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論文

JAEA知財の企業製品化への展開; JAEA成果展開事業の紹介

青嶋 厚; 鈴木 義晴; 滑川 卓志

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 55(12), p.733 - 736, 2013/12

日本原子力研究開発機構では原子力技術研究開発の過程で得られた特許等の技術知財を民間企業に開放して企業の製品開発に生かす活動を10年以上に渡り実施してきており、現在までに各種の特徴ある開発製品群を生み出している。また、平成23年度からは従来の成果展開事業に加えて3.11の東日本大震災の発生を受け、新たに震災対応のための製品開発という枠組みを作り製品開発を実施している。本報告では、これらの成果について最新の情報を報告する。

論文

New melter technology development in Tokai vitrification facility

青嶋 厚; 上野 勤; 塩月 正雄

Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/05

ガラス固化技術開発施設(TVF: Tokai Vitrification Facility)は、1995年より東海再処理工場(TRP)での軽水炉使用済燃料再処理により発生した高放射性廃液のガラス固化処理を行ってきている。ガラス固化での中心となる装置は溶融炉であるが、溶融ガラスの腐食性によりその設計寿命は5年に設定されており、これに起因する溶融炉交換のために運転停止や解体廃棄物の発生が生じる。この問題を解決するためには、構造材料の長寿命化を図るとともに、白金族蓄積に対する対策技術開発が必須である。このため、原子力機構ではこれら目標を達成するための開発計画を立案し、高耐食性を有するとともに白金族を容易に排出するための温度制御が可能な溶融炉の開発を進めている。また、これにあわせ白金族の機械式除去技術の開発や、低温溶融技術開発,白金族の廃液からの除去技術開発を進めている。

論文

Vitrification experience and new technology development in Tokai vitrification facility

青嶋 厚; 上野 勤; 塩月 正雄

Proceedings of European Nuclear Conference 2007 (ENC 2007) (CD-ROM), 5 Pages, 2007/09

東海再処理工場(TRP)では、平成17年度末に、約30年に渡る電力会社との再処理契約に基づく運転を完了し、平成18年度からは、「ふげん」のMOX使用済燃料を用いて技術開発のための試験運転を実施している。一方、TRPの運転に伴う高放射性液体廃棄物の処理は、平成7年よりガラス固化処理技術開発施設(TVF)にて行っており、今後さらに固化処理を継続する予定である。TVFでは、溶融炉が主たる装置であるが、現状では高温ガラスの腐食性のため、その設計寿命は5年間に制限されており、今後製造する固化体本数を考慮した場合、約10年後の溶融炉の交換が必要になる。また、溶融炉の運転では、白金族元素の円滑な抜き出しが安定運転のためには重要であり、今後、TVFの円滑な運転のために、既設溶融炉からの白金族元素の確実な抜き出しを確保するとともに、大幅な長寿命化及び白金族元素抜き出し性能向上を図った新型溶融炉の開発が必要となる。このため、JAEAでは、必要となる新技術の絞込みを行い、その開発計画を作成し、それに基づき精力的に開発を進めている。

論文

Perspectives on application and flexibility of LWR vitrification technology for high level waste generated from future fuel cycle system

塩月 正雄; 青嶋 厚; 野村 茂雄

Proceedings of International Waste Management Symposium 2006 (WM '06) (CD-ROM), 10 Pages, 2006/02

高レベル廃棄物処理方法として現在世界的に採用されているガラス固化溶融技術について、将来の高燃焼度軽水炉及びプルサーマルから発生する高レベル廃棄物並びにFBRサイクルから発生する高レベル廃棄物への適用性及び柔軟性を、各サイクルから発生する高レベル廃液の組成から評価した。各燃料サイクルから発生する高レベル廃棄物処理方法として、溶融条件等の改良や最適化を図ることにより、現行のガラス固化溶融技術を適用できる見通しがあり、加えてFBRサイクルにおいて開発中の新しい湿式再処理法においては、高レベル廃棄物の減容化が図れるものと考えられる。さらに、現在開発中の白金族元素対策等の技術開発が将来の燃料サイクルからの高レベル廃棄物のガラス固化処理においても重要であることが確認された。

論文

Waste treatment experience and future plans in Tokai Reprocessing Plant

青嶋 厚; 田中 和彦

Proceedings of International Waste Management Symposium 2005 (WM '05) (CD-ROM), 10 Pages, 2005/03

東海再処理工場では昭和52年のホット運転開始以来、発生する放射性廃棄物を適切に処理してきている。これらの内現在、特に注目している技術開発項目としてガラス固化技術と低放射性廃液固化技術がある。ガラス固化技術に関しては改良型溶融炉への更新工事を本年終了し、10月より11月にかけて20本のガラス固化体を製造した。低放射性の廃液の固化技術としては、現在、ホウ酸ナトリウムを用いた中間固化体を製造する為の施設を建設中であり、平成19年より運転を開始する予定である。

論文

Glass Melter Replacement and Melter Technology Development in the Tokai Vitrification Facility

青嶋 厚; 田中 和彦; 小坂 哲生

Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-12) (CD-ROM), 6 Pages, 2004/00

TVFでは、平成7年よりホット運転を開始し、平成14年の主電極の損傷が発生するまでに130本のガラス固化体を製造した。この後、TVFでは、炉底構造を改良した2号メルターへの更新工事を進めることとし、現状平成16年9月の運転開始を目標に更新工事を進めている。これと並行し、白金族金属の蓄積に対する運転対策方法開発を進めると共に、1号メルターの解体技術開発、高減容化技術開発、更には環境負荷低減型新型メルターの設計研究等種々の技術開発を進めている。

報告書

高レベル廃液からのアクチニド分離プロセスの研究(共同研究)

森田 泰治; 館盛 勝一; 駒 義和*; 青嶋 厚*

JAERI-Research 2002-017, 20 Pages, 2002/08

JAERI-Research-2002-017.pdf:1.32MB

本レポートは、核燃料サイクル開発機構(サイクル機構)と日本原子力研究所(原研)との間で、「高レベル廃液からのアクチニド分離プロセスの研究」のテーマのもと、平成10年9月より平成14年3月末までの3年半の間実施した共同研究の成果をまとめたものである。共同研究の目的は、サイクル機構で開発中のTRUEX/SETFICSプロセス及び原研で開発中のDIDPA抽出プロセスのそれぞれのアクチニド分離プロセスについて総合的な評価を行って、共通的な課題を摘出し、効率的なプロセス開発に資することにある。評価検討の結果、アクチニド分離の主工程は異なっていても、廃溶媒の処理やDTPA廃液の処理等の分離後の処理,溶媒リサイクル等の副次的な工程では多くの共通的な課題が存在することが明らかになった。工学実証規模に移すためには、これらの課題を解決するとともに、副次的な工程を含むプロセス全体について一貫した試験を実施することが必要であると結論した。さらに、プロセス全体について高い視点から評価すると、経済性向上と二次廃棄物発生量低減の2項目が重要であり、これらを念頭に置いたうえで、より合理的で効率的なアクチニド分離プロセス開発のため、今後も継続して研究開発を推進することが必要である。

口頭

長寿命ガラス固化溶融炉に関する技術開発

加藤 淳也; 宮内 厚志; 青嶋 厚; 塩月 正雄; 山下 照雄; 中島 正義; 守川 洋; 三浦 昭彦; 福井 寿樹*; 山崎 晶登*; et al.

no journal, , 

本技術開発の目的は、高レベル放射性廃液の処理処分コスト低減等を図るため、現行のガラス固化溶融炉を高度化し、溶融炉の長寿命化を実現することである。そのため溶融炉の寿命を決定している耐火材の侵食並びに電極消耗の2点に対して対策を講じた新たな長寿命ガラス固化溶融炉の技術開発を行う。耐火物侵食対策としては、溶融炉壁を冷却することによりスカル層(ガラス固体層又は低温高粘性流体層)を形成させ、ガラスによる侵食抑制を図る「長寿命炉壁構造」の開発を行う。電極消耗対策については、現在、炉に固定されている電極を消耗品として容易に交換できるようにするとともに、加熱領域の柔軟性等を有する「可換式電極構造」の開発を行う。また、本開発においては長期に安定な運転条件を把握するため、シミュレーション解析等を進めるとともに、各技術の検証のための小型試験装置の設計及び製作,コールド試験を行い、次世代ガラス固化溶融炉として実用化を図る。

口頭

Vitrification technology development plan in Tokai reprocessing plant

青嶋 厚; 田中 和彦

no journal, , 

ガラス固化施設のガラス溶融炉は、溶融ガラスの高い腐食性及び溶融ガラスに溶解せず溶融ガラス中に懸濁している白金族元素という技術的な特徴を有するがゆえに、より効率的な運転のためには、種々の高度化技術開発が必要となる。東海ガラス固化技術開発施設(TVF)の溶融炉の設計寿命は、溶融ガラスの腐食性により、5年である。これは、5年ごとの溶融炉交換と交換済み溶融炉の解体作業を必要とし、TVFでも、平成14$$sim$$16年度に初めての完全遠隔操作による溶融炉の撤去及び設置作業を行った。交換済みの溶融炉は、YAGレーザを用いた遠隔解体システムを開発製作し、平成17年度より解体作業を実施している。溶融炉中では、白金族元素は溶融ガラス中に懸濁しており、その比重が溶融ガラスより重く、電気伝導率が溶融ガラスより高いため、溶融炉底部に蓄積した場合、効率良い加熱を妨害する。このため、TVFでは、炉底低温運転という特殊な運転方法を開発するとともに、溶融ガラスのスムースな抜き出しを目的とした炉底構造を開発し、2号溶融炉に適用している。さらに、溶融炉の運転にあたっては、白金族元素の蓄積状況を監視する方法を開発するとともに、白金族ガラスを遠隔で除去し、内部の腐食進捗状況を測定する保守システムの開発を行っている。また、経済性向上を目的として、ガラス固化体中の廃棄物含有率を向上させる高減容化技術の開発を平成16年度より進めている。一方、TVFの3号溶融炉用に、長寿命化溶融炉の技術開発を平成17年度より実施している。

口頭

ゾルゲル法を用いた高レベル放射性廃液の低温ガラス固化

新原 盛弘; 藤原 孝治; 小坂 哲生; 上野 勤; 青嶋 厚

no journal, , 

使用済み核燃料の再処理で発生する高レベル放射性廃液は安定で取扱が容易な形態であるガラスに固化処理される。現状のガラス固化処理法は高温の溶融ガラス(約1200$$^{circ}$$C)を用いるため、溶融炉構造材の侵食により炉の寿命が約5年と短い。一方、ゾルゲル法は軟化点以下(約600$$^{circ}$$C)で幅広い組成のガラスを作る手法としてガラスファイバー製造等に使われているが、このゾルゲル法をガラス固化に応用することでプラント寿命を大幅に延長することが期待される。本研究ではケイ酸エチルを出発原料としたゾルゲル法により、現在ガラス固化技術開発施設(TVF)で製造しているガラスと同一組成のガラスを合成し、ガラスの均質性をX線回折分析によって評価した。

口頭

東海再処理工場に対する確率論的安全評価(PSA)

石田 倫彦; 須藤 俊幸; 稲野 昌利; 青嶋 厚

no journal, , 

東海再処理施設では、1997年のアスファルト固化処理施設での火災・爆発事故を契機とし、施設の安全性を包括的に確認する作業を実施してきている。本報では、決定論的な評価に加え、確率論的なアプローチによる施設の安全性評価について取り組みの経緯を報告する。

口頭

Current status of the component failure rates evaluation work based on the reprocessing plant maintenance data

石田 倫彦; 須藤 俊幸; 稲野 昌利; 青嶋 厚; 村松 健; 上田 吉徳*

no journal, , 

本資料は、原子力安全基盤機構(JNES)からの受託業務として平成17年度より実施している「再処理施設の信頼性データに係る情報の整理」作業結果の概要をまとめたものである。東海再処理施設では、30年以上に渡る運転を通して蓄積された保全情報を「東海再処理工場保全管理支援システム」(TORMASS)として登録・管理してきている。このTORMASSの情報に加え、同施設の運転情報を併せて用いることにより、再処理施設固有の機器故障率を算出することが可能であり、平成18年度までに17機種,392機器の故障率を算出した。本作業の結果は、再処理施設の特徴を踏まえた確率論的安全評価(PSA)を実施するための機器故障率データ整備に資するものと考えられる。

口頭

Concept design development of the advanced vitrification melter in TVF

青嶋 厚; 塩月 正雄; 山下 照雄

no journal, , 

TVFは、東海再処理工場で発生した高放射性廃液のガラス固化のために建設され、現在までに247体のキャニスターを製造している。しかし、TRPには現在、発生した高放射性廃液の80%が貯蔵されており、今後、これら廃液をガラス固化していく必要がある。TVFでは、セラミック溶融炉が採用されているが、その構造材の腐食により、その設計寿命は5年である。現在のTVF溶融炉は、2代目であり、将来的には3代目の溶融炉に交換を行う必要がある。この3代目溶融炉には、20年の設計寿命及び白金族の抜出し性能向上を新たな機能として付加しており、新たな採用技術として「スカル層形成」と「粘性逆転流下モード」がある。前者は、溶融ガラスと接する耐火レンガ表面を少し冷却することにより表面にバルクに比べ温度の低いスカル層を形成することにより腐食を防止する。後者は、ガラスの抜出し操作の際に、溶融ガラスと接する部分のガラス温度をバルクのガラス温度より高くすることで、レンガ表面に蓄積した白金族をガラス流れとともに抜き出す技術である。これらの技術は、いずれも溶融炉内部のガラス温度分布をそれぞれの段階で制御しようとするものである。

口頭

再処理施設を対象とした機器故障率データの整備,2; 実施設の保全データを基にした機器故障率算出

石田 倫彦; 稲野 昌利; 青嶋 厚; 須藤 俊幸; 村松 健; 上田 吉徳*

no journal, , 

機器故障率データはPSAの重要な要素であるが、再処理施設を対象とした機器故障率データで公開されているものはほとんどなく、原子力発電所の機器故障率データを援用しているのが現状である。一方、東海再処理施設では、1977年のホット運転開始以降の設備保全記録を「東海再処理工場設備保全管理支援システム」(TORMASS)としてデータベース化してきている。そこで、再処理施設を対象とした機器故障率データの整備に資するため、H17年度よりJNESからの受託業務として、TORMASSの保全データに加え同施設の運転データや運転にかかわる知見を活用した機器故障率算出を実施していることから、同故障率算出業務の概要を報告する。

口頭

Ageing management of Tokai Reprocessing Plant

中野 貴文; 稲野 昌利; 青嶋 厚

no journal, , 

東海再処理施設は1981年に操業を開始し、これまで30年間に1000tを超える使用済燃料を処理している。東海再処理施設では、今後の長期に渡る運転において施設の安全を確保するため、安全機能を有する施設を対象に高経年化技術評価を2004年4月から2005年9月にかけて実施した。この評価では、施設の安全機能に影響を及ぼす恐れのある経年変化事象として、金属材料の腐食,疲労,摩耗,鉄筋コンクリートの中性化,塩害,ケーブルの絶縁低下等を抽出し、これらのうち金属材料の腐食等を重要な経年変化事象と判断し、工学的な知見やこれまでに東海再処理施設で蓄積した腐食データ等に基づき、経年変化事象の進展,施設の安全機能に与える影響を評価した。その結果を踏まえ現状実施している保全の妥当性を評価し、追加保全作の策定を行った。この取り組みを通して、今後10年間に渡り施設の安全機能を維持できる見通しを得ることができた。本報告では、以上の取り組みを紹介する。

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