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報告書

燃料棒内酸素センシング技術の開発; 酸素センサーの特性試験

齋藤 順市; 星屋 泰二; 桜井 文雄; 酒井 陽之

JAERI-Tech 96-015, 58 Pages, 1996/03

JAERI-Tech-96-015.pdf:1.66MB

材料試験炉部では、軽水炉等で照射された高燃焼度燃料について、その諸特性をJMTRで再照射しながら把握していくことを目的とした、新しい照射技術の開発を継続して行っている。本報告は、これらの照射技術開発の一環として進めている燃料棒内酸素センシング技術の開発のうち、固体電解質である安定化ジルコニアを用いた酸素センサーの特性試験についてまとめたものである。試験では、参照電極として、Ni/NiO、Cr/Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$及びFe/FeOの粉末を用い、酸素センサーが示す起電力性能とその安定性、センサー寿命等について評価した。その結果、最も安定した起電力を長時間示したジルコニアセンサーの参照極は、Ni/NiO極であることを明らかにした。技術開発の最終目標は、出力急昇時の燃料棒内酸素ポテンシャルの変化を測定することである。

報告書

遠隔操作型高温疲労試験装置の開発

近江 正男; 三村 英明; 石井 敏満; 深谷 清; 米川 実; 後藤 一郎; 加藤 佳明; 齋藤 順市; 衛藤 基邦; 酒井 陽之

JAERI-Tech 96-005, 39 Pages, 1996/02

JAERI-Tech-96-005.pdf:2.28MB

高温工学試験研究炉用圧力容器鋼材の中性子照射による耐久特性として疲労強度データを取得するために、高温真空雰囲気中で疲労試験が行える遠隔操作型高温疲労試験装置を開発した。本装置は、試験機の駆動に油圧を必要とするなどその複雑さからホットセルでの使用経験が少なく、また、ホットセルにおいて遠隔操作で使用しなければならないため、試験機各部の操作を自動的に行えるように設計する必要があった。今回開発した装置は、高温真空雰囲気で疲労試験を行うための試験片掴み、伸び測定等、試験機各部に数々の改良が施され、十分にその仕様を満足するものである。本報告書は、装置を開発するために実施した疲労試験機の調査結果、本装置の機能、開発項目、性能及び高温工学試験研究炉用圧力容器鋼の非照射材及び照射材の低サイクル疲労試験結果について報告する。

論文

Mechanical properties of austenitic stainless steels irradiated at 323K in the Japan materials testing reactor

松井 義典; 星屋 泰二; 實川 資朗; 塚田 隆; 近江 正男; 酒井 陽之; 小山田 六郎; 恩地 健雄*

Journal of Nuclear Materials, 233-237, p.188 - 191, 1996/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:53.06

JMTRの炉心構造材であるSUS304溶体化材、SUS304冷間加工材、SUS316NG材、SUS630材について、JMTRの冷却水中(323K)という低温で、最高1.2$$times$$10$$^{26}$$m$$^{-2}$$の速中性子照射量まで照射を行った。照射後、機械的特性を試験するため、引張試験、破面観察、硬さ試験、破壊靱性試験等を行っている。今回は、この試験の中で、引張試験の結果を中心に発表する。試験は全て293Kの室温で行った。引張試験の伸び量は、照射量と共に下降するが、10$$^{25}$$m$$^{-2}$$付近から飽和する傾向が、0$$^{25}$$m0.2%耐力及び引張強さは照射量と共に上降し、1$$^{-2}$$付近で飽和する傾向が確認された。破面観察では照射材に対して照射の影響が表れていないことを確認した。また、硬さ試験では、照射による硬化を確認した。破壊靱性試験は、SUS304溶体化材をJ$$_{IC}$$及びK$$_{IC}$$で、SUS630材をK$$_{IC}$$で求め、照射量と共に下降することを確認した。

報告書

Behavior of pre-irradiated fuel under a simulated RIA condition; Results of NSRR test JM-5

更田 豊志; 笹島 栄夫; 森 行秀*; 本間 功三*; 丹澤 貞光; 石島 清見; 小林 晋昇; 鎌田 裕; 酒井 陽之

JAERI-Research 95-078, 194 Pages, 1995/11

JAERI-Research-95-078.pdf:17.91MB

本報告書は、反応度事故条件下の照射済燃料の挙動を調べたJM-5実験における、実験方法、前照射条件、前照射後の燃料検査結果、パルス照射時の条件及び過渡記録、並びにパルス照射後の燃料検査結果などの実験データを整理し、考察を加えたものである。平均線出力33.4kW/mで燃焼度25.7MWd/kgUまでJMTRで前照射した試験燃料を、NSRRにおける大気圧・室温の静止水冷却条件下でのパルス照射に供した。パルス照射時の発熱量は223$$pm$$7cal/g・fuelで、燃料エンタルピは最高167$$pm$$5cal/g・fuelに達した。本実験はPCMI(燃料ペレット/被覆管間の機械的相互作用)による燃料破損に至り、20箇所以上に及ぶ細かい割れのほとんどが前照射中に形成された被覆管外表面における局所的な水素化物の周辺で生じており、被覆管の局所水素化が欠陥発生に強く影響したことを示唆している。

報告書

照射済燃料棒への熱電対再計装技術の開発; UO$$_{2}$$ペレット中心孔加工技術及び燃料棒組立技術

清水 道雄; 齋藤 順市; 大島 邦男; 遠藤 泰一; 石井 忠彦; 中川 哲也; 相沢 静男; 川又 一夫; 田山 義伸; 河村 弘; et al.

JAERI-Tech 95-037, 87 Pages, 1995/07

JAERI-Tech-95-037.pdf:5.14MB

軽水炉燃料棒のPCI機構の解明には、出力変動時のペレットからのFPガス放出及びペレットの中心温度の情報が重要である。照射済燃料棒に中心孔を穿孔する技術開発は、バリウムフェライトペレットを充填した模擬試料を使用して種々の穿孔試験を行った。このとき、動力炉で生じたペレットの割れをそのまま保持した状態で穿孔することが重要であるため、穿孔の間は炭酸ガスでペレットを凍結し、ダイヤモンドドリルで穿孔した。これらの開発試験により、深さが54mmで直径が2.5mmの中心孔ができることを確認した。炉内確証試験は、1995年1月にJMTRに装荷して行った。本報告書は、UO$$_{2}$$中心孔加工技術及び燃料棒組立技術についてまとめたものである。

報告書

Behavior of pre-irradiated fuel under a simulated RIA condition; Results of NSRR test JM-4

更田 豊志; 森 行秀*; 笹島 栄夫; 本間 功三*; 丹澤 貞光; 石島 清見; 小林 晋昇; 菊池 輝男; 酒井 陽之

JAERI-Research 95-013, 230 Pages, 1995/03

JAERI-Research-95-013.pdf:24.22MB

本報告書は、反応度事故条件下の照射済燃料の挙動を調べたJM-4実験における、実験方法、前照射条件、前照射後の燃料検査結果、パルス照射時の条件及び過渡記録、並びにパルス照射後の燃料検査結果などの実験データを整理し、考察を加えたものである。試験燃料は、平均線出力27.5kW/mで燃料燃焼度21.2MWd/kgUまでJMTRにおいて前照射されたもので、NSRRにおいて大気圧、室温の静止水冷却条件下でパルス照射された。パルス照射時の発熱量は235$$pm$$12cal/g・fuelで、燃料エンタルピは最高177$$pm$$9cal/g・fuelに達した。本実験はNSRR照射済燃料実験で初めて燃料破損に至る実験となり、燃料棒に著しく膨れ及び曲がりを生じるとともに、被覆管に数多くの貫通欠陥を生じた。燃料ペレット/被覆管間の機械的相互作用に加えて、被覆管の局所水素化が欠陥発生に強く影響した。

論文

New apparatus of JMTR Hot Laboratory

酒井 陽之; 河村 弘

KAERI-NEMAC/TR-32/95, 0, p.65 - 77, 1995/00

JMTRホットラボでは、運転開始以来、利用者のニーズに応えて照射後試験機器の開発を行い、試験の高度化及び拡充を図ってきた。特に1994年から1995年にかけて、多くの機器の開発・整備がなされつつあるのでそれらを紹介する。1)ベリリウム照射後試験設備;トリチウム放出率等の測定を行うグローブボックス 2)照射済試験片の溶接・加工装置;再溶接及び切削加工を行う溶接装置及び加工装置 3)電子ビーム加熱試験装置;プラズマ対向材料の試験を行う高熱付加試験装置 4)管材切断装置及び放電加工装置;炉内管等の切断装置及び試験片を切出す放電加工装置 5)IASCC試験装置 高温高圧水中で照射材の応力腐食割れ試験を行う装置

論文

Current Status and future plan of JMTR Hot Laboratory

小山田 六郎; 酒井 陽之

KAERI-NEMAC/TR-32/95, 0, p.31 - 43, 1995/00

JMTRホットラボは、JMTR付属の照射後試験施設として1971年に運転を開始した。発足時の施設は、コンクリートセル8基、顕微鏡セル4基、鉛セル7基であったが、その後、鋼セル5基、遮蔽型EPMA、BOCA組立装置、ベリリウム照射後試験用グローブボックス4基などが整備されてきた。これらの施設で非常に多方面な照射後試験が行われている。また、施設の経年劣化に伴い、内装試験機器の更新、マニピュレータやパワーマニピュレータの更新、遮蔽窓の更新及び除曇などが行われてきた。最近、利用者のニーズに応えて大幅な内装試験機器の再構築を行ったが、さらに将来に向かい試験の高度化及び技術開発を進めている。

論文

Post irradiation examinations on HTTR materials

酒井 陽之; 近江 正男; 衛藤 基邦; 渡辺 勝利

KAERI-NEMAC/TR-32/95, 0, p.282 - 295, 1995/00

大洗研究所に建設されつつあるHTTRに使用される材料を開発するための照射が進められ、それらの照射後試験がJMTRホットラボで行なわれた。主な照射材料は、圧力容器鋼材である21/4Cr-1Mo鋼及び制御棒被覆材であるAlloy800Hであり、引張試験、衝撃試験、疲労試験、クリープ試験、金相試験等が行われた。疲労試験装置及びクリープ試験装置は、それまで設置されていなかったため、HTTR用材料の健全性を評価するための装置を新たに設計、製作した材料試験用鉄セルに設置した。疲労試験装置1台とクリープ試験装置4台の開発経過及びこれらの装置を用いて得られた照射後試験結果について報告する。

論文

Development of examination apparatus for miniaturized specimen tests

齋藤 順市; 酒井 陽之; 實川 資朗; 海野 明; 近江 正男; 木崎 實

KAERI-NEMAC/TR-32/95, 0, p.210 - 219, 1995/00

核融合炉材料の研究開発においては、核融合炉における中性子環境条件を近似できる加速器型中性子源による材料の照射試験が提案されているが、この照射体積は極めて小さい。従って、微小試験片を用いて材料の機械的特性を調べる試験技術の開発が不可欠となる。また、この微小試験片試験技術の開発は、実用炉構造材等の微小領域から採取した試料の機械的特性を評価する上でも重要となる。この微小試験片試験技術及び関連する各種試験装置等の開発においては、現在、遠隔操作型自動スモールパンチ(SP)試験装置が開発され、ホットセル内に設置されている。この装置によるコールド試験片を用いたSP試験が実施された良好なデータが得られている。また、微小試験加工用の放電加工装置及び微小試験片取扱システム(マイクロマニプレータ)の開発が現在進められている。

報告書

Behavior of pre-irradiated fuel under a simulated RIA condition; Results of NSRR test JM-3

更田 豊志; 笹島 栄夫; 森 行秀*; 本間 功三*; 丹澤 貞光; 石島 清見; 藤城 俊夫; 小林 晋昇; 菊池 輝男; 酒井 陽之

JAERI-Research 94-006, 96 Pages, 1994/07

JAERI-Research-94-006.pdf:6.19MB

本報告書は、反応度事故条件を模擬したNSRRにおけるパルス照射を実施した照射済燃料実験JM-3の実験方法、前照射条件、前照射後の燃料検査結果、パルス照射時の条件及び過渡記録、並びにパルス照射後の燃料検査結果などの実験データを整理し、考察及び解析を加えたものである。パルス照射に先立って試験燃料に対する前照射をJMTRにおいて実施し、燃料燃焼度は19.6MWd/kgUに達し、平均線出力は25.3kW/mであった。NSRRにおける試験燃料のパルス照射は大気圧・室温の静止冷却条件下で行い、発熱量174$$pm$$6cal/g・fuelで燃料エンタルピは最高130$$pm$$5cal/g・fuelに達した。被覆管表面温度の上昇は最高150$$^{circ}$$Cにとどまり、燃料棒にわずかな変形を生じたものの、破損には至らなかった。パルス照射中の燃料棒プレナム部へのFPガス放出率は約2.2%と評価された。

論文

Properties measurements of silicide fuels for JMTR safety evaluation

小森 芳廣; 斉藤 順一*; 酒井 陽之; 山本 克宗; 小山田 六郎; 斎藤 実

JAERI-M 94-042, 0, p.305 - 312, 1994/03

JMTRの低濃縮化が1993年11月に開始される予定である。低濃縮化に係るシリサイド燃料の安全性評価は主として既存のデータに基づいて行われたが、データの得られていない熱伝導度、水力特性及び核分裂生成物放出率について測定及び試験を行った。熱伝導度については、室温から300$$^{circ}$$Cにかけてわずかに増加することが確認された。水力試験では、18m/sまでの流速に対し燃料板及び燃料要素に異常は認められなかった。核分裂生成物放出率の測定では、700$$^{circ}$$Cにおけるヨウ素放出率は約53%であった。これらの結果及び既存データをもとにシリサイド燃料の安全性評価が行われ、その安全性が確認された。

報告書

FPガス圧力計再計装技術の開発,II; 遠隔操作による溶接組立技術

大島 邦男; 清水 道雄; 田山 義伸; 松本 正勝; 河村 弘; 石井 忠彦; 相沢 静男; 中川 哲也; 佐藤 均; 酒井 陽之

JAERI-M 93-206, 48 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-206.pdf:2.31MB

JMTRでは、1985年からFPガス圧力計再計装技術の開発を開始して以来、再計装機器の設計・製作及びその炉内性能試験、ホットセル内での照射済燃料棒と再計装機器との組立技術及びキャプセルへの挿入技術の開発を行ってきた。1990年には、これらの技術により軽水炉で照射された2本の燃料棒にそれぞれ再計装機器を計装し、JMTRで出力急昇試験を実施した。この結果、FPガス圧力計は、燃料棒の出力変動に伴う内圧変化を連続して測定し、所期の目的を達成した。現在、JMTRにおいて本技術を用いたFPガス圧力計再計装燃料棒での出力急昇試験が進められている。本報告では、これらの技術開発全体の概要を述べるとともに、ホットセル内での遠隔操作による燃料棒と再計装機器との溶接組立技術の開発について詳細に述べる。

論文

Present status of post-irradiation examinations on fuel in JMTR Hot Laboratory

中川 哲也; 大沢 謙治; 相沢 静男; 川又 一夫; 佐藤 均; 酒井 陽之

Proc. of 4th Asian Symp. on Research Reactors, 10 Pages, 1993/00

大洗ホットラボ施設は、主にJMTRで照射された燃料・材料試料の各種照射後試験を行っている。最近の試験は、軽水炉燃料の反応度事故時の燃料挙動を解明するためにJMTRで前照射したのち東海研NSRRでのパルス照射実験に資するための照射後試験及び軽水炉燃料の高燃焼度化、出力平坦化の観点から使用されているガドリニア添加UO$$_{2}$$燃料の照射後試験を実施している。また、通常運転時の出力変化における燃料ふるまいを研究するために試験されている出力急昇試験に供するBOCAの組立、解体作業を多くの頻度で実施している。本発表はコンクリートセル及び顕微鏡鉛セルで最近行ったNSRRパルス照射実験用燃料、ガドリニア添加UO$$_{2}$$燃料の照射後試験の概要と試験結果について述べ、また、BOCA組立作業についても紹介する。

論文

Development of re-instrumentation technique of pressure gauge and thermocouple for irradiated fuel rod

清水 道雄; 石井 忠彦; 酒井 陽之; 小山田 六郎; 斎藤 実

Proc. of 4th Asian Symp. on Research Reactors, 10 Pages, 1993/00

軽水炉燃料の経済性の観点から、LWR燃料の高燃焼が重要な課題の一つである。高燃焼度LWR燃料の照射挙動を把握するために、FPガス圧力計と中心温度測定のための熱電対を、材料試験炉部で開発した。1985年からFP圧力計再計装技術を開発し、現在までに、BOCAキャプセルへ挿入して出力急昇試験を実施した。1988年以来、照射済燃料棒への燃料中心温度測定用熱電対を再計装する技術の開発を行っている。種々の穿孔試験をバリウムフェライトペレットを充填した模擬燃料棒を使用して行った。この開発では、穿孔の間、燃料ペレットの割れを炭酸ガスを凍結して固定する技術を、中心孔加工には、ダイヤモンドドリルを使用した。これらの開発試験は完了し、深さ54mmで直径2.5mmの中心孔がこの方法で穿孔できることが確認された。

論文

Characteristics of an energy selective neutron irradiation test facility(ESNIT) for material irradiation studies

野田 健治; 松尾 秀人; 渡辺 勝利; 杉本 昌義; 加藤 義夫; 酒井 陽之; 菊池 輝男; 大山 幸夫; 大野 英雄; 近藤 達男

Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.1147 - 1150, 1991/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:29.2

D-Liストリッピング反応を利用したエネルギー選択型中性子源(ESNIT)とモジュール型照射後試験施設(MODULAB)を中心とした新しい原子力材料研究施設構想についてまとめたものである。本論文では主に下記の点について述べる。1.材料照射研究のための中性子源の要件,2.ESNITを用いた研究項目,3.ESNITによる核融合炉材料研究,4.スポレーション中性子源とESNITの比較,5.高エネルギー中性子(14MeV以上)が与える材料照射損傷への効果

報告書

試験・研究炉用分散型燃料の高温時における核分裂生成物の放出率測定試験

岩井 孝; 清水 道雄; 中川 哲也; 相沢 静男; 宮田 精一; 川又 一夫; 小向 文作; 齋藤 順市; 板橋 行夫; 酒井 陽之; et al.

JAERI-M 90-027, 28 Pages, 1990/02

JAERI-M-90-027.pdf:1.24MB

JMTR燃料の濃縮度低減化計画に際し、低濃縮ウラン(LEU)燃料の安全評価に資するため、高温時(600$$^{circ}$$Cから1100$$^{circ}$$C)における核分裂生成物(FP)の放出率測定装置を開発し本試験を行った。試料は、JMTRにて1サイクル(燃焼度約22%$$^{235}$$U)照射したLEUの分散型シリサイド燃料と中濃縮ウラン(MEU)の分散型アルミナイド燃料である。試験は、照射終了後10日から90日の間に行い、試料を600$$^{circ}$$Cから1100$$^{circ}$$Cまで100$$^{circ}$$Cステップで加熱し、各温度において放出される$$^{85}$$Kr、$$^{133}$$Xe、$$^{131}$$I、$$^{137}$$Cs、$$^{103}$$Ra、$$^{129m}$$Te等のFPの放出量をキャリアガスに乾燥空気を使用して測定した。試験の結果、各試料において$$^{85}$$Kr、$$^{133}$$Xe、$$^{131}$$I、$$^{129m}$$TeはU-Al合金燃料についてG.W.Parker等の行った試料結果よりやや低い放出率を示した。しかし1個のシリサイド燃料において$$^{137}$$Cs、$$^{103}$$Ruが、またアルミナイド燃料において$$^{137}$$Csがやや高い放出率を示した。

論文

最近の照射後試験技術、2

坂倉 敦; 酒井 陽之; 山本 章

原子力工業, 34(7), p.68 - 73, 1988/07

JMTRホットラボにおける最近の照射後試験技術を紹介するため、照射後試験の概要を述べ、次に新しい話題として、主に材料試験についてPCI-SCC試験、電気抵抗測定、計装シャルピー衝撃試験、破壊靱性試験およびX線マイクロアナライザーをトピックス的に解説した。

論文

Post-irradiation examination of LEU miniplates in the JMTR

酒井 陽之; 岩井 孝; 坂倉 淳*; 斎藤 実; 小山田 六郎; 山本 章; 岡本 芳三

ANL-RERTR-TM-9, P. 16, 1988/00

JMTR燃料の濃縮度低減化計画に基づき、濃縮度19.5%の3種類のLEUミニプレート(U密度4.8g/cm$$^{3}$$及び5.3g/cm$$^{3}$$のU$$_{3}$$Si$$_{2}$$とU密度5.3g/cm$$^{3}$$のU$$_{3}$$Si)11枚を照射した。JMTRの2サイクル(44日)照射により、燃焼度は25.3%~37.7%であった。 これらのミニプレートの照射後試験として外観検査、X線検査、ガンマスキャンニング、酸化膜厚さ測定、寸法測定、重量測定、体積測定、ブリスター試験、金相試験を行った結果、ミニプレートすべてにおいて、異常あるいは不都合な照射挙動は認められず、健全性が確認された。

論文

最近の照射後試験技術,1

坂倉 敦; 酒井 陽之; 山本 章

原子力工業, 34(4), p.50 - 55, 1988/00

最近の照射後試験技術を紹介するため、最初のJMTRホットラボにおける照射後試験の概要を述べ、次に新しい話題として、キャプセル再組立技術、渦電流試験技術、燃料棒寸法測定技術、ギャップ測定技術について解説した。

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