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菖蒲 信博; 吉川 英樹; 柏崎 博; 綿引 孝宜*; 本間 信之*; 澤田 淳; 若杉 圭一郎
JNC TN8450 2002-010, 21 Pages, 2003/03
JNC-TN8450-2002-010.pdf:0.84MB
核燃料サイクル開発機構東海事業所の「地層処分基盤研究施設」では、年間数千人の来訪者を受け入れている。その対応にあたっては、幅広い来訪者各層の理解促進、そして、研究者と来訪者との円滑なコミュニケーションの促進を図るために、試験研究を行っている現場を紹介するだけでなく、研究内容をわかりやすい形に加工した様々なツールを活用している。本報では、それらツールの一つとして整備した、地層処分の操業イメージおよび個々の研究に係る解析結果等を可視化した素材をDVD-Rに収めるとともに、活用時の留意事項をまとめた。
本間 信之*; 谷口 直樹; 川崎 学*; 川上 進
JNC TN8400 2002-010, 45 Pages, 2002/04
JNC-TN8400-2002-010.pdf:12.36MB
第2次取りまとめにおいては、炭素鋼オーバーパックの腐食膨張による緩衝材のクリープ破壊挙動の解析を行っているが、腐食膨張量はもとの体積の3倍、腐食生成物の弾性係数は健全な炭素鋼と同じ値とするなど、安全側の評価となるよう条件設定している。今後より現実的な評価を行うためには、炭素鋼オーバーパックの腐食膨張率および腐食生成物の弾性係数を正確に把握する必要があるが、他の研究例はほとんど存在していないのが現状である。今回、圧縮ベントナイト存在下での炭素鋼腐食試験によって得られた腐食生成物の弾性係数を、薄膜状態の金属の弾性係数測定に実績のあるナノインデント法を用いて測定し、腐食生成物の弾性係数は健全部の値と比較して50
70%程度となる傾向を確認した。健全部の測定結果は通常の炭素鋼の弾性係数である200GPa程度を示した。これは本測定法の適用の妥当性を示す一つの結果であると考えられる。腐食膨張率の測定に関しては、短期間になるべく多くの腐食生成物を生成・堆積させるべく、三角波の波形の電流で加速を行い供試体を作成した。供試体断面による生成物の厚さ測定結果、およびEPMAによる元素分析結果からは、腐食生成物の厚さが予想された厚さより少ないことが判明し、腐食膨張率を求めることが出来なかった。同条件で作成した別の供試体のX線回折結果からはベントナイト中の自然浸漬では生成しないマグネタイトが確認され、還元性である処分環境を模擬しつつ必要な生成物を得るという点では加速試験の方法に課題を残した結果となった。今回の結果はデータ数が少なく試検討の枠を出ないが、今後の本方法による腐食生成物の弾性係数、腐食膨張率の検討の為には、供試体の作成方法の検討や、局所的に取得された力学特性と腐食生成物のマクロな力学特性の関係の検討などを含めて、さらなる測定数の充実が重要であると考えられる。
本間 信之*; 棚井 憲治; 長谷川 宏*
JNC TN8420 2001-007, 86 Pages, 2002/02
JNC-TN8420-2001-007.pdf:6.04MB
本稿では、今後の幌延深地層研究センターにおける地下研究施設計画に反映することを目的として、海外の地層処分プロジェクトを対象に、その計画や実施中の試験などについて調査を行った。調査対象には、幌延計画への反映を考慮し、堆積岩系や沿岸部の地質環境における次のプロジェクトを選んだ。・スイス Mt.Terri Project(オパリナス粘土(頁岩))・フランス Bure URL(粘土質岩)・ベルギー Mol(ブーム粘土)・スウェーデン Aspo Hard Rock Laboratory(HRL)(花崗岩:沿岸部)・英国 Sellafield Rock Characterization Facility(RCF)(火山岩:沿岸部) 調査では特に人工バリア性能、施設設計施工、支保工、搬送定置、閉鎖などに関わる情報を幅広く収集した。これらの情報に基づき、個別の調査試験の目的、内容、成果について整理するとともに、調査試験の目的、反映先、相互の関連、実施順序などから、地下研究施設全体での戦略やねらい、流れなどを整理した。
本間 信之*; 千葉 恭彦*; 棚井 憲治
JNC TN8400 99-050, 94 Pages, 1999/11
本報では、地層処分の技術的成立性を明らかにするため、処分場の操業段階におけるガラス固化体の受け入れから人工バリア定置までの作業の具体的な方法について工学的な検討を実施した結果を報告する。まず、検討を行ううえで必要となるいくつかの前提条件を提示し、次に地上施設、アクセス施設、地下施設の区分で各施設における作業の内容と手順について検討した。さらに、各工程で必要となる具体的な機器、設備、および配置、系列数について検討し、各施設の概念を示した。これらをもとに実際の操業にかかる時間について検討した。また、操業段階で想定される事故事象をまとめ、既存の原子力関連施設を参考に放射線管理の考え方についても整理を行った。最後に今後検討されるべき課題をまとめた。
本間 信之*; 千葉 恭彦*; 棚井 憲治
JNC TN8400 99-049, 94 Pages, 1999/11
本報では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の人工バリアを構成する要素の一つであるオーバーパックについて、複合オーバーパックの現有技術での製作可能性を確認するために実規模容器での試作を行った結果を報告するものである。耐食層の材質については、超長期の耐腐食性が期待できる無酸素銅を選択した。複合構造については、耐食層である銅の外容器と、強度部材となる炭素鋼の内容器からなる2重容器構造とした。試作は銅製外容器のみ実施した。無酸素銅およびリン入り無酸素銅を用いて両者の比較を行った。製作方法については、胴部および底部については後方押出し加工による一体成形法とし、蓋部については本体との溶接を電子ビーム溶接法を用いて行うことした。試作後、容器から採取した試験片を用いて各種機械試験を実施し、今回採用した銅製外容器の後方押出し加工による製作方法は、現有技術で十分に対応可能であることを確認した。蓋の溶接部については超音波深傷試験を実施し、電子ビーム溶接の適用性を確認した。またオーバーパック寿命期間中にガラス固化体から発せられる放射線による炭素鋼内容器の脆化の程度を検討した結果、無視できるレベルであることが分かった。最後に今後検討されるべき課題をまとめた。
本間 信之*; 千葉 恭彦*; 棚井 憲治
JNC TN8400 99-048, 85 Pages, 1999/11
本報は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における、人工バリアを構成する要素の一つであるオーバーパックについて、構造強度層に炭素鋼を、耐食層にチタンを用いたチタン-炭素鋼複合オーバーパックの、現有技術での製作可能性を確認するために、その設計および実規模大での試作を行った結果を報告するものである。設計に当たっては、一般の原子力施設に適用される基準により必要な耐圧厚さを計算した。また有限要素法による解析を実施して、結果の妥当性を確認した。また、オーバーパック内部に収納するガラス固化体から発せられる放射線の遮へいについて計算し、オーバーパック遮へい機能の必要性を検討した。結果、オーバーパックには輸送基準を満足するために必要な遮へい機能は与えず、別途搬送用機器等で遮へいする方式が合理的であることを示した。以上の検討をもとに実規模大での複合オーバーパックの試作を行った。耐食層の材質については、超長期の耐腐食性が期待できるチタン材のうちASTMGrade-2材を選択した。チタン耐食層の施工は、オーバーパック円筒部と平面部に分けて実施した。円筒部については内層である炭素鋼容器に円筒形に成形したチタンの外層を焼きばめ挿入する方式を採用した。また蓋部、底部などの平面部については、チタン板材の爆発圧着法による被覆方法を採用した。本体と蓋の封入溶接については、電子ビーム溶接とMAG溶接とを組み合わせて実施した。いずれの工程においても不具合等は確認されず、チタン-炭素鋼複合オーバーパックの現有技術での製作可能性が確認できた。最後に今回の試作結果をふまえ今後検討されるべき課題をまとめた。
本間 信之*; 千葉 恭彦*; 棚井 憲治
JNC TN8400 99-047, 54 Pages, 1999/11
本報では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の人工バリアを構成する要素のうち、オーバーパックについて、第2次とりまとめにおいて提示した炭素鋼オーバーパックの仕様例に対する設計の考え方を中心に、複合オーバーパックの概念の紹介も含め、設計要件、構造設計、製作性および検査性の観点から検討を行った結果を報告するものである。まず、人工バリアの構成要素としてのオーバーパックに求められる設計要件および設計の前提条件をまとめた。候補となる炭素鋼材料については、一般に鍛鋼、鋳鋼、圧延鋼などが用いられるが、軽水炉の圧力容器等にも使用実績の豊富な鍛鋼を選定した。次に炭素鋼オーバーパックについて、処分後に想定される荷重条件の設定を行い、耐圧厚さを決定した。加えて、腐食量の検討から想定寿命期間中の腐食厚さを求め、さらに、腐食に影響を及ぼす地下水の放射線分解防止のためのガラス固化体からの放射線の遮へいに必要な厚さを検討したうえで、オーバーパックの必要板厚を求め、炭素鋼オーバーパックの仕様例として提示した。板厚は190mmとなり、第1次取りまとめ時(平成3年)に設定した仕様と比較して、30%の低減となった。また、オーバーパックを実際に製作し、操業時の利用に当たり考慮されるべきいくつかの点、すなわちガラス固化体の封入、本体および封入溶接部の検査、ハンドリング機構等について、現状の技術をベースに検討を行い、検討すべき課題の抽出と今後の見通しをまとめた。複合オーバーパックの概念については、炭素鋼オーバーパックとの設計の考え方の相違点を中心に紹介した。最後に、今後のオーバーパックの研究開発において検討されるべき課題およびその見通しをまとめた。