原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成21年度)

金盛 正至; 白川 裕介; 山下 利之; 奥野 浩; 照沼 弘; 池田 武司; 佐藤 宗平; 寺門 直也; 長倉 智啓; 福本 雅弘; et al.

JAEA-Review 2010-037, 60 Pages, 2010/09

JAEA-Review-2010-037.pdf:3.11MB

日本原子力研究開発機構は、災害対策基本法及び武力攻撃事態対処法に基づき、「指定公共機関」に指定されており、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処に関して、日本原子力研究開発機構防災業務計画及び国民保護業務計画に則り、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、全国を視野に入れた専門家の派遣,防災資機材の提供,防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修のほか、国,地方公共団体,警察,消防,自衛隊等の原子力防災関係者のための実践的な訓練・研修並びに原子力防災に関する調査研究を実施する。平成21年度においては、日本原子力研究開発機構年度計画に基づき、おもに下記の業務を推進した。(1)国,地方公共団体等との連携を図った指定公共機関としての技術支援活動,(2)国,地方公共団体等の原子力防災関係者に対する研修・訓練,(3)原子力防災にかかわる調査・研究の実施及び情報発信,(4)国際機関と連携を図ったアジア諸国への原子力防災にかかわる国際貢献。

TRU廃棄物分別のためのか焼処理技術開発

佐々木 紀樹; 青山 佳男; 山下 利之

JAEA-Technology 2009-001, 33 Pages, 2009/03

JAEA-Technology-2009-001.pdf:2.92MB

TRU廃棄物の分別作業における破袋作業及び有害物除去作業の自動化による作業員の被ばく低減と運転コストの削減を目的として廃棄物を500700Cに加熱することにより梱包材と有害物の除去を行う「か焼処理」の技術開発を行った。実験室規模の試験装置による処理試験により、廃棄物の梱包物はか焼処理によって除去されることが示された。また、除去が必要となるセルロース系天然有機物,イソプレン系天然有機物についても、か焼処理によって分解されることが示された。有害物である鉛,アルミニウムについては、か焼処理によって分離可能であるが、個別に回収するためにはさらなる技術開発が必要であることが示された。試験結果に基づいて実処理装置の検討を実施するとともに、か焼処理技術の実現に向けた今後の技術開発項目をまとめた。

Study of rock-like oxide fuels under irradiation

白数 訓子; 蔵本 賢一; 中野 佳洋; 山下 利之; 小川 徹

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(1), p.145 - 152, 2008/00

https://doi.org/10.1299/jpes.2.145

岩石型燃料の照射挙動を評価するために、濃縮度20%のウランを添加した岩石型燃料を用いて照射試験を行った。試験には、ジルコニア単相燃料,ジルコニア粒子をスピネル、もしくはコランダム中に分散させた粒子分散型燃料を供した。照射はJRR-3にておよそ280日行った。燃焼度はおよそ11%FIMAである。パンクチャーテスト並びにガス分析を行い、ガス放出率を求めた。コランダム系燃料において、極めて高いガス放出率が観測された(88%)。また、ジルコニア単相燃料は、その低い熱伝導率より一番高い温度での照射となったが、たいへん低いガス放出率を示した(5%)。SEMやEPMAを用いて燃料の微小分析を行った。1400K以下の照射温度では、スピネルの分解及び組織の再編成は見られなかった。コランダム型燃料の組織も一様であり、組織変化は見られなかった。

Post-irradiation examination on particle dispersed rock-like oxide fuel

白数 訓子; 蔵本 賢一*; 山下 利之; 市瀬 健一; 小野 勝人; 二瓶 康夫

Journal of Nuclear Materials, 352(1-3), p.365 - 371, 2006/06

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.03.002

岩石型燃料の照射挙動の評価を行うため、Puの代わりに20%濃縮ウランを用いて照射試験を行った。試験に供した燃料は、UO固溶安定化ジルコニア(U-YSZ)単相燃料,U-YSZの粉砕片とスピネルまたはコランダムを混合した粒子分散型燃料の計3種である。U-YSZ粒子は、仮焼したU-YSZペレットを粉砕,分級することにより調製した。照射は、日本原子力研究開発機構JRR-3において13サイクル,約300日間行った。X線透過撮影の結果、燃料ペレットには亀裂が見られたものの、燃料ピンの外観変化はほとんど観測されなかった。線スキャニングの結果、不揮発性核種はペレット内に存在していることが確認された。一方、燃料内におけるCsの移行が多少観察された。またプレナム部において、CsとCsの分布の違いが見られた。燃料ペレットの取り出しを行ったところ、すべての燃料でボンディングが見られなかった。前回よりも低い照射温度にて行われた今回の照射試験では、スピネルの分解及び組織の再編成は見られなかった。

Oxygen potential measurements of fluorite-type ZrPuO by EMF method

音部 治幹; 中村 彰夫; 山下 利之; 湊 和生

Journal of Nuclear Materials, 344(1-3), p.219 - 222, 2005/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2005.04.045

アクチノイド含有ジルコニアは、核変換燃料ターゲット,イナート・マトリックス燃料及び放射性廃棄物固化体など、原子力分野のアプリケーションにとって有望な候補材料である。ここでは、アクチノイド含有ジルコニアの一つである蛍石型(F-type)ZrPuOの酸素ポテンシャル(g(O))挙動をジルコニア酸素センサーを用いたEMF法で調べた。パイロクロア(P-type)ZrPuOやF-type PuOのg(O)データと比較することにより、陽イオンや陰イオンの秩序(又は無秩序)構造に関連する、F-type ZrPuOのg(O)の全体的な特徴を明確にすることを目的としている。793T1078Kの範囲では、F-type ZrPuOのg(O)は、同じ酸素不定比組成(O/M)でF-type PuOのg(O)よりも150kJ/mol大きかった。また、F-type ZrPuOのg(O)は、同じO/MでP-type ZrPuOのg(O)よりも50kJ/mol低かった。これらの結果から、g(O)挙動は陽イオンの組成(Pu/Zr)に大きく依存しているだけでなく、陽イオンや陰イオンの秩序(又は無秩序)構造にも依存していると考えられる。

Oxygen potential and defect structure of oxygen-excess pyrochlore CeZrO

音部 治幹; 中村 彰夫; 山下 利之; 湊 和生

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.329 - 334, 2005/02

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.07.015

パイロクロア型ジルコニアは、原子力工学分野で、高レベル放射性廃棄物の処分形として大きな研究興味を惹いている。本研究では、パイロクロアCeZrOの酸素ポテンシャル(g(O))と酸素不定比組成(x)と温度(T)の関係をemf測定法で明らかにした。また、その関係をもとに、xが既知のサンプルを作製して、その格子定数(a0)をXRD法で測定した。a0は、xの増加に伴いスムーズに減少した。これは、酸素イオンが格子中に挿入されることによって、CeがCeになったためである。

Electrochemical behaviors of PuN and (U, Pu)N in LiCl-KCl eutectic melts

白井 理; 加藤 徹也*; 岩井 孝; 荒井 康夫; 山下 利之

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.456 - 460, 2005/02

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.06.040

773KでのUCl及びPuClを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中におけるPuN及び(U, Pu)Nの電気化学的挙動をサイクリックボルタンメトリーにより検討した。PuN及び(U, Pu)Nの溶解はAg/AgCl参照電極に対して-1.0V付近で生じた。UNの平衡電位はPuNのそれに比べて約0.15V正側で現れるので、PuN及び(U, Pu)Nの静止電位は約0.15V負側の値を示す。(U, Pu)Nを作用電極として用いてサイクリックボルタモグラムを測定した場合、UNの場合と同様に-0.4V以上の電位領域で正電流の急激な増大が観察された。また、波形は明確ではないが、(U, Pu)Nの場合には2つの陽極電流波が現れた。このことは、(U, Pu)Nは固溶体を形成していても、UN及びPuNが別々に溶解することを意味している。

A New type of neptunyl(VI) hydroxide which is topologically similar to -UO(OH)

中田 正美; 北澤 孝史*; 斎藤 孝*; Wang, J.*; 竹田 満洲雄*; 山下 利之; 佐伯 正克

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 76(7), p.1375 - 1378, 2003/07

https://doi.org/10.1246/bcsj.76.1375

われわれは、ネプツニル(VI)化合物とウラニル(VI)化合物の相違を、水酸化物についてX線回折測定やNpメスバウア分光法を用いて研究をおこなった。その際、新たな-NpO(OH)が合成でき、X線回折測定及びNpメスバウア分光測定をおこなったのでその結果を報告する。-NpO(OH)は、orthorhombic型NpOHOを熱分解することにより得られた。X線回折測定をした結果、Npは8配位を持った-UO(OH)と同構造であることがわかった。Npメスバウア分光測定をした結果、NpO(OH)HO及び-NpO(OH)と異なるスペクトルが得られた。Npメスバウア分光法は、アイソマーシフトや四極子相互作用に関する物性情報とともに、区別が難しい化合物を区別することができる有効な測定法である。

Morphology change of rock-like oxide fuels in reactivity-initiated-accident simulation tests

中村 武彦; 笹島 栄夫; 山下 利之; 上塚 寛

Journal of Nuclear Materials, 319, p.95 - 101, 2003/06

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00139-9

3種類の未照射の岩石(ROX)燃料の反応度事故(RIA)時挙動を調べるための試験を実施した。すなわちイットリア安定型ジルコニア(YSZ)単相型,YSZ/スピネル混合型及びスピネル中YSZ粒子分散型ROX燃料をNSRRでパルス照射し、RIA時の燃料破損モード,破損しきい値及びこの影響を調べた。燃料破損は、多量の燃料溶融を伴った破裂破損であった。破損モードの違いにもかかわらず、ROX燃料のしきい値は約10GJmとUO燃料と同程度であった。しかし、ROX燃料の場合溶融燃料の分散が低いエンタルピで発生するため、破損の影響はUO燃料と大きく異なるものであった。過渡加熱条件での燃料構造の変化と材料間の反応について、光学及び電子顕微鏡を用いた観察と分析を行った。

Durability test of irradiated rock-like oxide fuels

蔵本 賢一; 白数 訓子; 山下 利之

Journal of Nuclear Materials, 319(1-3), p.180 - 187, 2003/06

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00149-1

プルトニウム(Pu)の需給状況に柔軟に対応できる利用法の一つのオプションとして、現行の軽水炉中でPuをほぼ完全に燃焼でき、使用済燃料を安定な廃棄物として直接処分できる岩石型燃料とその軽水炉燃焼技術の開発を進めている。この岩石型燃料の照射後の地質学的安定性を評価するために脱イオン水中で90C,約6ヶ月間の浸出試験を行った。注目したのはマトリックス元素,TRU及び長半減期核種の浸出率である。Zr,U及びPu-239の浸出率は10g/cm/dayのオーダーで極めて良好な浸出率であった。しかし、Yの浸出率は高く予想に反するものであった。また、揮発性のCsやIの浸出率は粒子分散型燃料で2-3倍ほど高く、FPガス放出挙動に見られるようにマイクロクラックを通じて拡散し、浸出液と接触しやすい箇所に析出したためと考えられる。