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論文

Ion beam induced luminescence of complexes formed in adsorbent for MA recovery process

渡部 創; 片井 雄也*; 松浦 治明*; 加田 渉*; 江夏 昌志*; 佐藤 隆博*; 新井 剛*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 450, p.61 - 65, 2019/07

Ion-beam induced luminescence (IBIL) analysis on MA recovery adsorbent was performed to give chemical states of complexes formed in the adsorbent as fundamental information for process design, and EXAFS analysis was also carried out to support discussions. The IBIL spectra of the binary extractants system seemed to be superposition of individual ones, however it has also original peaks. As intensities of those peaks rapidly decreased with iteration time of measurements and the original peaks were not observed for the adsorbent without charging Eu(III), they were attributed to complexes of Eu(III) with organic compounds. Contributions of CMPO and HDEHP extractants for Eu(III) extraction must be not only individual ones but also cooperative.

論文

Influences of pore and particle sizes of CMPO/SiO$$_{2}$$-P adsorbent on extraction chromatography process

渡部 創; 佐野 雄一; 三田 修平*; 桜井 翔太*; 新井 剛*

日本イオン交換学会誌, 30(1), p.8 - 16, 2019/01

In order to optimize operability of the adsorbents in the extraction chromatography system and to enhance the performance of the adsorbent, CMPO/SiO$$_{2}$$-P adsorbents with various pore and particle sizes were prepared, and characteristics of the adsorbents were evaluated through distribution coefficient, adsorption isotherm, adsorption rate, and breakthrough/elution behavior. Adsorption capacity was dominated not by the structure of the adsorbent but by amount of the extractant impregnated. The adsorbent with the largest pore size were revealed to show quick elution with short tail. Enlargement in the pore size must be one of the most effective improvements of the adsorbents to enhance the adsorption/elution performance. Adsorbent with particle size of more than 200 $$mu$$m formed channeling or voids inside the bed. They are suspected to lead slow adsorption/elution behavior, and smaller adsorbents must be desirable in the respect of performance of the column.

論文

Microanalysis of silica-based adsorbent for effective recovery of radioactive elements

佐野 雄一; 渡部 創; 松浦 治明*; 名越 航平*; 新井 剛*

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(10), p.1058 - 1064, 2017/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

ポリマー架橋度が吸着材の吸着・溶離性能に与える影響についてポリマー架橋度をパラメータとした吸着材を用いた試験により評価するとともに、その要因をSTXM分析及びEXAFS分析により考察した。吸着材中に形成された金属錯体構造については、ポリマー架橋度により大きな違いは生じないことを確認した。一方、ポリマー架橋度の増加に伴いポリマーは細孔中に均一に広がる様子が認められるとともに、架橋度が高い条件では細孔が狭小化し、水分子が捕捉されやすくなるため、溶離率が低下するものと考えられた。

論文

Local structure and distribution of remaining elements inside extraction chromatography adsorbents

渡部 創; 佐野 雄一; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 大野 真平*; 新井 剛*; 松浦 治明*; 江夏 昌志*; 佐藤 隆博*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 404, p.202 - 206, 2017/08

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

Extraction chromatography is one of the most promising technology for minor actinide (MA(III): Am and Cm) recovery from high level liquid waste generated in the reprocessing. A brand-new adsorbent proposed by our group are expected to achieve more efficient MA(III) recovery than usual procedure. Fundamental MA(III) adsorption/elution performances of the adsorbents have been demonstrated. An appropriate washing process of lanthanides (Ln(III)) is necessary to be established to design a process flow. In this study, chemical state and distribution of Eu inside the adsorbent before and after contacting with candidate eluents for MA(III) or Ln(III) were evaluated by EXAFS measurements and micro-PIXE analysis, respectively. Two-dimensional PIXE images showed that adsorbed Eu and residual Eu after contacting with the eluents for MA(III) were uniformly distributed on the particle. However, EXAFS oscillation revealed that local structure around Eu drastically changes by the contact. Those results suggest that the Eu remained inside the particle without distinct shift and that they form various complexes with extractants in the particle.

論文

Microscopic analyses of complexes formed in adsorbent for Mo and Zr separation chromatography

安倍 諒治*; 名越 航平*; 新井 剛*; 渡部 創; 佐野 雄一; 松浦 治明*; 高木 秀彰*; 清水 伸隆*; 江夏 昌志*; 佐藤 隆博*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 404, p.173 - 178, 2017/08

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

Molybdenum and zirconium obstruct the efficient recovery of minor actinides (MA(III): Am(III) and Cm(III)) by extraction chromatography; hence, the removal of these elements prior to MA(III) recovery is desirable. The use of an adsorbent impregnated with bis(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate (HDEHP) for Mo and Zr decontamination was evaluated in this report. The adsorption/elution and column separation experiments showed that Mo and Zr in the simulated HLLW were selectively adsorbed on the particles, and that Mo was eluted by H$$_{2}$$O$$_{2}$$. EXAFS analysis and SAXS patterns of the adsorbent containing Zr revealed that the Zr-HDEHP complex had a crystal-like periodic structure similar to the structure of the precipitate produced in the solvent extraction system. Micro-PIXE analysis revealed that distribution of the residual Zr on the adsorbent was uniform.

論文

抽出クロマトグラフィーに用いる含浸吸着材への表面処理が吸着・溶離挙動に及ぼす影響

名越 航平*; 新井 剛*; 渡部 創; 佐野 雄一; 竹内 正行; 佐藤 睦*; 及川 博史*

日本イオン交換学会誌, 28(1), p.11 - 18, 2017/01

抽出クロマトグラフィーによる高レベル放射性廃液からのマイナーアクチノイド分離回収プロセスへの適用が期待される含浸吸着材の改良を目的として、含浸吸着材の基体として用いる多孔質シリカ粒子に種々の表面処理を施すことで表面極性を変化させたTODGA含浸吸着材を作製し、硝酸水溶液中におけるNdの吸着溶離挙動を評価した。多孔質シリカ粒子の表面極性を変化させることで吸着分配係数、吸着速度、溶離性能のいずれも顕著に変化することを確認した。

論文

Optimizing composition of TODGA/SiO$$_{2}$$-P adsorbent for extraction chromatography process

渡部 創; 新井 剛*; 小川 剛*; 瀧澤 真*; 佐野 恭平*; 野村 和則; 駒 義和

Procedia Chemistry, 7, p.411 - 417, 2012/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:7.57

As a part of developing extraction chromatography technology for minor actinides (MA(III); Am and Cm) recovery from spent fast reactor fuels, improvement on the TODGA/SiO$$_{2}$$-P adsorbent to enhance its desorption efficiency was carried out. Batchwise adsorption/elution experiments revealed that 20wt% of the adsorbent concentration impregnated and 10% of cross linkage of polymer gave better desorption ratio than the reference adsorbent. Inactive column separation experiments with the simulated high level liquid waste and the optimized adsorbent revealed that decontamination factors of fission products can also be improved as well as the recovery yields.

論文

Progress of ultra-high-speed image sensors with in-situ CCD storage

江藤 剛治*; Dao, V. T. S.*; Nguyen, H. D.*; Fife, K.*; 呉田 昌俊; 瀬川 麻里子; 新井 正敏; 篠原 武尚

Proceedings of 2011 International Image Sensor Workshop (IISW), 4 Pages, 2011/06

本論文は、組み込み型CCD記録素子を有する超高速イメージセンサーの進展について概要を報告する。個々の画素を構成するCCD記録素子には、100を超えるCCDメモリ要素が組み込まれている。すべての画素が同時並行で光信号を記録することにより、時間方向に連続した画像を超高速で取り込むことを可能とした。

論文

Ultra-high-speed image signal accumulation sensor

江藤 剛治*; Son, D.*; 秋濃 俊昭*; 秋濃 俊郎*; 西 謙二*; 呉田 昌俊; 新井 正敏

Sensors (Internet), 10(4), p.4100 - 4113, 2010/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:59.78(Chemistry, Analytical)

超高速度イメージングに関して低いS/N比の画像信号データを積算平均処理することで画質の改良が可能となる。本報では、素子内部に信号積算機能を付加した超高速度撮像センサーの構造案を提案する。本技術では各CCD素子内部に信号記録部を内蔵することにより、極めて高い記録速度を達成できる。また、信号積算機能は、CCD内部の信号記録の最初と最後を直接接続することで実現する。本センサーにより、超高速度で多重露光を繰り返すことにより、高品質の連続画像が取得可能となる。本信号積算機能を有する素子内記録型画像記録センサーを"画像信号積算型センサー(ISAS)"と呼ぶ。

報告書

陽イオン交換試験 (2)

倉岡 悦周*; 新井 剛*; 張 安運*

JNC-TJ8420 2003-003, 25 Pages, 2003/02

JNC-TJ8420-2003-003.pdf:1.19MB

Am、Cmや希土類元素の相互分離における陽イオン交換法の適用可能性を検討するために、スルホン酸基を交換基とするシリカ担持型陽イオン交換体 (SiSCR)を合成し、その熱分解特性及び希土類元素に対する吸着・溶離・分離特性を調べた。

報告書

CMPO吸着材による抽出クロマトグラフィー試験 (2)

倉岡 悦周*; 張 安運*; 新井 剛*

JNC-TJ8400 2003-078, 43 Pages, 2002/12

JNC-TJ8400-2003-078.pdf:1.86MB

FBRサイクルの実用化戦略調査研究におけるマイナーアクチニド分離プロセスの研究として、シリカ担持型CMPO吸着材の基礎的な特性に関する試験並びにシリカ担体の合成技術に関する調査を行った。

報告書

陽イオン交換試験

倉岡 悦周*; 新井 剛*

JNC-TJ8420 2002-003, 35 Pages, 2002/03

JNC-TJ8420-2002-003.pdf:0.59MB

無機物担体に官能基を持つ有機樹脂を担持したイオン交換体は、有機物を主体とする従来型のイオン交換樹脂に比べ、安全性の向上、有機物量の低減および処理プロセスの高度化が期待できる。本試験では、Am、Cmや希土類元素の相互分離プロセスへの適用を想定し、スルホン酸基を交換基とするシリカ担持型陽イオン交換体を合成し、交換容量、吸着速度及びカラム内での通液圧損を測定評価した。粒径約50$$mu$$mの多孔性シリカ粒子を担体とし、スルホン酸基を交換基とするマクロポア型新規陽イオン交換体(SiSCR)の合成手法を確立した。合成したSiSCR交換体の交換容量は3.6meq/g-resinで、Ph約2.5の溶液からのNd(III)とEu(III)に対する吸着分配係数が300$$sim$$500dm3/kg-resinである。SiSCRの吸着速度が代表的な市販陽イオン交換樹脂に比べ速く、バッチ吸着試験では15分以内で吸着平衡に到達した。また、充填カラムにおけるSiSCR交換体の通液圧損は、同一粒径を有する市販の有機樹脂に比べ低いことが認められた。

報告書

CMPO吸着材による抽出クロマトグラフィー試験

倉岡 悦周*; 新井 剛*; 星 陽崇*

JNC-TJ8420 2002-002, 35 Pages, 2002/02

JNC-TJ8420-2002-002.pdf:0.99MB

本試験では、FBRサイクルの実用化戦略調査研究において、MA分離プロセスとしてのTRUEX法やSETFICS法に抽出クロマト法を適用するために、シリカ担持型CMPO吸着材の基礎的な特性に関する試験を行った。具体的には、想定される溶離剤による吸着材からのCMPO浸出挙動、吸着材の吸着容量、担体からのCMPO溶出法、吸着材の熱分解特性について試験評価した。吸着材からのCMPO浸出は水相溶液へのCMPO溶解度によるもので、希硝酸への浸出率が比較的高く、20$$sim$$50ppm程度である。カラムにおける溶離過程で同程度のCMPOが浸出されるが、必要過剰量の吸着材を充填することや、予めCMPOで飽和した溶離液を使用することにより対応できると考えられる。Nd(III)を用いて測定した3M硝酸中での吸着材の飽和吸着量は0.19$$sim$$0.22mmol/gで、M(NO3)3・3CMPOとして計算した最大吸着量の70$$sim$$80%である。アセトン等の有機溶剤により、含浸担持したCMPOが担体から完全に溶出されることが認められた。吸着材中のCMPOは約200$$^{circ}C$$より熱分解し、担体中のSDBポリマーは約290$$^{circ}C$$より熱分解してシリカ粒子が残されることが確認された。

報告書

イオン交換法によるFBR燃料再処理の研究-II

韋 悦周*; 新井 剛*; 熊谷 幹郎*

JNC-TJ9400 2001-012, 92 Pages, 2001/03

JNC-TJ9400-2001-012.pdf:2.64MB

本研究は、革新的技術アイデアにより経済性の高い高速炉燃料(MOX燃料)再処理プロセスを構築することを目標に、溶媒抽出法以外の湿式分離法として、イオン交換法による再処理プロセスの成立可能性を検討することを目的としている。そのため、これまでの基礎研究で得られている知見及び平成11年度の委託研究成果を基に、イオン交換分離及び抽出クロマト分離を組み合わせたFBR燃料再処理プロセスに関し、工学的観点からの定量的検討を行い、また、具体的なプラント概念検討及び建設費の推定、適用可能性評価を実施した。昨年度に策定したプロセスについて、使用溶液量および処理廃液量の低減、MA分離用吸着剤の性能改善を図るための合理化検討を行った。策定したプロセスを基に、主要工程における物質収支評価(含廃棄物発生量評価等)、工程系統図の作成、主要機器の概念検討および主要機器リストの作成を実施した。また、イオン交換再処理プラント概念を検討し、セル内概略機器配置図、概略設備配置図、概略施設平面図及び概略施設立面図を作成した。これらの成果を基に、イオン交換法を用いた湿式再処理プラントの建設費を推定し、PUREXプラントとの得失比較を行った。さらに、イオン交換法を導入した場合の特有的な技術課題を摘出し、その解決方策を提示した。

報告書

イオン交換法によるFBR燃料再処理の研究

韋 悦周*; 新井 剛*; 熊谷 幹郎*

JNC-TJ9400 2000-002, 80 Pages, 2000/02

JNC-TJ9400-2000-002.pdf:4.67MB

本研究は、革新的技術アイデアにより経済性の高い高速炉燃料(MOX燃料)再処理プロセスを構築することを目標に、溶媒抽出法以外の湿式分離法として、イオン交換法による再処理プロセスの成立可能性を検討することを目的としている。そのため、これまでの基礎研究で得られている知見を基に、FBR燃料サイクルの特徴を踏まえたイオン交換法を中心とする再処理プロセスを策定した。本プロセスは、高速アニオン交換体を用いるイオン交換分離主工程および高選択性含浸吸着剤を用いる抽出クロマト法によるマイナーアクチニド分離工程より構成されている。策定したプロセスについて、処理規模200tHM/yの再処理プラントにおける分離工程のケミカルフローシート、物質収支図、主要機器のリストおよび各設備の配置概念図を作成することにより、主要工程における主要物質(含主要試験、廃棄物)の物流/物量、主要機器の概念/大きさおよび数量等を明らかにした。また、経済性、資源の有効利用性、環境負荷低減性および核拡散抵抗性の観点から本プロセスと簡素化ピュレックスプロセスとの概略比較を行い、それぞれの得失を評価した。さらに、実用化プロセスとしての成立性を高めるための技術的課題を摘出した。

論文

High-power test of the all-metal supports for a center conductor of an ITER ICRF antenna

森山 伸一; 木村 晴行; 藤井 常幸; 三枝 幹雄*; 今井 剛; 山本 巧; 新井 宏之*; 太田 完治*

Fusion Engineering and Design, 45(1), p.31 - 40, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.27

ITER R&Dタスク「ICRFアンテナ及び真空部伝送系開発」に基づき、ITERアンテナ用全金属支持体の実サイズモックアップを設計、製作し、試験を行った。まず、広い周波数帯域で高周波特性が最適となる支持体間の間隔を、2台のモックアップを用いた低電力高周波測定により求めた。間隔2.625mの時、40-85MHzの全帯域でVSWR$$<$$2.3、最重要帯域である55-65MHzではVSWR$$<$$1.8の良好な特性が得られた。続いて60MHzの大電力高周波を用いて耐電圧試験を行い、目標としていた発生電圧40kVを上回る42.5kV、1秒間(100msでは45.5kV、1msでは55kV)を達成し、製作したアンテナ全金属支持体のモックアップがITERのICRFアンテナに十分適用可能な性能を有することを確かめた。

論文

Development of a power divider in the $$H$$ plane using posts in a rectangular waveguide for the next generation lower hybrid current drive antenna

関 正美; 前原 直; 福田 裕実; 池田 佳隆; 今井 剛; 広川 二郎*; 新井 宏之*

Fusion Engineering and Design, 36(2-3), p.281 - 287, 1997/05

 パーセンタイル:100

次世代低域混成波電流駆動(LHCD)アンテナに用いられる、多分岐電力分配器のための高周波特性解析コードを開発した。このコードで計算された電力分配比や反射率が、無反射負荷の条件下で20分岐電力分配器の測定値とよく一致した。また、測定値との比較から、無反射負荷なのにもかかわらず、伝播可能な高次モードが高周波特性に強く影響を及ぼしていることがわかった。テーパー導波管のスロープが急なほど、高次モードの発生が多く、高周波特性がテーパー導波管の長さによって敏感に変わることが示された。

論文

Development of a power divider in the H plane using posts in a rectangular waveguide for the next generation lower hybrid current drive antenna

関 正美; 前原 直; 福田 裕実*; 池田 佳隆; 今井 剛; 広川 次郎*; 新井 広之*

Fusion Engineering and Design, 36(2-3), p.281 - 287, 1997/00

次世代の低域混成波電流駆動(LHCD)用アンテナのために、コンパクトな電力分配器を開発した。この電力分配器は、矩形導波管のH面方向に電力分配する機能を持ち、導波管内の円柱を用いて高周波特性の制御をすることで特徴付けられ、想定される使用周波数は数~10GHzである。高周波特性を解析するコードを開発し、計算結果と測定中性子を比較検討するために3分岐のH面電力分配器を製作した。このH面電力分配器内の円柱は、解析コードを用いて低反射・等分配となるような位置に設けられた。2GHz付近で測定された反射特性・電力分配特性は、解析コードの予想と一致し、H面電力分配器の最適化設計が可能であることが分かった。

論文

An Analysis of a vacuum window for lower hybrid heating

新井 宏之*; 後藤 尚久*; 池田 佳隆; 今井 剛

IEEE Transactions on Plasma Science, 14(6), p.947 - 954, 1986/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:40.26(Physics, Fluids & Plasmas)

LHRFの真空封止を行う、ピルボックス型真空窓の電磁界解析を行った。用いた手法は、モーメント法であり、これにより窓のVSWR、共鳴周波数、電磁界分布を得た。この解析結果は、実測データとよい一致を示しており、これまで実験的に試行錯誤して行っていた、窓の寸法設計が、この解析手法により、おこなえるようになった。

口頭

モリブデン酸溶融塩を用いた乾式再処理技術の開発,2; ウランの電解回収方法の開発

福嶋 峰夫; 水口 浩司; 明珍 宗孝; 安池 由幸*; 新井 剛*

no journal, , 

使用済酸化物燃料を対象とし、空気等の安全なガスで高速に脱被覆・燃料溶解できるMo酸溶融塩を用いて、U, TRUを選択的に分離する簡素かつ安全な世界初の乾式再処理技術の開発を目的とする。本報では、ウランが溶解したMo酸溶融塩を用いたUO$$_{2}$$の電解回収試験を行ったので報告する。

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