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論文

Decommissioning of JMTR and study for construction of a new material testing reactor

神永 雅紀; 楠 剛; 土谷 邦彦; 堀 直彦; 那珂 通裕

IAEA-TECDOC-1943, p.45 - 56, 2021/02

JMTRの運転は、2006年8月に点検と見直しを行うために一旦停止され、その後の議論によりJMTRの改修と運転再開が最終的に決定された。改修工事は2007年度から開始され、2011年3月に終了したが、2010年度末(2011年3月)に発生した東日本大震災によりJMTRの再稼働前の機能試験が遅れた。一方、2011年の地震を考慮した安全性評価に基づき、2013年12月18日に原子力規制委員会(NRA)により、試験研究炉に対する新規制基準が定められた。新規制基準では、地震,津波に対する見直し、自然現象の考慮、及び燃料損傷を防止するための設計基準事故を超える事故(BDBA)の考慮が含まれている。新規制基準へ対応するための解析評価は、タイムリーかつ集中的に実施され、原子力規制委員会への設置変更許可申請は2015年3月27日に提出された。申請書提出後、JMTR原子炉建家の耐震性評価は、基準地震動を810gaと仮定して実施した。その結果、原子炉建家及び原子炉プール壁の耐震補強工事が必要であることが判明した。耐震補強に係る検討の結果、耐震補強を行い新規制基準に適合させるためには、少なくとも7年間の補強工事期間と約400億円の費用が必要であることが明らかになった。同時に、当初予定していた年間8運転サイクルといった高稼働率は、高経年化対応が必要なため、期待できないことが明らかになった。このため、原子力機構は2017年4月に発表した施設中長期計画の中で、JMTRを廃止措置施設として位置付けた。その後、文部科学省により設立された研究開発基盤作業部会において国として持つべき研究開発基盤について審議され、2018年4月に原子力機構に対しJMTR後継炉の建設に向けた検討を行うよう提言がなされた。このため、原子力機構は、JMTR後継炉検討委員会を設置し、新たな照射炉の建設に向けた検討を開始した。検討結果は2019年度末までにまとめられる予定である。本報告では、主としてJMTRの廃止措置計画の概要について述べる。

論文

球状圧子を用いた微小硬さ試験による原子炉燃料被覆管ジルカロイ4とM5のPWR環境下酸化皮膜の機械的特性評価

柴田 晃; 涌井 隆; 中村 夏紀; 二川 正敏; 前川 克廣*; 那珂 通裕

材料試験技術, 62(1), p.41 - 47, 2017/01

現在広く使用されている核燃料被覆管材料ジルカロイ4は、より耐食性のあるM5等のZr-Nb合金への置き換えが進められている。しかしながらZr-Nb合金のジルカロイ4に対する相対的に良好な耐食性の根源は未だ明らかになっていない。Zr-Nb合金の良好な耐食性の根源を明らかにするため、M5とジルカロイ4の酸化皮膜の評価を行った。球状圧子を用いた微小硬さ試験を行い、荷重-深さ曲線に対し有限要素解析を援用しカルマンフィルタを用いた逆解析から材料定数を同定する手法よりM5とジルカロイ4の酸化皮膜の力学的特性を求め、他の手法による観察結果と比較した。その結果、M5の酸化皮膜はジルカロイ4の酸化皮膜に比較すると延性的であることが判明した。

論文

Damage on the JMTR hot laboratory by the 2011 Great East Japan Earthquake

柴田 晃; 中村 夏紀; 那珂 通裕

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 11 Pages, 2017/00

2011年3月11日に発生したマグニチュード9.0の地震は東北地方太平洋沖地震として知られている。JMTRホットラボはこの地震により様々な損害を被った。本発表では、JMTRがこの地震から被った様々なダメージについて報告する。JMTRホットラボは鉄セル,鉛セル,コンクリートセルの三種類のセルが存在する。コンクリートセルにおいては、ホットセルの背面遮へい扉の電子錠が地震により破損した。また、ホットラボ建家の様々な場所でコンクリートにき裂が生じた。本発表ではこれらホットラボの被った損害について報告する。

論文

Management of JMTR hot laboratory without operation of system of air supply and exhaust

中村 夏紀; 柴田 晃; 那珂 通裕

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 4 Pages, 2017/00

JMTRホットラボは排気筒取替工事のため現在給排気設備を停止している。給排気設備停止下におけるホットラボを適切に管理するため、ホットラボでは様々な維持管理を行っている。本発表では、その1つとして施設の目張りとその有効性を確認する表面密度測定について報告する。ホットラボでは放射性物質が漏洩する可能性のある箇所をテープで目張りし、その有効性を確認するため目張り付近の表面密度測定を行い、漏洩がないことを確認している。これらの維持管理は排気筒取替工事が完了するまで行われる。

論文

材料試験炉ホットラボ排気筒におけるアンカーボルト減肉及びフランジプレートとアンカーボルトナット間の隙間に関する原因調査

柴田 晃; 北岸 茂; 渡士 克己; 松井 義典; 近江 正男; 相沢 静男; 那珂 通裕

日本保全学会第13回学術講演会要旨集, p.290 - 297, 2016/07

材料試験炉ホットラボの排気筒は、気体廃棄設備の一部として1970年に設置された高さ40mの自立式排気筒である。2015年、ホットラボの建家屋根の補修中に排気筒基礎部アンカーボルトの1本に減肉が確認されたため、排気筒の状況調査を実施した。また、当該調査中に、フランジプレートとアンカーボルトナット間に隙間が確認された。これを受け、安全確保のため排気筒円筒鋼板部(33m)を撤去したところ、最終的にアンカーボルト全数に減肉が確認された。原子力機構は再発防止を図るため、当該事象の原因調査を実施し、その結果、アンカーボルトの減肉は長期間に渡る水の浸入により生じ、また、フランジプレートとアンカーボルトナット間の隙間は、アンカーボルトの減肉した部位に2011年の東北地方太平洋沖地震を主要因として伸びが生じたことにより発生した事を明らかにした。

報告書

JMTR及び関連施設を活用した実践型オンサイト研修; 2015年度

江口 祥平; 竹本 紀之; 柴田 裕司; 那珂 通裕; 中村 仁一; 谷本 政隆; 伊藤 治彦*

JAEA-Review 2016-001, 31 Pages, 2016/05

JAEA-Review-2016-001.pdf:9.05MB

照射試験炉センターでは、発電用原子炉の導入を検討しているアジア諸国をはじめとした海外の原子力人材育成及び将来のJMTRの照射利用拡大を目的とし、海外の若手研究者・技術者を対象に、JMTR等の研究基盤施設を活用した実践的な研修を平成23年度に開始した。一方、国内の若手研究者・技術者を対象とした同様の研修を平成22年度に開始した。平成26年度からは、これら国内及び海外の研修を統合して実施している。平成27年度は7か国から17名が参加し、2週間の研修を実施した。参加者は、原子力に関 する講義や実習を通して、原子力研究の概要、原子力エネルギーの現状と開発、原子炉の安全管理、原子炉用燃料及び材料の中性子照射によるふるまい、照射と照射後試験施設及び技術、原子炉の核特性等について学んだ。また、研修の最後には各国のエネルギーミックスの現状と将来及び再生可能エネルギーを題材として、参加者間での討論を行った。本報告は、平成27年度に実施した研修の内容と結果についてまとめたものである。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 4

木村 伸明; 武内 伴照; 柴田 晃; 竹本 紀之; 木村 明博; 那珂 通裕; 西方 香緒里; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; et al.

KURRI Progress Report 2012, P. 209, 2013/10

チェレンコフ光を用いた原子炉の核的・熱的情報をリアルタイムで取得するための計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光の分光器による絶対放射照度の計測及びCCDカメラによる観察を行い、NDフィルタによる透光率評価を行った。その結果、NDフィルタを設置した時の絶対放射照度と透光率は、NDフィルタのカタログ値である透光率と良い一致を示した。一方、NDフィルタ及びカメラの絞りを変更したCCDカメラ画像を解析した結果、分光器で得られた透光率と同じ傾向を示していた。今後、測定精度の向上のために画像解析手法を改善し、核的・熱的情報との関連性について検討を進める。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成23年度活動報告

綿引 俊介; 花川 裕規; 今泉 友見; 永田 寛; 井手 広史; 小向 文作; 木村 伸明; 宮内 優; 伊藤 正泰; 西方 香緒里; et al.

JAEA-Technology 2013-021, 43 Pages, 2013/07

JAEA-Technology-2013-021.pdf:5.12MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により、その数は減少しているが、原子力発電の導入を計画している国では、原子力人材育成、科学技術の向上、産業利用、軽水炉の安全研究のために、試験研究炉の必要性が高まっている。日本原子力研究開発機構では、平成22年度より試験研究炉設計のための環境整備及び人材育成のため、汎用小型試験研究炉の検討を開始し、平成24年度までに概念検討を行う予定である。平成23年度は、汎用小型試験研究炉の炉心構成の検討、汎用性及び実用性の高い照射設備の検討及びMo製造のためのホットラボ設備の検討を実施した。その結果、炉心構成の検討結果として、照射物を考慮した原子炉の未臨界度及び連続運転時間について確認するとともに自動制御運転中における反応度外乱に対する原子炉の過渡応答について、定格出力運転中の汎用小型試験研究炉は、自動制御運転が十分に可能であることを確認できた。また、照射設備の検討としては、Mo-99のような短半減期ラジオアイソトープの効率的な大量生産の実現が期待できることを確認し、ホットラボ設備の検討においては、Mo製造,RI搬出等を考慮したうえで迅速に試料を配布できるセル・設備を考案した。

論文

JMTR炉心管理システムの整備

今泉 友見; 井手 広史; 那珂 通裕; 小向 文作; 長尾 美春

UTNL-R-0483, p.10_2_1 - 10_2_8, 2013/03

JMTRの再稼働後の炉心管理を迅速かつ正確に行うため、汎用大型計算機で運用しているSRACコードシステム及び炉心管理支援プログラムをパソコン(OS: Linux)に移植するとともに、新たにJMTRの炉心管理システムを整備した。これにより炉心解析については、処理速度を従来に比べて約60倍速くすることを可能にした。各解析コードのGS21-400システムからPC-Linuxへの移植に伴う、計算機内の内部表現の違い等に起因する計算結果の違いは、実用上許容できるレベルであることも確認した。

論文

Ground-state configuration of the $$N=157$$ nucleus $$^{259}$$No

浅井 雅人; 塚田 和明; 阪間 稔*; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 石井 康雄; 豊嶋 厚史; 石井 哲朗; 西中 一朗; 永目 諭一郎; et al.

Physical Review C, 87(1), p.014332_1 - 014332_6, 2013/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.33(Physics, Nuclear)

$$^{259}$$Noの基底状態のスピン・パリティ,中性子軌道配位を$$alpha$$崩壊核分光により初めて実験的に同定した。$$^{259}$$Noは、これまでにスピン・パリティや一粒子軌道配位が同定された原子核の中で最も中性子数の多い原子核である。本研究により$$^{259}$$Noの基底状態と娘核$$^{255}$$Fmの231.4keV励起準位の中性子軌道配位が9/2$$^{+}$$[615]と同定され、この領域の原子核における中性子一粒子軌道のエネルギー間隔と順序が明らかになった。中性子数$$N$$=157における9/2$$^{+}$$[615]基底状態の出現は、$$N$$=152と$$N$$=162に存在する変形殻ギャップ間の中性子軌道のエネルギー順序が中性子数が増えるにつれて大きく変化していることを示唆している。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 3

木村 伸明; 竹本 紀之; 永田 寛; 木村 明博; 那珂 通裕; 西方 香緒里; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; et al.

KURRI Progress Report 2011, P. 219, 2012/10

原子炉の核的・熱的情報をリアルタイムで取得するための計測技術開発の一環として、京都大学研究用原子炉(KUR)に炉内監視システムを設置し、原子炉出力変更時及び定常運転時(1MWと5MW)におけるチェレンコフ光の計測・評価を行った。炉内監視システムは分光システムと画像システムから構成されており、分光システムを用いて、チェレンコフ光の波長の測定及び異なる透光率のNDフィルタ(Neutral Density Filter)によるチェレンコフ光の絶対放射照度と透光率との相関関係の評価を行った。その結果、透光率はNDフィルタのカタログ値と良い一致を示した。次に、画像システムを用いて、NDフィルタ及びカメラの絞りを変更してチェレンコフ光の観察を行い、得られた画像の解析を行った。その結果、解析データから得られた透光率は、分光システムで得た透光率特性と同様な結果が得られた。今後、測定方法及び画像解析方法について改善を行い、測定精度の向上及び炉内情報との関連性について検討を行っていく。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

Development on in-reactor observation system using cherenkov light, 2

竹本 紀之; 土谷 邦彦; 長尾 美春; 北岸 茂; 那珂 通裕; 木村 明博; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; 義本 孝明*; 中島 健*; et al.

KURRI Progress Report 2010, P. 204, 2011/10

原子炉内の核的・熱的情報をリアルタイムで取得するための計測技術の開発の一環として、京都大学原子炉実験所に炉内監視システムを設置し、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の計測・評価を行った。まず、照度計を用いて、異なる透過率のNDフィルタ(Neutral Density Filter)によるチェレンコフ光の照度と透過率との相関関係を評価した結果、透過率はハロゲンランプと同様にカタログ値と良い一致を示した。次に、炉内監視システムを用いて、NDフィルタ及びカメラの絞りを変更してチェレンコフ光の観察を行い、得られた測定データの画像解析を行った結果、測定データから得られた透過率は高透過率において計算値との差が大きくなった。これは、ハレーションなどの影響と考えられることから、今後、測定方法及び画像解析方法について改善等を行い、測定精度の向上を図っていく。

論文

Development on in-reactor observation system using cherenkov light

土谷 邦彦; 北岸 茂; 長尾 美春; 竹本 紀之; 那珂 通裕; 木村 明博; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; 義本 孝明*; 中島 健*; et al.

KURRI Progress Report 2009, P. 196, 2010/10

チェレンコフ光を利用した計測技術として、チェレンコフ光測定装置(CVD: Cerenkov Viewing Device)による使用済燃料の監視及びモニタリングがあり、IAEAの使用済燃料の査察に用いられている。一方、チェレンコフ光による原子炉内の計測技術はこれまで実施されておらず、京都大学研究用原子炉(KUR)や原子力機構JRR-3のプール型研究炉では、運転管理として原子炉の炉心部をCCDカメラで観察しているのみであり、定量的な評価は行われていない。本研究では、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の輝度などの変化を定量的に測定・評価することにより、通常の計装では検出できない炉心内の核的・熱的情報をリアルタイムで取得するための炉内監視システムの開発を行った。予備試験として、原子力機構が準備する観察装置を用いて、各種フィルターの減衰率評価及び画像解析を行った。この予備試験結果により、KURに設置する炉内監視システムを構築し、次年度からKUR起動・停止時におけるチェレンコフ光の変化を計測する。

論文

Investigation of optimization on in-core fuel management with high reactor-availability-factor of JMTR

竹本 紀之; 那珂 通裕; 長尾 美春

Proceedings of 12th International Group on Research Reactors (12th IGORR) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2009/10

JMTR再稼働後の利用性向上及び照射需要の増大に対処するため、燃料経済性向上の観点から、燃料使用数を増加させずに稼働率を向上するための炉心燃料管理の検討を行った。その結果、燃料交換方式を6バッチ交換方式にし、照射性能に大きく影響を与えない範囲で運転出力を変更することにより、第165サイクルと同等の負荷の炉心の場合には、現行の年間燃料使用数を増加させることなく、年間稼働率を現行の約50%から約60%に増加させることができることがわかった。

報告書

JMTR原子炉施設の「水冷却型試験研究炉用原子炉施設に関する安全設計審査指針」への適合性に関する検討

井手 広史; 那珂 通裕; 作田 善幸; 堀 直彦; 松井 義典; 宮澤 正孝

JAEA-Review 2008-076, 442 Pages, 2009/03

JAEA-Review-2008-076.pdf:8.3MB

水冷却型試験研究炉用原子炉施設に関する安全設計審査指針は、試験研究の用に供する水冷却型原子炉の設置許可申請にかかわる安全審査において、安全確保の観点から設計の妥当性について判断する際の基礎を示すことを目的として取りまとめられたものである。改修を機にJMTR原子炉施設が現行の指針に適合していることの確認を目的として指針に関する設置変更許可申請書の本文及び添付書類並びに関連資料における記載事項の調査を実施した。調査の結果、設置変更許可申請書等にその適合性に関する記載があり、安全機能を有する構築物、系統及び機器等については適切に設計及び工事の認可を受けていることから、「安全設計指針」に適合し、かつ、その性能についても満足するものであることを確認した。

報告書

JMTR稼働率向上のための課題とその対策; 稼働率60%を目指して

竹本 紀之; 出雲 寛互; 井上 修一; 阿部 新一; 那珂 通裕; 明石 一朝; 近江 正男; 宮澤 正孝; 馬場 治*; 長尾 美春

JAEA-Review 2008-051, 36 Pages, 2008/10

JAEA-Review-2008-051.pdf:3.14MB

JMTRでは、2011年度の再稼動に向け原子炉施設の改修を行っている。改修後のJMTRは、(1)軽水炉の長期化対策,(2)科学技術の向上,(3)産業利用の拡大,(4)原子力人材育成等の役割を担う。再稼働後のJMTRにおいては照射需要の増大が見込まれるため、安全かつ安定的な運転に加えて、高稼働率(50$$sim$$70%)であることが必要である。このため、本報では、再稼働時に安全かつ円滑に運転を行うための運転体制等を提案するとともに、JMTRにおいて材料試験炉として世界レベルの稼働率を実現するための運転方式の検討を行った。その結果、再稼働後には、安定的に年間210日運転(稼働率60%)を行える見通しを得た。

報告書

JMTR炉心管理システムの高度化に関する検討; SRAC2006コードシステムの適用性

五来 滋; 那珂 通裕; 出雲 寛互; 長尾 美春; 河村 弘

JAEA-Technology 2008-040, 17 Pages, 2008/06

JAEA-Technology-2008-040.pdf:1.82MB

現在停止中であるJMTRに関して、2011(平成23)年度の再稼動に向けたさまざまな検討が進められている。この中ではJMTRにおいて運転計画書作成等の核計算に使用されてきた炉心管理システムの高度化の検討も行われている。JMTRにおける炉心管理システムは大型汎用計算機上で稼動しているSRACコードシステムを利用しているが、UNIX上で稼動する最新のSRAC2006コードシステム等に移行することによって機能拡張等が期待できる。今回は運転計画書作成の際に行われる核計算をSRAC2006コードシステムを使用して実施することによって、その適用性及び有効性の評価を行った。

論文

$$Q_{beta}$$ measurements of $$^{158,159}$$Pm, $$^{159,161}$$Sm, $$^{160-165}$$Eu, $$^{163}$$Gd and $$^{166}$$Tb using a total absorption BGO detector

林 裕晃*; 秋田 幸範*; 末松 倫*; 柴田 理尋*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 市川 進一; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 長 明彦; et al.

European Physical Journal A, 34(4), p.363 - 370, 2007/12

 被引用回数:16 パーセンタイル:72.91(Physics, Nuclear)

全吸収BGO検出器を用いて$$^{160-165}$$Euと$$^{163}$$Gdの$$Q_{beta}$$を初めて測定し、また過去に測定した$$^{158,159}$$Pm, $$^{159,161}$$Sm, $$^{166}$$Tbのデータを再解析した。これらの核種は、原子力機構東海タンデム加速器施設において$$^{238}$$Uの陽子誘起核分裂で合成し、オンライン同位体分離装置を用いて核反応生成物の中から分離した。得られた質量偏差と2中性子分離エネルギーの値を、原子質量評価値や理論計算の値と比較した。

論文

$$alpha$$ decay of $$^{238}$$Cm and the new isotope $$^{237}$$Cm

浅井 雅人; 塚田 和明; 市川 進一; 阪間 稔*; 羽場 宏光*; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 後藤 真一*; 小島 康明*; 大浦 泰嗣*; et al.

Physical Review C, 73(6), p.067301_1 - 067301_4, 2006/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:77.62(Physics, Nuclear)

ガスジェット結合型オンライン同位体分離器を用いて$$^{237}$$Cm及び$$^{238}$$Cmの$$alpha$$崩壊を研究した。新核種$$^{237}$$Cmを初めて同定し、その$$alpha$$崩壊の遷移エネルギーが6656keVであることを明らかにした。$$^{238}$$Cmの$$alpha$$線エネルギーを精度よく再決定し、娘核$$^{234}$$Puの第1励起準位へ遷移する$$alpha$$線の観測にも成功した。$$^{234}$$Puの第1励起準位のエネルギーは、他のPu同位体のそれに比べてかなり高いことが明らかになった。

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