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伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 青山 卓史
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 12 Pages, 2012/00
高速炉プラントの安全性向上を目指して、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出及びNa漏えい検知技術の高度化に関する研究を進めている。破損燃料位置検出技術の開発では、燃料ピン中に封入されたガスによって燃料集合体を識別するタギング法にRIMSを適用し、カバーガスAr中にわずかに存在するXe及びKrの同位体比を測定する装置を開発して、「常陽」で実施した炉内クリープ破断試験に本装置を適用して破断した試料から放出されたタグガスを分析し、試料を同定した。また、大型化する高速炉の実用化を念頭に、現行のNa漏えい検出器より2桁検出感度を高めることを目標として、エアロダイナミックレンズを用いてNaエアロゾルをビーム形状に収束させて連続的に導入し、レーザアブレーションによりNaエアロゾルを原子化し、RIMSによりNa同位体を検出する装置を開発した。本研究により高速炉プラントの安全性を一層向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与していく。
内藤 裕之; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 青山 卓史
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高速炉のナトリウム漏えい検出器の感度向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法による同位体分析技術を用いたナトリウム検出システムの開発を行っている。これまでにシステムの概念設計及び性能予測を行い、現行のナトリウム漏えい検出器より2桁検出感度が高い1ppbの濃度のナトリウムエアロゾルに対して検出可能な見通しを得た。さらに基礎技術試験の結果を踏まえて装置を実際に製作し、ナトリウム検出試験の結果、100ppbのナトリウムエアロゾルを約30秒で検出できることを確認した。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*
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高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。昨年度までに検出プロセスにかかわる基礎試験を終え、その結果に基づき微量Na分析装置を設計・製作した。今年度は、集積板への付着率評価試験と製作した微量Na分析装置による安定同位体検出試験を行った。付着率評価試験では、集積板候補材の比較により集積板の材料として選んだTi多孔質体へのNa付着量を分析し、エアロゾルの集積板への付着率は20%との結果を得た。また、付着には凹凸形状が寄与することを確認した。安定同位体検出試験では、1波長のレーザのみを使うイオン化機構を用いて、製作した装置でエアロゾルを検出できることを確認した後、高感度化が期待される電場を使うイオン化機構を用いてエアロゾルを検出し、感度が約8倍に向上したことを確認した。さらに極短パルス電源を用いるシステムへ改造し、S/N比を5倍改善した。今後、検出方法の最適化を図り、
Naを用いて微量濃度のエアロゾルを検出し、来年度には
Naの検出性能を評価する。本研究により、高速炉プラントの安全性を向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与する。
青山 卓史; 荒木 義雄; 伊藤 主税; 内藤 裕之
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平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度の成果を3件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、平成20年度は、構築したRIMS装置を使って安定同位体ナトリウムに対する検出性能を評価した。本発表では、シリーズ発表の1件目として、Naエアロゾル検出性能に対して重要な因子である集積板のNaエアロゾル捕集効率を評価した結果を報告する。
内藤 裕之; 荒木 義雄; 伊藤 主税; 原野 英樹*; 青山 卓史
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平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度成果にかかわる3件のシリーズ発表の2件目として、安定同位体を対象とした検出試験について発表する。本研究では、平成19年度までに製作した装置を用いて、原子化用レーザ・共鳴イオン化用レーザの出力や、原子化用レーザを照射してから共鳴イオン化用レーザを照射するまでの遅延時間など、検出性能に大きな影響を与えるパラメータの最適化を行った。次に、Naエアロゾルの検出試験を行い、Na付着量とNaイオン信号積算値に直線性を確認し、集積時間180秒で42pptのNaエアロゾルを検出した。安定同位体Naに対する装置の検出感度を評価した結果、検出下限値は2.7pptであり、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。
伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 青山 卓史
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平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成20年度の成果にかかわる3件のシリーズ発表の3件目として、放射性Naの検出による微量Na漏えい検知システムを構築し、放射性Naの検出効率を評価した結果を報告する。本研究では、Naの漏えいにより発生するNaエアロゾルがサンプリング配管を移行し、検出システムに到達して検出されるまでのNa原子個数を求め、Naの検出効率を評価した。その結果、エアロダイナミックレンズの透過効率,エアロゾル集積板の捕集効率,原子化後の共鳴イオン化用レーザの照射率及びイオン化率については、ほぼ設計どおりの性能が得られることを確認した。一方、原子化時の集積板からの実効的な放出率が1%と低く、Naの検出効率は10
個/測定と見積もられ、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、検出効率を向上させ、NaとNaの検出を組合せて、高速炉の微小Na漏えい検出技術の高度化を目指す。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
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高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。これまでに微量Na分析装置を製作し、それを用いたエアロゾル捕集効率の評価,検出感度の評価を実施してきた。Naを用いた試験では、高感度化が可能な1光子励起+電場イオン化機構を採用するなどイオン信号増加を図り、集積時間180秒で濃度42pptのNaエアロゾルの検出に成功した。Naの検出下限値を評価した結果、2.7pptとの結果が得られ、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。一方、集積板に付着したNaの計測に寄与する割合が低いため、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、Na検出試験によりその検出性能を評価し、本研究を総括する予定である。
岩田 圭弘; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 伊藤 主税; 青山 卓史
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平成17年度から平成21年度まで実施してきた文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成21年度(最終年度)の成果を2件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、最終年度の平成21年度は、Naの検出性能及び高速炉プラントへの適用性を評価した。本発表では、シリーズ発表の1件目として、構築してきた微量Na分析装置のパラメータ最適化を行い、Naを含むNaCl含浸試料を用いたNaの検出性能を評価した結果を報告する。
伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 青山 卓史
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平成17年度から平成21年度まで実施してきた文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成21年度最終年度の成果を2件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた微小ナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、最終年度の平成21年度は、Naの検出性能及び高速炉プラントへの適用性を評価した。本発表では、シリーズ発表の2件目として、高速実験炉「常陽」の1次系二重配管間隙部のNa濃度を測定してNaの検出によるNa漏えい検知が可能であることを確認し、実機高速炉プラントへの適用方法を検討して、プラントの安全性確保への有効性を評価した結果を報告する。
青山 卓史; 伊藤 主税; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 原野 英樹*; 岡崎 幸基*; 荒木 義雄*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
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平成17年度から平成21年度まで実施した文部科学省原子力システム研究開発事業(公募研究)「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の成果を報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたNa漏えい検知技術を開発するものであり、エアロゾル分析技術とRIMSを組合せたナトリウム漏えい検知用RIMS装置を設計・製作した。Naエアロゾルを発生させてその検出性能を評価し、目標感度より3桁高感度である検出下限値0.1pptを達成した。レーザ励起ブレークダウン分光法でNa信号の変化が検出された後、RIMSでその信号推移を監視することで、より早期のプラント対応が可能となり、高速炉プラントの安全性確保に対する有効性が確認できた。