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廣岡 瞬; 奥村 和之; 牧野 崇義
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光学顕微鏡で得られるMOX燃料ペレットの金相写真は、結晶粒やポア、異常な組織等の情報が得られる。また、写真を撮るだけのため大量のデータを得ることが容易である。しかし、これら微細組織の大きさや数といった定量的な評価は手作業で実施しているのが現状であり、ペレット全体のように広範囲を評価するには膨大な時間が必要になる。ここで、近年進歩の著しい人工知能技術の一つである機械学習を用いた画像解析技術を利用したところ、これまでは不可能であった結晶粒界等を自動検出することが可能となった。機械学習を利用した画像解析は専門的な知識が必ずしも必要ではなく、多くの可能性を秘めていることが分かった。
仁科 匡弘; 高藤 清人; 中道 晋哉; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之
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高速炉燃料製造における簡素化ペレット法燃料製造技術の実用化を目的とし、要素技術の研究開発を進めている。本報告では、シリーズ発表の3番目として、低O/M比の高速炉燃料製造のための焼結・O/M調整試験およびガス流動解析の結果について報告する。
廣岡 瞬; 堀井 雄太; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之
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高速炉燃料製造における有望な新技術として、機械学習を利用したペレット外観検査の自動化を検討している。様々な欠陥を施した模擬ペレットに対して、機械学習を利用した画像解析により欠陥箇所の識別を行い、精度の確認と自動化に向けての課題を評価した。模擬ペレットに対しては高い精度で欠陥を識別できることが確認され、一部、表面が粗いだけの箇所も欠陥として評価される結果が得られた。今後、精度の向上と、割れ・欠けのサイズに対する合否判定の自動化、さらに、MOXペレットに対する適用可否を実証した上で、実用化に向けた課題解決と設計を進める計画である。
堀井 雄太; 廣岡 瞬; 加藤 正人; 宇野 弘樹*; 小笠原 誠洋*; 田村 哲也*; 山田 忠久*; 奥村 和之
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低除染燃料ペレットの熱物性研究の一環として、添加元素によるMOXの熱伝導率への影響について評価した。MOXに固溶するFPであるSm
O
及びNdOを添加した結果、熱伝導率は低下した。一方、燃料製造工程等で混入する不純物元素でありMOXに固溶しないAlO及びSiOを添加した結果、熱伝導率は上昇した。
高藤 清人; 仁科 匡弘; 土持 亮太; 林崎 康平; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之
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高速炉燃料製造における簡素化ペレット法燃料製造技術の実用化を目的とし、要素技術の研究開発を進めている。本報告では、シリーズ発表の2番目として、転動造粒粉末を用いたダイ潤滑成型技術開発における造粒粉末の状態が金型への充填性及びペレットの成型性に与える影響について報告する。
中道 晋哉; 砂押 剛雄*; 宇野 弘樹*; 山田 忠久*; 奥村 和之
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MOX粉末のような混合粉末の焼結の場合、成形体は昇温中に収縮を開始したのち、一旦収縮速度が低下し、その後さらに高温となった際に再度収縮速度が増加する挙動を示す。特に低温側ではUO同士の粒子間の拡散に伴う収縮が、高温側でUO-PuO間の固溶体形成のための拡散に伴う収縮が生じるとされている。一方、乾式回収粉末は燃料仕様から外れた焼結体を乾式法にて粉砕処理し再粉末化したもので、製造過程において原料とともに所定量混合し再利用される粉末であるが、一度焼結を経験しているため焼結前から固溶体を形成した粉末とみなすことができる。本研究では、乾式回収粉末の焼結性を理解するため、乾式回収粉末単独の試験体を用いて、熱膨張計による収縮挙動を評価した。乾式回収粉末は一般的な混合粉末の収縮挙動とは異なり、昇温時において2段階の収縮挙動を示さず、UOのような未混合粉に近い挙動を示した。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 山本 和也; 牧野 崇義; 奥村 和之
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既往の研究において、焼結体の金相写真から乾式回収粉粒子の周囲に空隙が形成される傾向が観察されているが、乾式回収粉粒子由来の部分と原料粉由来の部分を完全に識別するのは困難であった。本件では、乾式回収粉によるペレット焼結密度の制御に係るメカニズムを明らかにすることを目的とし、焼結体中の模擬乾回粉由来の領域を特定するために、CeO中にトレーサーとして酸化ジルコニウム(ZrO)を添加した(Ce,Zr)O焼結体を粉砕・粒度調整して得た(Ce,Zr)O模擬乾式回収粉の粒子径分布及びCeO原料粉と模擬乾式回収粉との混合割合をパラメータとしたペレットの成型・焼結実験を行い、微細構造の評価を実施した。
後藤 健太; 廣岡 瞬; 堀井 雄太; 中道 晋哉; 村上 龍敏; 柴沼 公和; 小野 高徳; 山本 和也; 畑中 延浩; 奥村 和之
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原子力機構プルトニウム燃料技術開発センターで進めているAI技術を用いたMOXペレットの自動外観検査技術の開発として、実際のMOXペレットを用いて欠陥箇所の識別精度を評価するとともに、実用化に向けた検討を行った。開発した合否判定プログラムは実用に十分な処理速度を有していることを確認したが、識別精度については課題が残り、さらに多くの教師データを用いて学習させる必要がある。また、今回は欠陥部分の面積比のみを元に合否判定を行ったが、割れの長さやペレット自体の形状等の判定プロセスも構築する必要がある。
瀬川 智臣; 高島 颯人; 山本 和也; 小野 高徳; 奥村 和之; 川口 浩一; 石井 克典
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量産規模での乾式回収粉の粉砕処理において、過大な粒子径の粒子を含まない乾回粉を効率的に得るため、分級機能を有する粉砕設備が求められている。原料粉の供給速度が大きくなると粉砕粉の最大粒子径が増大する傾向があるため、分級方法に着目し、分級機能を有する衝突板式気流粉砕機およびスパイラル気流粉砕機を用いて量産規模での粉砕試験を実施した。本試験の結果、模擬原料粉の供給速度の増加に従い、それぞれ最大粒子径が増大する傾向に差が見られた。各粉砕機の分級機能の特性の違いに起因するものと考えられる。