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論文

Optimization of chemical composition in the iron phosphate glass as the matrix of high level waste generated from pyroprocessing

小藤 博英; 矢野 哲司*; 明珍 宗孝; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07

金属電解法による乾式再処理から発生する高レベル廃棄物の処分形態として、鉄リン酸塩ガラスを媒体とした安定化処理を検討している。本報では廃棄物の高充填や固化体の化学的安定性向上を目指してガラス組成の最適化を実施した。Feにより形成されるガラス疎水性のガラスネットワークは若干のCrやAlをFeの代替とすることで強化され、FPを20wt%以上含有しても化学的に安定なガラス試料が得られた。本研究により乾式再処理起源の高レベル廃棄物を最大限導入するガラス媒体の組成を見出し、ガラス架橋構造安定化に寄与するFeの価数変化に関する知見が得られた。

論文

Simulation of VDE under intervention of vertical stability control and vertical electromagnetic force on the ITER vacuum vessel

宮本 斉児; 杉原 正芳*; 新谷 吉郎*; 中村 幸治*; 利光 晋一*; Lukash, V. E.*; Khayrutdinov, R. R.*; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治*

Fusion Engineering and Design, 87(11), p.1816 - 1827, 2012/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:29.05(Nuclear Science & Technology)

Vertical displacement events (VDEs) and disruptions usually take place under intervention of vertical stability (VS) control and the vertical electromagnetic force induced on vacuum vessels is potentially influenced. This paper presents assessment of the force that arises from the VS control in ITER VDEs using a numerical simulation code DINA. The focus is on a possible malfunctioning of the VS control circuit: radial magnetic field is unintentionally applied to the direction of enhancing the vertical displacement further. Since this type of failure usually causes the largest forces (or halo currents) observed in the present experiments, this situation must be properly accommodated in the design of the ITER vacuum vessel. DINA analysis shows that although the VS control modifies radial field, it does not affect plasma motion and current quench behavior including halo current generation because the vacuum vessel shields the field created by the VS control coils. Nevertheless, the VS control modifies the force on the vessel by directly acting on the eddy current carried by the conducting structures of the vessel. Although the worst case was explored in a range of plasma inductance and pattern of VS control, the result confirmed that the force is still within the design margin.

論文

Chemical durability of iron-phosphate glass as the high level waste from pyrochemical reprocessing

小藤 博英; 矢野 哲司*; 明珍 宗孝; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*

Procedia Chemistry, 7, p.764 - 771, 2012/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:6.31

先進的核燃料サイクルシステムから発生する廃棄物に適合する処分概念研究開発の一環として、乾式再処理プロセスから生じる高レベル廃棄物の固化媒体としての鉄リン酸塩ガラスの性能評価を行っている。ガラス中への廃棄物元素の高充填や化学的安定性の向上のためのガラス組成の最適化実験を行った結果を取りまとめた。

論文

Effect of sodium nitrate on the diffusion of Cl$$^{-}$$ and I$$^{-}$$ in compacted bentonite

石寺 孝充; 宮本 真哉*; 佐藤 治夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(7), p.610 - 616, 2008/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.18(Nuclear Science & Technology)

TRU廃棄物処分の安全評価においては、$$^{14}$$C, $$^{36}$$Cl及び$$^{129}$$Iといった核種のデータ取得が必要であるとともに、硝酸塩の溶出やセメント材料の溶解による地下水の高pH化の影響を評価する必要がある。よって、ケイ砂混合率及びNaNO$$_{3}$$濃度をパラメータとして、高pH条件でCO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$及びI$$^{-}$$のベントナイト中の透過拡散試験を実施し、実効拡散係数(以下、$$D$$$$_{e}$$の取得を行った。その結果、CO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$、及びI$$^{-}$$$$D$$$$_{e}$$は10$$^{-12}$$$$sim$$10$$^{-11}$$m$$^{2}$$/s程度の値が得られた。これらのイオンの$$D$$$$_{e}$$は、NaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴ってそれぞれ増大する傾向が見られ、これは、NaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴う陰イオン排除効果の低下によるものであると考えられた。また、CO$$_{3}$$$$^{2-}$$はクニゲルV1中に含まれる方解石との化学平衡により、クニゲルV1中に保持されると考えられた。

報告書

ニッケルの溶解度に及ぼす塩化アンモニウム濃度の影響

宮本 真哉*; 佐藤 光吉*; 三原 守弘

JNC-TN8400 2005-028, 21 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-028.pdf:25.6MB

本研究においては実験的にアンモニアのニッケルの溶解度への影響を調べるためにセメント系材料の影響を受けた地下水同様にpHの高い条件において,アンモニア濃度をパラメータとした溶解度試験を実施し,既存の熱力学データを用いてニッケルの溶解度の評価を行った。その結果,塩化アンモニウムの濃度が1mol/kgを超えるとニッケルの溶解度が3$$sim$$4桁大きくなることが示された。さらには,この傾向は既存のニッケルのアンミン錯体のデータを考慮することによって説明することができる。

論文

The Effect of Silica Sand Content on Diffusion of CO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$ and I$$^{-}$$ ions in Compacted Bentonite

石寺 孝充; 宮本 真哉*; 佐藤 治夫

JAERI-Conf 2005-007, p.264 - 269, 2005/05

None

報告書

圧縮ベントナイト中のC, Cl, Iの拡散挙動に及ぼすケイ砂混合率及びNaNO$$_{3}$$の影響

石寺 孝充; 宮本 真哉*; 佐藤 治夫

JNC-TN8400 2004-001, 27 Pages, 2004/05

JNC-TN8400-2004-001.pdf:0.43MB

TRU廃棄物処分の安全評価においては、C-14, Cl-36及びI-129といった核種のデータ取得が必要であるとともに、硝酸塩の溶出やセメント材料の溶解による地下水の高pH化の影響を評価する必要がある。よって、ケイ砂混合率及びNaNO3濃度をパラメータとして,高pH条件でCO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$_{-}$$及びI$$_{-}$$のベントナイト中の透過拡散試験を実施し,実効拡散係数(以下De)及び見かけの拡散係数(以下Da)の取得を行った。さらに,ベントナイト中のCO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$_{-}$$及びI$$_{-}$$の拡散挙動について検討を行った。 その結果,CO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$_{-}$$及びI$$_{-}$$のDeは10$$^{-13}$$$$sim$$10$$^{-10}$$m$$^{2}$$/s程度, CO$$_{3}$$$$^{2-}$$のDaは10$$^{-12$sim$10}$$$$^{-11}$$m$$^{2}$$/s程度,Cl$$^{-}$$及びI$$^{-}$$のDaは10$$^{-10}$$m$$^{2}$$/s程度の値が得られた。これらのイオンのDe及びDaはケイ砂混合率の増加と共にそれぞれ増大する傾向が見られ、この変化は,スメクタイト部分密度による規格化で推定することが有効であると考えられた。また,これらのイオンのDeはNaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴ってそれぞれ増大する傾向が見られた。これは,保持因子alphaと間隙率epsilonの関係から,NaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴う陰イオン排除効果の低下によるものであると考えられた。さらに,Cl$$^{-}$$, I$$^{-}$$の拡散経路はスメクタイト粒子間間隙のみに限定されていると推測され,CO$$_{3}$$$$^{2-}$$はクニゲルV1中に含まれる方解石との化学平衡により,クニゲルV1中に保持されると考えられた。

論文

圧縮ベントナイト中のCO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$及びI$$^{-}$$の拡散挙動に及ぼすケイ砂混合率及びNaNO$$_{3}$$の影響

石寺 孝充; 宮本 真哉; 佐藤 治夫

サイクル機構技報, (25), p.85 - 93, 2004/00

TRU廃棄物処分の安全評価においては,C-14, Cl-36及びI-129といった核種のデータ取得が必要であるとともに,硝酸塩の溶出やセメント材料の溶解による地下水の高pH化の影響を評価する必要がある。よって,ケイ砂混合率及びNaNO$$_{3}$$濃度をパラメータとして,高pH条件でCO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$及び I$$^{-}$$のベントナイト中の透過拡散試験を実施し,実効拡散係数(以下De)の取得を行った。その結果,CO$$_{3}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$, 及び I$$^{-}$$のDeは10$$^{-13}$$$$sim$$10$$^{-10}$$m$$^{2}$$/s程度の値が得られた。これらのイオンのDeはケイ砂混合率の増加と共にそれぞれ増大する傾向が見られ,この変化は,スメクタイト部分密度による規格化で推定することが有効であると考えられた。また,これらのイオンのDeはNaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴ってそれぞれ増大する傾向が見られた。これは,保持因子.と間隙率.の関係から,NaNO$$_{3}$$濃度の増加に伴う陰イオン排除効果の低下によるものであると考えられた。さらに,Cl$$^{-}$$, I$$^{-}$$の拡散経路はスメクタイト粒子間間隙のみに限定されていると推測され,CO$$_{3}$$$$^{2-}$$はクニゲルV1中に含まれる方解石との化学平衡により,クニゲルV1中に保持されると考えられた。

口頭

乾式再処理工程から発生した廃棄塩の安定化/固化技術開発,1; 鉄リン酸塩ガラスの適用性に関する検討

天本 一平; 福嶋 峰夫; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*; 宇都宮 一博*; 矢野 哲司*

no journal, , 

高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)における再処理法の副概念には、金属電解法を用いた乾式再処理技術が採用されている。乾式再処理では、電気化学的手法により使用済金属燃料中のウランやTRUの分離を行うが、分離されなかったFPは媒質(LiCL-KCl塩)中に残留するため、最終的には、塩化物系の高レベル放射性廃棄物としてプロセスから排出される。このような塩廃棄物は、適切な媒体を使用して安定化を図る必要がある。現在、ソーダライトによるFP固化技術の開発が進められているが、今後の展開に鑑み、媒体の選択肢を広げておくべきである。そのような観点から高いFP充填率を示す鉄リン酸塩ガラスに注目し、媒体としての適用性について検討したところ、優れた性能を示すことが判明した。

口頭

乾式再処理工程から発生する廃棄塩の安定化/固化技術開発,2; 鉄リン酸塩ガラス固化体の基礎物性

天本 一平; 福嶋 峰夫; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*; 宇都宮 一博*; 矢野 哲司*

no journal, , 

乾式再処理プロセスから発生する使用済電解質は高レベル放射性廃棄物に区分されるため、地層処分可能な形態に固定化する必要がある。本研究では、固化媒体として優れた性能が期待できる鉄リン酸塩ガラスを用いて試作した固化体の基礎物性を求め、現状のホウケイ酸ガラス固化体と比較することにより、性能評価を行っており、鉄リン酸塩ガラスが十分満足のいく特性を示すことがわかった。

口頭

DINA analysis on effect of vertical position control on vertical force during VDE

宮本 斉児; 杉原 正芳*; 新谷 吉郎*; 中村 幸治*; 利光 晋一; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治

no journal, , 

ITERのプラズマ制御システム(PCS)により、ポロイダル磁場(PF)コイルや真空容器内垂直安定化(VS)コイルに誤信号が送られると、現在の設計条件よりも大きな電磁力が真空容器に働く可能性がある。例えば、プラズマが下方向に動いているにもかかわらず、PCSがプラズマは上方向に移動していると誤検出した場合、PFコイルはプラズマをさらに下方向に押し遣る磁場を発生する。現在の真空容器電磁力の設計条件では、PFコイルは(短絡されていて)働かないと仮定されているため、垂直力は設計条件よりも大きくなる。実際、現在の実験装置ではこの場合に最大の垂直力が観測されている。最近の真空容器及び容器内VSコイルの設計変更を反映して更新されたDINAコードを用いて、PCSの垂直力への影響を解析した。さまざまな条件下でPCSが真空容器電磁力に及ぼす影響を評価したところ、真空容器電磁力は最大約10%大きくなることがわかった。しかしこれは、現在の真空容器電磁力の設計許容範囲に収まっており、PCSは真空容器電磁力に重大な影響を及ぼさないことが確認できた。

口頭

Surface structures of iron-phosphate glasses with high chemical durability

矢野 哲司*; 赤木 直人*; 柴田 修一*; 沖田 壮史*; 松山 加苗*; 宮本 真哉*; 天本 一平; 小藤 博英

no journal, , 

鉄リン酸塩ガラスの化学的安定性が増大する原理を検討するため、蛍光X線分析を用いたガラス表面構造の解析を行った。本研究では数種類の鉄リン酸塩ガラス試料について一部の酸化鉄を他の遷移金属酸化物で置換し、化学的安定性の評価を行っており、元素浸出試験の前後の表面構造の変化に関して得られた知見を報告する。

口頭

Chemical durability of iron-phosphate glass as the high level waste from pyrochemical reprocessing

小藤 博英; 矢野 哲司*; 明珍 宗孝; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*

no journal, , 

先進的核燃料サイクルシステムから発生する廃棄物に適合する処分概念研究開発の一環として、乾式再処理プロセスから生じる高レベル廃棄物の固化媒体としての鉄リン酸塩ガラスの性能評価を行っている。ガラス中への廃棄物元素の高充填や化学的安定性の向上のためのガラス組成の最適化実験を行った結果を報告する。

口頭

乾式再処理工程から発生する使用済み塩の安定化/固化技術開発,4; 鉄リン酸塩ガラスの物性及び化学的安定性の評価

小藤 博英; 矢野 哲司*; 明珍 宗孝; 松山 加苗*; 沖田 壮史*; 宮本 真哉*

no journal, , 

金属電解法による乾式再処理から発生する高レベル廃棄物の処分形態として、鉄リン酸塩ガラスを媒体とした安定化処理を検討している。本報では廃棄物の高充填や固化体の化学的安定性向上を目指して実施したガラス組成の最適化の検討結果及びガラス試料の物性,化学的安定性に関する評価結果を報告する。

口頭

Surface alternation of Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-doped iron-phosphate glasses containing fission products during immersion in water and heating in vacuum

矢野 哲司*; 立野 隼人*; 岸 哲生*; 沖田 壮史*; 松山 加苗*; 宮本 真哉*; 小藤 博英; 明珍 宗孝

no journal, , 

Surface alternations of Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-doped Iron-Phosphate Glasses containing simulated fission products on heating after water immersion test are investigated. Iron-phosphate glasses doped with Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ show quite high chemical durability. Valences of iron and doped Chromium ions have been found to play important roles to form water-resistant glass surface from the analysis of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

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