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報告書

HTTRの起動用中性子源の交換時期の推定

小野 正人; 小澤 太教; 藤本 望*

JAEA-Technology 2019-012, 15 Pages, 2019/09

JAEA-Technology-2019-012.pdf:2.83MB

HTTRでは、原子炉の起動及び広領域中性子検出器の計数率の確認を目的として、起動用中性子源$$^{252}$$Cfを用いているが、半減期が約2.6年と短いことから適切な時期に交換する必要がある。交換時期の推定には、広領域中性子検出器の「WRM計数率低」の警報発報を防ぐために、半減期のみならず、ゆらぎを考慮する必要がある。このため、広領域中性子検出器の計数率と標準偏差の関係式等から計数率の最小値を予測する手法を考案した。本手法を用いて広領域中性子検出器の計数率の変化を予測した結果、計数率が3.0cpsに低下するのが2022年、1.5cpsに低下するのが2024年となり、2024年までに交換を完了する必要があることが明らかとなった。

論文

Establishment of control technology of the HTTR and future test plan

本多 友貴; 齋藤 賢司; 栃尾 大輔; 青野 哲也; 平戸 洋次; 小澤 太教; 中川 繁昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(11-12), p.1387 - 1397, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.45(Nuclear Science & Technology)

HTTRの制御系の性能は2002年に行われた制御系応答試験で明らかにされ、各制御系に外乱を与えても安定に制御できることを確認した。また、今後高温ガス炉が商用炉として稼働するにあたり、高温ガス炉が長期に渡り安定に高温の熱を供給できる事を実証する必要がある。本論文では、2010年に行われた長期高温連続運転試験で得られた結果を基にHTTRの長期連続運転時の制御特性の評価を行った。さらに現在、原子力機構では商用高温ガス炉として高温ガス炉水素製造システムの設計を行っており、水素製造システムで熱負荷変動が生じた場合にも原子炉が安定することが求められている。そこで、高温ガス炉水素製造システムに起因する熱負荷変動時の原子炉システムの安定性の実証と共に、高温ガス炉水素製造システムの詳細設計に必要なデータ、熱負荷変動に対する原子炉システムの応答挙動解析コードの高度化に必要なデータ収集のため、HTTRを用いた熱負荷変動試験を計画している。予備検討の結果から、実際の運転を想定し制御系を作動させた場合の挙動を示し、試験の実施条件を検討した。

論文

Applicability of iron phosphate glass medium for loading NaCl originated from seawater used for cooling the stricken power reactors

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/09

福島第一原子力発電所での汚染水処理により生じたスラッジの廃棄体化候補技術として、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体による固化法の適用性を検討している。本報では、スラッジに含まれる海水成分であるNaClのIPG媒体への充填挙動及びガラス物性を評価するため、100g規模の基礎試験を行った。試験の結果、IPG媒体に対してNa$$_{2}$$O及びClを約19及び15mol%まで充填できた。NaCl成分の充填によりガラスの架橋構造の分断が生じることで、ガラス転移温度及び結晶化開始温度が低下する傾向が認められた。化学的耐久性については、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$濃度が高いIPG媒体を用いることでホウケイ酸塩系の高レベルガラスの1/10程度の浸出速度となることがわかった。

論文

Behaviour of IPG waste forms bearing BaSO$$_{4}$$ as the dominant sludge constituent generated from the treatment of water used for cooling the stricken power reactors

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/09

東日本大震災で被災した原子炉の冷却に使用している大量の水は、放射性物質で汚染しているため、汚染水の浄化方法や浄化によって発生した廃棄物の安定化法について、国内でさまざまな取り組みがなされている。ここでは、発生した廃棄物の中、BaSO$$_{4}$$を主成分とするスラッジを対象として、鉄リン酸ガラスを媒体として、スラッジの廃棄体化について検討を行っている。これまでの研究の結果、ストロンチウム核種を含有するBaSO$$_{4}$$スラッジの廃棄体化に鉄リン酸塩ガラスが十分に機能することが判明した。

報告書

HTTR第2次燃料体組立,貯蔵作業における燃料取扱い

富本 浩; 加藤 康; 大和田 博之; 佐藤 直; 島崎 洋祐; 小澤 太教; 篠原 正憲; 濱本 真平; 栃尾 大輔; 野尻 直喜; et al.

JAEA-Technology 2009-025, 29 Pages, 2009/06

JAEA-Technology-2009-025.pdf:21.78MB

高温工学試験研究炉(HTTR)は、1989年に初装荷燃料を装荷し、初臨界を達成してから、10年が過ぎ、現在も初装荷燃料にて運転を継続中である。燃料体組立は12種類の濃縮度がある燃料棒4770本を黒鉛ブロックに装荷する。第2次燃料体組立では150体の燃料体を組立てた。燃料棒は設計上、燃料棒の濃縮度誤装荷防止について考慮されているが、さらに確実な取扱いができるように作業上の誤装荷対策をあらかじめ検討した。燃料棒の受入れを2008年6月から開始し、原子炉建家内で組立作業を行い、新燃料貯蔵ラックへの貯蔵を行った。組立,貯蔵作業は、3回の期間に分けて実施し、各々の期間ごとに使用前検査を受検し、2008年9月にすべての作業を完了した。その後、同年11月に使用前検査合格証を受けた。本報告は第2次燃料体の組立,貯蔵作業における燃料取扱いについてまとめたものである。

報告書

高温ガス炉燃料温度計測用温度モニターの照射特性試験

植田 祥平; 飛田 勉*; 沢 和弘; 富本 浩; 小澤 太教; 猪井 宏幸; 梅田 政幸

JAEA-Research 2008-096, 34 Pages, 2009/01

JAEA-Research-2008-096.pdf:10.12MB

高温ガス炉運転中における燃料体の温度測定を目的として温度モニターの開発を行っている。温度モニターは、融点の異なる合金製ワイヤーを石英管に封入したもので、22種類の温度モニターにより温度600$$sim$$1400$$^{circ}$$Cを測定範囲としている。温度モニターの照射特性を調べるため、JMTRでキャプセル照射を実施し、照射後試験としてX線ラジオグラフ,EMPA観察を行った。照射後試験の結果、開発した温度モニターは、照射温度が1100$$^{circ}$$C以下なら90日程度、50日以下であれば照射温度1300$$sim$$1350$$^{circ}$$Cまでは使用可能と推定された。

報告書

HTTR原子炉格納容器漏えい率試験計画の改善; 実績を考慮したA種,B種及びC種試験の組合せプログラムの導入

近藤 雅明; 君島 悟*; 江森 恒一; 関田 健司; 古澤 孝之; 早川 雅人; 小澤 太教; 青野 哲也; 黒羽 操; 大内 弘

JAEA-Technology 2008-062, 46 Pages, 2008/10

JAEA-Technology-2008-062.pdf:11.62MB

高温工学試験研究炉(HTTR)では、原子炉格納容器(CV)の気密性を確認するために漏えい率検査を実施している。本検査は、原子炉格納容器漏えい率試験規程(JEAC4203)のA種試験(全体漏えい率試験)で行ってきたが、準備から復旧に至るまで相当の費用と時間を要する。そこで、HTTRの保守の効率化の観点から、A種試験とB種及びC種試験(局部漏えい率試験)を組合せたスケジュールに移行できるよう漏えい率検査実施方針を見直した。JEAC4203-2004では、試験スケジュール移行要件として、全体漏えい率に経年的増加が認められないこと、全体及び総合漏えい率(局部漏えい率の総和)が各々判定基準を満足すること、全体及び総合漏えい率に相関が認められることが規定されるとともに、総合漏えい率の判定基準が見直された。著者らは、これまでの試験実績に基づき、移行要件への対応方針及び検査実施方針を定め、これらが規制当局に了承された。本報では、HTTRのCV漏えい率試験について概説し、従来方法の問題点及びJEAC4203-2004における試験スケジュール移行上の要件を整理するとともに、各要件への対応方針及びCV漏えい率検査実施方針をまとめている。

口頭

土壌加熱による放射性セシウムの挙動評価

横澤 拓磨; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 時澤 孝之; 長沼 政喜; 青木 勝巳

no journal, , 

放射性セシウムに汚染された土壌の簡便な除染方法の検討の一環として、セシウム化合物の比較的低い温度における高い揮発性に着目した加熱除去法に関する基礎的な試験を行った。本研究では放射性セシウムの加熱除去可能性の調査方法として放射性セシウムを含む環境中の土壌をるつぼ規模の加熱試験することで同核種の揮発挙動を評価した。その結果、1300度-1時間までの加熱による放射能の変化は、放射能の値のばらつきは見られるものの揮発挙動は見られなかった。また、土壌と炭酸セシウムの加熱前後の結晶構造の確認の結果、CsAlSiO$$_{4}$$等の安定な化合物を形成することを確認した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化技術適用性検討; 廃ゼオライトのガラス固化にかかわる基礎検討

小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平; 菖蒲 康夫

no journal, , 

汚染水処理に伴い発生する廃ゼオライトの廃棄体化候補技術の比較評価に向けて、既存技術であるガラス固化法の適用性の検討を進めている。本報では、Cs吸着装置のゼオライト等メディア(吸着剤)を対象として、ガラス化に適した組成の検討・設定を行うとともに、各吸着材を用いてガラスを作製し、ガラス化状態や化学的耐久性、ガラス固化による減容効果等について評価を行った。その結果、ガラス化できる条件(組成,温度)を把握するとともに、ゼオライトをガラス固化することで約3分の1程度まで減容化できること、作製したガラスは良好な化学的耐久性を有すること等を明らかにした。

口頭

Fundamental study on immobilization of sludge generated from treatment of remaining water used for cooling of the stricken power reactors

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 鈴木 良和*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

東日本大震災によって被災した福島第一原子力発電所の原子炉を冷却するために使用されている大量の水が、原子炉建屋やタービン建屋内に滞留水となって残留している。これらの滞留水は、CsやSr等の放射性物質によって汚染されているため除染が必要である。これまでに公開された情報によると、福島第一原子力発電所は、滞留水を除染するプロセスのひとつに、フランスのラ・アーグ再処理工場で用いられている除染装置を採用しているようである。文献によると、同装置を用いた場合、Csはフェロシアン化物と、またSrはBaSO$$_{4}$$と沈殿させることにより、スラッジとして分離することができる。以上の調査結果のもと、本研究では、BaSO$$_{4}$$を模擬スラッジとして、さまざまな溶融温度で鉄リン酸塩ガラスに充填する試験を行った。その結果、BaSO$$_{4}$$は加熱によってBaOに分解し、最大48mol%のBaOがIPG中に溶け込むことがわかった。さらにBaOを充填したガラス固化体の場合、BaOの充填率が高いほど、また低い溶融温度で製造したガラスほど、ガラス固化体として良い性能を示すことが判明した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,3; スラッジのガラス固化にかかわる予備試験

天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 中村 洋貴*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 小林 秀和

no journal, , 

汚染水処理に伴い発生する、放射性CsやSrを含有するスラッジの固化媒体候補として、高い充填効果等が期待できる鉄リン酸塩ガラスを選定した。本報では、スラッジに含まれると考えられる成分のうち、ガラス化に及ぼす影響が大きいと考えられる硫酸根を含むBaSO$$_{4}$$を模擬廃棄物とし、これを化学的耐久性に優れた組成の鉄リン酸塩ガラス媒体により固化する予備試験を行った。その結果、BaOを約48mol%まで高充填できること、また模擬ガラス固化体は良好な化学的耐久性を示すことを確認した。

口頭

ラマン分光測定による白金族含有ガラスの構造評価

永井 崇之; 大山 孝一; 小林 秀和; 守川 洋; 横澤 拓磨; 中島 正義; 山下 照雄; 天本 一平

no journal, , 

溶融状態で長期保持した白金族化合物含有模擬ガラスの凝固試料を対象にラマン分光測定を行い、RuO$$_{2}$$結晶やホウケイ酸ガラスのラマンスペクトルと比較し、白金族化合物粒子周辺のガラス構造を評価した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,2; スラッジ固化の概要と固化媒体の選定

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 鈴木 良和*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

被災した原子炉で使用された冷却水は汚染しているため、放射性廃棄物発生容量を低減化する観点から汚染水の除染が行われている。本研究において、汚染水の処理で発生する沈殿物(スラッジ)の成分を推定し、これを廃棄体化するのに適したガラス媒体を検討したところ鉄リン酸塩ガラスが有効であることが判明した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,1; 廃ゼオライトのガラス固化にかかわる予備試験

横澤 拓磨; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平

no journal, , 

汚染水の処理により発生するCsやSrを主体とする放射性物質を含有した放射性二次廃棄物である廃ゼオライトの廃棄体化候補技術の一つとして、既存技術であるガラス固化法の適用性を検討している。本報では、廃ゼオライトのガラス固化可能な組成範囲を明らかにするために、Kurion社製Cs吸着装置で用いられているゼオライトを対象にるつぼ規模での溶融試験を実施した。その結果、ガラス成分試薬を添加し、組成を調整することによりゼオライトを良好にガラス固化できることを確認した。また、模擬高レベル廃棄物固化ガラスと同等の化学的耐久性であることを確認した。

口頭

汚染水処理に伴う二次廃棄物のガラス固化に関する試験検討

小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平

no journal, , 

汚染水処理に伴って発生する二次廃棄物の廃棄体化技術検討の一環として、候補技術の一つであるガラス固化法の廃ゼオライトや廃スラッジへの適用性評価にかかわる予備的な試験・検討を行った。廃ゼオライトについては、溶融時にガラス組成を調整することにより、良好な化学的耐久性を有するガラスを作製できた。また、廃スラッジに含まれる成分のガラス化への影響検討を行った結果、ホウケイ酸塩系以外のガラス媒体の適用も視野に入れつつ、各成分のガラス化への影響を詳細に検討していく必要があることがわかった。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,5; 鉄リン酸塩ガラス媒体によるNaCl固化処理にかかわる基礎試験

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

福島第一原子力発電所での汚染水処理により発生したスラッジの固化媒体候補の一つとして、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体に着目した試験検討を実施している。本報では、IPG媒体によりスラッジ成分の一つである塩化ナトリウム(NaCl)を固定化(ガラス化)するための条件及びNaCl充填IPGの熱特性について検討した。その結果、IPG媒体とNaClの混合比9:1において均質なNaCl充填IPGが作製できること及びNaCl充填により結晶化しやすくなることがわかった。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,4; 鉄リン酸塩ガラス媒体によるBaSO$$_{4}$$固化処理にかかわる基礎試験

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

東日本大震災で被災した原子炉を冷却するために使用し、放射性物質によって汚染された大量の水(汚染水)が、福島第一原子力発電所の原子炉建屋やタービン建屋に滞留している。現在、汚染水については、除染装置による処理が進められており、除染後の水の一部は冷却水として再利用されている。一方、汚染水の処理により、CsやSr等の放射性物質を含有したスラッジが二次廃棄物として発生している。本研究は、このような二次廃棄物をより安全に管理すべく、これを安定なガラス固化体とするための適切なガラス媒体の選定、選定したガラス媒体への二次廃棄物充填、及び作製したガラス固化体の性能評価を行い、得られた成果を、実際の二次廃棄物の廃棄体化検討に反映していくことを目的としている。今回、スラッジ構成物質のうち、BaSO$$_{4}$$を対象として鉄リン酸塩ガラス(IPG)を用いた廃棄体化試験を行い、BaSO$$_{4}$$の固化処理に適切なIPG組成やガラス固化条件、及び同伴するSrの影響についてデータを取得したところ、IPGがBaSO$$_{4}$$を主体とするスラッジの固媒体として有効であることが確認された。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,6; 鉄リン酸塩ガラス媒体によるフェロシアン化物成分の固化処理に関する基礎試験

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

福島第一原子力発電所での汚染水処理により発生したスラッジの固化媒体候補の一つとして、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体に着目した試験検討を実施している。本報では、汚染水処理で生じたスラッジに含まれる、Csを吸着したフェロシアン化物(Cs-KNiFC)成分のIPG媒体への充填挙動及び同成分を充填したガラスの基礎物性を取得した。その結果、熱的安定性を損なうことなくCs-KNiFC成分をガラス化上限の約20mol%まで充填できることがわかった。既報の結果も総合すると、スラッジに含まれる硫酸塩, Cs-KNiFC及び塩化ナトリウムの各成分は、IPG媒体により固化処理可能と考えられる。今後は、スラッジ構成成分が混在した多成分系、すなわち、より実スラッジに近い組成系での基礎試験を行う予定である。

口頭

HTTRを用いた通常運転状態からの熱負荷変動試験の検討

本多 友貴; 栃尾 大輔; 青野 哲也; 平戸 洋次; 小澤 太教; 齋藤 賢司

no journal, , 

現在、原子力機構では商用高温ガス炉として高温ガス炉水素製造システムの設計を行っており、高温ガス炉水素製造システムに起因する熱負荷変動時の原子炉システムの安定性の実証と共に、高温ガス炉水素製造システムの詳細設計に必要なデータ、熱負荷変動に対する原子炉システムの応答挙動解析コードの高度化に必要なデータ収集のため、HTTRを用いた熱負荷変動試験を計画している。予備検討の結果から、実際の運転を想定し制御系を作動させた場合の挙動を示し、試験の実施条件を検討した。

口頭

HTTR安全保護シーケンス盤の瞬時異常箇所特定システム(APAS)の開発による異常診断技術の向上

平戸 洋次; 小澤 太教; 齋藤 賢司

no journal, , 

HTTR(高温工学試験研究炉)の安全保護シーケンス盤は、HTTR原子炉施設の事故時において工学的安全施設を作動させるための制御盤であり、原子炉施設の安全確保上、重要な役割を担っている。原子炉運転中における当該盤の健全性確認試験で制御回路の異常が発見された場合は、速やかにその原因を排除し通常運転状態へ復旧することが求められる。当該盤は、多数の制御基板を使用した複雑な制御回路で構成されており、当該試験で異常が発見された場合の原因調査には、盤を熟知した者が膨大な量の図面を参照しながら、多数の制御回路を確認していく必要があり、通常運転状態への復旧に時間を要していた。そこで、当該試験において異常が発見された場合に、迅速に通常運転状態への復旧を実現するために、たとえ当該盤を熟知した者でなくても瞬時に原因を特定できる瞬時異常箇所特定システム(APAS: Abnormal Parts Assignment System)を開発した。本システムの開発により、当該盤を熟知した者でなくても異常原因を瞬時に特定できるようになり、迅速な初期対応や早期復旧に極めて有効で、HTTR原子炉施設の安全確保に大きく貢献するものである。また、本システムを活用した異常診断技術は、他の試験研究炉や一般産業界で使用されている当該盤と同等の設備に対しても広く活用できるものである。

口頭

HTTRにおける耐熱性能を向上した広領域中性子検出器の開発

小澤 太教; 平戸 洋次; 本間 史隆

no journal, , 

広領域中性子検出器は、HTTR特有の高温環境下において熱中性子束を適切に計測できるように開発された設計品であるが、これまでの原子炉の運転において熱サイクルに起因した検出器内部接合部の断線に係る経験を有している。既に得られている断線箇所及び断線メカニズムの知見を踏まえ、耐熱性能を向上させるための構造変更案の立案、変更案の決定、模擬試験体を用いたモックアップ試験により実証をしたことで、耐熱性能を向上させた広領域中性子検出器を開発した。さらに、規格品である既存の検出器の基本仕様を変更せず構造変更を完遂できたことは、検証に要するコスト及び時間の観点から合理性を確保した成果を得ることができた。

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