簡素化溶媒抽出法によるU, Pu及びNp共回収; フィード溶液及び洗浄液の高硝酸濃度化に伴うNpの抽出挙動への影響評価

中原 将海; 佐野 雄一; 宮地 茂彦; 小泉 務; 小山 智造; 青瀬 晋一

JAEA-Research 2006-030, 43 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-030.pdf:1.93MB

先進湿式再処理プロセスに関連して、U, Pu及びNp共回収を目的とした簡素化溶媒抽出法の研究を進めている。フィード溶液及び洗浄液の酸濃度を上げることによりフィード溶液中及び遠心抽出器内においてNpの原子価を抽出性であるNp(VI)へ酸化させ、Npのラフィネートへのリーク防止を図った向流多段試験を行った。定常時におけるNpの物質収支では、ラフィネートへのリークをわずか1%に押さえることができた。また、MIXSET-Xにより抽出部のU, Pu及びNpの段効率は100%, 100%及び98.5%となり、逆抽出部のU, Pu及びNpの段効率は95%, 90%及び89%の値が得られた。

System performance test of mechanical decladding system for FBR fuel reprocessing

小泉 健治; 鷲谷 忠博; 青瀬 晋一

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 3 Pages, 2005/10

サイクル機構では、高速炉酸化物燃料の再処理プロセスにおける新しい前処理技術として、機械式脱被覆システムを開発している。模擬燃料ピン(SUS316製被覆管+アルミナ製燃料ペレット)を用いた基礎試験を実施し、各工程機器(機械式粉砕装置、分級搬送装置、磁気分離装置、溶融分離装置)の基本性能として破砕刃物耐久性、ラッピングワイヤ及び燃料分離性能を確認するとともに、システムとしての成立性を確認した。

Conceptual design study of the powdered fuel dissolver

鷲谷 忠博; 樋口 英俊; 佐野 雄一; 青瀬 晋一

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13), P. 330, 2005/05

先進湿式再処理の晶析工程で必要となる高濃度溶解液を効率よく調整するための技術として,粉体化燃料を用いた高効率溶解の技術開発が進められている。燃料の粉体化による溶解速度の向上が期待される一方で,反応性が高く,ハンドリング性に難のある粉体燃料を効率的,且つ,安全に溶解できる専用の溶解槽の開発が必要であった。本報では,粉体溶解槽の開発について,これまでに実施してきた構造検討,コールド要素試験等の内容を報告する。

Corrosion Resistance of Ceramic Materials in Pyrochemical Reprocessing Condition by Using Molten Salt for Spent Nuclear Oxide Fuel

竹内 正行; 花田 圭司; 青瀬 晋一; 小泉 務; 加藤 利弘*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.521 - 525, 2005/00

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.06.046

乾式再処理の酸化物電解法では、溶融塩を取扱う高温環境に加えて、燃料の溶解に塩素ガスを用いること等から、電解槽坩堝は過酷な腐食環境に曝される。本件では、この腐食環境に対して優れた耐食性が期待できるセラミック材料の検討を熱力学計算および腐食試験を通して行った。試験結果から、ムライト、コージェライト(いずれもAl2O3・SiO2系の複合酸化物)、窒化珪素が良好な耐食性を示した。

Conceptual Design Study on Advanced Aqueous Reprocessing System for Fast Reactor Fuel Cycle

高田 岳; 駒 義和; 佐藤 浩司; 紙谷 正仁; 柴田 淳広; 野村 和則; 荻野 英樹; 小山 智造; 青瀬 晋一

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(3), 307 Pages, 2004/00

https://doi.org/10.3327/jnst.41.307

米国機会学会、日本機械学会共催の国際会議「The 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE11)」へ投稿・口頭発表した標記論文を日本原子力学会の英文論文誌「Journal of Nuclear Science and Technology (JNST)」に転載する。(JNST編集部より転載の推薦を受けたことに伴う措置)

酸化物電解再処理環境におけるセラミック材料の耐食性

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

https://rdreview.jaea.go.jp/gihou/pdf2/n23-04.pdf

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。

セル内三次元測距に関する研究(先行基礎工学研究に関する共同研究報告書)

白石 昌武*; 青島 伸一*; 青瀬 晋一; 竹内 正行

JNC TY8400 2003-007, 43 Pages, 2003/04

JNC-TY8400-2003-007.pdf:1.99MB

セル内に設置されている機器、塔槽類、配管等は、使用目的の変更や経年劣化によって更新される。設置場所が大型セルの場合、交換、据付を遠隔操作で行うこととなり、したがって現場での位置あわせが困難である。従来からこれの自動位置決め法が強く要求されている。そのためには、まずそれらの機器や配管の状態(劣化や亀裂など)を診断する必要がある。つまり、亀裂の状態、腐食の状態、劣化の程度等を何らかの方法で検出かつ判断しなければ、機器交換の時期を知ることはできない。そこで本研究では機器や配管等の劣化状態を診断するため、レーザ光とカメラを用いたコントラスト法を提案し、キズの検出および劣化のオンライン診断法を構築した。次に機器交換を行うための情報取得を行うため、絶対基準位置を設けかつ交換用マニピュレータを含めた全体の位置を把握することを目的とした粗動計測法を提案した。そして粗動で計測できない陰影部分に対しては、移動計測可能な装置をマニピュレータ上に搭載することで局所的な計測が行える微動計測法を提案し、それによる情報取得を行った。これら二つの計測系で相互の情報補完を行い、得られたデータを適宜処理することにより機器交換時の位置決め制御の情報提供を行う新しい手法の提案を行った。そして最後に今後の展開として、VR(バーチャルリアリィテー)によるマニピュレータ操作の可能性について、途中経過を述べる。

Development of Geometrical Control Type Electrolyzer for Oxide-Electrowinning Process

鷲谷 忠博; 小泉 健治; 小泉 務; 青瀬 晋一

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Energy and Fuel Cycle Systems (GLOBAL 2003) (CD-ROM), 773 Pages, 2003/00

酸化物電解法に適用する形状管理型電解槽の開発として、臨界安全形状に対応した電解槽形状の検討、CCIM技術の適用性について検討を行った。臨界評価計算の結果、厚み約16cmの円環型電解槽において工学的な成立性が見込めることが分かった。また、電解槽内の腐食環境の緩和対策として、CCIM技術の適用性を評価した結果、補助発熱体を用いることによって、円環型電解槽への適用性の見通しが得られた。

酸化物電解再処理環境におけるセラミックス材料の耐食性-塩素雰囲気における腐食評価-

竹内 正行; 加藤 利弘*; 花田 圭司; 小泉 務; 青瀬 晋一

JNC TN8430 2002-004, 32 Pages, 2002/12

JNC-TN8430-2002-004.pdf:18.95MB

近年、使用済酸化物燃料の再処理方法として、溶融塩を用いた高温化学プロセス(RIARプロセス)が開発されてきており、実用化戦略調査研究で検討が進められている。このプロセスでは、装置材料が高温溶融塩、塩素、酸素が複雑に関与する厳しい腐食環境に曝されるために、耐食性の改善が必要とされている。本研究では、RIARプロセスにおける装置材料の耐食性向上を図るために、セラミックス材料に着目し、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。腐食試験は基本的に塩素雰囲気における溶融塩環境を対象に実施し、その結果をもとに、さらに酸素、炭素粉、核分裂生成物による腐食への影響について調査した。熱力学計算結果から、各種セラミックス材料の中で大部分の酸化物系セラミックスが炭素との反応では、自由エネルギーが負の値をとるものの、塩素、酸素、オキシ塩化ウラニルに対して、化学的安定性に優れていることが示された。一方、腐食試験結果から、候補材とした11種のセラミックス材料の中で、窒化珪素、ムライト、コージェライトが上記の腐食環境において腐食速度110 SUP-1mm・y SUP-1以下の良好な耐食性を示した。また、塩素-酸素混合雰囲気における480時間の溶融塩中腐食試験後でも、優れた耐食性を示すとともに、材料表面の割れや曲げ強度の著しい低下は認められなかった。これら材料については、熱疲労試験結果においても、顕著な強度低下は認められなかった。以上の点から、絞り込まれた3種のセラミックス材料については、耐食性および機械強度の観点から良好な結果を示したことから、装置材料として本再処理プロセスへの適用に見通しが得られた。

レーザーサンプリングによる固体試料のICP発光分析法の開発

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

PNC-TN8410-95-238.pdf:12.64MB

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。