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朝倉 浩一; 山口 俊弘; 大谷 哲雄
Journal of Nuclear Materials, 357(1-3), p.126 - 137, 2006/10
被引用回数：9 パーセンタイル：53.38(Materials Science, Multidisciplinary)密度降下剤として数種類の有機化合物を用いて低密度MOXペレットの製造法を研究した。7.5kgの二酸化ウランを用いたペレット製造試験においては、5種類の密度降下剤のうち、K3が最も優れた性能を発揮したが、36kgのMOXを用いたペレット製造試験ではプルトニウムの崩壊熱がK3の性能に影響を与えている可能性が高く、同様の性能を発揮できなかった。K3と新しく導入した高い軟化温度を有する密度降下剤であるアビセルとの熱的安定性の比較試験において、K3は報告されている融点(84-88
C)より低い70Cにおいて球状の形状を喪失し、結果として密度降下剤としての性能を失った。一方、アビセルは150Cまでその球状の形状を維持できた。MOX燃料ペレットの量産規模と同じスケールである36kgのMOXを用いたペレット製造試験においてもアビセルのポア形成性能は確認できた。
山口 俊弘
エネルギー, 68(6), p.54 - 58, 2005/00
サイクル機構を中心とした日本のMOX燃料製造実績とFBRサイクルの実用化に向けたFBR用MOXペレット燃料製造技術開発の状況を紹介する。
山口 俊弘; 大代 操; 小幡 真一; 木原 義之; 遠藤 秀男
JNC TN8410 99-011, 65 Pages, 1999/04
FBR発電コストの低減に向け、MOX燃料コストを低減することが重要課題の一つと考えられる。MOX燃料製造コストの低減は、(1)建設費、(2)運転費及び(3)部材費のそれぞれの低廉化することが重要である。そして、この低廉化は主として設備・機器の高度化・コンパクト化とプロセスの合理化等により達成することができる。この開発ステップとして、プロセスの簡素化による設備数の削減、稼働率の向上、製品品質の安定化、ホールドアップ量の低減、核物質搬送の効率化や運転員の削減による運転費の削減のためのプロセスの合理化を初めに進めることが重要であると考えている。そこで、このプロセスの合理化の方策として、平成7年に「ショートプロセス技術開発」が提案された。また、平成10年度の外部評価委員会での審議を受け、了解が得られた。本計画書は、ショートプロセス技術開発の概要を述べるとともに、今後の4年間で実施する基礎試験の実施計画書を示したものである。
青木 義一; 鹿志村 元明; 山口 俊弘
Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL'97), 0 Pages, 1997/00
FBR用低密度MOXペレットの製造技術開発の概要についてまとめた。
山本 偉政; 遠藤 秀男; 檜山 敏明; 佐藤 俊一; 山口 俊弘; 上村 勝一郎; 長井 修一朗
PNC TN8410 92-199, 56 Pages, 1992/07
TRU核種含有燃料取扱時には、TRU核種から放出されるガンマ線、中性子線による被ばくの増加が懸念されることから、TRU核種含有燃料取扱時の線量当量評価を実施した。本評価では、まずMOX燃料の線量当量評価に使用してきた解析手法がTRU核種含有燃料の線量当量評価に適用可能か否かを線量当量率測定データに基づき検証した。検証の結果、鉛しゃへいがある場合の計算精度に若干の問題点は残るが、MOX燃料の線量当量評価に使用してきた解析手法は、TRU核種含有燃料の線量当量評価に適用可能と判断した。次に現状のプルトニウム燃料施設のグローブボックスにおいて、TRU核種含有燃料を取扱うことが可能か否かについて、しゃへい能力及び線量当量率の観点から評価した。その結果、現状のプルトニウム燃料施設のグローブボックスにおいてTRU核種含有燃料を取扱う場合、しゃへい能力及び線量当量率の両方の観点から、Amを含有するMOX燃料は、その含有量が2w/oであっても、300gのバッチサイズの製造は無理であると判断した。しかし粉末飛散のないあらかじめ固型化されているサンプル(例えばグリーンペレット)であり、鉛入りグローブ、ピンセットを使用すれば、少量なら取扱が可能であると思われる。
田中 健哉; 中島 弘*; 山口 俊弘; 上村 勝一郎; 中江 延男; 松本 光雄
PNC TN8410 92-187, 21 Pages, 1992/05
高速増殖炉用燃料の照射開始後の燃料温度解析用コードが整備されてきている。この種のコードでは、燃料組織変化や燃料ペレット-被覆管ギャップ熱伝達率等の解析モデルが重要である。これら解析モデルについては、海外高速炉及び高速実験炉「常陽」での燃料照射試験結果に基づいて設定されている。本資料は、高速増殖原型炉「もんじゅ」など高速増殖炉用燃料の主として照射開始後の燃料温度評価用として使用される計算コード(DIRADコード)を対象としてその解析モデル及び機能に関する理解を助ける目的をもって作成されたものである。
山口 俊弘; 朝倉 浩一; 百瀬 琢麿; 野尻 一郎; 熱田 芳治; 山本 偉政; 須藤 俊幸
PNC TN8410 92-031, 79 Pages, 1992/02
事業団においては,国に「原子力施設等安全研究年次計画」に基づき,プルトニウム取扱施設の臨界安全管理に関する研究として,プルトニウム取扱施設を対象とした臨界安全ハンドブックの作成のための検討を行っている。ハンドブックについては,事業団におけるこれまでの臨界安全管理の集大成として,施設の設計,建設,運転経験を踏まえた実用的なものとすることが期待されており,ハンドブックの構成等について専門的な検討を行うことを目的として,今年度から臨界安全ハンドブック作成検討ワーキンググループが組織された。本書は,本ワーキンググループの今年度の検討結果を取りまとめたものである。本ワーキンググループでは、東海事業所プルトニウム燃料第1開発室,第2開発室,第3開発室について臨界安全に係る現状を調査した。また,臨界安全解析コードの最新の動向調査を行うとともに従来用いられているコードとの比較計算を行った。これらの調査・検討を踏まえ,できるだけ具体的に実際の工程に関連づけて臨界安全管理の方法をまとめる方針で,臨界安全設計ガイドブック(仮称)の構成案を検討した。なお,ガイドブックが利用される施設としては,現在のプルトニウム燃料第3開発室をスケールアップしたイメージのプルトニウム燃料加工施設を念頭においた。
森平 正之; 成田 大祐; 山口 俊弘; 長井 修一朗; 上村 勝一郎
PNC TN8410 91-236, 72 Pages, 1991/09
プルトニウム燃料工場の「もんじゅ」初装荷燃料製造においては,ペレット中の窒素・蒸発性不純物の残留及び焼結密度のばらつきが課題となった。本報告は,これらの問題点の解決を目的として平成2年5月から実施した試験の結果をまとめたものである。本試験の結果,(1) 予焼・焼結雰囲気を従来のN2-H2ガスからAr-H2ガスに,ポアフォーマをK-3からアビセルに替えることで窒素・蒸発性不純物を「もんじゅ」燃料の仕様内に収めることができる。(2) K-3,アビセル共に,添加量2.0wt%以上あるいは粒径を150
m以上とした場合,窒素・炭素不純物量の増加及びO/Mの低下が生じ,「もんじゅ」燃料の仕様を超える場合がある。(3) 焼結密度ばらつきの原因は,MOXの崩壊熱によるK-3の溶融によるところが大きいため,耐熱性に優れたアビセルの採用により改善することができる。(4) 密度安定化のためには,粒径70
100mのアビセルを造粒前に添加することが望ましい。(5) プルトニウム燃料工場の工程でバナナ状に曲がったペレットが発生したが,このような変形は焼結性が非常に良いMOX粉末を用い,かつグリーンペレット中のポアフォーマが偏っているときに生じる場合がある。等の知見が得られ,その結果を製造工程に反映することができた。「低密度ペレット製造条件確立試験」は平成3年度一杯継続実施するが,平成2年度末までに終了した不純物低減と密度安定化を中心とした試験の結果を「低密度ペレット製造条件確立試験(I)」として報告する。
高橋 邦明; 和田 勉; 山口 俊弘; 檜山 敏明; 上村 勝一郎; 長井 修一朗
PNC TN8410 91-201, 94 Pages, 1991/08
低密度プルトニウム燃料を製造する際に使用される有機化合物が予備焼結工程でどのように挙動し,その配管系に対しどのような影響を与えるかを把握するための基礎データを取得する。熱天秤,ガスクロマトグラフ-質量分析装置等を用いた熱分析試験及び管状電気炉等による熱分解生成物重量測定試験を実施した。アルゴン-水素雰囲気における熱分解試験の結果,アビセルの熱分解生成物の生成割合は,残渣約27%,CO,CO2,エチレン等の気体約60%,ベンゼン,アルデヒド等の液体約7%,フェノール等の粉末として約6%であった。また,グリーンペレット熱分解試験の結果,K-3添加ペレットよりもアビセル添加ペレットの方が系内残留分解生成物は約10%程少なかった。低密度プルトニウム燃料製造のために使用するポアフォーマとしては,予備焼結工程及び配管系への影響を考慮すると,K-3よりもアビセルの方が好ましいポアフォーマと言える。
芳賀 哲也; 小幡 真一; 山口 俊弘; 上村 勝一郎; 長井 修一朗; 馬上 康*; 佐藤 克也*
PNC TN8410 91-078, 117 Pages, 1991/04
ATR実証炉の冷却材喪失事故時における燃料被覆管の外圧変形挙動評価に必要なデータを取得するため,温度,圧力,時間,初期楕円度の有無及び模擬ペレットの封入状態をパラメータとした炉外での外圧変形試験を行った。尚,本試験は電源開発株式会社との受託契約に基づき,新型転換炉技術確証試験の一部として平成2年度に実施したものである。本試験において求めた主な結果は以下のとおりである。1) ATR実証炉用被覆管の 0.2%, 0.5%, 1.0%及び 2.0%の変形量に対応する応力とLMPの関係の曲線を求めた。また, Life Fractionと変形量の関係の曲線を求めた。2) 被覆管に作用する応力とLMPの関係及び Life Fractionと変形量の関係について,ATR実証炉用被覆管とBWR用被覆管(文献値)を比較した。この結果,材料の違いによる差が認められた。3) 下降管完全両端破断(破断ループ)及び下降管中小破断の解析結果を包絡する条件,外圧70Kg/cm2,到達温度 640
,外圧保持時間20秒及び外圧50/cm2,到達温度 650,外圧保持時間130秒で得られた変形量は,LMP/LF法による変形量の予測値と,予測精度の範囲内で一致した。4)被覆管に170mの楕円度が発生した場合の下降管完全両端破断(破断ループ)の解析結果を包絡する条件(外圧70Kg/cm2,到着温度 640,外圧持時間20秒)で3本中1本が座屈した。5) 被覆管にATR実証炉の模擬ペレットを封入した試験片及びペレット間を25mm空けた試験片をそれぞれ5本ずつ座屈させた結果,リークは1本も認められなかった。以上の結果は,電源開発株式会社が行うATR実証炉冷却材喪失事故時の安全評価に使用される。
鹿倉 栄*; 山口 俊弘; 遠藤 秀男*
PNC TN8410 88-029, 68 Pages, 1988/07
高速炉新型燃料のうち金属燃料の製造記述開発に当たり,金属燃料製造法選定を行った。 製造法選定はまず一般産業で用いられている金属成形技術を幅広く調査することから始めた。調査の結果,金属成形技術は非常に多岐に渡っており,300種類近くにも上った。それらの中から選定法条件に基づいて選定を行った。 選定法条件は,棒状成形(金属燃料寸法は直径46mm,長さ20cmの細長い棒状)が可能であること,グローブボックス内に設置できる設備であること,簡素化した工程であること,臨界管理上有利なこと,等である。 以上の条件により絞りこみを行った結果,最終的に 「石英モールドを用いた改良型L.P.D.法」 を選定することができた。この製造法は米国ANLが開発している射出成形と基本的に同じものである。 (L.P.D.:LowPressureDieCasting)
増田 純男; 山口 俊弘; 深川 節男*
PNC TN8410 87-19, 110 Pages, 1987/01
目的 ATR実証炉燃料の安全性評価に役立てる。 方法 原研のNSRRで照射した燃料をプルトウニム燃料施設に搬入し,グローブボックス内において燃料棒の健全性,燃料ペレットの組織観察及び物性測定を行った。 結果 本試験の結果より破損しきい値は,1Puスポットなし:192cal/g・MOX217cal/g・MOX,2
400mPuスポット付:218cal/g・MOX238cal/g・MOX,31100mPuスポット付:218cal/g・MOX以上であることが推定できた。 結論 本試験の結果で1100m以下のPuスポットは,Puスポットなし燃料及び400mスポット付燃料の破損しきい値(cal/g・MOX)とに有意な差のないことを確認した。
飛田 典幸; 遠藤 秀男*; 山口 俊弘; 鈴木 満*
PNC TN8430 86-015, 269 Pages, 1986/12
現在,燃料ペレットの製造に用いられるPuO2原料は,硝酸ウラニルと硝酸プルトニウムの混合溶液をマイクロ波で直接脱硝して調整される。この直脱P-O2は従来の蓚酸塩から生成されるPuO2原料とは,出発母塩も晶析方法も異なるため,吸着,焼結性といった粉末の特性はかなり違うことが予想される。 過去に実施したR&Dや「常陽」燃料製造経験からも直脱P-O2原料は焼結開始温度が低く,且つ収縮速度も速い(いわゆる易焼結性)。しかし,燃料製造にとって易焼結性な粉末はそれだけ焼結によるペレット密度のコントロールの領域が狭くなり条件設定も難しくなるために原料の均質性が益々要求される。又,1600付近の温度領域においてマイクロクラック発生による密度低下や焼きぶくれといわれる大幅な密度低下も時々生じる。 今回の試験は直脱粉の性状を把握し,実際に製造条件のフィードバックを前提として行った。 本報告書は製造工程上大きな要因になると思われる原料の熱処理(温度,ガス雰囲気),ボールミル混合後の保管日数及び脱脂雰囲気をパラメータにとり,3回の繰り返しをした結果の報告をするものである。(P-O2富化度はもんじゅを想定したものとした。) この結果,高密度ペレット製造においての最も安定した工程条件は脱脂雰囲気としてCO2ガスを用いる事であることがわかった。 今後は低密度製造(p.f.添加時の挙動)及び各現象論についての解析試験を順次行っていく。
横内 洋二*; 上村 勝一郎; 古田土 和雄; 山口 俊弘; 森田 由紀夫*
PNC TN841 84-23, 190 Pages, 1984/05
混合酸化物燃料の反応度事故時の破損しきい値を求めるとともに,PIEデータの解析を行いATR及びプルサーマル燃料設計に反映する。 第1次照射実験として,PWR標準燃料と同一寸法で,プルトニウム富化度6.33w/oの混合酸化物燃料棒を10本,NSRRで照射を行い,PIE効果・解析により次の結論を得た。 1)今回実験した混合酸化物燃料の破損しきい値は,250256cal/gの間にあることが確認できた。これは,標準燃料(UO2燃料)の破損しきい値253264cal/gよりやや低いが,ほぼ一致している。 2)照射後試験の結果からは,特にUO2燃料の場合と異なる挙動は見い出せなかった。 3)照射試験の結果から,つぎの特性と発熱量との間には,強い相関が見られ, 150190cal/g以上で急激に変化がはげしくなるのが観察された。 ペレット結晶粒径 被覆管結晶粒径 被覆管硬さ 被覆管外径増加量 被覆管酸化膜厚さ 4)数秒程度のごく短時間のペレットの結晶粒成長開始は,燃料の発熱量が約190cal/g以上加わり,燃料温度が約2000度以上で始まる。 5)高温,超短時間の結晶粒成長は,燃料温度と大きな相関性があり,AINSCOUGHの結晶粒成長モデルを実験解析に適用することができた。 6)ペレットの結晶粒径分布を評価することは,トランジェント時の温度分布の評価に貴重な指標となることを示した。 6)FEAPUS-3コードによるペレットのトランジェント温度計算結果は,結晶粒径分布との間に,整合性がとれており,妥当と言える。
,Pu
)O
燃料の熱伝導度測定(II)金子 洋光; 山口 俊弘; 小無 健司; 上村 勝一郎
PNC TN841 83-36, 107 Pages, 1983/06
原子炉内での燃料挙動予測,解析する上で,燃料の熱伝導度を知ることは,重要である。本報告は,高速原型炉「文殊」に使用される。(U,Pu)O燃料を用いて,燃料密度,O/M比及び温度を測定パラメータとして,熱伝導度を測定しまとめた結果を報告するものである。現在までに,混合酸化物については,数多くの研究者によって測定,報告されている。しかし燃料密度85%T.D,プルトニウム富化度30%の燃料について測定,報告されているものは数少ない。したがって我々は,「文殊」燃料仕様での燃料設計上重要な熱伝導度を知るために測定を行った。測定は,温度範囲9002400,O/M比1.942.00さらに燃料密度を85%T.D95%T.Dの測定パラメータとし行った。その結果9001600の温度範囲では,O/M比,密度の変化により,熱伝導度に変化が見られるが,1600以上の高温になると,密度の影響がなくなることがわかった。
小無 健司; 金子 洋光; 長井 修一朗; 立花 利道; 山口 俊弘; 八登 唯雄*
PNC TN841 82-58, 110 Pages, 1982/10
FBR,ATRの設計および燃料照射挙動解析のため,必要とする国内外の燃料物性に関するデータの整理,評価 核燃料物性データ集(PNCT841-79-15)に報告されている物性データの内で,特に,重要と考えられる項目について,データの整理,評価を行い,推奨値,推奨式を決定した。
青木 義一*; 金子 洋光; 横内 洋二*; 山口 俊弘; 衣笠 学*; 堀井 信一*
PNC TN841 82-48, 113 Pages, 1982/09
高速原型炉「もんじゅ」に使用される燃料は混合脱硝法で得られた粉末を原料にして製造される。このような方法で製造されたペレットは従来のペレットと物性的に違いは少ない。本試験は照射において直脱粉より作ったペレットがどの様な挙動を示めすのか確証するために行う。この照射試験の結果は製造側へ貴重なデーターを提供してくれるものと考えられる。
山口 俊弘; 堀井 信一*; 鹿島 貞光; 長井 修一朗; 金子 洋光; 瀬谷 道夫*; 宇留鷲 真一*
PNC TN841 82-25, 74 Pages, 1982/03
「常陽」MK-II INTA(計測線付燃料集合体)照射に用いる燃料中心温度センサー(FCTMS)の開発と,このセンサーを燃料ピンに組込む技術の開発を行った。また,FCTMSに使用する部材の"常陽"MK-IIへの使用の可否を判断するために,炉外試験およびJRR-2を用いた照射試験を実施した。さらにこれらのデータをもとに各々の試験について評価・解析を行った。その結果から,次のような事が得られた。1. プル燃部で開発した,FCTMS内気密端子の構造および性能について十分"常陽"MK-IIに使用できるものである。2. ただし,熱電対の熱起電力の信頼性は,今回の実験からでは判断できなかった。しかし今後における熱電対のR&Dの方向が明確になった。3. FCTMSの組立ておよびFCTMSの燃料ピンへの組込み技術については,技術確立の見通しがついた。本報告書は,以上の結論の詳細について,実験データとその評価も含めて報告し,第2段階の計装技術開発に役立たせる目的で作成した。
燃料の炉外焼きしまりと組織変化八登 唯夫*; 山口 俊弘; 長井 修一朗; 金子 洋光
PNC TN841 82-14, 31 Pages, 1982/02
混合酸化物燃料の1,700Cにおける再焼結試験を行い、PuO富化度,初期密度,製造条件等が異なる7種類のペレットの密度変化と金相組織とを対比させ、炉外焼きしまりについて評価し以下の結論が得られた。(1)生原料粉を主原料として製造したペレットは焼きしまり量が小さい(0.50.6%)、(2)乾式回収粉を主原料として製造したペレットは焼しまり量が大きい(45%)、(3)低密度ペレットでかつ焼きしまりを起らせないためには、ポアフォーマーの添加は有効である、(4)製造時に多量の不純物ガスを内部に取りこんだペレットではむしろ焼きぶくれが生ずる。
山口 俊弘; 本田 裕*; 金子 洋光
PNC TN841 80-36, 237 Pages, 1980/05
本報告は,昭和51年4月より文珠仕様の燃料ピン部材を用いての基礎照射試験を行なっている一連のシリーズで,昭和53年に行なった,77F-2P,3Pの燃料ピン,キャプセル製作についてのデータをまとめて報告するものである。77F-2P,3Pの照射目的として,2Pは,高速炉被覆管の内面腐食低減化法の開発の一環で,燃料ピン内に酸素ゲッター,模擬F.P.元素を封入し,照射における被覆管内面腐食挙動を調べることを目的とした。3Pは,燃料一被覆管の機械的相互作用(FCMI)を防止するために,Csの移動機構を調べることを目的とした。燃料ペレットの製造履歴については,N843-80-14を参照されたい。
