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論文

Thermophysical properties of molten (Fe $_{2}$ O $_{3}$ ) $_{0.95}$ -(SiO $_{2}$ ) $_{0.05}$ measured by aerodynamic levitation

近藤俊樹; 戸田太郎*; 竹内淳一*; 菊地晋; Kargl, F.*; 牟田浩明*; 大石佑治*

High Temperatures-High Pressures, 52(3-4), p.307 - 321, 2023/06

https://doi.org/10.32908/hthp.v52.1405

被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Thermodynamics)

原子炉のシビアアクシデントを評価する手法や数値シミュレーションを確立するためには、関連する溶融物の高温物性、特に流動性の取得が不可欠である。本試験ではシビアアクシデントの初期段階で、原子炉の主構成材である鋼材の酸化物と基盤であるコンクリートの主成分であるSiO $_{2}$ の接触により生じると考えられる代表組成の、(Fe $_{2}$ O $_{3}$ ) $_{0.95}$ -(SiO $_{2}$ ) $_{0.05}$ 混合物の密度や粘度などの熱物性を取得した。その結果、(Fe $_{2}$ O $_{3}$ ) $_{0.95}$ -(SiO $_{2}$ ) $_{0.05}$ 混合物の物性値は、以前の研究で得られたFe $_{2}$ O $_{3}$ の物性値とほぼ同じであり、微量のSiO $_{2}$ (約5mol.%)は、Fe $_{2}$ O $_{3}$ の流動性に大きな影響を与えないと結論付けることができた。

論文

Thermophysical properties of molten FeO $_{1.5}$ , (FeO $_{1.5}$ ) $_{0.86}$ -(ZrO $_{2}$ ) $_{0.14}$ and (FeO $_{1.5}$ ) $_{0.86}$ -(UO $_{2}$ ) $_{0.14}$

近藤俊樹; 戸田太郎*; 竹内淳一*; Kargl, F.*; 菊地晋; 牟田浩明*; 大石佑治*

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1139 - 1148, 2022/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2022.2032445

被引用回数：1 パーセンタイル：31.61(Nuclear Science & Technology)

原子炉の過酷事故時の対策として、酸化鉄(FeO $_{1.5}$ )を犠牲材として用いることにより炉心溶融物の流動性を維持し、コアキャッチャーへと効率的に導く効果が期待されている。また、過酷事故時に原子炉構成材である鉄が酸化される可能性があるため、この酸化物の性質は事故時の挙動解明のためにも重要である。一方で、高温融体、特に高温酸化物融体の物性はその高温反応性のために知見がほとんどないのが現状であり、溶融後の酸化鉄が犠牲材として適した物性を有しているのかは不明であった。本研究では、ガス浮遊法測定装置を用いてFeO $_{1.5}$ , (FeO $_{1.5}$ ) $_{0.86}$ -(ZrO $_{2}$ ) $_{0.14}$ ならびに(FeO $_{1.5}$ ) $_{0.86}$ -(UO $_{2}$ ) $_{0.14}$ の密度と粘性を評価し、FeO $_{1.5}$ の添加によって炉心溶融物の融点が低下すること、また、流動性が低い温度でも維持されることを明らかにした。

論文

Separation factor of americium from cerium in molten chloride-liquid gallium reductive extraction system

戸田太郎*; 丸山雄大*; 森谷公一*; 森山裕丈*; 林博和

電気化学および工業物理化学, 77(8), p.649 - 651, 2009/08

https://doi.org/10.5796/electrochemistry.77.649

被引用回数：8 パーセンタイル：19.4(Electrochemistry)

LiCl-KCl共晶溶融塩/液体ガリウム系(773K)におけるアメリシウムとセリウムの分配係数をZrClを共存させて塩中の酸化物イオン濃度を制御しMO $^{(n-2)+}$ イオンの生成を抑制した条件で測定した。得られた分配係数から得られたアメリシウム/セリウムの分離係数は約100であった。本実験結果を他の系の報告値及び理論的予想値と比較することによって、ガリウムを使用した系はビスマスやカドミウムを用いた還元抽出系よりもアメリシウム/セリウムの分離性能が大きいことを明らかにした。

論文

Effect of oxide ions on separation factors of actinides from lanthanides in reductive extraction

森山裕丈*; 森谷公一*; 戸田太郎*; 林博和

Radiochimica Acta, 97(4-5), p.233 - 236, 2009/05

https://doi.org/10.1524/ract.2009.1602

被引用回数：1 パーセンタイル：10.22(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

溶融塩と液体金属を用いた還元抽出系であるNaCl-KCl/液体Ga系(1073K)において、Am, Ce及びEuの分配係数を測定した。溶質濃度を変化させた実験結果より、分配係数は系内の酸化物イオン濃度に強く影響され、AmOやCeOなどが生成することが示唆された。また、Amのマスバランスは酸化塩化物や酸化物といった沈殿物の生成に影響されることが示された。これらを考慮に入れると、この系におけるAmとCeの分離係数は下限値として約30と評価された。

論文

Thermodynamic properties of lanthanides and actinides for reductive ectraction of minor actinides

戸田太郎*; 丸山雄大*; 森谷公一*; 森山裕丈*; 林博和

Journal of Nuclear Science and Technology, 46(1), p.18 - 25, 2009/01

https://doi.org/10.3327/jnst.46.18

被引用回数：41 パーセンタイル：92.56(Nuclear Science & Technology)

乾式法によるマイナーアクチノイド(MA)の溶融塩/液体金属系における還元抽出工程の基礎データとなる溶融塩相及び液体金属相におけるランタノイド及びアクチノイドの過剰熱力学量について理論的な考察を行った。既に報告されているデータを解析した結果、各元素の過剰エンタルピーと過剰エントロピーは、溶融塩相では金属イオン周辺の配位構造に影響を与えるイオン半径のみの関数で表され、液体金属相では合金生成を考慮したMiedimaのモデルによって表されることがわかった。これらの関係を用いてこれまでに実験データが報告されていない系の過剰熱力学量を評価し、溶融塩/液体金属系におけるMAとランタノイドの分離係数を計算した。その結果、液体金属相としてビスマスやカドミウムを用いるよりもアルミニウムやガリウムを用いる系の方が高い分離係数が得られることを示した。

論文

Reductive extraction of minor actinides from molten chloride into liquid gallium

戸田太郎*; 丸山雄大*; 森谷公一*; 森山裕丈*; 林博和

Proceedings of 2008 Joint Symposium on Molten Salts (USB Flash Drive), p.933 - 938, 2008/10

溶融塩と液体金属を溶媒として用いる還元抽出法はマイナーアクチノイド(MA)の分離回収に有効な方法であると考えられている。本研究では、優れたMA分離性能を示すことが期待されているガリウムを用いる系におけるMA/希土類分離性能を評価するため、773KにおけるLiCl-KCl/Ga系のAm及びCeの分配係数を測定した。系にZrClを共存させることによってCeOイオン及びAmOイオン等の生成を防ぎ、酸化物イオンの影響を小さくすることができた。本研究で得られた酸化物イオンの影響が小さい場合のAmとCeの分離係数は約100であった。本実験結果を他の既報告値及び理論的予想値と比較することによって、AmとCeの分離係数はAlGaBiCdの順序であることを明らかにした。

報告書

ナトリウム冷却FBR用熱電発電システムに関する研究; 熱電素子およびシステム化技術の開発に関する研究

鈴木亮輔*; 田邊健太郎*; 近藤恒幾*; 小野勝敏*; 戸田信一; 笠川勇介; 玉山清志; 桶谷和浩*

JNC TY4400 2003-004, 214 Pages, 2003/08

JNC-TY4400-2003-004.pdf:19.93MB

既存の原子力発電所から排出される未利用の熱エネルギーを再利用することは、近年の環境負荷低減やプラント高効率化の観点から重要になってきている。特に、高温システムの代表例であるナトリウム冷却FBRでは避けて通れない課題であることは間違いない。熱電発電システムは、これまで宇宙、軍事等の特殊用途において実用化され、その信頼性、保守性等に実績を持ち、最近では一般産業においても省エネの観点から見直されてきている。本研究では、熱電発電システムをナトリウム冷却FBRに適用して排熱回収する場合の技術的可能性について見直すことを目的としている。すなわち、基礎となる熱電変換素子の開発、モジュール化技術の開発並びに基礎実験装置と小型試験装置による確認実験を行い、モジュール熱電変換効率の評価さらにはシステム熱電変換効率評価のための基礎資料とする。

口頭

Thermophysical property of molten (Fe $_{2}$ O $_{3}$ ) $_{0.95}$ -(SiO $_{2}$ ) $_{0.05}$ by aerodynamic levitation

近藤俊樹; 戸田太郎*; 竹内淳一*; 菊地晋; Kargl, F.*; 牟田浩明*; 大石佑治*

no journal, ,

In order to establish the evaluation method for reactor safety under the severe accidental conditions, it is necessary to obtain the physical properties of the molten materials generated during the severe accident. Particularly, the reaction between the melt of stainless steel oxide as the main component of the plant both in light water reactor and fast reactor, and concrete as the base of the plant is an important factor in determining the final location of the molten debris. In addition, the installation of a core catcher is planned as one of the methods to safely terminate a severe accident, and the sacrificial material as a mitigation measure against recriticality is placed in the core catcher to increase the fluidity of the molten material. Fe $_{2}$ O $_{3}$ is considered to be a promising candidate for this sacrificial material. From the above point of view, we focused on the Fe $_{2}$ O $_{3}$ -SiO $_{2}$ melt mixture and measured the physical properties of it by using the aerodynamic levitation method.