JMTRタンクヤード内の液体廃棄物の廃棄設備用主要弁の設計・製作

西村 嵐; 岡田 祐次; 菅谷 直人; 園部 博; 木村 伸明; 木村 明博; 塙 善雄; 根本 浩喜

JAEA-Technology 2021-003, 51 Pages, 2021/05

JAEA-Technology-2021-003.pdf:5.55MB

材料試験炉(JMTR)では、平成26年度に液体廃棄物の廃棄設備であるタンクヤードにおいて、廃液配管及び廃液タンクからの放射性廃液の漏えい事象が発生した。本事象に対応するため、平成28年に設計及び工事の方法の認可(設工認)を取得し、平成28年から令和元年にかけてタンクヤード内の廃液タンク,廃液配管,主要弁等の取替工事を行った。取替工事において、廃液タンク及び廃液配管は、試験研究用原子炉施設に関する構造等の技術基準(試験炉技術基準)に基づき、それぞれ、第4種容器,第4種管として製作することが可能であったが、廃液系統の構成に必要となるボール弁,玉形弁及び逆止弁(主要弁)は試験炉技術基準において機器区分外であった。このため、主要弁の製作にあたっては、準用する基準及び検査を設定する必要があった。当該主要弁の製作にあたって準用する基準は、発電用原子炉施設の工事計画に係る手続きガイドから発電用原子力設備規格設計・建設規格(JSMESNC1-2012)のクラス3を設定した。準用する検査は、製作にあたって準用する基準JSMESNC1-2012のクラス3から、原子力発電所用バルブの検査を設定した。主要弁の準用する基準及び検査を設定した後、規制当局へ基準の考え方を説明し、主要弁の製作に着手した。製作した主要弁は、基準に則った検査を実施し、仕様を満足するとともに、廃液タンク及び廃液配管とともに据付け、廃液系統として最終的な検査に合格した。本報告書は、機器区分外である主要弁に対し、準用する基準及び検査の設定の考え方とともに、主要弁の製作にあたっては、使用する流体の性質に合わせた弁座,弁体,グランドパッキンの材質の設定、また、JMTRで発生した玉形弁に関する不具合事象への対策として、玉形弁の弁体と弁棒の接続方法の見直し、それら主要弁の設計,製作,検査及び据付けについてまとめたものである。

JMTRタンクヤード・コンクリート壁面の補修工法の妥当性確認試験

菅谷 直人; 岡田 祐次; 西村 嵐; 園部 博; 木村 伸明; 木村 明博; 塙 善雄; 根本 浩喜

JAEA-Testing 2020-004, 67 Pages, 2020/08

JAEA-Testing-2020-004.pdf:8.17MB

材料試験炉(JMTR)では、2014年度に液体廃棄物の廃棄設備であるタンクヤードにおいて、廃液配管及び廃液タンクからの放射性廃液の漏えい事象が発生した。本事象に対応するため、20162019年度にかけてタンクヤード内の廃液タンク, 廃液配管等の取替え工事を行った。一方、本取替え工事において、廃液配管等の支持構造物である大型サポート(架構造型サポート)の据付け時にタンクヤード躯体コンクリート壁面に複数のひび割れが発生した。このため、ひび割れが発生したコンクリート壁面の補修が必要となった。特に、架構造型サポートを固定する一部の基礎ボルト(あと施工接着系アンカーボルト)周辺部では、隆起を伴うひび割れ(コーン状破壊)が観測された。コンクリート壁のコーン状破壊部における補修工法は規格化されているが、補修後にあと施工接着系アンカーボルトを打設するための妥当性を確認する強度基準は存在しなかった。本報告書は、コンクリート壁面のコーン状破壊部の補修工法として断面修復工法の選定及びあと施工接着系アンカーボルトの強度基準の設定をし、タンクヤードと同類の鉄筋コンクリート造である既設建家を用いて、コーン状破壊部を模擬し、選定した断面修復工法により補修した壁面にあと施工接着系アンカーボルトを打設後、あと施工接着系アンカーボルトの引張試験を行い、設定した強度基準との比較により、補修工法の妥当性評価についてまとめたものである。この試験結果から、本補修工法による、タンクヤード躯体コンクリート壁面におけるコーン状破壊部の補修に資した。

改修後のJMTRの運転訓練について

亀山 恭彦; 尾上 龍次; 塙 善雄; 根本 宣昭

UTNL-R-0483, p.10_6_1 - 10_6_6, 2013/03

JMTRは、平成18年8月で一旦運転を終了し、平成19年度から平成22年度までの4年間で改修を実施し、平成23年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震後の建家の補修も完了し、現在、再稼働に向けた準備を進めている。原子炉施設の改修においては、再稼働後20年間の運転を考慮し、経年化安全確保上の判断基準(機器の経年変化、安全機能の重要度、保守経験等)、稼働率向上の判断基準(交換部品の調達性等)の観点から、原子炉本体の炉心、計測制御系統施設、原子炉冷却系統施設、その他の主要な事項、気体廃棄物の廃棄施設の非常用排気設備、制御設備、液体廃棄物の廃棄設備、電源設備、純水製造設備、ボイラ設備、冷凍機等の更新を行った。この改修において、計測制御系統施設(プロセス計装、核計装)の操作方法が変わった。そのため、更新後の原子炉運転操作について、これまで通りのプロセス計装の監視を行いつつ、原子炉の臨界近接、出力上昇等の操作を安全かつ確実に行うための方法について検討し、その検討結果に基づき運転マニュアルを策定し、運転訓練を実施してきた。本報告では、原子炉の改修により変更となった原子炉運転操作の方法について、運転マニュアル作成上の留意点、運転訓練の実施により確認した課題とその対応等についてまとめた。

Neutron irradiation tests for beryllium material selection of neutron reflector in JMTR

土谷 邦彦; 伊藤 正泰; 北岸 茂; 遠藤 泰一; 斎藤 隆; 塙 善雄; Dorn, C. K.*

JAEA-Conf 2012-002, p.111 - 114, 2012/12

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Conf-2012-002.pdf#page=121

JMTRでは、中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRのベリリウム枠は、5年に1度交換されているため、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、材料の純度,焼結方法,引張強度などの特性の異なった3種類の金属Be(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、JRR-3やJMTRでの照射試験の実施及び準備を行うとともに、特性試験技術の開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の照射試験の状況や特性試験のための開発について報告する。

Basic study on surface chemical combination between beryllium metal and hydrogen isotope gas

土谷 邦彦; 北岸 茂; 伊藤 正泰; 塙 善雄; 波多野 雄治*; 松山 政夫*; 長坂 琢也*; 菱沼 良光*

Annual Report of National Institute for Fusion Science; April 2010 - March 2011, P. 545, 2011/11

http://www.nifs.ac.jp/report/annrep11/index.html

核融合炉用固体増殖ブランケットでは、金属ベリリウム(Be)が中性子増倍材の第一候補であり、Be-水反応に対する検討が求められている。一方、材料試験炉(JMTR)には、中性子束を高めるために中性子反射体として金属ベリリウム枠が使用され、長寿命化の検討が行われている。本研究では、Be-水反応に対する相互作用(表面化学結合状態)を解明するために浸漬試験を行った。3種類の製造方法の異なった金属ベリリウム(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、浸漬試験後の金属ベリリウム表面はX線回折及びXPSにて結晶構造及び化学結合を分析した。その結果、3種類の金属ベリリウム表面にBe(OH)と考えられる白い反応物が生成していた。重量変化率の評価より、反応物の生成量はI-220Hが最も少なく、反応物の生成は製造方法やBeO含有量等に影響していることがわかった。

金属ベリリウムの表面化学結合状態の解明

土谷 邦彦; 塙 善雄; 北岸 茂; 伊藤 正泰; 波多野 雄治*; 松山 政夫*

平成21年度富山大学共同利用・共同研究成果報告書, p.9 - 10, 2010/12

原子力機構のJMTRには、中性子反射体として金属ベリリウム(Be)枠が使用されている。金属Beは、中性子との核反応によりヘリウム(He)及びトリチチム(T)が生成するため、機械的強度の変化,スエリング(体積膨張)による曲りなどが起こり、Be枠は約5年ごとに交換されている。このため、JMTRの稼働率向上及び放射性廃棄物の低減の観点から、Be枠の長期使用を検討することが必要不可欠である。本報告書は、長寿命化のための材料選定に必要な金属Beの構造的特性及び水素同位体の表面化学結合状態を解明するための予備検討結果について記載したものである。

Manufacturing of neutron reflector frame for JMTR

塙 善雄; 坪井 一明; 内田 宗範*; 鈴木 健*; 高橋 邦裕

JAEA-Technology 2009-078, 18 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-078.pdf:11.35MB

JMTRでは、中性子反射体枠としてベリリウムが使用されている。ベリリウム枠は、JMTR炉心部に3セクション(北,東及び西)で配置され、各セクションは7段のベリリウムブロックから構成されている。各ブロックはアルミニウム製ジョイントで結合され、キャプセルやベリリウムプラグが枠内側に装荷されている。1968年に初臨界を達成してから、これまでに6回ベリリウム枠が取り替えられ、現在、7番目のベリリウム枠を製作している。交換は、2010年春に計画されている。ベリリウム枠の設計では、スウェリングによる曲がりを少なくするように変更され、寿命が改善された。製作手順は、品質を保証するために厳しく制御されている。スウェリングと放射化を最小限にするために化学組成を指定しなければならない。ベリリウムはとても脆いので、機械加工手順は注意深く制御されている。また、ベリリウムは毒性の材料なので、製作環境の制御も重要である。

炉プール・ダイヤフラムシールの健全性調査

井手 広史; 作田 善幸; 塙 善雄; 辻 智之; 坪井 一明; 長尾 美春; 宮澤 正孝

JAEA-Technology 2009-019, 28 Pages, 2009/06

JAEA-Technology-2009-019.pdf:41.1MB

JMTR原子炉本体は、原子炉圧力容器,炉心及び炉プールから構成され、JMTR原子炉プール最下部には原子炉プール水の漏えいを防止するとともに、原子炉圧力容器内の圧力及び温度変化による圧力容器自体の伸縮を吸収するためのステンレス鋼製ダイヤフラムシール(外径2.6m,内径2m,厚さ1.5mm)が設置されている。JMTRの改修に先立ち、ダイヤフラムシールの健全性を確認するため、水中カメラ付き堆積物回収装置を開発し、外観検査を行った。外観検査の結果、有害な傷,錆びは確認されず、ダイヤフラムシールの健全性が確認できた。今後も本装置によって定期的に点検を行うことで、その健全性の維持に努める。

Preliminary irradiation test for new material selection on lifetime extension of beryllium reflector

田口 剛俊; 相沢 静男; 塙 善雄; 北岸 茂; 土谷 邦彦

JAEA-Conf 2008-010, p.343 - 352, 2008/12

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Conf-2008-010-1.pdf

ベリリウムは、中性子吸収断面積が小さく、散乱断面積が大きいため、試験研究炉用の中性子反射体及び減速材として利用されている。JMTRに用いられているベリリウム枠は、中性子照射によりベリリウム内にトリチウム及びヘリウムボイドが発生することにより変形するため、一定期間ごとに交換する必要があり、JMTRの初臨界からこれまでの約40年間に5回の交換が行われる。現在、約2トンの使用済のベリリウム枠がJMTRのカナル内に保管されている。このため、ベリリウム枠の長寿命化のための開発の一環として、JMTRにおいて2種類の金属ベリリウム(S-200F及びS-65C)の予備照射試験を行った。本セミナーでは、照射キャプセルの設計・製作、インナキャプセル中のトリチウムを除去するための開封装置及び照射後の曲りを測定するための高精度寸法測定装置の開発、照射済試料の照射後試験結果について発表する。

中性子反射体用ベリリウムの長寿命化に関する予備検討,2; 高精度寸法測定法の開発

田口 剛俊; 塙 善雄; 綿引 俊介; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2008-041, 23 Pages, 2008/06

JAEA-Technology-2008-041.pdf:3.76MB

ベリリウムは、中性子捕獲断面積が非常に小さく、散乱断面積が大きいため、試験研究炉の中性子反射体及び減速材として利用されている。日本原子力研究開発機構が所有する材料試験炉(JMTR)の中性子反射体(ベリリウム枠やベリリウム反射体)として使用されているが、ベリリウム枠に関しては、一定期間ごとに交換する必要がある。このため、ベリリウム反射体の長寿命化のための開発として、金属ベリリウムの予備照射試験を行った。照射試験の終了後、曲がり測定試験片を用いた金属ベリリウム試料の寸法変化を測定した。本報告書は、予備照射試験における照射後試験の一環として開発した高精度寸法測定装置の開発とその結果についてまとめたものである。