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池内 宏知; 佐野 雄一; 柴田 淳広; 小泉 務; 鷲谷 忠博
Journal of Nuclear Science and Technology, 50(2), p.169 - 180, 2013/02
被引用回数：7 パーセンタイル：49.28(Nuclear Science & Technology)高速炉燃料再処理において高重金属濃度の溶解液を得るため、燃料の短尺せん断片を用いた効率的な溶解プロセスを確立した。照射済MOX燃料の溶解速度に対するPu富化度,重金属濃度、及びせん断長さによる影響を調査した。その結果、照射済燃料の溶解速度はPu富化度の上昇とともに指数関数的に減少するが、未照射燃料と比べて100から1000倍程度増加することがわかった。浸透理論による速度論的解析の結果、重金属濃度の増加により固液比が減少し、燃料への硝酸の浸透性が低下することで溶解速度が低下することが示唆された。せん断長さの短尺化(長さ10mm)により、燃料の比表面積が増加することで硝酸の浸透性が改善され、高重金属濃度の条件においても従来再処理における濃度条件と同程度に溶解速度が維持されることがわかった。
池内 宏知; 柴田 淳広; 佐野 雄一; 小泉 務
Procedia Chemistry, 7, p.77 - 83, 2012/00
被引用回数：19 パーセンタイル：97.48(Chemistry, Analytical)照射済燃料の溶解速度及び不溶解残渣の発生量に与えるPu富化度の影響を調査した。Pu富化度30%未満、平均燃焼度40.1-63.7GWD/tの照射済燃料の溶解速度を、表面積理論に基づく速度論的解析に基づき評価した。その結果、照射済燃料の溶解速度は、未照射の場合と同様、Pu富化度とともに指数関数的に減少したが、照射により最大1000倍程度増加することが示唆された。不溶解残渣の発生量はPu富化度ともに増加し、これは照射段階におけるFP生成の促進に起因する可能性が高い。重金属初期質量の約1.3%が不溶解残渣として残った。
宮地 紀子; 川上 幸男; 小泉 敦裕; 大辻 絢子*; 佐々木 敬一*
IAEA-CN-184/60 (Internet), 6 Pages, 2010/11
大型照射後試験施設(FMF)は高速実験炉「常陽」等から直接使用済燃料集合体を受入れ、解体し、照射後燃料等の挙動評価のための照射後試験を行う施設である。試験を終えた切断片,燃料ピン等は、「常陽」使用済燃料貯蔵プールへ再び払出している。このFMFに対して統合保障措置を適用して、原子力機構の「常陽」エリアにおける保障措置の強化をはかった。適用した統合保障措置の考え方は、「常陽」とその使用済燃料を使用するFMFを関連施設として、その受払いを検認するものである。受払い検認の実現にあたっては、FMFからの受払い経路,使用キャスクを限定することで、受払いを連続的に監視することを可能とし、より効果的な保障措置を実現した。またキャスク内容物検認には、中性子測定を導入した。中性子測定の導入にあたっては、中性子測定試験等により、その有効性を確認している。FMFへ受払い検認を新たに導入したことにより、「常陽」とFMF間の使用済燃料の流れが明確になり、保障措置の強化につながった。一方で統合保障措置移行により、検認のPDIが増加したが、施設側の検認活動に対する負荷は減少した。
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m
とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
津坂 仁和; 小泉 悠*; 谷本 親伯*; 亀山 克裕*; 宮嶋 保幸*
トンネル工学報告集(CD-ROM), 18, p.77 - 84, 2008/11
TBM(Tunnel Boring Machine)は、ディスクカッタ(以下、カッタという)を岩盤に押しつけながら回転させ、隣接破砕を連続的に生じさせて岩盤を掘削する。発破工法に対する同工法の優位性は、岩盤のゆるみの抑制,高速掘進性、そして、掘削作業の安全性である。このため、第2次とりまとめにおいても、処分坑道の掘削に期待される工法として挙げられている。TBMによる岩盤の破砕現象は、切羽から隣接破砕により岩片を掘削することを一次破砕とし、切羽とカッタヘッドの間にたまった岩片が再破砕されることを二次破砕として考えることができる。本報告では、中口径のTBMにより堆積岩と火成岩を掘削した4つの事例を対象に、スクレーパによるずりの取込範囲よりも中心側のカッタの摩耗は主として一次破砕によって生じ、一方、その取込範囲にあるカッタの摩耗は一次破砕に加え二次破砕によって生じるものと考え、それぞれの範囲にあるカッタの交換寿命を考察した。カッタの取付半径が異なるために、カッタが交換されるまでの累積転動距離をその間に生じた摩耗量で除した値をその指標とした。その結果、外周部に取り付けられたカッタの交換寿命は、二次破砕現象により20%以上も低下することが示された。
Al conductor for coils with react-and-wind method木津 要; 土屋 勝彦; 島田 勝弘; 安藤 俊就*; 菱沼 良光*; 小泉 徳潔; 松川 誠; 三浦 友史*; 西村 新*; 奥野 清; et al.
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1493 - 1499, 2007/10
被引用回数：3 パーセンタイル：25.51(Nuclear Science & Technology)大型超伝導コイルでは、大きな電磁力が発生するので、電磁力支持,電気絶縁の観点から、超伝導素線を数百本撚り合わせたケーブルを、金属製の鞘(コンジット)に納めたケーブル・イン・コンジット(CIC)型の超伝導導体を使用している。CIC型導体では冷却によるコンジットとケーブルとの熱収縮差に起因する熱歪,導体の曲げによる曲げ歪の影響が問題となる。しかしながら、超伝導コイルでは熱歪や曲げ歪を変化させることはできないので、コイル試験では、超伝導工学上重要な、臨界電流値と熱歪・曲げ歪の関係を幅広い領域で評価することは困難であった。そこで、本研究では、液体ヘリウムにより冷却されたCIC導体サンプルに、クライオスタット外部からシャフトを介してねじりを加えることを可能にする試験装置を開発した。この新しい試験装置に、ねじりばね状のNbAl CIC導体サンプルを取り付け、ねじることにより、サンプルに引張り・圧縮歪、及び曲げ歪を連続的に印加し、臨界電流と歪の関係を測定することに成功した。また、本研究の結果より、CIC型導体中の撚り線の歪緩和機構が存在することが明らかとなった。
矢野 公彦; 柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造
Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.344 - 348, 2007/03
被引用回数：10 パーセンタイル：58.16(Nuclear Science & Technology)晶析プロセスを高速炉サイクルのための先進湿式法、NEXT(
ew 
traction System for 
RU recovery)の一部として開発している。このプロセスでは、溶解液からウランの大部分をUO
(NO)
6HOの晶析によって分離するものである。そこで、実際に照射済燃料を用いたU晶析試験を実施し、結晶の大きさへの冷却速度の影響やPuと比較してのFPの挙動を調べた。冷却速度の影響に関しては、冷却速度が速いほうが結晶の大きさが小さくなることがわかった。しかしながら、比表面積を小さくすることで除染性能の改善が期待できると考えたが大きな結晶が必ずしも純度が高いとは限らないということが示唆された。また、FPの挙動については、EuはPu(IV)と似た挙動をとる。Csについてはこの試験の条件ではUと結晶へ同伴する結果となった。
中原 将海; 佐野 雄一; 駒 義和; 紙谷 正仁; 柴田 淳広; 小泉 務; 小山 智造
Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.373 - 381, 2007/03
被引用回数：27 パーセンタイル：85.03(Nuclear Science & Technology)NEXTプロセスと名付けられた先進湿式再処理プロセスに関連して、環境負荷低減の観点から簡素化溶媒抽出法によりU, Pu及びNpの共回収、SETFICS法によりAm及びCmの回収が試みられている。単サイクルフローシートを用いたU, Pu及びNpの共回収は、フィード溶液又は洗浄液の高硝酸濃度条件下にて実施した。このうち、フィード溶液を高硝酸濃度に調整した条件においては、フィード溶液中だけでなく、抽出段においてもNp(VI)への酸化を促進することができた。これにより、NpはTBPにより抽出され、U, Pu及びNpを共回収することができた。SETFICS法においては、金属装荷度を増加させるため、TRUEX溶媒を0.2M CMPO/1.0M TBPから0.2M CMPO/1.4M TBPへ変更した。また、「ソルトフリー」の観点から、硝酸ナトリウムに代えて硝酸ヒドロキシルアミンを適用した。この結果、Am及びCmをプロダクト溶液へと回収することができた。高装荷フローシートにおいては、以前のフローシートを比べ、水相廃液及び廃溶媒の流量は、それぞれ47%及び54%ほど減少が見込まれた。本研究では、NEXTプロセスにおける簡素化溶媒抽出法及びSETFICS法のフローシートの有用性を実証することができた。
Al strand and cable-in-conduit conductor木津 要; 土屋 勝彦; 島田 勝弘; 安藤 俊就*; 菱沼 良光*; 小泉 徳潔; 松川 誠; 三浦 友史*; 西村 新*; 奥野 清; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.872 - 875, 2006/06
被引用回数：1 パーセンタイル：11.95(Engineering, Electrical & Electronic)NbAl素線の臨界電流値(Ic)は歪みにより減少する。ケーブル・イン・コンジット導体(CICC)中の素線には熱歪みと曲げ歪みが加わる。しかしながら、JT-60定常高ベータ化計画のR&Dにおいてリアクト・アンド・ワインド法によって製作されたNbAl-D型コイルにおいては、0.4%の曲げ歪みが印加されてもIcは減少しないことが見いだされている。これは、素線の曲げ歪みがケーブル効果により緩和したことを示唆している。CICCのIcに対する曲げの効果を評価するためには、素線に対する引張り・圧縮歪みの効果と、CICC中の素線の歪み緩和効果を調査する必要がある。そこで本研究では、素線及びCICCサンプルに引張り・圧縮歪みを印加できる装置を開発した。サンプルはベリリウム銅製のねじりコイルばね形状のサンプルホルダー表面に取り付けられ、ホルダーをねじることで歪みが印加される。CICCサンプルを取り付け可能とするために82mm径のサンプルホルダーを製作した。NbAl素線サンプルのIcを外部磁場6
12T,歪み-0.86%+0.18%の範囲で測定することに成功した。外部磁場11T,歪み-0.86%でのIcは歪み0%の65%に減少することが見いだされた。
矢野 公彦; 柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造
Recent Advances in Actinide Science, p.644 - 646, 2006/06
U晶析を用いて使用済燃料の溶解液から大部分のUを分離回収することによって溶媒抽出工程を縮小することができる。高速炉MOX燃料に対して晶析工程を適用させるために、U/Pu混合溶液中のPuの挙動を調べることが必要となる。Puの原子価は結晶として回収されるUに対するPu除染係数(DF)に影響を与える。Puが4価のときは、Uと共晶析することなく、DFは約30が得られた。しかしながらPuが6価の場合は、それ単独で析出しないにも関わらずUと共存する場合はUと共晶析し、DFは約1.3になる。また、Pu(IV)がUの晶析率に及ぼす影響は小さいが、ウラン硝酸溶液中の溶解度から予測される晶析率に比べ、Puの入った溶液では若干少なくなる傾向があった。
矢野 公彦; 柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10
先進湿式再処理の一部として開発されているウラン晶析工程は使用済燃料溶解液から大部分のウランを硝酸ウラニル結晶として分離回収する技術である。結晶の大きさに対する冷却速度の影響やプルトニウム(IV)と比較した核分裂生成物の挙動を調べるため、使用済燃料の実溶解液を用いたウラン晶析試験を実施した。冷却速度が早いほうが大きな結晶が得られたが大きな結晶が必ずしも除染性能がよいとは限らないという結果が得られた。また、核分裂生成物の挙動について今回の試験では、ユーロピウムはプルトニウム(IV)とよく似た挙動となることが示されたが、セシウムはウランに同伴して結晶中へ移行した。
中原 将海; 佐野 雄一; 駒 義和; 紙谷 正仁; 柴田 淳広; 小泉 務; 小山 智造
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10
NEXTプロセスに関連し、本プロセスの主抽出工程である簡素化PUREX工程及びSETFIC工程におけるアクチニド元素の抽出挙動について、ホット試験の結果をもとに評価を行った。
佐野 雄一; 柴田 淳広; 小泉 務; 小山 智造; Fox, D.*; Carrott, M.*; Taylor, R.*
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10
単段小型遠心抽出器を用いたU(VI)逆抽出試験を実施した。遠心抽出器を用いた逆抽出系におけるU物質移動効率の供給流量、ロータ回転数及び温度依存性を詳細に評価した。得られた結果は次のとおりである。(1) 今回の試験条件下において、遠心抽出器内における水相及び有機相の挙動は完全混合槽型反応器モデルによって表すことができる。(2) 今回の試験条件下において観測されたロータ回転数の上昇に伴う物質移動効率の低下は、遠心抽出器内のフローパターンの変化に起因するものと推測される。(3) 温度依存性評価より、低ロータ回転数においてはU(VI)逆抽出反応が拡散律速であると考えられるのに対し、高ロータ回転数においては化学反応の寄与も大きくなることが示唆された。
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
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30m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。この導体を使用して、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を進めている。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。
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
被引用回数：7 パーセンタイル：22.95(Physics, Fluids & Plasmas)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。
柴田 淳広; 矢野 公彦; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造; 三宅 千枝
2nd International Conference ATALANTE 2004: Science for the Future Nuclear Fuel Cycles, 3 Pages, 2004/00
NEXTプロセスでは、晶析法により溶解液からウランを粗分離する。硝酸ウラニル晶析条件下でのプルトニウム挙動を調べることは、ウランへのプルトニウムの同伴を避ける上で重要である。そこで、本研究では、プルトニウム溶液を用いた基礎試験を実施し、硝酸ウラニル晶析条件下でのプルトニウム挙動を調べた。
矢野 公彦; 柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造; 三宅 千枝
2nd International Conference ATALANTE 2004: Science for the Future Nuclear Fuel Cycles, 4 Pages, 2004/00
先進湿式法の一部である晶析工程の開発として、プルトニウム溶液の冷却試験とウラン・プルトニウム混合溶液の晶析試験を実施した。プルトニウムの原子価が6価の場合、その溶解度未満の濃度であっても、ウランとプルトニウムが共晶析した。プルトニウムの原子価が4価の場合、共晶析は起こらずウランのみが析出した。
柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Energy and Fuel Cycle Systems (GLOBAL 2003) (CD-ROM), 2251 Pages, 2003/00
JNCでは、FBR実用化戦略調査研究の一環として、経済性、安全性、資源有効利用性、環境負荷低減、及び核不拡散性に優れた先進湿式再処理プロセスの開発を行っている。その試験フィールドとしてのCPFの改造が終了し、ホット試験を再開した。第1回ホット試験として実施した、晶析法、溶解法、U/Pu/Np共除染法に関する試験結果を紹介する。
柴田 淳広; 野村 和則; 小泉 務; 小山 智造
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Energy and Fuel Cycle Systems (GLOBAL 2003) (CD-ROM), 2251 Pages, 2003/00
JNCでは、先進湿式再処理技術開発を実施している。CPFは高速炉使用済燃料を用いた再処理技術開発のための主なホット試験フィールドである。ホット試験は昨年12月に再開された。溶解試験、晶析試験、簡素化PUREXプロセスの試験結果が最初のホット試験より得られた。
加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10
被引用回数：17 パーセンタイル：74.85(Nuclear Science & Technology)ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。
