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論文

Study on the behavior of radiolytically produced hydrogen in a high-level liquid waste tank of a reprocessing plant; Comparison between actual and simulated solutions

衣旗 広志*; 山本 昌彦; 田口 茂郎; 駿河谷 直樹; 佐藤 宗一; 小玉 貴司*; 玉内 義一*; 柴田 勇木*; 安齋 喜代志*; 松岡 伸吾*

Nuclear Technology, 192(2), p.155 - 159, 2015/11

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

東海再処理施設より採取した高放射性廃液を30mL使用して試験を実施した結果、掃気停止状態において、気相部の水素濃度は、水素の爆発下限界である4%よりも低い濃度で平衡状態となっていることが分かった。また、平衡値について、模擬廃液実験から得られたパラメータを用いて計算される予測値と比較した。その結果、平衡値と予測値は同程度のオーダーであり、パラジウムイオンによる水素消費反応が実廃液にも起きていることを確認した。

報告書

超深地層研究所計画,年度報告書; 2010年度

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 上野 孝志; 徳安 真吾; 大丸 修二; 竹内 竜史; et al.

JAEA-Review 2012-020, 178 Pages, 2012/06

JAEA-Review-2012-020.pdf:33.16MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」,「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」,「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2010年度は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めるとともに、第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の調査研究を開始した。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」及び第3段階(研究坑道を利用した研究段階)における2010年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

報告書

自然電位測定を用いた瑞浪超深地層研究所周辺の水理地質構造の推定に関する研究

徳安 真吾; 松岡 稔幸; 程塚 保行*

JAEA-Research 2012-007, 55 Pages, 2012/06

JAEA-Research-2012-007.pdf:35.8MB
JAEA-Research-2012-007-appendix(DVD-ROM).zip:951.94MB

本研究では、深度300m研究アクセス坑道掘削前の先行ボーリング時に1,000L/min以上の湧水が発生した2008年10月の自然電位測定結果について、ノイズ除去に有効なデータ処理方法の検討及び、処理後の自然電位測定結果から水理地質構造の推定を行った。次に、立坑排水の一時的な停止による立坑内水位上昇後の、立坑内の地下水排水作業期間である2006年3月から4月に実施した既存の自然電位測定結果について、今回検討したデータ処理を適用し、水理地質構造の推定を行った。これらを総合して、自然電位測定の地下水流動を規制する断層や割れ目帯の分布の推定への適用性について評価を行った。その結果、ノイズ除去に有効なデータ処理方法を示すとともに、このデータ処理によって研究坑道の掘削に伴う地下水流動に起因する自然電位変化を抽出し、地下水流動を規制する断層や割れ目帯の分布を推定することができた。

報告書

超深地層研究所計画; 主立坑断層を対象としたボーリング調査結果報告書

鶴田 忠彦; 武田 匡樹; 上野 孝志; 大丸 修二; 徳安 真吾; 尾上 博則; 新宮 信也; 石橋 正祐紀; 竹内 竜史; 松岡 稔幸; et al.

JAEA-Technology 2012-001, 134 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2012-001.pdf:41.2MB
JAEA-Technology-2012-001(errata).pdf:0.44MB
JAEA-Technology-2012-001-appendix(CD-ROM).pdf:6.37MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を段階的(第1, 2, 3段階)に進めている。このうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書では、第2段階の目標を達成するために、2010年度に深度300m研究アクセス坑道において実施した、主立坑断層を対象としたボーリング調査の結果を取りまとめた。本ボーリング調査は、瑞浪超深地層研究所の主立坑において認められる断層を対象として、2孔(10MI22号孔及び10MI23号孔)のボーリング孔掘削、地質学的調査、水理学的調査、及び地下水の地球化学的調査を実施した。その結果、主立坑断層及び周辺岩盤の割れ目や変質の特徴、水理特性、及び水質分布を把握することができた。

口頭

六ヶ所再処理工場の確率論的安全評価,12; 高レベル濃縮廃液の水素放出の抑制効果にかかわる実験研究, 1

小玉 貴司*; 中野 正道*; 松岡 伸吾*; 松浦 千尋*; 伊藤 泰男*; 黒須 勝也*; 白石 浩二; 勝村 庸介*

no journal, , 

高レベル廃液貯槽の中で発生する放射線分解水素はその全量が液面から放出されるわけではなく、いわゆる「液深効果」があることが知られている。本研究では、その原因は、これまで考えられていたような放射線分解で生成した活性種と水素の反応ではなく、Pdを触媒として硝酸と水素の反応であることを示す実験結果を報告し、「液深効果」の評価法を提案する。

口頭

高レベル濃縮廃液からの放出水素の抑制効果,2; 液深効果の反応機構

小玉 貴司*; 中野 正直*; 林 芳昭*; 松岡 伸吾*; 伊藤 泰男*; 松浦 千尋*; 白石 浩二; 勝村 庸介*

no journal, , 

前回の日本原子力学会では、高レベル廃液内で放射線分解により生成される水素は、溶存するPdが触媒する反応によって消費され、その蓄積が抑制されることを報告した。今回は、この反応に関与する化学種を明らかにするために行った、模擬高レベル廃液への水素通気実験の結果を報告する。実験では、溶液中の亜硝酸と硝酸の濃度及び出口ガス中の窒素酸化物濃度を測定した。その結果、溶液中に生成される亜硝酸は少量であるものの、出口ガス中にはNOを主成分とする窒素酸化物が検出され、その濃度は溶液中の硝酸濃度の減少とほぼ対応するものであること、また、窒素酸化物の生成量は水素の推定反応量とおよそ対応することがわかった。これらにより硝酸が酸化剤となっていることが確認された。

口頭

高レベル廃液からの水素放出の抑制効果,3; 気相部水素濃度の予測

小玉 貴司*; 中野 正直*; 林 芳昭*; 松岡 伸吾*; 伊藤 泰男*; 松浦 千尋*; 白石 浩二; 勝村 庸介*

no journal, , 

本報告では、高レベル廃液貯槽で、掃気機能が喪失した場合に気相部の水素濃度がどの程度になるか評価した結果を述べる。評価に使うパラメータは、廃液の放射線分解による水素の生成速度と、Pdを触媒とする廃液中の水素消滅反応の速度及び廃液への水素の溶解度である。前者の生成速度としては、硝酸溶液の場合の文献値を用い、後2者は、本研究において、模擬高レベル廃液を使った実験により評価した。これらの値はいずれも室温でのものである。簡単のため、気液ともそれぞれ均一とし、水素に関する気液平衡の成立を仮定すると、気相の水素濃度は0.6%となった。この値は、爆発下限濃度の4%より小さいものである。

口頭

花崗岩を対象とした立坑掘削振動を利用した地震波干渉法の適用について

程塚 保行; 松岡 稔幸; 徳安 真吾

no journal, , 

地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの振動を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、反射法地震探査を実施した場合と同等の記録を取得することができる手法である。本報では、瑞浪超深地層研究所内の深度300m研究アクセス坑道を利用して、坑道内のボーリング掘削の振動や坑道の建設工事に伴う掘削ズリの運搬等の振動記録を用いた地震波干渉法による調査を実施した。その結果、デコンボリューション処理による地震波干渉法が、従来の相互相関処理による地震波干渉法と比較して、S/N比の高い反射断面が得られた。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

栗原 新; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 早野 明; 早川 正史; 田上 雅彦; 程塚 保行; 湯口 貴史; 越智 稔; 徳安 真吾

no journal, , 

超深地層研究所は、結晶質岩を主な対象とした深地層の研究施設のひとつであり、この計画では地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を全体目標の一つとした調査研究が進められている。超深地層研究所計画において適用している段階的な調査研究の進展に伴い、地質環境を理解するための一連の方法論の詳細化とその評価を重ねつつ、あわせて、その過程で得られた経験(失敗例を含む)やノウハウをできるだけ知識化して提示していくことが重要である。本報告では、超深地層研究所計画における地質・地質構造に関する調査研究を通じて得られた主な知見を整理した。

口頭

瑞浪における超深地層研究所計画(MIU)の現状,1; 地質・地質構造に関する調査研究

徳安 真吾; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 栗原 新

no journal, , 

結晶質岩を主な対象とした超深地層研究所計画では、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備と深地層における工学技術の基盤の整備を全体目標とした調査研究を進めている。本稿では、前者の全体目標に関連して実施している研究坑道の掘削を伴う調査段階における地質・地質構造に関する調査研究の現状について報告する。研究坑道の掘削を伴う研究段階における調査として、壁面地質調査,アナログモデル実験,逆VSP探査などを実施し、断層や割れ目の分布特性、及び断層の空間分布や運動像の妥当性を確認した。

口頭

自然電位測定を用いた瑞浪超深地層研究所周辺の水理地質構造の把握

徳安 真吾; 松岡 稔幸; 水永 秀樹*; 杉本 芳博*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、地層処分技術に関する研究開発の一環として、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所において、結晶質岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。今回、岩盤中の断層や割れ目帯の分布を評価可能な物理探査技術の整備を目的として、研究所周辺において自然電位測定による地下水流動モニタリングを実施し、研究所の坑道掘削工事や坑道内でのボーリング調査などに伴う湧水による地下水の流動に起因する自然電位異常の検出を行うとともに、その結果を確認・推定されている断層分布と比較して、水理地質構造の評価を行った。その結果、ボーリング孔掘削時の湧水に伴う微弱な自然電位変化であっても、適切なノイズ処理を適用することで、地下水の流動を視覚的に確認することが可能であり、遮水性の断層によって地下水の流動が異なっていることを推定することができた。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

松岡 稔幸; 鶴田 忠彦; 田上 雅彦; 石橋 正祐紀; 徳安 真吾; 上野 孝志; 湯口 貴史

no journal, , 

超深地層研究所計画の研究坑道の掘削を伴う研究段階(第2段階)において実施している地質・地質構造に関する調査研究は、「地表からの調査予測研究段階(第1段階)で構築した地質構造モデル(サイトスケール)の妥当性の確認」,「坑道掘削時の調査評価技術の整備」及び「研究坑道周辺に着目した地質構造モデル(ブロックスケール)の構築」を目標としている。本報告では、第2段階の地質・地質構造に関する調査研究の現状の成果について報告する。第2段階の調査研究として壁面地質調査,逆VSP探査,アナログモデル実験などを実施し、それらの結果に基づく地質構造モデルの更新を通じて、第1段階で構築した地質構造モデルの妥当性の確認及び更新方法について提示した。また、ブロックスケールの地質構造モデルに入力データとして壁面観察で確認された割れ目の類型区分した結果を提示した。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

石橋 正祐紀; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 徳安 真吾; 上野 孝志; 川本 康司; 窪島 光志; 笹尾 英嗣

no journal, , 

超深地層研究所計画の研究坑道の掘削を伴う研究段階(第2段階)において実施している地質・地質構造に関する調査研究は、地表からの調査予測研究段階(第1段階)で構築した地質構造モデル(サイトスケール)の妥当性の確認」,「研究坑道周辺に着目した地質構造モデル(ブロックスケール)の構築」及び「坑道掘削時の調査評価技術の整備」を目標としている。本報告では、地質・地質構造に関する調査研究の現状として壁面地質調査,逆VSP探査、及び地質構造モデルの更新に関する結果の概要と成果について提示する。

口頭

超深地層研究所計画; 主立坑断層を対象としたボーリング調査

竹内 竜史; 武田 匡樹; 上野 孝志; 大丸 修二; 徳安 真吾; 尾上 博則; 新宮 信也; 石橋 正祐紀; 松岡 稔幸; 水野 崇; et al.

no journal, , 

第1段階の調査研究において構築した地質環境モデルの確認と更新を目的として、瑞浪超深地層研究所に分布する主立坑断層を対象としたボーリング調査を実施した。本ボーリング調査により、地質の特徴と透水性の関連など、第1段階の調査研究において構築した地質環境モデルを確認・更新する情報を取得した。

口頭

再処理施設における放射性物質の移行挙動に関する研究,4; コールド基礎試験(その1)模擬廃液を用いたARF測定試験

田代 信介; 松本 哲也; 片岡 修; 天野 祐希; 阿部 仁; 山根 祐一; 吉田 一雄; 石川 淳; 内山 軍蔵; 上田 吉徳*; et al.

no journal, , 

高レベル濃縮廃液が設計上の想定を超えて、沸騰して乾固状態に至る過程までの放射性物質の放出挙動にかかわるデータを小規模のコールド試験により測定した。高レベル濃縮廃液を模擬して27元素を硝酸溶液に溶解させて酸濃度を2Mとした試料を掃気しながら300$$^{circ}$$Cまで加熱した。試料から気相に移行した水蒸気,ガス状,エアロゾル状物質を凝縮器,エアフィルター,ガス吸収瓶で捕集し、ICP-MSを用いて各試料中の模擬FP元素量を定量した。その結果、沸騰して乾固状態に至る過程までのCs及びRuの気相への支配的な移行挙動として、それぞれ、ミスト放出, RuO$$_{4}$$ガス放出が示唆される結果が得られた。実際の高レベル濃縮廃液を用いた既往研究と異なり、凝縮液試料から求めたRuの気相への積算移行割合がCsよりも全体的に1$$sim$$3桁程度大きかった原因としては、RuO$$_{4}$$の生成を抑制する還元性の亜硝酸の存在の有無が影響した可能性が考えられる。

口頭

高放射性廃液から発生する水素の測定及び解析,1; 高放射性廃液貯槽のオフガス中の水素濃度測定と解析

富山 祐弘; 安田 猛; 蔦木 浩一; 吉野 保之; 白土 陽治; 中村 芳信; 衣旗 広志*; 小玉 貴司*; 中野 正直*; 玉内 義一*; et al.

no journal, , 

東海再処理工場の高放射性廃液貯槽(5基)のオフガス系配管にサンプリングラインを設け、オフガス中の水素濃度の測定を行い、高放射性廃液中から発生する水素量を求め、設計との比較を行った。水素濃度は、シリンジによりオフガスを採取し、ガスクロマトグラフィを用いて測定した。HALWの液組成についてはORIGEN値から評価した。結果、高放射性廃液貯槽から発生する水素濃度は、パルセーション(脈動)作動後、2.0$$sim$$2.5ppmで推移するが、パルセーションを停止すると経過時間とともに低下し、約1.3ppmで平衡に達する傾向が確認された。これはパルセーションによる撹拌効果により、HALW中に溶解している水素が放出されている可能性を示唆している。評価液組成から求めた水素濃度は約800ppmであるが、実測値は数ppmオーダーであり、非常に小さい。これは、既報のコールド試験の結果として報告しているHALW中のPdによる水素消費反応による、水素濃度の低下の可能性を示している。

口頭

高放射性廃液から発生する水素の測定及び解析,2; 水素濃度の測定値と解析値の比較

衣旗 広志*; 小玉 貴司*; 中野 正直*; 玉内 義一*; 松岡 伸吾*; 富山 祐弘; 安田 猛; 蔦木 浩一; 吉野 保之; 白土 陽治; et al.

no journal, , 

模擬高放射性廃液で確認したパラジウムによる水素消費反応が高放射性廃液にも起きていることを確認するために、前報で報告した高放射性廃液貯槽のオフガス中の水素濃度と模擬廃液実験の結果から計算される水素濃度の比較評価を行った。水素濃度の計算に使用したモデルは、模擬高放射性廃液を用いたコールド試験結果より、攪拌状態や放射線分解によって発生する水素が放出される水面面積等を考慮したモデルで計算を行った。計算結果と実測したオフガス中の水素濃度を比較評価した結果、攪拌状態の不確定さがもたらす範囲内で同程度の値であることが確認された。この結果より、模擬高放射性廃液での試験で確認されたパラジウムによる水素消費反応は、実高放射性廃液でも起きている可能性が示唆された。これは、原子力機構と日本原燃との共同研究で実施した成果を2件のシリーズで発表するものであり、本発表は日本原燃が行う。

口頭

再処理施設における放射性物質の移行挙動に関する研究,6; コールド基礎試験(その3)FP濃度の影響

田代 信介; 松本 哲也; 片岡 修; 天野 祐希; 阿部 仁; 山根 祐一; 吉田 一雄; 石川 淳; 内山 軍蔵; 上田 吉徳*; et al.

no journal, , 

高レベル濃縮廃液が沸騰して乾固状態に至る事故時における放射性物質の放出挙動にかかわる研究を行っている。非放射性の模擬FP元素(27元素)を硝酸溶液に溶解させて作製した模擬高レベル濃縮廃液(模擬廃液)を用いた実験室規模コールド実験を行い、模擬廃液が沸騰して乾固状態(300$$^{circ}$$C)に至る過程における模擬FP元素の気相への移行割合を初期FP元素濃度をパラメーターとして取得した。模擬FP元素の分析にはICP-MSを用いた。実験の結果、Ruの積算移行割合は初期Ru濃度が増加すると減少するが、CsやNdの積算移行割合は初期FP濃度にほとんど依存しないことがわかった。

口頭

研究坑道を利用した花崗岩体における逆VSP探査

山田 信人; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*; 金澤 洋平*; 徳安 真吾*; 中原 純一*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、断層や割れ目帯などの不連続構造の位置を把握することは重要な課題の一つである。これら不連続構造の三次元分布を把握する技術の整備を目的に、瑞浪超深地層研究所の水平坑道に探査測線および発破震源を配置した逆VSP探査を実施した。その結果、VSPマイグレーションおよびIP中点プロットの断面において、通常の反射法地震探査では抽出が難しい高角度の断層と考えられる構造を抽出することができた。また、推定された地質構造の位置は音波検層の結果と整合的であった。

口頭

再処理施設における放射性物質の移行挙動に関する研究,7; ホット試験

山根 祐一; 天野 祐希; 柳田 佳徳; 川崎 泰; 佐藤 真人; 早坂 裕美; 田代 信介; 阿部 仁; 内山 軍蔵; 上田 吉徳*; et al.

no journal, , 

高レベル濃縮廃液が設計上の想定を超えて、沸とうして乾固状態に至る過程における放射性物質の放出挙動に係るデータを取得している。本稿では、小規模の試験装置により100mLの実廃液を電気炉で加熱して、300$$^{circ}$$Cに達するまでの放射性物質の放出量を測定し、その放射性物質の廃液中での初期濃度との関係を調べた結果を報告する。

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