Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
中村 勤也*; 尾形 孝成*; 菊地 啓修; 岩井 孝; 中島 邦久; 加藤 徹也*; 荒井 康夫; 魚住 浩一*; 土方 孝敏*; 小山 正史*; et al.
日本原子力学会和文論文誌, 10(4), p.245 - 256, 2011/12
「常陽」での照射試験を目的として、金属ウラン,ウラン-プルトニウム合金及び金属ジルコニウムを原料に、U-20Pu-10Zr燃料スラグを射出鋳造法により製造した。いずれの燃料スラグも表面は滑らかであり、合金組成,密度,長さ,直径,不純物濃度も製造仕様を満足した。製造した燃料スラグを、熱ボンド材,熱遮へい体及び要素反射体とともに下部端栓付被覆管に充填してTIG溶接を行い、ナトリウムボンド型金属燃料要素6本を組み立てた。これらの燃料要素は、今後B型照射燃料集合体に組み立てられた後、「常陽」に装荷されて国内で初めてとなる金属燃料の照射試験が実施される予定である。
中村 勤也*; 尾形 孝成*; 菊地 啓修; 岩井 孝; 中島 邦久; 加藤 徹也*; 荒井 康夫; 小山 正史*; 板垣 亘; 曽我 知則; et al.
Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/12
電力中央研究所と原子力機構の共同研究の下で、国内では初めてとなる照射試験用のNaボンド型U-Pu-Zr金属燃料要素を製造した。高速実験炉「常陽」での照射試験は、被覆管最高温度が873K以上の条件における燃料挙動とステンレス鋼被覆管の内面腐食の評価を目的としている。燃料要素1本あたり200mmのU-20wt%-10wt%Zr金属燃料スラグは、U金属,U-Pu合金及びZr金属を原料に用いて、射出鋳造法により製造した。この金属燃料スラグを、ボンドNa及び熱遮へい体や要素反射体などの部材とともに被覆管に挿入したうえで、上下端栓を溶接することにより燃料要素を組立てた。引続きNaボンディングにより、ボンド材のNaを、金属燃料スラグと被覆管の空隙に充填した。製造した6本の金属燃料要素は、検査により製造仕様を満足していることを確認した後、「常陽」の照射装置組立検査施設に運搬された。
前田 茂貴; 山本 雅也; 曽我 知則; 関根 隆; 青山 卓史
Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.693 - 700, 2011/04
高速実験炉「常陽」では、運転用燃料に比べて核物質量の少ない照射試験用集合体を多く装荷しつつ、運転用燃料の利用効率を向上できるようにするため、炉心燃料の高燃焼度に関する炉心改造を計画している。改善方策として、(1)径方向反射体要素の材質をステンレス鋼からジルコニウム合金に変更することで、中性子反射効率を高め、(2)性能試験及びその後の運用実績に基づき、制御棒価値の設計余裕を合理化することにより制御棒の本数を削減し、炉心の平均燃焼度を増加できることを核計算により確認した。これらの方策により、運転用燃料の利用効率改善と「常陽」の照射能力を向上させることができる。
堂野前 貴子; 勝山 幸三; 舘 義昭; 前田 宏治; 山本 雅也; 曽我 知則
Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.580 - 584, 2011/04
長寿命制御棒開発における課題のひとつとして吸収材-被覆管機械的相互作用(ACMI)がある。高速実験炉「常陽」での制御棒寿命は、吸収材料である炭化ホウ素ペレット(B
C)のスエリングとリロケーションによって引き起こされるACMIによって制限されている。そこで、このACMI抑制のためにBCペレットと被覆管の間のギャップにシュラウド管を挿入した。さらに、ペレット温度を下げるために、ナトリウムをボンド材として採用した。これらの改良の結果、「常陽」制御棒寿命はこれまでの2倍と評価された。本論文では、これらに関する照射後試験結果を報告する。
前田 幸基; 伊藤 主税; 曽我 知則
Transactions of the American Nuclear Society, 102(1), p.742 - 743, 2010/06
高速実験炉「常陽」は日本で最初に建設された高速増殖炉である。「常陽」は1977年の初臨界以来、順調に運転されてきており、1982年には照射試験用のMK-II炉心に改造され、高速原型炉「もんじゅ」や後続炉のための種々の照射試験が実施された。2003年には照射試験能力を向上させるため、より高性能なMK-III炉心への改造が行われ、MA含有MOX燃料の照射試験やODS鋼の照射試験等が行われた。これらの成果は、FaCTプロジェクトをはじめGEN-IV等の国際協力にも活用される。今後も「常陽」は世界でも数少ない高速中性子照射炉として高速増殖炉開発に貢献していく。
松井 義典; 高橋 広幸; 山本 雅也; 仲田 祐仁; 吉武 庸光; 阿部 和幸; 吉川 勝則; 岩松 重美; 石川 和義; 菊地 泰二; et al.
JAEA-Technology 2009-072, 144 Pages, 2010/03
JAEA-Technology-2009-072.pdf:45.01MB
日本原子力研究開発機構は、平成17年10月に日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構との統合によって誕生した。この統合を最大限に利用したプロジェクトが、旧電源開発促進対策特別会計法及び特別会計に関する法律(エネルギー対策特別会計)に基づく文部科学省からの受託事業「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」である。この「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」において、材料の照射損傷評価指標の確立に重要な、世界で類のない、高速実験炉「常陽」と研究用原子炉であるJRR-3を利用した組合せ照射材を平成18年から平成19年の約2年間の短期間で取得した。本報告は、これら常陽,JRR-3の実験炉施設及びWASTEF, JMTRホットラボ,MMF, FMFのホット施設を利用した組合せ照射における作業計画から作業結果及び照射試験における照射温度と照射量の評価をまとめたものである。
曽我 知則; 関根 隆; 田中 康介; 北村 了一; 青山 卓史
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(2), p.692 - 702, 2008/00
原子力機構では、「常陽」を用いたマイナーアクチニド含有混合酸化物燃料の照射試験を進めている。2回の照射試験が、「常陽」MK-III炉心の第3サイクルにおいて実施された。試験用燃料ピンは、Amを含むMOX燃料(Am-MOX)、又はAm及びNp含むMOX燃料(Np/Am-MOX)を装填した6本である。燃料溶融の有無を確認するため、約430W/cmの高線出力密度で10分間保持する最初の試験が2006年5月に実施された。本試験の後、試験用集合体内の1本のAm-MOX燃料ピンと1本のNp/Am-MOX燃料ピンがダミーピンに交換された。残り4本の試験燃料ピンは2006年8月にMAの再分布挙動を確認するため、「常陽」において24時間再照射された。各試験燃料ピンの線出力密度は、モンテカルロ計算コードMCNPを用いて解析し、その解析値をMK-III炉心で測定されたドシメータの反応率により補正した。これらの試験燃料ピンの燃料溶融の有無,MAの再分布を確認する照射後試験が進行中である。
曽我 知則; 関根 隆; 高松 操; 北村 了一; 青山 卓史
UTNL-R-0453, p.13_1 - 13_8, 2006/03
「常陽」では、Amを最大5%含むAm-MOX燃料と、Np及びAmを各々約2%含むNp/Am-MOX燃料について、キャプセル型照射装置B11による短期及び長期の照射試験を計画している。照射燃料試験施設(AGF)で製造されたAm-MOX燃料ピンとPu燃料技術開発センターで製造されたNp/Am-MOX燃料ピンは、照射燃料集合体試験施設(FMF)にてB11に装填される。本試験では、「常陽」の試験許可の範囲内で、設計上の燃料溶融を許容することにより、約430W/cmの線出力を達成するとともに、燃焼初期の段階では、燃料挙動を考慮した特殊な運転を計画している。B11照射試験は、2006年5月から開始する計画である。
高松 操; 板垣 亘; 曽我 知則; 関根 隆; 青山 卓史
no journal, ,
高速実験炉「常陽」では、低除染TRU燃料サイクル技術開発の一環として開発を進めているMA-MOXの照射試験を開始した。MA-MOX照射試験は、(1)燃焼初期の熱的挙動を確認する短期照射試験,(2)高燃焼度での挙動を確認する定常照射に大別される。平成18年度には、上記(1)の短期照射試験の実施を予定している。平成18年5月24日
26日には、燃焼初期の熱的挙動を確認するための短期照射試験を実施し、必要な試験条件を満足する運転を達成した。
曽我 知則; 北村 了一; 阿部 和幸; 小山 真一; 加藤 正人
no journal, ,
低除染TRU燃料サイクル技術開発の一環として、高速実験炉「常陽」を用いたMA含有MOX燃料照射試験が計画された。本計画に基づき、Amを最大5%含むAm-MOX燃料ピンと、Np, Amを各2%含むNp/Am-MOX燃料ピンを装填した試験用集合体を製作し、「常陽」での照射試験を2006年5月に開始した。実験規模ではあるが、自主技術によってMA含有MOX燃料ピンを製造し、「常陽」での使用を開始したことは、低除染TRU燃料サイクル実用化開発におけるマイルストーンに位置付けられる。
Wootan, D. W.; 関根 隆; 曽我 知則; 青山 卓史
no journal, ,
高速実験炉「常陽」では、低除染TRU燃料サイクル技術開発の一環としてMA含有MOX燃料の燃焼初期の熱的挙動を確認するための短期照射試験を実施した。解析はモンテカルロ計算コードMCNPにより燃料ペレットの構造まで詳細に模擬した体系を用い、即発・遅発の中性子及び
線等による発熱量を考慮した。解析結果を
B(n,
)の反応率のC/Eで補正することにより、線出力密度として425434W/cmを得た。
大川内 靖; 杉野 和輝; 関根 隆; 曽我 知則; 北村 了一; 青山 卓史
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、低除染TRU燃料サイクル技術開発の一環として、高速実験炉「常陽」を用いたMA含有MOX燃料照射試験を進めている。「常陽」では、Amを3%又は5%含むAm-MOX燃料ピンと、NpとAmを各2%含むNp/Am-MOX燃料ピンを装填した試験用集合体を炉心に装荷し、2006年5月に、10分間の照射試験、同年8月に24時間の照射試験を実施し、必要な試験条件を満足する運転を達成した。今後、ホットラボ施設では、照射後試験データの取得を継続し、「常陽」では、2008年半ばから定常照射試験を開始するための準備を進める。一連の照射試験を通じて、FBRにおけるMA含有MOX燃料の挙動と燃焼特性を明らかにし、燃料設計基準の整備と設計手法の高度化を進めていく。
関根 隆; 曽我 知則; David, W.*; 小山 真一; 青山 卓史
no journal, ,
原子力機構では、「常陽」においてMA-MOX燃料の照射試験(Am-1計画)を進めている。この計画の一環として、MK-III炉心の第3-1'及び3-2'cyにおいて2回の短期照射試験を実施した。今回の照射試験では、Amを約3. 5%含有したAm-MOX燃料要素と、Am及びNpをそれぞれ約2%含有したNp/Am-MOX燃料要素をそれぞれ3本照射した。第3-1'cyでは、燃料溶融の有無を確認するため、約430W/cmの高線出力密度で10分間保持する照射試験を実施し、試験終了後、Am-MOX燃料要素及びNp/Am-MOX燃料要素それぞれ1本を照射後試験のために取出し、残りの4本については第3-2'cyでさらに24時間の照射試験を行った。照射後試験で実施したNd法によるAm-MOX燃料の燃焼率に基づいて評価した線出力密度の最大値は444
19W/cmである。この結果はHAFM法に基づく線出力密度の事前予測値と3%以内で一致し、目標とした線出力密度を達成したことを確認した。破壊試験の結果、燃料ペレットの溶融は見られず、また、中心空孔の形成等の組織変化挙動が進展していることが確認され、今後のMA-MOX燃料の設計評価に向けた貴重なデータを取得することができた。
板垣 亘; 曽我 知則; 山本 雅也; 関根 隆
no journal, ,
「常陽」では、高速炉の実用化に向けた燃料・材料開発のための照射試験を行っている。これまでの照射試験の成果として、試験燃料で最高燃焼度144GWd/tを達成したほか、燃料溶融限界線出力試験をはじめとする数多くの燃料及び材料の照射試験を実施し、FBR開発のためのデータを蓄積してきた。炉心を高性能化したMK-III炉心では、自己作動型炉停止機構の炉内試験,温度制御型材料照射装置(MARICO)を用いたODS鋼のインパイルクリープ試験,MA含有MOX燃料の照射試験等を実施した。今後は、高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)の一環として、高燃焼度燃料の開発を目的としたODS鋼被覆管MOX燃料の照射試験,高い増殖性能が期待されている金属燃料の照射試験,環境負荷低減を目的とした長寿命核分裂生成物(LLFP)核変換の照射試験等を実施する。また、軽水炉等の高速炉開発以外の原子力分野や、広範な科学分野における研究開発にも「常陽」を活用していくため、照射機能をさらに拡大するための研究開発を進めている。
曽我 知則; 山本 雅也; 関根 隆; 青山 卓史
no journal, ,
高速炉制御棒は、通常ステンレス鋼被覆管内に中性子吸収体の炭化ほう素(BC)ペレットを装填して制御要素とし、これを束ねた構造である。「常陽」制御棒寿命は、BCペレットのリロケーション及びスエリングに起因する吸収材-被覆管の機械的相互作用(ACMI)によって、約40
10
cap/cm
に制限されていた。高速炉制御棒開発の一環として、この問題を解決し、「常陽」制御棒の長寿命化を図るため、シュラウド管を装着したNaボンド型制御棒の開発に取り組んできた。Naボンド型制御棒は、MK-III炉心第1サイクルから使用を開始し、従来の約2.5倍となる燃焼度約10010cap/cmを達成した。
大川内 靖; 前田 茂貴; 伊藤 主税; 曽我 知則; 青山 卓史
no journal, ,
炉心を2領域にし、高速中性子束を従来の1.3倍に増加させた高速実験炉「常陽」の高性能炉心(MK-III炉心)の照射場特性評価法の高度化研究の成果を2件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、「常陽」MK-III炉心の核熱特性を評価するため、ドシメータ及び温度モニタを炉内に装荷して、MK-III炉心の照射場特性を測定し、本試験結果に基づいて計算法を検証し、炉心管理手法の高度化と高品質な照射データの提供に反映するものである。本発表では、シリーズ発表の総括として、当該研究の全体計画を報告する。
佐々木 新治; 前田 宏治; 曽我 知則; 大里 行弘*; 小沼 康博*; 額賀 貞芳*
no journal, ,
高速炉における制御棒の長寿命化のため、Naボンド型の制御棒を開発し、常陽にて照射した。照射した制御要素の金相試験を実施した結果、燃焼度が最も高いスタック下部の試料においてはシュラウド管はクラックが入っているが、ペレットリロケーションは抑制されており、シュラウド管と被覆管のギャップは、ほぼ等方的に閉塞していることから、シュラウド管によりペレットリロケーションによるオーバリティが抑制されていることを確認した。
板垣 亘; 曽我 知則; 馬場 信一; 両角 勝文; 青山 卓史; 三宅 収
no journal, ,
高速炉を利用した高温照射技術開発の一環として、1000
C以上の高温領域で照射温度の測定を可能とする合金溶融型温度モニタの開発を行っている。合金溶融型温度モニタは、融点の異なる複数の合金を容器の中に装填し、金属の溶融による形状変化の痕跡から照射温度を評価するものである。温度モニタの開発にあたっては、多様な照射ニーズに応えるため、幅広い温度領域を網羅する合金を選定し、溶融によって形状変化が生じる温度を正確に把握する必要がある。そこで、700Cから1500Cで溶融する金,銀,パラジウム,銅等の合金を選定し、示差走査熱量測定装置を用いた加熱試験を実施した。その結果、各合金の固相線・液相線温度の実測値と溶融による形状変化の挙動を確認し、有意な形状変化を示さなかった一部の合金を除いては、温度モニタ材として適用できる見通しを得た。
阿部 和幸; 勝山 幸三; 曽我 知則; 前田 宏治; 永峯 剛; 中村 保雄
no journal, ,
高速炉用制御棒の寿命は、吸収材である炭化ほう素(BC)ペレットと被覆管との機械的相互作用(ACMI)で制限されている。照射初期、ペレット内でクラックが発生し、ペレットと被覆管の隙間(ギャップ)に破片が再配置(リロケーション)される。燃焼が進むと、ペレットのスエリングによりACMIが発生し、被覆管に異方性のある変形が進行してクラック発生に至る。そのため、制御棒の寿命延長には長期間ACMIを回避する対策が必要となる。「常陽」MK-III炉心から使用を開始したNaボンド型制御棒は長寿命化を目的に開発された制御棒であり、ペレットスタックに薄肉管(シュラウド管)を被せるとともにギャップにNaを充填する(Naボンド)構造である。シュラウド管はペレットの破片を機械的に拘束することからリロケーションを抑制し、Naは伝熱性が優れていることからギャップの拡大が可能となり、スエリングによるACMI発生を長期間回避できる。既に、照射済みのNaボンド型制御棒について非破壊試験を実施しており、ACMI抑制効果が確認されている。本報告は、Naボンド型制御棒の長寿命化に資するため、シュラウド管の外観観察を実施した結果について報告する。
曽我 知則; 両角 勝文; 青山 卓史; 三宅 収
no journal, ,
高速実験炉「常陽」は、世界有数の重照射施設であるが、これまで材料照射温度の実績は800C以下に留まっている。高温ガス炉や核融合炉用材料の高温・高dpa領域での中性子照射効果の研究に高速炉を利用するため、高温照射キャプセルと高温モニタの開発に取り組んでいる。高温照射キャプセルは、高発熱体であるタングステンホルダーを設置した構造を検討し、パラメータ解析により、800C1500C程度の温度設定の見通しを得た。現在、高温ガス炉用材料等の照射要求に基づく設計作業を進めている。高温モニタについては、その溶融範囲を確認することで照射温度を評価する合金溶融型温度モニタを開発している。現在は700C1500Cに融点を持つ合金について溶融時の形状変化特性等を確認する炉外試験を実施中であり、今後12年で必要なデータを完備する計画である。また、「常陽」再起動後は、高温照射キャプセル及び高温モニタの性能を評価するための照射試験を計画している。
