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報告書

光硬化型樹脂を用いた止水に関する予備検討(共同研究)

大岡 誠; 前川 康成; 富塚 千昭; 村上 知行*; 片桐 源一*; 尾崎 博*; 河村 弘

JAEA-Technology 2015-003, 31 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2015-003.pdf:3.95MB

東京電力福島第一原子力発電所の廃炉に向けた取組みが現在すすめられている。燃料デブリ取り出しのために、格納容器内を水で満たす必要があるが、いくつかの号機では冷却水の漏えいが存在し、漏えいを止めることが最重要課題になっている。福島廃炉技術安全研究所では光硬化樹脂を用いた止水方法を検討している。紫外線照射によって硬化する材料(光硬化型樹脂)を冷却水に混ぜ格納容器の損傷部に到達させ、漏えい箇所出口にて紫外線を照射して光硬化型樹脂を硬化させ損傷部を閉塞するものである。しかしながら光硬化型樹脂は元々コーティング、または塗装剤として使用されるものであり、漏えい止水への適用性は未知である。本稿は、光硬化型樹脂の水中での基本的な硬化性能を把握し、漏えい止水への適用性を検討した結果を報告するものである。

論文

Radwaste reduction technology for spent resins

Ferris, K.*; 片桐 源一*; 佐野 一哉; 東浦 則和

富士電機ホームページ及び富士電機アメリカ社ホームページ(インターネット), 11 Pages, 2012/04

原子力発電所の運転に伴い、施設の水処理系統からは放射性廃棄物である使用済イオン交換樹脂が発生する。これら廃樹脂は、浄化する系統によって放射能濃度が異なり、放射能濃度が比較的高い廃樹脂は原子力発電所の敷地内に貯蔵され、放射能レベルが減衰した後に処分される計画であるが、その貯蔵量は年々増加を続けている。日本では今後、原子力関連施設から排出される低レベル放射性廃棄物はセメントなどで固化し、廃棄体として埋設処分される計画である。比較的放射能濃度の高い廃樹脂の埋設処分を行うにあたっては、埋設コスト低減の観点からは処分量を低減させること、廃棄体の長期健全性を確保する観点からは埋設処分に適する廃棄体とするために、樹脂の安定化処理が必要になるといわれている。つまり、これらの要求を実現するためには、減容と安定化の両方を満足できる処理技術の確立が急務となっている。このようなニーズに応える技術として、使用済イオン交換樹脂などの放射性廃樹脂の減容処理と最終処分に適した安定化処理が同時に可能な減圧酸素プラズマ(Low Pressure Oxygen Plasma)処理と装置の開発を続けている。本技術の開発は、原理試作機,機能試験機による実樹脂を使ったホット試験を含めた開発を経て、実規模装置による性能評価や廃棄体に関する調査試験に至っており、富士電機及び富士電機アメリカ社ホームページにおいて、LPOP技術の要約と埋設処分へ向けたLPOP処理の効果を評価する目的として実施したイオン交換樹脂の無機化と固化試験結果について掲載する。

論文

Study of LPOP residue on resin mineralization and solidification

片桐 源一*; 藤沢 盛夫*; 佐野 一哉; 東浦 則和

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.125 - 130, 2010/10

原子力発電所の運転に伴い、施設の水処理系統からは放射性廃棄物である使用済イオン交換樹脂が発生する。これら廃樹脂は、浄化する系統によって放射能濃度が異なり、放射能濃度が比較的高い廃樹脂は、原子力発電所の敷地内に貯蔵され、放射能レベルが減衰した後に処分される計画であるが、その貯蔵量は年々増加を続けている。日本では今後、原子力関連施設から排出される低レベル放射性廃棄物は、セメントなどで固化し、廃棄体として埋設処分される計画である。比較的放射能濃度の高い廃樹脂の埋設処分を行うにあたっては、埋設コスト低減の観点からは処分量を低減させること、廃棄体の長期健全性を確保する観点からは埋設処分に適する廃棄体とするために、樹脂の安定化処理が必要になるといわれている。つまり、これらの要求を実現するためには、減容と安定化の両方を満足できる処理技術の確立が急務となっている。このようなニーズに応える技術として、使用済イオン交換樹脂などの放射性廃樹脂の減容処理と最終処分に適した安定化処理が同時に可能な、減圧酸素プラズマ(Low Pressure Oxygen Plasma)処理と装置の開発を続けている。本技術の開発は、原理試作機,機能試験機による実樹脂を使ったホット試験を含めた開発を経て、実規模装置による性能評価や廃棄体に関する調査試験に至っている。本報では、LPOP技術の要約と埋設処分へ向けたLPOP処理の効果を評価する目的として実施したイオン交換樹脂の無機化と固化試験結果について報告する。

論文

「常陽」の炉容器内の観察・補修技術と炉容器内構造観察のための画像撮影装置の開発

齊藤 隆一; 今泉 和幸; 岡 潔; 相澤 秀之*; 片桐 源一*

FAPIG, (179), p.3 - 9, 2009/07

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉内観察・補修技術開発の一環として、ファイバスコープ及びカメラを用いた炉内観察装置を開発し、高速実験炉「常陽」原子炉容器内の観察を通じて、その適用性,観察技術に関する知見等を得てきた。今後、炉内干渉物の対策を契機として、炉容器内の観察・補修技術のさらなる向上を図っていく予定であり、開発の最新状況については、日本原子力学会2008年度の春秋2回の年会・大会で発表されている。本報では、2回の大会に渡りシリーズ発表された「ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発」から、「炉容器内構造観察のための画像撮影装置」について、シリーズ発表中の関連発表を交えて紹介した。

口頭

ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発,5; 高速炉の炉内観察及び異物回収方法の概念検討

伊東 秀明; 長井 秋則; 飛田 茂治; 芦田 貴志; 皆藤 泰昭; 片桐 源一*; 児玉 健光*; 吉村 哲治*

no journal, , 

ナトリウム冷却型高速炉の炉内補修技術開発の一環として、「常陽」の炉心上部機構の下面の状況を遠隔で観察する装置と、変形したMARICO-2の試料部の回収方法を検討した。UCS下面観察装置は、カバーガスバウンダリを維持した状態で炉内検査孔からファイバースコープを下方に挿入し、目的位置まで導けるように、その先端を炉外から遠隔で屈折・回転駆動できる構造とした。干渉物の回収は、把持機構を炉容器内の干渉物位置まで挿入し、可動するバケットで折れ曲がった干渉物を爪で挟んで集合体移送用ポットと一緒に把持して炉内から引き抜く構造とした。

口頭

ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発,2-2; 炉容器内構造観察のための画像撮影装置の開発

今泉 和幸; 飛田 茂治; 齊藤 隆一; 片桐 源一*; 相澤 秀之*; 柳沼 禎浩*

no journal, , 

新たに開発・製作したUCS下面観察装置について、UCS下面モックアップ等を使用して動作試験を実施した。UCS下面観察装置は、ナトリウム冷却型高速炉のカバーガスバウンダリを維持した状態で炉内検査孔から挿入する。ファイバースコープを内包したUCS下面観察装置の先端は、炉外から遠隔・手動で屈折・回転駆動することで、UCSと集合体頂部の隙間に横方向からアクセスして、下面から上方向にUCSを観察するものである。確実な観察操作に向けて、ファイバースコープを観察装置に安全に組込み・解体する方法や、観察装置の集合体頂部への着座や集合体頂部に段差があった場合の回避方法等について、モックアップ試験を通して調査・検討を行った。

口頭

使用済樹脂を対象とした廃棄体化基礎試験

大谷 洋史; 東浦 則和; 水井 宏之; 遠藤 伸之*; 片桐 源一*; 大塩 正*; 小川 秀夫*

no journal, , 

ふげんの使用済みイオン交換樹脂は、減圧酸素プラズマ法による減容安定化処理装置にて減容・安定化(無機化)処理を行い、残渣(以下「灰化樹脂」と言う。)をセメントにより混練固化し、廃棄体として処分場へ搬出する計画である。この廃棄体を製作するうえでは「均一・均質固化体の廃棄確認方法」(JNES-SSレポート)や「余裕深度処分廃棄体の製作にかかわる基本要件」(日本原子力学会標準)等の諸条件を満足する必要がある。今回、廃棄体製作技術開発のための調査として、水和阻害物質によるセメント混練固化体への影響に着目し、ふげんの使用済みイオン交換樹脂の水和阻害物質含有量を踏まえた模擬灰化樹脂を用いてセメント混練固化試験体を製作し、その特性を確認した。調査の結果、過去の知見を反映した灰化樹脂の配合割合(35wt%)の条件下においても、廃棄体の廃棄確認において重要な「一軸圧縮強度」は、その基準値を上回る等の結果が得られ、水和阻害物質によるセメント混練固化への影響は認められなかった。

口頭

使用済樹脂を対象とした廃棄体化基礎試験,1; 使用済樹脂の減圧酸素プラズマ法による減容安定化処理

水井 宏之; 大谷 洋史; 東浦 則和; 小野崎 公宏*; 片桐 源一*; 遠藤 伸之*; 小川 秀夫*; 金田 由久*

no journal, , 

水和阻害物質によるセメント混練固化体への影響に着目して、「ふげん」の使用済みイオン交換樹脂の水和阻害物質含有量を踏まえた模擬灰化樹脂を用いてセメント混練固化試験体を製作し、その特性を確認した。減圧酸素プラズマ法による減容安定化処理を行った模擬灰化樹脂は、減重率,六価クロム溶出性,無機化性で良好な結果であり、水和阻害物質を含む実廃樹脂への適応の見通しも確認された。

口頭

研究拠点機能向上のための遠隔技術開発,5; 光硬化型樹脂の止水への適用性検討

島田 梢; 大岡 誠; 前川 康成; 富塚 千昭; 村上 知行*; 片桐 源一*; 尾崎 博*; 青柳 克弘*; 河村 弘

no journal, , 

プラント設備等の配管は、劣化や腐食、災害事故等により配管に亀裂が生じ、配管内を流れている液体が漏えいする。本研究グループでは、光硬化型樹脂を用いて遠隔で止水する方法を検討している。光硬化型樹脂は高速に硬化することから種々の材料表面のコーティング、改質等様々な分野で実用化されている。しかしながら、止水への適用例はない。そのため、水中に溶かした光硬化型樹脂の特性評価の一環として、硬化特性に及ぼす固形成分濃度と硬化開始紫外線量との関係について調査した。試験の結果、水分散系光硬化型樹脂が溶液環境下で紫外線照射によって硬化し、また、模擬亀裂から滴下する樹脂溶液が紫外線により硬化することを確認した。このことから光硬化型樹脂が止水に適用できる可能性が示された。

口頭

Development of a water stoppage technique using the photo-curable resin for decommissioning

島田 梢; 大岡 誠; 前川 康成*; 富塚 千昭; 片桐 源一*; 青柳 克弘*; 柴田 卓弥; 小山 真一

no journal, , 

Several water leakage cases at Fukushima-Daiichi Nuclear Power Station (1F) have been reported. Therefore, water leakage stoppage techniques of the remote operation are required under high level radioactivity. In this study, we investigated basic properties of the photo-curable resin (PCR) in water, and applicability of the PCR to the water leakage stoppage. As the result, a water dispersion type of PCR was cured by the ultraviolet (UV) irradiation. This report suggests the PCR as one of the technique to stop the water leakage for the 1F decommissioning.

口頭

光硬化型樹脂の止水への適用性検討; 改良型光硬化型樹脂による止水技術開発

島田 梢; 富塚 千昭; 柴田 卓弥; 大岡 誠; 前川 康成*; 青柳 克弘*; 篠木 政利*; 片桐 源一*; 尾崎 博*; 小山 真一

no journal, , 

紫外線(UV)によって硬化する光硬化型樹脂(光樹脂)を流体に混入し、漏えい部で硬化させることによる、遠隔流体止水技術開発を進めている。本報は、水分散系光樹脂を改良して、UV照射量をパラメータとして硬化試験を行い、止水材料としての適用性を評価した結果を報告する。

特許

漏洩補修方法、漏洩補修に用いる光照射装置及び光硬化型樹脂

島田 梢; 柴田 卓弥; 小山 真一; 大岡 誠; 富塚 千昭

片桐 源一*; 廣木 章博*; 前川 康成*; 村上 知行*; 神坐 圭介*

特願 2018-051097  公開特許公報

【課題】漏洩箇所を閉塞するための制約を緩和しつつ作業負担を減らすことができ、流体を流した状態で補修できるようにすること。 【解決手段】配管(P)等の流体収容体(C)の内部に流れる水(2)に紫外線硬化型樹脂(3)を投入して混合する。そして、流体収容体に漏洩箇所(4)がある場合、その漏洩箇所から漏洩した水に紫外線(5)を照射する。この紫外線照射によって水に混合した紫外線硬化型樹脂が漏洩箇所で硬化し、硬化した紫外線硬化型樹脂で漏洩箇所が閉塞される。

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