経年配管を対象とした地震フラジリティ評価要領(受託研究)

山口 義仁; 勝山 仁哉; 眞崎 浩一*; Li, Y.

JAEA-Research 2020-017, 80 Pages, 2021/02

JAEA-Research-2020-017.pdf:3.5MB

国内では、安全性向上評価に関する運用ガイドが施行されている。原子力発電所の地震に対する安全性を評価する手法の一つとして、地震を起因とした確率論的リスク評価(地震PRA)がある。この評価では、地震動の作用に対して建屋や機器が損傷する確率である地震フラジリティ、任意の地震動強さとその強さを超過する頻度との関係である地震ハザード及び事故シーケンスから炉心損傷頻度等が求められる。日本原子力学会が定める地震PRAに関する実施基準では、原子力発電所の長期運転により経年劣化事象を無視できない場合、経年劣化事象による地震応答特性の変化又は耐力の低下を考慮して機器等の地震フラジリティを評価することとなっている。この評価において、原子力発電所の長期運転による亀裂又は配管減肉の発生及び進展が確認されている経年配管を対象とする場合は、確率論的破壊力学(PFM)は有力な評価技術である。長期運転された原子力発電所を対象に地震PRAの高度化を図るために、ここで代表的な配管や部位等を対象に、経年劣化事象を考慮した地震フラジリティ評価のための要領を取りまとめた。本評価要領の目的は、破壊力学等の知見を有する地震フラジリティ評価担当者が、本評価要領を参照しながら、別途公開する亀裂を有する経年配管を対象とした地震フラジリティ評価が可能なPFM解析コードPASCAL-SP及び配管減肉を有する経年配管を対象とした地震フラジリティ評価が可能な確率論的解析コードPASCAL-ECを用いることによって、経年配管に対する地震フラジリティ評価を実施できることである。

Structure of active sites of Fe-N-C nano-catalysts for alkaline exchange membrane fuel cells

岸 浩史*; 坂本 友和*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 加藤 豪士*; Zulevi, B.*; Serov, A.*; Artyushkova, K.*; Atanassov, P.*; 松村 大樹; et al.

Nanomaterials (Internet), 8(12), p.965_1 - 965_13, 2018/12

https://doi.org/10.3390/nano8120965

Platinum group metal-free catalysts based on transition metal-nitrogen-carbon nanomaterials have been studied by a combination of in situ X-ray spectroscopy techniques, high-resolution transmission electron microscope, Mssbauer spectroscopy, electrochemical methods and density functional theory. Fe-N-C oxygen reduction reaction electrocatalysts were synthesized by varying several synthetic parameters to obtain nanomaterials with different composition and morphology. Associated with Fe-N motive and the presence of Fe metallic particles in the electrocatalysts showed the clear differences in the variation of composition; processing and treatment conditions of sacrificial support method. From the results of material characterization; catalytic activity and theoretical studies; Fe metallic particles (coated with carbon) are main contributors into the HO generation.

Study of catalytic reaction at electrode-electrolyte interfaces by a CV-XAFS method

草野 翔吾*; 松村 大樹; 朝澤 浩一郎*; 岸 浩史*; 坂本 友和*; 山口 進*; 田中 裕久*; 水木 純一郎*

Journal of Electronic Materials, 46(6), p.3634 - 3638, 2017/06

https://doi.org/10.1007/s11664-016-5259-x

A method combining cyclic voltammetry (CV) with X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy, viz. CV-XAFS, has been developed to enable in situ real-time investigation of atomic and electronic structures related to electrochemical reactions. We use this method to study the reaction of a Pt/C cathode catalyst in the oxygen reduction reaction (ORR) in an alkaline electrolyte. It was found that the current induced by the ORR was first observed at approximately 0.08 V versus Hg/HgO, although the Pt valence remained almost unchanged. The electronic structure of the catalytic surface in the ORR was observed to be different in the negative and positive scan directions of CV measurements. Hydrogen adsorption is also discussed on the basis of the observation of this spectral change. We have demonstrated that CV-XAFS provides dynamical structural and electronic information related to electrochemical reactions and can be used for in situ real-time measurements of a catalyst.

Alkaline durable anion exchange membranes based on graft-type fluoropolymer films for hydrazine hydrate fuel cell

吉村 公男; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 山本 和矢*; 猪谷 秀幸*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 田中 裕久*

ECS Transactions, 50(2), p.2075 - 2081, 2012/10

https://doi.org/10.1149/05002.2075ecs

水加ヒドラジンなどの液体燃料を蓄電媒体とする白金フリー燃料電池自動車におけるアニオン伝導電解質膜は、強アルカリ中で使用されるため高いアルカリ耐性が要求される。本研究では、アルカリ耐性に優れたイミダゾール構造を直接基材膜にグラフトしたアニオン膜を作製し、アルカリ耐性の向上を図った。放射線グラフト重合により、ETFE膜にビニルイミダゾール-スチレン共重合グラフト鎖を導入した後、Nアルキル化反応、水酸化カリウムによるイオン交換反応を行い水酸化イミダゾリウムをグラフト鎖に含む共重合アニオン膜を得た。スチレンはイオン交換基間の正電荷反発を減少させるために導入した。1M水酸化カリウム中80Cの導電率の変化からアルカリ耐性を評価した結果、作製したアニオン膜は、初期の導電率28mS/cmに対し浸漬250時間後も10mS/cmの導電率を維持しており、数時間の浸漬で導電率が消失した従来型のグラフトアニオン膜と比較して高いアルカリ耐性を有することを実証できた。

Elementary reaction analysis on sodium-water chemical reaction field

出口 祥啓*; 今仲 浩一*; 高田 孝*; 山口 彰*; 菊地 晋; 大島 宏之

Proceedings of 3rd Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow (ASCHT 2011) (CD-ROM), 6 Pages, 2011/09

ナトリウム冷却高速炉では冷却材に伝熱特性に優れたナトリウムを用いている。一方、このナトリウムは水蒸気と反応すると化学的に極めて活性な性質を有している。ナトリウム冷却高速炉の設計基準事象の一つとして、蒸気発生器伝熱管の破損により液体ナトリウム中に水が噴出する事象がある。この事象はナトリウム冷却高速炉における伝熱設備に損傷を与えることとなるため、ナトリウム-水化学反応に関する研究は安全上極めて重要となっている。本研究では素反応解析によりナトリウム-水反応機構の解明を目的とした。解析の結果、気相反応においてNa+HONaOH+Hが主要な素反応であることが示された。

Time-resolved X-ray diffraction measurements of high-density InAs quantum dots on Sb/GaAs layers and the suppression of coalescence by Sb-irradiated growth interruption

角田 直輝*; 海津 利行*; 高橋 正光; 藤川 誠司; 山口 浩一*

Japanese Journal of Applied Physics, 49(9), p.095602_1 - 095602_4, 2010/09

https://doi.org/10.1143/JJAP.49.095602

Self-assembly of high-density InAs quantum dots (QDs) on Sb-irradiated GaAs buffer layers was observed in-situ by a time-resolved X-ray diffraction (XRD) technique using a combination of XRD and molecular beam epitaxy. Evolution of dot height and lattice constant was analyzed during InAs QD growth and subsequent growth interruption (GI), and as a result, dislocated giant dots due to coalescence and coherent dots were separately evaluated. An Sb-irradiated GI (Sb-GI) method to be applied after InAs growth was attempted for the suppression of coalescence. Using this method, the XRD intensity of giant dots decreased, and the photoluminescence intensity of InAs QDs was enhanced. High-density InAs QDs without giant dots were produced by using the combination of the QD growth on the Sb-irradiated GaAs buffer layers and the Sb-GI.

Modification of InAs quantum dot structure during annealing

海津 利行; 高橋 正光; 山口 浩一*; 水木 純一郎

Journal of Crystal Growth, 301-302, p.248 - 251, 2007/04

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.11.068

Stranski-Krastanov成長法によりGaAs基板上に自己形成したInAs量子ドット構造は、新しい光電子デバイスへの応用が期待されている。その実現のためには、量子ドットのサイズやその均一性,密度などの精密な制御が重要であり、これまでInAs量子ドットの成長条件の検討や量子ドット形成後の成長中断の影響について研究が行われてきた。しかし、さまざまな条件で作製した量子ドット構造の成長中断過程における構造変化やそのメカニズムはまだ十分理解されていない。本研究では、SPring-8に設置された分子線エピタキシ装置とX線回折計が一体化した装置を用いたその場X線回折により、成長量の異なる2種類のInAs/GaAs(001)量子ドット構造について、アニール中の構造変化の解析を行った。その結果、成長量の少ない条件ではライプニング現象が、成長量の多い条件ではInAs量子ドット内へのGa原子の混入による3次元の島状構造から2次元層構造への形状遷移がそれぞれ観察され、InAs成長量によるアニール中の量子ドットの構造変化の違いが明らかになった。これらの結果により、InAs量子ドット構造の制御について有効な知見が得られた。

Developments in the fabrication technology of low density MOX pellets for fast breeder reactor fuel

朝倉 浩一; 山口 俊弘; 大谷 哲雄

Journal of Nuclear Materials, 357(1-3), p.126 - 137, 2006/10

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.06.002

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(84-88C)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。

A Laboratory scale apparatus for the time-resolved X-ray absorption spectroscopy using laser plasmas as an X-ray source

依田 修; 宮下 敦巳; 村上 浩一*; 大柳 孝純*; 青木 貞雄*; 山口 直洋*

Japanese Journal of Applied Physics, 32(SUPPL.32-2), p.255 - 257, 1993/00

レーザープラズマを軟X線光源とする実験室規模のX線吸収分光装置を開発した。この装置の主たる利用目的は種々の物質のエネルギービームによるプロセシング過程をX線吸収微細構造(XAFS)の観測によって解明することである。装置の構成、特徴及び性能について述べるとともに、カーボンのレーザーアブレーションの過程を時間分解測定した結果について報告する。

臨界安全ハンドブック作成検討ワーキンググループ検討結果報告書

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

PNC-TN8410-92-031.pdf:2.49MB

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。