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中村 保之; 岩井 紘基; 手塚 将志; 佐野 一哉
JAEA-Technology 2015-055, 89 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-055.pdf:17.54MB
東京電力福島第一原子力発電所(以下、「1F」という)は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、燃料デブリ等の取出しに向けて、熱影響が少なくスタンドオフを長く取れるアブレイシブウォータージェット(以下「AWJ」)切断技術について、2012年度から3カ年で切断試験を実施し技術開発を進めてきており、燃料デブリ等の取出しに有効な工法であることを確認した。初年度の成果は、既報告書"JAEA-Technology 2013-041 アブレイシブウォータージェット切断工法による炉内溶融金属等の取出しに向けた技術開発"で報告済みであるが、本報告書は、これを含む3ヵ年の集大成として取り纏めたものである。AWJ切断技術は、切断時に使用するアブレイシブが二次廃棄物として発生するものの、圧力容器下部等に堆積した厚み等の不明な燃料デブリや炉内構造物の取出しが可能であることを切断試験により確認し、実機に適用できる見通しを得た。
手塚 将志; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉
JAEA-Technology 2015-047, 114 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-047.pdf:46.17MB
東京電力福島第一原子力発電所は、炉心溶融に伴い炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このため「ふげん」では溶融再凝固した炉内構造物の取出しに向けて、2012年度から3カ年で、プラズマアーク切断技術を用いた切断試験を進めてきており、炉内構造物等の取出しに有効な工法であることを確認した。具体的には、原子炉構造材を模擬した試験体を用いた要素試験を実施し、対象物に応じて切断条件の最適化を図ることにより、溶断ドロス発生の抑制が可能であることを確認した。また、格納容器下部等に堆積していると想定される厚みが不明な燃料デブリに対し、対象を事前に加熱することで切断能力の向上を図る手法を構築した。さらに、プラズマアークで切断不可能なセラミック等の非導電材も切断可能なプラズマジェットと組み合わせた連携切断手法により、燃料デブリと溶融金属の混合材(模擬試験体)でも切断が可能であることを確認した。これらの成果から、プラズマ切断技術は、種々の条件に応じた最適な切断条件を設定することにより、燃料デブリ及び炉内溶融金属の取出し作業へ適用できる見通しを得た。
手塚 将志; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉; 福井 康太
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.1054 - 1058, 2014/07
被引用回数：15 パーセンタイル：72.55(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所における燃料デブリや炉内溶融金属等の撤去にあたっては、対象物の性状や作業環境等の条件を考慮して取出し技術の選定及び技術開発を行う必要がある。一方、原子力機構では、試験研究の使命を終えた原子炉施設等の廃止措置を進めており、施設の解体に係る様々な技術や知見を有している。切断技術としては、「ふげん」の原子炉解体に向けてプラズマアーク,レーザー、及びアブレイシブウォータージェット(AWJ)、並びに核燃料物質取扱施設の解体に向けてプラズマジェットの各切断技術に係る切断試験や技術開発を実施してきた。このため、原子力機構では、これらの知見を有する切断技術を活用して、切断試験により切断データの取得及び評価を行い、福島第一原子力発電所の炉内溶融金属等の取出しに向けた切断条件及び工法毎の適用範囲等について取りまとめて技術提案していく計画である。本報告では、熱的切断技術のプラズマアーク及び機械的切断技術のAWJを用いた基礎的な切断試験の結果、並びにプラズマジェットを含めた今後の試験計画について報告する。
岩井 紘基; 中村 保之; 手塚 将志; 佐野 一哉
JAEA-Technology 2013-041, 57 Pages, 2014/02
JAEA-Technology-2013-041.pdf:7.01MB
福島第一原子力発電所(以下、「1F」という)は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、溶融再凝固した炉内構造物の取出しに向けて、水中で厚板切断が可能なアブレイシブウォータージェット(以下、「AWJ」という)切断技術について、装置の切断能力を把握するために、切断試験によりポンプ吐出圧力やスタンドオフ等の切断条件が切断能力に及ぼす影響を確認した。切断試験では、AWJ切断装置を用いてポンプ吐出圧力、切断速度、試験体形状、試験体材質、スタンドオフ、切断雰囲気(気中及び水中)等の試験条件をパラメータとした。また、試験体は、1Fの炉内構造物に主に使用されているSUS304及び、比較のために汎用炭素鋼であるS45Cの2種類の一般鋼材を用いるとともに、試験体形状は、連続的に切断深さのデータが取得できる矢型形状及び一般的な平板形状を用いて、切断性能を確認した。今後は実機適用を考慮し、1Fの燃料被覆管と主な炉内構造物との炉内溶融金属を模擬した試験体等を用いて切断データを取得し、切断性能の確認、評価を行う計画である。
中村 保之; 手塚 将志; 岩井 紘基; 佐野 一哉
JAEA-Technology 2013-040, 80 Pages, 2014/02
JAEA-Technology-2013-040.pdf:4.29MB
福島第一原子力発電所(以下、「1F」という)は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、溶融再凝固した炉内構造物の取出しに向けて、水中切断が可能なプラズマアーク切断技術(以下、「プラズマ切断」という)について、装置の切断能力を把握するために、切断試験により切断雰囲気(気中、水中)やスタンドオフ等の切断条件が切断能力に及ぼす影響を確認した。切断試験では、最大出力電流600Aのプラズマ電源を用いてプラズマ出力、プラズマガス及びシールドガスの各流量、スタンドオフ等の試験条件をパラメータとした。また、試験体材質は、1Fの炉内構造物に主に使用されているSUS304及び比較のために汎用炭素鋼であるS45Cの2種類の一般鋼材を用いるとともに、試験体形状は、連続的に切断深さのデータが取得できる矢型形状を用いて、各条件の下で切断性能を確認した。今後は、実機適用を考慮し、1Fの燃料被覆管と主な炉内構造物との炉内溶融金属を模擬した試験体等を用いて切断データを取得し、切断性能の確認、評価を行う計画である。
手塚 将志; 水井 宏之; 松嶌 聡; 中村 保之; 林 宏一; 佐野 一哉; 南光 隆; 森下 喜嗣
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.2815 - 2821, 2009/09
「ふげん」は電気出力165MWの重水減速・沸騰軽水冷却・圧力管型原型炉であり、25年間の運転の後、2003年3月に運転を終了し、廃止措置計画が昨年2月に認可されたことを受けて廃止措置段階に移行した。本発表では、廃止措置の期間を使用済燃料搬出期間,原子炉周辺設備解体撤去期間,原子炉本体解体撤去期間,建屋解体期間の4つの期間に区分して進め、2028年度までにすべての作業を完了する計画としている「ふげん」の廃止措置計画について紹介する。また、現在、使用済燃料搬出期間の作業の一部として進めている、タービン建屋での主蒸気系や給水系等の解体撤去作業、及び重水系設備の解体を容易にするために重水系に残留しているトリチウムを通気や真空引きにより行っている乾燥除去作業、並びに放射線遮蔽や粉じん抑制のために水中で行う原子炉本体の解体方法の検討状況を紹介する。
坂田 修身*; 古川 行人*; 後藤 俊治*; 望月 哲朗*; 宇留賀 朋哉*; 竹下 邦和*; 大橋 治彦*; 大端 通*; 松下 智裕*; 高橋 直*; et al.
Surface Review and Letters, 10(2&3), p.543 - 547, 2003/04
被引用回数：141 パーセンタイル：96.38(Chemistry, Physical)SPring-8に建設された表面界面の結晶構造決定用の新しいビームラインのあらましを述べる。ビームライン分光器のステージは、X線による表面研究のために、強度がより安定になるよう改造を施した。X線エネルギーの関数として、絶対光子密度を測定した。新しい超高真空装置、並びに、それを用いて得られたPt(111)上の酸素分子吸着構造のX線回折測定の結果を紹介する。
北村 高一; 佐野 一哉; 中村 保之; 松嶌 聡; 松尾 秀彦; 石山 正弘; 羽田 孝博; 手塚 将志
no journal, ,
実用規模水炉の日本国内初の廃止措置として、ふげんの廃止措置が2008年にスタートした。ふげんの廃止措置は4つの期間に分けて段階的に進め、2028年に終了する予定である。現在は比較的汚染レベルの低いタービン系機器の解体に着手している。ふげんは一般の軽水炉と異なり、炉心構造が狭隘複雑となっていること、減速材に重水を使用していることから、廃止措置を安全に進めていくために、原子炉本体解体の技術開発、重水系機器のトリチウム除去技術開発等を行っている。本報告では、原子炉解体の技術開発の検討においてアブレイシブウォータージェットを切断技術の一つとして進めている検討状況や、重水系からのトリチウム除去のための試験,炭素-14の汚染状況調査等についておもに紹介する。
中村 保之; 手塚 将志; 岩井 紘基; 佐野 一哉
no journal, ,
福島第一原子力発電所(以下「1F」)は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、燃料デブリ取出しに向けて、熱影響が少なくスタンドオフを長く取れるアブレイシブウォータージェット切断技術(以下「AWJ」)について切断特性を把握するために、切断試験により吐出圧力やスタンドオフ等の切断条件が切断能力に及ぼす影響を確認した。
手塚 将志; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉
no journal, ,
福島第一原子力発電所は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、溶融再凝固した炉内構造物の取出しに向けて、水中切断が可能なプラズマアーク切断技術について切断特性を把握するために、切断試験により切断雰囲気やスタンドオフ等の切断条件が切断能力に及ぼす影響等を確認し取りまとめた結果について報告する。
手塚 将志; 中村 保之; 佐野 一哉
no journal, ,
現在「ふげん」で実施している設備の解体作業において、狭隘環境における作業では、作業性が低下し作業員の負荷となっている。このため、解体対象設備や作業環境に応じて遠隔機能による切断工法を採用することにより作業員の負荷低減を図ることを検討し、切断工法は、切断ヘッドの小型軽量化が可能な熱的切断工法を採用する。本件では、狭隘環境での熱交換器の解体作業を想定し、熱的切断工法のうちレーザ切断工法を用いることとし、レーザ切断ヘッドを高さ方向(Y軸)に伸縮又は連結による長さ1mから2mで調整可能な架台に、サーボモータ等により移動速度が500mm/minから2000mm/min程度の一定速度で走行させる駆動機構を取り付けて遠隔切断ができる架台一式を試作する。また、架台の固定は原則としてアンカーを設置せず足場パイプ等に固定する方法とし、架台一式は可搬性を考慮し可能な限り軽量化を図る。試作品においては、架台に掛かるレーザ切断ヘッド荷重を5kgfと想定して、設定した一定速度で安定走行が可能であることを確認する。
手塚 将志; 礒部 篤; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉
no journal, ,
福島第一原子力発電所の炉内溶融金属等の取出しに向けた技術開発のため、新型転換炉原型炉施設「ふげん」の原子炉解体工法の1つとして切断試験や技術開発を進めてきたプラズマアーク切断技術について、これまでの知見を活かし2012年度から切断試験を開始している。2013年度は、前年度に取得した基礎的な切断データを踏まえ、試験体への入熱付与による切断能力への影響、切断方向の差異による影響等について確認するとともに、福島第一原子力発電所における炉内構造物及び炉内溶融金属等を想定した試験体を用いて熱的・機械的物性の切断能力への影響を確認した。
中村 保之; 岩井 紘基; 礒部 篤; 手塚 将志; 佐野 一哉
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)の燃料デブリ等の取出しに向けた技術開発のため、新型転換炉原型炉施設「ふげん」の原子炉解体工法の1つとして切断試験や技術開発を進めてきたアブレイブウォータージェット切断技術について、これまでの知見を活かし2012年度から切断試験を開始している。2013年度は、前年度に取得した汎用ヘッドによる切断データを基に、1Fでの狭隘で稠密な炉内状況を考慮した小型化切断ヘッドを用いて炉内構造物及び炉内溶融金属等を想定した試験体に対し、切断試験により切断性能を確認するとともに、切断ドロスによる再溶着がない機械的切断技術の特徴を活かし、対象物の板厚に影響を受けない切断工法の有効性を確認した。
中村 保之; 手塚 将志; 岩井 紘基; 佐野 一哉; 丸山 信一郎*; 綿谷 聡*
no journal, ,
福島第一原子力発電所は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、熱影響が少なくスタンドオフを長く取れるアブレイシブウォータージェット切断技術について、圧力容器下部等に堆積した厚みや物性の不明な燃料デブリ等の取出しを考慮した塊状の対象物に対する切断手法を実証し、燃料デブリ及び炉内構造物の取出し作業時における有力な工法の一つとして適用できる見通しを得た。
手塚 将志; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉
no journal, ,
福島第一原子力発電所は、炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、切断能力が高く水中切断が可能なプラズマアーク切断技術を適用する場合に課題となる溶断ドロスの発生量低減や入熱付与による切断能力向上を実証し、炉内溶融金属等の取出し作業における有力な工法の一つとして適用できる見通しを得た。また、セラミック等のアーク放電しない非導電材の切断に対して、ステンレス鋼等の導電材の覆いの有効性の確認も行った。
粟谷 悠人; 荒谷 健太; 門脇 春彦; 中村 保之; 石山 正弘; 手塚 将志
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原子炉建屋で発生する解体撤去物をクリアランスや廃棄体化処理を行うタービン建屋に効率的に搬送するため、隣接する原子炉建屋とタービン建屋間に貫通口を設置し、両建屋を通して管理区域内で搬送が完結する解体物搬送ルートを整備した。本件では、解体物搬送ルートの整備に向けた課題とその対応及び効果等について報告する。
手塚 将志; 佐野 一哉; 中村 保之; 岩井 紘基
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【課題】プラズマアークとプラズマジェットとを連携させることにより、様々な材料や形態を有する被切断材に対して臨機応変に対応でき、効率的で確実な切断を行うことができるプラズマ連携切断方法及びその切断装置を提供する。 【解決手段】本発明のプラズマ連携切断方法は、被切断材に向けてプラズマジェット及びプラズマアークをそれぞれ噴射する工程を組み合わせて前記被切断材を切断する切断方法であって、プラズマジェットは非導電性被切断材の破砕若しくは切断を行うため、又は導電性被切断材の切断部分近傍に溝若しくは孔の形成を行うために使用され、プラズマアークは導電性被切断材の切断を行うために使用されることを特徴とする。本発明の切断方法を行う切断装置は、電源装置と、冷却水循環装置と、プラズマガスの流動調整用操作盤と、プラズマジェット用トーチと、プラズマアーク用トーチとを備える。
