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山岸 功; 小田倉 誠美; 市毛 良明; 黒羽 光彦; 高野 公秀; 赤堀 光雄; 吉岡 正弘*
Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.1113 - 1119, 2015/09
六ヶ所再処理工場で発生した不溶解残渣の化学組成を分析した。XRD分析では、Mo-Tc-Ru-Rh-Pdからなる白金族合金、モリブデン酸ジルコニウム等の複合Mo酸化物、ジルコニアの存在を確認した。定量した12元素(Ca, Cr, Fe, Ni, Zr, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Te, U)重量の90%以上は、白金族合金が占めた。シュウ酸溶液で複合Mo酸化物を選択的に洗浄溶解する手法を開発し、白金族合金と複合Mo酸化物の形態で存在するMoの割合を明らかにした。
宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 姫野 嘉昭; 黒羽 光男
PNC TN9410 89-123, 54 Pages, 1989/08
伝熱管溶接部からの水リークによる破損伝播を制御するために、伝熱管保護スリーブを考案・試作し、その効果を試験で確認した。試作した伝熱管保護スリーブは、(1)ターンバックル、(2)スペーサー、(3)防護用バンド状板から成り、材質はすべてSUS304である。伝熱管へは、幅30mmの防護用バンド状板を巻き付けて装着するが、ターンバックルおよびスペーサーを用いることで、短時間で容易に取付けられ、かつ溶接施工を必要としない構造となっている。試験は、模擬欠陥孔を設けた伝熱管(Mod.9Cr-1Mo鋼)に伝熱管保護スリーブを装着し、これに132kg/cm2gの蒸気を供給しておこなった。試験時のナトリウム温度は505
である。試験の結果から、伝熱管保護スリーブは、次のように破損伝播に対して効果的な抑制機能を有することが確認された。1.水リークが発生すると、伝熱管保護スリーブの両端部近傍ではナトリウム-水反応が生じ、このためにリーク伝熱管自体に2次的な損耗が起こるが、隣接伝熱管は、これによる貫通破損が起こるまでの間ウェステージされない。2.水リーク率が10g/sのとき、隣接伝熱管が破損するまでの時間は、伝熱管保護スリーブを装着しない場合の約6倍に遅延され、破損伝播が起こる前に水素計による水リーク検出(検出時間120秒以上)が十分可能となる。伝熱管保護スリーブは、本試験によって、破損伝播を抑制するための有効な手段となることが実証された。しかし、その実用化には、耐久性や装着性などまだいくつかの課題がある。
下山 一仁; 黒羽 光男; 田辺 裕美*
PNC TN9410 87-014, 103 Pages, 1987/01
高速増殖炉の蒸気発生器で伝熱管の水リークを早期に検出し、伝熱管の破損伝播規模を最小にする手段として、応答時間の速さから音響式水リーク検出系が有望視されている。本研究では、(1)単チャンネル信号で、バックグランドノイズと水リーク音の実行値を単純に比較する検出方法と、(2)多チャンネル信号で、相互相関法を使用しリーク検出/位置標定を行う方法の2つについて検討を行った。(1)では、50MW蒸気発生器試験施設での音響測定データを基に「もんじゅ」、実証炉SGのバックグランドノイズレベルを推定した結果、0.0093Gと0.012Gとなった。また、それらと同等なレベルの水リーク率は、それぞれ約0.7g/sec、約7g/secと推定した。(2)では、まずオフ・ライン解析で検出手段を開発し、それをもとにオン・ラインで信号処理が可能な装置を試作してその性能を評価した。オン・ライン解析では、水平方向検出で内部構造物の影響を解析する方法と、下部プレナム部鏡壁にピックアップを設置して垂直方向からリークを検出する方法の2つについて実施した。いずれもノイズが有ると検出できず、ノイズが無い場合でもリーク位置によっては検出できない場合もあった。オン・ライン信号処理装置の開発では、下部プレナム空間で水平方向検出法の試験を実施したところ、オフ・ラインとほぼ同じ精度での検出が可能であった。
黒羽 光男; 下山 一仁
PNC TN9410 86-027, 38 Pages, 1986/03
「もんじゅ」用蒸気発生器伝熱管材料である2-1/4Cr-1Mo鋼とオーステナイト系ステンレス鋼SUS321の水リークノズルを使用して微小な水リーク領域におけるナトリウム-水反応試験を実施した。試験の目的は、これらの材料における微小リーク孔のセルフ・ウェステージによる水リーク率の拡大挙動とセルフ・プラグ時の再開口条件を明らかにするためである。試験では、主として静止ナトリウム・ポットを有するSWAT-4装置を使用した。主要な試験パラメータは、初期水リーク率(10E-5
10E-2g/sec)およびナトリウム温度(425505)である。ノズル孔の初期の形状は、円孔形とスリット形の二種類を選択した。試験結果から、セルフ・ウェステージ現象およびセルフ・プラグ現象のメカニズムを解明し、材料別にセルフ・ウェステージ率および水リーク拡大率に関する実験式を導出することができ、また完全にセルフ・プラグする条件等を明確にすることが出来た。これらの微小リークの挙動からFBR蒸気発生器での現実的な水リーク拡大シナリオにおける起因事象を理解することが出来た。また、ここで得た結果は、即応型検出系の設計条件(検出感度etc.)の決定および微小リークを検出した場合のプラント停止操作法の作成に反映することができる。
宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 黒羽 光男
PNC TN9410 86-023, 112 Pages, 1986/03
高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器において万一水リークが発生した場合の事故評価を行う上で、ナトリウム-水反応による伝熱管の損耗(ウェステージ)挙動を把握することは重要である。このため、過熱器材であるSUS321鋼を対象として、動燃大洗工学センター内の小リーク・ナトリウム・水反応試験装置(SWAT-2)及び大リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1)を用いて、それぞれ小リーク及び中リーク領域でのウェステージ試験を実施した。試験パラメータは水リーク率、ノズル-ターゲット間距離、ナトリウム温度である。主な結果は以下のとおり。 1. 小リーク領域(水リーク率:0.110g/sec)でのSUS321鋼のウェステージ率は2・1/4Cr-1Mo鋼及びSUS304鋼と同様L/D(L:ノズル・ターゲット間距離、D:ノズル孔径)に依存し、L/D=2035にピークを有する。このSUS321の最大のウェステージ率は同じオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304の最大値の約1/2で、SUS321の方が耐ウェステージ性に優れている。2. 中リーク領域(水リーク率29及び145g/sec)のSUS321鋼のウェステージ率はL/Dに依存し、L/D=2050にピークを有する。これは2・1/4Cr-1Mo鋼の最大ウェステージ率に比べ約1/4で、耐ウェステージ性に優れている。 3. これらの結果を基に小リーク及び中リーク領域のそれぞれに適用できるウェステージ率評価実験式を導き出した。
田辺 裕美*; 加藤木 洋一*; 黒羽 光男; 岡部 綾夫*; 吉岡 直樹*; 大音 明洋*; 藤又 和博*
PNC TN941 85-53, 144 Pages, 1985/03
高速増殖炉の蒸気発生器での大リーク・ナトリウム-水反応事故解析のための準定常温度計算コードSWAC―13Eが開発された。本コードは,大リーク・ナトリウム解析総合コードSWACSの準定常圧力計算モジュールSWAC―13にエネルギ保存式を組み込み大リーク時の温度評価も行なえるように改良したものである。本報告書は,蒸気発生器安全性総合試験装置(SWAT―3)での大リーク試験データを用いて行なったSWAC―13Eの検証計算結果についてまとめたものである。本検証作業で用いた主な解析パラメータは,1)相対速度計算モデル,2)気泡/液滴密度,3)注水ノード分割数,及び4)反応熱である。これらの解析パラメータの適切な選択によって,SWAT―3試験結果を保守的に評価できる事が明らかとなった。
黒羽 光男; 佐藤 稔
IAEA/IWGFR Speciliasts Meeting, 0 Pages, 1983/11
None
奥村 泰伸*; 黒羽 光男; 佐藤 稔*; 大後 美道; 池本 一郎*; 葛西 省三*
PNC TN941 82-98, 87 Pages, 1982/04
すでに報告されている直接挿入型カバーガス中水素計を使用してナトリウム/カバーガス体系における水素ガス挙動を解明するための試験を実施した。試験は,動力炉・核燃料開発事業団,大洗工学センター蒸気発生器安全性試験室内のSWAT―2装置に,蒸気発生器を模擬するための容器を新設し,その上部にカバーガス中水素計を設置し,既設のPNC型ナトリウム中水素計と共に使用して,バックグランド水素濃度測定,注水素,注水試験等を行なった。本書では,これらの試験結果について報告するものであり,得られた成果は以下の通りである。アルゴンガス中での水素ガスの移行は,分子拡散より,浮力および対流によるミキシング効果の方が支配的である。ナトリウム/カバーガス体系でのカバーガス中バックグランド水素分圧は,ナトリウム中水素分圧に比べ23オーダ高く,10
-2Torr以下には下がらない。ナトリウム中における単気泡の気泡径と上昇速度の関係は,実験と解析がよく一致した。本試験体系でカバーガス中へ出た水素ガスの検出割合は約20%であった。またナトリウム中へ溶解した水素の検出割合は約80%であった。ナトリウム-水反応で発生する水素のナトリウム中水素計での検出割合は,注水素試験に比べ数倍高くなる。
黒羽 光男; 佐々木 和一*; 川辺 浩康*; 山田 隆雄*; 佐藤 稔*
PNC TN941 82-101, 185 Pages, 1982/04
高速増殖原型炉「もんじゅ」蒸気発生器伝熱管の候補材料である21/4Cr―1Mo鋼およびSUS321を対象に,微小リーク時のリーク孔自己拡大(セルフウェステージ)現象を調査するための試験が,動燃大洗工学センターのSWAT―2および4装置を使用して実施された。計6体のヘアー・クラック状の貫通欠陥をもつノズル(製造時の孔径は円孔換算で1997
mの範囲)が試験に使用された。試験はナトリウム温度が21/4Cr―1Mo鋼ノズルの場合で470,SuS321ノズルで505,注水圧力はどの試験ケースも約130kg/cm2g一定の条件であった。主な試験結果は以下のとおりである。21/4Cr―1Mo鋼の微小リーク(拡大前の平均リーク率は210-5g/sec)でも閉塞せずにリークが継続し,逐にはリーク孔が拡大完了してリーク率が急激に拡大することが3ケース中1ケースに確認された。他の2ケースはノズル孔が閉塞し,拡大しなかった。セルフウェステージ率は一般的に材料,リーク率およびナトリウム温度に影響されるが,本試験によるとリーク孔拡大後のリーク率はこれらに強く依存せずに,最終的な拡大リーク率は110g/secの範囲に達する傾向にあった。SUS321ノズルにおいてナトリウム-水反応部近傍の金属組織は結晶の粗大化が認められたが,組成上の変化は全くなかった。損耗部表面では,ナトリウム側と蒸気側で激しく凹凸していたが,その中間部では比校的平滑であった。
黒羽 光雄; 武田 邦雄; 飯塚 昇司; 佐々木 修一; 岡田 敏夫; 磯崎 三喜雄; 大後 美道; 佐藤 稔
PNC TN941 81-49, 204 Pages, 1981/05
高速原型炉「もんじゅ」蒸気発生器の水漏洩検出計としてPNC型ナトリウム中水素検出計が開発された。この長期耐久性を確認するために、4基の水素計を大洗工学センタ内のナトリウム純度管理試験ループに1基、ナトリウム流動伝熱ループに2基および燃料ピン流動試験ループに1基を据付け、最高1万時間を目標にナトリウム実流試験を実施した。試験期間は1977年11月から1980年2月までであった。水素計は2号機MK-2タイプで、これは真空系が動的室と静的室とに分離されているが、フレッキシブルチユーブで両室を結合することも可能な構造のものである。本試験結果、次の成果を得た。(1)4基中2基が目標の1万時間以上を達成した。4基の積算時間の総計は約35,000時間であった。ナトリウム系およびニッケル膜には何の異常もなく、充分な耐久性を確認できたが、2基の真空系に計3回の空気漏洩を経験した。(2)ニッケル膜の水素透過率、およびイオンポンプ出力電流と水素圧力の関係に経時変化はほとんど生じなかった。(3)イオンポンプ排気速度が積算水素排気量の増加とともに低下した。この低下する傾向は水素計によって大きな差があり、2基は初期の200Torr・
を排気する間の変化が著しかった。(4)較正曲線であるナトリウム中水素濃度とポンプ出力電流の関係が経時変化するのは、ポンプ排気速度の変化が主原因であることが判った。(5)ノイズの点で、ポンプ出力電流よりもヌードゲージ出力の方が水素検出計の信号として優れていた。
黒羽 光雄; 井上 設生*; 増井 章裕*; 奥村 泰伸*; 大後 美道; 太田 英久*; 佐藤 稔*
PNC TN941 81-51, 70 Pages, 1981/02
ナトリウム加熱蒸気発生器のリーク検出計として,ニッケル隔膜を蒸気発生器のカバーガス空間に直接挿入する型のガス中水素計が試作された。同水素計は,PNC型ナトリウム中水素検出計のニッケル膜と同様に応力負荷方式は内圧型で,真空系の主要構成部品も同一のものが採用された。同水素計は,現在,動力炉・核燃料開発事業団大洗工学センタ蒸気発生器安全性試験室内。小リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT―2)に据付けられ,順調に稼動を続けている。本書では,この水素計の設計仕様,およびその決定根拠を詳細に記述するとともに,試作した水素計の構造,部品仕様,ガス中試験結果,ナトリウムミスト中試験結果について報告するものである。これらの試作,試験を通じて以下の成果を得た。本水素計は,循環型のガス中水素計と比較して,非常に小型であるにもかかわらず,検出機能および濃度測定機能を充分有することが実証された。水素濃度の測定範囲は,数Vppm10,000Vppm(ニッケル膜温度500,カバーガス圧力1kg/cm2G)であることが示された。ナトリウムミスト中のニッケル膜の水素透過率は,ナトリウム中のそれとほぼ同じ値が得られた。
Cr-1Mo鋼のリーク孔自己拡大試験; 微小リーク・ナトリウム・水反応試験研究 第1報黒羽 光男; 井上 設生*; 大後 美道; 佐藤 稔*
PNC TN941 80-135, 67 Pages, 1980/08
高速増殖炉「もんじゅ」蒸気発生器伝熱管の侯補材料である2Cr-1Mo鋼を対象に,微小水リーク時のリーク孔自己拡大(セルフウェステージ)現象を調査するための試験が,動燃大洗工学センタSWAT-2装置を使用して実施された。試験範囲はナトリウム温度480,水リーク率1.610
- 2.310
g/secである。本試験により次の成果が得られた。水リーク率L/R1(g/sec)とセルフウェステージ率S/R1(mm/sec)には、次の関係式が成立する。S/R1=0.0173L/R10.58 セルフウェステージはナトリウム側から発生して水側に進行し,水側に到達した時点でリーク率が急増する。セルフウェステージによる拡大形態で特徴的なことは、ナトリウム側の拡大孔径の方が水側よりも数倍程やや不連続的に大きい二重構造を有することである。リーク孔の最小拡大孔径は0.451.3mm
で、リーク孔拡大比は水リーク率の小さいもの程大きい傾向にある。
黒羽 光男; 井上 設生*; 大後 美道; 佐藤 稔*
PNC TN941 79-188, 58 Pages, 1979/10
期間1978年12月1979年10月目的オリフィス付Na中水素計の動的平衡法による試験結果およびPNC型Na中水素計2号機の動的室にオリフィスを適用した場合の最適設計値を検討したので報告する。要旨もんじゅ用蒸気発生器の水リーク検出計として開発され,SWAT―2装置にて試験されているPNC型Na中水累計2号機真空系の動的室に対し,その超高電離真空計とイオンポンプ間にオリフィスを取付けた。これは従来まで困難であったイオンポンプの排気速度を動的平衡運転時に実測できるようにするためである。この結果,Ni膜の水素透過率Kを正確に評価することができた。得られたKの値は従来の値と比較して圧力依存性が小さく,約110-4cm2Torr1/2/secであった。さらにNa中水素濃度一真空系水素圧力の校正曲線で1/2乗則に合わないのは,主としてKの圧力依存性に原因していることが判った。また,もんじゅ用蒸気発生器運転時のNa純度条件を考慮してPNC型Na中水素計2号機MK―3型の動的室にオリフィスを適用する場合のNi膜およびオリフィスコンダクタンスの最適値を検討した。この結果,Ni膜面積を1/4以下に縮少することができると共に,イオンポンプの経年的劣化による較正曲線の変化を1年間は全く生じないようにすることが可能となることを示した。
山田 栄吉*; 森本 誠*; 市川 栄司*; 川真田 和雄*; 保田 仁司*; 黒羽 光男; 亀井 広一*
PNC TN941 77-104, 101 Pages, 1977/06
期間1974.71977.6▲目的改造後の1MW蒸気発生器試験装置の運転経過及び運転終了後の解体洗浄の経過と外観検査等について概要をまとめ今後の参考に供する。▲要旨1MW蒸気発生器は1次試験終了の後,改造を行い,1973年2月から2次試験に入り1975年6月に全ての試験を完了の後,解体洗浄の上,構造材の外観検査を行った。▲本報告書では,2次試験における運転経過及びその間に実施した補修工事について概要を解体工事及び洗浄工事について詳細を述べ,更に解体検査について写真を含む説明を加えた。▲2次試験及びその後の工事,検査などで明らかにされた事項は下記に要約される。▲1)1次試験の結果に基づく改造が,蒸気発生器の性能改善に有効であった。▲2)水蒸気とアルゴンの混合ガスによる洗浄が,安全でかつ効果的であることが実証された。▲3)解体後の外観検査では,問題とする程ではないが,変形が観察され,コイル支持部では,伝熱管のフレッティングウエアと思われる摩耗痕が観察された。▲
黒羽 光男; 佐藤 稔; 広井 博; 田辺 裕美; 三宅 収; 高橋 忠男
蒸気発生器の安全性に関するIAEA専門家会議, ,
本論文は「もんじゅ」蒸気発生器に対する試験研究及び安全設計研究についてレビューしたものである。動燃・大洗のNa-水反応試験装置(SWAT-1,2,3,4)で実施された各種の試験概要(小,中,大リーク,検出計開発),これの データをベースに開発・検証された解析コード(SWAC-10,LEAP,SWACS)の概要及びこれらのコードを用いて実施された「もんじゅ」蒸気発生器のDBL評価の概要が記述されている。
