Status of study of long-term assessment of transport of radioactive contaminants in the environment of Fukushima (FY2018) (Translated document)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

Redistribution and export of contaminated sediment within eastern Fukushima Prefecture due to typhoon flooding

北村 哲浩; 操上 広志; 佐久間 一幸; Malins, A.; 奥村 雅彦; 町田 昌彦; 森 康二*; 多田 和広*; 田原 康博*; 小林 嵩丸*; et al.

Earth Surface Processes and Landforms, 41(12), p.1708 - 1726, 2016/09

https://doi.org/10.1002/esp.3944

福島第一原子力発電所の事故に起因して福島の地表に降下した放射性物質の将来分布予測に関連し、まず土砂の移行を物理型集水域解析モデルGETFLOWSを用いて詳細解析した。対象領域は汚染度合いを考慮し浜通り側の5流域、小高川, 請戸川, 前田川, 熊川, 富岡川とした。これらの流域の水・土砂輸送プロセスを、地表水流動、地下水流動、地表水・地下水相互作用、浸食(堆積)によって生じる浮遊砂移動現象として解析した。特に河川に流入した砂量、河川底に堆積した砂量、海へ流出した砂量などを試算した。

Disruption and sputtering erosions on SiC doped CFC

中村 和幸; 鈴木 哲; 大楽 正幸; 横山 堅二; 奥村 義和; 鈴木 隆之*; 神保 龍太郎*; Bandourko, V.*; 秋場 真人

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.828 - 832, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00118-4

ITER用ダイバータアーマータイル材として有望な高熱電導炭素強化複合材(CFC材)のスパッタリング収率低減化を目的として、新たに炭化珪素含有CFC材が開発された。新材料で製作したダイバータアーマータイルの寿命を評価するため、ディスラプション及びスパッタリングによるこの材料の損耗特性を実験的に調べた。その結果、ディスラプションによる損耗特性を劣化させずに、スパッタリングによる損耗特性が改善されていることが確認され、実機適用に関して明るい見通しが得られた。本講演では、これら一連の損耗特性評価試験について報告する。

Sputtering experiments on BC doped CFC under high particle flux with low energy

中村 和幸; 大楽 正幸; 秋場 真人; 奥村 義和

Journal of Nuclear Materials, 241-243, p.1142 - 1146, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)80209-7

ITER用プラズマ対向材料として、高熱伝導炭素繊維強化複合材(CFC材)が有望視されているが、この材料はマトリックスと呼ばれる部分の損耗(スパッタリング)の大きいことが従来の研究で明らかとなっている。そこで、スパッタリングの抑制を目的としてマトリックス部に炭化ホウ素(BC)を添加した材料を新たに開発した。本発表では、このBC添加CFC材のスパッタリング特性を低エネルギー高粒子束イオン照射装置(SLEIS)を用いて調べた結果について報告する。SLEISによる照射は、水素イオンで50eV、~210個/m・Sの粒子束条件下で行った。その結果、重量変化から求めたスパッタリング収率にBC添加効果は見られなかったものの、電子顕微鏡による表面観察ではマトリックス部の損耗抑制効果が確認され、ITER用プラズマ対向材料としての見通しが得られた。

Sputtering yields of carbon based materials under high particle flux with low energy

中村 和幸; 長瀬 昭仁*; 大楽 正幸; 秋場 真人; 荒木 政則; 奥村 義和

Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.890 - 894, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)00605-9

50~100eVのエネルギー領域において、従来よりも10倍程度高い粒子束を有するイオン照射装置を開発し、それを用いてJT-60U等の大型トカマク装置で使用されている炭素基盤材料のスパッタリング収率を測定した。照射イオン種は水素、重水素およびヘリウム、加速電圧は150~450V(50~150eVのエネルギーに相当)、粒子束は最大で10/m/sである。スパッタリング収率測定用試料は、一次元及び二次元の炭素せん維強化複合材、等方性黒鉛、再付着炭素層、ほう化炭素である。実験の結果、1.210/mまでフルエンス依存性の見られないこと、50~150eVの範囲で穏やかなエネルギー依存性のあること、試料によって2倍程度のスパッタリング収率の違いがあること等が明らかとなった。

IFMIF/EVEDAターゲット系開発の現状

中村 博雄; 井田 瑞穂; 宮下 誠; 吉田 英一; 荒 邦章; 西谷 健夫; 奥村 義和; 堀池 寛*; 近藤 浩夫*; 寺井 隆幸*; et al.

no journal, , 

幅広いアプローチのもとで国際核融合材料照射施設/工学実証工学設計活動(IFMIF/EVEDA)の液体リチウム(Li)ターゲット系タスクを、日欧の国際分担及び大学等との国内連携協力で、2007年より2013年までの計画で実施中である。Liターゲット系は、ターゲットアセンブリ,Li主ループ及びLi純化系から構成されている。Liターゲットの設計要求は、重水素ビーム入射による平均1GW/mの超高熱負荷除熱のため、最大流速20m/sで長時間安定なLi流を実現することである。そのため、EVEDA Li試験ループ,計測系,純化系,腐食損耗,遠隔操作,リチウム安全取扱い等の工学実証タスク及び工学設計タスクを実施し、最終設計報告書に取りまとめ建設に備える。本報告では、日本の活動を中心に、ターゲット系開発の現状を報告する。

機械学習を用いたMOX燃料ペレットの金相写真の画像解析

廣岡 瞬; 奥村 和之; 牧野 崇義

no journal, , 

光学顕微鏡で得られるMOX燃料ペレットの金相写真は、結晶粒やポア、異常な組織等の情報が得られる。また、写真を撮るだけのため大量のデータを得ることが容易である。しかし、これら微細組織の大きさや数といった定量的な評価は手作業で実施しているのが現状であり、ペレット全体のように広範囲を評価するには膨大な時間が必要になる。ここで、近年進歩の著しい人工知能技術の一つである機械学習を用いた画像解析技術を利用したところ、これまでは不可能であった結晶粒界等を自動検出することが可能となった。機械学習を利用した画像解析は専門的な知識が必ずしも必要ではなく、多くの可能性を秘めていることが分かった。

簡素化ペレット法による燃料製造技術開発と実証に向けた取り組み,4; 機械学習を利用したペレット外観検査技術開発

廣岡 瞬; 堀井 雄太; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之

no journal, , 

高速炉燃料製造における有望な新技術として、機械学習を利用したペレット外観検査の自動化を検討している。様々な欠陥を施した模擬ペレットに対して、機械学習を利用した画像解析により欠陥箇所の識別を行い、精度の確認と自動化に向けての課題を評価した。模擬ペレットに対しては高い精度で欠陥を識別できることが確認され、一部、表面が粗いだけの箇所も欠陥として評価される結果が得られた。今後、精度の向上と、割れ・欠けのサイズに対する合否判定の自動化、さらに、MOXペレットに対する適用可否を実証した上で、実用化に向けた課題解決と設計を進める計画である。

簡素化ペレット法による燃料製造技術開発と実証に向けた取り組み,2; 転動造粒粉末を用いたダイ潤滑成型技術開発

高藤 清人; 仁科 匡弘; 土持 亮太; 林崎 康平; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之

no journal, , 

高速炉燃料製造における簡素化ペレット法燃料製造技術の実用化を目的とし、要素技術の研究開発を進めている。本報告では、シリーズ発表の2番目として、転動造粒粉末を用いたダイ潤滑成型技術開発における造粒粉末の状態が金型への充填性及びペレットの成型性に与える影響について報告する。

乾式回収粉の粒度調整技術開発,8; 乾式回収粉による焼結密度制御と微細構造評価

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 山本 和也; 牧野 崇義; 奥村 和之

no journal, , 

既往の研究において、焼結体の金相写真から乾式回収粉粒子の周囲に空隙が形成される傾向が観察されているが、乾式回収粉粒子由来の部分と原料粉由来の部分を完全に識別するのは困難であった。本件では、乾式回収粉によるペレット焼結密度の制御に係るメカニズムを明らかにすることを目的とし、焼結体中の模擬乾回粉由来の領域を特定するために、CeO中にトレーサーとして酸化ジルコニウム(ZrO)を添加した(Ce,Zr)O焼結体を粉砕・粒度調整して得た(Ce,Zr)O模擬乾式回収粉の粒子径分布及びCeO原料粉と模擬乾式回収粉との混合割合をパラメータとしたペレットの成型・焼結実験を行い、微細構造の評価を実施した。

乾式回収粉の粒度調整技術開発,9; 衝突板式気流粉砕機およびスパイラル気流粉砕機の量産規模粉砕試験

瀬川 智臣; 高島 颯人; 山本 和也; 小野 高徳; 奥村 和之; 川口 浩一; 石井 克典

no journal, , 

量産規模での乾式回収粉の粉砕処理において、過大な粒子径の粒子を含まない乾回粉を効率的に得るため、分級機能を有する粉砕設備が求められている。原料粉の供給速度が大きくなると粉砕粉の最大粒子径が増大する傾向があるため、分級方法に着目し、分級機能を有する衝突板式気流粉砕機およびスパイラル気流粉砕機を用いて量産規模での粉砕試験を実施した。本試験の結果、模擬原料粉の供給速度の増加に従い、それぞれ最大粒子径が増大する傾向に差が見られた。各粉砕機の分級機能の特性の違いに起因するものと考えられる。