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論文

Prediction of the drying behavior of debris in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station for dry storage

仲吉 彬; 鈴木 誠矢; 岡村 信生; 渡部 雅之; 小泉 健治

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1119 - 1129, 2018/10

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

Treatment policies for debris from Fukushima Daiichi Nuclear Power Station is not decided, however, any policies may include medium and long term storages of debris. Dry storages may be desirable in terms of costs and handlings, but it is necessary to assess generating hydrogen during storages due to radiolysis of accompanied water with debris before debris storages. Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, SiO$$_{2}$$, ZrO$$_{2}$$, UO$$_{2}$$ and cement paste pellets as simulated debris were prepared, which have various porosities and pore size distribution. Weight changes of wet samples were measured at various drying temperatures (100, 200, 300, and 1000$$^{circ}$$C) using a Thermogravimetry, under helium gas flow (50 cc/min) or reduced pressure conditions (reducing pressure rate: 200 Pa in 30 min). From the results, drying curves were evaluated. There is a possibility that cold ceramics can predict drying behaviors of ceramics debris as a simulation because all of the ceramics pellets generally showed similar drying characteristics in this experiment. The cement paste pellets indicated different behavior compared to the ceramics pellets, and the drying time of the cement paste pellets was longer even in 1000$$^{circ}$$C conditions. It is necessary to decide the standard level of the dry state for a drying MCCI products which may be accompanied by concrete.

論文

Mechanical properties of cubic (U,Zr)O$$_{2}$$

北垣 徹; 星野 貴紀; 矢野 公彦; 岡村 信生; 小原 宏*; 深澤 哲生*; 小泉 健治

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 4(3), p.031011_1 - 031011_7, 2018/07

Evaluation of fuel debris properties is required to develop fuel debris removal tools for the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F). In this research, the mechanical properties of cubic (U,Zr)O$$_{2}$$ samples containing 10-65% ZrO$$_{2}$$ are evaluated. In case of the (U,Zr)O$$_{2}$$ samples containing less than 50% ZrO$$_{2}$$, Vickers hardness and fracture toughness increased, and the elastic modulus decreased slightly with increasing ZrO$$_{2}$$ content. Moreover, all of those values of the (U,Zr)O$$_{2}$$ samples containing 65% ZrO$$_{2}$$ increased slightly compared to (U,Zr)O$$_{2}$$ samples containing 55% ZrO$$_{2}$$. However, higher Zr content (exceeding 50%) has little effect on the mechanical properties. This result indicates that the wear of core-boring bits in the 1F drilling operation will accelerate slightly compared to that in the TMI-2 drilling operation.

論文

Development on rubber bearings for sodium-cooled fast reactor, 3; Ultimate properties of a half scale thick rubber bearings based on breaking test

深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 山本 智彦; 川崎 信史; 廣谷 勉*; 森泉 瑛里子*; 櫻井 祐*; 正木 信男*

Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 10 Pages, 2016/07

ナトリウム冷却型高速炉で用いられる免震用厚肉積層ゴムの終局特性を1/2スケールモデルを用い取得した。厚肉積層ゴムの基礎復元特性は、既に取得されており、本検討では、ばらつき分布を含む復元特性及び終局特性に着目した試験を実施した。その結果、剛性と減衰率及び破断ひずみに関するデータが取得できた。

論文

Development on rubber bearings for sodium-cooled fast reactor, 1; Examination plan

山本 智彦; 川崎 信史; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 鮫島 祐介*; 正木 信男*

Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 7 Pages, 2015/07

Na冷却高速炉は薄肉構造であり地震力を低減するために、免震システムを採用している。SFRに適用する免震装置は、ゴム層を厚くした積層ゴムが用いられている。過去、1/8縮尺モデルで基本的な特性試験を実施しており、今回はハーフスケールの装置を用いた力学特性試験と熱劣化特性試験の計画について報告する。

論文

Development on rubber bearings for sodium-cooled fast reactor, 2; Fundamental characteristics of half-scale rubber bearings based on static test

深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 山本 智彦; 川崎 信史; 杣木 孝裕*; 櫻井 祐*; 正木 信男*

Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 10 Pages, 2015/07

Na冷却高速炉は薄肉構造であり地震力を低減するために、免震システムを採用している。SFRに適用する免震装置は、ゴム層を厚くした積層ゴムが用いられている。この積層ゴムの水平及び上下方向の剛性及び減衰定数を把握するために、直径800mmのハーフスケールの積層ゴムを用いて、水平方向の線形限界や上下方向の降伏応力を上回る範囲で試験を実施することとし、その結果と考察を報告する。

論文

Mechanical properties of fuel debris for defueling toward decommissioning

星野 貴紀; 北垣 徹; 矢野 公彦; 岡村 信生; 小原 浩史*; 深澤 哲生*; 小泉 健治

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

In the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F), safe and steady defueling work is requested. Before the defueling in 1F, it is necessary to evaluate fuel debris for properties related to the defueling procedure and technology. It is speculated that uranium and zirconium oxide solid solution is one of the major materials of fuel debris in 1F, according to TMI-2 accident experience and the results of past severe accident studies. In this report, mechanical properties of uranium and zirconium oxide solid solution evaluated in the ZrO$$_{2}$$ content range from 10% to 65%.

論文

Sludge behavior in centrifugal contactor operation for nuclear fuel reprocessing

坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 岡村 信生; 小泉 健治

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing the centrifugal contactor for spent fuel reprocessing. In this study, we investigated the sludge behavior in centrifugal contactors at three different scales. The operational conditions (the flow rate and rotor speed) were varied. Most insoluble particles such as sludge remained in the rotor via centrifugal force. The capture ratio of sludge in the contactor was measured as a function of particle size at various flow rates, rotor speeds, and contactor scales. The sludge adhered and accumulated inside the rotor as the operational time increased, and the operational conditions influenced the capture ratio of the sludge; a lower flow rate and higher rotor speed increased the capture ratio. The results confirmed that Stokes' law can be applied to estimate the experimental result on the behavior of the capture ratio for centrifugal contactors with different scales.

論文

Effect of pulse electrolysis on morphology of co-deposited MOX granules

小藤 博英; 岡村 信生; 水口 浩司*; 明珍 宗孝

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(9), p.942 - 950, 2008/09

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

酸化物電解法乾式再処理技術のMOX共析工程におけるパルス電解法の適用性を、U, Pu,模擬FP及びCPを用いた実験により評価した。実験により不純物やパルス波形が析出物に与える影響が明らかになった。特に電流を停止している間の析出物の溶解挙動が重要である。結果として、MOX中のPu富化度を向上させる波形が確認され、さらに析出物組成が均質化することが明らかとなった。これらの電解挙動を定性的にモデル化して検討を行った。

論文

Development of centrifugal contactor with high reliability

岡村 信生; 竹内 正行; 荻野 英樹; 加瀬 健; 小泉 務

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.1070 - 1075, 2007/09

JAEAでは、20年に渡り遠心抽出器の開発を実施してきた。RETFに導入する第1世代遠心抽出器の開発は、10年前に終了している。現在は、実プラントへ適用するために、より高信頼性を有する遠心抽出器の開発を実施している。この第2世代遠心抽出器開発では、長寿命化,機械的信頼性が重要となる。本発表は、機械的信頼性の向上を目的とした転がり軸受けと磁気軸受けという2種類の駆動系の耐久試験結果について報告するものである。

論文

Design of Electrodes in Geometrical Control Type Electrolyzer for Oxide Electrowinning Process

岡村 信生; 小泉 健治; 鷲谷 忠博; 青瀬 晋一

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13) (CD-ROM), 0 Pages, 2005/05

None

口頭

LiCl-KCl溶融塩中での使用済燃料からのUO$$_{2}$$電解回収; UO$$_{2}$$と貴金属元素による模擬使用済燃料を用いた基礎試験

岡村 信生; 小泉 務; 福嶋 峰夫; 倉田 正輝; 坂村 義治*

no journal, , 

本研究は、酸化物燃料を対象とした乾式再処理(金属電解法)プロセスにおける使用済燃料解体後から電解精錬工程までの事前処理に適用される技術の開発である。ここでは、UO$$_{2}$$ペレットを粉砕して得た顆粒と模擬貴金属FPを混合させたものを模擬使用済燃料として陽極に使用し、LiCl-KCl溶融塩中で電解試験を実施した。この試験より、UO$$_{2}$$先行回収工程における電極の電流効率と模擬貴金属FPの挙動について確認した。

口頭

再処理環境下におけるグリース等の耐放射線性にかかわる研究

岡村 信生; 荻野 英樹; 荒井 陽一; 加瀬 健; 小泉 務; 出崎 亮; 森下 憲雄; 大島 武; 小嶋 拓治

no journal, , 

再処理施設のセル内に設置する遠心抽出器等の回転機器駆動部にある接触(転がり)型軸受では、グリースの使用が不可避である。過去に、グリース単体の耐放射線性評価や、軸受に機械的負荷をかけた状態での機械的寿命評価(CRC試験)等を行っているが、これらの結果は、あくまでも放射線や機械的負荷が独立した状況におけるものであり、遠心抽出器駆動部が実際に曝される環境を統合的に模擬したグリースの耐久性評価は実施されていない。湿式再処理の枢要機器である遠心抽出器駆動部は「放射線による影響」と「機械的負荷による影響」以外に「溶液による影響」を受ける。本研究では、核燃料サイクル工学研究所で研究開発を進めてきた遠心抽出器駆動部にある転がり軸受について、高崎量子応用研究所コバルト60照射施設を用いて上述の3つの影響が重畳した体系的な評価を行うことを目的とした。評価の結果、3つの影響を同時に受けたことによりグリースの劣化が急速に進行することがないことが確認された。また、軸受にも損傷はなく継続使用が可能であることが明らかとなった。

口頭

遠心抽出器の開発; 流動性評価とシステム試験結果

荻野 英樹; 竹内 正行; 荒井 陽一; 岡村 信生; 鷲谷 忠博; 加瀬 健; 小泉 務

no journal, , 

遠心抽出器は、高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズII最終報告書の中で、先進湿式法の簡素化溶媒抽出を実現する抽出器として選定されている。本報告では、核燃料サイクル工学研究所応用試験棟にて、ウラン試験により評価した遠心抽出器の流動性能及び抽出性能(逆抽出,溶媒洗浄含む)について報告する。具体的には、流動性能の観点から設計どおりの運転領域が得られるか確認した試験結果の報告と、抽出性能等を含めた総合的に性能把握するために製作した遠心抽出器システム試験装置(ACT)を使った試験結果の報告をするものである。

口頭

磁気軸受型遠心抽出器の開発,5; 5000時間運転結果

荻野 英樹; 岡村 信生; 加瀬 健; 中島 靖雄; 藤咲 和彦*

no journal, , 

原子力機構では、転がり軸受を用いる従来の遠心抽出器に比べ、装置寿命の飛躍的向上が期待できる磁気軸受型遠心抽出器の開発を進めている。実機への適用を図るうえで、長時間の連続運転における安定性,運転挙動,耐久性等に関するデータを取得しておくことが重要である。そのため、5000時間の連続運転を実施し、磁気軸受型遠心抽出器の耐久性を評価した。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,1; スラッジ捕捉に与える運転条件の影響

荒井 陽一; 竹内 正行; 坂本 淳志; 大畠 史一; 岡村 信生; 荻野 英樹; 小泉 健治

no journal, , 

遠心抽出器は遠心力を用いて相分離を行うことから、重力で相分離を行うミキサセトラやパルスカラムと比較して、混合、分離時間が短く、機器のインベントリ量が少なく済むため、放射線による溶媒劣化の低減や装置の小型化が期待できる他、迅速な起動と停止が可能となり、稼働率の面でも有利となる。一方、遠心抽出器の処理液に不溶解性スラッジ(以下、「スラッジ」)が同伴した場合、スラッジは遠心力によってロータ内に捕捉され、堆積していくことによる運転上の影響が懸念される。そのため、スラッジ堆積の影響を遠心抽出器適用上の重要課題の一つと捉え、スラッジ耐性に関する検討を進めている。本件では、遠心抽出器の運転条件(回転数や供給流量)がスラッジ捕捉に与える影響について調査した。試験は、ロータ内径$$phi$$100mmの遠心抽出器にスラッジを含む水相(水)を供給して行い、遠心抽出器の排出液の粒径分布を分析した。供給液と排出液の粒径分布の差から、スラッジの粒径毎の捕捉率を求めた。この試験の結果、スラッジ粒径や回転数の増大に伴い捕捉率が増大する傾向にあり、また、供給流量の増大により捕捉率は減少する傾向にあることを確認した。これらの結果から、スラッジの捕捉傾向がストークスの式に依存することも示されており、遠心抽出器のスラッジ捕捉挙動を理論的に評価可能な見通しを得た。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,2; スケールアップによるスラッジ捕捉挙動への影響

岡村 信生; 坂本 淳志; 竹内 正行; 小泉 健治; 坂本 幸生*

no journal, , 

使用済燃料再処理へ遠心抽出器を適用するに際して、処理液中に共存する固体成分(不溶解性スラッジ)の影響を無視することはできない。そこで、遠心抽出器内における固体成分の捕捉状況やその洗浄方法について検討を行ってきた。ここでは、スラッジの捕捉挙動を理論的に予測することを目的とした。最初に、遠心抽出器内に取り込まれたスラッジの自由沈降速度を計算することで、処理液中に存在するスラッジの濃度と粒径分布に依存した捕捉率を求めるためのモデルを構築した。その予想結果の妥当性を確認するために、スラッジの模擬物質としてアルミナを用いて、遠心抽出器内での捕捉挙動を確認する試験を実施した。両者を比較した結果、補正係数を設定することで通常の運転条件の範囲内では、スラッジの挙動を予測できることが判明した。次に、2段階でスケールアップした遠心抽出器に対しても、同モデルによる予想と実験結果を比較したところ、スケールに関係なく理論的に評価できることが確認できた。

口頭

燃料デブリの性状把握(27'A),2; Fe$$_{2}$$(Zr,U)の機械的性質評価

星野 貴紀; 池内 宏知; 鈴木 誠矢; 岡村 信生; 渡部 雅之; 小泉 健治

no journal, , 

過去の知見や解析結果から、福島第一原子力発電所の燃料デブリは酸化物だけでなく金属相の存在も示唆されている。そこで、炉内に存在する主な金属成分であるFe, Zrを主とした金属相の機械的性質を取得した結果、Fe$$_{2}$$Zr型金属デブリは酸化物と同等の機械的性質と見做せることを確認した。

口頭

燃料デブリの性状把握(27'A),11; 燃料デブリの含水・乾燥特性の評価

仲吉 彬; 鹿野 祥晴; 岡村 信生; 小泉 健治; 渡部 雅之; 山田 誠也*

no journal, , 

燃料デブリのクラックや細孔が、デブリの含水・乾燥特性(平衡含水率, 減率乾燥期間, 乾燥速度等)へ与える影響に着目し、多孔質セラミックスを模擬材として試験を行い、内的条件(空隙率, 平均細孔径)及び外的条件(乾燥温度)の含水・乾燥特性への影響、乾燥設備設計へ必要なデータ(材質, 形状・寸法)を評価した。

口頭

遠心抽出器のスラッジ堆積挙動に関する評価

坂本 淳志; 岡村 信生; 佐野 雄一; 竹内 正行

no journal, , 

遠心抽出器の使用済燃料再処理への適用性評価の一環として、処理液に共存する不溶解性スラッジの影響について検討した。本件では、堆積する不溶解性スラッジの挙動と遠心抽出器のスケールアップの関係について調査した結果について報告する。

口頭

燃料デブリの性状把握(28'A),2; Zr(O)の機械的性質評価

星野 貴紀; 岡村 信生; 渡部 雅之; 小泉 健治

no journal, , 

過酷事故時の炉内には、(U,Zr)O$$_{2}$$に代表される酸化物相のデブリのみならず、ジルカロイ中に酸素が固溶した$$alpha$$-Zr(O)などの金属相のデブリも存在すると考えられる。様々な条件で作製したZr(O)の機械的性質を測定した結果、Zr中にOが固溶することで金属の機械的性質から酸化物に近い性質を示すことを確認した。

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