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報告書

モックアップ試験流下ガラス試料の放射光XAFS分析(受託研究)

岡本 芳浩; 永井 崇之; 塩飽 秀啓; 狩野 茂; 姫野 晴行*; 小林 大志*; 中谷 三喜雄*

JAEA-Research 2018-013, 18 Pages, 2019/03

JAEA-Research-2018-013.pdf:1.98MB

模擬廃液を利用したガラス固化体モックアップ試験のうち、高レベル模擬廃液供給20バッチ分の流下ガラス試料中の元素の化学状態および局所構造を、放射光XAFS分析によって調べた。セリウム元素の分析の結果、バッチが進むにつれて、緩やかに酸化が進む傾向が確認された。マンガン, 鉄, 亜鉛については、バッチ間の違いはほとんど認められず、ガラスの骨格構造に入り込んで安定化しているものとみられた。EXAFS解析の結果では、白金族元素を除き、明らかに結晶性と思われる元素は無かった。イメージング分析の結果、ジルコニウムやモリブデンでは、目立った析出はほとんど観察されなかった。白金族元素では、筋状の析出が認められたが、いずれも小さなものであった。

論文

Uplift and denudation history of the Akaishi Range, a thrust block formed by arc-arc collision in central Japan; Insights from low-temperature thermochronometry and thermokinematic modeling

末岡 茂; 池田 安隆*; 狩野 謙一*; 堤 浩之*; 田上 高広*; Kohn, B. P.*; 長谷部 徳子*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 柴田 健二*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 122(8), p.6787 - 6810, 2017/08

複数の熱年代学的手法とthermo-kinematicモデリングを用いて赤石山脈の削剥史を検討した。熱年代は東に向かって系統的に若返り、赤石山脈北部は東縁に分布する糸魚川-静岡構造線の活動によって隆起した可能性が示唆された。Thermo-kinematicモデリングによって詳細な検討を加えた結果、糸魚川-静岡構造線の変位速度が5-10mm/yr、傾斜が27-45度、デコルマ深度が20-25kmのとき、熱年代測定結果と既存の地形・地球物理データを矛盾なく説明できることが確認できた。隆起速度と削剥速度は約4mm/yrと推定された。一方、赤石山脈南部は、先行研究による少数の熱年代データは北部と異なる値を示しているほか、地形・地質構造等の違いを考慮すると、北部とは別の時期・メカニズムによって隆起している可能性がある。

報告書

超深地層研究所計画,年度報告書; 2011年度

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一; 丹野 剛男; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Review 2013-018, 169 Pages, 2013/09

JAEA-Review-2013-018.pdf:15.71MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2011年度は、第2段階及び第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階及び第3段階の調査研究のうち2011年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

論文

Exchange bias in multiferroic $$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$ ($$R$$=Y, Er, Tm, Yb, Lu and In)

吉井 賢資; 池田 直*; 西畑 保雄; 真栄田 大介*; 福山 諒太*; 永田 知子*; 狩野 旬*; 神戸 高志*; 堀部 陽一*; 森 茂生*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(3), p.033704_1 - 033704_4, 2012/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.01(Physics, Multidisciplinary)

磁性と誘電性が共存するマルチフェロイック$$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$($$R$$=Y, Er, Tm, Yb, Lu and In)の交換バイアスを観測した。小さい$$R$$$$^{3+}$$イオンの場合($$R$$=Tm, Yb, Lu and In)、100-150K以下で交換バイアス磁場は1kOe以上の大きな値を示した。この性質は、強磁性的相互作用と反強磁性相互作用の競合に由来する磁気的グラス状態により発現する。交換バイアス磁場は、$$R$$$$^{3+}$$イオンを小さくすると大きくなる傾向を示した。すなわち、$$R$$サイト元素を置換することにより交換バイアスを制御できる可能性が示され、応用的にも興味深い結果が得られた。

口頭

先進サイクルシステムへのホウケイ酸ガラス固化適用性確認試験

狩野 茂; 小林 秀和; 山下 照雄; 捧 賢一

no journal, , 

先進サイクルシステムにおいて発生が予想される高レベル放射性廃液に対する現行固化技術であるホウケイ酸ガラス固化の適用性について、ルツボによる非放射性固化ガラス試料を作製することにより確認した。高含有化に伴いMo含有率が増加していくが、廃棄物含有率20$$sim$$30wt%においてはMo固溶上限以下であり、均質な固化ガラスが得られる組成範囲内に収まる見通しが得られた。しかしながら廃棄物含有率が30wt%を超えると、Mo固溶上限に近づき、35wt%においては上限を超え、Mo酸塩が析出しやすい領域に至ってしまうことがわかった。Moの含有量を分離等により低減させることができれば30wt%超の高含有化を達成でき、廃棄体発生量をさらに減少させることが可能であることがわかった。

口頭

Storage and disposal of the high level waste from the advanced FBR fuel cycle

西原 健司; 大井川 宏之; 中山 真一; 藤原 武; 小林 秀和; 狩野 茂; 捧 賢一; 山下 照雄; 小野 清; 塩谷 洋樹

no journal, , 

先進FBR燃料サイクルにおいて、Sr-Csの分離とMA核変換をそれぞれ導入する/しない場合のHLWの貯蔵施設と処分場の縮小効果をコストとともに評価した。その結果、処分場を小さくするためには、$$^{241}$$Am発熱のため、MA核変換が不可欠であることが示された。また、分離と核変換の導入によって、TRU処分場相当の非常に小さな処分場が実現することがわかった。その場合のコストは他の場合よりも小さく、分離工程や核変換のためのコスト増を緩和する。なお、本研究は、資源エネルギー庁の公募事業「先進的地層処分概念・性能評価技術高度化開発」において実施したものである。

口頭

先進サイクルシステムへのホウケイ酸ガラス固化適用性確認試験,2; Mo分離オプションを適用したHLLWに対するガラス固化試験

小林 秀和; 狩野 茂; 山下 照雄

no journal, , 

将来の先進サイクルシステムで想定される高レベル放射性廃液(HLLW)中に含まれる相分離誘因元素であるモリブデン等を分離した廃液組成に対するホウケイ酸ガラス固化試験を行い、均質な固化が可能となる組成範囲等を明らかにした。試験の結果、モリブデン分離後のHLLW組成に対するホウケイ酸ガラス固化の適用範囲を体系的に把握するとともに、均質な固化ガラスが得られる上限の廃棄物含有率の目安値としては、35から40wt%程度となる見通しが得られた。また、先進サイクルシステムにおいて想定されるガラス固化体組成を模擬した固化ガラスの浸出率を測定し、現行標準ガラス固化体と同等のオーダを示すことを確認した。

口頭

YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$の電荷秩序構造と磁気・誘電特性,2

松本 圭祐*; 星山 卓也*; 大石 大輔*; 赤浜 裕士*; 吉井 賢資; 狩野 旬*; 花咲 徳亮*; 神戸 高志*; 池田 直*; 森 茂生*

no journal, , 

われわれのグループが発見した新規強誘電体RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$(R:希土類元素)の性質を詳しく調べる目的で、FeサイトをMnに置換したYbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$を合成し、物性を調べた。電子線回折実験を行ったところ、x=0のYbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$では室温でab面内3倍周期の鉄電荷秩序構造が観測された。これはこの系の強誘電性の起源となるものである。しかし、x=0.1の試料では、長距離の鉄電荷秩序は消失し、代わりに短距離秩序を示す散漫散乱パターンが観測された。すなわち、5%のMn少量置換により、長距離秩序構造が壊されることがわかった。講演では、この系の磁気・誘電特性と局所構造の相関及び詳細について報告する予定である。

口頭

吸水性ポーラスガラスビーズの開発,1; 製造方法と吸水性

鈴木 達也*; 金敷 利隆*; 野村 雅夫*; 藤井 靖彦; 小林 秀和; 狩野 茂; 山下 照雄

no journal, , 

ガラス固化体の原料として吸水性のあるガラスビーズに着目し、その製法を検討している。本報告ではまずナトリウムが入っていない比較的軟化点の高いガラス原料を粉末化し、これを焼結することによって吸水性のあるガラスビーズを製作した。また試作したガラスビーズの吸水性を観察した。

口頭

低放射性廃液に対するケイ酸ガラス固化適用性検討

小林 秀和; 山下 照雄; 狩野 茂

no journal, , 

再処理施設から発生する低放射性廃液の廃棄体化技術オプションとして、ケイ酸系ガラスを用いた固化法の適用性を検討した。その結果、低放射性廃液に対してケイ酸系ガラスを用いることで、広い廃棄物含有率にわたり良好に固化できること,浸出液のアルカリ度を低く抑制できることがわかった。

口頭

Denudation history of the Akaishi Range, central Japan, and its tectonic implications; Constraints from low-temperature thermochronology

末岡 茂; Kohn, B.*; 池田 安隆*; 狩野 謙一*; 堤 浩之*; 田上 高広*; 長谷部 徳子*; 田村 明弘*; 荒井 章司*

no journal, , 

熱年代学的手法により、地質環境の長期予測に必要となる内陸部の隆起・削剥史を推定することができる。本研究では、赤石山脈を事例に、ジルコンHe年代・アパタイトFT年代等の手法を用いて隆起・削剥史を推定した。ジルコンHe年代が、中央構造線(MTL)から糸魚川-静岡構造線(ISTL)へと東に系統的に若返っていることから、赤石山脈が西に傾動隆起していることが推定された。また、FT年代からは、赤石山脈が北部地域を中心とした後期鮮新世(約3.3Ma)以降の隆起と南部地域を中心とした約1Ma以降の隆起の少なくとも2回の隆起ステージを経ており、これらはISTLの逆断層活動と伊豆地域の衝突に関連しているという可能性が示された。

口頭

溶融ホウケイ酸ガラスのCV測定手法の検討

永井 崇之; 西澤 代治; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 関 克巳*; 大山 孝一; 狩野 茂

no journal, , 

模擬廃液固化体ガラス中に含まれる溶存種の酸化還元挙動を評価するため、溶融ホウケイ酸ガラスのCV測定手法を検討するとともに、模擬廃液固化体ガラスを対象に900$$^{circ}$$CでのCV測定を試みた結果について報告する。

口頭

ラマン分光測定・放射光XAFS測定による模擬廃棄物ガラスの評価

永井 崇之; 岡本 芳浩; 狩野 茂; 西澤 代治; 関 克巳*; 本間 将啓*; 小林 博美*; 菖蒲 康夫

no journal, , 

モックアップ溶融炉流下ガラスを対象に、ラマン分光測定からSi-O架橋構造を解析し、放射光XAFS測定からCe原子価割合を求め、ガラス中のNd$$_{2}$$O$$_{3}$$がSi-O架橋構造やCe原子価に影響することを確認した。

口頭

将来の核燃料サイクルへのホウケイ酸ガラス固化技術の適用性に関する研究

狩野 茂; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄

no journal, , 

先進サイクルシステムにおける処分概念・性能評価技術の適用性検討に資する基盤的情報を整備するため、先進サイクルシステムで想定される高レベル放射性廃液(HLLW)組成に対する既存のホウケイ酸ガラス固化技術の適用性確認並びに想定ガラス固化体の特性データの取得・整備を行った。本報では、処理処分の合理化が期待できる技術オプション候補の一つとして、ガラス固化時に相分離物を発生させやすいモリブデン等を予め廃液から取り除くオプションを想定して実施したホウケイ酸ガラス固化試験及び模擬固化ガラスの浸出率測定(MCC-1法に準拠した方法)の結果について紹介する。合わせて、溶融炉の運転上支障となる、高レベル放射性廃液中の白金族元素及びその化合物(白金族物質)を収着できる可能性のある材料として無機多孔質構造体を呈し、組成,構造を任意に制御しやすい、セラミックスナノシートを用いた収着試験の結果について紹介する。

口頭

東海再処理施設における高放射性廃液の固化安定化に向けた取組み

窪木 道克; 内藤 信一; 角 洋貴; 中山 治郎; 狩野 茂; 新妻 孝一; 小高 亮; 藤原 孝治

no journal, , 

日本原子力研究開発機構の東海再処理施設(TRP)においては、平成23年3月に発生した大地震に対する設備の健全性確認を実施するとともに、福島第一原子力発電所の事故を受けて、津波等による全交流電源喪失を想定した高放射性廃液(HAW)等に対する冷却機能や水素掃気機能の確保、施設への浸水防止対策などの緊急安全対策を実施してきた。TRPには、現在、約400m$$^{3}$$のHAWが貯蔵されており、このHAWを東海ガラス固化技術開発施設(TVF)において全量ガラス固化するためには約20年を要することから、ガラス溶融炉の更新、遠隔機器の整備等を計画的に進めていく必要がある。新規制基準適合に向けた対応と並行しHAW等の固化・安定化を計画的に進めることについては、これらの潜在的ハザードについての実態把握調査を通じて、原子力規制委員会より当面5年間の固化・安定化処理の実施が認められた。TVFにおいては来年度第3四半期からのガラス固化運転開始を目指し、これまでインセルクレーンや両腕型マニプレータ等の遠隔機器の補修・整備を行うとともに、内部溢水対策、屋外監視カメラの設置、HAWの蒸発乾固対策等の施設の安全対策の強化を進めてきている。

口頭

糸静線南部の活動と赤石山脈北部の隆起・削剥史; 低温領域の熱年代とthermo-kinematicモデルによる検討

末岡 茂; 池田 安隆*; 狩野 謙一*; 堤 浩之*; 田上 高広*; Kohn, B.*; 長谷部 徳子*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 柴田 健二*

no journal, , 

フィッション・トラック法、(U-Th)/He法、U-Pb法などの熱年代学的手法と、thermo-kinematicモデルを用いて、赤石山脈北部の隆起・削剥史と、糸静線南部の断層活動との関係について検討した。各年代値は、おおむね白州$$sim$$鳳凰山断層に向かって東方に若返る傾向を示し、これらの断層活動が山地の隆起に最も寄与していると考えられる。Thermo-kinematicモデルによるより詳細な検討結果によれば、変位速度が5$$sim$$10mm/yr、rampの傾斜が27$$sim$$45$$^{circ}$$、デコルマの深度が20$$sim$$25kmのflat-ramp構造を仮定すると、今回得られた年代値および既報の断層パラメータ等を齟齬なく説明できる。

口頭

低温領域の熱年代学とthermo-kinematicモデルに基づいた赤石山脈北部の隆起・削剥史

末岡 茂; 池田 安隆*; 狩野 謙一*; 堤 浩之*; 田上 高広*; Kohn, B. P.*; 長谷部 徳子*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 柴田 健二*

no journal, , 

フィッション・トラック法, (U-Th)/He法, U-Pb法などの熱年代学的手法と、thermo-kinematicモデルを用いて、赤石山脈北部の隆起・削剥史と、糸静線南部の断層活動との関係について検討した。各年代値は、おおむね白州-鳳凰山断層に向かって東方に若返る傾向を示し、これらの断層活動が山地の隆起に最も寄与していると考えられる。Thermo-kinematicモデルによるより詳細な検討結果によれば、変位速度が5-10mm/yr、rampの傾斜が27-45$$^{circ}$$、デコルマの深度が20-25kmのflat-ramp構造を仮定すると、今回得られた年代値および既報の断層パラメータ等を齟齬なく説明できる。このとき、赤石山脈北部の基盤隆起速度と削剥速度は、いずれも約4mm/yrと推定できる。一方、赤石山脈南部については、先行研究で報告されている年代値が北部と傾向を異にすることや、山地側に隆起をもたらすような活断層が不明瞭なことから、北部とは異なる隆起史・隆起メカニズムを有している可能性が示唆される。

特許

溶融ガラスの電気化学測定に用いる酸化ニッケル/ニッケル参照極およびそれを用いた電気化学測定装置

永井 崇之; 狩野 茂; 大山 孝一; 西澤 代治

佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 関 克巳*; 猪瀬 毅彦*

特願 2013-241972  公開特許公報  特許公報

【課題】長時間安定した参照極電位が得られ、構造が簡単で、測定環境に適合した変更が可能なNIO/NI参照極を提供する。 【解決手段】アルミナるつぼなどから構成された耐熱容器1には、高温状態の溶融ガラス2が収容保持されている。この溶融ガラス2中には、作用極3、対極4ならびにNIO/NI参照極9の下部が浸漬されている。NIO/NI参照極9は、高温導電性材料からなる片閉管5内に酸化ニッケル(NIO)を溶存または含有させたガラスで構成されている溶融状態の参照極ガラス6が所定量装荷されている。この参照極ガラス6中に、ニッケル(NI)系金属極7を挿入した構成になっている。

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