消防自動車を用いたHTTRのBDBA拡大防止対策

島崎 洋祐; 地代所 達也; 石井 俊晃; 猪井 宏幸; 飯垣 和彦

JAEA-Technology 2024-005, 23 Pages, 2024/06

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HTTRでは、新規制基準への対応の一環として新たに多量の放射性物質等を放出するおそれのある事故(BDBA)の想定を行うとともに、BDBAの拡大防止対策を定めた。このうち、使用済燃料貯蔵プールに係る冷却水漏洩によって発生するBDBAの拡大防止対策においては、大洗研究所の消防自動車をBDBAの拡大防止対策機器として選定し、揚水性能等の要求性能を定めて検査で確認した。これにより、消防自動車は使用前事業者検査に合格し、HTTRの運転再開に貢献した。

Compositional and structural analysis of Fukushima-derived particulates using high-resolution X-ray imaging and synchrotron characterisation techniques

Martin, P. G.*; Jones, C. P.*; Cipiccia, S.*; Batey, D. J.*; Hallam, K. R.*; 佐藤 志彦; Griffiths, I.*; Rau, C.*; Richards, D. A.*; 末木 啓介*; et al.

Scientific Reports (Internet), 10(1), p.1636_1 - 1636_11, 2020/01

https://doi.org/10.1038/s41598-020-58545-y

Both the three-dimensional internal structure and elemental distribution of near-field radioactive fallout particulate material released during the March 2011 accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is analysed using combined high-resolution laboratory and synchrotron radiation X-ray techniques. Results from this study allow for the proposition of the likely formation mechanism of the particles, as well as the potential risks associated with their existence in the environment, and the likely implications for future planned reactor decommissioning. A suite of particles is analyzed from a locality 2 km from the north-western perimeter of the site north of the primary contaminant plume in an area formerly attributed to being contaminated by fallout from reactor Unit 1. The particles are shown to exhibit significant structural similarities; being amorphous with a textured exterior, and containing inclusions of contrasting compositions, as well as an extensive internal void volume bimodal in its size distribution. A heterogeneous distribution of the various elemental constituents is observed inside a representative particle, which also exhibited a Fukushima-derived radiocesium (Cs, Cs and Cs) signature with negligible natural Cs. We consider the structure and composition of the particle to suggest it formed from materials associated with the reactor Unit 1 building explosion, with debris fragments embedded into the particles surface. Such a high void ratio, comparable to geological pumice, suggests such material formed during a rapid depressurisation and is potentially susceptible to fragmentation through attrition.

Pt, PtCo触媒表面の酸素吸着に及ぼす水の影響

Cui, Y.-T.*; 原田 慈久*; 丹羽 秀治*; 尾嶋 正治*; 畑中 達也*; 中村 直樹*; 安藤 雅樹*; 吉田 利彦*; 石井 賢司*; 松村 大樹

NanotechJapan Bulletin (インターネット), 11(4), 6 Pages, 2018/08

固体高分子形燃料電池の正極には白金ナノ粒子触媒が使用されているが、加湿によって活性化過電圧が発生して性能が低下することが知られている。この原因を解明し、低減する技術を確立することが、燃料電池の性能向上とコスト低減に向けた喫緊の課題となっている。しかしながら、従来の方法で測定した白金ナノ粒子触媒のX線吸収スペクトルでは、白金の内殻正孔の寿命によるスペクトル幅の広がりで微細な構造がぼやけてしまい、吸着に起因する電子状態の変化を捉えることが困難であった。そこで本研究では、非弾性X線散乱装置を利用した高分解能型の蛍光X線吸収分光法による測定を行った。結果、酸素が水と共存することにより、白金の酸化を促進することが明瞭に検出でき、実験的に初めて明らかにすることができた。本来、触媒である白金は反応前後で不変であるべきものであるが、この反応では、白金上で酸素が水と共吸着することにより安定化して反応の進行を遅らせた結果、過電圧がより大きく生じていると解釈できる。また、白金コバルト合金ナノ粒子についても調べたところ、酸素と水の共吸着による酸化促進効果がほとんど起こらないことを見出した。

Electronic structure of Pt and Pt-Co nanoparticles with O and O/HO adsorption revealed by in situ XAFS and hard X-ray photoelectron spectroscopy

Cui, Y.*; 原田 慈久*; 畑中 達也*; 中村 直樹*; 安藤 雅樹*; 吉田 稔彦*; 池永 英司*; 石井 賢司*; 松村 大樹; Li, R.*; et al.

ECS Transactions, 72(8), p.131 - 136, 2016/10

https://doi.org/10.1149/07208.0131ecst

The electronic structures of Pt and Pt-Co nanoparticles with O adsorption and O/HO co-adsorption were investigated by in situ hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) and in situ high resolution fluorescence detection X-ray absorption spectroscopy (HERFD-XAS) to clarify the effects of water adsorption on fuel cell cathode catalysis surface. The experimental results suggest that under the pressure of 1 mbar, the adsorption of HO hinders the successive O adsorption on Pt surface, while under the pressure of 1 bar, the adsorption of HO enhances the adsorption of O on Pt surface. This water effect is found to be more significant on Pt surface than on Pt-Co surface. These results would be helpful to understand how the water affects the fuel cell performance and why Pt-Co nanoparticles show higher oxygen reduce reaction (ORR) activity than Pt nanoparticles.

Production of no-carrier-added Cu and applications to molecular imaging by PET and PETIS as a biomedical tracer

渡邉 茂樹; 飯田 靖彦*; 鈴井 伸郎; 片渕 竜也*; 石井 里美; 河地 有木; 花岡 宏史*; 渡辺 智; 松橋 信平; 遠藤 啓吾*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 280(1), p.199 - 205, 2009/04

https://doi.org/10.1007/s10967-008-7443-9

Copper-64 was produced by the Ni(p,n)Cu reaction using enriched-NiO target. We investigated and compared the production yield of Cu for proton beams of various energies by using a thick target. Enriched-Ni was recovered with high yield by simple procedures. Imaging studies using positron emission tomography (PET) and positron emitting tracer imaging system (PETIS) were performed. We obtained clear images in PET and PETIS studies. The results of this study indicate that Cu can be utilized as a biomedical tracer for the molecular imaging both in animals and plants.

高レベル放射性廃液中からの白金族元素の分離・回収,3; 放射線場におけるシリカ担持型吸着材の吸着特性

伊藤 辰也; Kim, S.-Y.*; Xu, Y.*; 人見 啓太朗*; 石井 慶造*; 永石 隆二; 木村 貴海

no journal, , 

高レベル放射性廃液(HLLW)中に含まれる白金族元素(PGMs)を効率よく分離・回収できるシリカ担持型吸着材の耐放射線性及び放射線照射場での吸着特性を調査するために、線照射下で模擬廃液を用いたバッチ吸着試験を行い、その特性について検討した。その結果、吸着材への廃液中のPdの吸着は未照射下の場合と同様に、2時間以内に平衡に達し、その吸着率は99%以上であった。また、照射開始から20時間経過してもPdの吸着率が減少しないことから、積算吸収線量が100kGy程度の範囲では、Pdが吸着するシリカに担持した抽出剤の分解溶出はほとんどないことがわかった。

円偏波制御マイクロ波加熱による脱硝特性の評価

瀬川 智臣; 谷川 聖史; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 北澤 敏秀*; 田口 健治*; 柏 達也*

no journal, , 

マイクロ波加熱脱硝技術の高度化を目的として、円偏波に制御したマイクロ波加熱装置を用い、模擬物質の硝酸コバルト水溶液の脱硝特性について解析・評価を実施した。数値シミュレーションにより、円偏波制御マイクロ波照射において、周方向の吸収電力分布が均一になることを確認した。また、硝酸コバルト水溶液のマイクロ波加熱脱硝試験により、径方向についても均一に脱硝が進行することを確認した。これらの結果から、円偏波制御マイクロ波加熱装置により、良好な加熱・脱硝特性が得られることが明らかとなった。

MOX燃料ペレットの機械学習焼結密度予測モデル

中嶋 竜矢; 加藤 正人; 土持 亮太; 廣岡 瞬; 渡部 雅; 中道 晋哉; 村上 龍敏; 石井 克典

no journal, , 

原子力機構では、MOX燃料製造のより深い理解のため、昨年度より機械学習による焼結密度予測モデルの開発に着手し、これまでの製造データから焼結密度予測モデルを作成した。既存の予測モデルでは、学習用データの範囲内では高精度の予測結果が得られたが、学習データに含まれない製造条件の予測時には予測精度が低かった。この要因として、従来の予測モデルは学習用データのパラメータ数が多く、過学習状態となっていたものと考えられた。本研究では、焼結密度への影響が大きなパラメータのみを学習用データとした新たな予測モデルを作成し、汎化性能の改善を図った。

植物研究用Cuの製造と植物内イメージングへの応用

渡邉 茂樹; 石岡 典子; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 松橋 信平; 片渕 竜也*

no journal, , 

半減期12.7時間のポジトロン放出核種であるCuは半減期12.7時間の放射性核種で壊変形式が多様であることから、PET診断やガン治療など医学分野において広く利用されている核種の一つである。これまでわれわれは、医学分野での利用を目的としたCuの新規製造方法を決定し、定常製造を可能にしてきた。一方で、銅は植物において呼吸や光合成過程などに関与する必須元素の一つであり、その役割の多くは明らかになっているものの「生きた」植物における動態を可視化した報告はほとんどない。そこで、われわれが開発したCuの新規製造法と、Cuをトレーサーとしたポジトロンイメージング装置PETISを用いた銅の移行の可視化を行った。Cuの製造はNi(p, n)Cu反応により行い、イオン交換法を用いてCuの分離・精製を行った。得られたCuを播種後約25日のダイズへ供与し、PETISにより非侵襲的に3日間測定を行った。その結果、330MBqのCuが生成し、回収率89%で270MBqのCuを放射核種純度は99%以上でターゲットから回収した。PETISによる植物体へのCu吸収実験では、時間が経過するにつれてCuが根から茎を経て移行し、36時間後には先端の葉に到達して集積する様子を可視化することに成功した。この結果はCuが医学利用だけでなく、PETISを用いることで植物生理学研究においても有用なトレーサーであることを示す結果である。

1号機由来不溶性セシウム粒子の多面的分析による生成シナリオの解明

佐藤 志彦; 小畠 雅明; 岡根 哲夫; 末木 啓介*; 松尾 一樹*; 石井 達也*; Martin, P.*; Scott, T.*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故では不溶性セシウム粒子と呼ばれる放射性粒子が放出したことが知られている。特に1号機から放出した粒子(Type B)は1粒子に含まれる放射能量が多いことから、廃炉作業において偶発的な放出が発生した場合、周辺環境に与える影響は大きく、不測の事故を防止する観点からも生成した場所の特定が急がれる。しかしType Bの生成過程は、ケイ酸の由来が原子炉建屋内で使用されていた断熱材の可能性が指摘されているだけで、生成場所を含む詳細情報は明らかになっていない。そこで本研究ではこれまで外観の観察や、放射光の透過による分析が中心的に行われてきたType Bに対し、実験室X線CTおよびシンクロトロン放射光トモグフィー(SR-XRT)による非破壊の内部分析、および硬X線光電子分光(HAXPES)による表面を構成する元素の電子状態を取得し、Type Bの保持する基本情報から生成シナリオを検討した。結果、X線CTで粒子内部に無数の空洞が存在することを確認した。またX吸収量を強調したCT像からは粒子の表面層に高吸収の領域が見られた。さらにSR-XRTによる元素分布CT像からはケイ素以外のCs, Fe, Znなどの元素が粒子の表面付近に多く存在することを認めた。加えてHAXPESでFeなどの一部元素が低い価数で存在する結果を得た。これらの結果から、従来は断熱材の不純物として考えられていたFe, Zn等は、実際にはケイ酸の溶融中、あるいは粒子形成中に固体物として付着したと推定され、水素爆発前に断熱材の溶融が発生していた可能性が示唆された。