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永井 佑哉; 周治 愛之; 川崎 猛; 會田 貴洋; 木村 泰久; 根本 靖範*; 小沼 武司*; 冨山 昇*; 平野 耕司*; 薄井 康弘*; et al.
JAEA-Technology 2022-039, 117 Pages, 2023/06
JAEA-Technology-2022-039.pdf:11.96MB
日本原子力研究開発機構は多くの原子力施設を保有しているが、その多くで老朽化・高経年化への対応、東日本大震災及び福島第一原子力発電所の事故を受けた耐震化や新規制基準への対応が求められ、多額の予算を要する状況である。このため、役割を終えた原子力施設についても根本的なリスク低減及び維持管理費用の削減のために施設の廃止措置を進めることが望ましいが、廃止措置及び発生する放射性廃棄物の処理処分に必要な施設の整備・維持管理にも多額の費用が必要となる。この状況を踏まえ、原子力機構では(1)継続利用する施設を絞り込む「施設の集約化・重点化」、(2)新規制基準・耐震化対応、高経年化対策、リスク低減対策等の「施設の安全確保」及び(3)廃止措置、廃棄物の処理処分といった「バックエンド対策」を3つの柱とした「施設中長期計画」を策定した。本計画において、プルトニウム燃料第二開発室は廃止施設として位置付けられており、施設内に設置された設備の解体撤去を進めている。今回の解体撤去対象は、焙焼還元炉、ペレット粉砕設備、これらを包蔵するグローブボックスNo.W-9及びW-9と隣々接の工程室内に設置されているグローブボックスNo.D-1とを連結するトンネル形状のグローブボックスNo.F-1の一部であり、許認可等による約4年の作業中断期間を含めて平成26年2月から令和2年2月の約6年間をかけて作業を実施した。本報告書では、本解体撤去における作業実績、解体撤去を通して得られた知見をまとめたものである
越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; 岡田 英俊*; 上原 靖*; et al.
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM), 11 Pages, 2010/10
本論文では、COMPASSコード開発の2009年度成果を報告する。融体固化・閉塞形成,金属燃料の共晶反応,ダクト壁破損(熱流動解析),燃料ピン破損、及びダクト壁破損(構造解析)に関する検証計算が示される。位相計算,古典及び第一原理分子動力学研究は金属燃料とスティール及び制御棒材料とスティールの共晶反応の物性を調べるために用いられた。粒子法の基礎研究やSIMMER計算もまたCOMPASSコード開発に役立った。COMPASSは、SIMMERコードで用いられている実験相関式の基盤を明らかにするものと期待される。SIMMERとCOMPASSの結合はCDAの安全評価並びに炉心設計最適化に有効になるだろう。
越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; 岡田 英俊*; et al.
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 11 Pages, 2009/09
COMPASSコードにより溶融炉心物質の分散・固化が計算され、GEYSER実験データと比較された。溶融炉心物質が配管内面を固化しながら流れていった。溶融プール挙動について、固体スティール球が固体燃料により囲まれた体系であるCABRI-TPA2実験が解析された。スティール球の溶融と沸騰を引き起こすために出力が印加された。SCARABEE-BE+3試験もダクト壁破損の検証としてCOMPASSコードにより解析された。
越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.
Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), 1 Pages, 2009/05
ナトリウム冷却高速炉(SFR)での炉心崩壊事故のマルチフィジックス解析のためCOMPASSというコンピュータコードを開発している。熱流動・構造の複合問題にさまざまな相変化過程を伴う解析が必要であるため、MPS法というメッシュレス法を用いている。分離された素過程に対する検証及び実現象に対する検証を実施する。また、COMPASSは、大型SFR炉心における再臨界回避のための溶融燃料の流出を調べることもまた期待される。MOX燃料に加えて、金属燃料も考慮している。金属燃料と被覆材間の共晶反応は、相図計算,古典・第一原理分子動力学によって調べられる。数値計算手法に関連した基礎研究はCOMPASSのコード開発に役立つ。並列計算は大規模計算を扱うためOpenMPを使用して実施する。AVSにより可視化ツールもまた備えている。
越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 白川 典幸*; 内藤 正則*; 岡田 英俊*; et al.
Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10
ナトリウム冷却高速炉(SFR)における炉心損傷事故(CDA)のさまざまな複合現象に対して、COMPASSと名づけられたコンピューターコードを開発している。COMPASSコードは、Moving Particle Semi-implicit(MPS)手法という枠組みの中で、熱流動・構造・相変化を含むマルチフィジックス問題を解析するように設計されている。その開発プロジェクトが、2005年度から2009年度までの5年間で、6組織により実施されてきた。本論文では、2007年度におけるプロジェクトの成果が報告される。検証計画に従って、融体固化・閉塞形成,溶融プール沸騰,ダクト壁破損の3つの検証計算が行われた。また、COMPASSコード開発をサポートするため、数値計算手法の基礎研究,金属燃料の共晶反応に関する物質科学、及びSIMMER-IIIによる解析が行われた。
越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.
Proceedings of IAEA Topical Meeting on Advanced Safety Assessment Methods for Nuclear Reactors (CD-ROM), 9 Pages, 2007/10
ナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故(CDA)のさまざまな複合現象に対して、COMPASSと名付けられたコンピューターコードを開発している。圧縮性と非圧縮性流れのための統一アルゴリズム,固体デブリを有する流動、及び自由界面に対するアルゴリズムの改善について、理論的研究も実施している。コード検証の流れは、SIMMER-IIIコードの検証の経験を活用して構築された。COMPASSはCDAにおける個別現象に対して用いられるが、全炉心を対象とするときはSIMMER-IIIにより解析される。COMPASSは大型高速炉のCDAにおける再臨界を回避するためのダクト破損と燃料流出過程を詳細に明らかにすることが期待される。
笹川 勝*; 平野 靖*
JNC TJ9420 2001-003, 72 Pages, 2001/02
JNC-TJ9420-2001-003.pdf:3.32MB
本調査は、「FBR実用化戦略調査研究」の一環として、FBR導入シナリオ構築および多面的評価に資するため、炉心特性データベースの整備の一つとして、BWRを対象とした炉特性データの調査、評価を行った。ABWRのMOX燃料とウラン燃料に関して、現行燃焼度(取出45,000MWd/t)、及び高燃焼度(取出60,000MWd/t)条件での使用済み燃料中のFPおよびアクチニドの重量、放射能、及び発熱量を、公開コードであるSWATを用いて、解析評価した。主な条件及び解析項目は下記の通りである。(1)計算コード:SWATコード(日本原子力研究所開発・公開コード)(2)燃料の濃縮度、Puf富化度(表省略)(3)計算結果:FPおよびアクチニドの重量、放射能、発熱量の経年変化(原子炉取り出し後年数;直後、1、2、3、4、5、6、10、50、100、1000、10000年)
平野 靖*; 笹川 勝*; 佐伯 潤*; 八木 誠*
JNC TJ9440 2000-007, 43 Pages, 2000/03
JNC-TJ9440-2000-007.pdf:1.73MB
軽水炉プルサーマル利用技術をはじめ軽水炉技術の将来動向を的確に把握し、FBR導入戦略の検討評価に適切に反映してゆく目的で、大間原子力発電所を含めABWRならびに将来導入が期待される高燃焼度BWRに関する国内外の研究開発動向を調査し、炉心特性(酸化物ウラン燃料装荷炉心、1/3MOX燃料装荷炉心、フルMOX燃料装荷炉心)、プラント特性、経済性、技術的課題、実用化見通し時期等を整理した。ABWRのMOX燃料とウラン燃料に関して、現行燃焼度燃料条件(取出45,000MWd/t)、及び高燃焼燃料条件(取出60,000MWd/t)で、公開コードであるSRACを用いて炉心特性データを解析評価した。これら、調査結果は炉型シナリオ評価に反映される計画である。主な成果は下記の通りである。(1)大間原子力発電所を含めABWRならびに高燃焼度BWRに関する国内外の研究開発動向について公開文献等の記載事項を調査・整理した。(2)ABWRのMOX燃料とウラン燃料に関して、取出燃焼度45,000MWd/t、及び60,000MWd/tの条件で、取出燃料の燃料組成データを評価し燃料サイクルシナリオ検討用データとしてまとめた。
平野 耕一郎*; 吉川 潔*; 山本 靖*; 増田 開*; 谷 賢*; 大西 正視*; 督 寿之*
PNC TY1604 97-001, 43 Pages, 1997/03
本報告書は、京都大学エネルギー理工学研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究成果をとりまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデルの確立、コード開発・検証、およびエネルギー回収型コレクタの設計を行うことである。今年度は、昨年度までに完成したクライストロンの二次元シミュレーションコードについて、実機との比較による検証を行い、十分な解析精度があることが確かめられた。このコードを用いて、エネルギー回収型コレクタおよびホロービームの利用による大出力クライストロンの高効率化について検討・評価を行った結果、それぞれ総合効率66.5%および62.2%と、従来の効率58.0%から大きく改善されることが分かった。また、回収コレクタおよびホロービームを併用することによるさらなる効率の向上も期待され、これらの方法による大出力クライストロン効率の大幅な改善が十分に可能であるとの結論が得られた。
平野 耕一郎; 佐久間 実; 吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*
PNC TY1604 95-001, 118 Pages, 1995/03
本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、京都大学が開発した有限要素法を用いたKUADコードの改造により電子銃解析コードを作成し、EGUNコードとの比較検討を行うと共に、大電力定常線形加速器用電子銃の最適設計を行った。また、電子ビームと高周波電磁場との相互作用部のシミュレーションについては、昨年度に完成させた有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムに基づき、実際にコード開発に着手し、各々のプログラムについて必要な精度と現実的な計算時間を得られるように計算セデルの改良を行った。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的検討では、1984年から1987年にかけて小型クライストロンでのエネルギー回収実験を行った米国varian社を訪問し、文献調査では明確でなかったことを明らかにするとともに、実験における問題点を調べた。また、2次電子抑制方式などの検討を行った。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。
吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*; 平野 耕一郎; 佐久間 実
PNC TY9604 94-001, 118 Pages, 1994/03
本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。クライストロン管における電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、本研究では京都大学が開発した有限要素法KUADコードの改良で解決した。電子ビームと高周波電磁場との相互作用は、本研究では現在最も進んだ差分法によるFCIコードを参考に、より自由度・発展性の高い有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムを完成させた。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的設計では、70%にも達する高い理論電気エネルギー回収効率を確かめ、本技術が「加速器による消滅処理システム」において重要な役割を担うことを示した。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。
小室 雄一; 平野 靖*
JAERI-M 87-184, 43 Pages, 1987/11
臨界安全性評価コードシステムJACSに収められている多群定数ライブラリーMGCL、多群モンテカルロプログラムKENO-Nを用いて均質ADU-H
Oの臨界条件を計算した。
越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.
no journal, ,
高速炉の炉心崩壊事故におけるさまざまな現象を詳細に解析するため、粒子法に基づいたコードを開発する。ここでは5年間のプロジェクトにおける第2年度(平成18年度)の成果の概要を報告する。
柴田 淳広; 矢野 公彦; 三本松 勇二; 中原 将海; 竹内 正行; 平野 弘康; 中島 靖雄; 鷲谷 忠博
no journal, ,
FBR燃料溶解液からウランを粗分離するウラン晶析技術について、その技術的成立性を評価した。各種試験・評価により、ウラン回収率及び除染係数等のプロセスデータを取得するとともに、晶析システム構成機器の定常・非定常時の運転特性,過渡的な応答性等を把握した。
駒 義和; 柴田 淳広; 中原 将海; 荻野 英樹; 荒井 陽一; 大西 宏行*; 中島 靖雄; 平野 弘康; 鷲谷 忠博
no journal, ,
FBR使用済燃料の再処理技術に関し、U, Pu及びNpを共回収する溶媒抽出法の開発成果を概観する。低除染燃料が許容されることを前提として簡素化した化学プロセス,設備の稼働時間を長くできPuインベントリが小さい遠心抽出器の開発に取り組んだ。