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菊池 輝男; 岩本 多實*
JAERI-M 92-146, 14 Pages, 1992/10
高レベル模擬廃液35wt%(酸化物換算)に対し、正燐酸を65wt%(酸化物換算)添加し、蒸発、仮焼に続いて、1100
Cに2時間加熱して燐酸廃棄物ガラスを調製した。廃棄物ガラスは室温まで放冷したあと、めのう乳鉢で粉砕し、45~65メッシュのものを銀網の篭に入れ、1966年3月から1983年3月までの17年間、室温の蒸留水、水道水および海水に浸出させた。17年後、燐酸廃棄物ガラスを浸出液から取出し、浸出液については燐及びセシウムの分析をおこなって、これら3浸出液に対する浸出量を求めた。燐及びセシウムのこれら3浸出液に対する17年間の平均浸出速度は、10
g/cm
dayのオーダーであった。
福田 幸朔; 小川 徹; 鹿志村 悟; 林 君夫; 飛田 勉; 小林 紀昭; 湊 和生; 菊地 啓修; 村上 裕彦*; 菊池 輝男; et al.
JAERI-M 89-007, 603 Pages, 1989/02
本報告書は、燃料照射研究室で進めてきた高温ガス炉燃料開発について総括的にまとめたものである。内容は、製造した燃料の特性、照射挙動、FP挙動、SiC破損率、アメーバ効果、Pd/SiC反応、燃料コンパクト照射健全性、超伝導、燃料棒照射挙動等、広範なデータを含んでいる。
福田 幸朔; 小林 紀昭; 林 君夫; 湊 和生; 菊池 輝男; 足立 守; 伊丹 宏治; 岩本 多實; 井川 勝市
JAERI-M 86-092, 286 Pages, 1986/07
本報告は、JMTRに設置してある高温高圧ガスル-プ(OGL-1)により昭和54年~57年にかけて行なった多目的高温ガス実験炉用燃料の照射試験について記述したものである。上記の期間には、第3次、第4次及び第5次燃料体の3体についての照射試験を行った。第3次燃料体は、照射による燃料棒曲がりを調べること、第4次燃料体は、中程度の照射度の照射挙動を調べること、そして第5次燃料体は、多目的高温ガス実験炉燃料設計値を満たす燃焼度での照射挙動を調べる事を、それぞれ主目的としている。照射の結果、第3次燃料体の燃料棒には多少の曲がりが見られたが、照射による異常は認められなかった。第4次燃料体では非常に良好な照射特性が見られた。第5次燃料体からのFPガス放出率は若干高かったが、これは実験炉設計評価値とほぼ同程度のレベルルであった。
鹿志村 悟; 小川 徹; 福田 幸朔; 岩本 多實
JAERI-M 86-046, 17 Pages, 1986/03
高温ガス実験炉の運動及び事故時の異常な過渡変化を模擬した超高温下の燃料挙動を、原研が開発しているTRISO被覆、低濃縮酸化物粒子燃料について調べた。異常な過渡変化を模擬した試験は、ル-ズな被覆粒子を1600C以上で照射することによリ行った。照射試験の結果、粒子破損は大部分が燃料核移動によりものであった。炉心昇温事故を模擬した試験としては、二種の炉外加熱試験を行った。加熱により耐熱限界温度の測定と超高温下での挙動を調べた。反応度事故時の燃料挙動の研究は、NSRR(Nuclear Safety Research Reactor)によるパルス照射により行い、この時の最高温度は2800C以上であった。パルス照射試験では、コンパクトに成形した被覆粒子は2800C以上の超高温でも、ル-ズな被覆粒子にみられた非常に激しい破損は見られなかった。コンパクトに成形した粒子では燃料核の中心でUO
が蒸発し、球状ボイドを呈していた。
小川 徹; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 飛田 勉; 伊藤 忠春; 喜多川 勇; 宮西 秀至; 関野 甫; 沼田 正美; 岩本 多實; et al.
JAERI-M 85-041, 48 Pages, 1985/03
74F9J、75F4A、75F5Aの3本のスィープガスキャプセルで照射した、計9種類のTriso破覆UO粒子試料について、キャプセル内部に放出された金属FP量を照射後定量した。照射温度、時間、照射終了時貫通破損割合(
EOL)および金属FP放出割合をもとに、個々の試料について主たるFP放出機構を推定した。幾つかの試料については、EPLおよび製造時SiC層破損割合(BOL)では説明できない。多量のCs
の放出が認められた。この余剰のCsの放出が認められた。この余剰のCs放出を、(1)照射による新たなSiC層破損の発生、あるいは、(2)健全なSiC層を通しての拡散放出、の二通りの仮説によって検討した。Ag
はCsを上回る放出割合を示した。その他の金属FPではEu
が大きな放出割合を示した。
菊池 輝男; 岩本 多實; 井川 勝市; 石本 清
JAERI-M 84-236, 51 Pages, 1985/01
高温ガス炉用燃料コンパクトの熱伝導率及びコンパクトースリーブ間のギャップコンダクタンスを、700~1500Kの範囲において、中心加熱法により測定した。熱伝導率は、燃料コンパクトの破覆粒子充填率をO、22、30及び35%と変えて測定し、ギャップコンダクタンスは、ギャップ内の充填ガス及びギャップ間隔を変えて調べた。熱伝導率は温度の上昇及び粒子充填率の増加とともに減少し、ギャップコンダクタンスは温度とともに増加し、ギャップ間隔の拡大とともに減少した。さらに、ギャップコンダクタンスは、充填ガスの熱伝導率に支配されることがわかった。
particle fuel in Japan Atomic Energy Research Institute小川 徹; 井川 勝市; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 岩本 多實
Nuclear Fuel Performance, p.163 - 169, 1985/00
ZrC被覆粒子燃料は在来型のSiC-Triso粒子燃料に代わり得る高温ガス炉燃料型である。最外層熱分解炭素(O-PyC)を有さないZrC被覆燃料粒子と、ZrC-Triso被覆燃料粒子の二種類について、これまで、製造・試験を行なってきた。第1世代のZrC被覆燃料粒子はO-PyCを有さなかったために、照射によってやや高い破損率を示した。にもかかわらず、ZrC層の化学的安定性は1870Kを超える高温照射によって実証された。
福田 幸朔; 鹿志村 悟; 岩本 多實
Transactions of the American Nuclear Society, 50, p.241 - 242, 1985/00
超高温下のおける多目的高温ガス実験炉燃料の挙動をJMTR照射、炉外加熱実験及びNSRR照射によって調べた。JMTR照射は実験炉の異常な過渡変化を模擬した試験で、ルーズな状態の被覆粒子について行った。照射の結果、大部分の粒子破損はアメーバ効果によるものであった。炉外加熱は冷却ガス循環停止事故を模擬したもので、1800~2600Cの間の温度で行った。この結果、2200C-2500Cでの粒子破損はSiC層の劣化によるものであったが、2600Cでの粒子破損は内圧ガスによる機械的作用によるものであることがわかった。NSRR照射は2800C以上の温度で、被覆粒子及び燃料コンパクトについて行われた。照射による超高温の時間は、わずか10msec程度であったが、粒子の発熱量に依存して、破損が発生した。この破損の状況は、極端な場合を除けば、2600Cでの炉外加熱による破損と似ていた。
福田 幸朔; 鹿志村 悟; 小川 徹; 湊 和生; 井川 勝市; 岩本 多實; 石本 清
JAERI-M 84-199, 39 Pages, 1984/11
多目的高温ガス実験炉の予備設計仕様に基づいて48年度及び49年度に試作した破覆粒子及び英国から輸入した破覆粒子を74F-1AキャプセルでJMTR反射体領域孔において5サイクル照射した。この照射では、破覆粒子に対する高速中性子照射量が最高9.6
10n/cm、その燃焼率が2.5%FIMAであったが、照射温度は1140Cと、予定の温度よりかなり低かった。照射後試験では、外観検査、X線ラジオグラフィ、断面組織観察などを行い、破覆粒子の照射性能を調べた。その結果、48年度試作破覆粒子は比較的健全であったが、49年度試作破覆粒子では、その最外PgC層は強度的に不安定であった。英国からの輸入粒子は国産粒子に比べて照射性能においてかなり劣っていた。
福田 幸朔; 小林 紀昭; 湊 和生; 井川 勝市; 岩本 多實
JAERI-M 84-183, 39 Pages, 1984/10
3本の燃料棒から構成される第5次OGL-1燃料体の燃料棒中の照射温度評価を、OGL-1熱解析コード、STPDSP2と3次元熱拡散コード、TRUMP、から成る計算システムで行った。この計算の入力データには、JMTR臨界実験装置によって測定した燃料棒円周方向は発熱分布、照射後試験で測定した第5次OGL-1燃料棒軸方向発熱分布、3本の燃料棒の発熱割合および照射前後における燃料コンパクト外径および黒鉛スリーブ内径変化などを使った。計算法としては、STPDSP2コードにより燃料棒軸方向におけるヘリウム冷却ガス温度分布および各燃料棒の発熱量を求め、これよりTRUMP計算を行った。この計算では燃料棒表面温度熱伝達係数を調整することにより、3本の燃料棒に装荷した全ての熱電対測定値に一致する温度が求められ、これにより燃料棒の各部位における温度を知ることができた。
菊池 輝男; 飛田 勉; 福田 幸朔; 岩本 多實; 井川 勝市; 石本 清; 松島 秀夫
JAERI-M 84-106, 75 Pages, 1984/06
高温ガス炉用コンパクトの照射健全性とコンパクト用マトリックス材の照射特性を調べるために、針状コークス黒鉛系及び天然黒鉛-石油コークス黒鉛混合系マトリックスにより制作した燃料コンパクトを、76F-6Aキャプセルに封入し、JMTRの燃料領域において、3サイクル(約62日間)照射した。このキャプセルの高速中性子照射量の最大値は、1.6101(n/cm)、(E
0.18MeV)、燃焼率の最大値は3.4%FIMA、照射最高温度は1310Cであった。この結果、天然黒鉛-石油コークス黒鉛混合系燃料コンパクトの長さ及び直径の収縮率は、それぞれ0.8%及び11%であり、針状コークス黒鉛系燃料コンパクトの直径収縮率は、これにくらべて若干大きかった。また、燃料コンパクトの金相試験の結果、一部の破覆粒子の緩断層に、中性子照射により生じた破損がみられた。
Co and 
Mn in Graphite Material of Irradiated HTGR Fuel Assemblies林 君夫; 菊池 輝男; 小林 紀昭; 湊 和生; 福田 幸朔; 井川 勝市; 岩本 多實
JAERI-M 84-088, 24 Pages, 1984/05
原研材料試験炉(JMTR)に設置された炉内高温ガスループOGL-1中で照射された第3次、第4次高温ガス炉燃料体の黒鉛スリーブ、黒鉛ブロック中におけるCo及びMnの分布を求めた。軸方向および周方向のプロフィルはガンマスペクトル分析によって求め、半径方向の分布は施盤切削とガンマスペクトル分析によって求めた。Coの分布は熱中性子束分布と良く一致しており、黒鉛中のCo含有量は重量分率で~110
と評価された。Mnの濃度は軸方向プロフィルでは中央に向って減少し、半径方向ではない部で殆んど一様であるが表面においてかなり高い濃度であった。重量分率~10
というFe含有率評価値は、化学分析結果より2桁小さかった。自由表面でCoおよびMnが高濃度であることは、これらの核種の冷却材ループ中における輸送プロセスの重要性を示唆している。
福田 幸朔; 小川 徹; 鹿志村 悟; 井川 勝市; 岩本 多實; 山本 克宗; 鈴木 紘; 松島 秀夫
JAERI-M 84-054, 65 Pages, 1984/03
本報告は、原研で最初のスイープガスキャプセルによる照射試験に関するものである。照射試験の目的は、照射下におけるFPガス放出の測定により、破覆粒子の照射健全性を調べることであり、またスイープガスキャプセル(74F-9J)に装荷した破覆粒子は、48,49年度に予備設計仕様にもとづいて試作されたものであり、これらはルーズな状態で照射された。照射中には、装荷破覆粒子からのFPガス放出率を測定し、放出率より破覆粒子破損率の推定を行うとともに、照射後試験で、外観検査、X線ラジオグラフィ、酸漏出などにより破覆粒子破損率を求めた。また、キャプセル内で破覆粒子を保持していた黒鉛ホルダーには金属FPガスが吸着しており、このガンマ線測定から、Cs放出率を求めた。
Particles,-(II)湊 和生; 小川 徹; 福田 幸朔; 井川 勝市; 岩本 多實
JAERI-M 84-002, 56 Pages, 1984/02
照射済Triso被覆UO2粒子をEPMAを用いて観察した。この実験は、初歩的なものであったが、パラジウウムのSiC層内面における蓄積、およびSiC層中への進入が見られた。パラジウム量が1粒子あたり1.110~3.610atom/particleの粒子において、パラジウムのSiC層内面における蓄積が見られた。パラジウムの蓄積は、粒子の高温側でも低温側でも見られたが、蓄積量および蓄積個所は、低温側の方が多かった。セリウム、テルル、およびバリウムは、バッファーPyC層中ばかりでなく、SiC層内面でも検出された。被覆層中の塩素の検出を試みたが、使用した樹脂に塩素が含まれていたため、妨害された。
福田 幸朔; 鹿志村 悟; 小川 徹; 湊 和生; 井川 勝市; 岩本 多實; 石本 清
JAERI-M 83-232, 67 Pages, 1984/01
49年度に試作した多目的高温ガス実験炉予備設計仕様の被覆燃料粒子をはじめ、同年度に英国で予備設計仕様に基ずいて製造された被覆燃料粒子、第1次OGL-1燃料用被覆粒子、およびZrC被覆粒子を73F-13AキャプセルによりJMTR燃料領域で照射した。この結果、49年度試作被覆粒子は、燃焼率4%、高速中性子照射量2.710n/cm、最高温度1380Cまでの照射では健全であり、また、この照射条件下では、国産被覆粒子と英国製被覆粒子の性能にはほとんど差が見られなかった。しかし、照射温度が1600Cを越えると、明らかに国産被覆粒子の方が良好な耐照射性を示した。このほか、照射後試験では、金属FP放出、Pd/SiC層反応および照射済被覆粒子の圧縮破壊強度などの測定も行い、多くの知見を得た。
飛田 勉; 菊池 輝男; 岩本 多實; 井川 勝市; 石本 清; 松島 秀夫
JAERI-M 83-153, 90 Pages, 1983/09
予備設計仕様の高温ガス炉用被覆粒子燃料コンパクトの照射特性を調べるために、これらの燃料を、71F-6A、72F-8A、及び72F-9Aキャブセルに封入し、JMTRの反射体領域及び燃料領域において、それぞれ、2、2及び4サイクル照射した。これらのキャプセルのなかで、高速中性子照射量および燃焼率の最大値は、72F-9Aキャブセルの2.410(n・cm)(E0.18MeV)および3.9%FIMAであった。燃料コンパクトの寸法は、高速中性子照射量の増加とともに収縮し、収縮率2.6%に達するものもみられた。被覆粒子の緩衝層および第2層の一部は、中性子照射により損傷を受けたほか、72F-9Aの中段インナキャプセル中の被覆粒子には、アメーバ効果がみられた。
湊 和生; 福田 幸朔; 菊池 輝男; 小林 紀昭; 井川 勝市; 岩本 多實; 石本 清; 伊丹 宏治; 佐藤 雅幸
JAERI-M 83-055, 77 Pages, 1983/03
照射後の第1次および第2次燃料体の黒鉛スリーブには、最大約1mmの曲がりか認められた。しかし、これらと同様な3本燃料棒型の第4次燃料体の照射後黒鉛スリーブには、曲がりはほとんど認められなかった。1本燃料棒型の第3次燃料体の照射後黒鉛スリーブには、約0.7mmの曲がりが認められた。これらの曲がりの原因を考察することを目的として、計算コードを用いた曲がり解析および未照射黒鉛スリーブを用いた炉外実験を行なった。その結果、黒鉛スリーブには、製作時に最大約0.15mmの曲がりが存在していること、および黒鉛スリーブの黒鉛ブロックによる拘束状態によって、同一照射条件下においても、生じる曲がりが異なることがわかった。
井川 勝市; 福田 幸朔; 菊池 輝男; 小林 紀昭; 林 君夫; 湊 和生; 岩本 多實; 伊丹 宏治; 伊藤 尚徳; 石本 清
JAERI-M 83-012, 251 Pages, 1983/03
JMTRに設置されたガスループOGL-1はフルサイズの燃料棒を実験炉と類似の条件下で照射できる唯一の設備である。OGL-1では毎年1体の燃料体を照射している。本報は第1次および第2次燃料体の照射試験についてまとめたものである。これら2体の燃料体はいずれも黒鉛ブロック中に3本の燃料棒を挿入した構造をもつ。照射期間は第1次が2原子炉サイクル、第2次が4原子炉サイクル、最高燃焼度は第1次が4500MWD/T、第2次が8700MWD/T、燃料コンパクト最高温度は推定で第1次が1380C、第2次が1370Cであった。照射後試験の結果、スリーブに若干の曲がりが認められた。燃料コンパクトにはクラック、欠けなどはなく、また照射による粒子の破損は検出されなかった。
菊池 輝男; 飛田 勉; 井川 勝市; 岩本 多實
JAERI-M 82-206, 72 Pages, 1982/12
種々の黒鉛粉末を用いて燃料コンパクト用マトリックス材を調製し、これらを中性子照射し、照射前後の物性変化を測定した。照射温度は700~1100C、高速中性子照射量は、0.8~2.310(cm)(E0.18MeV)である。マトリックス材の寸法変化率は、黒鉛材にくらべて大きく、2.310(cm)の中性子照射量において、-2.0%に達するものもみられた。黒鉛粉末の種類と物性変化との関係は明確ではなかったが、バインダー添加率に対しては、それが大きい方が収縮率は大きかった。1800C焼成マトリックスの寸法変化率と2400C焼成のマトリックス材のそれとでは、後者の方が小さかった。マトリックス材のヤング率および電気抵抗は、中性子照射量とともに増加し、その増加率は、中性子照射量2.310(cm)において、それぞれ80~160%および10~30%であった。
菊池 輝男; 岩本 多實; 井川 勝市
JAERI-M 82-134, 25 Pages, 1982/10
高温ガス炉用燃料コンパクトの熱伝導率およびコンパクト-スリーブ間の接触熱コンダクタンスを、キャプセル照射により調べた。縮小寸法の燃料棒をキャプセルに封入し、JRR-2、VT-1孔において、700~1400Cで、2サイクル照射し、燃料コンパクトおよびギャップ内に生ずる温度匂配を実測し、これと燃料コンパクトの発熱量とから、これらの熱物性値を求めた。その結果、これらの温度における燃料コンパク卜の熱伝導率は、0.13~0.18(WcmK)、コンパクト-スリーブ間の接触熱コンダクタンスは、0.07~0.120(WcmK)が得られた。一方、コンパクト-スリーブ間の接触熱コンダクタンスを、軽水炉燃料の実験式から推定した結果、よい一致がみられた。
