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報告書

高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCTプロジェクト); 工学規模ホット試験施設の設計検討(中間報告)

中村 博文; 永井 俊尚; 須藤 俊幸; 小坂 一郎; 中崎 和寿; 須藤 真也; 中村 友隆; 中林 弘樹; 林 直人; 角田 大作

JAEA-Technology 2008-077, 276 Pages, 2008/12

JAEA-Technology-2008-077.pdf:25.66MB

日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉サイクルの実用化を目指した研究開発として、「高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCTプロジェクト)」を2007年度より実施している。再処理システムの研究開発においては、要素技術開発成果に基づき工学規模ホット試験を実施して革新的技術やシステム,プラントに関する性能,運転・保守等に関する実証データを提示するとともに、得られた技術的知見を実証施設の設計に反映することを計画している。本報告書は、上記の先進湿式法再処理システムについて工学規模ホット試験を行うための施設に関する設計検討の中間報告である。本報告書では、試験施設の設計成果に加えて、工学規模ホット試験の位置づけ,試験施設に求められる要求仕様や施設基本計画についても整理を行った結果も取りまとめた。また、本書では検討の幅を広げるために実施した幾つかのケーススタディの結果についても示した。

報告書

照射済燃料からの放射性物質放出(VEGA)実験装置の運転・保守要領書

林田 烈*; 日高 昭秀; 中村 武彦; 工藤 保; 大友 隆; 上塚 寛

JAERI-Tech 2001-029, 161 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-029.pdf:9.33MB

照射済燃料からの放射性物質放出(VEGA)実験計画は、原子炉のシビアアクシデント時のソースタームに関する予測精度をさらに向上させることを主目的として、1999年9月から本実験を開始した。これまでに3回のホット実験を行い、いずれもおおむね成功裡に終了したが、いくつかの問題点も明らかになった。特に、装置の試運転を兼ねた第1回目のVEGA-1実験では、高熱・溶融による流路閉塞やヒータ故障があったため、不良箇所の改造や設計変更等を行い、装置の改善を図った。また、装置は小さいながらも複雑な構造をしており、適切な運転を行うためには装置を熟知する必要がある。このため、装置の改良点を確認し、装置の運転・保守に対する考え方を新たにする必要がある。本報は、VEGA実験について、装置の概要、実験の流れ、運転及び保守の要領をまとめたものである。

論文

Quick look of first VEGA test and fabrication study of thoria components

中村 武彦; 日高 昭秀; 工藤 保; 林田 烈*; 大友 隆; 中村 仁一; 上塚 寛

JAERI-Conf 2000-015, p.201 - 209, 2000/11

https://doi.org/10.11484/jaeri-conf-2000-015

最初のFP放出実験VEGA-1を1999年9月9日に実施した。実験では燃焼度47GWd/tDのPWR燃料約10gを2500$$^{circ}$$Cで10分間加熱した。実験雰囲気は、0.1MPaヘリウムで、FP放出挙動は燃料、エアロゾルフィルター、コンデンサー、希ガストラップに設置した$$gamma$$線検出器によって測定された。Cs-134及びCs-137が支配的な燃料$$gamma$$線強度は、1350$$^{circ}$$Cの調整段階から1727$$^{circ}$$Cの温度プラトーに向けて昇温を開始すると同時に減少を始めた。これに続き、加熱炉から約2.5m下流のフィルターの$$gamma$$線強度が上昇し始め、同時に希カズトラップのKr-85強度も増加を開始した。こうした$$gamma$$線強度の変化から、Cs-134, Cs-137, Ru-106, Eu-154等の放出率を予備的に評価した。酸化雰囲気で高温の実験を実施するために必要な、二酸化トリウム(トリア)構造物の製作を3種類の鋳込み方法で実施した。1999年度末には、試作品を用いた昇温実験を予定している。

論文

Current status of VEGA program and a preliminary test with cesium iodide

日高 昭秀; 中村 武彦; 工藤 保; 林田 烈*; 中村 仁一; 大友 隆; 上塚 寛

JAERI-Conf 2000-015, p.193 - 200, 2000/11

https://doi.org/10.11484/jaeri-conf-2000-015

日本原子力研究所では、シビアアクシデント条件下の照射済燃料からの放射性物質の放出挙動を調べるため、VEGA計画を進めている。同計画では、これまでの類似実験では得られていなかった、3000$$^{circ}C$$の高温条件及び加圧雰囲気(1.0MPa)下における照射済燃料からの中・難揮発性FPや超ウラン元素の放出挙動を調べる予定である。特に、雰囲気圧力の影響を調べる試験は世界で初めてであり、本試験の最大の特徴と言える。第1回目のVEGA-1実験の前に、非放射性で揮発性のCsI粉末を装置内で蒸発させ、装置の基本性能を確認するための実験を行った。その結果、エアロゾルフィルターの捕集効率は約98%であること、設計通りにフィルターの下流側に到達するCsIエアロゾル量は微量であること、しかしながら、わずかに形成されたI$$_{2}$$ガスはフィルターを通過し、コンデンサー前の低温配管へ凝縮することを明らかにした。

報告書

VEGA実験計画の概要及びCsIを用いた装置の性能確認実験

日高 昭秀; 工藤 保; 中村 武彦; 林田 烈*; 大友 隆; 中村 仁一; 上塚 寛

JAERI-Research 99-066, p.38 - 0, 1999/12

JAERI-Research-99-066.pdf:6.68MB

原研では、シビアアクシデント条件下の照射済燃料からのFP放出挙動を調べるため、VEGA計画を進めている。同計画では、これまでの類似実験では得られなかった、3000$$^{circ}C$$の高温条件及び加圧雰囲気(1.0MPa)下における照射済燃料からの中・難揮発性FPや超ウラン元素の放出挙動を調べる予定である。特に、雰囲気圧力の影響を調べる試験は世界で初めてであり、本試験の最大の特徴と言える。第1回目のホット実験の前に、非放射性の揮発性CsI粉末を装置内で蒸発させ、装置の基本性能を確認するための実験を行った。その結果、エアロゾルフィルターの補修効率は約98%であること、設計通りにフィルターの下流側に到達するCsI量は微量であること、しかしながら、わずかに形成されたI$$_{2}$$ガスはフィルターを通過し、コンデンサー前の低温配管へ凝縮することを明らかにした。

論文

Oxidation of fuel rod under dry storage condition

中村 仁一; 大友 隆; 菊池 輝男; 川崎 了

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(4), p.321 - 332, 1995/04

https://doi.org/10.3327/jnst.32.321
 被引用回数：13 パーセンタイル：76.19(Nuclear Science & Technology)

使用済燃料の乾式貯蔵時の酸化挙動を明らかにするため、人工欠陥を付加した未照射燃料棒及び照射済燃料棒の酸化試験を、空気中及びアルゴン-空気混合ガス中(空気1-5%)、200-240$$^{circ}$$Cで行った。空気中での酸化試験では、UO$$_{2}$$の酸化に伴う体積膨張により、被覆管の直径増大及び破損が生じた。金相試験及びX線回折により、直径増大部ではU$$_{3}$$O$$_{8}$$の生成が確認された。照射済燃料では結晶粒界から酸化が進行し、初期酸化速度は未照射燃料に較べて大きかった。照射済燃料では、未照射燃料で観察されなかったU$$_{4}$$O$$_{9}$$に対応するX線回折のピークが確認されたが、これは照射済燃料中ではFPの影響でU$$_{4}$$O$$_{9}$$が安定化するためと推定される。また、混合ガス中の酸化速度は、空気中に較べて小さく、低酸素分圧下での貯蔵では、燃料貯蔵の許容温度を空気中に較べて高く設定できる可能性が示された。

論文

Oxidation of UO$$_{2}$$ under dry storage condition

中村 仁一; 大友 隆; 川崎 了

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(2), p.181 - 184, 1993/02

https://doi.org/10.3327/jnst.30.181
 被引用回数：7 パーセンタイル：68.63(Nuclear Science & Technology)

使用済燃料の乾式貯蔵法の中で、空気中貯蔵及び事故時に不活性ガス中に空気の混入を許す貯蔵では、炉内破損燃料の場合、UO$$_{2}$$のU$$_{3}$$O$$_{8}$$への酸化に伴う体積膨張による燃料の破壊が最も重要である。本試験ではUO$$_{2}$$ペレットの酸化を熱重量法で測定し、ペレットの密度と酸素分圧の効果を調べた。UO$$_{2}$$の酸化は、U$$_{3}$$O$$_{7}$$の生成に対応する初期の低酸化速度の領域とU$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現と粉末化に伴う遷移後の酸化速度の大きい領域より成る。両領域の速化速度とも、ペレットの密度に依存し、特に95%TD以下では酸化速度は急速に増大した。低酸素分圧の1%空気-アルゴン混合ガス中では、U$$_{3}$$O$$_{7}$$が空気中に較べて長時間安定であり、U$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現と粉末化が遅れたことから、低酸素分圧下での貯蔵では、U$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現が遅れ、燃料の貯蔵時の許容温度を空気中に較べて高く設定できる可能性が示唆された。

論文

Effects of oxygen partial pressure on oxidation of Zircaloy

中村 仁一; 橋本 政男; 大友 隆; 川崎 了

Journal of Nuclear Materials, 200, p.256 - 264, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90336-W
 被引用回数：14 パーセンタイル：78.06(Materials Science, Multidisciplinary)

使用済燃料の乾式貯蔵時の酸化挙動を調べるため、ジルカロイ-4の酸化実験を酸素分圧0.1MPaから2$$times$$10$$^{-5}$$MPaの範囲において773kで行った。ジルカロイ-4の酸化速度は、最初3乗則に従い、異った酸素分圧下でも、ほぼ同じ酸化増量で一次則に変化した。一次則領域での酸化速度は、酸素分圧の0.15乗に比例する依存性を示し、この依存性は、ジルコニアの電気伝導度の文献値と良い一致を示した。低酸素分圧下での酸化被膜の劣化は、測定した酸素分圧条件下では生じなかったことから、乾式貯蔵時の許容温度の推定には、空気中での酸化速度を用いることができる。

論文

Formation Mechanism of Interfacial Crud in Solvent Cleanup Process for Fuel Reprocessing

中村 友隆*; 深澤 哲生*; 笹平 朗*; 小沢 正基; 田村 伸彦; 河田 東海夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(3), p.255 - 257, 1991/03

https://doi.org/10.1080/18811248.1991.9731351
 被引用回数：6 パーセンタイル：74.1(Nuclear Science & Technology)

None

特許

破損・溶融燃料含有物質中の核物質量の計測装置及び計測方法

堀 啓一郎; 井上 尚子; 中村 博文; 勝山 幸三; 石見 明洋

深澤 哲生*; 星野 国義*; 佐藤 記徳*; 矢澤 紀子*; 中村 友隆*

特願 2015-090369  公開特許公報  特許公報

【課題】燃料デブリを対象としたX線CT装置の利用により核物質量を計測することを可能とする破損・溶融燃料含有物質中の核物質量の計測装置及び計測方法を提供する。 【解決手段】燃料デブリを収納した燃料デブリ収納容器に対してX線を回転走査しながら照射して前記燃料デブリ収納容器を透過したX線を検知し、燃料デブリの密度の情報を得る第1の測定部と、燃料デブリ収納容器からの放射線を測定する第2の測定部と、第2の測定部で測定した放射線を第1の測定部で測定した燃料デブリの密度により補正し、補正後の放射線から燃料デブリの核物質量を定める処理部により構成されたことを特徴とする。

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