Study on optimizing microwave heating denitration method and powder characteristics of uranium trioxide

瀬川 智臣; 川口 浩一; 加藤 良幸; 石井 克典; 鈴木 政浩; 藤田 峻也*; 小林 昌平*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*

Proceedings of 2019 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2019) (Internet), 9 Pages, 2019/05

硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から混合酸化物への転換において、マイクロ波加熱脱硝法が利用されている。マイクロ波加熱の効率性及び均質なUO粉末を製造するための加熱均一性の向上を目的とし、塩化カリウム寒天及び硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験、並びに数値シミュレーションによる解析を実施した。硝酸ウラニル溶液の誘電損失に調整した塩化カリウム寒天を用いたマイクロ波加熱試験により、マイクロ波加熱脱硝に最適なサポートテーブル高さは50mmとなることを確認した。また、断熱材を用いた硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験により、脱硝時間の短縮によるエネルギー利用効率の向上及び脱硝体の剥離性が改善による収率の向上を確認した。さらに複数のサンプリング位置において採取したUOについて、いずれも粉末特性が改善し高密度のペレットが作製可能となることが明らかになった。断熱材を設置することで硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱の均一性が向上することが数値シミュレーションにより示された。

Mechanism of flashing phenomena by microwave heating and influence of high dielectric constant solution

藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*; 瀬川 智臣; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典

Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 7 Pages, 2018/11

http://www.nthas.org/board/article/17

使用済燃料の再処理工程において、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液をマイクロ波加熱脱硝法により、酸化ウラン・酸化プルトニウム混合酸化物粉末に転換しており、今後、量産規模の脱硝技術を開発する上で、マイクロ波加熱時の突沸及び噴きこぼれ防止のために運転条件の把握が求められる。本研究において、溶液の誘電率の増加に伴い熱伝導係数が低下することを明らかにした。また、噴き上げ現象においては気泡成長よりも無数の微小気泡の発生が支配的に影響を及ぼすと考えられる。

The Criteria of flushing phenomena under microwave heating

八巻 辰徳*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 山田 美一; 藤井 寛一*

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(2), p.241 - 250, 2015/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.946567

日本ではマイクロ波加熱脱硝(MH)法により、使用済み燃料から回収したU-Pu混合硝酸溶液からU-Pu混合酸化物(MOX)粉末が得られる。このMH法によって得られたMOX粉末はFBR用MOX燃料として利用される。MH法では沸騰現象が伴うことから、将来に向けた量産規模の脱硝技術開発には、突沸及び噴きこぼれを避ける運転条件を把握する必要がある。そこで本研究では、マイクロ波加熱時の沸騰現象の解明を目的とし、解明への第一ステップとして蒸留水を用いた実験を実施した。突沸は単一気泡の発生がトリガーとなって突沸に発生に至ることが観測された。また、突沸現象の発生限界は、液体に吸収される熱量と液面から放出される熱量に相関することが明らかとなった。

A Preliminary comprehensive dynamic analysis of the typical FaCT scenarios with JSFR and related fuel cycle facilities

塩谷 洋樹; 小野 清; 小川 隆; 駒 義和; 川口 浩一

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9419_1 - 9419_10, 2009/05

FaCTプロジェクトで開発中のFBRと関連燃料サイクル施設への典型的な移行シナリオに関して、予備的な包括評価を実施した。各施設における物質の組成評価や廃棄物発生量評価に加え、長期的な経済性を把握するために22世紀までのキャッシュフローと平均発電原価を試算した。廃棄物発生量とキャッシュフローのピークが数か所で見られたが、発電所と軽水炉使用済燃料の再処理施設の廃止と建設が原因であった。さらに、異なる増殖比,共用の再処理施設,MA(Am-Cm)リサイクルの有無に着目した比較を試みた。例えば、増殖比については、導入期の最適な炉心として増殖比1.1から1.2の間で検討されることは合理的であるとの暫定的な結論が得られた。

簡素化ペレット法燃料製造システムに関する研究開発

川口 浩一

第4回再処理リサイクルセミナーテキスト, P. 147, 2006/05

簡素化ペレット法燃料製造システムは、湿式再処理製品のPu富化度調整済み溶液を出発物質に、脱硝・転換により混合酸化物(MOX)粉末を生成し、ペレットに成型・焼結した後、被覆管に充填し燃料集合体に組上げる燃料製造システムである。セル内での燃料の量産においては、燃料微粉末の発生・飛散を低く抑えることが重要である。燃料微粉末の飛散は、在庫差(MUF)の増大,燃料の予期せぬ集積による臨界のおそれ、機器への付着による故障、保守補修時の被ばく増大、廃棄物の放射能増大などの要因となる。本システムでは、従来法によるペレット燃料製造に比べて、燃料微粉末の発生・飛散の源となる粉末混合工程を削除している。また特に燃料微粉末が発生・飛散しやすい機器に対しては、フードによる閉じ込めと集塵機による回収により、セル内空間への燃料粉末の飛散を防ぐ設計としている。また、本システムに対応する要素技術開発の取り組みとして、燃料粉の流動性向上による金型への粉末充填率向上,ダイ潤滑成型技術の開発,低除染MA含有MOXの焼結技術開発,燃料ペレットの遠隔製造技術の開発を行っている。

Design study and evaluaion of advanced fuel fabrication systems for FBR fuel cycle

川口 浩一; 滑川 卓志; 鈴木 嘉浩; 原口 信吾*

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13) (CD-ROM), 7 Pages, 2005/05

LWRからFBR燃料サイクルへの転換期の小規模製造システムについて、先進FBR燃料製造システムの概念設計研究を行った。50tHM/年の小規模では、乾式製造システムは湿式に比べ廃棄物発生量が多くなるが、より優れたコストパフォーマンスを有している。

Advanced Fuel Fabrication System Concepts Using Advanced-Aqueous-Reprocessing Product (full paper)

田中 健哉; 川口 浩一; 小池 和宏

GLOBAL2003, 0 Pages, 2003/00

FBRサイクル実用化戦略調査研究フェーズIIにおける燃料製造システムの概念設計研究では、セル内製造における信頼性及び保守補修性を有した主要機器の構造を検討してきた。先進湿式再処理対応の簡素化ペレット法及び振動充填法(スフェアパック)について、ピン製造工程における経済性及び放射性廃棄物発生量の観点からシステムの特徴を比較した。

灰吹法による有用金属回収試験結果(1)

明珍 宗孝; 川口 浩一; 和田 幸男

PNC-TN8410 95-110, 58 Pages, 1995/05

PNC-TN8410-95-110.pdf:3.7MB

使用済燃料の再処理溶解工程で発生する不溶解残渣から白金属元素等の有用金属を回収するプロセスにおいて、従来より検討してきた鉛抽出法の後工程として灰吹法(キューペレーション)を適用し鉛相から白金属元素を分離する方法に関して基礎的検討を実施した。鉛抽出によって白金属元素を抽出した鉛相から鉛のみを灰吹法によって除去し白金属元素を分解できれば、その後の相互分離工程の簡素化に大きく貢献できる。不溶解残渣に含まれる白金属元素元素はルテニウム、ロジウム及びパラジウムの3元素であり、これらの白金属元素の分離回収に灰吹法を適用した結果はこれまで報告されていない。本試験ではルテニウム、ロジウム及びパラジウムを抽出した鉛相への灰吹法の適用性を評価するための第一段階として、模擬不溶解残渣を用いて鉛抽出及び灰吹処理を行ったときの各元素の分離回収挙動を調べた。その結果、灰吹法がルテニウム、ロジウム及びパラジウムの鉛相からの回収に適用可能であり、各元素の回収率は9097%となることが明らかとなった。

Decomposition of water and production of H using semiconductor-photocatalytic effect induced by ray from high radioactive waste

和田 幸男; 川口 浩一; 明珍 宗孝

Progress in Nuclear Energy, 29(Suppl.), p.251 - 256, 1995/00

http://ac.els-cdn.com/014919709500050T/1-s2.0-014919709500050T-main.pdf?_tid=1d97148c-d288-11e4-9778-00000aacb35f&acdnat=1427244458_1aa1dd64c37f6277d98b3ffcb236e7f3

使用済燃料中の有用元素と放射線の利用は、核分裂エネルギーの広義な面での利用ということで、将来の原子力にとって、重要な命題である。我々は、5-6年前からこの課題に取り組み、白金族元素の回収に係わる基礎研究を実施してきた。このなかで、回収される白金族元素の中には、Ruのような高放射性白金族元素があり、この特異な物質の利用技術をこれまで研究してきた。本報告は、半導体微粒子に白金族元素を担持し、これに放射線を照射することにより、発生するe-hペアの酸化還元反応による、水分解-水素製造の基礎研究である。今までに得られたこの研究成果として、一般に行われている従来研究の光一半導体触媒、水分解研究に比べ、10-100倍程度の大きな収率効果を得た。そこでその詳細について報告する。

業務実施概要; 平成4年度入社職員

小嶋 素志; 東 侍郎; 川口 浩一; 杉山 顕寿; 中村 詔司; 森本 恭一; 佐々木 紀樹

PNC-TN8410 94-049, 368 Pages, 1993/07

PNC-TN8410-94-049.pdf:8.77MB

本報告書は核燃料技術開発部平成4年度入社職員の1年間の成果をまとめたものである。本報告書では以下の件について報告する。・湿式顆粒製造・有用同位元素のレーザー同位体分離・UF6クラスター形成・強レーザーによる原子核励起・有用金属の分離・利用・C60クラスター研究・消滅処理研究・Pu・Npのレーザー溶液化学これらについての内容,進渉状況を報告する。