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報告書

エマルションフローを利用した液・液抽出法によるウラン廃液処理試験

菅田 信博; 大天 正樹; 遠藤 裕治; 吉田 英明; 美田 豊; 長縄 弘親; 永野 哲志; 柳瀬 信之

JAEA-Technology 2015-007, 43 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2015-007.pdf:5.33MB

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターのウラン濃縮施設には、ウラン濃縮技術開発に使用した核不拡散に係わる機微情報を有する遠心分離機が存在している。この遠心機は希硫酸及び水による超音波洗浄等の湿式除染により部品表面へ付着した放射性物質を分離処理し、処理した廃液中のウランを除去することにより、廃液処理後に発生する澱物の放射能濃度を低減させることで、澱物処理が削減できるかの可能性を検討している。このため、平成19年度より原子力基礎工学研究部門と連携を図り、エマルションフロー法によるウラン抽出分離技術の開発を進めてきている。開発したエマルションフロー法を利用した試験装置について、希硫酸及び水の実廃液を用いた試験を行い、基礎試験で確認した性能が得られるかを検証した。

論文

Progress in development and design of the neutral beam injector for JT-60SA

花田 磨砂也; 小島 有志; 田中 豊; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.835 - 838, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:39.06(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射装置(NBI)と1基の負イオンNBIを用いて、合計30MWの重水素原子を100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIにおいては、1基あたり1.7MW, 85keVの重水素原子の入射に向けて、既存の正イオンNBIの電源の一部や磁気シールドを改造する設計を進めている。電源に関しては設計をほぼ完了し、改造機器の仕様を決定した。磁気シールドに関しては工学設計をほぼ完了し、今後、製作設計を開始する予定である。500keV, 10MW入射が要求されている負イオンNBIにおいては、同装置の心臓部である負イオン源の開発を強力に進めている。負イオン源内の真空絶縁を改善することによって、負イオン源の耐電圧を従来の400kVから設計電圧である500kVに大幅に改善した。加えて、イオン引き出し面積の約20%を用いたビーム生成実験において、2.8A, 500keVの水素負イオンビーム生成に成功した。本結果は1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。開発に加えて、設計・調達においても、500kV加速電源の改造設計を完了し、2010年度から調達を開始する。

論文

Development of the JT-60SA Neutral Beam Injectors

花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 椛澤 稔; et al.

AIP Conference Proceedings 1390, p.536 - 544, 2011/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:20.64

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射(NBI)装置と1基の負イオンNBI装置を用いて、合計30-34MWの重水素中性粒子ビームを100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIに関しては、JT-60SAの設計値である1基あたり2MW, 85keVの重水素中性粒子ビームの入射を達成している。その際、イオン源やイオンダンプ等のビームライン機器は、100秒入射が要求されるJT-60SAで既存の装置を改造することなく再使用できる見通しを得ている。また、10MW, 500keV入射が要求されているJT-60SAの負イオンNBI装置のための開発においては、500keV, 2.8Aの水素負イオンビーム生成に成功している。これは、1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。今後、実験装置を整備し、負イオンの100秒間生成のための開発研究を実施する予定である。

報告書

核燃料物質使用変更許可申請書(公開用) 〔平成7年3月8日申請〕

安念 外典; 遠藤 裕治; 本庄 正樹

PNC-TN6700 98-003, 14 Pages, 1998/04

PNC-TN6700-98-003.pdf:2.36MB

この資料には要旨はありません。

報告書

動力炉・核燃料開発事業団人形峠事業所における使用の方法の変更に関する新増設協議書; 遠心機処理試験等

安念 外典; 遠藤 裕治; 本庄 正樹

PNC-TN6700 98-002, 15 Pages, 1995/03

PNC-TN6700-98-002.pdf:0.25MB

計画概要1)目的:動力炉・核燃料開発事業団(以下「本事業団」という。)の人形峠事業所の濃縮工学施設(以下「本施設」という。)は、昭和51年に原子力委員会の決定に基づく、遠心分離法によるウラン濃縮施設として設置され、昭和54年9月に一部、昭和57年3月より前面運転に入り、平成2年3月をもって約10年に渡る試験・研究を終えたのち、平成5年5月より高性能遠心機による実用規模カスケード試験装置の運転を行なっている。一方、本事業団では、核拡散防止の観点により、試験・研究に使用した遠心機の機微情報の消滅処理技術に関する研究開発を行っている。今回、この研究開発の一環として、本施設ないに遠心機処理設備を設置し、機微情報消滅を行う際の作業性の検討を行うため、遠心機を構成する部品の機微情報の消滅処理試験と部品表面の放射性物質の分離処理試験(以下、両試験を合わせて「遠心機処理試験」という。)また、放射性固体廃棄物中のウラン量の低減のため、使用済フッ化ナトリウム(以下「NaF」という。)の処理を実施する。

口頭

インラインモニタサンプリングによる硬質塩化ビニル局所排気ダクトの座屈破損

松原 達郎; 遠藤 裕治; 山中 俊広; 倉本 隆雄; 大天 正樹; 杉杖 典岳

no journal, , 

使用済遠心機分解除染処理に使用している局所排気処理設備において、設備停止中にもかかわらず硬質塩化ビニル製の排気ダクトが破損する事象が発生した。原因を調査した結果、設備停止時にダンパー弁により隔離されるダクトの一部分に設置したエアスニッファによるエアサンプリングを停止しなかったために、ダクト内圧力が座屈耐力を超える負圧に到達し座屈破壊に至ったものと推定した。これを実証するため、到達圧力の調査、座屈応力解析を行うとともに、モックアップ試験装置を製作し、ダクト内負圧により硬質塩化ビニル製ダクトが座屈し瞬時に破壊する事象を確認した。

口頭

粒界工学による高性能FBR炉心材料の創製,1; 材料試作

山下 真一郎; 矢野 康英; 遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 渡辺 精一*; 宮城 雅徳*; 佐藤 信也*; 佐藤 裕*; 粉川 博之*; 川合 將義*

no journal, , 

高速炉用に開発されたオーステナイト系ステンレス鋼(PNC316)は、耐照射性と高温特性を兼備した材料として高速実験炉「常陽」や高速原型炉「もんじゅ」などで使用されている。この材料のさらなる高性能化には、耐照射性に関する本質的挙動解明に加えて、抜本的特性改善を期待し得る革新的技術の導入が必要と考えられている。われわれの研究グループでは、このような背景のもと、商用オーステナイト系ステンレス鋼のバルク特性(例えば、腐食特性など)の改良に実績のある「粒界工学的制御法」に注目し、PNC316への同手法の適用性を検討した。検討手順としては、まず初めに、系統的に熱処理条件(温度及び時間)を変え、結晶方位像顕微鏡法(OIM:Orientation Imaging Microscopy)を用いて溶体化のための最適条件を検討した。次いで、加工度と熱処理の組合せ条件を系統的に変え、溶体化の場合と同様、OIMによる粒界性格分布解析結果をもとに、高対応粒界密度が安定的に得られる加工熱処理条件範囲について検討した。これらの総合的な検討の結果、安定的に高対応粒界密度状態が得られる加工熱処理条件範囲を特定し、同手法の適用性に将来的な見通しを得た。

口頭

粒界工学による高性能FBR炉心材料の創製,2; 強度特性評価

矢野 康英; 山下 真一郎; 遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 渡辺 精一*; 宮城 雅徳*; 小山田 哲也*; 佐藤 信也*; 佐藤 裕*; 粉川 博之*; et al.

no journal, , 

PNC316等の高速炉用オーステナイト鋼は、耐照射性と高温強度を備えた高速炉炉心材料として高速実験炉「常陽」や高速原型炉「もんじゅ」などで使用されている。このオーステナイト鋼炉心材料のさらなる高性能化のために、基本特性を抜本的に改善し得る革新的技術の導入が必要と考えられている。そこで、われわれの研究グループではこのような背景のもと、商用のオーステナイト系ステンレス鋼のバルク特性(例えば、腐食特性など)の改良に実績のある 「粒界工学的制御法」に注目し、PNC316への同手法の適用性を検討するために、GBEMの引張特性について評価を行った。その結果、以下の評価を得た。GBEMのYS及びUTSは、BMのそれぞれ約70%と約90%であった。この傾向は、室温と500$$^{circ}$$Cの両者の強度で同様であった。伸びは、GBEMとBMでおおむね同程度であった。強度特性は対応粒界割合より結晶粒径に依存していると考えられる。また、BMとGBEMの500$$^{circ}$$Cの応力歪曲線よりGBEMの方がBMに比べ不連続変形が少なかった。この違いは対応粒界割合等に起因することが示唆される。

口頭

オーステナイト系ステンレス鋼における照射効果並びに腐食挙動に及ぼす粒界性質依存性

遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 山下 真一郎; 矢野 康英; 川合 將義*

no journal, , 

本研究では、粒界制御材(GBEM)の耐IASCC特性の基礎的調査として、Heイオン照射後の粒界偏析挙動及び腐食挙動を明らかにすることを目的とし、SUS316L GBEMに対し、鋭敏化処理(700$$^{circ}$$C, 120h)あるいはHeイオン照射(400$$^{circ}$$C, 2.2dpa)した後、TEM-EDSを用いて評価した。さらに、10%シュウ酸水溶液中で電解エッチングを行い、再びTEM観察することで粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対しシュウ酸水溶液中で電解エッチングを行ったところ、ランダム粒界では粒界腐食により膜厚が減少している様子が観察された。一方、双晶粒界では膜厚の変化は全く見られなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の$$Sigma$$3対応粒界や粒界三重点近傍においては、双晶粒界により粒界腐食のネットワークが分断化されることが明らかとなった。これより、低$$Sigma$$値対応粒界を高密度に含むGBEMは、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。

口頭

オーステナイト系ステンレス鋼の照射後腐食特性に及ぼす粒界性質依存性

遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 山下 真一郎; 矢野 康英; 川合 將義*

no journal, , 

オーステナイト系ステンレス鋼を原子炉構成材料として用いる場合の問題点の一つに照射促進応力腐食割れ(IASCC)が挙げられる。この主原因の一つとして、照射誘起偏析(RIS)による粒界でのCr濃度低下に起因した耐食性の劣化が考えられている。近年、オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化対策の一つとして、高密度の対応粒界を有する粒界制御材(GBEM)が開発された。本研究では、GBEMの原子力プラントへの応用を見据え、耐IASCC特性の基礎的調査としてHeイオン照射後の粒界偏析挙動と腐食挙動の相関を検討した。商用SUS316L鋼に対し粒界制御処理を施し、鋭敏化処理またはHeイオン照射し、内部組織や粒界近傍の濃度分布をTEM-EDSを用いて評価し、10%シュウ酸水溶液中で電解エッチングを行い、粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対しシュウ酸水溶液中で電解エッチングを行ったところ、ランダム粒界では粒界腐食により膜厚が減少している様子が観察された。一方、双晶粒界では膜厚の変化は全く見られなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の$$Sigma$$3対応粒界や粒界三重点近傍においては、粒界腐食のネットワークが双晶粒界により分断化されることが明らかとなった。これら粒界の偏析挙動を調査したところ、粒界腐食が生じたすべての粒界で照射誘起偏析によるCr枯渇が認められた。これより、低$$Sigma$$値対応粒界を高密度に含む粒界制御鋼は、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。

口頭

耐照射用オーステナイト鋼粒界制御材料の照射効果

坂口 紀史*; 谷川 隆亮*; 遠藤 正樹*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 川合 將義*; 山下 真一郎; 矢野 康英

no journal, , 

照射促進応力腐食割れの主原因の一つとして、照射誘起偏析による粒界でのCr濃度低下に起因した耐食性劣化が挙げられる。近年、オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化対策の一つとして、高密度の対応粒界を有する粒界制御材が開発された。本研究では、粒界制御材の原子力プラントへの応用を見据え、耐IASCC特性の基礎的調査としてHeイオン照射後の粒界偏析挙動と腐食挙動の相関を検討した。供試材としてSUS 316L鋼及び高速炉用PNC316鋼に対して粒界制御処理を施した材料を用いた。これらに対し鋭敏化処理又はHeイオン照射を行い、内部組織と粒界近傍の濃度分布を評価した。さらに、電解エッチングにより粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対し電解エッチングを行った結果、ランダム粒界では粒界腐食による膜厚減少が観察された。一方、双晶粒界では膜厚変化は生じなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の$$Sigma$$3対応粒界や粒界三重点近傍では、粒界腐食のネットワークが双晶粒界により分断化されることが示された。これら粒界偏析挙動の調査により、粒界腐食が生じたすべての粒界で照射誘起偏析によるCr枯渇が認められた。これより、低$$Sigma$$値対応粒界を高密度に含む粒界制御鋼は、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。

口頭

高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発,4; 粒界制御材料のイオンとHVEM照射とその特性

坂口 紀史*; 遠藤 正樹*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 矢野 康英; 山下 真一郎; 川合 將義*

no journal, , 

粒界制御処理により高密度の対応粒界を導入したオーステナイト系ステンレス鋼の耐照射特性をイオン/電子線照射試験により調査した。粒界制御を施すことにより、ランダム粒界ネットワークが対応粒界により効率的に分断化され、照射に伴うCr欠乏に起因した粒界腐食の進展が対応粒界で停止する可能性が示された。

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