General overview of the research project investigating the radionuclide solution behavior in mock mortar matrix modeled after conditions at the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Station

五十嵐 豪*; 芳賀 和子*; 山田 一夫*; 粟飯原 はるか; 柴田 淳広; 駒 義和; 丸山 一平*

Journal of Advanced Concrete Technology, 19(9), p.950 - 976, 2021/09

https://doi.org/10.3151/jact.19.950

Decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (F1NPS) in a proper manner requires assessment of the contamination levels and mechanisms for contamination in the concrete structures. Between January 2018 and March 2020, Japan's Ministry of Education Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) conducted a project called "The Analysis of Radionuclide Contamination Mechanisms of Concrete and the Estimation of Contamination Distribution at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station". In this review, we outline the results of this study. The experimental results from the first project indicate that concrete carbonation, Ca leaching, and drying conditions affected the adsorption behaviors of Cs and Sr and therefore, their penetration depths. Additionally, the studies showed that -nuclides precipitated on the surface of the samples because concrete causes a high pH. A reaction transport model was developed to assess further the adsorption characteristics of Cs and Sr in carbonated cement paste and on concrete aggregates. The model used real concrete characteristics from the materials used at F1NPS and historical boundary conditions at the site, including radionuclide concentrations and penetration profiles within the turbine pit wall. Capillary water suction resulting from dried concrete was evaluated by considering structural changes in cement hydrates using X-ray CR and H-NMR relaxometry.

New project on the analysis of contamination mechanisms of concrete at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

山田 一夫*; 丸山 一平*; 駒 義和; 芳賀 和子*; 五十嵐 豪*; 渋谷 和俊*; 粟飯原 はるか

Proceedings of International Waste Management Symposia 2019 (WM2019) (CD-ROM), 6 Pages, 2019/03

For the decommissioning of a Nuclear Power Station (NPS) after a severe accident, estimation of contamination depth and radioactivity level in concrete is essential. This paper outlines a recently begun project on the analysis of the contamination mechanisms of concrete in the Fukushima Daiichi NPS. For this analysis, data on various parameters are required, such as the materials used in the NPS, the environmental conditions of the exposed concrete, the conditions of exposure during the accident and until decommissioning, and the fundamental transport characteristics of nuclides in concrete. These aspects of this project are illustrated with some examples.

Visualization of a single cluster particle track in polystyrene films

麻野 敦資*; 高野 勝昌*; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 丸井 裕美*; 大道 正明*; 前吉 雄太*; 本庄 義人*; 佐伯 昭紀*; 山田 圭介; et al.

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 163, 2013/01

https://doi.org/10.11484/jaea-review-2012-046

In this study, a visualization of the tracks of fragments from a dissociated cluster ion in a target was tried using polystyrene derivatives with higher sensitivity for the ion beam irradiation. The results were compared with the case of ion beam consisting of single ion, considering the feature of cluster beam irradiation. The ion species were selected to be C and Ti. As a result, the density of the structures at the Ti beam irradiation was almost the same to the ion fluence. However, the density at the C irradiation was much less than the ion fluence. It is supposed that many cluster particles are fragmentized during penetration in the polymer film. The radial dose distribution inside a particle tracks is decreased, and then the cross-linking reaction is induced insufficiently. In order to visualize the tracks of the fragmentation, optimization of the development or selection of materials with higher sensitivity should be needed.

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(平成24年度)

浅森 浩一; 丹羽 正和; 花室 孝広; 山田 国見; 草野 友宏; 幕内 歩; 高取 亮一; 國分 陽子; 石丸 恒存; 梅田 浩司

JAEA-Review 2012-024, 44 Pages, 2012/07

JAEA-Review-2012-024.pdf:1.29MB

本計画書は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における地質環境の長期安定性に関する研究についての第2期中期計画期間(平成22年度平成26年度)における平成24年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第2期中期計画に基づき、第1期中期計画期間(平成17年度平成21年度)における研究成果、平成22年度及び平成23年度の研究成果、関係研究機関の動向や大学などで行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関からのニーズなどを考慮しつつ策定した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針などの検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進していく。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(平成23年度)

安江 健一; 浅森 浩一; 草野 友宏; 國分 陽子; 谷川 晋一; 丹羽 正和; 花室 孝広; 山崎 誠子; 山田 国見; 石丸 恒存; et al.

JAEA-Review 2011-023, 43 Pages, 2011/07

JAEA-Review-2011-023.pdf:1.84MB

本計画書は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における地質環境の長期安定性に関する研究についての第2期中期計画期間(平成22年度平成26年度)における平成23年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第2期中期計画に基づき、第1期中期計画期間(平成17年度平成21年度)における研究成果、平成22年度の研究成果、関係研究機関の動向や大学などで行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関からのニーズなどを考慮しつつ策定した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針などの検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の3つの枠組みで研究開発を推進していく。

The Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 河村 聖子; 横尾 哲也*; 中谷 健; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB025_1 - SB025_6, 2011/01

https://doi.org/10.1143/JPSJS.80SB.SB025

4SEASONS is a Fermi chopper spectrometer, which is in operation in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF), J-PARC. It is intended to provide high-efficiency measurement of weak inelastic signals on novel spin and lattice dynamics with thermal neutrons. For this purpose, the spectrometer utilizes the coupled moderator and advanced instrumental design such as an elliptic-shaped converging neutron guide with high-critical angle supermirrors inside, long (2.5 m) position sensitive detectors, and a Fermi chopper feasible for multiple-incident-energy (multi-) measurement with the repetition rate multiplication technique. Here we show detailed design of the spectrometer, evaluation of its performance, and some examples of measurements.

「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画; 第2期中期計画(平成22年度平成26年度)

梅田 浩司; 石丸 恒存; 安江 健一; 浅森 浩一; 山田 国見; 國分 陽子; 花室 孝広; 谷川 晋一; 草野 友宏

JAEA-Review 2010-030, 48 Pages, 2010/09

JAEA-Review-2010-030.pdf:1.42MB

本計画書は、深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究における今後5か年(第2期中期計画期間、2010年2014年)の基本計画である。本計画の策定にあたっては、関係研究機関の動向や大学などで行われている基礎研究を精査したうえで、関係法令や報告に留意しつつ、研究の基本的な考え方,研究開発の方向性,研究課題,達成目標,推進方策などを取りまとめた。さらに、実施主体や規制機関のさまざまなニーズのうち重要性と緊急性を考慮して研究計画の重点化を図った。なお、第2期中期計画では、調査技術の開発・体系化,長期予測・影響評価モデルの開発,年代測定技術の開発の3つの枠組みで研究開発を推進していく。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(平成19年度)

草野 友宏; 野原 壯; 梅田 浩司; 石丸 恒存; 花室 孝広; 齋藤 龍郎; 安江 健一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 山田 国見; et al.

JAEA-Research 2009-022, 47 Pages, 2009/09

JAEA-Research-2009-022.pdf:48.94MB

我が国は変動帯に位置しており、安定大陸に位置する欧米諸国に比べて、地震や火山活動等が活発である。地層処分においては、まず安定な地質環境を選んだうえで、そこに適切な多重バリアシステムを構築することが、安全確保の基本的な考え方である。このため、地質環境の長期安定性に関する研究においては、地層処分の場としての地質環境に重要な変化をもたらす可能性のある地震・断層活動,火山活動,隆起・侵食,気候・海水準変動等の天然現象に着目して、それらの有無や程度が文献から明らかでない場合に適用する調査技術や、それらが地質環境に及ぼす影響を評価するための調査技術・解析手法にかかわる研究開発を進めている。平成19年度においては、我が国の地質環境において地層処分システムの成立性に重大な影響を及ぼす現象の存在や、過去の変動の履歴を確認するための調査技術として、以下の項目について調査・研究を行った。地震・断層活動については、破砕帯の分布,活動履歴,活動性の調査技術の整備を行った。火山活動については、熱履歴や地下深部のマグマ・高温流体などを調査する技術の開発を行った。隆起・侵食/気候・海水準変動については、河成段丘を用いた隆起速度を調査する技術,地形変化をモデル化する技術,地殻変動や気候変動を考慮した地下水流動解析手法などの開発を行った。

Improvement of tritium accountancy technology for the ITER fuel cycle safety enchancement

大平 茂; 林 巧; 中村 博文; 小林 和容; 田所 孝広*; 中村 秀樹*; 伊藤 剛士*; 山西 敏彦; 河村 繕範; 岩井 保則; et al.

Nuclear Fusion, 40(3Y), p.519 - 525, 2000/03

https://doi.org/10.1088/0029-5515/40/3Y/312

ITER(国際熱核融合実験炉)の燃料サイクルにおけるトリチウムの安全取り扱い、制御をより良いものにするため「その場」での効率的なトリチウム計量技術が原研トリチウム工学研究室で開発された。レーザーラマン分光法を用いた燃料プロセスガスの遠隔・多点分析法が開発、試験され、120秒の測定時間に0.3kPaの検出限界で水素同位体を測定できることが実証された。25gのトリチウム貯蔵容量を持った「通気式」熱量ベッドが開発され、100gのトリチウム貯蔵容量を持ったベッドの設計においてもITERで要求される検出限界1%(1g)を満足することを実証した。これらの計量技術の開発はITER工学設計活動の下で行われ、それぞれITERの最終設計において取り入れられている。本論文においては、それぞれのシステムの概要及び実証試験の結果について述べた。

Improvement of tritium accountancy technology for the ITER fuel cycle safety enhancement

大平 茂; 林 巧; 中村 博文; 小林 和容; 田所 孝広*; 中村 秀樹*; 伊藤 剛士*; 山西 敏彦; 河村 繕範; 岩井 保則; et al.

Fusion Energy 1998, 3, p.1069 - 1072, 1998/10

ITERの燃料サイクルにおけるトリチウムの安全取り扱い及び制御技術向上のためにより効率的なトリチウムの「その場」分析・計量技術を開発・実証する必要がある。このため原研トリチウムプロセス研究棟において同位体分離システム(ISS)やトリチウム貯蔵システム(TSS)におけるトリチウム分析・計量技術をITER工学設計活動の一環として実施した。光ファイバーを用いたレーザーラマン分光分析システムにより、4つの測定点での同時ガス分析が、リアルタイムにサンプルガスを取る必要もなく、しかも高精度に行えることを実証した。また、通気式熱量計量ベッドを開発し、ベッド内を流通するヘリウム流の出入口の温度差によりトリチウムをその場で精度良く計量可能であることを実証した。これらのシステムはITERの分析・計量システムあるいは貯蔵・計量システムとして、その設計に採用された。