等の技術情報(機器の特性、能力等)を蓄積する。(3)指標評価コードは、立案した解体撤去シナリオの適切性を判断するために作業人工、被ばく量、工期、コスト、廃棄物量の各評価指標計算を行い、これらの結果を、集計表や期間毎の指標変動チャート、指標の累積チャート等を表示する。

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