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國島 茂*; 波多野 守*; 泉 順*; 安武 昭典*; 蔦谷 博之*; 朝長 成之*
JNC TJ9400 2001-019, 59 Pages, 2002/03
JNC-TJ9400-2001-019.pdf:1.36MB
FBR燃料サイクルにおける燃料の候補の一つとして酸化物燃料がある。窒化物燃料の実用化にあたっては、窒素-14からの炭素-14生成を最小限抑えるため、窒素-15を高純度に濃縮した窒素ガス原料の利用が期待される。現状の高純度窒素-15ガスは極めて高価であり、製造コストの低減に向けた同位体分離の開発が進められている。窒素同位体分離技術には複数種類あるが、気相吸着法の1種である圧力スイング法(PSA)も有望な技術候補として期待されている。本研究では、過去のPSAによる窒素同位体分離実験結果をもとに、吸着剤性能として吸着平衡定数、吸着速度定数を決定し、これを入力データとして窒素-15濃縮プロセスの第1段PSAユニットの窒素-15/窒素-14分離のシミュレーションを行った。本シミュレーションにより窒素-15/窒素-14分離における第1段PSAの操作条件、物質収支、消費電力、吸着剤使用量等を予想し、技術的妥当性の確認及び実機概念の構築を行った。
井上 賢紀; 浅賀 健男; 泉 順*; 波多野 守*
JNC TN9400 2000-072, 65 Pages, 2000/04
JNC-TN9400-2000-072.pdf:1.69MB
高速炉に窒化物燃料を使用した場合の14C生成問題の解決方策として、15Nの高濃度濃縮が選択肢の一つになっている。そのため、FBRサイクル実用化戦略調査研究における窒化物燃料オプションの実現性評価にあたっては、実用化段階を見通した高濃縮窒素ガスの製造コスト評価が必要とされている。革新的な窒素同位体濃縮技術となる可能性のある気相吸着法について、窒素同位体濃縮実験と分析を行って濃縮現象の確性を行うとともに工業的な生産規模で高濃縮窒素ガスを製造した場合の製造コストを評価した。アンモニアガスを作業物質・Na-A型ゼオライトを吸着剤として高速圧力スイング法を適用した試料製造を行った。製造した試料の高分解能質量分析とフーリエ変換型マイクロ波分光分析を行ったところ、15N同位体存在比は天然の0.366%に対して2
38%まで増大しており、窒素同位体濃縮現象が確認された。濃縮実験結果をもとに工業規模の窒素同位体濃縮プラントを仮定した高濃縮窒素ガスの製造コスト評価を行った結果、現時点の市販価格の1gあたり十万円のレベルを数百円のレベルまで低減できる可能性があることがわかった。
掛樋 勲; 白井 信行; 波多野 守; 梶谷 幹男; 米澤 重晃; 高橋 克郎
Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL'97), 0 Pages, 1997/10
将来のあるべき核燃料リサイクルの姿を研究するため、炉(FBR)と核燃料リサイクルを一体として、日本のPUREX再処理システムおよびペレット加工システムを脱却した先進的核燃料リサイクルシステムの設計研究を行っている。この設計研究では、酸化物燃料を含めて、窒素物燃料、金属システムの構築と特徴を追求している。これらの研究成果について発表する。
掛樋 勲; 波多野 守; 米澤 重晃; 河村 文雄; 白井 信行; 梶谷 幹男; 川合 努
PNC TN9410 97-015, 382 Pages, 1996/12
社会の多様なニ-ズに対応できる技術の可能性を追求する先進的核燃料リサイクルシステムを構築することを目的として設計研究を行っている。本報告書は、先進的核燃料リサイクルシステムの概念検討について、経過報告をまとめたものである。概念検討では、先進的核燃料リサイクルシステムの概念構築とシステム構築に必要な研究開発課題を検討している。システムの基本となる概念は、従来のPUREX再処理法、ペレット加工法の概念を脱却する溶融塩を用いたリサイクルシステムである。検討した内容は、主に以下のことである。1)窒化物プロセス(Cd陰極法利用の成立性) 2)低融点溶融塩(ALCL3+有機塩の適用性) 3)脱被覆法(乾式熱処理法の利点) 4)電解中核種挙動(ヨウ素の挙動、FP塩化物の揮発性、塩素化・電解中の核種挙動) 5)溶融塩電解槽の臨界計算 6)オフガス処理系統図の作成 7)機器概念図の作成(カソードプロセッサ、振動充填) 8)高レベル廃棄物量の算定 9)燃料の品質(リサイクル燃料のFP混入量) 10)ロボットハンドリングシステムの概念検討 11)先進的核燃料リサイクルシステムの意義についてまとめた。今後、システム概念の提案、研究開発課題の摘出、実行プログラム(案)の作成を行ってまとめる予定である。
山田 隆*; 有村 隆治*; 波多野 守*
PNC TJ8216 95-001, 94 Pages, 1995/03
高速炉において窒化物燃料を利用していく上で15Nを99.7%程度にまで安価に濃縮する技術の開発が鍵とされている。本研究は15Nの濃縮技術のうち特に有望と期待されているイオン交換法について、プラント主要部の経済性に関する検討及びその技術的成立性の見通しと開発課題の摘出を目的に、以下に示す項目を実施した。(1)イオン交換法(NH3-NH4+同位体交換反応)による1.5ton-15N/年濃縮プラントのプロセス・フロー、全体システム、主要機器等を検討し、プラントの概略設計を行った。(2)濃縮プラントの概略設計結果を基に、建設費および運転費を概算すると共に15N濃縮費を試算した。(3)以上の検討結果を基にイオン交換樹脂に関する開発課題および濃縮プラントに関する開発課題を摘出した。