Enhancement of element production by incomplete fusion reaction with weakly bound deuteron

Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07

https://doi.org/10.1038/s42005-019-0165-1

陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,2(共同研究)

三井 裕之*; 谷口 直樹; 大槻 彰良*; 川上 進; 朝野 英一*; 油井 三和

JAEA-Research 2006-031, 88 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-031.pdf:4.72MB

炭素鋼オーバーパック溶接部の長期健全性評価に資するため、溶接部において想定される腐食現象を想定して腐食試験計画を策定した。また、この計画に基づいて腐食試験を開始し、炭素鋼溶接部の電気化学特性について母材との比較を行った。EBW溶接材,TIG溶接材について、母材部,熱影響部及び溶接金属部のアノード分極曲線の測定を炭酸塩(0.1M及び0.01M CO)溶液中で行ったところ、以下の結果を得た。EBW材については、母材,熱影響部及び溶接金属で金属組織が異なるが、アノード分極曲線に顕著な違いは現れなかった。TIG材については、溶接金属の電流値が全般的に高くなった。0.01M CO-pH10の溶液中では、急激な電流値の立ち上がりを伴う、局部腐食的な変化も認められた。

埋め戻し材、プラグ、坑道及び処分孔等の性能保証項目に関わる評価ツールの現状

川上 進; 藤田 朝雄; 油井 三和

JAEA-Research 2006-015, 25 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-015.pdf:2.66MB

国が策定する緩衝材にかかわる安全基準、指針等に資するため、埋め戻し材、プラグ、坑道及び処分孔等の性能保証項目に対し、現状の評価方法を確認し、ツールの整備状況として一覧表形式でまとめた。また、一覧表に記載した評価ツール内容の具体例を示した。示している内容は、埋め戻し材、緩衝材の基本特性(膨潤特性、力学特性、透水特性)、埋め戻し材の変形・変質の長期挙動に関する現象(流出、岩盤への侵入)、コンクリート材料によるアルカリ影響(緩衝材、岩盤の変質・劣化、オーバーパックの腐食挙動)、岩盤の力学的変形挙動であり、それぞれの項目で確認する具体的内容、評価方法(実験による確認により評価がなされるもの、実験式及びデータベースから推定されるもの、モデル計算より導出するもの)の種類、研究の概要及びその最新の結果を示した。

Development on computer system of the coupled thermo-hydro-mechanical and chemical process in the near-field of the high-level radioactive waste repository

藤田 朝雄; 藤崎 淳; 鈴木 英明*; 川上 進; 油井 三和; 千々松 正和*; 根山 敦*; 石原 義尚*; 菱谷 智幸*

Proceedings of 2nd International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geo-systems; Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2006), p.416 - 421, 2006/00

ニアフィールドの長期挙動を予測評価するために、熱-水-応力-化学連成現象にかかわる数値実験を行ってきている。本論では、これまでに開発してきた熱-水-応力-化学連成モデルに新たに脱ガス,ガス拡散,濃縮・希釈現象,イオン交換,表面反応,速度論を考慮したモデルについて論ずるとともに、事例解析結果について示す。

処分システムに求められる閉鎖性能の考え方; 坑道交差部における水理解析

杉田 裕*; 藤田 朝雄; 高橋 美昭*; 川上 進; 梅木 博之; 油井 三和; 浦上 学*

JNC TN8400 2005-016, 49 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-016.pdf:5.45MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価においては、処分場の閉鎖性能を考慮する必要がある。原子力発電環境整備機構と核燃料サイクル開発機構は、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方を示し、そこで示される坑道の埋め戻し材や粘土プラグ等の閉鎖要素の設計要件に対する今後の技術開発等の方向性を導出するため、それらの閉鎖要素の性能を検討している。検討の第一段階として、国内外の閉鎖技術に関する現状、関連する処分場の構成要素及び処分場環境を整理し、これらの整理結果を受けて処分パネルにおける処分坑道と主要坑道の交差部及び人工バリア周辺に存在する処分場構成要素を考慮し坑道交差部に焦点を当てた水理解析を行った。地下施設では全ての坑道が連結しており、この交差部における地下施設閉鎖後の水理挙動の把握は、人工バリアからの放射性核種の移行挙動を解釈し、地層処分システムに求められる閉鎖性能を理解する上で重要なポイントとなる。 解析モデルでは、処分坑道と主要坑道の交差部、廃棄体、人工バリア、坑道の埋め戻し材、粘土プラグとコンクリートプラグ、坑道の掘削影響領域、支保工、母岩を考慮する構成要素とした。支保工と処分坑道端部に設置するコンクリートプラグのコンクリート材料の経年劣化については、透水係数をパラメータとして考慮した。粘土プラグを設置する位置は、処分坑道の端部もしくは主要坑道とし、粘土プラグを設置する場合としない場合を解析ケースとし、粘土プラグの閉鎖要素としての効果を比較検討した。

マグネタイト共存下における炭素鋼の腐食に伴う水素発生挙動

谷口 直樹; 建石 剛*; 福留 和幸*; 西村 務*; 川上 進

JNC TN8400 2005-014, 36 Pages, 2005/07

JNC-TN8400-2005-014.pdf:0.44MB

低酸素濃度環境で代表的な腐食生成物であるマグネタイトを炭素鋼に接触させると,炭素鋼の腐食が加速されるという報告がある。オーバーパックの長期腐食挙動を評価するうえで,マグネタイト共存下での腐食機構を明らかにすることが重要である。マグネタイト共存下において,鉄の溶解反応であるアノード反応とカップルするカソード反応としてマグネタイト中の3価鉄の還元反応と水素発生反応の2種類が挙げられる。前者が支配的であればFe(III)の消費によってやがて腐食の加速は停止するが,後者が支配的であれば腐食加速現象は持続する可能性がある。本研究ではマグネタイトによる腐食機構解明に資することを目的としてマグネタイトまたは模擬腐食生成物共存下での炭素鋼の浸漬試験を行い,腐食速度と水素発生挙動を調査した。まず,模擬腐食生成物中のFe(III)/Fe(II)比を変えて溶封アンプル中で浸漬試験を行った。その結果,Fe(III)/Fe(II)比が大きいほど腐食速度は大きくなり,Fe(III)/Fe(II)比がマグネタイトの化学量論比(=2)以上の場合に急激に腐食速度は大きくなった。水素発生速度は模擬腐食生成物が共存しない場合に比較して数倍加速されたが,Fe(III)/Fe(II)比が増えても水素発生速度は変化しなかった。この結果より,顕著な腐食の加速は過剰のFe(III)を含むマグネタイトの共存で起こり,そのカソード反応はFe(III)の還元が主であることがわかった。また,過剰のFe(III)を含まない場合でも数倍程度の腐食加速は起こり,そのとき水素発生反応が支配的となることが示唆された。 次に,過剰のFe(III)を含まないマグネタイトを用いて炭素鋼の腐食に伴う水素発生速度の経時変化を測定した。その結果,マグネタイトの共存によって浸漬初期には数倍10倍近く水素発生反応が増加した。しかし,約130日後には水素発生反応の加速は認められなくなった。 以上の試験結果から,マグネタイトによる炭素鋼の腐食加速のオーバーパック長期健全性への影響は小さいと考えられる。

還元性環境下におけるチタンの腐食速度と水素吸収挙動-III

鈴木 宏幸*; 谷口 直樹; 川上 進

JNC TN8400 2005-003, 76 Pages, 2005/03

JNC-TN8400-2005-003.pdf:8.31MB

チタンは非常に耐食性に優れているため、オーバーパック候補材料のひとつとされている。処分後初期のオーバーパック周辺の環境は酸化性となっているが、やがて還元性環境になると考えられている。還元性環境では水の反応をカソード反応とする水素発生型の腐食が支配的となり、発生した水素をチタンが吸収することによって脆化する恐れがある。チタンをオーバーパック材料として用いる場合に評価する事項は、隙間腐食と水素脆化であるが、地層処分で想定される中性から弱アルカリ性の還元性環境におけるチタンの耐食性や水素吸収挙動についてはほとんど知られていない。そこで、チタンの腐食速度及び水素吸収挙動についてより信頼性の高いデータを取得する必要があるため、長期浸漬試験および完全密封容器試験を行い、前回までの報告と比較・検討を行なった。試験の結果、3年間の浸漬試験から求められた腐食速度は、溶液中で1010m/yオーダー、ベントナイト中で1010m/yオーダーであり、前回報告した2年間の浸漬試験と変化はみられなかった。完全密封容器試験より、腐食に伴って発生したほとんどの水素はチタン中に吸収されていることがわかった。また、完全密封容器試験の各パラメーターを変化させた結果より、HCO濃度1MとpH13の条件において他の条件に比べて水素吸収量が23倍になることがわかった。

セメント共存環境下における純銅の腐食挙動の実験的検討

川崎 学*; 谷口 直樹; 川上 進

JNC TN8400 2004-028, 37 Pages, 2005/03

JNC-TN8400-2004-028.pdf:41.12MB

軟岩系岩盤の地層処分では、空洞の力学安定性を確保するために支保工としてセメント系材料の使用が考えられており、支保工と接触した地下水は想定していた地下水のpH範囲よりも高いpHとなることが想定される。そこでオーバーパックの候補材料の一つである銅にセメント系材料が与える影響を調査することを目的として、普通ポルトランドセメント(OPC)および低アルカリ性セメント(HFSC)と接触させた人工海水を用いて、アノード分極測定と還元環境下における浸漬試験実施した。溶液系でのアノード分極試験では、人工海水と人工海水+HFSCの分極曲線は活性溶解型を示し、人工海水+OPCの分極曲線は活性溶解/不動態遷移型の分極曲線となった。ベントナイト中での分極曲線は、各溶液条件とも活性溶解型を示した。これらの結果はすでに報告されている結果と同じであった。浸漬試験では各条件とも腐食速度は試験期間とともに小さくなった。平均腐食深さは0.1mのオーダーとなり、90日と1年で腐食深さにあまり大きな進展は確認されなかった。人工海水単独系とセメント材料を接触した溶液の結果に差が見られないことから、人工海水系ではセメント材料の純銅に与える影響は小さいことが確認された。

熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)における熱-水-応力-化学連成試験(II)

小田 好博; 鈴木 英明*; 川上 進; 油井 三和

JNC TN8400 2004-024, 55 Pages, 2005/02

JNC-TN8400-2004-024.pdf:1.29MB

高レベル放射性廃棄物地層処分システムにおける人工バリア設計評価や性能評価の信頼性向上のためのニアフィールド環境条件のリアリティ向上に向けて,熱的,水理学的,力学的,化学的なプロセスが相互に影響を及ぼし合うニアフィールド連成挙動の数値解析に関する研究が進められている。その一環として,人工バリアおよびその周辺岩盤における熱-水-応力-化学の連成現象を定量的に把握することを目的に,熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)を用いて連成試験を実施した。試験は,モルタルで製作した模擬岩体中に緩衝材を設置し,廃棄体を模擬したヒーターを100Cに,模擬岩体周囲を70Cに加熱した。緩衝材中に浸潤する水は,モルタルと反応した高pHの溶液である。本報は,連成試験で得られた結果のうち,第1報以降に得られた緩衝材の化学的特性の変化を調べるために組成分析結果を,また2次鉱物の生成状況等を調べるためにX線回折,SEM観察/EDS分析を行った。これらの分析の結果,今回の熱-水-応力-化学連成試験終了後の緩衝材において,大きな化学的変質が生じていないことが分かった。

人工バリア等の設計検討および幌延の地質環境を条件とした原位置試験環境の検討

栗原 雄二; 油井 三和; 棚井 憲治; 川上 進; 杉田 裕; 谷口 直樹; 平井 卓

JNC TN8400 2004-006, 59 Pages, 2004/04

JNC-TN8400-2004-006.pdf:5.97MB

第2次取りまとめに示された人工バリア設計技術を幌延の地質環境へ適用するため以下の検討を行った。1)処分場全体の設計手順の構築、2)人工バリア設計に必要な地質環境項目の抽出、3)地質環境項目を得るための地質調査・試験項目の整理、4)幌延の地質環境を条件とした空洞安定性評価