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小澤 太教; 菅沼 拓朗; 本間 史隆; 東村 圭祐*; 鵜飼 隆由*; 齋藤 賢司
JAEA-Technology 2023-007, 24 Pages, 2023/06
JAEA-Technology-2023-007.pdf:2.24MB
HTTR広領域中性子検出器の高温環境下における信頼性向上を目的として、広領域中性子検出器の構造変更を検討した結果、リード線によってMIケーブル芯線と金属管を接合する構造を廃止し、MIケーブル芯線と金属管を直接接合する構造が短時間で対応できる最も信頼性が高い方法であることが明らかとなった。この方法で接続部分のモックアップを製作して熱サイクル試験及び高温耐久試験を実施した結果、HTTRの使用条件においても接続部分の健全性が保たれることが明らかとなった。
山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：5 パーセンタイル：87.42(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
石井 康雄; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; Li, Z.*; 永目 諭一郎; 宮下 直*; 森 友隆*; 菅沼 英夫*; 羽場 宏光*; et al.
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 84(9), p.903 - 911, 2011/09
被引用回数：18 パーセンタイル：49.26(Chemistry, Multidisciplinary)本研究では、HF/HNO
水溶液中における104番元素ラザホージウム(Rf)の陽イオン交換挙動を4族同族元素Zr, Hf並びに擬同族元素Thとともに調べた。その結果、HF/0.10M HNO水溶液中におけるRfの分配係数(
)はフッ化物イオン濃度([F
])の増加に対して減少することがわかった。これはRfフッ化物錯体の逐次錯形成を示している。また、Rfと同族元素の値の変化を水素イオン濃度([H
])の関数として調べた。log値はlog[H]に対して直線的に減少し、その傾きは-2.1から-2.5の間であった。この結果はこれらの元素が同じ錯イオン、おそらく[MF]
と[MF
]
の混合物として溶液中に存在することを示している。またそのフッ化物錯体形成の強さはZr
Hf
RfThの順であった。
石井 康雄; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; 當銘 勇人; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 宮下 直*; 森 友隆*; 菅沼 英夫*; et al.
Chemistry Letters, 37(3), p.288 - 289, 2008/03
被引用回数：21 パーセンタイル：54.95(Chemistry, Multidisciplinary)104番元素ラザホージウム(Rf)の低次フッ化物錯体の形成を調べるため、HF/HNO水溶液系におけるRfの陽イオン交換挙動を4価の陽イオンであるZr, Hf及びThの挙動と比較を行った。AIDA(
線測定装置結合型自動迅速イオン交換分離装置)を用いた加速器オンライン実験でRfの陽イオン交換挙動を調べた。原子力機構タンデム加速器施設において、
Cm(
O,5
)により合成した
Rf(半減期: 78s)をHe/KClガスジェット搬送法によりAIDAへ搬送し130秒間捕集した。これを250
LのHF/0.1M HNO水溶液で溶解し、1.6mm i.d.
7.0mm又は1.0mm i.d.3.5mmの陽イオン交換カラムへ溶離展開させ、その溶出液をTa皿に捕集した。その後、0.1M HF/0.1M HNOによってカラム中の残留物を溶出させ、別のTa皿に捕集した。これらを蒸発乾固させた後、600mm
のPIPS検出器でRfの線を測定しその分配係数を求めた。HF/0.1M HNOにおいてZr, Hf, Th及びRfは、フッ化物イオン濃度の増加に従いその
値が減少した。これは、これらのイオンにフッ化物イオンが配位することによって、陽イオン交換樹脂への吸着性能が減少したものと考えられる。陽イオン交換樹脂への吸着の強さの順序はZrHfRfThとなり、これは各元素のイオン半径の大きさの順序と一致した。
山田 誠也; 鷲谷 忠博; 竹内 正行; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-12) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/00
酸化物燃料の乾式再処理及び湿式再処理へ適用が可能な脱被覆技術の開発として、破砕工程、ハル燃料分離工程及びハル洗浄工程から構成される新しい前処理システムを開発した。本システムでは高Pu富化度の高速炉燃料にも適用可能なシステムであり、燃料の粉砕化が必須な乾式再処理プロセスでは枢要機器と考えられる。本報告では、この新たな脱被覆システム及び各工程の新型機器の概要について報告する。
竹内 正行; 加藤 利弘*; 鷲谷 忠博; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
サイクル機構技報, (23), p.31 - 40, 2004/00
酸化物電解法に適用する装置材料の耐食性向上を図るために、セラミック材料に着目し、熱力学計算や腐食試験を通して、耐食性について調査した。腐食試験は塩素雰囲気における溶融塩環境を対象に実施し、更に酸素、炭素、模擬核分裂生成物の影響について調査した。その結果、窒化珪素、ムライト、コージェライトの各材料が良好な耐食性を示すことが分かり、試験後における材料表面の割れ等は認められなかった。また、これら材料に関する機械強度の著しい低下も認められなかった。
鷲谷 忠博; 小泉 健治; 菅井 孝一*; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
サイクル機構技報, (25), p.33 - 44, 2004/00
実用化戦略調査研究(FS)の一環として,酸化物電解法による乾式再処理の前処理工程用脱被覆システムを開発中である。乾式再処理では酸化物燃料を溶融塩中へ溶解し易くするため,使用済燃料を粉体化して取り出す脱被覆システムが必須であるが,既存の技術では高速炉燃料の特性,処理能力等の観点から実用化が困難であり,新しい脱被覆システムが必要であった。本脱被覆システムは,燃料ピンの破砕工程,ハルと燃料の分離工程及びハルに付着した燃料の洗浄工程から構成される。破砕工程において解体後の燃料ピンが機械式破砕機により粉砕され,続く分離工程で磁気分離機によりハルと燃料成分に分離されて燃料成分のみが次の溶融塩電解槽へ移送される。ここで分離されたハルは,ハル洗浄工程において高周波誘導加熱により溶融され,金属成分のハルと酸化物の燃料要素に分離される。ここで分離回収された燃料成分は,再度,主工程に戻されるシステムとなっている。
鷲谷 忠博; 荻野 英樹; 竹内 正行; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
サイクル機構技報, (21), p.23 - 32, 2003/00
高速炉使用済燃料の湿式再処理技術への適用を目指し、1985年より開発を行っている遠心抽出機の開発について、これ迄の開発の概要をまとめた。本報では過去の開発経緯に加えて、近年の遠心抽出器の耐久性評価、システム試験の結果等についても記載を行った。
宮原 幸子; 川崎 諭*; 柴 正憲*; 斉藤 和則*; 駒 義和; 菅沼 隆*; 青嶋 厚
JNC TN8400 2002-014, 40 Pages, 2002/05
JNC-TN8400-2002-014.pdf:1.57MB
硝酸を含むTBP(TBP-硝酸溶媒)を用いて混合酸化物(MOX)粉末からU及びPuを選択的に溶解する方法(粉化燃料抽出法)を検討している。この方法は硝酸による溶解工程およびTBP溶媒による抽出から成る工程(共除染工程)を一体化でき、比較的低温かつ大気圧で操作できるので、再処理工程の簡素化が期待できる。Pu酸化物はU酸化物と比較して硝酸に溶解しにくいことからPuの溶解挙動を把握する必要があり、TBP-硝酸溶媒へのPuとUの混合酸化物(MOXペレット焙焼粉)の溶解特性を調査した。U、Pu混合酸化物(Pu富化度(Pu/Pu+U)18%)の焼結ペレットを、空気雰囲気中400
で4時間加熱し平均粒径約10mのU、Pu混合酸化物の粉末を調製した。この粉末(MOXペレット焙焼粉)を4.74mol/L硝酸を含むTBP溶媒に投入し300分撹拌した。MOXペレット焙焼粉6gを20mLに投入した試験では、300分経過後のTBP溶媒中のPu濃度は0.17mol/Lとなり、初期投入量の約9割が溶解した。MOXペレット焙焼粉は硝酸を含むTBP溶媒に溶解することが分かった。このときの初期の溶解速度は、同条件下でのMOX燃料の硝酸水溶液への溶解速度とほぼ一致した。Puの溶解速度は硝酸水溶液系の溶解速度から推測できるものと考えられる。また、MOX中に含まれるAmも、Puより溶解速度が遅いものの硝酸を含むTBP溶媒に溶解することが分かった。
青嶋 厚; 宮地 茂彦; 菅沼 隆; 根本 慎一
Proceedings of 10th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-10), 0 Pages, 2002/00
実用化戦略調査研究の一環として行われる先進的高速炉燃料サイクルシステム開発に資するため、主に基礎データ取得フィールドの充実を目指した、高レベル放射性物質研究施設(CPF)の改造工事を行った。本報告では、先進的高速炉燃料サイクルシステム開発の概要及びCPFにおける開発経緯並びに工事概要と工事後の試験研究内容について紹介する。
牛草 健吉; 関 正美; 菅沼 和明; 豊島 昇; 池田 佳隆
Fusion Engineering and Design, 45(2), p.137 - 144, 1999/05
被引用回数：19 パーセンタイル：78.49(Nuclear Science & Technology)第1壁が炭素タイルで覆われたJT-60Uにおいて、2GHzの低域混成波加熱・電流駆動システムを用いて、電子サイクロトロン波による放電洗浄を行った。電流駆動用アンナテから、高周波電力125kW,パルス幅60秒の高周波をトロイダル磁場0.06Tを印加した真空容器内に繰返し入射し放電洗浄プラズマを生成した。電子サイクロトロン波による放電洗浄は、グラファイト壁のリサイクリング率を増大するとともに、壁から水分子を顕著に放出することが判明した。さらに、重水素実験により第一壁の蓄積されているトリチウムを効果的に放出していることを明らかにした。これは、電子サイクロトロン波放電洗浄を利用したトカマク炉内のトカマクインベントリー低減化を示唆している。
安達 武雄; 伊藤 光雄; 山口 仁志; 武石 秀世; 大崎 章; 小川 力男; 太田 三郎; 関野 伯明; 池田 三郎; 伊藤 幸夫; et al.
JAERI-Tech 98-053, 46 Pages, 1998/12
腐食、劣化の著しい第4研究棟西棟2F,3Fの排気ダクトを撤去し、硬質塩化ビニール製ダクトに更新した。準備作業を平成9年7月から始め、12月に更新工事を開始し、平成10年4月に終了した。本報告は、第1種管理区域内でのダクト更新工事の概要を作業記録としてまとめたものである。
前原 直; 関 正美; 鈴木 哲; 横山 堅二; 菅沼 和明; 清野 公広; 今井 剛; 鈴木 靖生*; 奥山 利久*; 斎藤 房男*; et al.
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.355 - 361, 1998/00
被引用回数：5 パーセンタイル：44.25(Nuclear Science & Technology)低域混成波帯電流駆動(LHCD)用のアンテナ先端部は、プラズマ対向機器としての機能を持たせる必要がある。そこで炭素系繊維材を用いたアンテナ先端部モジュールの開発を行い、その高熱負荷特性について、電子ビームによる照射実験を行った。その結果、ITERの第一壁で要求される熱負荷の約13倍(3.2MW/m)をモジュールに2分間照射しても、炭素系繊維材にメッキした銅が剥離しないことが確かめられた。この高熱負荷実験及び結果につき、詳細に報告する。
前原 直; 清野 公広; 関 正美; 菅沼 和明; 池田 佳隆; 今井 剛; Goniche, M.*; J.Brossaud*; V.Cano*; F.Kazarian-Vibert*; et al.
JAERI-Research 97-086, 29 Pages, 1997/11
JAERI-Research-97-086.pdf:1.33MB
炭素系繊維材(CFC)を用いて、プラズマに対向するアンテナ先端部モジュールの開発を行った。試作したモジュールの耐電圧特性、高周波特性及びガス放出特性について、準定常運転が可能なフランス・カダラッシュ研究所の高周波出力試験装置で、これらの特性評価を行った。その結果、150MW/m(設計値の約3倍)の高周波電力を伝送しても、高周波特性及び耐電力特性に問題ないことを実証した。またCFCモジュールからのガス放出率は、モジュール温度350
Cにおいて、アルミナ分散強化銅モジュールからのガス放出率の約6倍程度であることが明らかになり、先端部モジュールの材料として有力な候補である結論を得た。
池田 佳隆; 牛草 健吉; 関 正美; 菅沼 和明; 豊島 昇
JAERI-Research 97-075, 15 Pages, 1997/10
JAERI-Research-97-075.pdf:0.89MB
グラファイトタイルから成る第1壁を有するJT-60Uにおいて、電子サイクロトロン共鳴放電洗浄(ECR-DC)を調べた。低域混成波帯熱装置の2GHz帯を用いてトロイダル磁場約0.6TにおいてECR-DCを実施し、最大入射電力125kWまでの準定常運転を行った。グラファイトタイルに対してECR-DCは、リサイクリング率を低下させるが、重水素ECR-DCは重水(m/e=20)脱離に有効であった。さらにグラファイトからのトリチウム除去に対して重水素ECR-DCが効果的であることを明らかにした。
相内 更子; 安 隆己; 菅沼 隆; 田中 康正
PNC TN8410 97-107, 53 Pages, 1997/05
再処理の溶解工程にて発生する不溶解性残渣物及び高レベル放射性廃液を安定化するガラス固化体等、固体試料中に含まれる元素を分析するには試料の溶液化が不可欠である。今回、密閉容器を用いるマイクロ波加熱酸溶解法(以下、マイクロ波加熱法と記す)の再処理関連分析への応用検討を目的として、模擬ガラス固化体の前処理及び分析を行い、従来の酸溶解分析との比較・検討を実施した。得られた結果は以下の通りである。(1)マイクロ波加熱法において模擬ガラス固化体試料の完全溶解に要する最短時間は7分であり、従来法の2時間と比較して約1/20の時間短縮が可能となった。(2)マイクロ波加熱法で溶解に要する最少の混酸量は、従来法の約1/2に低減できた。(3)塩酸で処理すると揮発性物質となるCr2O3は表示値通りの分析値が得られ、密閉容器による揮発抑制効果が確認できた。(4)従来法とマイクロ波加熱法での分析値の再現性を比較したところ、後者の変動係数の方が1.21.7倍優れていた。(5)白金族を含む模擬ガラス固化体試料は、RuO2及びZrO2を除き、決定した混酸量・溶解時間で高い溶解率が得られた。(6)白金族を含む模擬ガラス固化体試料のZrO2は、溶解時間と添加する混酸量を増やすことにより、完全に溶解できた。一方、RuO2の最大溶解率は12%程度と低値を示した。
放射能分析法; GM計数管法による全分析の適用検討柴 正憲*; 菅沼 隆*; 船越 智雅*; 田中 康正
PNC TN8410 97-423, 46 Pages, 1997/01
RETFの分析設計では、高放射性溶液中の全放射能分析法としてGM計数管法が設定されている。今回、同法の適用性を確証することを目的として純放射体として90Srを、また
放射体として137Csを用いたRI試験を行い、端窓型GM計数管の基本特性を把握した。また、軽水炉再処理廃液を用いたホット試験を実施し、高放射性溶液中の全分析法として適用できることを確かめた。以下に主要な知見を列記する。(1)0.060.66MeVの線に対するGM計数管の検出効率は、0.25%以下であり全線測定への影響は無視できる程度であった。(2)137Cs(137mBa)から放射される内部転換電子線は、GM計数管の全計数率に対して正の影響を与えるが、その影響割合は軽水炉再処理廃液の核種組成において、3.5%程度であった。(3)本法により軽水炉再処理廃液中の全放射能を定量した結果、7.4109Bq/ml、8.3109Bq/mlの定量値を得た。なお、この定量値はORIGEN-2等による指標値に対して概ね一致した。(4)本法の高希釈-直接GM計数管法による全放射能分析値の再現精度は、1.8%(RSD)以内であり、工程分析法として十分である。
寺田 誠二; 斉藤 和則*; 岡本 文敏; 田中 康正; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
PNC TN8410 95-238, 255 Pages, 1995/08
溶解工程からの不溶解性残査、ハル付着物、および高レベル廃液ガラス固化体などの高レベル放射性固体試料のセル内分析作業の省力化、迅速化を図るため、表題分析方法の開発を進めている。ICP発光分析法は汎用分析方法の中では最も高精度、高感度の分析方法のひとつであるが、一般には溶液試料が分析対象であることから固体試料の分析には前処理が不可欠であった。そこで、ICPへのサンプリングにパルスレーザーによるアプレーションを利用する方法に着目し研究開発を進めてきた。今回の試験研究では、試作した多元素同時分析装置を使って様々な条件設定における装置の特性を詳細に調べると共に、論理式に基づくモデル化によって実測結果の理論的検証を試み、さらに模擬試料の分析試験を実施した。試験装置をモデル化することによって解析的に装置の挙動を予測し、これまで経験的・感覚的にしか把握できなかった装置の特性をある程度理論的に把握することができた。そして、感度・再現性のより高い操作条件設定を実施することにより、頭記分析対象の定量分析にも適用できる見通しが得られた。
前原 直; 関 正美; 菅沼 和明; 池田 佳隆
Fusion Engineering and Design, 30, p.253 - 259, 1995/00
被引用回数：2 パーセンタイル：28.04(Nuclear Science & Technology)JT-60UにおけるLHCD実験時に、48x4マルチジャンクション型ランチャーのガス放出特性評価を行った。その結果、プラズマ入射の初期段階においてガス放出率は、入射電力に対して強い依存性を示すが、RFコンディショニングが進んだ場合には依存性が弱まることが分かった。また約2週間のRFコンディショニングにより、プラズマ入射中の放出ガスの低減化を実現し、プラズマ入射電力、約6.5MW(1モジュールあたり:Pin~410kW)を達成した。十分にRFコンディショニングが進んだ状態でのモジュール内のガス発生量は、高周波電力Pin~360kWにおいて、~10
[Pam
/sm]のレベルであった。この値は、通常のSUS鋼製真空容器からのガス放出率と同程度の低い値である。これらの結果から将来の定常LHCD実験においても、ガス放出率が十分低いことが予想され、真空排気系の簡素化が期待できる。
波高分析法の適用性評価)富樫 昭夫; 岡本 文敏; 菅沼 隆; 篠崎 忠宏
PNC TN8410 94-261, 90 Pages, 1994/06
使用済燃料の溶解工程において発生する放射性ヨウ素(129I)は、化学形態の複雑さや、その放射能毒性の観点から再処理施設の運転管理や安全管理上留意すべき重要な核種である。しかし、FBR使用済燃料再処理工程における129Iについては、工程内挙動や特性など十分な知見が得られておらず、129I分析法の確立が課題となっている。当室では、NO2ガス追い出し-波高分析法によるFBR燃料溶解液中の微量ヨウ素分析法の検討を進めており、これまでの基礎試験において、25%NO2-N2混合ガス追い出し法により硝酸溶液中のI-,IO3-,IO4-の各形態ヨウ素を90%以上分離出来ることを明らかにした。今回、筆者らは、難溶性ヨウ素化合物にも着目し、模擬溶解液を用いてその生成過程、化学形態及び分離条件などを調査するとともに、常温において気体状で取り扱うことのできる5%NO2-N2混合ガスを追い出しガスとして用い、不足分のNO2-を亜硝酸ナトリウム試薬の添加により補う分離方法を検討した。また、微量ヨウ素の追い出し効率を向上させるため、安定ヨウ素担体の添加による効果を確認した。その結果、模擬溶解液中に存在する主要な難溶性ヨウ素化合物は、AgI及びPdI2であり、これらは硝酸溶液中で加熱することによって容易に分解することを実験的に確かめた。また、亜硝酸ナトリウム添加、5%NO2-N2混合ガス追い出し法によるヨウ素の分離回収率は、難溶性ヨウ素化合物を含む各ヨウ素形態において90%以上であり、セル内操作としての実用性が確認できた。なお、トレーサ試験によって求めた本分析法の定量下限は129Iとして0.037Bq/mlであり、129I濃度0.37Bq/mlにおける変動係数(CV)は、約2%であり、FBR燃料溶解液中の129I分析法として適用できる見通しを得た。
