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報告書

焼却灰のセメント固化試験手引書

中山 卓也; 川戸 喜実; 大杉 武史; 嶋崎 竹二郎; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘

JAEA-Technology 2014-046, 56 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2014-046.pdf:7.61MB

日本原子力研究開発機構では、保有する原子力施設等の研究開発活動で発生した放射性の可燃性及び難燃性廃棄物を、減容のため焼却処理をしている。焼却処理により発生した焼却灰はセメント固化して処分する計画としている。焼却灰は各拠点で発生するが、焼却炉型や廃棄物により特徴が異なるため、セメントの固化条件を設定するための基礎試験を拠点毎に行い、データを取得する必要がある。また、セメント固化試験においては、共通に評価すべき項目があるため、統一した手順で試験を進めていくことが重要である。本手引書は、セメント固化処理設備の設計に向けた基礎的なデータ取得を計画する際に、試験方法や条件設定の参考として利用するために作成した。焼却灰のセメント固化試験において評価すべき項目として、法規制において廃棄体に求められる要件について整理し、一軸圧縮強度や流動性などの技術的な7つの評価項目を抽出した。試験を計画する際に必要となる焼却灰, セメント, 水, 混和材料の選定方法の項目、試験固化体の作製手順の項目及び膨張、一軸圧縮強度、溶出量等の評価の方法の項目については、これまでの知見から注意すべき点を記載した。同時に、固化条件の最適化に向けた試験フロー及び調整の指針についてまとめた。最後に、各拠点でセメント固化試験に着手する際の助けとなるよう、目標とする固化条件を満足する固化可能な範囲の目安及び固化技術開発の課題について取りまとめたものである。

論文

Expansion control for cementation of incinerated ash

中山 卓也; 鈴木 眞司; 花田 圭司; 富岡 修; 佐藤 淳也; 入澤 啓太; 加藤 潤; 川戸 喜実; 目黒 義弘

Proceedings of 2nd International Symposium on Cement-based Materials for Nuclear Wastes (NUWCEM 2014) (CD-ROM), 12 Pages, 2014/06

A method, in which incinerated ash is solidified with a cement material, has been developed to dispose of radioactive incinerated ash waste. A small amount of metallic Al, which was not oxidized in the incineration, existed in the ash. When such ash was kneaded with a cement material and water, H$$_{2}$$ generation began immediately just after the kneading, H$$_{2}$$ bubbles pushed up the kneaded muddy material and an expanded solidified form was obtained. In this study, we tried to control H$$_{2}$$ generation by means of following two methods, one was a method to let metallic Al react prior to the cementation and the other was a method to add an expansion inhibitor that made an oxide film on the surface of metallic Al. The solidified forms prepared using the pre-treated ash and lithium nitrite were not expanded.

論文

Development of separation technique of sodium nitrate from low-level radioactive liquid waste using electrodialysis with selective ion-exchange membranes

入澤 啓太; 中川 明憲; 鬼澤 崇*; 小河原 貴史*; 花田 圭司; 目黒 義弘

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 5 Pages, 2013/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:31.33

An advanced method, in which electrodialysis separation of sodium nitrate and decomposition of nitrate ion are combined, has been developed to remove nitrate ion from low-level radioactive liquid wastes including nitrate salts of high concentration. An engineering scale apparatus with two electrodialytic devices, in which the sodium and nitrate ions were separately removed by each device, was produced on the basis of the results of fundamental investigation previously reported, and the performance of the apparatus was tested. Both the ions were successfully removed at the same time, though these ions were separately transferred using two electrodialytic devices. And also effect of several experimental parameters such as current and temperature on current efficiency of both the ions of each device was investigated.

報告書

低レベル放射性廃棄物の廃棄体輸送に関する検討

高橋 邦明; 川戸 喜実; 花田 圭司

JAEA-Review 2009-010, 37 Pages, 2009/07

JAEA-Review-2009-010.pdf:2.39MB

今後、放射性廃棄物の処分が本格化すると、大量の廃棄体を処理施設から埋設処分施設へ輸送することが予想されることから、廃棄体の輸送については、安全,確実な方法の検討が必要であるとともに、輸送作業の軽減や輸送コストの低減が重要な検討課題となる。そこで、輸送計画の具体化に資するため、廃棄体輸送に関する関係法令,規則及び規準等を調査・整理するとともに、一例として原子力機構の再処理施設及びMOX施設から発生する廃棄体の輸送区分や一定規模の廃棄体量を想定したときの輸送回数,輸送コスト等について検討を行った。検討にあたっては、平成17年に取りまとめたTRU廃棄物処分技術検討書等で想定した原子力機構の廃棄体を例に行った。その結果、輸送区分は、IP型輸送物は86%、A型輸送物は2%、B型輸送物は12%であった。一方、輸送回数に関しては、TRU廃棄物処分技術検討書等で想定した再処理施設及びMOX施設廃棄物の廃棄体量を海上輸送した場合、120回程度になることがわかった。

論文

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

 被引用回数:23 パーセンタイル:31.5(Chemistry, Multidisciplinary)

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。

報告書

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1$$times$$10 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。

口頭

貴金属触媒を用いる硝酸イオンの還元分解,9; 触媒寿命に及ぼす反応熱負荷の影響

門脇 春彦; 花田 圭司; 渡邉 陽子; 大曽根 理; 加藤 篤; 目黒 義弘

no journal, , 

ヒドラジン及びパラジウム-銅担持活性炭触媒を用いる高濃度硝酸ナトリウム溶液中の硝酸イオンの還元分解において、触媒濃度を調整して触媒の寿命試験を行った。触媒にかかる反応熱の負荷が小さいほど触媒寿命が長くなることを確認した。また、溶液中に添加した硫酸塩やTBP等が触媒寿命に影響しないことを明らかにした。

口頭

放射性廃液中の硝酸ナトリウムの膜分離技術開発,6; 工学試験装置を用いた模擬低レベル放射性廃液からの硝酸塩分離試験

中川 明憲; 花田 圭司; 目黒 義弘

no journal, , 

工学規模の電気透析分離装置を用いて、再処理廃液の模擬溶液からの硝酸ナトリウムの分離試験を行った。分離性能、膜分離後の溶液組成などを調べるとともに、強酸から強アルカリまでの広範囲の液性の溶液からNO$$_3^{-}$$を分離できることを示した。

口頭

生物脱硝試験用汚泥の放射線照射試験

中川 明憲; 小河原 貴史; 鬼澤 崇*; 花田 圭司; 中山 卓也; 目黒 義弘

no journal, , 

$$^{60}$$Coを線源とする$$gamma$$線を用いてNO$$_3^{-}$$分解中の活性汚泥の$$gamma$$線に対する耐性を評価した。1, 10, 100Gy/hの線量率で1日約20時間、250時間に渡って照射することで、線量率に依存することなく600Gyの線量まで90%以上の分解率を維持できることを示した。

口頭

焼却灰のセメント固化試験,5; 放射線分解による水素ガス発生

中山 卓也; 鈴木 眞司; 花田 圭司; 川戸 喜実; 目黒 義弘

no journal, , 

焼却灰をセメントで固化した試料に$$gamma$$線照射し、発生する水素ガス量を調べた。放射線分解によりセメント固化試料から発生する水素は試料中の自由水量に大きく影響すること、混練条件や照射条件の違いによる顕著な影響がないこと、水素ガス発生のG値が単純な水の放射線分解のそれとは異なることなどを見出した。

口頭

$$gamma$$線照射による焼却灰のセメント固化体からの水素ガス発生,3

中山 卓也; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 川戸 喜実; 目黒 義弘

no journal, , 

原子力機構で発生した可燃物,難燃物の放射性廃棄物は焼却処理し、セメント固化体として廃棄体化することが検討されている。セメント固化体は内包する水の放射線分解により水素ガスが発生するおそれがある。廃棄体の健全性を評価するため、焼却灰の充填率,水セメント比,吸収線量率,吸収線量をパラメータとし、$$^{60}$$Coを線源とする$$gamma$$線照射を行い、焼却灰セメント固化体から発生する水素のG値の算出を試みた。固化体中の自由水量が多くなるにつれ水素ガス発生量は多くなる傾向を示した。一方、自由水に対するG値は自由水量が多くなるにつれ、G値が小さくなる傾向が見られた。

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