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論文

Phenomena identification ranking tables for accident tolerant fuel designs applicable to severe accident conditions

Khatib-Rahbar, M.*; Barrachin, M.*; Denning, R.*; Gabor, J.*; Gauntt, R.*; Herranz, L. E.*; Hobbins, R.*; Jacquemain, D.*; 丸山 結; Metcalf, J.*; et al.

NUREG/CR-7282, ERI/NRC 21-204 (Internet), 160 Pages, 2021/04

The U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) is preparing to accept anticipated licensing applications for the commercial use of accident tolerant fuel (ATF) in commercial nuclear power plants in the United States. It is the objective of the NRC to evaluate the effects of ATF designs on severe accident behavior, and to determine potential changes to the NRC severe accident analysis computer codes that would simulate plant conditions using ATFs commensurate with the accuracy in accident analyses involving conventional fuels. This report documents the development of Phenomena Identification and Ranking Tables (PIRTs) for near-term ATFs under severe accident conditions in light water reactors (LWRs). The PIRTs were developed by a panel of experts for various near-term ATF design concepts (i.e., FeCrAl cladding, zirconium alloy cladding coated with chromium, and Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$ dopants in uranium dioxide fuels) in addition to the impacts from fuel enrichment and burnup. Panel members also considered the severe accident implications of the longer-term ATF concepts. The main figures-of-merit considered in this ranking process are the amount of fission products released into the containment and the quantity of combustible gases generated during an accident. Special focus is given to whether existing severe accident codes and models would be sufficient as applied to LWRs employing these fuels, and whether additional experimental studies or model development would be warranted.

論文

Use of fracture filling mineral assemblages for characterizing water-rock interactions during exhumation of an accretionary complex; An Example from the Shimanto Belt, southern Kyushu Japan

大野 卓也; 吉田 英一*; Metcalfe, R.*

Journal of Structural Geology, 87, p.81 - 94, 2016/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.47(Geosciences, Multidisciplinary)

付加体の形成にともない割れ目充填鉱物が形成する。これらの鉱物は特定の地質学的環境のもとで形成したものであり、鉱物から付加時の環境を推定できる可能性がある。本研究では九州四万十帯の地下約140mから掘削されたボーリングコアに対し、地質学的観察および分析を実施した。その結果、鉱物の構造関係は、研究対象岩体の割れ目充填鉱物の形成時期が5つのステージに区分されることを示唆した。充填鉱物種の組み合わせから、岩体は深度数kmまで沈み込み、200$$sim$$300$$^{circ}$$Cに到達したと推定される。その後、岩体が隆起すると、地表から地下80mまで達する酸性地表水の浸透が生じた。この酸性水により割れ目を充填する方解石が溶解することで、割れ目が現在の地下水の水みちとなったと考えられる。これらの知見は、充填鉱物が付加体地下環境の変遷を解析するための有用なツールとなることを示唆する。

論文

Effects of $$alpha$$-radiation on a direct disposal system for spent nuclear fuel, 2; Review of research into safety assessments of direct disposal of spent nuclear fuel in Europe and North America

北村 暁; 高瀬 博康*; Metcalfe, R.*; Penfold, J.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(1), p.19 - 33, 2016/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:8.33(Nuclear Science & Technology)

使用済燃料の再処理を経て生成するガラス固化体の地層処分だけでなく、使用済燃料そのものを深地層中に処分(直接処分)する可能性について、日本の地層処分計画において検討される可能性が出てきている。使用済燃料の直接処分においては、廃棄体中の放射濃度が高く、放射線による影響も高くなる。放射線による影響の可能性の具体例としては、キャニスターの腐食量が増える、放射線によって地下水が変質することで酸化性化学種が生成し還元型地下水が酸化される、使用済燃料の溶解速度が上昇するといったことが挙げられる。このことから、ガラス固化体の地層処分では問題とならないと思われる放射線による影響について、使用済燃料の直接処分の安全評価では考慮することが必要となる。安全評価における$$alpha$$線照射影響に特に注目して、本研究では直接処分を計画している日本以外の国々の安全評価をレビューした。本レビューは、日本における直接処分の安全評価に適切な論点を明確にした。

論文

Groundwater dating applied for geological disposal of radioactive waste; A Review of methods employed worldwide

濱 克宏; Metcalfe, R.*

日本水文科学会誌, 44(1), p.39 - 64, 2014/02

放射性廃棄物の地層処分及び関連する研究開発において、地質環境調査の一環として実施される地下水の年代測定手法についてレビューを行った。対象としたプロジェクトは、日本,フィンランド,スウェーデン,ベルギー,イギリス,ドイツ,フランス,スイス,カナダ及びアメリカで実施されているプロジェクトである。調査対象の岩種は、花崗岩,石灰岩,岩塩などであり、それらの岩盤中を流動する地下水の年代測定事例を収集した。年代測定にあたっては、単一の物質や核種を利用せず、複数の手法を組合せ、比較しつつ考察することが重要であることが示唆される。

論文

Long-term stability of fracture systems and their behaviour as flow paths in uplifting granitic rocks from the Japanese orogenic field

吉田 英一*; Metcalfe, R.*; 石橋 正祐紀; 南 雅代*

Geofluids, 13(1), p.45 - 55, 2013/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:63.37(Geochemistry & Geophysics)

高レベル放射性廃棄物の地層処分などの地下施設を建設するうえでは、地下水や物質の移動場の長期的な変遷を評価するために、岩盤中の割れ目ネットワーク構造を理解する必要がある。しかし、変動帯に位置する結晶質岩中における透水性割れ目の長期的な変化や定常性については、理解されていない。これらを明らかにするために、日本に分布する異なる時代に形成された岩体を対象に検討を行った。また、割れ目の形成から充填の過程を明らかにするために、瑞浪超深地層研究所の深度300mで取得したサンプルを用いて、割れ目の幾何学的特徴の整理及び地球化学的検討を行った。形成年代の異なる岩体を対象とした検討の結果、割れ目の形成・充填は、(1)岩体の温度低下に伴う引張割れ目の形成、(2)比較的早い岩体上昇中に発生する熱水循環による割れ目の充填、(3)低温の地下水の循環による割れ目の充填の過程を経ることが考えられた。また、割れ目充填鉱物としての炭酸塩鉱物の炭素同位体組成は、沈殿した地下水の水質ごとに異なり、炭酸塩鉱物沈殿時の地下環境を示している。これらに着目することで、割れ目の形成及び充填に関する詳細なモデルの構築が可能であると考えられる。

論文

Redox front formation in an uplifting sedimentary rock sequence; An Analogue for redox-controlling processes in the geosphere around deep geological repositories for radioactive waste

吉田 英一; Metcalfe, R.*; 山本 鋼志*; 天野 由記; 星井 大輔*; 兼清 あきこ*; 長沼 毅*; 林 徹*

Applied Geochemistry, 23(8), p.2364 - 2381, 2008/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:24.35(Geochemistry & Geophysics)

地下環境における酸化還元フロントは、多くの微量元素の移行及び固定を制御している。放射性廃棄物の地層処分に関する安全評価にとって、廃棄体周辺の長期に渡る酸化還元反応を評価することが必要となってくる。これらの反応を理解するために、隆起した堆積岩中に形成された酸化還元フロントに関する研究を実施したところ、フロントに存在する鉄酸化物の形成に微生物代謝が関与している可能性が示唆された。本報告で観察されたような水-岩石-微生物相互作用は、廃棄体周辺に形成される可能性のある酸化還元フロントで起こる反応のアナログとなると考えられる。このような酸化還元フロント中に形成された鉄酸化物は、廃棄体閉鎖後に還元環境が復元された後も保存される可能性がある。

論文

地下水の地球化学調査にかかわるデータ品質評価手法の提案

水野 崇; Metcalfe, R.*; 岩月 輝希; 彌榮 英樹*

地下水学会誌, 49(2), p.139 - 152, 2007/05

地下水を取得する方法やその品質管理手法は統一されておらず、データの品質にも差が生じている。本稿では、調査時の品質管理や得られたデータを客観的に評価するための、国内におけるさまざまな調査研究機関が利用できる標準的な品質評価手法を確立することを目的とし、多様な環境で取得された地下水試料から得られる地下水データの品質評価手法を提案した。その結果、本研究で用いた品質評価手法は有効であり、品質評価を行ったデータを用いることで、より正確に地下深部の地球化学環境を議論できる可能性を示した。

論文

Photoemission study of (V$$_{1-x}$$$$M$$$$_{x}$$)$$_{2}$$O$$_{3}$$ ($$M$$=Cr,Ti)

Mo, S.-K.*; Kim, H.-D.*; Denlinger, J. D.*; Allen, J. W.*; Park, J.-H.*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 菅 滋正*; 斎藤 祐児; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review B, 74(16), p.165101_1 - 165101_12, 2006/10

 被引用回数:44 パーセンタイル:84.54(Materials Science, Multidisciplinary)

(V$$_{1-x}$$$$M$$$$_{x}$$)$$_{2}$$O$$_{3}$$($$M$$=Cr,Ti)の高分解能,バルク敏感光電子スペクトルについて報告する。測定は、常磁性金属相(PM),常磁性絶縁体相(PI),反強磁性絶縁体相(AFI)で行った。PM相では、顕著な準粒子ピークを観測し、局所密度近似による動的平均場理論と全般的には一致した。その準粒子ピークは理論と比べると、著しく幅が広く強度が強い。PI及びAFI相の両方において、価電子スペクトルのV 3$$d$$部分は、単純な一つのピークではない。PI相においては、未だに良い理論的理解はない。PI層からAFI層への転移において、エネルギーギャプのサイズが増加し、ケミカルポテンシャル近傍のスペクトル強度が増える。同じ相で異なった組成での試料に対するスペクトルは、ドープした元素によらず、ドープ量に比例した興味深い単調な変化を示した。Crのドープ量を増やすと、AFI相のギャップが小さくなり、PI層のギャップが大きくなる。

論文

An Overview of a natural analogue study of the Tono Uranium Deposit, central Japan

笹尾 英嗣; 太田 久仁雄; 岩月 輝希; 新里 忠史; Arthur, R. C.*; Stenhouse, M. J.*; Zhou, W.*; Metcalfe, R.*; 高瀬 博康; MacKenzie, A. B.*

Geochemistry; Exploration, Environment, Analysis, 6(1), p.5 - 12, 2006/02

東濃ウラン鉱床においては2001年度から地層処分の安全評価での変動シナリオを考慮したナチュラルアナログ研究を行っている。この研究では性能評価で使われるシステム解析手法を応用している。本論では他の一連の論文のイントロダクションとして、研究の概要を紹介するとともに、東濃ウラン鉱床で取得したサイトデータを記載した。

論文

The Hydrogeochemistry of argillaceous rock formations at the Horonobe URL site, Japan

濱 克宏; 國丸 貴紀; Metcalfe, R.*

Proceedings of 2nd International Meeting on Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement, p.399 - 400, 2005/03

幌延深地層研究計画のうち、地下水の地球化学特性調査の現状について報告する。

論文

The Hydrogeochemistry of argillaceous rock formations at the Horonobe URL site, Japan

濱 克宏; 國丸 貴紀; Metcalfe, R.*

Proceedings of 2nd International Meeting on Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement, p.399 - 400, 2005/03

幌延深地層研究計画の一環として実施した地球化学研究の現状を紹介する。本資料は、本年3月に開催された第2回TOURS国際会議において使用したポスターをproceedingsに入れ込むとの学会事務局から連絡があり、技術資料登録を行うものである。

報告書

核種の溶解度評価に関する地下水の地球化学パラメータの感度解析

Metcalfe, R.*; Savage, D.*; Bath, A. H.*; Walker, C.*

JNC TJ7400 2004-013, 148 Pages, 2004/03

JNC-TJ7400-2004-013.pdf:6.11MB

調査や分析等を通じて既往データが持つ不確実性,地下水の地球化学特性の3次元的不均一性,性能・安全評価の時間スケールで地下水の地球化学特性が有する不確実性に関して,これらが放射性核種の溶解度および核種移行に与える影響について評価し,地球化学特性の調査における要求品質について検討した。

報告書

幌延深地層研究計画における地質環境モデルの体系化に関する検討(その2)

高瀬 博康*; Metcalfe, R.*; 稲垣 学*; 野口 俊英*; 青山 裕司*; 高瀬 今日子*; 田原 道子*

JNC TJ5400 2003-006, 264 Pages, 2004/02

JNC-TJ5400-2003-006(errata).pdf:0.08MB
JNC-TJ5400-2003-006-1.pdf:83.88MB
JNC-TJ5400-2003-006-2.pdf:15.97MB

無し

論文

Prominent quasiparticle peak in the photoemission spectrum of the metallic phase of V$$_{2}$$O$$_{3}$$

Mo, S.-K.*; Denlinger, J. D.*; Kim, H.-D.*; Park, J.-H.*; Allen, J. W.*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 角野 宏治*; 菅 滋正*; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review Letters, 90(18), p.186403_1 - 186403_4, 2003/05

A2003-0178.pdf:0.18MB

 被引用回数:134 パーセンタイル:95.62(Physics, Multidisciplinary)

複雑な相図を示すV$$_{2}$$O$$_{3}$$について、その金属相での光電子スペクトルにおいて顕著な準粒子ピークをはじめて観測した。また、この明瞭なピークが温度効果とともに成長することを示すために、局所密度近似と量子モンテカルロシミュレーションを用いた動的平均場理論を組み合わせた新しいスペクトル計算結果を報告する。実験で得られたピーク幅,ウェイトはともに理論より相当大きい。

報告書

Project to develop a coupled geochemical/hydrogeological model of the Tono area

杉田 健一郎*; Metcalfe, R.*

JNC TJ7400 2005-073, 181 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2005-073.PDF:7.43MB

本報告書は,岐阜県東濃地域で取得された地下水の地球化学データを用いて,地下水の水質形成機構についての検討を行なった結果について取りまとめたものである。本検討では,地下水の水理特性(流動特性)を考慮した解析を行なった。検討結果の成果として,研究領域の南側に分布するNa-(Ca)-Cl型高塩濃度地下水の起源・成因としては,以下の可能性が想定された。・"化石的な"海水の洗い流し・"化石的な"熱水の洗い流し・"化石的な"マグマ水の洗い流し・現在の熱水の混合・現在のマグマ水の混合

報告書

A hydrochemical investigation using 36Cl/Cl in groundwaters

Metcalfe, R.*

JNC TJ7400 2003-006, , 2003/03

JNC-TJ7400-2003-006.pdf:2.58MB

本報告書は、平成14年度に実施された塩素の放射性同位体である36Clについての研究成果に関するものである。6試料の地下水試料の36Clの分析を行った。この研究成果から、36Clデータにより地下水の起源及び経路を解釈することができる可能性を示唆している。

論文

Generic Implications for Engineered Barriers from a Study of the Tsukiyoshi Fault, Tono, Gifu-ken, Japan

Metcalf; 濱 克宏; 天野 健治; 水野 崇; McCrank

General Meeting of the International Mineralogical Association, P. 296, 2002/11

None

論文

Isotopic and morphological features of fracture calcite from granitic rocks of the Tono area, Japan: a promising palaeohydrogeological tool

岩月 輝希; 佐竹 洋; Metcalf; 吉田 英一; 濱 克宏

Applied Geochemistry, 17(9), p.1241 - 1257, 2002/00

 被引用回数:40 パーセンタイル:62.19(Geochemistry & Geophysics)

方解石の同位体比と結晶形態に基づいて、地下深部の地球化学環境の長期安定性について解析した。その結果、土岐花崗岩深部では、PH条件が弱アルカリ性$$sim$$アルカリ性の環境が数百万年以上に渡って保持されていることが明らかになった。また、方解石の同位体比と結晶形態に基づく調査研究が、地下深部の地球化学環境の長期安定性を考察する上で非常に有効な手段であることが示された。

論文

Mineralogical and Petrological Evidence for the Hydrogeological Characteristics of the Tsukiyoshi Fault,Japan

Metcalf; 天野 健治; 濱 克宏; 吉田 英一; 岩月 輝希

Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, (35), p.189 - 201, 2002/00

地質断層が地下深部での地下水流動に果たす役割を把握するために、東濃鉱山周辺において認められる月吉断層を例として、地質学的調査、岩石学的調査、鉱物学的調査を行った。その結果、堆積岩中の断層破砕帯は4m$$sim$$20mの幅を有することと、月吉断層の上盤と下盤では異なる水理学的特性を有することが示された。

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