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論文

J-PARCリニアックの現状

小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10

J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。

論文

Controls of chromium and third element contents in nickel-base alloys for corrosion resistant alloys in hot HNO$$_3$$-HF mixtures

竹内 正行; 中島 靖雄; 星野 国義*; 河村 文雄*

Journal of Alloys and Compounds, 506(1), p.194 - 200, 2010/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:57.55(Chemistry, Physical)

Corrosion resistance of nickel-base alloys in HNO$$_3$$-HF mixtures was investigated to apply them to FLUOREX process, which is advanced hybrid process of fluoride volatility and solvent extraction for next-generation spent nuclear oxide fuel reprocessing. Many types of Ni-Cr and Ni-Cr-X (X= Mo, W, Nb, Ti, Si, Cu) ingots were experimentally manufactured and the desirable chromium and third element contents in nickel-base alloys were discussed in narrow range to improve the corrosion resistance in hot HNO$$_3$$-HF mixtures. From the results of corrosion tests, Ni-45Cr-0.25Mo alloy exhibited the best corrosion resistance in this study. The corrosion rate was 0.17mm/y in 8M HNO$$_3$$-0.1M HF solutions at 373K and it provided good performance as corrosion resistant materials. In conclusion, it was found that the control of higher chromium content and a small amount of molybdenum in nickel-base alloys are significant to improve the corrosion resistance in HNO$$_3$$-HF mixtures.

報告書

湿式対応振動充填燃料製造設備構成の調査

河村 文雄*; 青井 正勝*; 星野 国義*

JNC-TJ9420 2003-006, 436 Pages, 2004/02

JNC-TJ9420-2003-006.pdf:3.67MB

核燃料サイクル開発機構では、FBRサイクルの実用化像の構築を目的として、FBRサイクル実用化戦略調査研究を実施している。この調査研究では経済性、環境負荷低減、核拡散抵抗性等について各種サイクルシステムの評価が進められている。 今までの一連の調査では、高速増殖炉用燃料を対象として、燃料製造法の一つである湿式振動充填燃料製造法に着目し、そのプラント概念検討を行ってきた。平成14年度には、生産規模50t-HM/yにおける燃料粒子受入れから集合体貯蔵庫への搬入までの主工程機器の概念設計及びセル内配置設計を行い、セル内製造へのシステムの適応性を評価した。、 今年度は生産規模200t-HM/yを対象に、再処理との一体化施設概念設計として、振動充填燃料製造設備の主要機器の概念設計、各機器のセル内配置、品質管理、保守・補修等に関する検討を行い、再処理建屋、粒子製造建屋に隣接した一体化独立建屋として、主工程セル及び関連する付帯設備の配置概念設計を実施し、システムの技術的成立性、経済性の評価を実施した。 その結果、200t-HM/yプラントに対しての主要構成機器の概念設計を収束させ、主工程セル及び関連付帯設備の配置設計を明らかにし、品質管理、保守・補修等を考慮しても年間200日運転が可能であることの見通しを得た。これにより、当該システムが技術的に成立すること、経済性に関しても妥当な範囲で設置できるとの見通しを得、本法が高速増殖炉用燃料製造法の有望な一方法であることを明らかにすることができた。

口頭

柔軟な移行期燃料サイクルシステムの開発,1; 全体構想

山下 淳一*; 深澤 哲生*; 河村 文雄*; 星野 国義*; 笹平 朗*; 佐藤 正知*; 湊 和生

no journal, , 

軽水炉(LWR)から高速増殖炉(FBR)への移行期において、種々の不確定要因に柔軟に対応できる燃料サイクルシステムを考案した。本システム(FFCI:Flexible Fuel Cycle Initiative)は、ウラン分別とプルトニウム抽出の再処理機能を分離することにより、余剰プルトニウム非保有,不確実性対応,経済性向上を達成できる。軽水炉使用済燃料中の約90%のUを分別回収した後のリサイクル原料を中間バッファとすることにより、高速炉導入速度の変動に柔軟に対応できる。また、リサイクル原料は多量FP共存のため核拡散抵抗性も高い。ウラン分別は高除染でUが回収できる方法を採用し、再濃縮/利用を図る。

口頭

柔軟な移行期燃料サイクルシステムの開発,3; U分別

山下 淳一*; 深澤 哲生*; 河村 文雄*; 星野 国義*; 笹平 朗*; 湊 和生; 赤堀 光雄; 荒井 康夫

no journal, , 

軽水炉(LWR)から高速増殖炉(FBR)への移行期において、種々の不確定要因に柔軟に対応できる燃料サイクルシステム(FFCI: Flexible Fuel Cycle Initiative)を考案した。本システムにおいて、約90%のウランを分別除去する技術及びウラン分別後の残り(リサイクル原料:Pu, U, FP, MA)の特性について調査検討した。U分別技術としては、FSで開発中の晶析法,米国AFCIで開発中のUREX法及び乾式法として溶融塩電解法やフッ化物揮発法のいずれも適用可能であるが、回収Uの有効利用のためには高除染なU回収技術が適当である。また、リサイクル原料の基本特性から、その取扱いや貯蔵冷却時において、従来の高レベルガラス固化体と同様の技術が適用できる見通しを得た。

口頭

柔軟な移行期燃料サイクルシステムの開発

山下 淳一*; 深澤 哲生*; 河村 文雄*; 星野 国義*; 笹平 朗*; 佐藤 正知*; 湊 和生

no journal, , 

原子力政策大綱によれば、原子力発電の着実な推進を図るためFBRを経済性等の諸条件が整うことを前提に、2050年頃から商業ベースで導入を目指すとしている。これまでFBRサイクルの検討は専らFBR平衡期を対象に、経済性に優れたFBR及びFBR再処理が開発されてきたが、FBR移行期はほとんど検討されていない。FBR移行期には軽水炉再処理はFBR用Pu供給の役割を果たすが、FBR導入速度の変化に柔軟に対応しないとPu需給バランスが崩れ、稼動率(経済性)を悪化させる可能性が生じる。このような背景の元に、本研究ではFBR,FBR再処理,軽水炉再処理を一体と考え、経済性と柔軟性を両立させた革新的システムを提案する。

口頭

フッ化物溶融塩-金属還元抽出による酸化物燃料再処理プロセス

佐藤 修彰*; 竹中 俊英*; 林 博和; 天野 治*; 河村 文雄*

no journal, , 

一次エネルギーの4割を占める石油ピークへの備えとして原子力発電の増強が期待されている。そのためには、ウランピークと高レベル廃棄物処分の国民的理解が課題である。近年の米国のGNEP構想などでも同様の認識であり、日本及び諸外国において高速炉サイクルの導入が検討されており、高速炉用燃料としては金属燃料もその候補として研究開発が行われている。一方、現在並びに近い将来での日本の軽水炉燃料は酸化物であるため、高速炉用燃料として金属燃料を採用する場合には酸化物燃料を金属に転換して大量の初期装荷燃料を得る必要がある。そこで、使用済軽水炉燃料から高速炉用の金属燃料を得るため、フッ化物溶融塩中での金属還元抽出による再処理法を提案する。具体的には使用済燃料から余剰ウランをフッ化物揮発法で高速分離し、Pu, MA, 少量のUを含む回収物質を溶融塩に溶解し、液体金属で選択還元抽出して金属燃料を得るもので、エネルギー効率の面から筋の良い高経済性の処理方法である。

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,3; 耐硝フッ酸用装置材料の検討

竹内 正行; 小泉 務; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

フッ化物揮発法と溶媒抽出法のハイブリッド技術であるFLUOREX法では、フッ化物揮発法で大部分のUを揮発分離し、残渣側を酸化物転換後に湿式プロセスで処理を行う。その際、転換しにくい一部のフッ化物が残存し、湿式工程に同伴する可能性が高く、この同伴フッ化物の影響により、特に装置材料の腐食への影響が懸念されている。本件では、装置材料の腐食低減を図る方法の一つとして、Ni-Cr系合金を対象に硝フッ酸環境での耐食材料に関する基礎的な検討を行った。その結果、Cr含有量及び第三金属成分による耐食性向上効果を確認するとともに、0.2mm/y前後の良好な耐食性を得た。

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,11; F$$^{-}$$マスキング剤による腐食抑制効果の検討

竹内 正行; 小泉 務; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

FLUOREX法では通常のPUREX法と異なり、フッ化物揮発法で得られた残渣の中で酸化転換しにくい一部のフッ化物が湿式工程に同伴するため、特に装置材料の腐食に対する影響について考慮する必要がある。本件では、溶液環境側からの腐食抑制策として、腐食に影響するフッ素イオンを錯化させるマスキング剤を中心に腐食抑制効果を調査した。試験の結果から、添加したZr$$^{4+}$$, Al$$^{3+}$$, Ce$$^{3+}$$の各イオンについていずれも顕著な腐食抑制効果が認められ、中で最も腐食抑制効果の高いZr$$^{4+}$$の添加(溶液中濃度0.1M)では、8NHNO$$_{3}$$+0.1MHF, 100$$^{circ}$$Cの条件でSUS304Lの腐食速度が1/100以下まで低下することがわかった。

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,18; フッ素マスキング化合物による抽出・ガラス固化工程への影響に関する基礎的検討

竹内 正行; 中島 靖雄; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

フッ化物イオンを含む硝酸溶液下における装置材料の腐食を緩和する手法としてフッ化物イオンのマスキング技術について検討を進めている。本技術の湿式プロセスへの適合性を検討するため、マスキング化合物の共存による分配係数やガラス溶融処理への影響について基礎的な検討を行った。

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,22; オキシフッ化物による材料腐食への影響

竹内 正行; 中島 靖雄; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

FLUOREX法において湿式工程へ微量同伴するフッ素化合物は、主としてオキシフッ化物の形態であることがわかってきた。本試験では、硝酸溶液中の材料腐食に与えるオキシフッ化物の影響について調査するとともに、これまでに検討を進めてきたF$$^-$$マスキングによる防食手法の有効性についても検討した。

口頭

動き出したJ-PARCチョッパー分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

Fermiチョッパー型非弾性散乱装置「四季」は、楕円収束型ガイド管,大面積検出器,多重$$E_i$$同時測定法等の先進的な仕様を備え、数百meV以下の領域において従来の同種の装置に比べて測定効率の大幅な向上を目指した装置である。昨年9月に最初の中性子ビームを受け入れて以来装置調整を続けていたが、今年6月に最初の非弾性散乱測定に成功した。まだ一部整備中の機器を残すものの、すでに多重$$E_i$$同時測定の実証に成功するなど、順調な滑り出しを見せている。本発表では装置の基本性能,整備状況などをコミッショニングの結果を交えながら紹介する。

口頭

チョッパー型中性子分光器「四季」の現状

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設されたフェルミチョッパー型中性子分光器である。中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は2008年9月より中性子ビームを使った機器調整を進めていたが、2009年6月よりいよいよ非弾性散乱測定を開始した。そこでは早くも非弾性散乱の新手法の実証実験に成功するなど装置性能の高さを予感させる結果が得られている。最近はさらに装置整備を進めるとともに、高温超伝導酸化物等を対象とした本格実験も開始した。本発表では装置の現状について整備状況及び最近の実験データを交えて報告する。

口頭

Starting-up of the chopper spectrometer 4SEASONS in J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

4SEASONS is a Fermi chopper spectrometer for the spallation neutron source in MLF, J-PARC. It is intended to provide high counting rate up to $$sim$$300 meV neutron energy with medium resolution ($$Delta E/E_i sim 6$$% at $$E=0$$) to efficiently collect weak inelastic signals from novel spin and lattice dynamics especially in high-$$T_c$$ superconductors and related materials. For this purpose, the spectrometer is equipped with advanced instrumental design such as an elliptic-shaped converging neutron guide, long (2.5 m) position sensitive detectors, and a Fermi chopper feasible for multi-incidnent-energy ($$E_i$$) measurement. The spectrometer accepted the first neutron beam on September 2008, and its first inelastic scattering data was produced on June 2009. Furthermore, the spectrometer successfully demonstrated the usefulness of the multi-$$E_i$$ measurement. In this paper, we show the design and current status of 4SEASONS, and some experimental results.

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,25; 酸化物転換後模擬溶解液中の材料腐食評価

佐野 雄一; 中島 靖雄; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

FLUOREX法における酸化物転換後の回収物を想定したコールド模擬溶解液中でのオーステナイト系ステンレス鋼及びNi-45Crの腐食評価試験を実施した。Ni-45Crの良好な耐食性やマスキング剤添加による腐食抑制効果を確認した。

口頭

J-PARCフェルミチョッパー型中性子分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設されたフェルミチョッパー型中性子分光器である。中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は今年の1月にT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心に高温超伝導物質やその関連物質等を対象にさまざまな実験を進めている。また、その中で3次元系の測定への対応、新たなバックグラウンドの問題など、さらに装置の整備・高度化が必要な点も判明してきた。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状,問題点,改修予定等について報告する。

口頭

フェルミチョッパー中性子分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

J-PARC・MLFのBL01ビームラインに建設されたフェルミチョッパー中性子分光器「四季」は中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は2010年の1月にT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心に高温超伝導物質やその関連物質等を対象にさまざまな実験を進めている。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状,測定データの例,問題点,改修予定等について報告する。

口頭

フェルミチョッパー中性子非弾性散乱装置「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

J-PARC・MLFのBL01ビームラインに建設されたフェルミチョッパー中性子分光器「四季」は中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は長らくT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心にさまざまな実験を進めてきた。また、最近になってT0チョッパーが設置されたことにより高エネルギー領域のバックグラウンドが改善され、今後は高エネルギー領域での実験も期待される。さらにソフトウェアの発展と相俟って従来チョッパー分光器では苦手とされてきた三次元系の測定も可能となってきた。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状、測定データの例、問題点、改修予定等について報告する。

口頭

次世代高経済性再処理「FLUOREX法」の開発,30; 湿式工程への微量フッ素持込による材料腐食評価と防食策の検討

佐野 雄一; 竹内 正行; 平野 弘康; 星野 国義*; 河村 文雄*

no journal, , 

FLUOREX法の酸化物転換後の回収物を想定したコールド模擬溶解液中において材料腐食試験を実施し、微量フッ素共存下での腐食挙動及び機構を評価した。本結果及びこれまでの成果をもとに、防食策として、フッ素持込量に応じて、SUS310NbあるいはNi-45Crを使用することが有効であることを確認した。

口頭

JRR-3の新規制基準適合について,3; 耐震設計と津波評価

川村 奨; 小林 哲也; 田中 遊雲; 桐田 史生; 瀬下 和芳; 和田 茂

no journal, , 

平成25年11月に新たに制定された試験研究炉の新規制基準を受け、JRR-3においても既存の施設に対するバックフィットとして新規制基準に適合するために耐震設計の見直し及び津波評価を実施した。その内容について発表する。

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