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報告書

バックエンド技術開発戦略ロードマップ

中澤 修; 瀧谷 啓晃; 村上 昌史; 堂野前 寧; 目黒 義弘

JAEA-Review 2023-012, 6 Pages, 2023/08

JAEA-Review-2023-012.pdf:0.93MB

日本原子力研究開発機構(以下「原子力機構」という。)において優先して取り組むバックエンド技術開発課題の選定とスケジュールを、「バックエンド技術開発戦略ロードマップ」として取りまとめた。選定にあたっては、令和4年度に実施した原子力機構内の開発技術(シーズ)と技術的課題(ニーズ)に関するアンケートの結果を反映した。シーズとニーズが一致したものの中から、現場への早期実装の観点、共通的な課題の観点で課題を抽出し、9件のテーマを選定した。原子力機構内の組織横断的な実施体制を構築し、開発成果の現場への実装を目指すとともに、社会実装を目指していく。

報告書

大洗研究所における放射性廃棄物の放射能濃度評価手法確立に係る取り組み; 令和2年度活動報告書

朝倉 和基; 下村 祐介; 堂野前 寧; 阿部 和幸; 北村 了一; 宮越 博幸; 高松 操; 坂本 直樹; 磯崎 涼佑; 大西 貴士; et al.

JAEA-Review 2021-020, 42 Pages, 2021/10

JAEA-Review-2021-020.pdf:2.95MB

原子力の研究開発施設から発生する放射性廃棄物の処理処分は、取り扱う核燃料物質や材料が多種多様なこと等を踏まえ、放射能濃度を求める必要がある。大洗研究所は、廃棄物を処理する施設のみならず、廃棄物を発生させる施設も含め、埋設処分を見据えた検討に着手している。本報告書は、大洗研究所内で発生する放射性廃棄物の埋設処分に向けて、主要課題のひとつである放射能濃度評価手法について、令和2年度の検討結果を取りまとめたものである。

報告書

大洗研究所における放射性廃棄物の放射能濃度評価手法確立に係る取り組み; 令和元年度活動報告書

朝倉 和基; 下村 祐介; 堂野前 寧; 阿部 和幸; 北村 了一

JAEA-Review 2020-015, 66 Pages, 2020/09

JAEA-Review-2020-015.pdf:4.27MB

原子力の研究開発施設から発生する放射性廃棄物の処理処分は、取り扱う核燃料物質や材料が多種多様なこと等を踏まえ、放射能濃度を求める必要がある。大洗研究所は、廃棄物を処理する施設のみならず、廃棄物を発生させる施設も含め、埋設処分を見据えた検討に着手した。本報告書は、大洗研究所内で発生する放射性廃棄物の埋設処分に向けて、主要課題のひとつである放射能濃度評価手法について、令和元年度の検討結果を取りまとめたものである。

報告書

固体廃棄物減容処理施設のインキャン式高周波誘導加熱方式を用いた焼却溶融処理技術に対する確証試験

坂内 仁; 佐藤 勇*; 堂野前 寧; 北村 了一

JAEA-Technology 2015-059, 352 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2015-059.pdf:51.53MB

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$$alpha$$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。本報告書では、OWTFの運転に向け、焼却処理および溶融処理の処理条件の設定に資するデータ取得の目的で実施した確証試験の結果をまとめた。確証試験では、OWTFで処理する放射性廃棄物の封入形態、材質および物品等を模擬した模擬廃棄物を用いた。

論文

スウェーデン・スタズビック社における金属廃棄物の溶融除染とフリーリリース

川妻 伸二; 石川 敬二; 松原 達郎; 堂野前 寧; 今川 康弘

デコミッショニング技報, (33), p.67 - 74, 2006/03

旧核燃料サイクル開発機構中央安全委員会中央安全専門部会放射性廃棄物・廃止措置分科会が行った「海外調査」で平成17年8月29日にスウェーデンのStudsvik RadWaste社を訪れ、同社における金属廃棄物の溶融除染とフリーリリースの状況を調査する機会を得た。同社では1987年以降、国内外の放射性金属廃棄物を受入れ、溶融除染によりその大半をフリーリリースしてきている。その順調な操業の背景には、同社の努力はもとより、規制当局(SSI:スウェーデン放射線防護局)の強い指導力の下に達成することができたものであった。本調査は、Dr. J. Lorenzen「欧州における放射性金属廃棄物のフリーリリース:スウェーデンスタズビック社での17年間のフリーリリース経験」日本原子力学会誌Vol.46,No.9, 2004、に基づいて行っており、併せて参照されたい。

報告書

照射後試験廃棄物等処理処分技術検討会 報告書

和田 雄作; 大久保 利行; 宮崎 仁; 細田 博; 堂野前 寧

JNC TN9410 2005-007, 94 Pages, 2005/03

JNC-TN9410-2005-007.pdf:6.07MB

核燃料サイクル開発機構大洗工学センターではFBRサイクルの確立を目指し、高速炉燃料・材料開発としての照射後試験を進めており、これに伴いTRU核種に汚染された高線量の廃棄物が多く発生し、日本原子力研究所大洗研究所の廃棄物管理施設において保管している。しかし、その施設の貯蔵裕度が逼迫しており、今後の照射後試験を支障なく実施していくためには減容処理施設を用意する必要がある。このため、いくつかの対策案の中から、将来の処分を目指した減容・安定化が可能な廃棄物処理施設の建設が有効との結論を得て計画を進めている。一方、本計画における処理対象廃棄物は、TRU核種で汚染された廃棄物でRI・研究所等廃棄物に区分されるものであり、現伏、処分に向けた技術要件(基準)等は国レベルで整備されていない。そのため、施設設計を進める上では、処分に関する国の技術要件等が将来整備されても、リコンディショニング(手戻り)を行わずそのまま処分できる固化体を作製できることが重要である。このことから、国内外の処理処分に関する技術要件等の調査を実施し、機構内レビューを行いながら極力、手戻りが無いように固化体製作上の管理項目などを設定して施設設計を進めてきた。そこで、設計内容や廃棄体要件設定の考え方等に関して、社内・外の処分に係る有識者、専門家の評価と意見を伺う目的で、大洗工学センター所長の委嘱により「照射後試験等廃棄物処理処分検討秀員会」を平成15年12月$$sim$$平成17年3月の期間で設置した。委員会は、大洗工学センターから処理対象廃棄物性状、プロセス選定、処分対応、品質管理方法などの考え方を説明し、それに対して各委員から意見等を頂く手法で実施した。その結果、廃棄体基準、品質管理、核種分析、処分性能評価等に関して各委員から数々の意見、提言などを頂いた。これらの意見、提言に関しては、今後の施設設計や処理処分計画の立案に反映すべき内容を整理し、それら対する対応方針(案)をまとめた。今後はこれらのフォローを行う必要かおるが、一方では貯蔵施設の裕度も漸減し、上流側での高速炉開発に対して支障を来たす逼迫した状況にある。したがって、今後時間の許される範囲内で処分の全体システムを考慮した処理のあり方について検討を重ね、その結果に可能なかぎり柔軟に対応できるような形で本計画を可及的速やかに進めることが重要と考える。

報告書

固体廃棄物処理技術開発施設(LEDF)合理化設計-セル消化実証試験(I)-

堂野前 寧; 松本 誠弘; 菊地 豊; 加藤 徳義; 宮崎 仁; 谷本 健一

JNC TN9410 2001-021, 73 Pages, 2002/01

JNC-TN9410-2001-021.pdf:3.91MB

固体廃棄物処理技術開発施設(LEDF)の合理化の一環して、セル消化設備に付属する気化器を削減する検討を行っている。本試験では、液化炭酸ガスを直接放出した場合のセル内の圧力変動や消化性能を把握するため、液化炭酸ガスによる圧力挙動確認及び消化試験を実施した。また、本方式の補完として水噴霧による水噴霧消化試験を実施した。得られた成果は、以下の通りである。1)圧力挙動確認試験では、 実験室を-40mmAqとして液化炭酸ガスを放出し、放出し、放出当初0.8mmAq/秒程度の圧力上昇が見られたが、20秒前後から0.1mmAq/秒程度の緩やかな上昇となり、120秒後には1.5mmAq/秒程度の急激な上昇が見られた。 2)液化ガス消化試験では、実験室を-40mmAqに保ち、ポリエチレン、木片+綿を燃焼させた状態で消化試験を行った。 ポリエチレンは、完全に消火できたが、木片+綿では再着火及び発煙が見られた。 一方、実験室内の圧力挙動として、放出当初1.3mmAq/秒程度の急激な上昇が10秒程度見られたが、その後状態を維持し放出後30秒後に再び1mmAq/秒程度の上昇が見られた。また、放出ノズル径を14mm2から10mm2に変更することにより放出後100$$sim$$120秒の急激な上昇が緩和された。3)水噴霧消化試験では、液化ガス消化試験と同じ条件で水噴霧での消化試験を行った結果、 木片+綿は消化できたが、ポリエチレンは消化できなかった。4)本試験より、LEDFに液化ガス方式を採用する場合は、放出ノズル径を14mm2から10mm2の小径になものに変更する等の室容積に適合する噴口面積を設定することにより、負圧を維持しつつ消化が行える見通しが得られた。 5)消化性能については、木片+綿のような内部に火種の残りやすい燃焼物はガス濃度を50%以上の高い濃度に設定する必要がある。 6)水噴霧消化は、ポリエチレンに対し消化性能が発揮されないことや消化用水が大量に発生するなど採用には多くの検討を要することが分った。

口頭

高周波誘導炉による焼却溶融システムの実証,2; 焼却溶融試験及び核種移行挙動

松本 武志; 堂野前 寧; 角田 俊也*; 朽木 憲一*; 佐藤 康士*

no journal, , 

特願 2007-218796   公報

大洗研究開発センターでは、線量が比較的高くTRU核種を含む可燃性廃棄物及び不燃性廃棄物を、焼却及び溶融処理により減容・安定化する計画である。焼却及び溶融処理は同一の高周波誘導炉を用い、可燃物は焼却により処理し、焼却後の焼却灰,不燃物は溶融処理を行う。この高周波誘導炉による焼却溶融システムを用いて焼却及び溶融試験を実施し、実機排ガス系を模擬した系統での焼却及び溶融処理時の系統除染係数を確認し、また、溶融処理後の溶融固化体について核種の残存率,均一性の確認を行った。試験装置は、高周波誘導炉,排ガス処理系の2次燃焼器,排ガス冷却器及びセラミックフィルタで構成されている。試験の結果、コールドトレーサ(Co, Cs, Sr, Ce, Ru)を模擬廃棄物に添加した焼却及び溶融試験において系統除染係数が、セラミックフィルタ出口までで10$$^{5}$$以上であることを確認した。また、溶融固化体中の核種残存率の測定では、Co, Ruはおもに金属層に残存し、Cs, Sr, Ceはおもにスラグ層に残存していることを確認し、核種の濃度分布の測定結果から金属、スラグの各層とも均一であることを確認した。

口頭

高周波誘導炉による焼却溶融システムの実証,1; システムの実証

角田 俊也*; 朽木 憲一*; 佐藤 康士*; 松本 武志; 堂野前 寧

no journal, , 

特願 2007-218796   公報

原子力施設から発生する放射性廃棄物は、保管管理又は処分するうえで可能な限り減容・安定化する必要がある。減容・安定化の方法としては、焼却,溶融処理があり、同一の高周波誘導炉で行うことにより処理の合理化を図ることが期待できる。本件では、大洗研究開発センターで設置を計画している高周波誘導炉による焼却溶融システムについての実証を行った。本システムでは、焼却は、金属製の焼却筒を誘導加熱し、焼却筒内に廃棄物を投入し処理を行い、溶融は、キャニスタ内に金属廃棄物等を装荷し溶融した後、廃棄物をキャニスタ内に投入し処理を行う。また、安全性向上のためキャニスタを外容器の中に入れた二重容器方式を採用し、万一のキャニスタ破損の際も、溶湯は外容器内に留まり、炉内への漏れを防ぐ。焼却試験では、目標とする焼却速度及び焼却減重比が得られることの実証を目的に、焼却筒を用い、各種条件にて焼却処理した。溶融試験では、二重容器方式での溶融処理の実証を目的に、焼却灰及び不燃物等を投入し、溶融処理を行った。本試験結果から、本システムでの焼却及び溶融の一連の処理が問題なくでき、溶融に対して安全性に裕度を持たせられることを確認した。

口頭

大洗研究所における放射性廃棄物の放射能濃度評価方法の検討

朝倉 和基; 下村 祐介; 堂野前 寧; 阿部 和幸; 北村 了一

no journal, , 

原子力の利用は、原子力発電のみならず、日本原子力研究開発機構をはじめとした研究機関, 大学, 民間企業, 医療施設等、幅広い範囲に及んでおり、これらの分野においては、核燃料物質, 放射性同位元素及び放射線発生装置として活用されている。そこで発生する低レベル放射性廃棄物は、今日に至るまで大半が埋設処分がなされず貯蔵され続けている。日本原子力研究開発機構大洗研究所では、廃棄物を処理する施設のみならず、廃棄物を発生させる施設も含め、埋設処分を見据えた取り組みを進めている。本発表は、大洗研究所内で発生する放射性廃棄物の埋設処分に向けて、主要課題のひとつである放射能濃度評価手法の検討結果について、令和元年度における取組みをまとめたものである。

口頭

大洗研究所における放射性廃棄物の放射能濃度評価方法の検討,2

朝倉 和基; 下村 祐介; 堂野前 寧; 阿部 和幸; 北村 了一

no journal, , 

原子力の利用は、原子力発電のみならず、日本原子力研究開発機構をはじめとした研究機関,大学,民間企業,医療施設等、幅広い範囲に及んでおり、これらの分野においては、核燃料物質,放射性同位元素及び放射線発生装置として活用されている。そこで発生する低レベル放射性廃棄物は、今日に至るまで大半が埋設処分がなされず貯蔵され続けている。日本原子力研究開発機構大洗研究所では、廃棄物を処理する施設のみならず、廃棄物を発生させる施設も含め、埋設処分を見据えた取り組みを進めており、令和2年度は、研究施設の特徴を踏まえた放射能濃度評価方法の考え方について検討結果を報告した。本発表では、大洗研究所における研究炉の汚染源及び放射能濃度評価方法並びにサンプリングについて、令和2年度の検討結果を報告する。

口頭

バックエンドに関する技術開発の取り組みと将来展開

目黒 義弘; 中澤 修; 堂野前 寧

no journal, , 

通常の原子力施設の廃止措置に焦点を当てると、国外でも多くの完了事例があり、技術的には実施可能と考えられている。しかし、工期,費用及び廃棄物処理等の最適化、解体,除染等の効率向上、知識の共有や人材育成、安全性の向上など、高度化及び改善・改良などのニーズは多々ある。一方、ロボットやDX等、非原子力分野も含めれば、先進的な技術シーズは日々進歩している。したがって、このマッチングを図っていくことが廃止措置の促進にも有効であり、学会などの場を通じて、情報交換を図ることが有用である。また、この分野における原子力機構の研究機関としての役割も考える必要がある。

特許

放射性廃棄物処理方法

原田 守; 堂野前 寧

佐藤 康士*; 朽木 憲一*; 角田 俊也*

特願 2007-218796  公開特許公報  特許公報

【課題】放射性廃棄物を装填し、当該廃棄物を高周波加熱装置で加熱溶融して減容させるキャニスタと、外容器とを組み合わせて二重複合容器を構成したものについて、キャニスタから溶融物漏洩があっても、それが外容器の外に流出しないようにし、かつ、溶融物漏洩があった場合の後処理作業を遠隔ハンドリングで簡単容易に行えるようにすること。 【解決手段】放射性廃棄物を装填し、当該廃棄物を高周波加熱装置で加熱溶融して減容させる放射性廃棄物減容容器について、キャニスタを外容器に嵌めて二重複合容器が構成されており、上記外容器が耐熱性セラミック容器であり、キャニスタとの間に隙間があり、キャニスタと外容器との間の隙間が遠隔操作治具を挿入してキャニスタを保持することができる大きさであること。

特許

二重複合容器による加熱溶融減容処理方法およびそれを使った加熱溶融減容処理装置

原田 守; 堂野前 寧

佐藤 康士*; 朽木 憲一*; 角田 俊也*

特願 2007-335167  公開特許公報  特許公報

【課題】キャニスタと外容器で構成する二重複合容器を用いて、高周波加熱溶融した固化体(放射性廃棄物)を高周波加熱溶融炉から取り出し、収納容器に収納することに対して、キャニスタ(減容対象の溶融物の漏洩なし)と二重複合容器(減容対象の溶融物の漏洩有り)とを、同じ方法、同じ手順で簡単、容易に取り扱うことができるようにすることであり、減容対象の溶融物の漏洩なしの場合には、キャニスタを繰り返し利用可能な方式を提供する。 【解決手段】キャニスタを外容器に所定のギャップを持って重ね合わせて嵌めこんだ二重複合容器であって、内部に減容対象物を収容した該二重複合容器を、高周波加熱溶融炉内で加熱溶融することで減容処理を行ない、該減容処理後の二重複合容器を仮蓋、仮容器を介して所定の減容処理物保管容器に収容することによって加熱溶融減容処理方法を実現する。

特許

放射性廃棄物処理装置

原田 守; 堂野前 寧

佐藤 康士*; 朽木 憲一*; 角田 俊也*

特願 2008-030686  公開特許公報  特許公報

【課題】高周波加熱炉で可燃性廃棄物を焼却するについて、自然な空気流によって酸素を十分供給して可燃性廃棄物を完全燃焼させ、その焼却灰とともに不燃性廃棄物を加熱溶融させる放射性廃棄物の溶融処理を簡単容易に行えるようにする。 【解決手段】導電性の焼却器10を用いて高周波加熱して可燃性廃棄物を焼却し、その焼却灰Tと不燃性廃棄物をセラミック製キャニスタを用いて高周波加熱して溶融させる放射性廃棄物処理装置を前提として、上記焼却器10が互いに分離可能な灰受け皿と焼却筒12との組み合わせ体であり、上記焼却筒12の下部に火格子13があり、当該火格子13よりも下方において焼却筒12と灰受け皿とによってその間に空気通路が構成されており、上記焼却器10が高周波加熱炉1に装着された状態で、焼却筒12内及び上部空間が燃焼ゾーンになっている。

特許

高周波加熱式焼却炉

鈴木 達也; 堂野前 寧; 原田 守

松本 武志*; 角田 俊也*; 佐藤 康士*

特願 2010-005130  公開特許公報  特許公報

【課題】廃棄物の高周波加熱を促進し、効率よく焼却処理を行えるようにし、しかも焼却筒の長寿命化を図ることができるようにする。また、廃棄物が破砕したプレス缶と可燃物の混合物であっても、高周波加熱による焼却処理の際にプレス缶同士の固着が生じず、そのため、再破砕などの後処理工程を要しないようにする。 【解決手段】高周波加熱装置10の内部に焼却器12が装着されており、該焼却器は、非磁性材料からなる焼却筒18と、該焼却筒を受ける焼却筒受け皿20と、前記焼却筒内に組み込まれている火格子22を備え、該火格子上に位置する廃棄物Wを高周波加熱により焼却し、火格子から落下する焼却灰を焼却筒受け皿で受ける構造であって、焼却筒内の火格子の下方に、強磁性の導電性材料からなり、落下する焼却灰を通過させる複数の空隙を備えた加熱促進体28が設置されている。

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