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報告書

ゲル化振動充填燃料小規模製造施設の調査

前川 一彦*; 吉村 忠宏*; 菊池 俊明*; 星野 康史*; 宗片 英樹*; 清水 真*

JNC-TJ9420 2005-004, 284 Pages, 2005/02

JNC-TJ9420-2005-004.pdf:11.56MB

FBRサイクル実用化戦略調査研究では、候補となるFBRサイクルシステムについて安全性、経済性、環境負荷低減性、核拡散抵抗性、運転・保守補修性などの観点から総合的なシステム検討と特性評価を行っている。その一環として、FBR燃料を対象とする外部ゲル化プロセスによる振動充填燃料製造施設について調査を行った。 昨年度までに生産規模200tHM/yの燃料製造施設について、ゲル化工程および試薬回収工程の主要機器の概略検討を行うとともに、セル内機器配置設計、建屋配置設計を行い、安全性、経済性、廃棄物発生量等の検討を行ってきた。 今年度は、これまでの顆粒製造工程のほかに振動充填以降、燃料集合体貯蔵庫までを調査範囲に加え、遠隔自動化および遠隔保守性の観点から、主要機器の設計検討を深めるとともに、経済性を追求した小規模製造施設全体の概念を構築した。施設検討は50tHM/y規模施設を中心に実施し、生産規模200tHM/yの燃料製造施設についても見直し検討を行った。また、他の燃料製造システムとの比較評価を行うことを念頭に置き、振動充填以降の工程機器については、共通とするべき機器はペレット燃料製造と同等設計とした。その他、設計検討に基づき各規模施設の経済性及び環境負荷低減性に係わるシステム特性評価データを取得した。従来の設計と比較して、ゲル化顆粒製造工程についてはプラグ輸送型の気流輸送設備の採用などを前提として工程セルの高さを下げ、振動充填以降の工程については、ペレット燃料製造の合理化配置を適用することで、燃料製造建屋がコンパクトになった。

報告書

サーマルストライピングに関する研究の現状と今後の研究計画

村松 壽晴; 笠原 直人; 菊池 政之; 西村 元彦; 上出 英樹

JNC-TN9400 2000-010, 168 Pages, 2000/02

JNC-TN9400-2000-010.pdf:8.78MB

サーマルストライピングは高温と低温の流体が構造材に交互に接することにより、構造材の温度分布が時間的に変動し、結果として構造材に熱応力による高サイクル疲労を生じさせる現象である。ナトリウム冷却高速炉では、ナトリウムの高い熱伝導率により流体側の温度変動が構造に伝わりやすいため特に留意が必要である。本現象は流体と構造の境界分野にある複雑な現象であることから、十分な解明がなされておらず、設計では構造表面での温度変動幅を考えられる最大温度差である流体の混合前温度差とするか、モックアップ試験により温度変動幅等を測定した上で保守的に設計条件を定めることが多い。また、その方法はルール化/基準化されていない。これに対し、著者らは流体と構造の両面からの分析により、流体側の温度変動の発生から構造内への伝達までの過程を現象論的に明らかにしつつあり、熱疲労に対する支配因子として温度ゆらぎ振幅の減衰に着目している。これまでに、流体内、熱伝達、構造材内での変動の減衰を考慮し、疲労損傷、き裂進展まで評価できる解析コードシステムを構築してきており、実機解析を通してその適用性を確認した。今後は、実験検証を継続して一般化していく予定である。さらに、高速炉の経済性向上に寄与するためには、温度変動の減衰を含め熱荷重を合理的に評価し設計に適用できる「サーマルストライピングの評価ルール」を確立する必要がある。その原案を構築し、大きく2つの道筋を立てた。すなわち、現象解明を進めることによって、温度ゆらぎ振幅の減衰機構等の支配メカニズムを忠実にモデル化した詳細解析手法を提示するとともに、安全率を明確にした見通しの良い簡易評価手法を提案し、解析に基づく詳細評価手法と並行して選択できる評価体系を整備する。本報ではこの目標に必要な実験計画を策定し、さらにより一般的な熱荷重の取り扱いについて検討した。

口頭

東海再処理施設30年のあゆみと今後の展望,3; 溶解・清澄工程の運転実績と改良

鈴木 一之; 菊池 英樹; 畠 勝郎; 田中 賢; 宮本 正紀; 中村 芳信; 林 晋一郎

no journal, , 

東海再処理施設の溶解・清澄工程は回分式で運転され、30年の運転を通じ、これまでに約3100バッチの使用済燃料の処理を行ってきた。この間に発生した主要な課題として、溶解工程における溶解槽の腐食による故障,PWR燃料処理時の急激な内圧上昇及びパルスフィルタの詰りによる再処理工程の稼働率の低下があった。本報では、これら課題の対策として実施した改良結果について報告する。

口頭

ふげんMOX使用済燃料再処理試験,3; 溶解特性試験

畠 勝郎; 鈴木 一之; 菊池 英樹; 古川 隆之; 中村 芳信; 林 晋一郎

no journal, , 

MOX燃料再処理において工学規模でデータを採取し実証を行うことは、軽水炉MOXの本格再処理を進めるうえで重要である。今回の試験では、ふげんMOXタイプB燃料処理時の溶解率,Kr放出挙動及び溶解液中の不溶解残渣の性状を調査し、これまでの軽水炉燃料と比較することにより溶解特性についての評価を行ったので、その結果を報告する。

口頭

溶解槽洗浄装置の開発,2; 高圧水式洗浄装置の実機適用

照沼 宏隆; 下山田 哲也; 古川 隆之; 菊池 英樹; 三好 竜太; 横田 知; 中村 芳信; 林 晋一郎

no journal, , 

東海再処理施設の溶解槽において生じるスラッジ除去を目的に高圧水を利用した洗浄装置を開発した。セル内の実機溶解槽に適用し、効率的にスラッジを除去するとともに、溶解液の送液速度の回復等により安定した溶解運転を行うことができた。

口頭

ふげんMOX燃料再処理時の溶解液のPu濃度調整方法

菊池 英樹; 鈴木 一之; 須貝 英司; 疋田 敬一; 大谷 武久; 佐本 寛孝; 林 晋一郎

no journal, , 

東海再処理施設(TRP)では、現在までにふげんMOXタイプB燃料(以後、「ふげんMOX燃料」という)約6トンの再処理を行った。ふげんMOX燃料はPu含有率が軽水炉燃料に比べ高く、溶解液のPu濃度を軽水炉燃料相当に調整する必要がある。本件では、Pu濃度の調整方法及び清澄工程から残渣に同伴して高放射性濃縮廃液(HAW)へ移行するPu挙動について調査した。ふげんMOX燃料を処理するのに際して、硝酸ウラニルを用いたPu濃度の調整方法を確立し、軽水炉燃料と同様な処理が行えることを確認した。また、HAWへ移行するPu挙動を調査した結果、パルスフィルタ洗浄液に含まれHAWへ移行するPu量はHAWへ移行する全Pu量の95%程度であり、軽水炉燃料と同程度であった。

口頭

東海再処理工場せん断オフガス系バタフライ弁の交換,2; 弁調査結果

須貝 英司; 菊池 英樹; 畑中 聡; 大谷 武久; 鈴木 一之; 田口 克也

no journal, , 

東海再処理工場(TRP)のせん断オフガス処理工程に約16年間設置した換気系の仕切り弁(バタフライ弁)を交換し、高線量環境下に長期間置かれた当該弁の劣化状況を調査した。調査項目として、外観観察,線量率測定・核種分析,シール部(フッ素ゴム)の硬度測定を実施し、その結果、シール部のオフガス接触部表面に黒色の粘着性のある劣化物の付着が認められたが、劣化に伴う硬度の上昇傾向は認められなかった。今回の調査により、再処理工程のパッキン等で広く使用されるフッ素ゴムについてセル内・オフガス環境下における劣化データを得ることができた。今後、同種の材料を使用している箇所の保全計画等に反映していく。

口頭

東海再処理施設の溶解槽におけるスラッジ除去技術について

須貝 英司; 畠 勝郎; 菊池 英樹; 照沼 宏隆; 内田 直樹; 田口 克也

no journal, , 

使用済燃料の溶解液には、白金族等の硝酸に溶解しない核分裂生成物や被覆管の切粉等の不溶解残渣、Mo及びZrを主成分とした沈殿物が含まれる。これらの不溶解残渣及び沈殿物(以下、スラッジ)の一部が溶解槽内で蓄積することにより、送液配管や計装配管の閉塞の原因となる。このため、スラッジ除去技術の確立を目的とし、東海再処理施設の溶解槽において、スラッジ特性の調査及びそれを反映した除去方法・除去装置の開発を行っている。今回、これらのうち、溶解槽から回収したスラッジの特性調査の結果、また、スラッジ除去技術として、溶解槽洗浄装置の開発及び溶解槽への適用結果、配管における試薬によるスラッジの化学的除去の適用結果等について報告する。

口頭

再処理工程におけるKrガス放出特性の調査

大谷 武久; 鈴木 一之; 畠 勝郎; 菊池 英樹; 中村 大司; 佐本 寛孝; 田中 志好

no journal, , 

東海再処理工場(TRP)では、再処理オフガス中の主要核種の挙動調査の一環として、Krガス放出特性に関する調査を実施している。Krガスは、せん断,溶解過程で全量がオフガス系へ移行し、燃料溶解の進行を確認する指標となる。TRPでは、これまでにLWR燃料(PWR,BWR)に加え、ATR燃料(UO$$_{2}$$,MOX)の4種の使用済燃料の処理実績を有する。これらの処理実績から運転管理の指標となるKrガスの放出特性に関して、燃焼度,燃料種別の影響を把握する目的で、せん断,溶解過程におけるKrガスの放出と運転との関係,SOG系,DOG系へのKr移行割合等を調査した。今回は、新たに取得したATR-UO$$_{2}$$, ATR-MOX燃料に関する調査結果をLWR燃料との比較を含め報告する。

口頭

溶解工程における送液装置等の詰まり除去技術

中村 大司; 菊池 英樹; 照沼 宏隆; 内田 直樹; 田中 志好

no journal, , 

東海再処理施設の溶解槽で発生するスラッジは工程内貯槽に堆積しやすく、送液配管を閉塞させる要因となっている。槽内や送液配管のスラッジ除去は系統に開放的可能な箇所が少なく、高線量であるため困難な場合が多い。本報では、配管のスラッジ除去技術の確立のために実機に適用した送液配管等の詰まり除去方法及び装置について報告する。

口頭

東海再処理施設の使用済燃料溶解液を取扱うバルブの保守管理

菊池 英樹; 沼田 伸二; 鈴木 一之; 脇本 文次; 田中 志好

no journal, , 

東海再処理施設(TRP)は約35年の運転を通じ、これまでに約1140tUの使用済燃料の処理を行ってきた。TRPの清澄工程には使用済燃料溶解液の環境下で使用する2種バルブが設置されている。溶解液を取り扱う工程においては、通常バルブを用いることは少なく、これらの運転データは非常に貴重である。本報では、これまでの運転で経験してきた厳しい環境下においても、内外通発生時の検知方法、材料の耐食性を考慮した設計、運転管理を行うことで現実的な運用が可能であることを再処理施設の運転を通じて実証した。

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