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論文

核燃料物質使用施設の高経年化対策に係わる安全評価手法の改善策の検討

坂本 直樹; 藤島 雅継; 水越 保貴

保全学, 19(2), p.125 - 126, 2020/07

日本原子力研究開発機構大洗研究所では、高速炉用MOX燃料等の研究開発施設として核燃料物質使用施設(5施設)を有している。全ての施設は約40年以上経過しており、これらを安定的に稼働させるために、平成14年に安全評価手法を構築し、施設の保全活動に取り組んできた。しかしながら、管理する設備機器のなかには、安全評価で課題解消したにも係わらず、その後同様の不具合が再発し、施設の運転に支障をきたしているものがみられた。このため本報では、これら保全活動の実績を分析したうえで、問題点を抽出し、さらなる改善策について検討した結果を報告する。

報告書

内圧が上昇した核燃料物質貯蔵容器の開封点検用チャンバーの設計

丸藤 崇人; 佐藤 匠; 伊東 秀明; 鈴木 尚; 藤島 雅継; 中野 朋之

JAEA-Technology 2019-006, 22 Pages, 2019/05

JAEA-Technology-2019-006.pdf:2.84MB

2017年6月6日に日本原子力研究開発機構大洗研究所燃料研究棟において発生した核燃料物質による汚染事故では、点検のためにフード内で核燃料物質を収納したプルトニウム・濃縮ウラン貯蔵容器の蓋を開封した際に、内部の樹脂製の袋(PVCバッグ)が破裂して核燃料物質の一部が実験室内に飛散した。事故の主原因は、核燃料物質と混在していたエポキシ樹脂の放射線分解によってガスが発生したことによる貯蔵容器の内圧上昇であった。燃料研究棟には他にも核燃料物質を収納している貯蔵容器が約70個存在するため、今後これらの貯蔵容器を開封点検し、内容物の状態確認及び有機物を含む試料等の安定化処理を実施する計画である。グローブボックス内において内圧の上昇した貯蔵容器の開封点検を安全・確実に実施するためには、気密環境下で貯蔵容器の蓋を開放して内部を点検できる耐圧チャンバー(開封チャンバー)の開発が必要となる。本報告書は、この開封チャンバーの設計に関する課題、その対策及び設計結果についてまとめたものである。

論文

Development of a method of periodic safety review to cope with the aging degradation of hot laboratories

玉置 裕一; 大森 雄; 藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹

Proceedings of 53rd Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling Working Group (HOTLAB 2016) (Internet), 6 Pages, 2016/11

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターの核燃料使用施設では、高速炉用燃料や材料開発のための試験が行われている。1970年代に建設されたこれらの施設は、40年以上に渡り運転経験を蓄積してきた。施設を安全で継続的に運転するためには、電源設備、マニプレータ、インセルクレーン、排風機や換気設備といった、重要設備のメンテナンスが必要となる。本定期安全評価手法は、日本の実用原子炉施設等で実施されている手法を基に核燃料使用施設に適用している。本論文では、安全評価手法を用いた核燃料使用施設での定期安全評価の取り組みについて報告する。

論文

核燃料物質使用施設の高経年化に係る安全性評価手法の開発

藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹; 大森 雄

保全学, 13(2), p.115 - 125, 2014/07

大洗研究開発センター福島燃料材料試験部には、高速増殖炉の高性能燃料及び材料の開発を目的とした5つの核燃料物質使用施設 照射後試験施設がある。これらの施設は昭和40年代から50年代に建設されたもので、ホットインからいずれも30年以上経っている。そこで、施設の安全の確保のため、平成15年度より独自の安全評価に取組んでいる。この取組みは、想定されるリスクを摘出し、未然に適切な処置を施すなどの対策によりトラブルを防止しようというものである。その精神は、発電用原子炉等の高経年化対策に適用されている定期安全評価に学んでいる。評価手法の特徴は、安全に影響するさまざまな要因を数値化し、性能劣化監視指標により、適切な保全活動に反映していく点にある。本論文では、福島燃料材料試験部で行っている施設の安全評価への取組みについて、経緯,評価手法と保全活動への展開の状況についてまとめた。

論文

核燃料物質使用施設の安全評価の取組み

藤島 雅継; 坂本 直樹; 水越 保貴; 雨谷 富男; 大森 雄

日本保全学会第5回学術講演会要旨集, p.388 - 392, 2008/07

大洗研究開発センター燃料材料試験部には、高速増殖炉の高性能燃料及び材料の開発を目的とした5つの核燃料物質使用施設(照射後試験施設)がある。これらの施設は昭和40年代から50年代に建設されたもので、ホットインからいずれも30年以上経っている。そこで、施設の安全の確保のため、平成15年度より独自の安全評価に取組んでいる。この取組みは、想定されるリスクを摘出し、未然に適切な処置を施すなどの対策によりトラブルを防止しようというものである。その精神は、発電用原子炉等の高経年化対策に適用されている定期安全評価(Periodic Safety Review:PSR)に学んでいる。評価手法の特徴は、安全に影響するさまざまな要因を数値化し、性能劣化監視指標(Performance Indicator:PI)により、適切な保全活動に反映していく点にある。本報では、燃料材料試験部で行っている施設の安全評価への取組みについて、経緯,評価手法と保全活動への展開の状況について報告する。

報告書

$$gamma$$線スペクトル測定に基づく燃料ピンの内圧評価

勝山 幸三; 藤島 雅継; 永峯 剛; 松元 愼一郎

JNC TN9410 2003-006, 40 Pages, 2003/08

JNC-TN9410-2003-006.pdf:1.04MB

燃料ピンの非破壊試験の一つである$$gamma$$線スペクトル測定では、核分裂生成(FP)ガス の一核種である85Krを計測できる。その計測結果から、燃料ピン内に放出されたFP ガス量等を評価することができる。今回、高速実験炉「常陽」で照射された燃料ピンに対し、その計測及び評価を実施した。そこで計測した燃料ピンについては、さらにパンクチャ試験に供し、実際のFP ガス量及び内圧を求めた。その試験結果と比較し、85Kr計測値から得られた推定結果の妥当性を検証した。 主な結果を以下に示す。(1) $$gamma$$線スペクトル測定結果から導かれるFPガス量、燃料ピン内圧は、パンクチャ試験により得られるデータと比較し、誤差率$$pm$$25%以内であることを確認した。(2)継続照射が予定されている特殊燃料集合体(PFB090)に対して本手法を適用した結果、内圧が最も高い燃料ピンは、燃焼度が110GWD/tを超えるコンパートメント5に装荷された燃料ピンである。その値は、約50kg/cm2と推定された。

口頭

照射後試験施設等の安全評価と運転管理,1; 安全評価手法

水越 保貴; 藤島 雅継; 坂本 直樹; 雨谷 富男; 大森 雄

no journal, , 

燃料材料試験部が所管する核燃料物質使用施設(照射後試験施設等)は、ホットインからいずれも30年以上経っており、計画的に高経年化対策を施していく必要がある。そこで発電用原子炉等の高経年化対策に適用されている定期安全評価(Periodic Safety Review: PSR)を参考として、平成15年度より独自の手法により施設の安全評価に取組んできた。本報告では、燃材部で構築した手法について報告する。燃材部で構築した手法は、まず、施設を構成する設備ごとに経年化により懸念される補修課題を摘出し、その補修課題ごとに不具合の予兆を捉えるための性能劣化監視指標(PI)を設定する。次に、摘出した補修課題の危険度やPIの信頼性等の要因を数値化し、設備ごとの継続的な安全性を大きく4つにランク付けする。施設の高経年化対策の計画策定にあたっては、この安全性ランクに加え、当該設備が故障した際の影響度についても考慮し、総合リスクポイントを算出する。総合リスクポイントは、高点数ほど保全優先度が高いことを示し、信頼性の高い高経年化計画の策定を可能とした。

口頭

照射後試験施設等の安全評価と運転管理,2; 安全評価と運転管理の実績

藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹; 雨谷 富男; 大森 雄

no journal, , 

平成15年度の試行運用を含め、これまでに計6回の照射後試験施設等の安全評価を実施し、合計で約420設備の安全性を毎年度確認してきた。設備ごとに設定した性能劣化監視指標(PI)と安全性ランクは、直接的に運転管理に反映され、高経年化の視点から力点を置くべき設備とその性能劣化の監視項目を明確にし、予防保全の的確性と適時性が向上する。また、この評価のプロセスを通じて、各設備固有の技術・技能の伝承にも役立てられている。ここでは、計装用空気圧縮機のモーターベアリングの磨耗を事例として報告する。ベアリングの磨耗進行は、一般にモーター負荷電流の増加に現れ難く、回転音の変化として現れるため、騒音環境の中では、熟練者による聴音によって感知が可能であった。そこで、この「熟練者の聴音」についてPIを設定することにより、性能劣化を見極めて適切に措置する仕組みが有効に働き、施設の負圧制御に不可欠な圧縮空気の安定供給・運転信頼性の向上を可能とした。このように、安全評価に基づいて、各設備に的確な措置を施しながら施設の安全を確保している。

口頭

核燃料物質使用施設の安全評価の取組み,3; 高経年化施設の運転管理の改善方策

藤島 雅継; 雨谷 富男; 水越 保貴; 坂本 直樹; 大森 雄

no journal, , 

大洗研究開発センター燃料材料試験部の核燃料物質使用施設(5施設)では、高速増殖炉の研究開発を中心とした燃料・材料の照射後試験を実施している。これらの施設は、いずれも運転開始から30年以上経過しているが、非密封核燃料物質を取り扱える数少ない照射後試験施設として各方面から利用されており、今後も有効活用することが期待されている。平成14年度から自主的な保安活動として施設の安全評価に取組むとともに、その評価結果に基づいて適切に保全活動を展開し、成果を上げてきた。また、この活動の中では、次の世代を担う人材育成にも取組んできた。しかしながら、運転開始当初から在籍してきた熟練した運転要員の世代交代の時期を迎え、施設固有の保全にかかわる技術・技能の継承等が喫緊の課題となりつつある。さらに、施設や設備の高経年化が進むことにより、相対的に保全の技術的難易度が上がりつつある。このような状況においても施設の安全確保はゆるがせにはできないことから、高経年化によるリスクを軽減し、将来的な施設の保安確保を目的とした運転管理の改善に取組む必要が生じている。本報では、その運転管理の改善の方策について報告する。

口頭

核燃料物質使用施設の安全評価の取組み,2; H20年度の評価結果と保全経験

雨谷 富男; 藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹; 大森 雄

no journal, , 

大洗研究開発センター燃料材料試験部は、高速増殖炉の燃料及び材料の開発を行う照射後試験施設とプルトニウム燃料の研究施設の運転管理を行っている。照射後試験施設は4施設管理しており、照射燃料集合体試験施設,照射燃料試験施設,照射材料試験施設及び第2照射材料試験施設である。また、プルトニウム燃料の研究施設は燃料研究棟である。これらの施設は、運転開始からいずれも30年以上経過しており、独自の手法によりこの5施設の安全評価を行うとともに、適切な保全に取組んできた。平成20年度は、これら5施設のすべての保安上重要な設備(計372設備)の継続的な安全性を確認し、施設の状態は良好であった。また、安全評価結果に基づき、適切な保全活動を展開し、上記372設備のうちの38設備の補修課題を解消して施設の安全を確保している。本報では、平成20年度の各施設の安全評価結果と保全経験の実例を報告する。

口頭

Management for preventive maintenance and the safety operation of hot laboratory

藤島 雅継; 坂本 直樹; 水越 保貴; 雨谷 富男; 大森 雄

no journal, , 

原子力機構大洗研究開発センターでは、高速炉用の燃料及び材料の開発を行う照射燃料集合体試験施設(FMF),照射燃料試験施設(AGF),照射材料試験施設(MMF)及び燃料研究棟(PFRF)といったホットラボが稼働中である。いずれの施設もホットインしてから30年以上が経過している。今後も高速炉開発にこれらの施設を有効に活用するため、安定・安全運転を実現しなければならない。施設を健全に運転するためには、核燃料物質の漏洩を防止するためのさまざまな設備を適切に予防保全していく必要がある。そこで、施設を構成する設備の安全性を評価し、適切に保全を行うための手法を独自に構築した。この安全評価手法では、高経年化により設備が故障する危険性、故障時期の見極めやすさ、国の基準への適合性といった3つの観点から設備の安全性を評価する。安全性は、数値化され、保全の優先度を明確に示す。また、設備の故障時期を見極めるために、性能劣化を監視する指標を定め、適切なタイミングで補修する。これにより、施設は安定・安全運転を継続している。本報では、ホットラボを健全に運転するための安全評価手法及びその評価結果に基づく保全経験について述べる。

口頭

核燃料物質使用施設の安全評価の取組みと今後の改善

藤島 雅継; 大森 雄

no journal, , 

大洗研究開発センター燃料材料試験部には、高速増殖炉の高性能燃料及び材料の開発を目的とした5つの核燃料物質使用施設がある。これらの施設はホットインからいずれも30年以上経っている。そこで、施設の安全確保のため、平成15年度より独自の安全評価に取組んでいる。この取組みは、想定されるリスクを摘出し、未然に適切な処置を施すなどの対策によりトラブルを防止するものである。その精神は、発電用原子炉等の高経年化対策に適用されている定期安全評価に学んでいる。特徴は、安全に影響する要因を数値化し、性能劣化監視指標により、保全活動に反映していく点にある。また、この活動の中では、次の世代を担う人材育成にも取組んできた。しかし、熟練した運転要員の世代交代を迎え、施設固有の保全技術・技能の継承等が喫緊の課題となりつつある。さらに、高経年化により相対的に保全の技術的難易度が上がりつつある。このような状況においても施設の安全確保はゆるがせにはできないことから、将来的な施設の保安確保を目的とした運転管理の改善に取組む必要が生じている。本講習会では、施設の安全評価への取組み、並びに今後の改善方策について報告する。

口頭

核燃料物質使用施設の高経年化対策に係わる安全評価手法の開発

坂本 直樹; 藤島 雅継; 水越 保貴

no journal, , 

高経年化した核燃料物質使用施設の保全活動に用いた安全評価手法について、これまでの活動実績を分析したうえで、さらなる保全活動の向上を図るために改善方針を検討した。これまで本取組みは、高経年化した核燃料物質使用施設の安定的な運転に重要な役割を果たしてきた。本報で検討した安全評価手法の改善方針を令和2年度中に取り入れることによって、設備機器の保全管理のさらなる向上を図ることとする。

口頭

核燃料物質使用施設の高経年化対策に係わる安全評価手法の開発,2; 設備機器の高経年化リスク評価フローの検討

玉置 裕一; 磯崎 涼佑; 鈴木 隆太; 赤田 雅貴; 澤幡 哲司; 米澤 諒真; 藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹

no journal, , 

高経年化した核燃料物質使用施設の保全活動に用いた安全評価手法について、これまでの活動実績と改善計画をもとに、設備機器の高経年化リスク評価フローを検討した。設備機器の故障発生時の影響を多角的に数値化し、経年化の影響を加味することで、掲示変化を定量的に把握できるようにした。また、設備機器が機能喪失に至ると想定されるリスクポイントを最大に設定することで、機能喪失までの期間を見極め、計画的な保全に資することとした。これら検討の結果、補修課題の再発を考慮した設備機器の評価管理の見通しを得た。

口頭

核燃料物質使用施設の高経年化リスク評価手法の開発,1; 高経年化設備機器のリスクポイント評価

磯崎 涼佑; 玉置 裕一; 鈴木 隆太; 赤田 雅貴; 澤幡 哲司; 鈴木 尚; 米澤 諒真; 藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹

no journal, , 

核燃料物質使用施設における設備機器の経年劣化に対応した保守管理を実現するため、高経年化リスク評価手法を開発しており、設備機器の故障発生時の影響や発生確率を示すリスクポイントの算出方法を検討した。

口頭

核燃料物質使用施設の高経年化リスク評価手法の開発,2; 高経年化リスクアセスメントにおけるリスク評価手法の検討

澤幡 哲司; 玉置 裕一; 磯崎 涼佑; 鈴木 隆太; 赤田 雅貴; 鈴木 尚; 米澤 諒真; 藤島 雅継; 水越 保貴; 坂本 直樹

no journal, , 

核燃料使用施設における設備機器の経年劣化に対応した保守管理を実現するため、高経年化リスクアセスメントを開発しているが、これまで行われてきた保全対象設備の抽出・細分化によるリスクの特定及び故障発生時の影響等を考慮したリスク分析に加え、リスク評価プロセスを追加し、リスクポイント最大値との比較等を行うことで、設備機器の重要度によらず、保守対応の必要性・優先度を詳細に検討することが可能となった。また、本評価手法を実際の設備に適用することで、施設の維持管理を改善できる見通しが得られた。

口頭

樹脂を含有した実験済核燃料物質の酸化熱処理による安定化

佐藤 匠; 森下 一喜; 音部 治幹; 藤島 雅継; 中野 朋之

no journal, , 

2019年に発生した日本原子力研究開発機構大洗研究所の燃料研究棟における汚染事故は、核燃料物質と混在したエポキシ樹脂等がプルトニウムからの放射線で分解して水素等のガスが発生し、貯蔵容器内の圧力が上昇したことが原因であった。同様の事故を防ぐため、樹脂を含有した実験済核燃料物質は樹脂を分離して安定化してから貯蔵する必要がある。そのため本研究では、窒化物燃料や炭化物燃料に関する基礎試験で使用した実験済試料のうち粉末状の核燃料物質をエポキシ樹脂と混合して固化した試料及び塊状の核燃料物質をフェノール樹脂(ベークライト)で固定した試料について、酸化熱処理による安定化を実施した。空気気流中において650$$^{circ}$$C以上で加熱した結果、どちらの試料も樹脂は気体状に熱分解して除去され、核燃料物質は酸化物の粉末として回収された。この結果から、本手法が樹脂を含有した試料の安定化処理の方法として有効であることが分かった。

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