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報告書

第39回ふげん廃止措置技術専門委員会資料集

佐藤 有司; 宮本 勇太; 粟谷 悠人; 山本 耕輔; 畠山 巧

JAEA-Review 2023-002, 59 Pages, 2023/08

JAEA-Review-2023-002.pdf:8.75MB

新型転換炉原型炉ふげん(以下「ふげん」という。)は、廃止措置に係わる技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場及び福井県における研究開発の拠点として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、日本原子力研究開発機構内外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を設置している。本稿は、令和3年度に開催した第39回ふげん廃止措置技術専門委員会において「ふげん」から報告した「廃止措置の状況」、「原子炉構造材の試料採取及び分析に係わる実績と考察」、「液体シンチレータ廃液の処理について」及び「クリアランスに係る除染合理化の成果と課題及び搬出サーベイに係わる考察」について資料集としてまとめたものである。

報告書

第38回ふげん廃止措置技術専門委員会資料集

佐藤 有司; 山本 耕輔; 樽田 泰宜

JAEA-Review 2021-024, 33 Pages, 2021/11

JAEA-Review-2021-024.pdf:5.2MB

新型転換炉原型炉ふげん(以下「ふげん」という。)は、廃止措置に係わる技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場及び福井県における研究開発の拠点として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、日本原子力研究開発機構内外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を設置している。本稿は、令和2年度に開催した第38回ふげん廃止措置技術専門委員会において「ふげん」から報告した"廃止措置の状況"、"クリアランスの除染実績を踏まえた今後の対応"及び"ふげん廃止措置知識マネジメント"について資料集としてまとめたものである。

論文

Development of aluminum powder alloy coating for innovative nuclear systems with lead-bismuth

倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

Proceedings of 2nd International Workshop on Structural Materials for Innovative Nuclear Systems (SMINS-2), p.177 - 188, 2012/12

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉などの革新的原子力システムにおいて使用することが検討されている。このシステムの課題の一つは、鉛ビスマスによる腐食に対する鋼材の耐食性確保である。本研究では、鋼材の耐食性確保のため、Al粉末合金被覆法の開発を行った。Al, Ti, Fe粉末から作製したシート材をSUS316基材に載せ、レーザー加熱によって、Al合金被覆を施した。被覆層のAl濃度の制御は、シート材の組成,レーザーの走査速度などを調整することにより、可能となった。被覆を施した試験片を供試材として、酸素濃度を制御した550$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中で、1,000h及び3,000hの腐食試験を行った。腐食試験の結果、レーザー走査速度が遅く、Al濃度が5$$sim$$8mass%の被覆が、SUS316で観察された鉛ビスマスによる激しい腐食を防いでいることがわかった。

論文

Applicability of Al-powder-alloy coating to corrosion barriers of 316SS in liquid lead-bismuth eutectic

倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

Materials Transactions, 52(5), p.1033 - 1040, 2011/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:54.72(Materials Science, Multidisciplinary)

加速器駆動システムに用いる液体鉛ビスマス中での耐食材料を開発するため、Al, Ti, Fe粉末を用いた新しい被覆法をSUS316に適用した。異なるAl濃度の被覆を施したSUS316試験片を用いて、10$$^{-6}$$$$sim$$10$$^{-4}$$mass%に酸素濃度をコントロールした550$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中で、1000hの腐食試験を実施した。被覆なしのSUS316では鉛ビスマスの侵入を伴う粒界腐食などが観察されたが、Al合金被覆はそのような厳しい腐食を防ぐのに有効であることがわかった。2.8mass%のAlを含む被覆層は必ずしも十分な腐食抵抗を示さない場合があったが、4.2mass%のAlを含む被覆層は優れた耐食性を示した。Al濃度が17.8mass%の被覆層では、被覆処理中にクラックが発生した。Al濃度を約4mass%以上とした粉末Al合金被覆は、液体鉛ビスマスに対する耐食被覆として有望である。

報告書

ハステロイXRの製品品質最適化の研究; 原研-川崎重工-富士電機-三菱金属共同研究中間報告書

近藤 達男; 渡辺 勝利; 佐藤 瓊介*; 仲西 恒雄*; 佐平 健彰*; 辻 宏和; 倉田 有司; 塚田 隆; 小沢 賢治*

JAERI-M 86-003, 228 Pages, 1986/02

JAERI-M-86-003.pdf:44.86MB

本報は、特に高温強度特性の向上を目指して ほう素を定量添加したハステロイXRについて行った共同研究の中間段階における成果を纏めたものである。まず、ほう素量最適化に関しては製造条件、溶接性、引張性質、クリ-プ性質、ほう素分布、時効後靭性および腐食特性等について総合的な検討を行い、合金中の ほう素含有量の最適範囲は40~70ppmが妥当であると判断した。さらに、これらの結果をふまえて行った工業規模溶解材についての総合確性試験では、管材、板材の特性を調べ、製品型態すなわち仕上げ行程の違いによる特性改良効果を比較した。板材に比べて管材のクリ-プ特性が、まだ十分に改良効果を発揮していないことが分かった。

論文

Improvement of creep resistance of a Ni base superalloy and its weld metal by controlling boron content

倉田 有司; 佐藤 瓊介*; 仲西 恒雄*; 佐平 健彰*; 近藤 達男

Proc.Int.Conf.on Creep, p.97 - 102, 1986/00

ボロン量のクリープ破断性質に及ぼす影響を調べ、合金中のボロン量を最適化するため、ハステロイXRの母材、TIG及びEB溶接金属について、ボロン量を1.3~90ppmまで変化させて製造した5種類の合金を用い、大気中及びヘリウム中でのクリープ破断試験を行った。母材のクリープ抵抗改善のためには40ppm以上のボロン添加が有効であり、またボロン添加はクリープ破断延性も改良した。TIG及びEB溶接材のクリープ破断抵抗もボロン添加によって高められたが、EB溶接の場合には90ppmのボロン添加はクリープ破断性質を悪くした。ハステロイXRの母材及び溶接金属のクリープ性質を改善するためには、合金中ボロン量を40~70ppmの範囲に制御することが最適であると判断された。

口頭

耐鉛-ビスマス腐食性改善を目的としたSUS316の粉末共晶被覆

佐藤 英友*; 中野 裕昌*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*; 前川 克寛*; 倉田 有司

no journal, , 

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉において使用することが検討されている。鉛ビスマスを原子力システムに適用する困難の一つは、液体鉛ビスマスが鋼材に対して腐食性が強いことである。そのため、耐酸化性に優れるSiやAlを鋼材に添加することにより、耐食性の改善を目指す研究が行われている。本研究では、SUS316ステンレス鋼に対し、Al-Ti-Feの共晶合金被覆を行うことにより、鉛ビスマス環境に耐食性のある被覆層作製を試みた。被覆には、レーザーを熱源とする粉末共晶被覆法を適用した。レーザーパルスのエネルギー,粉末の化学組成について、良好な被覆膜を生成するための最適な製造条件を得た。

口頭

アルミニウム粉末合金被覆の原子力システムへの適用

佐藤 英友*; 中野 裕昌*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*; 前川 克寛*; 倉田 有司

no journal, , 

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉において使用することが検討されている。鉛ビスマスを原子力システムに適用する際の困難の一つは、液体鉛ビスマスの鋼材に対する強い腐食性である。近年、Al, Tiの粉末を用い、Al-Ti-Fe系の共晶反応を利用したAl合金被覆法が開発された。本研究では、SUS316ステンレス鋼に対し、このAl合金被覆を適用することにより、鉛ビスマス中で耐食性のある被覆層の作製を試みた。Al合金被覆材の鉛ビスマス中腐食試験により、この方法で作製した被覆層が鉛ビスマス中で優れた耐食性を持つ可能性があることがわかった。

口頭

Al粉末合金被覆したSUS316の鉛ビスマス中腐食試験

倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

no journal, , 

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉において使用することが検討されている。このシステムの課題の一つは、液体鉛ビスマスによる腐食に対する耐食材料の開発である。本研究では、Al粉末合金被覆によるSUS316の耐食性改良を検討した。Al, Ti, Fe粉末から作製したシート材を用い、レーザー加熱によって、SUS316にAl合金被覆を施した。腐食試験は550$$^{circ}$$Cで、鉛ビスマス中の酸素濃度を約5$$times$$10$$^{-6}$$mass%に制御して、1000h実施した。被覆層中のAl濃度が異なる被覆材を作製することができたが、Al濃度の高い被覆材(14.5$$sim$$19mass%)では、被覆処理中に被覆層にクラックが発生した。腐食試験の結果、Al合金被覆は、SUS316基材で顕著であった粒界腐食やFe, Crによる表面酸化を防止していることがわかった。

口頭

放射性物質等不純物含有テトラクロロエチレン廃液の無害化処理方法

佐藤 有司; 高城 久承; 浜田 宣幸; 関根 智一*; 竹田 正幸*; 秋山 隆司*

no journal, , 

原子炉運転中にアスファルト固化装置蒸発缶の洗浄剤として使用していたテトラクロロエチレンは有害性が確認されたため、使用を中止した。洗浄に使用したテトラクロロエチレンには放射性物質等不純物が含まれており、不純物の分離及びテトラクロロエチレンの無害化処理について試験を行い、無害化できる見通しが得られた。無害化処理方法は、放射性物質等を含有したテトラクロロエチレン廃液を蒸留し、残渣と高濃度のテトラクロロエチレンに分離する。蒸留で得られた高濃度のテトラクロロエチレンを純水中に150$$sim$$10000mg/Lとナノ鉄複合粒子を0.01$$sim$$5wt%を混合し、無害化処理を行った。無害化処理の結果、テトラクロロエチレンをエチレン等のガスに分解し、テトラクロロエチレンを無害化することができた。分解速度は、テトラクロロエチレンの投入量によって左右されるが、平均20$$sim$$30ppm/h程度で処理することができた。

口頭

鉛ビスマス中の腐食特性に及ぼす被覆層中Al濃度の影響

倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

no journal, , 

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉において使用することが検討されている。このシステムの課題の一つは、鉛ビスマスによる腐食に対する鋼材の耐食性の確保である。本研究では、Al粉末合金被覆によってSUS316の耐食性を改良することを目標に、腐食特性に及ぼす被覆層中のAl濃度の影響を検討した。Al, Ti, Fe粉末から作製したシート材を用い、レーザー加熱によって、SUS316にAl合金被覆を施した。被覆層中のAl濃度の異なる被覆材を作製し、液体鉛ビスマス中で静的腐食試験を行った。腐食試験は550$$^{circ}$$Cで3000h実施した。被覆層中のAl濃度が約2mass%の被覆材では、十分な耐食性を得ることができなかった。また、Al濃度が13-15mass%の被覆材では、被覆処理中にクラックが発生した。Al濃度が約8mass%の被覆材は、クラックがなく、耐食性の優れた被覆が施されていることが確かめられた。

口頭

SUS316のAl粉末合金被覆におけるクラック形成に及ぼす被覆条件の影響

横田 仁志*; 佐藤 英友*; 鈴木 徹也*; 前川 克廣*; 倉田 有司

no journal, , 

長寿命放射性核種を核変換するための加速器駆動システム(ADS)の核破砕ターゲット及び冷却材に用いる液体鉛ビスマスは、構造用鋼を腐食する問題がある。この問題を解決するため、鋼表面にレーザーを熱源とするAl粉末合金被覆を施すことによって耐食性を改善する方法を検討した。被処理材をSUS316とし、作製したAl-Ti-Feシート材を用いて、アルゴン雰囲気中、YAGレーザーで表面を走査することにより、被覆を行った。処理条件として、シート材の組成や熱源であるレーザーの走査速度等を変化させた。この被覆処理によって、SUS316表面にAl濃度の高い被覆層が生成した。シート材中のAl量が多い場合には、生成した被覆層中のAl濃度が高くなり、クラックが発生した。被覆層中のAl濃度と被覆層に形成したクラック数の関係を詳細に調べ、この被覆方法においてクラックが形成する条件に関する知見を得た。

口頭

Al合金被覆によるSUS316の鉛ビスマス中腐食特性の改良

倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

no journal, , 

液体鉛ビスマスは、長寿命放射性核種の核変換処理を目的とした加速器駆動システムや高速炉において使用することが検討されている。このシステムの課題の一つは、鉛ビスマスによる腐食に対する耐食性の確保であり、本研究では、Al合金被覆によるSUS316の腐食特性の改良を検討した。Al, Ti, Fe粉末から作製したシート材をSUS316基材に載せ、レーザー加熱によって、Al合金被覆を施した。被覆層のAl濃度の制御は、シート材の組成,レーザーの走査速度などを調整することにより、可能となった。被覆を施した試験片を供試材として、酸素濃度を制御した550$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中で、3000hの腐食試験を行った。腐食試験の結果、Al濃度が5$$sim$$8mass%の被覆が、SUS316で観察された鉛ビスマスによる激しい腐食を防いでいることがわかった。

口頭

Tritium removal test for decommissioning of FUGEN

松嶌 聡; 石山 正弘; 松尾 秀彦; 佐藤 有司

no journal, , 

「ふげん」は、重水減速沸騰軽水冷却型の原子炉であり、原子炉の運転に伴い減速材である重水が中性子を吸収し重水中にトリチウムを生成する。したがって、重水系・ヘリウム系の廃止措置を進めるにあたっては、解体作業での作業者の内部被ばくが問題となる。また、重水(トリチウム)が残留したまま解体作業を行った場合、内部被ばく防護のための装備が必要となり作業効率が悪くなることが予想される。さらに、環境へのトリチウム放出抑制,解体廃棄物中トリチウム含有量の低減等を考慮すると、解体作業の前に重水系・ヘリウム系内に残留する重水(トリチウム)を除去することが必要である。以上のことから、最適なトリチウム除去手法の確立が必要であり、そのための試験として重水精製装置の機器・配管及び重水系・ヘリウム系の機器である重水循環ポンプ熱交換器を対象としたトリチウム除去試験を実施した。試験の結果、当所想定していた手法である通気又は真空引きによるトリチウム除去は、いずれの方法も有効であることが確認された。さらに、真空引きと対象機器・配管の加熱を併用することにより効率的にトリチウムが除去できることを見いだした。

口頭

放射性物質等不純物含有テトラクロロエチレン廃液の無害化処理方法の改善

佐藤 有司; 高城 久承; 森田 聡; 下村 達夫*; 関根 智一*; 竹田 正幸*

no journal, , 

原子炉廃止措置研究開発センター(ふげん)の管理区域内に保管されている放射性物質等を含むテトラクロロエチレン廃液を無害化する処理試験を実施した。試験結果から、テトラクロロエチレンと放射性物質等の不純物を蒸留により分離回収したのち、テトラクロロエチレンを隔膜電解還元処理及びナノ鉄複合粒子による還元処理によってエチレン等に分解する無害化処理方法の実用化の見通しが得られた。

口頭

Current status of the decommissioning of FUGEN

手塚 将志; 佐藤 有司

no journal, , 

原子炉廃止措置研究開発センター「ふげん」の廃止措置の進捗に関して、重水回収では2012年度までに240m$$^{3}$$の輸送を行う計画としており、また、解体では2010年度末現在で約400トンの解体を実施してきている。解体工事に関しては、2010年度から復水器の解体に着手しており、4年かけて完了する計画としている。工事の初期段階に行う保温材の撤去にあたっては、保温材と外装板を分離して、保温材については減容処理を行っている。また、基礎コンクリートの解体では、管理区域内作業であることを考慮して乾式のダイヤモンドワイヤーソー工法を適用し、切断速度を確認するとともに、今後の使用にあたっては十分な粉じん対策が肝要であることを確認した。2011年度の工事は着工したばかりであるため、成果は次回会議で報告する。また、「ふげん」でクリアランスのために導入した物理的方法(ウェットブラスト法)により汚染を除去(低減)する手動式の除染装置について、実機解体撤去物等を用いて除染性能試験を行い、採取したデータにより除染性能を確認した。この結果、比較的短時間でクリアランスレベル以下となる除染能力を確認した。

口頭

ダイヤモンド電極による難燃性廃油の無害化処理

佐藤 有司; 藤田 義彦*; 下村 達夫*

no journal, , 

原子炉廃止措置研究開発センター(ふげん)の管理区域内で使用されていたシリコンオイル等の難燃性廃油について、ダイヤモンド電極を用いた電解処理試験を実施した。ダイヤモンド電極を用いて電極表面で発生する高い酸化電位により、難燃性廃油を炭酸ガス, 水及び無機物に酸化分解できることの確認及び処理の見通しを得た。

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