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報告書

数値解析手法による乾式除染性能評価に関する研究,3(共同研究)

百武 徹*; 武藤 明徳*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*; 横山 薫; 高橋 信雄; 秦 はるひ; 杉杖 典岳

JAEA-Research 2011-035, 53 Pages, 2012/01

JAEA-Research-2011-035.pdf:3.13MB

核燃料施設の廃止措置では、放射性廃棄物の発生量を極力少なくすることや、解体作業時の被ばく線量を低減することを目的として、一般的に、解体前系統除染や解体後の除染が行われている。人形峠環境技術センターでは、おもに、ウラン化合物により金属表面が汚染した機器を対象とした系統除染として「七フッ化ヨウ素(以下、IF$$_{7}$$という。)を用いた乾式除染」を適用している。「IF$$_{7}$$を用いた乾式除染」は、金属表面に付着したウラン化合物とIF$$_{7}$$の化学反応により除染を行う技術であるが、このような、除染ガスを用いた乾式除染技術に関しては、除染の進展メカニズムや除染レベル等の除染性能に関する基礎研究は、必ずしも十分に行われておらず、これらの研究を実施し、乾式除染技術として一般化することが求められている。このため、本研究では、人形峠環境技術センターで実施している、IF$$_{7}$$ガスを用いた乾式除染データを活用し、最終的には乾式除染の基礎的メカニズムのモデル化を行うことを目的とし、これらの研究の基礎的知見として、数値解析手法によりUF$$_{6}$$の付着現象に関する解析を実施した。

報告書

数値解析手法による乾式除染性能評価に関する研究,2(共同研究)

百武 徹*; 武藤 明徳*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*; 横山 薫; 高橋 信雄; 秦 はるひ; 杉杖 典岳

JAEA-Research 2010-032, 32 Pages, 2010/10

JAEA-Research-2010-032.pdf:1.72MB

核燃料施設の廃止措置では、放射性廃棄物の発生量を極力少なくすることや、解体作業時の被ばく線量を低減することを目的として、一般的に、系統での除染や解体後の除染が行われている。人形峠環境技術センターでは、おもに、ウラン化合物により金属表面が汚染した機器を対象とした系統除染として「七フッ化ヨウ素を用いた乾式除染」を適用している。「七フッ化ヨウ素を用いた乾式除染」は、金属表面に付着したウラン化合物と七フッ化ヨウ素の化学反応により除染を行う技術であるが、このような、除染ガスを用いた乾式除染技術に関しては、除染の進展メカニズムや除染レベル等の除染性能に関する基礎研究は、必ずしも十分に行われておらず、これらの研究を実施し、乾式除染技術として一般化することが求められている。このため、本報告では人形峠環境技術センターで実施している、七フッ化ヨウ素ガスを用いた乾式除染データを活用し、乾式除染の基礎的メカニズムのモデル化を行うことを目的として、数値解析手法により、除染対象となる六フッ化ウランの金属表面付着現象に関する解析結果を報告する。

報告書

数値解析手法による乾式除染性能評価に関する研究(共同研究)

百武 徹*; 武藤 明徳*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*; 横山 薫; 高橋 信雄; 綱嶋 康倫; 江間 晃; 杉杖 典岳

JAEA-Research 2009-047, 92 Pages, 2010/01

JAEA-Research-2009-047.pdf:5.13MB

核燃料施設の廃止措置では、放射性廃棄物の発生量を極力少なくすることや、解体作業時の被曝線量を低減することを目的として、一般的に、系統での除染や解体後の除染が行われている。人形峠環境技術センターでは、おもに、ウラン化合物により金属表面が汚染した機器を対象とした系統除染として「七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)を用いた乾式除染」を適用している。「七フッ化ヨウ素を用いた乾式除染」は、金属表面に付着したウラン化合物と七フッ化ヨウ素の化学反応により除染を行う技術であるが、このような、除染ガスを用いた乾式除染技術に関しては、除染の進展メカニズムや除染レベルなどの除染性能に関する基礎研究は、必ずしも十分に行われておらず、これらの研究を実施し、乾式除染技術として一般化することが求められている。このため、本研究では、人形峠環境技術センターで実施している、七フッ化ヨウ素ガスを用いた乾式除染データを活用し、乾式除染の基礎的メカニズムのモデル化を行うことを目的として、数値解析手法による乾式除染性能評価を実施した。

口頭

七フッ化ヨウ素ガスを用いた系統除染に関する基礎的研究,1; プラント運転データを用いたウラン化合物付着メカニズムと速度の推定

横山 薫; 秦 はるひ; 杉杖 典岳; 百武 徹*; 武藤 明徳*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*

no journal, , 

七フッ化ヨウ素を用いた除染手法は、ウラン濃縮プラントのような六フッ化ウランを取り扱った施設の系統除染手法として知られている。本報告では、七フッ化ヨウ素を用いた系統除染のメカニズムを分子レベルで解明することを目指した研究のための基礎的情報の整備として、プラント運転データを用いた、プラント機器内部に付着するウラン化合物である四フッ化ウランの生成過程の推定結果、四フッ化ウランの付着速度の推定結果及び四フッ化ウランと七フッ化ヨウ素の活性化エネルギーについて報告する。

口頭

七フッ化ヨウ素ガスを用いた系統除染に関する基礎的研究,2; ウラン化合物付着メカニズム解明のための分子間ポテンシャル評価

秦 はるひ; 横山 薫; 杉杖 典岳; 百武 徹*; 武藤 明徳*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*

no journal, , 

七フッ化ヨウ素を用いた除染のメカニズムを分子レベルで解明するための最初のステップとして、六フッ化ウランと金属(鉄)との物理吸着及び化学反応の可能性、六フッ化ウランと四フッ化ウラン(固体)との物理吸着及び化学反応の可能性について検討を行うため、六フッ化ウランの分子間、六フッ化ウランと鉄、六フッ化ウランと四フッ化ウラン(固体)間の分子間ポテンシャルを分子軌道法により評価し、このデータをもとに六フッ化ウランの付着メカニズムについて推定した結果を報告する。

口頭

七フッ化ヨウ素ガスを用いた系統除染に関する基礎的研究,3; ウラン化合物付着メカニズム解明のための活性化エネルギー評価

横山 薫; 秦 はるひ; 高橋 信雄; 杉杖 典岳; 百武 徹*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*

no journal, , 

七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)を用いた系統除染に関する分子レベルでの基礎的研究として、UF$$_{4}$$が吸着した表面に対してUF$$_{6}$$が入射した際にUF$$_{6}$$が壁面で化学反応を行うための活性化エネルギーの解析を、分子動力学法(MD法)を用いて行った。

口頭

七フッ化ヨウ素ガスを用いた系統除染に関する基礎的研究,2; ウラン化合物付着メカニズム解明のための分子間ポテンシャル評価

秦 はるひ; 横山 薫; 高橋 信雄; 杉杖 典岳; 百武 徹*; 笹倉 万里子*; 箕輪 弘嗣*; 鈴木 和彦*

no journal, , 

七フッ化ヨウ素を用いた除染手法は、ウラン濃縮プラントや転換プラントのような、ウランフッ化物(代表的な化合物=六フッ化ウラン)を取り扱った施設の系統除染手法として知られている。本報告では、七フッ化ヨウ素を用いた系統除染のメカニズムを分子レベルで解明するための最初のステップとして、六フッ化ウランと金属(鉄)との物理吸着及び化学反応の可能性、六フッ化ウランと四フッ化ウラン(固体)との物理吸着及び化学反応の可能性について検討を行うため、六フッ化ウランの分子間、六フッ化ウランと鉄、六フッ化ウランと四フッ化ウラン(固体)間の分子間ポテンシャルを分子軌道法により評価し、このデータをもとに、MD法により六フッ化ウランの付着メカニズムについて推定した結果を報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,1; 総論・計画

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に凝集し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に放出されないと考えられている。そのため、セシウムの挙動を把握するため、焼却灰の濃度と粒径分布等についての研究を行った。本件では、研究の総論・計画について報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,2; 燃焼モデルの構築

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に凝集し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に放出されないと考えられている。そのため、セシウムの挙動を把握するため、焼却灰の濃度と粒径分布等についての研究を行った。本件では、濃度と粒径分布を評価するための燃焼モデルの構築について報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,3; 焼却灰へのセシウム沈着状況の分析

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に付着し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に再放出されないと考えられている。この状況を解析的に把握することを目的とし、焼却灰の濃度と粒径分布等に着目したセシウム挙動についての研究を行った。本件では、焼却灰の比表面積とセシウム濃度の分析結果について報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,4; 焼却設備内でのセシウム挙動のシミュレーション

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に付着し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に再放出されないと考えられている。そのため、焼却灰の濃度と粒径分布等に着目したセシウム挙動についての研究を行った。本件では、廃棄物の燃焼モデルにセシウムの付着モデルを組み込んだシミュレーション結果について報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,6; 焼却設備内でのセシウム挙動のシミュレーション

横山 薫; 小原 義之; 杉杖 典岳; 高橋 信雄; Rong, D.*; 竹田 宏*; 河内 俊憲*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に付着し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に再放出されないと考えられている。そのため、焼却灰の濃度と粒径分布等に着目したセシウム挙動についての研究を行った。本件では、焼却設備内でのセシウム挙動のシミュレーション結果について報告する。

口頭

焼却設備でのセシウム挙動解析,7; 高セシウム濃度の生活ごみに関するシミュレーション

高橋 信雄; 杉杖 典岳; 横山 薫; 小原 義之; 柳瀬 眞一郎*; 河内 俊憲*; 高見 敏弘*; 桑木 賢也*; 百武 徹*; 竹田 宏*; et al.

no journal, , 

高セシウム濃度の生活ごみを焼却した場合のシミュレーションを焼却炉内のCs挙動解析の一環として行った。Cs挙動解析には、「焼却設備でのCs挙動解析コード」を用いて放射性セシウムで汚染された生活ごみの処理実績を有する既存の焼却施設を対象に行った。

口頭

焼却炉内の放射性セシウムを含む廃棄物焼却過程の数値解析

柳瀬 眞一郎*; 杉杖 典岳; 石森 有; 横山 薫; 小原 義之; 高橋 信雄; Rong, D.*; 竹田 宏*; 河内 俊憲*; 高見 敏弘*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性物質(主にCs)で汚染された一般廃棄物の一部は、既存の焼却施設で焼却処理されている。ごみ焼却炉内では、燃焼に伴う高温加熱によって大部分のCsは揮発・気化され、ついで省エネ目的の熱回収等による放熱・減温過程でCsは凝集クラスター化され、排気ガス中の微粒子(焼却灰・ばいじん等)あるいはダクト・炉壁に付着すると考えられている。また、これらの微粒子は集塵装置(バグフィルタ等)で濾過・捕集され、焼却施設外へ拡散しないと考えられている。本研究では、ごみ焼却炉内のCs挙動を把握するため、(1)熱流体シミュレーションによるごみ焼却炉の計算モデルの開発、(2)焼却灰等へのCsの凝集・付着モデルの構築、(3)実機焼却炉のCs挙動の実証的研究を行ってきた。本報告では、これまでの成果を踏まえ、さらに数値流体力学的ないくつかの問題点を明らかにし、今後の本研究の目指すべき方向を検討する。

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