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塩田 祐揮; 工藤 淳貴; 津野 大海; 竹内 遼太郎; 有吉 秀夫; 塩濱 保貴; 浜野 知治; 高木 剛彦; 長沖 吉弘
JAEA-Technology 2023-002, 87 Pages, 2023/06
JAEA-Technology-2023-002.pdf:8.53MB
高速増殖原型炉もんじゅは、2018年から廃止措置に移行し、約30年を経て廃止措置を完了する予定である。なお、廃止措置は4段階に分けて実施する計画である。もんじゅは、原子炉容器及び炉外燃料貯蔵槽(EVST)に多量のナトリウムを保有し、大規模なナトリウム火災との重畳による燃料破損という残留リスクがあった。このため、もんじゅ廃止措置計画の第1段階では約5.5年をかけて「燃料体取出し」作業を実施し、速やかにこれらの燃料体を全て燃料池に貯蔵し残留リスクを排除することとした。燃料体取出し作業では、炉心の燃料体を燃料池に移送し貯蔵することを目的に、炉外燃料貯蔵槽に貯蔵中の燃料体を洗浄し、燃料池に貯蔵する「燃料体の処理」、炉心にある燃料体を模擬燃料体等と交換し、炉外燃料貯蔵槽に貯蔵する「燃料体の取出し」を交互に行い、4キャンペーンに分け炉心に存在する燃料体370体と炉外燃料貯蔵槽に貯蔵されている燃料体160体の計530体の燃料体を全て安全かつ計画通りに燃料池への貯蔵を完了した。本報告書は、第1段階での燃料体取出し作業の総括として、作業の進め方、事前の機器・設備点検やリスク評価といった作業前の準備、キャンペーン内での運転や点検等の作業の実績、作業の評価について取り纏めたものである。
塩田 祐揮; 有吉 秀夫; 塩濱 保貴; 磯部 祐太; 竹内 遼太郎; 工藤 淳貴; 花木 祥太朗; 浜野 知治; 高木 剛彦
JAEA-Technology 2022-019, 95 Pages, 2022/09
JAEA-Technology-2022-019.pdf:7.59MB
もんじゅ廃止措置計画の第1段階では「燃料体取出し作業」を行う。燃料体取出し作業では、炉外燃料貯蔵槽に貯蔵中の燃料体を洗浄・缶詰し燃料池に貯蔵する「燃料体の処理」、炉心にある燃料体を模擬燃料体(以下「模擬体」という。)等と交換し炉外燃料貯蔵槽に貯蔵する「燃料体の取出し」を交互に行い、4つのキャンペーンに分けて炉心にある370体と炉外燃料貯蔵槽にある160体の燃料体を全て燃料池に貯蔵する。本作業報告書は、全4キャンペーンのうち、第3キャンペーンの「燃料体の取出し」作業について纏めたものである。第3キャンペーンにおける「燃料体の取出し」作業では、炉心に装荷されていた72体の炉心燃料集合体と74体のブランケット燃料集合体(合計146体)を炉心から取出し、炉外燃料貯蔵槽へと貯蔵した。また、炉外燃料貯蔵槽にあった模擬体(145体)及び固定吸収体(1体)(合計146体)を炉心へ装荷した。その間、13種類、36件の警報・不具合等が発生したが、何れも燃料体や設備の安全に直ちに影響しない想定内事象であった。よって、燃料体落下等の重大な事象及び移送機器の機構部分のスティック等の長期停止する可能性がある事象は発生していない。また、機器の動作・性能に係る不具合に対しては直接要因を除去し、安全を確保した上で作業を継続することができた。もんじゅの燃料取扱設備はナトリウム冷却高速炉固有の機能を持つものであり、実燃料体を対象とした連続・継続的な運転は途に就いたばかりであるため、標準化が進んだ軽水炉の燃料取扱設備のように多くの経験は無い。そのため、様々な事象を想定し、それを基に事象が発生する頻度をできる限り抑える対策、工程影響を最小化する復旧策を施した。
斉藤 淳一; 武末 尚久*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*
no journal, ,
In general, piezoelectrics show their highest performance if they are single crystals. However, many of the growth procedures are time-consuming and unpractical, which results in our choice of the sintered polycrystal ceramics for practical use. This general situation causes trade-off between the performance and the effort of process, which motivated us to develop a simple process to obtain the highly-oriented dense integration of piezoelectric single-crystal nanoparticles. Intuitibely saying, the expected process can be realized by using cube- or rectangular-shaped particles, because their plane-to-plane contacts allow their crystallographically oriented ordering to include quite a little space among them. Such the particle is called nanocube, and there have been found the several kinds so far. For this work, the most adequate nanocube is of barium titanate (BT); therefore, we decided to choose BT nanocubes as the model system and exploit a shape of real dices as imitations of the nanocubes for a first trial experiment of this work. In this experiment, dices are mechanically agitated or pressed in soft mediums such as polyvinyl alcohol, and continuous monitoring of the dices are done during the mechanical operations. The results will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*; 武末 尚久*
no journal, ,
We fabricated nanocube crystals of barium titanate by hydrothermal synthesis and also solvothermal, according to the methods of prior studies. Each particle is the single crystal and has the well-known conventional crystal structure, which was confirmed by TEM and X-ray diffraction. Currently, we are trying to build the oriented dense assemblage by mechanical operations such as stirring the particles in a small container, based on the previous imitation experiment with real dices stirred in a cylinder. How our praticles are crystallographically oriented and ordered were confirmed by X-ray diffraction in various conditions of the operations. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 工藤 淳貴*; 木場 知将*; 松尾 直樹*; 武末 尚久*
no journal, ,
We synthesized single-crystal nancubes of barium titanate (BT), known as a typical perovskite ferroelectrics, by hydrothermal synthesis and also solvothermal. Typical forms of the nanocubes are given. The next stage of this fabrication includes integration and solid-solutionaizing BT nanocubes with other similar substances; the former is expected to provide large spontaneous electric polarization of the single-crystal level, and the latter gigantic piezoelectric response, called morphotropic phase boundary effect; we have already been working on the former, so we subsequently decided to work on the latter. In this work, we try the same synthesis methods involving zirconia or zirconium complex for a zirconium substitute to titanium. The obtained substance will be investigated by TEM, X-ray diffraction, and dielectric measurements. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 松尾 直樹*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 武末 尚久*
no journal, ,
We synthesized single-crystal nancubes of barium titanate (BT), known as a typical perovskite ferroelectrics, by hydrothermal synthesis and also solvothermal; our pressed and sintered sample shows typical temperature dependence of capacitance of BT. The next stage of this fabrication includes crystallographically highly oriented dense integration and solid-solutionaizing BT nanocubes with other similar substances; the former is expected to provide large spontaneous electric polarization of the single-crystal level, and the latter gigantic piezoelectric response, called morphotropic phase boundary effect. We have already been working on the former by mechanical agitation, e.g. stirring the nanocubes in a small container; we obtained typical data of X-ray diffraction of BT and found a tendency for our nanocubes to be oriented therefore, we subsequently decided to work on the latter. In this work, we try the same synthesis methods involving zirconia or zirconium complex for a zirconium substitute to titanium and also calcium hydroxide for calcium to barium. Conventionally sintered polycrystal samples of this system are known to show high performances as piezoelectrics, so it is possible that our integrations show the higher performance than the conventional samples. The obtained substance will be investigated by TEM, X-ray diffraction, and dielectric measurements. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 工藤 淳貴*; 木場 知将*; 松尾 直樹*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO
)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
斉藤 淳一; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
近年、様々な科学・産業の分野でナノ粒子の研究が行われるようになった。この種の研究は、セラミックスの分野でも大変盛んである。その中で、誘電体デバイスへの応用が多いに期待されていることから、チタン酸バリウムやナトリウム酸化物を含む同種の物質の単結晶直方体ナノ粒子を、配向集積させる研究が注目されている。本研究ではナトリウム酸化物を含む酸化圧電デバイスの開発を目標に、その基礎材料となるチタン酸バリウムの簡易な配向集積法を模索するために、コロナ放電下でナノキューブを配向させた。
斉藤 淳一; 松尾 直樹*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)ならびにチタン酸カルシウム(CT)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、同じくBTの原料である水酸化バリウム(Ba(OH))に対して水酸化カルシウム(Ca(OH))を使用して、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
工藤 淳貴
no journal, ,
もんじゅの燃料取扱設備はバウンダリを形成した状態でナトリウム中の燃料体を遠隔操作で取扱うといった特徴を有する。他方、機器の動作や状態を直接目視で確認できない。例えば、第1キャンペーンの燃料体の処理作業では、燃料出入機本体Aの爪開閉トルクが増加し、警報発報に至る事象が頻発した。爪開閉トルクの増加原因について調査した結果、燃料洗浄設備の系統配管の一部に僅かな水分が残留していたため、爪の摺動機構にナトリウム化合物が形成されたためと判明した。本事象については、湿分管理を徹底するよう設備改造するとともに監視やその基準を見直し対処した。ナトリウム冷却炉の燃料取扱設備はユニークなものであり、将来炉においても原理や設計の考え方が変わるものではない。今般の燃料体取出し作業を通じ将来炉に繋がる様々な知見が得られた。