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論文

円筒電極直接通電型ガラス溶融炉の開発

正木 敏夫; 児島 慶造; 小林 洋昭; 河村 和廣; 五十嵐 寛

動燃技報, (105), p.47 - 55, 1998/03

東海事業所のガラス固化技術開発施設で運転されるガラス溶融炉は、運転に伴い材料が侵食されるため定期的に交換する必要がある。交換後は解体処理されるが、その多くが高レベル固体廃棄物となる。ガラス溶融炉の高度化技術開発の観点から、次世代のガラス溶融炉は寿命に達した後の二次廃棄物量が少なく、廃棄物中に含まれる白金族元素に対し構造的により安定な運転が可能であることが望まれる。このような必要性から円筒電極直接通電型溶融炉(JCEM)の開発を進めている。本報では、JCEMの開発経過として、小型試験装置での処理能力および白金族元素の影響評価ならびに工学試験装置の処理能力の評価試験について述べる。

報告書

円筒電極直接通電型溶融炉工学試験装置第9回試験(JCEM-E9試験); 高放射性廃液固化研究報告

児島 慶造; 後藤 博幸; 福田 好博*; 三林 健次郎*; 正木 敏夫; 小林 洋昭; 浅野 博之*

PNC TN8410 98-041, 185 Pages, 1998/02

PNC-TN8410-98-041.pdf:7.51MB

高性能溶融炉の一環として、1996年6月から7月にかけて円筒電極直接通電型溶融炉工学試験装置(JCEM工学試験装置)の第9回試験(JCEM-E9試験)を実施した。本試験では、白金族元素を含む模擬廃液(高模擬度廃液)を用い、JCEM工学試験装置における白金族元素が運転に及ぼす影響について評価を行った。その他、電極侵食量、固化ガラスの品質等、基本的な運転特性についても併せて評価を行った。JCEM工学試験装置は主要炉体を金属製電極および耐火レンガで構成したジュール加熱型溶融炉であり、溶融ガラス中に挿入した内部電極と外部電極間で通電してガラスを加熱するものである。外部電極は補助加熱炉の発熱体により加熱することが可能である。補助加熱炉は主に断熱材で構成され、金属製のケーシングで覆ったものである。本装置の溶融表面積は0.35㎡で、TVF溶融炉0.66㎡の約2分の1の規模である。本試験では、合計で13バッチのガラス製造運転を行い、3663㎏のガラスを製造した。試験の結果、JCEM工学試験装置の高模擬度廃液での処理能力は、ガラス製造速度で4.20$$sim$$5.60㎏/hにあると判断され、低模擬度廃液を用いたJCEM-E8試験での結果よりも20%以上低い値であることが確認された。これは、溶融ガラス中の白金族元素の濃度分布の差による電流の集中が主な原因と考えられた。白金族元素の抜き出し性については、バッチごとの収支、およびドレンアウト後の炉内残留ガラスの観察より判断して良好な結果を得た。製造されたガラスの品質についてもTVF標準ガラスと比較しても有意な差はみられなかった。

報告書

アスファルト固化施設火災・爆発事故原因究明に関わる熱流動解析および熱伝動解析

河村 和廣; 正木 敏夫; 川又 宏之*; 小林 洋昭; 菅生 徹*; 四倉 浩司*

PNC TN8410 98-034, 110 Pages, 1998/02

PNC-TN8410-98-034.pdf:6.01MB

アスファルトの固化施設火災・爆発事故の早期の原因究明のため、「アスファルトの固化施設火災・爆発事故原因究明・再発防止対策班」(以下、原因究明班)より、アスファルトの固化体の熱流動解析、アスファルト充填室の空気流動解析およびエクストゥルーダの熱伝導解析について、環境技術開発部 環境技術第一開発室(HTS)に依頼があり、それぞれの解析を実施した。それぞれの解析には、原因究明班より提供、もしくは指示された物性値等の入力データを用いた。本報告書は、主に上記の解析結果について、とりまとめたものである。

論文

Development of joule-heated cylindrical electrode melter (JCEM) to vitrify radioactive wastes

五十嵐 寛; 正木 敏夫; 大内 仁

SPECTRUM '94, 0 Pages, 1994/08

放射性廃棄物処理技術としての直接通電型溶融炉の多様な適用可能性を評価する観点から、小型試験装置を用いて模擬廃液処理試験を行い、円筒電極直接通電型溶融炉(以下「JCEM」と呼ぶ)概念の成立性を評価した。JCEMは解体後の廃棄物発生量を少なくし、交換に要する期間を短くすることができる等、従来型ガラス溶融炉に比べ優位性を有する。この概念に基づき小型試験装置を製作し、模擬廃棄物を供給して試験装置の基本特性について調べた。試験では、ガラス原料とともに114lの模擬廃液を80kg(31バッチ)のガラスに固化し、通電加熱特性を評価した。製造固化ガラスの特性も良好であった。さらに、白金族元素含有廃液14バッチを含む合計23バッチのガラス固化試験を行ったが、白金族元素の影響は観察されず安定な運転が可能であった。物質収支から評価した白金族元素の抜き出し率は95%以上であった。これらの試験により、JCEM概念

報告書

高レベル廃棄物処理技術開発(平成5年度業務報告)-高放射性廃液固化研究報告-

五十嵐 寛; 小林 洋昭; 正木 敏夫; 野崎 昇一*; 河村 和廣; 米谷 雅之; 寺田 明彦

PNC TN8440 94-028, 173 Pages, 1994/06

本報告書は、環境技術開発部、環境技術第一開発室において平成5年度に実施された主な技術開発や試験成果についてまとめたものである。(1)溶融技術高度化試験・円筒電極直接通電型溶融炉(JCEM)技術開発として工学試験装置を用いた模擬高レベル廃液の供給試験を実施し、JCEMの通電特性、原料処理特性を把握した。・ガラス溶融炉設計手法の体系化及び運転支援のための溶融炉設計システムの概念検討を実施するとともに、システムの中核となる熱流動解析コードの検証を行った。・モックアップ2号溶融炉を用いた遠隔解体試験を実施した。・炉内検査試験装置の製作を完了し、基本性能評価試験を実施した。・コールドクルーシブル溶融技術の廃棄物処理への適用性を評価するため、金属やガラスを溶融する基礎試験を実施し、溶融特性を把握した。耐蝕性を考慮したインコネル690製の炉を製作した。・ガラス固化技術開発施設の運転保全、支援及び外部期間からの情報提供依頼に対して技術情報の円滑な利用を図るため、廃棄物研究開発データベースシステムの改良を行うとともにデータの入力を実施した。(2)高レベル廃棄物高減容処理技術開発・高レベル廃液中の沈澱物の諸物性を把握するための試験を実施した。・模擬廃液から電解法で白金族元素であるPdとRuを分離する試験を行い、定量的

報告書

ガラス溶融炉3次元熱流動解析技術の開発; 解析コード(FLOWMEL)と解析パラメータの影響, 高放射性廃液固化研究報告

大内 仁; 菖蒲 康夫; 寺田 明彦; 正木 敏夫; 小林 洋昭; 五十嵐 寛

PNC TN8410 94-219, 473 Pages, 1994/06

PNC-TN8410-94-219.pdf:8.56MB

TVF溶融炉の運転支援およびガラス溶融炉の設計の効率化の観点から、「ガラス溶融炉3次元熱流動解析コード(FLOWMEL)」を開発し、タイムステップ、運動方程式計算時の収束判定値、圧力緩和計算時の収束判定値、運動方程式計算時の緩和係数、エネルギー方程式計算時の緩和係数が計算速度に及ぼす影響を評価した。また、浮力項寄与係数、対流項寄与係数が解析精度に及ぼす影響を調べた。その結果、計算時間を最も短くするための解析パラメータの組合せは、タイムステップを1秒、運動方程式計算時の収束判定値を5$$times$$10-5(m/s)、圧力緩和計算時の収束判定値を5$$times$$10-3(1/s)、運動方程式計算時の緩和係数を1.2、エネルギー方程式計算時の緩和係数を1.0と設定した場合であった。この組合せにより、解析時間は従来の1/10に短縮することができた。また、浮力項寄与係数を0.01$$sim$$1.0の範囲で変化させた結果、溶融槽上部、炉底部とも最大約200$$^{circ}$$Cの差が生じ、係数0.01の時に最も実測値に近づいた。対流項寄与係数を0.1$$sim$$10の範囲で変化させた結果、溶融槽上部、炉底部とも最大約200度Cの差が生じ、係数0.1の時に最も実測値に近づいた。

論文

高レベル廃棄物処理研究開発データベースの構築

正木 敏夫; 五十嵐 寛; 宮内 智子*; 高橋 武士

動燃技報, (84), p.60 - 64, 1992/12

高レベル廃棄物処理研究開発データベースは、高レベル廃棄物処理技術開発のために実施してきた各種試験の成果に対する、事業団および外部からの情報提供依頼ならびに今後の技術移転等に円滑に対応していくため、大量の情報のなかから正確、迅速に必要なものを検索するためのシステムとして、昭和62年度より開発してきたシステムである。本データベースシステムにより、既存の技術情報の検索が迅速且つ正確に行え、機器等の設計および報告書等の作成が容易となり、業務の効率化、合理化が図られた。

論文

DEVELOPMENT OF JOULE-HEATED CYLINDRICAL ELECTRODE MELER(JCEM)TO VITRIFY RADIOACTIVE WASTES

五十嵐 寛; 正木 敏夫; 大内 仁

NUC. & HAZADOUS WASTE MANAGEMENT INT. TOPICAL MEETI, , 

放射性廃棄物処理技術としての直接通電型溶融炉の多様な適用可能性を評価する観点から、小型試験装置を用いて模擬廃液処理試験を行い、円筒電極直接通電型溶融炉(以下「JCEM」と呼ぶ)概念の成立性を評価した。JCEMは解体後の廃棄物発生量を少なくし、交換に要する期間を短くすることができる等、従来型ガラス溶融炉に比べ優位性を有する。この概念に基づき小型試験装置を製作し、模擬廃液を供給して試験装置の基本特性について調べた。試験では、ガラス原料とともに114lの模擬廃液を80kg(31バッチ)のガラスに固化し、通電加熱特性を評価した。製造固化ガラスの特性も良好であった。さらに、白金族元素含有廃液14バッチを含む合計23バッチのガラス固化試験を行ったが、白金族元素の抜き出し率は95%以上であった。これらの試験により、JCEM概念が廃棄物処理用ガラス溶融炉として原理的に成立することを示した。

口頭

長寿命ガラス固化溶融炉の開発,4; 候補炉形式の基本機能比較評価

山下 照雄; 正木 敏夫; 塩月 正雄; 山崎 晶登*; 伊藤 俊行*; 大野 勇*; 松本 史朗*

no journal, , 

高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化を図る技術的方策を検討し、それらを具体化した候補炉形式の基本機能を解析等により比較評価することにより、主候補となる炉形式を絞り込んだ。

口頭

長寿命ガラス固化溶融炉の開発,13; 実機溶融炉温度分布評価

山下 照雄; 正木 敏夫; 児嶋 慶造; 塩月 正雄; 伊藤 俊行*; 大野 勇*; 松本 史朗*

no journal, , 

高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉について長寿命化を図る目標温度分布を設定し、それらの実現性を解析及び実験により評価した。

口頭

長寿命ガラス固化溶融炉の開発,14; 小型炉試験装置による温度分布評価

山下 照雄; 正木 敏夫; 中島 正義; 塩月 正雄; 児嶋 慶造; 豊嶋 幹拓; 松本 史朗*

no journal, , 

高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化及び粒子状物質の抜き出し促進を図ることを目的とした目標温度分布について、粒子状物質抜き出し性の効果を小型炉試験装置と計算コードにより検討した。

口頭

高度化ガラス溶融炉の開発,15; 小型炉試験装置による炉壁冷却条件の評価

山下 照雄; 正木 敏夫; 中島 正義; 中崎 和寿; 豊嶋 幹拓

no journal, , 

高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化を図ることを目的とした目標炉壁温度について、必要な熱バランス条件を小型炉試験装置と計算コードにより検討した。

口頭

白金族元素含有ガラスの粘性特性と沈降挙動評価

宮内 厚志; 中島 正義; 守川 洋; 正木 敏夫; 小林 秀和; 山下 照雄; 駒嶺 哲*; 越智 英治*

no journal, , 

溶融ガラス中の白金族元素(Ru,Pd,Rh)は、ほぼ全量が析出した状態で存在し、ガラス溶融炉内では沈降・堆積することでガラスの粘性を変化させ、ガラスの流下性に影響を与える。今後のガラス溶融炉運転で想定される高温保持運転の許容範囲を評価するために、本研究では模擬ガラス試料を用いた実験室規模の高温保持試験を行い、白金族元素の沈降状態及び濃度変化と溶融ガラスの粘性変化を評価した。

口頭

白金族元素含有ガラスの長期高温保持によるガラス物性への影響評価

守川 洋; 宮内 厚志; 中島 正義; 正木 敏夫; 小林 秀和; 山下 照雄; 駒嶺 哲*; 越智 英治*

no journal, , 

溶融ガラス中の白金族元素(Ru, Rh, Pd)は、ほぼ全量が析出した状態で存在し、ガラス溶融炉内では沈降・堆積することでガラスの粘性を変化させ、ガラスの流下性に影響を与える。今後のガラス溶融炉運転で想定される保持運転条件(温度・時間)をパラメータにしたガラス試料の高温保持試験を行い、白金族元素粒子形状の変化の有無と粘性への影響を調べた。その結果、模擬ガラスを1100度-720時間保持すると、濃度は初期濃度に比べて2倍上昇し、粒子形状は初期状態では大部分が1$$mu$$m以下の針状粒子である酸化ルテニウムは、1から10$$mu$$m程度の粒子へと粒子成長が観察された。粒子成長が粘性に及ぼす影響の有無については、粘性はおもに白金族元素の濃度に依存しており、今回の試験で観られた程度の粒子成長が粘性に及ぼす影響は見いだせなかった。

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