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論文

Development of remote sensing technique using radiation resistant optical fibers under high-radiation environment

伊藤 主税; 内藤 裕之; 石川 高史; 伊藤 敬輔; 若井田 育夫

JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011038_1 - 011038_6, 2019/01

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の原子炉圧力容器と格納容器の内部調査への適用を想定して、光ファイバーの耐放射線性を向上させた。原子炉圧力容器内の線量率として想定されている~1kGy/hレベルの放射線環境に適用できるよう、OH基を1000ppm含有した溶融石英コアとフッ素を4%含有した溶融石英クラッドからなるイメージ用光ファイバを開発し、光ファイバをリモートイメージング技術に応用することを試みた。イメージファイバの本数は先行研究時の2000本から実用レベルの22000本に増加させた。1MGyのガンマ線照射試験を行った結果、赤外線画像の透過率は照射による影響を受けず、視野範囲の空間分解能の変化も見られなかった。これらの結果、耐放射線性を向上させたイメージファイバを用いたプロービングシステムの適用性が確認できた。

論文

High temperature physicochemical properties of irradiated fuels

石川 高史; 大西 貴士; 廣沢 孝志; 田中 康介; 勝山 幸三

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 10 Pages, 2017/00

Research and development (R&D) of high temperature behavior of irradiated fuels have been conducted for many years in the Alpha-Gamma Facility (AGF) of Japan Atomic Energy Agency (JAEA). An apparatus for measuring melting temperatures for irradiated fuels and an apparatus for the evaluation of radionuclides (fission products; FPs and actinides) release behavior from the irradiated fuels were installed in hot cells in AGF. In this paper, the activities of the R&D of the high temperature behavior of irradiated fuels are reviewed and detailed descriptions of the apparatuses are provided.

論文

In-vessel inspection probing technique using optical fibers under high radiation dose

伊藤 主税; 内藤 裕之; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 西村 昭彦; 若井田 育夫; 関根 隆

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

福島第一原子力発電所の燃料デブリの取り出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な光ファイバを用いた遠隔調査技術を開発している。積算$$gamma$$線量100万Gyまで使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基を1000ppm含有させることにより耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを試作して$$gamma$$線照射試験によりその耐放射線性を確認した。これにより、積算100万Gyまで、イメージファイバによる観察及びレーザー分光による元素分析が行える見通しを得た。また、さらに耐放射線性を向上させるためにフッ素を含有した高純度石英光ファイバを試作し、ルビーシンチレータと組み合わせて放射線計測できることを確認した。これらにより、高耐放射線性光ファイバを用いた高放射線環境の遠隔調査装置が開発できることを示した。

論文

High sensitive and reliable FFDL technique for Monju using laser resonance ionization mass spectrometry

青山 卓史; 石川 高史; 伊藤 主税; 岩田 圭弘; 原野 英樹*

Transactions of the American Nuclear Society, 106(1), p.611 - 613, 2012/06

レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出(FFDL)システムの「もんじゅ」への適用性及びRIMSシステムの「もんじゅ」への設置について検討した。「もんじゅ」用FFDL条件におけるKr及びXeタグガス分析誤差を評価した結果、信頼度68%でタグガスを識別可能であり、RIMSが「もんじゅ」のFFDLに適用できることを確認した。また、設計したRIMS装置は、1次アルゴンガス系統などに接続可能であり、既存のFFDL装置と併設できる。

報告書

原子力発電プラント・データベースシステムの概念設計

石川 雅章*; 泉 文男; 須藤 高史

JAERI-M 84-051, 40 Pages, 1984/03

JAERI-M-84-051.pdf:1.09MB

この報告書は、原子力発電プラント・データベースシステム開発の一環として行われた共同研究の成果について述べるものである。共同研究では、公開されている原子炉設置許可申請書中の安全設計データを中心とするデータに、日本語処理とイメージ処理を適用するデータベースシステムの概念設計を行ったもので、その成果の概要を述べている。

口頭

ナトリウム中可視化装置を用いた「常陽」炉心頂部モックアップ体の水中観察試験

石川 高史; 川原 啓孝; 山下 卓哉; 田川 明広; 小舞 正文*

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却型高速炉は冷却材が不透明であることから、USVをNa中構造物の検査に適用するための技術開発が進められている。本試験で使用したUSVは、2次元配列された圧電素子から画像化対象に対して超音波を発・受信し、得られる反射波の信号を開口合成処理することにより超音波信号値の分布データを取得する。この信号値は反射物のある位置で大きくなることから、強度が最大となるポイント及びその時の超音波伝搬時間より等高線図を作成できる。高速実験炉「常陽」炉心頂部モックアップ体の水中観察試験を実施し、燃料ピンバンドル頂部を観察することで、USVの高速炉への適用性を検討した。

口頭

汚染分布調査における放射線計測

伊藤 主税; 眞田 幸尚; 伊藤 敬輔; 近藤 敦哉; 石川 高史; 中野 弘信; 野崎 達夫; 鳥居 建男; 納冨 昭弘*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により環境に放出された放射性物質を除去し、環境を回復することは、事故対応の最重要課題の一つであり、実際に除染作業の対象エリアにおいて放射性物質による環境の汚染状況を把握し、除染作業に反映するとともに、除染による線量低減効果を確認することが重要である。宅地,農地,山林等を含む広範な地域を対象とする汚染分布調査において、放射線測定器を搭載した自律飛行型無人ヘリコプタやシンチレーション光ファイバを用いた放射線分布計測を実施し、無人ヘリコプタやPSFによる線量率モニタリングが汚染地域での分布測定に有用であることを示した。無人ヘリコプタは人が容易に立ち入れない田畑,森林,山の斜面等を迅速に広域測定でき、PSFは10mオーダの分布をより詳細に測定できるほか、無人ヘリコプタが苦手な家屋周りや河川,池等の水中のモニタリングへ適用できることから、両者の特長を活かすことにより効果的なモニタリングが可能となり、技術開発と実用化を進めていく。

口頭

Study on high sensitive FFDL technique for Monju using laser resonance ionization mass spectrometry

宮原 信哉; 青山 卓史*; 石川 高史; 伊藤 主税; 岩田 圭弘; 原野 英樹*

no journal, , 

レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出(FFDL)システムの「もんじゅ」への適用性及びRIMSシステムの「もんじゅ」への設置について検討した。「もんじゅ」用FFDL条件におけるKr及びXeタグガス分析誤差を評価した結果、信頼度68%でタグガスを識別可能であり、RIMSが「もんじゅ」のFFDLに適用できることを確認した。また、設計したRIMS装置は、1次アルゴンガス系統などに接続可能であり、既存のFFDL装置と併設することが可能である。

口頭

Study on high sensitive FFDL technique for Monju and next generation SFR using laser resonance ionization mass spectrometry

青山 卓史; 石川 高史; 岩田 圭弘; 伊藤 主税; 諸橋 裕子; 竹田 敏一*

no journal, , 

ナトリウム冷却型高速炉(SFR)の安全性の向上を目指して、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出(FFDL)手法の研究を進めている。測定元素を選択的にイオン化し検出するため、RIMSは微量レベル(pptオーダー)の同位体分析に適している。FFDLは、燃料集合体ごとに同位体比を変えてブレンドされたキセノン(Xe)及びクリプトン(Kr)ガス(タグガス)の同位体分析により行う。「常陽」ではタグガスを封入したカプセルのクリープ破断実験により、RIMSがFFDLに適用できることを実証された。次に、RIMSを用いたFFDLシステムの「もんじゅ」への適用性及びRIMSシステムの「もんじゅ」への設置について検討した。「もんじゅ」用FFDL条件におけるKr及びXeタグガス分析誤差を評価した結果、信頼度68%でタグガスを識別可能であり、RIMSが「もんじゅ」のFFDLに適用できることを確認した。また、設計したRIMS装置は、1次アルゴンガス系統などに接続可能であり、既存のFFDL装置と併設できる。

口頭

RIMSを用いた「もんじゅ」用FFDLの信頼性向上に関する研究

青山 卓史; 石川 高史; 岩田 圭弘; 伊藤 主税

no journal, , 

ナトリウム冷却型高速炉の安全性の向上を目指して、レーザー共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出(FFDL)手法の研究を進めている。RIMSは測定元素を選択的にイオン化し検出するため、微量レベル(pptオーダー)の同位体分析に適している。「常陽」ではキセノン(Xe)及びクリプトン(Kr)ガス(タグガス)を封入したカプセルの炉内クリープ破断実験にRIMSを適用し、カバーガス中のタグガス同位体比の分析によりRIMSがFFDLに適用できることを実証した。また、「常陽」で実施した燃料破損模擬試験にもRIMSを適用し、模擬破損ピンからカバーガスに移行したFPガスの分析に成功し、ガスの燃焼度推定による被疑破損燃料集合体の絞り込みに適用できる可能性を示した。次に、RIMSを用いたFFDLシステムの「もんじゅ」への適用性及びRIMSシステムの「もんじゅ」への設置について検討した。「もんじゅ」用FFDL条件におけるKr及びXeタグガス分析誤差を評価した結果、信頼度68%でタグガスを識別可能であり、RIMSが「もんじゅ」のFFDLに適用できることを確認した。また、設計したRIMS装置は、「もんじゅ」に既設の1次アルゴンガス系統などに接続可能であり、既存のFFDL装置と併設可能であることがわかった。

口頭

High sensitive and reliable FFDL technique for sodium cooled fast reactor using laser resonance mass spectrometry

青山 卓史; 竹田 敏一*; 石川 高史; 岩田 圭弘; 伊藤 主税; 諸橋 裕子

no journal, , 

レーザー共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出(FFDL)手法の研究を進めている。RIMSは測定元素を選択的にイオン化し検出するため、微量レベル(pptオーダー)の同位体分析に適している。その第一段階として、「常陽」でキセノン(Xe)及びクリプトン(Kr)ガス(タグガス)を封入したカプセルの炉内クリープ破断実験にRIMSを適用し、カバーガス中のタグガス同位体比の分析によりRIMSがFFDLに適用できることを実証した。また、「常陽」で実施した燃料破損模擬試験にもRIMSを適用し、模擬破損ピンからカバーガスに移行したFPガスの分析に成功し、ガスの燃焼度推定による被疑破損燃料集合体の絞り込みに適用できる可能性を示した。さらに、RIMSを用いたFFDLシステムが「もんじゅ」に適用できることを確認した。

口頭

「もんじゅ」タギング法破損燃料検出装置の性能確認,2; 1次アルゴンガス系バックグランド測定

諸橋 裕子; 鈴木 敏; 石川 高史

no journal, , 

高速増殖原型炉もんじゅのタギング法破損燃料検出装置(FFDL)の性能確認のため、1次アルゴンガス系の希ガスバックグランド濃度を測定するとともに、レーザ共鳴イオン化質量法(RIMS)による分析を行い、測定値の妥当性確認を行った。

口頭

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,3-4; シンチレータと光ファイバを用いた放射線計測

伊藤 敬輔; 石川 高史; 内藤 裕之; 伊藤 主税

no journal, , 

福島第一原子力発電所の格納容器内・圧力容器内の$$gamma$$線量率を遠隔で計測するため、シンチレータと光ファイバを利用した計測システムを開発している。本システムでは、光ファイバの先端にシンチレータを取付け、光ファイバでシンチレーション光を伝送して光の強度を計測する。光ファイバにはコアにフッ素を添加して耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを用いる。光ファイバを放射線環境下で使用するとチェレンコフ光を発するため、シンチレータには光ファイバの発光と弁別可能な光を発するルビーシンチレータを用いる。シンチレーション光を光ファイバの発光と分離できることを確認するため、計測システムを試作して$$^{60}$$Co$$gamma$$線源を用いて照射試験を行い、分光器を用いて光波長スペクトルを測定した結果、バックグランド信号として300nmから500nmに光ファイバの発光と思われる出力が見られたが、693nm及び714nmに観察されたシンチレーション光のピークに比べて十分低いことから、ルビーシンチレータの発光を光ファイバの発光と分離して検出できることを確認した。

口頭

アルミナ蛍光板及び光ファイバを用いた高線量率$$gamma$$線計測システムの開発

石川 高史; 伊藤 敬輔; 内藤 裕之; 伊藤 主税; 関根 隆

no journal, , 

福島第一原子力発電所の格納容器・圧力容器内の$$gamma$$線計測を目指し、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$の多結晶体にCr$$_{2}$$O$$_{3}$$を0.4%含有させたアルミナ蛍光板のシンチレーション光をフッ素を添加した高純度石英光ファイバで伝送することにより、10$$^{0}$$$$sim$$10$$^{4}$$Gy/hまで遠隔計測可能なシステムを開発している。$$gamma$$線照射試験の結果から、アルミナ蛍光板の発光と光ファイバの発光とを分離して計測できる見込みである。また、アルミナ蛍光板厚さ0.1mm$$sim$$0.5mmの範囲で、厚さに対する発光量が概ね比例する結果が得られた。さらに、線量率の増加に伴い、アルミナ蛍光板の発光量も増加する傾向が見られ、発光量により$$gamma$$線量率が測定できる見通しを得た。今後、この結果を踏まえ計測システムを検討し、試作機を製作してその性能を評価するとともに、耐放射線性を把握してシステムの適用性を評価する予定である。

口頭

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,4-1; 放射線環境下での観察・放射線計測

伊藤 主税; 内藤 裕之; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 西村 昭彦; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)の燃料デブリの取出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な、可視化(観察)、元素分析、放射線計測の機能を有する光ファイバ遠隔検知技術を開発し、10$$^{4}$$Gy/h以上の高線量環境下で1日以上連続使用できる性能を目指している。ファイバスコープによる観察技術については、ヒドロキシ基(OH基)を添加した溶融石英光ファイバの基礎試験結果に基づき、実用レベルの2万画素イメージファイバを試作した。放射線計測については、OH基添加より耐放射線性に優れるフッ素を添加した溶融石英光ファイバとルビーシンチレータを用いた放射線計測の原理を確認し、検出器を試作した。これらに$$gamma$$線を積算1MGyまで照射した結果、10$$^{4}$$Gy/hで1日以上となる積算線量1MGyの放射線環境で遠隔観察・放射線計測が可能な見通しを得た。今後は、本技術に基づく試作機を設計・製作し、1F適用に向けた実証を行う予定である。

口頭

高速炉燃料の過熱時における放射性物質放出挙動,1; 加熱試験

石川 高史; 田中 康介; 佐藤 勇*; 大西 貴士; 廣沢 孝志; 清野 裕; 大野 修司; 浜田 広次; 所 大志郎*; 関岡 健*; et al.

no journal, , 

高速炉におけるソースターム評価に資する基礎データを取得するため、高速実験炉「常陽」で照射したMOX燃料を2773K、2973K及び3173Kでそれぞれ加熱し、燃料から放出したCs及びFPガスを測定した。

口頭

高速炉燃料の過熱時における放射性物質放出挙動,2; 放出核種分析

大西 貴士; 田中 康介; 佐藤 勇*; 石川 高史; 廣沢 孝志; 勝山 幸三; 清野 裕; 大野 修司; 浜田 広次; 所 大志郎*; et al.

no journal, , 

照射済高速炉燃料の加熱試験により放出されたFP等の放射性物質が沈着した部材(サンプリングパーツ)を対象に、核種分析を実施し、高速炉のソースターム評価に資する基礎データを取得した。

口頭

高速炉燃料の過熱時における放射性物質放出挙動,3; 放出速度評価

田中 康介; 佐藤 勇*; 大西 貴士; 石川 高史; 廣沢 孝志; 勝山 幸三; 清野 裕; 大野 修司; 浜田 広次; 所 大志郎*; et al.

no journal, , 

照射済高速炉燃料の加熱試験により放出されたFP等の放射性物質が沈着した部材(サンプリングパーツ)を対象に実施した核種分析結果等に基づき、高速炉燃料からのFP等の放出速度を評価した。

口頭

Release behavior of radionuclides from MOX fuels irradiated in a fast reactor during heating tests

田中 康介; 佐藤 勇*; 大西 貴士; 石川 高史; 廣沢 孝志; 勝山 幸三; 清野 裕; 大野 修司; 浜田 広次; 所 大志郎*; et al.

no journal, , 

照射済高速炉燃料の加熱試験(2773K, 2973K及び3173K)により放出したFP等が沈着したサンプリングパーツにおける核種分析結果等に基づき、高速炉燃料からのFP等の放出速度を評価した。その結果、FP核種の放出速度は、従来の軽水炉燃料で得られている知見と同等または低い値となる傾向を示した。また、燃料組成については、先行研究結果で得られた軽水炉燃料におけるデータのばらつきの範囲内にあることがわかった。

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