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報告書

AWJによる模擬燃料集合体加熱試験体の切断作業

阿部 雄太; 中桐 俊男; 綿谷 聡*; 丸山 信一郎*

JAEA-Technology 2017-023, 46 Pages, 2017/10

JAEA-Technology-2017-023.pdf:8.01MB

本件は、廃炉国際共同研究センター(Collaborative Laboratories for Advanced Decommissioning Science: CLADS)燃料溶融挙動解析グループにて平成27年度に実施した「プラズマトーチによる模擬燃料集合体加熱試験(Phase II)」で用いた試験体について実施したAbrasive Water Jet (AWJ)切断作業に関する報告である。模擬燃料集合体は、外周のるつぼ及び模擬燃料にジルコニア、制御ブレード及びステンレス、そして被覆管及びャンネルボックスにジルカロイ(Zr)を利用している。したがって、プラズマトーチを用いて高温に加熱し物質移行した模擬燃料集合体に対して、材料分析を実施するためには、硬度及び靭性の異なる材料を一度に切断する必要がある。加えて、本試験体は、大型かつ、溶融物を保持するためエポキシ樹脂が充填されている。これらの影響を鑑みて、AWJ切断を選定した。以下の点を工夫することで、本試験体をAWJで切断することができた。ホウ化物の溶融部分のように1回(ワンパス)で切断できない場合は、アップカットとダウンカットを繰り返す往復運動により切断を行った。切断が困難な箇所には、Abrasive Injection Jet(従来工法AIJ)方式より切断能力が高いAbrasive Suspension Jet(ASJ)方式を用いた。本作業を通じて、プラズマトーチを用いた模擬燃料集合体加熱試験における切断方法が確立できた。なお、切断作業では、AWJの先端で切断能力を失うと送り方向と反対に噴流が逃げる際に生じる湾曲した切断面が試験体中央部で確認できた。その結果を元に、切断面の荒さや切断時間の短縮のための課題の抽出を行った。

論文

AWJによる燃料集合体溶融模擬材の切断実証および評価

丸山 信一郎*; 綿谷 聡*

三井住友建設技術研究開発報告, (15), p.107 - 112, 2017/10

福島第一原子力発電所(以下、1Fと称す)の廃止措置において、安全で確実な燃料デブリの取出しを行うためには、燃料デブリの形態や特性を推定することが不可欠となる。その推定のため、事故時の燃料集合体の溶融移行挙動調査が行われている。調査にあたり、燃料集合体溶融模擬材の切断が必要となり、切断にはジルコニウム合金とステンレスの溶融混合材料やセラミックの切断実績のあるアブレイシブウォータージェット(以下、AWJと称す)工法を適用することとした。結果、燃料集合体溶融模擬材を切断でき、切断可能な条件のデータを取得できた。今後、そのデータは、燃料デブリの取出しの検討に役立てることができる。

論文

福島第一原発炉内構造物解体に向けたAWJ切断工法の適用可能性検討; 溶融燃料デブリ模擬材の切断可能性および切断状況判定

丸山 信一郎*; 綿谷 聡*

三井住友建設技術研究開発報告(CD-ROM), (14), p.21 - 26, 2017/02

福島第一原子力発電所(1F)の炉内構造物は、スリーマイル島原子力発電所2号機の知見から溶融燃料と混在した複雑狭隘な状態となっていると想定される。このような想定から、炉内構造物を安全かつ合理的に切断解体する方法として、アブレイシブウォータージェット(AWJ)切断工法を候補に適用可能性の検討を行った。検討にあたり、AWJ切断工法が保有している課題(溶融燃料デブリ模擬材切断、切断可否判定)について試験を実施した。結果、AWJ切断工法が1Fの炉内構造物の解体方法の候補と成り得ることを確認した。

論文

On-site background measurements for the J-PARC E56 experiment; A Search for the sterile neutrino at J-PARC MLF

味村 周平*; Bezerra, T. J. C.*; Chauveau, E.*; Enomoto, T.*; 古田 久敬*; 原田 正英; 長谷川 勝一; Hiraiwa, T.*; 五十嵐 洋一*; 岩井 瑛人*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(6), p.063C01_1 - 063C01_19, 2015/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.69(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC E56実験は物質・生命科学実験施設においてステライルニュートリノを探索する実験である。実験の妥当性を検証するために、われわれはMLF 3Fにバックグランドイベント用検出器を設置し、測定を行った。この検出器は500Kgのプラスチックシンチレータから構成されている。陽子ビーム入射によって$$gamma$$線と中性子が生成され、宇宙線起源の$$gamma$$線なども検出された。これらの結果について報告する。

論文

The Study on abrasive water jet for predicting the cutting performance and monitoring the cutting situation in the water

中村 保之; 佐野 一哉; 森下 喜嗣; 丸山 信一郎*; 手塚 慎一*; 大鐘 大介*; 高島 雄次*

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(6), p.064501_1 - 064501_3, 2011/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Engineering, Mechanical)

アブレイシブウォータージェット(AWJ)は、高圧水に混合した研掃材を切断部材に噴射して切断する工法であり、水中で金属やコンクリート等の部材を長いスタンドオフ(切断ヘッドと切断部材の距離)を保った状態で切断することができる。しかし、AWJは、切断で使用する研掃材が廃棄物となるという課題がある。また、水中で切断する際は、研掃材や切断粉で水が濁りカメラ等による目視での監視が困難であるという課題がある。これらの課題を解決するために切断試験を実施し、以下について確認した。(1)高圧水により加速された研掃材が持つエネルギーが部材の切断に寄与すると考えることで、研掃材の最適な供給量を予測できる可能性を見いだすとともに、切断能力に与える部材の照射硬化の影響を検討した。(2)水中切断時に発生する切断音や部材の振動の周波数の変化により、切断状況を判断できる可能性を見いだした。

論文

「ふげん」原子炉本体解体に向けたAWJ切断技術の適用性試験

中村 保之; 岩井 紘基; 佐野 一哉; 森下 喜嗣; 丸山 信一郎*; 手塚 慎一*; 大鐘 大介*; 高島 雄次*

デコミッショニング技報, (38), p.43 - 52, 2008/11

新型転換炉「ふげん」(原子炉廃止措置研究開発センター)の原子炉本体は、圧力管型を特徴としている。原子炉本体解体の検討にあたり、圧力管とカランドリア管からなる二重管構造部の同時解体技術として、アブレイシブウォータージェット(AWJ)切断技術を候補にあげ、その適用性を試験によって確認した。試験では、AWJの課題となる二次廃棄物量の低減と水中における切断監視技術の確立を目的として、最適な研掃材供給量,切断への研掃材再利用の可能性、並びに音及び振動による切断監視技術の適用の可能性を確認した。

論文

「ふげん」原子炉本体解体に向けたAWJ技術の適用性検討評価; 研掃材を再利用した切断試験と切断監視技術の開発

丸山 信一郎*; 手塚 慎一*; 大鐘 大介*

三井住友建設技術研究所報告(CD-ROM), (6), p.185 - 192, 2008/11

特願 2008-030675   公報

新型転換炉「ふげん」の原子炉は、圧力管型を特徴としている。原子炉本体解体の検討にあたり、圧力管とカランドリア管からなる二重管の同時解体技術として、アブレイシブウォータージェット(AWJ)を候補にあげ、その適用性を試験した。試験では、AWJの課題となる二次廃棄物量の低減と水中における切断監視技術の確立を目的とし、切断への研掃材再利用の可能性と音及び振動による切断監視技術の適用の可能性を確認した。

口頭

「ふげん」原子炉本体解体技術の検討評価; アブレイシブウォータージェットによる2重管模擬材切断試験,3

中村 保之; 大鐘 大介*; 丸山 信一郎*

no journal, , 

新型転換炉ふげん発電所の原子炉本体解体工法の検討にあたり、圧力管とカランドリア管の2重管構造の解体技術として、2重管の切断がAWJ技術で可能であることを確認した。本稿では、2重管模擬材の切断試験における切断能力及び2次廃棄物(研掃材)低減方策について述べる。

口頭

「ふげん」原子炉本体解体技術の検討評価; アブレイシブウォータージェットによる2重管模擬材切断試験,4

岩井 紘基; 中村 保之; 佐野 一哉; 丸山 信一郎*; 大鐘 大介*; 高島 雄次*

no journal, , 

特願 2008-030675   公報

「ふげん」の原子炉(重水減速沸騰軽水冷却圧力管型)は、放射化している224本の圧力管・カランドリア管等から構成され、2重管構造を有しており、水中での遠隔解体を予定している。解体工法としては、部材に対する熱影響が少なく、狭隘な空間での切断や遠隔解体に対応でき、かつ比較的長いスタンドオフを確保できるAWJ切断工法が候補の1つである。AWJによる炉内構造物の水中切断時には、切断粉等で濁水し、水中カメラでの切断の監視ができない可能性がある。このため、目視以外の切断を監視する手法として、水中切断時の母材振動による周波数特性の変化に着目し、切断可否の判別への適用性を検討する切断試験を実施した結果、実機での種々の材料,形状の構造物において切断可否の判別ができる見通しを得た。

口頭

ステライルニュートリノ探索実験におけるJ-PARC MLF施設の現状と将来の展望

明午 伸一郎; 長谷川 勝一; 西川 公一郎; 丸山 和純*; 岩井 瑛人*; 太田 良介*

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)では25Hzの早い繰り返しの3GeVシンクロトロンから出射される大強度陽子ビーム(1MW)を炭素及び水銀標的に入射し、生成するミュオン及び中性子を様々な実験に利用している。本施設の運転は2008年から開始し、目標とする1MWの3割になる0.3MWの運転が高い利用率(95%以上)の状態が2013年5月末までに継続された。MLFにおいて100t級の液体シンチレータを用いたステライルニュートリノ探索実験を計画し、0.3MWの大強度陽子ビーム入射に伴う背景事象評価のための予備実験が行われた。本講演では、本シリーズ発表の中で主にMLF施設の陽子ビーム強度の現状および2013年度から開始されるLINACの400MeVアップグレードや八極電磁石を用いたビームの平坦化等の将来展望について報告する。

口頭

東電1Fの炉内構造物解体を想定した切断技術適用性試験,3-2; アブレイシブウォータージェット切断技術による要素技術試験結果と考察

中村 保之; 手塚 将志; 岩井 紘基; 佐野 一哉; 丸山 信一郎*; 綿谷 聡*

no journal, , 

福島第一原子力発電所は炉心溶融に至ったと報告されており、炉内構造物は原形を留めておらず、溶融燃料と混在し複雑狭隘な状態にあると想定される。このような状態の中、熱影響が少なくスタンドオフを長く取れるアブレイシブウォータージェット切断技術について、圧力容器下部等に堆積した厚みや物性の不明な燃料デブリ等の取出しを考慮した塊状の対象物に対する切断手法を実証し、燃料デブリ及び炉内構造物の取出し作業時における有力な工法の一つとして適用できる見通しを得た。

口頭

プラズマ加熱試験の材料分析を用いた評価手法の確立,1; プラズマ加熱試験の材料分析を用いた評価手法の概要

阿部 雄太; 中桐 俊男; 佐藤 一憲; 中野 菜都子*; 山口 英信*; 丸山 信一郎*

no journal, , 

原子力機構では福島第一事故時の事象推移解明に向けた非移行型プラズマ加熱を用いたBWRシビアアクシデント時に起こる炉心物質の下部プレナムへの移行挙動(CMR)に着目した試験を実施している。本報告では模擬試験体を用いて開発した加工技術とWDXによるB及びOの濃度分布について報告する。

口頭

プラズマ加熱試験の材料分析による評価手法の確立,3; AWJによる模擬試験体の切断

丸山 信一郎*; 阿部 雄太; 中桐 俊男; 綿谷 聡*; 高島 雄次*

no journal, , 

原子力機構では福島第一原子力発電所事故時の事象推移解明に向けた非移行型プラズマ加熱を用いたBWRシビアアクシデント時に起こる炉心物質の下部プレナムへの移行挙動(CMR)に着目した試験を実施している。本研究における評価において、模擬試験体(平成27年度加熱試験体)の切断が課題となり、切断にはジルコニウム合金とステンレスの溶融混合材料やセラミックの切断実績のあるアブレイシブウォータージェット(AWJ)切断を適用した。本報では、その切断成果について述べる。

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