HASWS湿式廃棄物の取出しに向けた水中ROVと水中リフタを用いた試験

佐野 恭平; 爲田 惟斗; 阿久澤 禎; 加藤 颯真; 高野 祐吾*; 秋山 和樹

JAEA-Technology 2024-018, 68 Pages, 2025/02

JAEA-Technology-2024-018.pdf:4.73MB

東海再処理施設の高放射性固体廃棄物貯蔵庫(HASWS)は、再処理工程から発生した高放射性固体廃棄物を貯蔵する施設であり、湿式セル(ハル貯蔵庫)では使用済燃料をせん断・溶解して残った燃料被覆管(ハル)・燃料端未部(エンドピース)等を収納したハル缶、使用済みのフィルタ類・汚染機器類を貯蔵しており、乾式セル(予備貯蔵庫及び汚染機器類貯蔵庫)では分析試料のサンプリングを行った際の廃ジャグ等を収納した分析廃棄物用容器を貯蔵している。東海再処理施設の廃止措置に向け、HASWSは廃棄物の取出し設備を有していないため、取出し設備の検討を進めており、ハル貯蔵庫においては、英国の廃止措置において使用実績がある水中作業用小型ロボット(水中ROV)と、海洋分野にて海底に沈んだ物品の浮上げや運搬に用いられている水中リフタを活用した湿式貯蔵廃棄物の取出し方法を検討している。水中ROVと水中リフタの機能を組み合わせた取出し方法の成立性を確認するために、水中ROVと水中リフタ各々に要求する機能を確認する「単体試験」、水中ROVと水中リフタを組み合わせて水中で廃棄物を移動する「組合せ試験」、ハル貯蔵庫を模擬した環境にて廃棄物の回収を行う「総合試験」の順に、より実環境に近づけていくステップで廃棄物の取出しに向けた試験を実施した。本試験により、廃棄物の取出しに必要となる廃棄物に付属するワイヤの切断、廃棄物への水中リフタの取付け、廃棄物の開口部下までの移動、移動した廃棄物への回収吊具の取付けの各作業を一連で行うことができ、水中ROVと水中リフタを用いた湿式貯蔵廃棄物の取出し方法の成立性を確認した。

すき間内に浸入したClイオンの散逸挙動に及ぼす温度の影響

相馬 康孝; 加藤 千明

第68回材料と環境討論会講演集(CD-ROM), p.205 - 206, 2021/10

金属すき間内に浸入したClイオンの散逸挙動に及ぼす温度の影響を調べた。すき間内部にセンサーを設置し、電気化学測定によって導電率を測定し、そこからCl濃度を考察した。温度50C、および80Cでは共に、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)および白金(Pt)すき間内に浸入したClイオンは、外界を浄化した場合、濃度拡散に従い散逸した。一方、SUS304Lステンレス鋼すき間内に浸入したClイオンはPEEKおよびPtより散逸速度が遅いことが分かった。このことから、すき間内におけるSUS304Lのアノード溶解が散逸挙動に影響を及ぼしていると考えられる。そのため、散逸挙動に及ぼす温度の影響を定量的に調べるためには、アノード溶解速度、および局部腐食の有無を考慮した上で濃度拡散と電位差永動をともに考慮した数値計算が有効であると考えられる。

高速炉に適用する厚肉積層ゴムの研究開発; 準実大厚肉積層ゴムを用いた経年特性試験

渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*

日本機械学会論文集(インターネット), 83(850), p.16-00444_1 - 16-00444_14, 2017/06

https://doi.org/10.1299/transjsme.16-00444

厚肉積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されているが、積層ゴムを実機に適用する場合、供用期間中の経年変化を考慮して建屋支持機能や復元機能の構造健全性を評価することが重要となる。そこで、本報告では、加熱促進劣化により経年を模擬した準実大の試験体を用いて静的加力試験を行い、経年が剛性や線形限界ひずみ等の力学特性に及ぼす影響について検討した。

Development on rubber bearings for sodium-cooled fast reactor, 4; Aging properties of a half scale thick rubber bearings based on breaking test

渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*

Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 8 Pages, 2016/07

http://doi.org/10.1115/PVP2016-63105

積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されている。本装置の特徴の一つは、やや厚肉積層ゴムを採用していることである。地震条件の増大に対応するため、上下固有振動数を通常よりも低下させ、内部機器の応答低減を狙いとしている。本報告では、やや厚肉積層ゴムの経年変化特性について検討した。積層ゴムは成熟した技術となっているが、経年変化に関する試験実施が少ない。また、やや厚肉積層ゴムについては、経年変化後の線形限界や破断特性等の力学特性が把握されていない。経年30年及び60年を模擬した1/2縮尺系積層ゴム(直径800mm)及び1/8縮尺系積層ゴム(直径200mm)を用いて水平及び上下方向の静的加力試験を実施し、終局挙動近傍の復元力特性データを取得して経年が力学特性に及ぼす影響を把握する。また、経年を模擬した2種類の縮尺比の終局挙動を比較評価することで、経年状況下におけるスケール効果の有無を明らかにした。

Multilayered surface oxides within crevices of type 316L stainless steels in high-temperature pure water

相馬 康孝; 加藤 千明; 山本 正弘

Corrosion, 70(4), p.366 - 374, 2014/04

https://doi.org/10.5006/1106

288C, 8MPaの純水中において316Lステンレス鋼のすき間に生成した表面酸化皮膜の断面構造を走査型透過電子顕微鏡法を用いて分析した。溶存酸素濃度を2ppmとした場合、すき間内の開口部から一定の距離において2ないしは3層構造を有する多層酸化皮膜が生成した。多層酸化皮膜はFeベースの酸化物を核とし、外層にCrが濃縮する構造を示した。この構造は自由表面ではこれまでに報告例のないものであった。一方、脱気環境中においてはFeOを中心とした外層とCrが濃縮した内層からなる2層皮膜がすき間内の位置に関係なく観察された。多層皮膜が形成する環境条件を電位-pH図を用いて分析したところ、開口部から400mの距離では、電位が一度低下した後、pHの低下を伴いながら再上昇することが示唆された。以上の結果から、ギャップが数m程度の狭小なすき間内においても、電位とpHの時間変化で特徴づけられる、すき間内の特異的な水環境が存在することが示された。

Growth behavior of surface oxide layer on SUS316L stainless steel at the early stage of exposure to 288C water

相馬 康孝; 加藤 千明; 山本 正弘

Materials Transactions, 53(1), p.195 - 200, 2012/01

https://doi.org/10.2320/matertrans.M2011200

SUS316Lステンレス鋼を、溶存酸素濃度(DO)2ppm,温度288C,圧力9MPaの純水中に浸漬し、1,10及び100h保持した後、取り出した。浸漬後の試料から集束イオンビームにより薄膜片を採取し、走査透過電子顕微鏡により表面酸化皮膜の断面像、及びEDSによる元素マッピング像を得た。この結果、1h浸漬で、緻密な酸化物からなる内層、及びFeリッチ酸化物とNiリッチ酸化物からなる外層の二層酸化皮膜が形成された。時間が経過するにつれ、内層酸化皮膜は厚く成長したが、Niリッチの外層酸化物直下の内層は成長が抑制されることが明らかとなった。1hでは、外層酸化物の大部分はFeリッチ酸化物であったが、時間とともにNiリッチ酸化物が新たに核生成した。10h浸漬以降では、核生成したNiリッチ酸化物の成長速度がFeリッチ酸化物のそれよりも速いため、Feリッチ酸化物が、Niリッチ酸化物の内部に取り込まれた。

ガラス線量計によるグローブ作業時の手部被ばく管理方法と照射特性

磯前 日出海; 中村 仁宣; 松本 正喜; 加藤 良幸; 中道 英男; 小磯 勝也*; 庄司 薫*

no journal, , 

グローブ作業時の手部被ばくの管理方法として繰り返し利用可能なガラス線量計を指輪型線量計として作業管理に適用した。同管理手法を紹介するとともに、ガラス線量計の照射結果について示す。

In-situ measurement of solution electrical conductivity within crevice of stainless steels in high temperature water

相馬 康孝; 加藤 千明; 上野 文義

no journal, , 

軽水炉環境におけるステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)は重要な経年劣化事象の一つであると認識されている。多くの研究者がすき間形状となるSCCの先端はバルクとは異なる水溶液環境で腐食していることを指摘している。しかしすき間内の環境を直接その場観察した例は極めて少ない。そこで本研究では人工すき間を形成し、そこに小型の電気化学センサーを挿入することで高温高圧水中におけるすき間内の局部環境の測定を行った。実験としては、ステンレス鋼板2枚ですき間を構成し、片方の板に高純度アルミナで絶縁した約300mの電極をロウ付けしてセンサーとした。センサー付きのすき間試験片を温度288C、溶存酸素濃度32ppm、入口導電率0.06S/cmの水中に浸漬し、インピーダンス法より、溶液導電率を測定した。実験の結果、すき間のギャップが60mの場合、溶液導電率はバルク水と同等であったが、10mの場合、バルク水よりも100倍以上の導電率が計測された。この導電率はpH約3に相当し、288C水の中性値である5.65と比較すると、すき間内ではギャップが十分小さい場合、局部的な酸性化が起きることを示した。

すき間センサーによるステンレス鋼すき間の環境把握とすき間形状因子による整理

相馬 康孝; 加藤 千明; 上野 文義; 青木 聡; 稲垣 博光*

no journal, , 

高温純水中におけるステンレス鋼すき間内環境に及ぼすすき間幅gと奥行きdの影響を分析するため、微小電極を設置した各種形状のすき間試験片を製作し、288C水中に浸漬した。表面酸化膜とすき間内溶液導電率を調べ、g-d平面上で整理した結果、本研究の範囲内では、すき間内の局部腐食の発生は確認されなかったが、一定のg-d領域に酸素ポテンシャルが低下し、かつ溶液導電率の高い環境条件が形成されることが分かった。

Effects of potential on the electrical conductivity of a solution within a crevice of stainless steel in high-temperature water

相馬 康孝; 小松 篤史; 加藤 千明

no journal, , 

本研究では、Clを含む288Cの水中におけるステンレス鋼の隙間内の水化学に及ぼす電位(ECP)の影響について検討した。ギャップ15mの隙間内の溶液の電気伝導度を、すき間開口部からの距離が異なる3か所に設置した小型センサーを用いてその場で測定した。隙間試料外表面でのECP(Eext)は、バルク水中の溶存酸素濃度によって制御された。Eextを約-0.49V(288Cの標準水素電極基準)から-0.12Vに増加させると、隙間入口から21mmの地点でが12から160.3S/cmに増加することが確認された。電気化学反応を考慮したFEM解析により、この挙動を定量的に再現した。この電位範囲では、Clがすきまに輸送される主要な陰イオン種であると考えられる。さらにEextを0.3Vまで上げると、が減少した。この挙動は、酸化種(O,ハイドロクロメートイオン)とアルカリ種(OH)の隙間へのフラックスが増加したためと考えられた。