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報告書

もんじゅ模擬燃料集合体製造に係る技術報告

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

JAEA-Technology 2020-020, 73 Pages, 2021/03

JAEA-Technology-2020-020.pdf:8.26MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、現在、廃止措置が進められており、その第一段階として、炉心に装荷している燃料を取り出す工程がある。炉心の燃料集合体は、エントランスノズルが炉心支持板の連結管に挿入され自立しており、周辺の集合体によりパッド部を介して支え合い炉心体系を維持する構造となっている。そのため、燃料を取り出した場所に模擬燃料集合体を装荷し、燃料集合体を安定させる必要があった。このような背景を受け、もんじゅ炉心燃料集合体の製造経験のあるプルトニウム燃料技術開発センターへ、もんじゅ側から模擬燃料集合体の製造依頼があり、製造を行った。この報告書は、装荷する模擬燃料集合体の設計、製造、出荷について報告するものである。

論文

J-PARCリニアックの現状

小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10

J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。

論文

A New X-ray fluorescence spectroscopy for extraterrestrial materials using muon beam

寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 大澤 崇人; 橘 省吾*; 三宅 康博*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 髭本 亘; 土山 明*; 海老原 充*; et al.

Scientific Reports (Internet), 4, p.5072_1 - 5072_6, 2014/05

 被引用回数:28 パーセンタイル:79.02(Multidisciplinary Sciences)

X線の発見以来、人類は物体を透視する新たな目を獲得した。物体内部の密度分布を知ることのできる、X線ラジオグラフィと呼ばれるこの透視検査法は広範な領域で応用されている。近年、J-PARCにおいて強力なバルスミュオンビームが生成可能となり、これは新たな分析化学の領域を切り開くことができるツールである。本論文で我々はミュオン捕獲を利用した非破壊分析を報告する。我々はミュオンの運動量を報告する制御することで、mmオーダーで物体の軽元素深さ分布分析に成功し、有機物を含む隕石の分析にも成功した。今、ミュオンラジオグラフィという新たな目の利用が始まった。

論文

Performance of a remotely located muon radiography system to identify the inner structure of a nuclear plant

藤井 啓文*; 原 和彦*; 橋本 就吾*; 伊藤 史哲*; 角野 秀一*; Kim, S.*; 河内山 真美; 永嶺 謙忠*; 鈴木 厚人*; 高田 義久*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2013(7), p.073C01_1 - 073C01_20, 2013/07

 被引用回数:21 パーセンタイル:75.95(Physics, Multidisciplinary)

The performance of a muon radiography system designed to image the inner structure of a nuclear plant located at a distance of 64 m is evaluated. We conclude that there is an absence of fuel in the pressure vessel during the measurement period and profile the fuel material placed in the storage pool. The obtained data also demonstrate the sensitivity of the system to water-level changes in the reactor well and the dryer-separator pool. It is expected that the system could easily reconstruct a 2 m cubic fuel object. By operating multiple systems, typically four identical systems, viewing the reactor form different directions simultaneously, detection of a 1 m cubic object should be achievable within a period of a few months.

論文

J-PARC muon facility, MUSE

三宅 康博*; 下村 浩一郎*; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 牧村 俊助*; 幸田 章宏*; 藤森 寛*; 中原 一隆*; 竹下 聡史*; 小林 庸男*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012036_1 - 012036_7, 2010/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:91.45

The science facility (MUSE) along with the neutron, hadron and neutrino facilities is one of the experimental areas PF the J-PARC project, which was approved for construction in a period from 2001 to 2008. Construction of the MLF building was started in the beginning of 2004, and was completed at the end of the 2006 fiscal year. On September 19th, 2008, the graphite target for muon production was placed into the 3 GeV proton beam line. On September 26th, 2008, we finally succeeded to extract surface muon beams. We also succeeded in the extraction of the decay muons on December 25th, 2008.

論文

J-PARC decay muon channel construction status

Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 幸田 章宏*; 河村 成肇*; 藤森 寛*; 牧村 俊助*; 小林 庸男*; 中原 一隆*; 加藤 峯夫*; 竹下 聡史*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012050_1 - 012050_8, 2010/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:95.51

The new Muon Science Facility (MUSE) that is now under construction at J-PARC in the Materials and Life Sciences Facility (MLF) building will comprise four types of muon channels. In the first stage, a conventional superconducting decay muon channel (D-Line) was constructed, which can extract surface (positive) muons with an expected muon yield of $$10^7$$/s and decay positive/negative muon up to 120 MeV/c, with an expected muon yield of a few $$10^6$$/s at 60 MeV/c for both positive and negative muons. This channel will be used for various kinds of muon experiments like $$mu$$SR, muon catalyzed fusion and nondestruction elements analysis.

論文

JAEA-ASRC muon research at J-PARC MUSE

髭本 亘; 伊藤 孝; 二宮 和彦; Heffner, R.*; 下村 浩一郎*; 西山 樟生*; 三宅 康博*

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012012_1 - 012012_4, 2010/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:69.52

日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターではJ-PARC-MLFのミュオン科学実験施設(MUSE)において、ミュオンスピン回転緩和測定実験を行うための機器開発と設置を行っている。われわれは崩壊表面ミュオンビームラインからやってくるミュオンを最下流に設置された分光器に引き出している。ここでは現状を述べる。

論文

J-PARC Linac/RCSにおけるMPSサブシステムの開発

鈴木 隆洋; 吉川 博; 榊 泰直; 高橋 博樹; 伊藤 雄一; 加藤 裕子; 川瀬 雅人; 石山 達也; 福田 真平*; 渡邉 和彦*

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.84 - 86, 2008/00

J-PARCのMPSは、ビーム衝突による熱損傷と放射線損傷を極めて低減させるために設置された。実際、J-PARC Linacにおいては、運用されて1年半になるが、当初の仕様をほぼ満足する高速性(ビームロス検知からビーム完全停止まで5$$mu$$秒程度:実測)と、高信頼性(原因がわからない誤動作率がほぼゼロ)を実現している。このように異常発生時に高速にビームを停止することには十分満足する性能が得られた。しかし、研究施設としての実際のビーム運転を考慮した場合、高速でビームを停止する以外にも満足しなければならない要求がある。そこで、これらの要求を満足させるために、新たにMPSサブシステムを用意し、MPSの性能向上を図ることにした。サブシステムとして、(1)MPS発報時やビームパラメータ調整時などのビーム運転停止状態から、安定したビーム運転再開が行えるよう、ビームストッパ等の停止機器の動作順序を制御するためのユニット。(2)マルチワイヤモニタの挿入状態と運転モードを監視し、誤挿入によるマルチワイヤの損傷を防止するためのユニット。(3)主要機器のタイミング信号を監視するユニット、等の機器を製作した。本発表では、MPSの性能向上を実現するMPSサブシステムについて報告する。

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

報告書

HTTR後備停止系不具合の調査報告書

濱本 真平; 飯垣 和彦; 清水 厚志; 澤畑 洋明; 近藤 誠; 小山 直; 河野 修一; 小林 正一; 川本 大樹; 鈴木 尚; et al.

JAEA-Technology 2006-030, 58 Pages, 2006/03

JAEA-Technology-2006-030.pdf:10.69MB

日本原子力研究開発機構が所有する高温工学試験研究炉(HTTR)の反応度制御設備は、制御棒系と後備停止系の、動作原理の異なる二つの独立した系統で構成されている。通常運転時、原子炉の反応度を制御するとともに、運転時の異常な過渡変化時及び事故時に安全かつ確実に原子炉を停止させるものである。後備停止系は、万一制御棒系のみで原子炉を停止できない場合に、中性子吸収材である炭化ホウ素ペレットを炉心内に重力落下させ、いかなる運転状態からも原子炉を停止する機能を有するものであり、炭化ホウ素ペレットと、ペレットを収めるホッパ,電動プラグ,後備停止系駆動機構,ガイドチューブ等で構成されている。HTTRでは、平成16年7月26日から平成17年3月4日までの計画で、施設定期検査を実施してきたところ、2月21日の後備停止系の作動試験時に、本装置の16基のうち1基が正常に動作しないことがわかった。調査の結果、後備停止系が正常に動作しなかった原因は、後備停止系を駆動するモータの上部のオイルシールが変形したことによってグリースから分離した油がブレーキに到達し、ブレーキの磨耗した粉と混合することによって粘着物となり、粘着物がブレーキの解除を阻害したことによって、モータの駆動を妨げたことがわかった。

論文

Performance study of the cryogenic system for ITER CS model coil

加藤 崇; 濱田 一弥; 河野 勝己; 松井 邦浩; 檜山 忠雄; 西田 和彦*; 本田 忠明*; 種田 雅信*; 関口 修一*; 大都 起一*; et al.

ICEC16/ICMC Proceedings, p.127 - 130, 1996/00

ITER中心ソレノイド・モデル・コイル実験用冷凍機を製作した。本冷凍機は、冷凍能力5kW(4.5K)又は液化能力800l/hの能力を有し、原研のこれまでの技術開発結果を用いて開発した大型ヘリウム冷凍機である。本論文において、設計諸元を紹介すると共に計測した本システムの熱力学的特性結果を報告する。

報告書

抵抗溶接法の開発,1; 抵抗溶接法の基本特性評価試験およびクミール5照射用試験の製作

西山 元邦; 上村 勝一郎; 関 正之; 塚田 竜也*; 石橋 藤雄; 井坂 和彦*

PNC TN8410 95-046, 81 Pages, 1995/01

PNC-TN8410-95-046.pdf:4.07MB

抵抗溶接法は、接合面近傍の母材は溶融せず、軟化した状態で接合するため、熱影響部の幅はTIG溶接法等の融接法に比べ非常に小さくなる。そこで、酸化物分散強化型鋼(以下「ODS鋼」と言う)を溶接するため、加圧抵抗溶接(PRW-Pressurized Resistance Welding)法の技術開発を行うこととし、本溶接法に関しての基本特性の把握、クミール5照射試験(高速実験炉「常陽」にて実施する)のための試験片の製作を行い、その結果が得られたので報告する。(1)今回13KA(電流)2cycle(通電時間)250kgf(加圧力)で溶接した試料は、未接合部は無く被覆管と端栓の接合状態は良好なものが得られたが、高温引張試験において接合部破断となった。また、熱影響部の幅は、1.0mmとBN社のものより若干大きい程度であった。今後は、硬さ低下を少なくする、熱影響部の幅を狭くする等の溶接条件のさらなる検討(入熱パターンを変える・突き合わせ部の変更等)を行う必要がある。(2)今回、接合面の元素分析の結果、EPMAレベルではTi、Y等の耐熱元素の凝集は確認されなかった。今後は、接合部に溶融相が残っているかどうかをTEM等により解析を行う必要がある。(3)装置付属機器の改善について以下のことがらを実施した。1.被覆管コレットチャックの隙間を0.3mmにすることにより、全体にわたり熱が均一にもたらされ、未接合部の無い接合部が得られた(今後はさらに狭くする)。2.多分岐型の給電部にすることにより、チャックとホルダの接触面の電食を無くした。(4)今回は、常温・高温引張試験のみによる強度評価を行ったが、今後は、これらの試験に加えて内圧・単軸クリープ、回転曲げ疲労試験等のデータを採取し接合部の健全性評価を行う。(5)接合部の品質保証は、モニタリング機器による溶接条件の管理および超音波探傷法を用いた検査法の開発を行う予定である。

口頭

STACYによる溶液状ウラン燃料の臨界特性に関する試験及び実験,34; 非均質体系(1.5cmピッチ炉心)でのFP模擬元素の反応度効果

渡辺 庄一; 外池 幸太郎; 吉山 弘; 山本 俊弘; 井澤 一彦; 三好 慶典

no journal, , 

再処理施設の使用済燃料溶解時を模擬したSTACYの臨界体系として、PWR用寸法仕様相当の5wt%濃縮度の棒状燃料集合体(正方格子ピッチ1.5cm)を6wt%濃縮度の濃縮度ウラン硝酸水溶液で満たした体系において、核分裂生成物の模擬元素サマリウムを添加した場合の臨界量を測定するとともに、添加物の反応度効果を評価した。

口頭

TOPO reversed-phase extraction behavior of rutherfordium in HCl solutions

豊嶋 厚史; 笠松 良崇; 塚田 和明; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 石井 康雄; 當銘 勇人; 佐藤 哲也; 西中 一朗; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

Rf四塩化物錯体へのリン化合物の配位を系統的に調べるために、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)を抽出剤として用い、塩酸(HCl)系における抽出挙動を同族元素Zr, Hfとともに調べた。Rfの抽出率はZr, Hfとほぼ同じように2.0-7.0M HClにおいてHCl濃度の増加とともに増加することがわかった。このHCl濃度は以前行ったTBP抽出系で抽出率の変化が観測されたHCl濃度(7.0-8.0M)よりも低い。リン化合物が四塩化物錯体に配位しやすいほど、低いHCl濃度において金属イオンが抽出される。したがって、Rf, Zr, Hfのいずれの四塩化物錯体に対しても、TBPよりもTOPOの方が配位しやすいと考えられる。

口頭

La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$NiO$$_4$$における、低エネルギー励起の異常な温度変化

福田 竜生; 池内 和彦; Baron, A.*; 筒井 智嗣*; 内山 裕士*; 水木 純一郎; 山田 和芳*

no journal, , 

ペロフスカイト遷移金属酸化物は、温度や不純物等によってさまざまな性質を示し、応用的にも有用なものが多く、精力的に研究が進められている。その一つであるLa$$_{2-x}$$Sr$$_x$$NiO$$_4$$(LSNO)は広いSr濃度領域で、いわゆる静的なストライプ状態を示す。このLSNOにおいて、ボーズ温度因子から外れた異常な温度変化を示す低エネルギー(25$$sim$$40meV)励起が観測された。これはストライプ状態からの励起である可能性があり、温度変化を詳しく測定した。実験は、SPring-8のBL35XUにおいて、Si(888)反射(分解能約6meV)を用いて行った。実験結果では、以前と同じく高温で強くなる低エネルギーピークが観測されたが、その変化は$$Q$$によって異なり、差が最も明確に観測された(1.7,1.7,-1)付近では、35meV付近,240K以上で大きくなっていることがわかった。一方、より低エネルギーや離れた$$Q$$においては、温度変化はゆるやかになっている。しかしこれらの変化は、ネール温度($$sim$$155K)及びストライプ秩序転移温度($$sim$$200K)のいずれよりも高く、この異常な温度変化のピークとストライプ秩序との関連に関しては、より詳細な実験と考察が必要である。

口頭

遮水性の構造として機能する断層及びその周辺岩盤の変質作用とその特徴; 瑞浪超深地層研究所に分布する土岐花崗岩での研究事例

鶴田 忠彦; 越智 稔; 湯口 貴史; 田上 雅彦; 各務 和彦; 吉田 英一*; 西本 昌司*; 西山 忠男*; 中俣 公徳*

no journal, , 

放射性廃棄物の地層処分,石油資源探査,CO$$_{2}$$の地中貯留などの地下の地質環境を対象とした調査では、地下水の流動や水質分布に影響を与える地質構造の分布や特徴を把握することが重要である。地下水の流動などに影響を与える地質構造の一つとして遮水性の構造として機能する断層があげられる。断層が遮水性の機能を有する原因は粘土鉱物を多く含む断層岩や変質岩の分布と考えられることから、粘土鉱物を形成した変質プロセスの理解は、遮水性の構造として機能する断層の分布や特徴を理解するうえで必要不可欠である。日本原子力研究開発機構が建設を進めている瑞浪超深地層研究所(以下、「研究所」)では、遮水性の構造として機能する断層が確認されていることから、当該断層を研究事例とした地球化学的,鉱物学的な検討に基づく変質プロセスの解明を進めている。本報ではこれまでに得られた知見について報告する。

口頭

茨城県北部土壌中の福島原発由来放射性核種

金谷 佑亮*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 佐藤 望; 大江 一弘; 宮本 ユタカ; 安田 健一郎; 二宮 和彦; et al.

no journal, , 

茨城県北部を中心に、栃木県東部及び福島県と千葉県の一部について土壌サンプルを採取し、ゲルマニウム半導体検出器で$$gamma$$線を測定して内部に含まれる放射性核種の同定と定量を行った。放射性Csの分布は均等ではなく地域ごとに差が生じており、福島・栃木・茨城県境付近において比較的大きな値が測定され、そこから南に進むにつれて値は下がっていくが、茨城県霞ヶ浦近辺で数値はわずかながら再び上昇するという分布が得られた。

口頭

茨城県北部土壌における福島原発事故由来の放射性核種の分布

金谷 佑亮*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 佐藤 望; 大江 一弘; 宮本 ユタカ; 安田 健一郎; 二宮 和彦; et al.

no journal, , 

2011年3月11日に発生した東日本大震災による福島第一原子力発電所の事故により、原子炉由来の放射性物質が環境中に飛散した。広い範囲に飛散した放射性物質の一部は、現在も土壌表面に留まっている。放射線防護の観点から、放射性物質の飛散状況について把握することが必要である。われわれのグループでは、茨城北部を中心に採取した土壌サンプル中に含まれる放射性物質を$$gamma$$線測定によって同定・定量した。これにより、対象地域土壌における放射性物質の分布について明らかにしたので、報告する。

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の開発・運用準備状況

山岸 明彦*; 横堀 伸一*; 橋本 博文*; 矢野 創*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 中川 和道*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。そこから、地球由来微生物の惑星間移動の可能性を検討する。さらに、宇宙塵に含まれて地球に飛来する有機物が宇宙空間で変成する可能性を検討する。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置(ExHAM)に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。本講演では、本計画の概要と打上げ一年前の準備状況等について報告する。

口頭

平成29年度原子力関連業務従事者研修「廃止措置専門講座」

磯見 和彦; 松嶌 聡; 中山 保; 石山 正弘; 中村 保之

no journal, , 

原子力発電施設等の保守点検や廃止措置業務等への参入及び技術力向上を希望する県内企業を対象に、若狭湾エネルギー研究センターが主催する平成29年度原子力関連業務従事者研修【専門講座II】廃止措置専門講座において、「ふげん」の廃止措置、技術開発状況、解体工事概要等に関する講義を行う。

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