Development of performance assessment models for glass dissolution

後藤 考裕*; 三ツ井 誠一郎; 高瀬 博康*; 黒澤 進*; 稲垣 学*; 柴田 雅博; 石黒 勝彦*

MRS Advances (Internet), 1(63-64), p.4239 - 4245, 2016/00

https://doi.org/10.1557/adv.2017.215

原子力発電環境整備機構と原子力機構は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマを対象に2011年度から共同研究を進めている。我々は、この共同研究の一環として、鉄オーバーパックの腐食に伴うFeケイ酸塩の生成やオーバーパックの亀裂内の腐食生成物を通じたSiの移行など、様々なプロセスを考慮したガラス溶解モデルを開発している。モデル開発の目的は、ガラス溶解に関連するプロセスの相対的重要度の評価及び説得力のあるセーフティケースの作成に向けた更なる研究開発課題の特定である。感度解析では、1千年から1千万年を超える範囲のガラス固化体寿命が見積もられた。これはFeケイ酸塩の生成やガラス変質層内の物質移行特性など、主要なプロセスに関する現時点での理解に不確かさによるものである。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

Identified charged hadron production in collisions at = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064903

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からのの横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。またやスケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

Measurement of neutral mesons in + collisions at = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.052004

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの, , と中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

DLVO理論に基づく地下水中でのモンモリロナイトゲルからの粒子の分散性に関する評価

黒澤 進; 長崎 晋也*; 田中 知*

日本原子力学会和文論文誌, 6(2), p.205 - 213, 2007/06

https://doi.org/10.3327/taesj.J06.024

DLVO理論を適用して、モンモリロナイトゲルの粒子間の剪断応力に相当する相互作用ポテンシャルを評価した。そして、Stokes則に従い、その相互作用ポテンシャルに相応する地下水流速を算定した。その結果、モンモリロナイト粒子の分散が生じるには、約1010m/sの範囲の地下水流速が必要であることが示された。この流速範囲は、我が国の地下深部の地下水流速よりも速いものである。また、熱運動に起因したモンモリロナイトのゲル粒子の易動性をMaxwell-Boltzmannの分布式を適用して検討した。その結果、ゲル状態にあるモンモリロナイト粒子の熱運動による易動性は、地下水中の溶存イオンの一般的な濃度条件のもとでは起こらないことが示された。本研究から、高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価において、核種移行におけるモンモリロナイト粒子の影響はほとんどないものと推測された。

地下水水質形成モデルの検証及び高度化に関する研究

笹本 広; 黒澤 進; 磯貝 武司*; 吉川 英樹

放射性廃棄物安全研究年次計画(平成13年度平成17年度)研究成果報告集, p.146 - 152, 2006/03

深部地下水の水質形成モデルの改良・高度化を行うとともに、地下水と人工バリア材料との長期の相互作用及びそれに伴う緩衝材空隙水水質形成のメカニズムを解明することにより、処分場の長期的な地球化学環境を明らかにし、安全評価手法の信頼性向上に資するため、以下の研究を実施した。地下水に関しては、地表からの調査段階における地下水データの信頼性評価手法や原位置地下水を推定するための補正にあたり重要な要因についての検討例を示した。間隙水に関しては、圧縮ベントナイト中間隙水水質の時空間変化を把握するための手法開発を進め、室内でのカラム試験における間隙水pHの時空間変化を把握することが可能になった。また天然のベントナイト鉱床における間隙水水質の空間分布にかかわるデータも取得した。鉱物等の熱力学データベースに関しては、処分環境でセメント系材料が用いられた場合に想定されるような高アルカリ溶液とベントナイトが反応した場合の生成物や高アルカリ条件での支配的な化学種についての熱力学データを収集し、データベースを開発した。

事故放出トリチウムに対する公衆被ばく線量評価コードACUTRI

横山 須美; 野口 宏; 龍福 進*; 佐々木 利久*; 黒澤 直弘*

JAERI-Data/Code 2002-022, 87 Pages, 2002/11

JAERI-Data-Code-2002-022.pdf:4.26MB

D-T燃焼核融合炉の燃料として使用されるトリチウムは、国際熱核融合実験炉(ITER)のような核融合実験炉の安全評価上最も重要な核種である。そこで、我が国における核融合実験炉の許認可申請や安全評価法の検討に資するため、施設の事故時に大気中に放出されるトリチウムに対する公衆被ばく線量評価コードACUTRIを開発した。ACUTRIは、トリチウム特有の環境中移行モデルと国際放射線防護委員会(ICRP)の線量評価モデルに基づき個人のトリチウム線量を評価するコードである。本コードは、従来の原子力施設に対する安全評価法との整合性を図るため、原子力安全委員会の指針に準じた気象に関する統計計算も可能となっている。トリチウムガス(HT)とトリチウム水(HTO)の大気拡散モデルにはガウスプルームモデルを使用した。本コードで考慮した内部被ばく経路は、施設から大気中に放出されたトリチウムの1次プルームからの吸入被ばく及び地表面に沈着した後、大気へ再放出したトリチウムの2次プルームによる吸入被ばくである。本報告書は、ACUTRIコードの概要,使用マニュアル,試算結果等についてまとめたものである。

Analyses of neutron and ray measurements in a target room of several tens MeV Proton Facility

中島 宏; 益村 朋美*; 田中 進; 坂本 幸夫; 高田 弘; 田中 俊一; 中根 佳弘; 明午 伸一郎; 中村 尚司*; 黒沢 忠弘*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.192 - 196, 2000/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2000.10874873

日本原子力研究所TIARAの第2軽イオン室において、67MeV陽子のp-Cu反応から生じる中性子のターゲット周囲における角度・エネルギー分布を放射化法により測定した。また、中性子ターゲット室内における速・熱中性子束の空間分布を核分裂計数管、TLD及び金の放射化法によりそれぞれ測定した。今回は、この実験について、MCNP-4B等のモンテカルロ計算コードによる解析を行い、その計算精度を検証した。その結果、中性子線源であるターゲット構造体周囲の速中性子束については、後方角を除いて、計算値は角度・エネルギー分布の測定値と50%以内で一致した。室内の速中性子束分布については、線源から離れ、散乱線の寄与が大きくなるにつれて、計算値が過小評価する傾向にあるが、50%以内で測定値と一致した。一方、熱中性子束分布については、計算値は全体的にファクター2程度測定値を過大評価した。

核種移行データベースの開発研究(III)本編・委託研究報告書

上田 真三*; 加藤 博康*; 黒澤 進*; 中澤 俊之*

JNC TJ8400 99-032, 338 Pages, 1999/02

JNC-TJ8400-99-032.pdf:8.88MB

核燃料サイクル開発機構では、高レベル放射性廃棄物処分第2次とりまとめレポートを作成中である。本研究は、レポート作成にあたって必要とされる核種移行データベース及び評価用モデルを整備することを目的として実施したものである。主な実施内容を以下に示す。1.核種移行データベースの品質保証 性能評価上重要な21元素に対し、溶液中の化学種及び固相の熱力学データ整備を進め、最終的な国際的専門家のレビューを行った。アクチニド元素ごとの類似性などの指摘があり、データベースに反映した。2.ベントナイトの間隙水化学とそのモデル化に関する検討 スメクタイトのイオン交換反応及び表面錯体反応と不純物の溶解を考慮した間隙水モデルを構築し、実験データとの比較検討を実施した。3.核種移行データ設定の信頼性向上のための吸着モデルの開発 Cs,Ra/Sr,Pb,Ni,Amについてイオン交換反応及び表面錯体反応を主体としたモデル化を行った。モデル評価値は実験結果と比較され、比較的良好な整合性を得た。4.核種移行評価の信頼性向上のためのデータ取得 変質ベントナイト透水試験、変質ベントナイトに対するコロイド透過試験、ベントナイト中での核種の拡散試験、ベントナイト及び岩石試料に対する核種の吸着試験を実施した。変質ベントナイトの透水係数は1.35.110-12m/sアクチニド元素の見かけの拡散係数は10-1310-14m2/s,Smの岩石への分配係数は約6m3/kgなどのデータが取得された。5.コロイドの核種移行に与える影響の評価 コロイドを共存する場合の核種移行モデル(Hwangらのモデル)の信頼性評価、および岩盤がコロイドフィルトレーションを有する場合の核種移行解析を実施した。その結果、Hwangらのモデルの概念の妥当性、およびフィルトレーション効果により核種移行が大きく遅延されることが示唆された。

迷路漏洩実験の線源中性子スペクトル

坂本 幸夫; 田中 進; 中島 宏; 中根 佳弘; 明午 伸一郎; 高田 弘; 田中 俊一; 高田 真志*; 黒沢 忠弘*; 中村 尚司*; et al.

原子核研究, 41(3), p.95 - 99, 1996/06

TIARAの中性子迷路漏洩実験で陽子ビームの照射を受ける銅ターゲットの線源特性を明らかにするため、種々の放射化検出器で測定された角度依存の放射化量を再現する線源中性子スペクトルをSAND-IIコードによるアンフォールディング法で算出した。同コードのライブラリーにはない20~70MeVのエネルギー領域での断面積データを整備するとともに、初期値として入力する線源スペクトルはNMTCで算出した。この結果、銅ターゲットからの角度依存の線源中性子スペクトルの絶対値を評価することができた。TIARAでの中性子スペクトル測定実験の解析と同様に、NMTCのスペクトルは再現したスペクトルに比べて30MeV以上で過大となっている。90度より後方では、初期スペクトルに床面からの散乱中性子の寄与が入っていないため、アンフォールディングが収束せずスペクトルは振動している。