令和4年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

普天間 章; 眞田 幸尚; 長久保 梓; 川崎 義晴*; 岩井 毅行*; 平賀 祥吾*; 萩野谷 仁*; 松永 祐樹*; 圷 雄一郎*; 新井 仁規*; et al.

JAEA-Technology 2023-027, 146 Pages, 2024/03

JAEA-Technology-2023-027.pdf:18.12MB

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺環境に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。日本原子力研究開発機構では、有人ヘリコプターを使用した航空機モニタリングを福島第一原子力発電所周辺において継続的に実施してきた。本報告書では、令和4年度に実施した福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果について取りまとめると共に、過去のモニタリング結果から空間線量率等の変化量を評価し、その変化要因について考察した。また、航空機モニタリングによる空間線量率の換算精度向上に資するために、航空機モニタリングデータを用いて地形の起伏を考慮に入れた解析を行った。地形の起伏を考慮に入れる前後での解析結果を比較し、本手法による精度向上効果を評価した。さらに、空気中のラドン子孫核種の弁別手法を測定結果に適用して、空気中のラドン子孫核種が航空機モニタリングに与える影響について評価した。

Verification of FEMAXI-7 code by using irradiation test in Halden reactor for He-pressurization effect on FGR of BWR fuels under power transient

塙 悟史; 扇柳 仁; 鈴木 元衛

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(5), p.516 - 525, 2012/05

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.677129

燃料挙動解析コードFEMAXI-7の検証を目的に、ハルデン炉で実施されたBWR燃料の照射試験結果をFEMAXI-7で解析した。ハルデン炉で実施された照射試験は、燃料棒内He加圧が出力過渡時のFGR挙動に及ぼす影響を調べるものである。なお、燃料棒は、ハルデン炉での約12年間のベース照射の後、Heガス加圧により燃料棒内を調整し出力過渡試験に供された。試験結果と解析の比較により、FEMAXI-7は試験で得られた燃料棒伸びやFGR変化をよく再現することが示された。また、解析結果に基づく考察より、FGR挙動にHe加圧の効果が認められなかった原因は、強いPCMIにより燃料棒内のガス移動が阻害されていたためであることが明らかとなった。

Terminal solid solubility of hydrogen in hafnium

扇柳 仁; 知見 康弘; 島田 祥雄*; 中村 武彦; 安部 勝洋*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(2), p.197 - 201, 2010/02

https://doi.org/10.3327/jnst.47.197

BWRの制御棒材料として用いられているハフニウム(Hf)の基本的特性を調べるため、未照射Hf材料(板材及び棒材)及び比較材としてジルカロイ-2(Zry-2)板材の水素固溶限を測定した。本測定では、水素ガス中加熱等により種々の水素含有量のHf及びZry-2試料を調製し、示差走査型熱量測定によりこれら試料中での水素化物の固溶及び析出温度等を測定した。Hfの水素固溶限はZry-2の1/7程度であり、制御棒の使用温度(約300C)において1015ppm程度であった。本研究で得られたZry-2の水素固溶限は文献値と一致し、試験データの信頼性が確認された。また、Hf中での水素化物の固溶及び析出における活性化エネルギーはそれぞれ42.0kJ/mol及び40.9kJ/molであり、Zry-2での報告値(固溶時:36.5kJ/mol,析出時:28.1kJ/mol(533K)及び21.0kJ/mol(533K))よりも大きいことがわかった。

New JMTR irradiation test plan on fuels and materials

中村 武彦; 西山 裕孝; 知見 康弘; 笹島 栄夫; 扇柳 仁; 中村 仁一; 鈴木 雅秀; 河村 弘

Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10

軽水炉の長期利用や高度利用における安全性を維持向上するためには、燃料や材料の照射挙動を適切に把握することが非常に重要である。日本政府と日本原子力研究開発機構は、現行軽水炉の高経年化や高度利用並びに次世代軽水炉の開発における照射にかかわる課題の解決に貢献するため、材料試験炉(JMTR)を改修し新たな試験装置を整備することとした。この中で異常過渡時や高負荷運転時の燃料の健全性を調べる試験を計画している。2011年に終了するJMTRの改修後、まず新型燃料の出力急昇試験を行う計画である。JMTRの新たな燃料照射試験は、NSRRでの反応度事故模擬試験やホットラボを用いたLOCA試験と組合せることで、高燃焼度燃料の通常運転時から異常過渡,事故までを広くカバーする総合的な研究を成す。材料照射試験では、原子炉圧力容器鋼の破壊靭性試験,ステンレス鋼の応力腐食割れ試験,ハフニウムなど原子力材料の照射試験を計画している。これらの照射研究は現状の課題に応えるばかりでなく、顕在化してないトラブルにプロアクティブに対応するための課題の同定に貢献することが期待される。

Development of water radiolysis code for the JMTR IASCC test loop

塙 悟史; 佐藤 智徳; 森 雄一郎; 扇柳 仁; 加治 芳行; 内田 俊介*

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 9 Pages, 2006/07

照射試験中における照射場の水質を評価するために、照射ループ用ラジオリシスコードを開発した。ラジオリシスコードでは、中性子線及び線による放射線分解生成種の直接生成,二次反応による化学種の生成・消失及び金属壁面との相互作用を考慮した。また、温度の分布や中性子線・線の吸収線量の分布をもつ照射ループを取り扱うために、複数ノードモデルを用いた。開発したラジオリシスコードの適用性を確認するため、幾つかの水質条件下で照射装置の水質を測定し、測定結果とラジオリシスコードによる解析結果を比較した。さらに、開発したラジオリシスコードを用いて照射領域における水質の分布を評価した。

Solvent effect in supercritical carbon dioxide extraction of metal ions

目黒 義弘; 扇柳 仁*; 富岡 修; 井村 久則*; 大橋 弘三郎*; 吉田 善行; 中島 幹雄

Proceedings of 2nd International Symposium on Supercritical Fluid Technology for Energy and Environment Applications (Super Green 2003), p.175 - 179, 2004/00

超臨界流体抽出の最大の特色の一つは、圧力によって金属の分配挙動を制御できることである。この溶媒効果を理論的に解析することによって、金属抽出における最適な条件を推定することが可能となる。硝酸溶液/リン酸トリブチル(TBP)系の超臨界二酸化炭素抽出におけるウラン(VI)とプルトニウム(IV)の分配比(D)及び塩酸溶液/2-メチル-8-キノリノール(HMQ)系の抽出におけるパラジウム(II)の分配比を、種々の圧力で測定した。疎水性の抽出剤であるTBPを用いるウランとプルトニウムの抽出において、分配比の対数値(log D)と二酸化炭素の溶解パラメーターとの間に、負の傾きを持つ直線関係が観察できた。一方、親水性抽出剤であるHMQを用いるパラジウムの抽出では、log Dと溶解パラメーターとの間に、正の傾きを持つ直線関係が観察できた。正則溶液論を用いて、この直線関係を理論的に導出することに成功した。

Pressure dependence of supercritical carbon dioxide extraction equilibrium of palladium(II) with 2-Methyl-8-quinolinol

扇柳 仁; 目黒 義弘; 吉田 善行; 大橋 弘三郎*

Analytical Sciences (CD-ROM), 17(Suppl.), p.717 - 720, 2002/03

1.0M(H,Na)Cl及び0.01M 2-メチル-8-キノリノール(HMQ)を含む水溶液と超臨界二酸化炭素(SC-CO)間のPd(II)の分配比()を45,8.5~23MPaの圧力範囲で測定した。モノクロロ酢酸pH緩衝剤を用いたSC-CO抽出では、は圧力によらず一定値を示した; log =0.110.04(n=3,pH2.77),0.660.11(n=16,pH2.89),0.880.03(n=5,pH2.96)。一方pH緩衝剤を用いないSC-CO抽出では、高圧になるほど水相へのCOの溶解度が増大することからpHが酸性側にシフトし(SC-COのself-buffering効果)、その結果は減少した。本研究で抽出剤として用いたHMQは、pH2~5の水溶液中でたやすくプロトン付加して水に可溶なHMQとなり、高い抽出効率を得るのに十分な高濃度の抽出剤を用いるSC-CO抽出プロセスを可能にする。その結果、塩酸溶液中のPd(II)を高効率でSC-CO抽出できることがわかった。

JMTRインパイルループの水質評価,3

塙 悟史; 扇柳 仁; 佐藤 智徳; 森 雄一郎*; 三輪 幸夫; 内田 俊介*

no journal, , 

JMTRでは軽水炉(BWR)環境下におけるIASCC照射研究を進めている。IASCC研究を目的とした照射試験では、照射試料の近傍の水質が重要となる。そのため、照射キャプセル内の水質を評価できるJMTRインパイルループ用ラジオリシスコードWRAC-JMを開発した。本研究では、WRAC-JMにより照射中の照射キャプセル内の水質分布を解析的に評価するとともに、その結果から照射試料部の腐食電位(ECP)を推測した。その結果、給水中の溶存酸素濃度,溶存水素濃度及び過酸化水素濃度の初期値をゼロとした場合の照射試料部のECPは、飽和値の0V-SHEであると推算された。

Development of power transient test facility in JMTR

扇柳 仁

no journal, , 

出力過渡時におけるBWR燃料の新たな破損様式(縦割れ破損)が、50GWd/t-60GWd/tの高燃焼度燃料において確認されている。今後実用化されるより高燃焼度の軽水炉燃料おいて健全性が維持されていることを確認するためには、60GWd/tを超える燃焼度領域における出力過渡時の燃料破損挙動を明らかにする必要がある。JAEAでは、高出力照射・フレキシブルな線出力制御・オンパワーキャプセル交換・燃料試料のオンライン計装が可能な試験装置をJMTRに設置し、高燃焼度燃料の破損しきい値やそのほかの出力過渡時の燃料挙動に関する情報を取得するための出力急昇試験を実施する。最高線出力及び試験時に被覆管に生じる塑性歪みの評価結果より、本試験装置を用いることで、高燃焼度燃料(BWR 1010型, 70GWd/t)の破損しきい値を十分に確認しうる負荷を与えられる見通しを得た。

制御棒用ハフニウムの基礎試験,2; 未照射材の引張り試験及び微小硬さ測定

島田 祥雄*; 扇柳 仁; 知見 康弘; 西山 裕孝; 中村 武彦; 安部 勝洋*

no journal, , 

現行制御棒用Hf材料(棒材及び板材)を対象に、室温600Cの温度範囲で引張り試験により0.2%耐力,引張り強さ及び破断伸び等を、また室温で微小ビッカース硬さを評価した。棒材の0.2%耐力及び引張り強さは温度の上昇とともに低下した。圧延(L)方向での板材の0.2%耐力と引張り強さは棒材と同程度であったが、板幅(T)方向での0.2%耐力はL方向より大きく、異方性が認められた。引張り強さに関しては異方性は認められなかった。棒材及び板材の破断伸びは、温度上昇とともに増加する傾向を示した。板材の場合、500C600CではL方向とT方向で温度依存性に若干の差が生じた。これらの強度及び破断伸びの傾向は、結晶方位と関係していると推測される。棒材と板材の微小硬さは縦断面と圧延面において約180190であったが、横断面では約160前後であり、この差も結晶方位と関係していると考えられる。すべての材料で肉厚又は半径方向の微小硬さ分布に有意な差は認められず、10m20mの結晶粒径範囲では微小硬さに顕著な粒径依存性は見られなかった。