プルトニウム廃棄物処理開発施設 第2難燃物焼却工程設備の更新

山下 健仁; 牧 翔太; 横須賀 一裕; 福井 雅裕; 家村 圭輔

JAEA-Technology 2023-023, 97 Pages, 2024/03

JAEA-Technology-2023-023.pdf:8.21MB

プルトニウム廃棄物処理開発施設第2難燃物焼却室に設置されている第2難燃物焼却工程設備は、混合酸化物燃料製造等に伴い発生する放射性固体廃棄物のうち塩化ビニル(主にビニルバッグ)、RI用ゴム手袋等の難燃性廃棄物の減容処理技術開発を目的に2002年から焼却処理実証運転を行ってきた。しかし、難燃性廃棄物を処理する際に発生する塩化水素等による設備内部の腐食が進むとともに、焼却炉内壁の耐火物に亀裂の発生、進展が確認されたため、2018年から2022年に運転停止期間を設け、焼却炉等の更新を行った。本設備は廃棄物供給工程、焼却工程、廃ガス処理工程、灰取出工程により構成されており、このうち2020年3月から2021年3月にかけて廃ガス処理工程のスプレー塔の更新を、2021年1月から2022年2月にかけて焼却工程の焼却炉の更新を実施した。また、更新機器の腐食・劣化状況調査のため既設機器の撤去・解体作業中に焼却炉、スプレー塔から試料採取を行い、走査型電子顕微鏡/X線マイクロアナライザーによる観察とX線回折による分析を行った。本報告書ではスプレー塔・焼却炉の撤去・解体に係るグリーンハウスの設営方法、更新手順、更新対象機器の腐食・劣化状況の分析結果について報告する。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

Imaging of translocation and spatial distribution of the assimilated carbon and nitrogen in the host-root parasite system by PETIS

関本 均*; 河地 有木; 本田 修三*; 山口 良恵*; 加藤 翔太*; 米山 香織*; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡辺 智; et al.

JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 124, 2008/03

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2007-060.pdf

ハマウツボ科の根寄生植物であるオロバンキは、クロロフィルを持たず、ホスト植物と養水分をシェアしながら生育する全寄生植物である。根寄生植物の生存では、ホスト植物の光合成産物及びホスト植物根からの吸収窒素の誘因・収奪・貯留が重要な栄養獲得戦略の一つと考えられる。そこで、オロバンキを寄生させた植物根系を作成し、ポジトロン放出核種N-13で標識した硝酸イオンあるいはアンモニウムイオンを投与し、根系及び茎葉部への硝酸イオンの移行と寄生植物による誘因・収奪と貯留の様子をPETISによる可視化を試みた。その結果、硝酸イオンの茎葉部への分配割合は、オロバンキ非寄生系と寄生系に差は見られなかったが、アンモニウムイオンの茎葉部への分配割合は、非寄生系では60%であったのに対し、寄生系では20%と著しく低下していることが明らかとなり、オロバンキ塊茎は硝酸イオンではなくアンモニウムイオンを選択的に収奪していることが示唆された。

焼却設備灰取扱機器の材料選定に係る試験

牧 翔太; 福井 雅裕; 家村 圭輔; 大澤 隆康

no journal, , 

プルトニウム燃料製造施設から発生する放射性廃棄物を焼却処理する際、廃棄物封入に使用しているビニルバッグ等の塩化ビニルから腐食性の高い塩化水素ガスが発生する。このため焼却炉に接続する廃ガス処理設備には耐食性の高いニッケル合金が使われているが、焼却灰や飛灰を取り扱う機器は焼却中に塩化水素ガスに曝されることはないと設計され、一般的なステンレス鋼が使用されている。しかし、これまでの焼却処理において、これらを取り扱う機器に腐食成分による影響と思われる孔食や腐食割れが発生することが確認されている。このため、焼却灰及び飛灰中に含まれる腐食成分を同定し、それらによる各種材料の腐食試験を実施し、放射性廃棄物焼却設備の実用化に向けた材料選定に資する。

A Replacement plan of major refractory parts of an existing incinerator for plutonium contaminated wastes to extend its lifetime

牧 翔太; 横須賀 一裕; 柴田 祐一; 福井 雅裕; 家村 圭輔

no journal, , 

難燃性廃棄物焼却設備においてプルトニウム燃料施設から発生する塩化ビニルやネオプレン製グローブ等の塩素を含有する放射性の難燃性廃棄物を焼却処理により減容・安定化するため、水冷ジャケット式の焼却設備を設計・製作し、実廃棄物を用いたホット試験を実施してきた。試験実施にあたっては、塩ビ等の難燃物を焼却することにより進展する耐火物の経年劣化について効果的な対策を講じつつ試験を継続した。その結果、難燃性廃棄物を安定して焼却する技術を確立し、ドラム缶換算5千本の処理を達成することができた。今後は、設備を可能な限り長期的に使用するために耐火物施工機器の更新を実施する予定である。

難燃性廃棄物焼却設備の実証試験,3

牧 翔太

no journal, , 

原子力機構では、難燃性廃棄物焼却設備においてプルトニウム燃料施設から発生する塩化ビニルやネオプレン製グローブ等の塩素を含有する放射性の難燃性廃棄物を焼却処理により減容・安定化するため、水冷ジャケット式の焼却設備を設計・製作し、現在、実廃棄物を用いたホット試験を実施している。本設備のうち、廃ガス処理系統は核種を包蔵するために気密構造としており、構造上消耗品類の交換及び調整等には煩雑な作業が必要となり、設備の稼働率を向上させるためには、こうした消耗品類の長期的運用を考慮する必要がある。特に、廃ガスに含まれる未燃分を含んだ飛散灰や揮発性塩化物を捕集するための耐熱性セラミックフィルタ(以下、「C.F.」という)の長期的運用を可能とする技術開発は、本技術の実用化にあたり極めて重要である。本件では、焼却実証試験において、フィルタエレメントの定期的な逆洗操作・プリコート材被膜によってホット環境下で長期使用が可能であることを確認するとともに、分析結果より捕集物質の化学組成を同定した。これにより、C.F.の長期的運用を図る技術の知見を得ることができた。

難燃性廃棄物焼却設備の実証試験,7; 塩素成分を含んだTRU廃棄物焼却設備の缶体材料の選定に関する検討

横須賀 一裕; 牧 翔太; 福井 雅裕; 家村 圭輔; 大澤 隆康

no journal, , 

原子力機構では、難燃性廃棄物焼却設備においてプルトニウム燃料施設から発生する塩化ビニルやハイパロン製グローブ等の塩素成分を含有する放射性の難燃性廃棄物を焼却処理により減容・安定化するため、水冷ジャケット式の焼却設備を導入し、実証試験を実施してきた。試験に伴い、耐食材料(ハステロイC-22)を使用した本設備が継続的に使用可能な状態にあることを確認できた。一方ハステロイC-22はステンレス鋼と比較すると高価であり、経済性の高い設備を構築するためには、安価な材料の使用の可否を見極める必要がある。そのため、本設備における実証試験を通じて他金属材料(ステンレス鋼)の腐食試験を実施し、今後の設備更新、及び後継設備へ反映するための材料の選定に関する検討を行った。

難燃性廃棄物焼却設備の実証試験,2; 長期使用に向けての機器の更新について

横須賀 一裕; 牧 翔太; 福井 雅裕; 柴田 祐一; 家村 圭輔; 大澤 隆康

no journal, , 

原子力機構では、難燃性廃棄物焼却設備においてプルトニウム燃料施設から発生する塩化ビニルやネオプレン製グローブ等の塩素を含有する放射性の難燃性廃棄物を焼却処理により減容・安定化するため、水冷ジャケット式の焼却設備を導入し、コールド・ホット試験を実施してきた。試験運転に伴い、配管等の内部に表面処理された耐食材料であるセラミックコーティングの損傷や耐火物の損傷が確認された。そのため、試験運転の結果を基にセラミックコーティングの使用箇所の見直しや耐火物の更新を実施することにより、設備が継続的に使用可能な状態にあることを確認できた。今後も配管、機器及び耐火物の寿命評価を行い、設備の長期的な運転に向けてこれらの更新方法を確立する。

難燃性廃棄物焼却設備の実証試験,1; ドラム缶換算5千本処理に至るまでの設備運転上の課題及び改善

牧 翔太; 横須賀 一裕; 福井 雅裕; 家村 圭輔; 大澤 隆康

no journal, , 

原子力機構では、難燃性廃棄物焼却設備においてプルトニウム燃料施設から発生する塩化ビニルやネオプレン製グローブ等の塩素を含有する放射性の難燃性廃棄物を焼却処理により減容・安定化するため、水冷ジャケット式の焼却設備を設計・製作し、実廃棄物を用いたホット試験を実施してきた。試験を通じて顕在化した課題については、以下の取り組みを行った。(1)設備運転条件(管理値)の最適化、(2)排ガス冷却部において発生した堆積物による配管閉塞事象の原因解明と堆積物除去方法の確立、(3)塩化亜鉛等潮解性物質析出時におけるセラミックフィルタの長寿命化、(4)フッ素化合物焼却時の高濃度フッ素廃液の処理。以上、難燃性廃棄物の焼却による廃ガス処理系統に及ぼす影響については、課題を着実に克服していくことにより、ドラム缶換算5千本の処理に至ることができた。今後は更なる処理に向けて、設備全体の経年劣化評価と対策を行う。