固体廃棄物減容処理施設(OWTF)の概要及び減容処理

坂内 仁; 菊池 優輝; 今泉 春紀; 福井 康太

デコミッショニング技報, (57), p.34 - 42, 2018/03

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターの各施設から発生する線量の高い放射性固体廃棄物の減容処理を行うため、固体廃棄物減容処理施設(OWTF: Oarai Waste Reduction Treatment Facility、建設中)では、インキャン式高周波誘導加熱方式によりセル内遠隔操作にて放射性固体廃棄物を減容および安定化処理する計画である。ここでは、建設中の固体廃棄物減容処理施設の概要および放射性固体廃棄物の減容および安定化処理に関して紹介する。

重水臨界実験装置(DCA)平成25年度廃止措置に関する解体実績報告

森田 健司; 森本 誠; 久田 雅樹; 福井 康太

JAEA-Technology 2015-037, 28 Pages, 2016/01

JAEA-Technology-2015-037.pdf:8.44MB

重水臨界実験装置(DCA)は昭和44年に初臨界を迎えて以来、数多くの炉物理データの取得により、新型転換炉原型炉「ふげん」及び同実証炉の研究開発に大きく寄与した後、平成13年9月を以てすべての運転を停止した。その後、解体届を平成14年1月(廃止措置計画の認可は平成18年10月)に提出し、廃止措置に移行した。DCAの廃止措置工程は4段階に分類され、施設の本格解体を行う第3段階「原子炉本体等の解体撤去」は、平成20年度に開始し、現在、平成34年度の完了を目指して工事を継続中である。本報では平成25年度に実施した解体実績及び解体に係る各種データ等についての評価取りまとめ結果を報告するものである。

The Development of thermal and mechanical cutting technology for the dismantlement of the internal core of Fukushima Daiichi NPS

手塚 将志; 中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉; 福井 康太

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.1054 - 1058, 2014/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.912969

福島第一原子力発電所における燃料デブリや炉内溶融金属等の撤去にあたっては、対象物の性状や作業環境等の条件を考慮して取出し技術の選定及び技術開発を行う必要がある。一方、原子力機構では、試験研究の使命を終えた原子炉施設等の廃止措置を進めており、施設の解体に係る様々な技術や知見を有している。切断技術としては、「ふげん」の原子炉解体に向けてプラズマアーク,レーザー、及びアブレイシブウォータージェット(AWJ)、並びに核燃料物質取扱施設の解体に向けてプラズマジェットの各切断技術に係る切断試験や技術開発を実施してきた。このため、原子力機構では、これらの知見を有する切断技術を活用して、切断試験により切断データの取得及び評価を行い、福島第一原子力発電所の炉内溶融金属等の取出しに向けた切断条件及び工法毎の適用範囲等について取りまとめて技術提案していく計画である。本報告では、熱的切断技術のプラズマアーク及び機械的切断技術のAWJを用いた基礎的な切断試験の結果、並びにプラズマジェットを含めた今後の試験計画について報告する。

レーザ除染技術の開発(7) -レーザ除染後の汚染分析確認試験-

小川 竜一郎; 福井 康太; 吉澤 俊司; 谷本 健一

JNC TN9410 2001-028, 62 Pages, 2001/12

JNC-TN9410-2001-028.pdf:6.96MB

物質表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱して、溶融、蒸散させることが出来る。このプロセスを利用して汚染された機器表面の除染を行うレーザ除染技術を開発している。これまでに、 ノーマルパルスYAGレーザによる除染試験を実施した結果、150m以上表面層を研磨しても、放射性核種が残留していることがわかった。このために、レーザ除染時の溶融によって放射性核種が金属中に残留している深さを確認するため、 ノーマルパルスYAGレーザを照射した金属片を用いて試験を行った。試験結果は以下のとおりである。1)マイクロスコープによる試験片の表面観察では、凹凸の幅は200500 であった。また、溶融の際に生じたドロスの再付着による物と思われる付着物が存在していた。 2)蛍光X線分析装置を用いた金属組成分析では、アシストガスにAirを用いた試験片にCrの偏析が観察された。アシストガスにArを用いた試験片には偏析は観察されていない。3)イメージングプレート、オートラジオグラフィによる試験へのの観察では、明確な分析は確認できなかった。しかし、放射性核種は約500m以下の表面のごく一部の範囲に存在していることは観察できた。4)試験片の段階研磨とGe測定器による放射線量測定試験からは、アシストガスにArを用いた試験片では120m、アシストガスにAirを用いた試験片では、300m深さまで汚染が取り込まれていることが確認できた。

レーザ除染技術の開発(5)(実廃棄物除染試験)

福井 康太; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC TN9410 99-016, 77 Pages, 1999/08

JNC-TN9410-99-016.pdf:2.82MB

物質の表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱し、溶融、蒸散させることができる。このプロセスを放射性核種で汚染された物質の表面層の除去に適用するレーザ除染技術の開発を実施している。本報告では、レーザ除染技術を核燃料サイクル施設のデコミッショニングや放射性廃棄物の処理に適用することを目的に、光ファイバによるレーザビーム伝送試験、旧常陽廃棄物処理建家の配管を用いた実廃棄物除染試験を実施した。得られた成果を以下に要約する。(1)レーザビーム伝送試験長さ3mの石英ファイバを19本束ねた伝送系を用いて、最大出力450mJのQスイッチパルスNd:YAGレーザのビーム伝送試験を実施した結果、入射エネルギーと伝送エネルギーは比例し、入射エネルギー406mJにおいて、168mJ(ファイバ1本当たり8.8mJ)のエネルギーを伝送した。しかし、入射エネルギー425mJにおいてファイバが損傷し、伝送エネルギーが低下した。(2)実廃棄物除染試験旧常陽廃棄物処理建家から切出した配管試験片(ホットサンプル)に対して、QスイッチパルスNd:YAGレーザによる除染試験を実施した結果、1回の照射で試験片の計数率は90%以上減少したが、2回目以降は約4%ずつしか減少しないことが分った。また、除染効率を向上させるには、1)試験片移動速度を遅くすること、2)照射エネルギー密度を高くすること、3)シールドガスをヘリウムにすることが有効であることが分った。

レーザ除染技術の開発(3)(レーザ伝送系の特性試験)

福井 康太; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

JNC TN9410 99-008, 157 Pages, 1999/04

JNC-TN9410-99-008.pdf:4.32MB

レーザ除染法は、物質表面にレーザ光を照射し、表層面を急速加熱して蒸散あるいは溶融させて、それらをシールドガスとともに排気系に捕集することにより汚染を除去するものである。この方法の利点は、徹底除染が可能なこと、二次廃棄物量が少なく処理が容易なこと、遠隔除染が可能なことである。本試験は、ステンレス鋼表面の除染に適するレーザとして選定されたYAGレーザ(ノーマルパルス型、Qスイッチパルス型)を用いて、レーザ伝送に関する試験及び放射性廃棄物への適用性を試験評価した。主な結果は以下の通りである。(1)レーザビーム伝送特性試験レーザ光の伝送媒体に光ファイバを用いて、エネルギーの伝送特性を明らかにし、適用性を評価した。ノーマルパルスYAGレーザは、78%以上の伝送効率を確保しながら、除染に必要なエネルギーである数十Wを十分上回る最大420Wのエネルギー伝送が可能である。QスイッチパルスYAGレーザは、除染に必要なエネルギーを単一の光ファイバで伝送するのは困難である。(2)各種形状模擬試験片の除染試験実廃棄物を模擬したL型アングル、ボルト、円筒の試験片を用いて除染係数を確認した。溶融が主体であるノーマルパルスYAGレーザは、すべての試験片に対して除染係数10の2乗程度が得られた。QスイッチパルスYAGレーザは、表面が平滑なアングルや円筒に対しては10の2乗程度或いはそれ以上の除染係数が得られたが、ボルトは10以下であった。(3)二次生成物特性測定試験レーザ除染によって生じる二次生成物の回収方法の検討に反映するため、シールドガスの種類等をパラメータとして、二次性生物の発生量、粒径、飛散状況等を明らかにする試験を行った。この結果、シールドガスとしてアルゴンを用いた場合には、溶融による落下ドロスが主な二次生成物となる。シールドガスに空気を用いた場合には、燃焼の効果によって飛散ドロスは減少するが気中浮遊物が増加する。気中浮遊物の粒径は3m以下が主であり、ドロスの飛散はほぼ1mの範囲内であった。

解析的手法によるプラズマジェットトーチの最適化; デコミッションニング技術の解析

福井 康太; 森下 喜嗣; 谷本 健一

動燃技報, (104), 155 Pages, 1997/12

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TN1340-97-004.pdf

核燃料サイクル施設のデコミッショニングに適用する解体技術として,金属及び非金属とともに切断可能なプラズマジェットト-チの開発をしている。このプラズマジェットト-チの耐久性と切断性能の向上,小型化を目指したトーチの設計に反映することを目的に,電磁場や作動ガスの物性,流量,ノズル形状の影響により変化するプラズマ流の物理的挙動を明確にするプラズマ流解析コ-ドを開発した。開発したコ-ドを用い,ノズル形状をパラメ-タにシミュレ-ションを行い,シミュレ-ション結果をもとに最適なト-チを試作し,試作したト-チが実用上十分な耐久性と切断可能を有することを確認した。

レーザー除染技術の開発(I) (レーザー除染に関する調査と基礎試験)

福井 康太; 根本 正信; 谷本 健一; 照沼 誠一

PNC TN9410 95-041, 171 Pages, 1994/12

PNC-TN9410-95-041.pdf:11.32MB

物質表面にレーザー光線を照射すると、表面物質を急速加熱し蒸散させることができる。この現象を用いると、放射性廃棄物の表面汚染層の除去、つまり除染技術への適用が可能である。従って、レーザー光による除染技術の開発を目的に、レーザー除染法に関する調査と、レーザーによる金属表面の除去試験を行い、デコミッショニングへの適用性を検討した。調査及び基礎試験の結果、次の結論を得た。(1)レーザー除染法に関する調査YAGレーザーやエキシマレーザーによる金属、コンクリート等の表面層除去に関する研究例がある。レーザー除染の対象物としては、炉内構造物、生体遮蔽壁、廃棄物貯蔵容器等が考えられる。(2)レーザーによる金属表面の除去試験ステンレス鋼試験片にパルスYAGレーザービームを線状集光し照射試験を行った。これによりHe雰囲気条件において、平均除去深さは照射レーザーエネルギー密度と照射パルス数の積に対しほぼ線型に増大することが明らかになった。レーザーエネルギー400mJ、試験片送り速度0.25mm/sの条件で、1m以上の除去深さが得られた。生成物の回収に関しては、開放型の極く簡便な吸引装置を用いても65%程度の捕集率が得られた。(3)今後の課題模擬試験片による表面除去特性評価、除去表面の健全性評価、大面積処理技術や生成物回収技術等に関する検討等を行い、除染技術への適用性について評価する必要がある。

電解研磨シミュレーション解析による除染の最適化

堂野前 寧; 福井 康太; 原 光男; 谷本 健一; 照沼 誠一

SPECTRUM'94, , 

電解除染法は電解条件に理想的な被除染体を対象とした場合は、除染係 数が10の4乗程度まで得られるが、被除染体の形状や電極のレイアウトにより除染性能が低下する問題を有している。このため今までの電解除染成果及び電解研磨理論を基に電解研磨シミュレーションコードを開発し、試験結果と比較評価を行った。結果は電解液の性質を規定する規格化係数Eは0.30.12の間で実験結果とよく一致した。ヘルムホルツにおける電気2重層+拡散層の厚みの変化により、研磨効率に変化が生じ、電気2重層が薄い研磨効率が上昇する結果を得た。