TRU廃棄物の処理・処分技術に関する研究開発; 平成22年度報告

亀井 玄人; 本田 明; 小田 治恵; 平野 史生; 市毛 悟; 栗本 宜孝; 星野 清一; 赤木 洋介; 佐藤 信之; 高橋 邦明; et al.

JAEA-Research 2012-010, 80 Pages, 2012/06

JAEA-Research-2012-010.pdf:7.45MB

TRU廃棄物の地層処分研究開発については国の全体計画に基づき、併置処分の評価にかかわる信頼性向上、ジェネリックな評価基盤の拡充及び幅広い地質環境に柔軟に対応するための代替技術開発が進められている。原子力機構においても処理,処分の両面で全体基本計画のなかの分担課題に取り組んでいる。本年報は平成22年度のそれらの進捗と、平成18年度以降過去5か年の成果の要点を記すもので、具体的課題としては、(1)ニアフィールドの構造力学評価(構造力学評価モデルの開発・整備、岩盤クリープモデルの導入及び検証計算、処分施設の長期的な変形挙動解析)、(2)性能評価(セメント変質、高アルカリ性環境における緩衝材及び岩盤の長期化学挙動、硝酸塩影響)及び(3)代替技術(硝酸塩分解技術)である。

ベントナイトの長期安定性の評価試験; セメント系材料と海水系地下水との反応により形成されるアルカリ性間隙水の影響

市毛 悟; 山口 耕平; 小田 治恵

JAEA-Technology 2009-065, 120 Pages, 2010/02

JAEA-Technology-2009-065.pdf:10.65MB

本報告書では、セメント系材料の影響を受けた海水系地下水中でのベントナイトの変質挙動の把握を目的とし、海水系地下水がフレッシュなセメント系材料に流入して形成される間隙水の模擬水溶液(模擬液)及び海水の主成分である塩化ナトリウムと水酸化ナトリウムを脱イオン水に溶解した溶液(単純化模擬液)の2種類の試験溶液と粉末ベントナイトを用いたバッチ浸漬試験を行った。その結果、単純化模擬液中ではアナルサイムの生成が、模擬液中ではアナルサイムとフィリップサイト-Kの生成が確認された。また、模擬液の場合には、液相分析の結果から、カルシウムのケイ酸塩やアルミノケイ酸塩の生成が示唆された。今回の試験の結果は、高アルカリ性環境における緩衝材の変質挙動に関して、二次鉱物の化学組成と当該二次鉱物が析出する溶液組成は対応するという小田ら(2005)の報告と整合的であった。

TRU廃棄物の処理・処分技術に関する研究開発; 平成19年度報告

亀井 玄人; 本田 明; 三原 守弘; 小田 治恵; 村上 裕; 増田 賢太; 山口 耕平; 松田 節郎; 市毛 悟; 高橋 邦明; et al.

JAEA-Research 2008-082, 84 Pages, 2008/11

JAEA-Research-2008-082.pdf:2.52MB
JAEA-Research-2008-082(errata).pdf:0.15MB

TRU廃棄物の地層処分研究開発については国の全体基本計画に基づき、併置処分の評価にかかわる信頼性向上,ジェネリックな評価基盤の拡充及び幅広い地質環境に柔軟に対応するための代替技術開発が進められている。JAEAにおいても処理,処分の両面で全体基本計画の中の分担課題に取り組んでいる。本年報は平成19年度のそれらの進捗を記すもので、具体的課題としては、(1)TRU廃棄物の処理・廃棄体化技術(廃棄物の開梱・分別へのか焼技術の適用性,廃棄体の品質保証・検認手法),(2)ニアフィールドの構造力学評価(構造力学評価モデルの開発・整備,岩盤クリープモデルの導入,岩盤及び人工バリア変形の連成解析),(3)性能評価(核種移行データ取得・整備,セメント変質,高アルカリ性環境における緩衝材及び岩盤の長期化学挙動,硝酸塩影響)及び(4)代替技術(硝酸塩分解技術)である。

アルカリ性水溶液中で変質させたベントナイトの膨潤試験

市毛 悟*; 本田 明

JNC TN8430 2005-003, 54 Pages, 2005/09

JNC-TN8430-2005-003.pdf:2.54MB

放射性廃棄物の地層処分では、廃棄物への地下水の移動と核種移行を抑制するため、膨潤性、低透水性、収着能を有したベントナイトと呼ばれる粘土の使用が検討されている。一方、処分施設の構造材や充填材等として、セメント系材料の使用が検討されている。セメント系材料と接触した地下水はアルカリ性を示す。このようなアルカリ性の条件では、ベントナイトの主要構成鉱物であるモンモリロナイトが溶解・変質し、ベントナイトの性能に影響を与える可能性がある。そのため、ベントナイトを人工バリアとして使用するにあたっては、ベントナイトが長期にわたり健全に存在し、上記の特性を保持することを示す必要がある。本研究では、ベントナイトの変質後のモンモリロナイト量とベントナイトの特性の一つである膨潤力の関係について評価を行うことを目的として、変質させたベントナイトに対して膨潤試験を実施した。変質ベントナイトは、コンクリート浸出液を模擬した試験溶液(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウム混合溶液、pH=14)中で、圧縮成型したブロック試料は10日、17日間、粉末試料は7日間160に加熱し作製した。それぞれの試料に対し膨潤試験を行うとともに、メチレンブルー吸着法でンモリロナイト量を算出した。試験の結果、変質ベントナイトに対する膨潤試験では、膨潤力がモンモリロナイト残存率に応じて変化することが示された。また、ブロック試料に対しては、10日試料において、長く水中に浸漬することで試料の体積が徐々に大きくなる傾向が観察され、変質過程で生じたセメンテーションが、徐々に解け膨潤することが示された。今後は、モンモリロナイトの残存率と膨潤力の関係とともに、セメンテーションが生じても膨潤が期待できるモンモリロナイト量を明確にすることが重要である。

「常陽」MK-III総合機能試験; 主冷却機関係

川原 啓孝; 礒崎 和則; 石井 貴之; 市毛 聡; 野瀬 正一; 坂場 秀男; 仲井 悟

JNC TN9410 2004-016, 106 Pages, 2004/06

JNC-TN9410-2004-016.pdf:8.47MB

主冷却機に関係する総合機能試験は、2001年8月27日から2001年9月13日の間で実施した。主たる試験結果は、以下のとおりである。(1)主送風機の空気風量は、インレットベーン開度50%で設計定格風量 7,700 m3/min以上、インレットベーン全開で設計定格風量の約130%であった。これは、空気流路の圧力損失が設計値に対して小さかったためである。(2)出入ロダンパ全開、インレットベーン全開状態での主送風機の空気風量は、設計定格風量の約 5%であった。(3)主送風機停止時の特性として、インレットベーン全閉までの時間は4基平均で 7.9sec、主送風機回転数が0になるまでの時間は4基平均で 8.7secであった。また、風量遅れ時間は、4基とも回転数の低下から約 1secであり、設計時における熱過渡解析で用いた 5secに対して保守側であった。 (4)主送風機運転中における騒音は、インレットベーン開度25%が最も大きく、主送風機周りで約100dBであった。なお、周辺監視区域境界では、50dBであり、茨城県の条例基準(工業地域第4種区域)を満足していることを確認した。 (5)MK-IIIでは、インレットベーン及び入ロダンパドライブユニットは大型となったが、アキュームレータタンクは、圧縮空気喪失事象が発生した場合でも設計容量以上であることを確認した。

Advanced fusion technologies developed for JT-60 superconducting Tokamak

逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 江里 幸一郎; 濱田 一弥; 市毛 尚志; 礒野 高明; et al.

Nuclear Fusion, 44(2), p.329 - 334, 2004/02

https://doi.org/10.1088/0029-5515/44/2/015

超伝導トカマク装置へのJT-60改修が計画されている。原型炉に繋がる先進的な核融合技術として、JT-60改修装置(JT-60SC)の設計のために超伝導マグネット技術やプラズマ対向機器を開発した。JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル用として、高い臨界電流密度を可能とする、高い銅比4のニオブアルミ超伝導素線を新規に開発し、量産化に成功した。この素線と、突合せ溶接で作った全長30 mの丸穴四角のステンレス製コンジットを用いて、実機サイズのケーブル・イン・コンジット導体を製作した。この導体を用いて、リアクト&ワインド法(熱処理後に巻線作業を行う製作方法)を実証するR&Dを進めた。ニオブアルミ導体の歪み劣化が小さいことを利用したこの製作方法は、将来の大型コイル製作の技術的な信頼性向上と低コストに繋がる先進的な超伝導技術として注目されている。JT-60SCのダイバータへの熱負荷10-15MW/mに耐える機器として、スクリュウ管を銅製ヒートシンクに設け、これと炭素繊維複合材、緩衝材を一体ロウ付けすることで、良好なプラズマ対向機器を開発した。電子ビーム照射試験により、この対向機器は従来のスワール管の場合と比較して約1.5倍の高い熱伝達率を達成することを明らかにした。

「常陽」MK-III冷却系改造工事; 2次冷却系撤去機器の解体・ナトリウム洗浄作業

石井 貴之; 礒崎 和則; 芦田 貴志; 皆川 暁; 寺門 嗣夫; 野上 浩*; 加倉井 克洋*; 植田 宗嗣*; 川原 啓孝; 市毛 聡; et al.

JNC TN9410 2002-013, 86 Pages, 2002/11

JNC-TN9410-2002-013.pdf:68.29MB

高速実験炉「常陽」では、照射能力の高度化に向けたプロジェクト(MK-III)を進めている。MK-III計画は、炉心の高速中性子束を高める、照射技術を向上させることを目的としているが、炉心の中性子束を高めることで熱出力がMK-II炉心の100MWtから140MWtに増大する。MK-III冷却系改造工事は、その除熱能力を高めるため、原子炉冷却系機器のうち、主中間熱交換器及び主冷却機をはじめとした原子炉冷却機器を交換する工事である。このうち、1次冷却系では主中間熱交換器を既設の50MWt/基から70MWt/基、2次冷却系では主冷却器を既設の25MWt/基から35MWt/基に交換した。これらの工事は、平成12年10月30日から平成13年9月21日の間に実施し、無事工事を終了することができた。 本報告書は、これらの工事で撤去された機器のうち、非放射性ナトリウムの付着した主冷却器、主冷却器接続配管主中間熱交換器2次側接続配管をはじめとしたナトリウム機器の解体・洗浄及び主送風機等をはじめとした非ナトリウム機器の解体に係る方法、結果及び安全対策等についてまとめたものである。 2次冷却系撤去機器の解体・ナトリウム洗浄作業は、ほぼ計画通りの方法にて安全、かつ、効率的に作業を行うことができ、処理したナトリウム量は、約13.5kgであった。

Engineering design study of JT-60 superconducting modification

逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 栗田 源一; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 加藤 崇; et al.

Proceedings of 19th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE), p.221 - 225, 2002/00

コイルの超伝導化を主体とするJT-60改修の工学的設計研究を行った。JT-60改修の目的は、原型炉の経済性・環境適合性向上を目指した高性能プラズマの定常運転技術、及び低放射化材料の利用技術の確立である。JT-60改修では、定常化運転に向けて高プラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱・粒子制御,ディスラプション制御に関する研究課題が設定された。これを実現するために必要な装置,機器の検討を行った。トカマク放電を長時間(100秒)維持するために必要な超伝導トロイダル磁場コイル(TFC)には、高銅比4のNbAlケーブル・イン・コンジット導体を採用することにより高い電流密度の性能が得られ、コンパクトなTFCの設計を可能にした。また、低放射化フェライト鋼製の安定化バッフル板やリップル低減用フェライト鋼の配置及び直接冷却ダイバータ構造体等を検討した。