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報告書

フランスの核燃料サイクル諸施設の能力とその整合性; フランスの核燃料サイクルを支えるもの

小島 久雄

JAEA-Review 2010-064, 27 Pages, 2011/01

JAEA-Review-2010-064.pdf:1.98MB

フランスの核燃料サイクル諸施設の採用プロセスや公称能力等について、おもに公開資料に基づき整理し、各施設間の能力は十分に整合のとれたものであることを確認した。核燃料サイクルで使用する試薬類のリサイクル利用について、特にフッ素に着目して考察を試みた。また、現存核燃料サイクル諸施設の更新計画を調査し、今後のフランスの核燃料サイクル事業の拡大性について検討した。核燃料サイクル諸施設はほぼフランス全土に分散して立地しているため、核燃料物質の輸送が不可欠な活動となる。限られた情報から、特に再処理工場からのプルトニウムとウランに着目して、輸送の実態と推定される課題等について整理した。

報告書

核燃料サイクル工学概論

小島 久雄

JAEA-Review 2008-020, 28 Pages, 2008/07

JAEA-Review-2008-020.pdf:4.52MB

採鉱されたウラン鉱石は、精錬工程により不純物が除去され、ウラン含有率を60%程度に高めたイエローケーキとなる。その後、転換工程にて、ウラン濃縮の原料であるUF$$_{6}$$となる。ウラン濃縮工程では、$$^{235}$$Uの割合が高められ、その後、UO$$_{2}$$に再転換し、ペレット状に成型・加工され核燃料となり、原子力発電所で使用されることとなる。ウラン濃縮法は世界的に遠心分離法が主流となっている。核燃料サイクルとは、原子力発電所からの使用済燃料を再処理し、ウラン,プルトニウムを回収して、燃料として再び使用する一連の流れである。再処理の方法としては、TBPを抽出溶媒とするPUREX法が主流である。我が国においては、東海再処理工場の経験を経て、民間の六ヶ所再処理工場が2008年の本格操業開始を目指し、試験運転を進めている。再処理の工程には、前処理工程として、せん断工程,溶解工程,清澄工程があり、また、化学処理工程として、溶媒抽出工程,濃縮・脱硝・混合転換工程がある。その他、硝酸・溶媒のリサイクル工程,ガラス固化工程などがある。高速増殖炉燃料の再処理は基本的にPUREX法により可能であるが、高いプルトニウム含有率,高い燃焼度及び集合体構造の違いなどを考慮した改良が必要となる。さらに一層の経済性向上や廃棄物負担の軽減,核不拡散性向上の達成を目指した新しい技術の採用が検討されている。

論文

The Prospective role of JAEA Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories

小島 久雄; 土尻 滋; 田中 和彦; 武田 誠一郎; 野村 茂雄

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.273 - 282, 2007/09

核燃料サイクル開発機構東海事業所から業務を引き継いで設立された核燃料サイクル工学研究所は、1959年にウラン精錬技術からの研究をもって事業を開始し、ウラン濃縮技術,軽水炉再処理,MOX燃料製造にかかわる技術開発を達成したほか、高レベル放射性廃棄物処分,高速増殖炉燃料再処理技術の研究開発を実施しており、その間適切な環境放出放射能の管理,核物質の管理を実施してきた。今後も、FBRからLWRへの過渡期の再処理技術開発,MOX燃料製造技術改良,先進的FBR燃料再処理技術開発,高レベル放射性廃棄物処分技術開発の各分野にかかわる研究開発により、核燃料サイクルの実現に貢献していく。

論文

A Study on the optimized fuel cycle systems during the transition period from LWR era to FBR era

小島 久雄; 林 直人; 永井 俊尚; 藤田 雄二; 河田 東海夫

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10

本書では、代表的な軽水炉からFBRへの移行シナリオに関するプレリミナリの評価について述べる。FBR導入速度は軽水炉のリプレース速度に密接に関係しているが、FBRへの移行は燃料サイクルシステムを最適化する手段として考えるべきである。Pu収支評価に基づくと、FBR導入が始まる前に適切な量の軽水炉使用済燃料の確保が必要がある。我が国の第2軽水炉燃料再処理プラントの使命は、新規FBRのスタートアップに必要なPuを供給することにある。軽水炉MOX燃料でのPu利用が進むと、高レベル放射性廃棄物中のマイナーアクチニド(MA)の蓄積が顕著となり、MAの発熱が要因となってガラス固化体発生量が大幅に増加する。この問題に対しては、FBRにMA回収サイクルを繋げることで有益な解を得られる。移行シナリオに対応する次世代再処理プラントに対する要求も検討しており、"PEACE"と称する革新的概念を提案する。

論文

Fuel Cycle Technology for PPU Concept; Based on the Aqueous Reprocessing and Oxide Fuel

小島 久雄; 野村 和則; 森本 恭一; 原田 秀郎

Proceedings of Technology Forum on Protected Plutonium Utilization for Peace and Sustainable Prosperity, 54 Pages, 2004/00

新しい世紀における原子力の平和利用のより一層の促進や持続可能な世界の繁栄への貢献に向けた高い核拡散抵抗性を有するプルトニウムの実用化と題して、第1回国際科学技術フォーラムが開催される。本フォーラムの主題に応じて、先進リサイクル研究開発部で進めている再処理プロセス、燃料製造技術、核データ測定技術等の概要や特に核拡散抵抗性向上に資するNp回収技術の現状を報告する。

論文

Advancement in FBR Fuel Recycle Development in Japan

野村 茂雄; 大和 愛司; 小島 久雄

International Conference Nuclear Power and Fuel Cy, 5 Pages, 2003/00

2003年12月に、ロシアのモスクワ等で"NUCLEAR AND FUEL CYCLES"と題して、国際会議が開催され、日本におけるFBR燃料サイクルの開発状況について、FBRサイクル実用化戦略調査研究として進めている燃料製造技術や再処理技術開発の進捗状況を紹介する。

論文

The Study for Reduction of Waste Generated by Aqueous Reprocessing

小島 久雄; 虎田 真一郎; 野村 和則; 加藤 浩

Proceedings of 2nd International Workshop on Nuclear Fuel Cycle; Nuclear Fuel Cycle from the Viewpoint of Disposal Site Utilization, p.34 - 35, 2003/00

日本原子力学会 再処理・リサイクル部会主催にて、第二回燃料国際ワークショップが2003年3月23日$$sim$$25日に開催される。本ワークショップの討論主題は、「廃棄物から見た再処理、新たな方法の提案とシミュレーション」で、高レベル廃棄物発生量を低減し、処分場受け入れ可能期間の延長を図るために再処理・リサイクル分野における方策提案として、先進湿式再処理技術の観点から検討状況を報告する。

論文

Advanced Fuel Cycle Stsyem and its R&D Plan in Japan

加藤 浩; 野村 茂雄; 小島 久雄; 船坂 英之

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Energy and Fuel Cycle Systems (GLOBAL 2003) (CD-ROM), p.1290 - 1298, 2003/00

2003年11月に、米国ルイジアナ州のニューオリンズにおいて、先進的核エネルギーと燃料サイクルシステムと題してGLOBAL2003が開催される。日本における燃料サイクルの開発状況について、FBRサイクル実用化戦略調査研究として進めている燃料製造や再処理技術の概要を紹介するとともに、2015年迄の開発ステップ概要を報告する。

論文

Advanced Fuel Cycle System and its R&D Plan in Japan

野村 茂雄; 小島 久雄; 船坂 英之

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Energy and Fuel Cycle Systems (GLOBAL 2003) (CD-ROM), 1290 Pages, 2003/00

2003年11月に、米国ルイジアナ州ニューオリンズにおいて、先進的核エネルギーと燃料サイクルシステムと題して、GLOBAL2003が開催される。日本における燃料サイクルの開発状況について、FBRサイクル実用化戦略調査研究として進めている燃料製造や再処理技術の概要を紹介するとともに、2015年迄の開発ステップ概要を報告する。

報告書

乾式再処理工程溶媒中での放射性核種の化学状態分析に関する研究(公募型研究に関する共同研究報告書)

山名 元*; 藤井 俊行*; 森山 裕丈*; 佐藤 史紀; 北谷 文人; 明珍 宗孝; 小島 久雄

JNC TY8400 2002-013, 57 Pages, 2002/03

JNC-TY8400-2002-013.pdf:32.32MB

平成11年度から13年度にかけて、核燃料サイクル開発機構・公募研究の一環として、「乾式再処理工程溶媒中での放射性核種化学状態分析に関わる研究」を実施した。本報告書は、その研究成果をまとめたものである。本研究は、乾式再処理で使用される溶融塩や液体金属の中でのアクチニドやFP元素がどのような溶存状態で存在するかを、電気化学、分光学、熱力学的な視点から実験的に評価するものである。このため、溶融塩紫外可視分光装置の構築、溶融塩ボルタンメトリ系の構築、液体Bi中でのランタニド金属の過剰自由エネルギー(活量)測定、ランタニドのサイクリックボルタンメトリ、ランタニドとアクチニドの熱力学的な系統性の考察、溶融塩中でのランタニドの2価の存在の研究、アクチニド用のボルタンメトリ機器の開発、を行った。この結果、溶融塩および液体Bi中でのランタニドおよびウランの溶存状態に関わる種々の実験的な知見を得た。

論文

Effect of Surface Roughness on Packing Behavior in Sphere-Pack MOX Fuel

鈴木 政浩; 河野 秀作; 小島 久雄

CIMTEC2002(2rd International Conference:Computational Modelling and Simulation of Materials), 0 Pages, 2002/00

振動充填燃料は、80%以上の高い充填密度の達成や軸方向密度の均一性が要求される。最小限の実験で効率的に行うため、3次元個別要素法(粒状プログラム)の充填挙動解析コードを用いて、球状粒子の特性が充填率に及ぼす影響に関する解析的検討を行った。粒子密度と表面粗さの異なる模擬粒子による充填試験結果と、3次元個別要素法による充填挙動(粒子密度、摩擦係数の影響)解析結果から目標とするMOX粒子の短時間で80%以上の高充填率を達成するために、求められる燃料仕様として粒子の表面粗さが摩擦係数の数値が示唆された。また、今回製造した外部ゲル化によるウラン粒子(小粒径粒子)サンプルの摩擦係数はほぼ同様な値であることから、ウラン粒子を用いての充填率は83%程度が達成させることが予測できた。

論文

The Excellent Fuel Cycle Technology in Nuclear Proliferation Resistace

永井 俊尚; 小島 久雄; 青嶋 厚; 荻野 英樹

Proceedings of 10th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-10), 0 Pages, 2002/00

小資源国日本にとって、21世紀の持続的発展のためには原子力エネルギー利用は必須であり、燃料リサイクルを基本方針としている。使用済燃料を再処理し、U,Pu等を回収して再利用することにより、資源及び環境への大きなメリットが期待できる。これは、低除染-TRU含有燃料のリサイクルを基本とするFBRサイクルシステムにより達成することができるとともに、Puを特別視しない十分な核拡散抵抗性を有するシステムである。この技術開発状況も合わせて報告する。

論文

Nuclear Proliferation Resistance on Future FBR Cycle System

小島 久雄; 長沖 吉弘

INMM/ESARDA Workshop, 0 Pages, 2000/00

実用化戦略調査研究のフェーズIでは、幅広い選択肢の中から高速炉サイクルの開発目標(安全性、経済性、核不拡散性、資源有効利用、環境負荷低減)を満足する実用化候補概念を抽出する。燃料サイクルシステムの検討では、これまで中心に据えて開発を進めてきた湿式法(PUREX法)を抜本的に見直すことに加え、新たに乾式再処理等の方式を対象に、その技術的成立性を検討している。この検討では、開発目標に照らし、経済性向上のための簡素化だけでなく、核不拡散の観点からプルトニウムを単独で存在させないシステムを念頭に再処理施設、燃料製造施設に係る技術の評価を行っている。

報告書

先進湿式プラント設計研究(3)

紙谷 正仁; 小島 久雄; 篠田 佳彦

PNC TN8410 98-050, 157 Pages, 1998/03

PNC-TN8410-98-050.pdf:7.3MB

先進湿式MOXプラントは、動燃事業団が、高速炉燃料サイクルコストの大幅な低減を目指して検討を進めているプラントである。本プラントは、晶析法と改良型PUREX法を中心とした高速炉MOX燃料の再処理工程と、ゲル化転換・振動充填法による燃料加工工程を合わせ持つ一体型のプラントを想定している。本設計研究は、1996年の「先進的湿式プラントの設計研究」の成果をもとに、更に詳細な検討を行うことを目的としてメーカーの協力を得て実施した「先進的湿式プラントの設計研究(II)」を事業団にて再整理、再検討を加えてまとめたものである。再検討の結果の要点を以下にまとめる。(1)前処理工程について・剪断機のみ2系列化が最も妥当との評価結果を得た。・炉心燃料のみと炉心燃料とブランケットの混合処理の2モードを考慮すべきとの考察結果を得た。(2)主分離工程について・除染係数について諸工場のフローシートとともに整理した。・精製系の有無を考慮し、各ケースを比較整理した。(3)燃料製造工程について・燃料粒子を3成分系とした製造工程設備を検討した。・3成分系は2成分系と比較すると粒子製造個数から滴下ノズル数を低減できるが、粒径の篩分機や振動充填装置への粒子供給装置の構造が肥大化するなどの正負の要因が絡み決定できなかった。・異なる粒径のものを一括して製造し、かつ加熱工程を1台のロータリキルン式の密閉式過熱炉を採用したことにより、設備規模を小さくすることができた。・ブランケット燃料を粉末による充填燃料方式と簡素化ペレット方式の2とおりについて検討し、簡素化ペレットで工程規模を抑えることができる可能性を示した。(4)廃液・廃棄物処理工程について・ゲル化転換に付随するアンモニア廃液の処理工程の他、各種廃液処理法について比較評価した。(5)再処理・燃料製造施設一体化の得失評価について・全体としては一体化により経済性の向上が期待できる。・試薬供給設備、ユーティリティについては一体化の効果は小さい。

論文

原子力システムと機能材料、III. 原子力分野の機能材料

小島 久雄; 内田 俊介*

日本原子力学会誌, 40(5), p.346 - 348, 1998/00

核燃料サイクルの施設等で使用される機能材料について解説した。本件は日本原子力学会「機能材料の基礎と応用研究専門委員会」にて報告した資料(PNC TN1410 95-060)を加筆修正し、同委員会の活動成果として日本原子力学会誌に投稿するものである。

報告書

先進湿式MOXプラントのコスト評価

紙谷 正仁; 小島 久雄

PNC TN8410 97-220, 33 Pages, 1997/12

PNC-TN8410-97-220.pdf:1.63MB

動燃では、PUREX法をベースとした低除染再処理と簡易な燃料製造法からなる「先進湿式MOX」の概念を提案している。これは再処理/燃料製造/炉の設計境界条件を大幅に合理化あるいは変更し、湿式MOXサイクルを金属燃料サイクル並の簡素なサイクルに変更しようという構想である。この概念では、核燃料物質を低除染でリサイクルすることで抜本的な再処理の簡素化を行う。これに伴って燃料製造工程も遠隔保守セル構造となることから、再処理・燃料製造を一体化した施設内に配置し、廃液処理設備やユーティリティ等を共有することで設備合理化を図る。本報告は、こうした基本コンセプトのもとに施設概念を構築し、建設費の評価を行った結果をまとめたものである。建設費の評価は、現行技術で建設した場合の「現行プラント」、現在継続されているR&Dを反映し、現行の高除染サイクル技術を高度化した場合の「基準プラント」、先進湿式MOXの概念を採用した場合の「先進プラント」の各ケースについて行った。その結果、現行プラント(処理能力;50/y)の建設費を1した場合、基準プラント(50/y)、先進プラント(100t/y及び50/y)の建設費は、それぞれ0.60,0.66,0.50と評価された。

報告書

GLOBAL'97 International Conference on Future Nuclear Systems 燃料開発関係の概要報告

中江 延男; 杉山 顕寿; 安部 智之; 市村 敏夫; 渡部 雅之; 小島 久雄; 高下 浩文

PNC TN1430 97-005, 229 Pages, 1997/11

PNC-TN1430-97-005.pdf:6.74MB

1997年10月5$$sim$$10日に標記国際会議が横浜で開催された。核燃料サイクル開発関係者に会議概要を周知するため、全体会議及び核燃料サイクル関連の口頭発表の要旨をまとめた。

報告書

高速増殖炉を用いたゼロリリースサイクルへの検討について(報告書)

小島 久雄; 若林 利男*

PNC TN1100 97-008, 156 Pages, 1997/11

PNC-TN1100-97-008.pdf:3.86MB

核燃料サイクルの将来の理想像創出の検討を主題とする「核燃料サイクルに関する勉強会」に対し、定量的基礎データの提供を行うことを主たる目的として、平成9年2月、核燃料サイクル技術開発部内にタスクフォースが設置された。東海事業所および大洗工学センターからのメンバーにより検討を重ねた結果として本書をとりまとめるに至った。具体的な検討課題は、動燃が実施してきている技術体系に立脚して、エネルギー供給および増殖性能を担保しつつ高レベル廃棄物のゼロリリースを可能とするリサイクル体系の考え方を整理することにある。MOX燃料(UO2およびPuO2の混合酸化物、以下同じ)およびPUREX法再生処理を基本とするLMFBRサイクルにおいて、レーザ法による同位体分離や電子線加速器によるFP消滅等のいわゆるフロンティア技術の効果も期待した。タスクフォースメンバーは東海事業所および大洗工学センターから関係者を集めた。また、事務局を核燃料サイクル技術開発部および東海事業所技術開発推進部アクチニドリサイクルグループに置いた。

論文

The Advanced fuel recycle for coming century

野村 茂雄; 河田 東海夫; 田中 和彦; 小島 久雄

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL'97), 0 Pages, 1997/10

CO2放出による環境問題及びエネルギー需要の問題を解決できるFBRに関し,PNCでは,先進的核燃料リサイクル技術開発として取り組んでいる。このシステムは,経済性等に優れた革新的MOX燃料製造とPurex法をベ-スとした湿式再処理から構成されている。本報告では,その開発の概要及び計画について述べる。本報告の中では,MAリサイクルを含んだR&Dについても述べるとともに,再処理と燃料製造を統合した先進施設の予備的検討結果及びそのコスト評価について示す。

論文

System study on the advanced fuel recycle

小島 久雄; 遠藤 秀男; 篠田 佳彦; 紙谷 正仁

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL'97), 0 Pages, 1997/06

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