MOX燃料製造設備の運転・保守経験を踏まえた「粉末秤量・均一化混合設備」の開発

川崎 浩平; 小野 高徳; 柴沼 公和; 後藤 健太; 會田 貴洋; 岡本 成利; 品田 健太; 市毛 秀和; 高瀬 龍弥; 逢坂 悠樹; et al.

JAEA-Technology 2022-031, 91 Pages, 2023/02

JAEA-Technology-2022-031.pdf:6.57MB

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構が平成30年12月に公表したバックエンドロードマップにおいては、核燃料サイクル工学研究所内の施設の廃止措置に伴い、核燃料物質をプルトニウム燃料第三開発室(以下「Pu-3」)に集約し、長期的に安定・安全に貯蔵する計画である。核燃料物質の集約化の一環として、Pu-3において非密封のプルトニウム・ウラン混合酸化物(Mixed Oxide、以下「MOX」)粉末を熱処理ペレット化し、封入棒へ充填、密封し、集合体形状に組立て、集合体・保管体貯蔵設備に保管する「保管体化」を計画し、新規制基準を踏まえた保管体化に係る核燃料物質使用変更許可を取得した。この保管体化に当たっては、施設のリスク低減のため、ペレット製造工程内で取り扱うことができるプルトニウム量(熱処理ペレット以外の性状で蓋付きの粉末搬送容器に収納されていない状態の量)を50kgPu以下に制限することから、保管体化の処理の起点となる粉末の秤量及び均一化混合の工程を担う設備を小バッチサイズに対応させた「粉末秤量・均一化混合設備」を開発・設置し、下流の各工程設備での取扱量を小さくすることとした。粉末秤量・均一化混合設備の開発に当たっては、これまでのMOX燃料製造設備の運転・保守経験に基づく故障データを設計に反映し、信頼性・保守性をより向上させた。粉末秤量・均一化混合設備は、令和4年2月よりMOX粉末を使用した運転を開始し、約半年間の運転実績において故障データを反映した設計の妥当性が確認されている。本報告書は、粉末秤量・均一化混合設備の開発を通じて得られた知見と約半年間の運転実績を踏まえた設計の評価及び今後の設備開発における課題をまとめたものである。

ITER・TFコイル・ラジアル・プレートのレーザ溶接

牧野 吉延*; 後藤 悠*; 金原 利雄*; 長本 義史*; 大勢持 光一*; 小泉 徳潔; 高野 克敏; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫

no journal, , 

ITERトロイダル磁場(TF)コイル用ラジアル・プレート(RP)は、高さ13m,幅9m,厚さ10cmの大型構造物であるが、数mmの高精度で製作することが要求されている。RP製作は、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工で部分セグメントを製作して、これらを溶接して組立てる計画である。原子力機構は、本製作方法の検証のために、実規模試作を実施した。RPセグメント間の溶接では、導体を挿入するU溝形状の継手断面での溶接が求められるため、(1)溶接姿勢が連続的に変化可能、(2)溶け込み深さも数ミリから30mmまで連続的に変化可能、さらに、(3)コイル製作の工程の制約から溶接速度の高速化も可能であることが要求される。これらの要求を満足する溶接法として、レーザ溶接が考えられる。そこで、著者らは、大出力レーザ溶接の適用性を検討するために、実規模試作を実施した。この結果、溶接条件を最適化することにより完全溶け込みを実現するとともに、要求値を満足する機械特性試験結果を得ることができた。また、一継手あたりの溶接収縮量は約0.4mm、実機RPの輪郭度は約1mmを達成した。一方、実機RPでは、溶接部に微小な欠陥も観測され、今後改善を進める計画である。