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報告書

もんじゅ模擬燃料集合体製造に係る技術報告

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

JAEA-Technology 2020-020, 73 Pages, 2021/03

JAEA-Technology-2020-020.pdf:8.26MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、現在、廃止措置が進められており、その第一段階として、炉心に装荷している燃料を取り出す工程がある。炉心の燃料集合体は、エントランスノズルが炉心支持板の連結管に挿入され自立しており、周辺の集合体によりパッド部を介して支え合い炉心体系を維持する構造となっている。そのため、燃料を取り出した場所に模擬燃料集合体を装荷し、燃料集合体を安定させる必要があった。このような背景を受け、もんじゅ炉心燃料集合体の製造経験のあるプルトニウム燃料技術開発センターへ、もんじゅ側から模擬燃料集合体の製造依頼があり、製造を行った。この報告書は、装荷する模擬燃料集合体の設計、製造、出荷について報告するものである。

論文

Heat treatment of phosphate-modified cementitious matrices for safe storage of secondary radioactive aqueous wastes in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

入澤 啓太; 谷口 拓海; 並木 仁宏; Garc$'i$a-Lodeiro, I.*; 大杉 武史; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘; 木下 肇*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

東京電力福島第一原子力発電所から発生する汚染水二次廃棄物の安全な貯蔵のために、リン酸セメントを用いて低含水固化技術を開発している。従来のセメントシステムは水和反応を経由して固化し、一定量の水の要求と含有を必要とする。しかしながら、リン酸セメントは酸塩基反応を経由して固化する。それゆえ、水は作業性の観点から必要とされているだけである。水分量が低減されたリン酸セメントシステムは放射性廃棄物による水の放射線分解で発生する水素ガスを低減できるため、安全な貯蔵に貢献できる。本研究は、異なる温度(60, 90, 120$$^{circ}$$C)の開放系及びリファレンスとして20$$^{circ}$$Cの閉鎖系で養生したカルシウムアルミネートセメント(CAC)とリン酸添加CAC(CAP)の含水率と特性を調査した。CACとCAP中の水分量は時間経過に伴い減少した。$$geq$$ 90$$^{circ}$$Cにおいて、CAPはCACよりも低い含水率を得た。CAC中の自由水は、加熱処理により構造水に転換したが、CAPでは生じなかった。ハイドロキシアパタイトの前駆相である正リン酸塩が20, 60$$^{circ}$$CのCAP中で発見され、90$$^{circ}$$Cでは正リン酸塩とハイドロキシアパタイトの混合物が発見された。120$$^{circ}$$CのCAP中のリン酸生成物は、20, 60, 90$$^{circ}$$CのCAPと比較して異なるリン酸塩からなるようにみえる。

論文

Acceleration of high current fully stripped carbon ion beam by direct injection scheme

柏木 啓次; 福田 光宏; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 山本 和男*; 岩田 佳之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B305_1 - 03B305_4, 2006/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:54.47(Instruments & Instrumentation)

Direct injection schemeは空間電荷効果によるビーム損失を回避するために、低エネルギービーム輸送部を介さないでレーザーイオン源で生成したイオンをRFQ線形加速器に入射する新しい方法である。C$$^{6+}$$ビームの大電流化を実現することによりシンクロトロンへのシングルターン入射が可能となり、その結果マルチターン入射に比べて電磁石の大きさを小さくすることができる。Nd-YAGレーザーで生成した大電流C$$^{6+}$$ビームをDirect injection schemeによってRFQ線形加速器に入射し、加速実験を行った。その結果17mAのC$$^{6+}$$ビームを加速することに成功し、大電流のフルストリップ炭素イオンビームをDirect injection schemeによって加速できることを実験的に証明した。

論文

High current carbon beam production with direct plasma injection scheme

岡村 昌宏*; 柏木 啓次; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; Jameson, R. A.*; 山本 和男*

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B303_1 - 03B303_3, 2006/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.28(Instruments & Instrumentation)

われわれは、プラズマ直接入射法(DPIS)という新しい重イオンビーム生成技術の研究を2000年より行っている。DPIS用に設計された高周波四重極線形加速器が運転を開始し、60mAの大電流炭素ビームの加速に成功した。その加速ビームに含まれる大部分のイオンは炭素4価であることが分析によって明らかになった。

論文

Analysis of laser-produced heavy ions for direct plasma injection scheme

榊原 和彦*; 岡村 昌宏*; Kondrashev, S.*; 服部 俊幸*; 柏木 啓次; 金末 猛*

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B304_1 - 03B304_3, 2006/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.45(Instruments & Instrumentation)

高強度多価イオンビームを加速する手法として、われわれはレーザーイオン源を用いた直接プラズマ入射法(DPIS)を開発した。この方法では、レーザーイオン源で生成されたイオンビームを低エネルギービーム輸送部(LEBT)を介さずに直接RFQ線形加速器に入射することによって、LEBTでのビーム損失を回避する。われわれは大強度ビーム加速用RFQ線形加速器を用いてDPISによって60mAの大強度ビーム加速を達成した。次の段階として、炭素よりも原子量が大きい、アルミニウム,鉄,タンタルを用いたDPIS用レーザーイオン源として用いる。本論文はこれらの元素を3Jのガラスレーザーを用いてイオン化し、その価数分布測定を行った結果を報告する。

論文

Direct injection schemeによる高価数炭素ビームの大電流加速

柏木 啓次; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 山本 和男*; 岩田 佳之*; 藤本 哲也*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.182 - 184, 2005/07

RFQ Linacとレーザーイオン源を組合せた手法"Direct injection scheme"によってレーザーイオン源からの高強度ビームをRFQ電場で捕獲し加速する研究を行っている。この方法によりNd-YAGレーザーイオン源からの高価数炭素イオンの加速実験を100MHz RFQ Linacで行った。

論文

Absence of recombination of neighboring H atoms in highly purified solid parahydrogen; Electron spin resonance, electron-nuclear double resonance, and electron spin echo studies

熊田 高之; 榊原 正博*; 長坂 敏光*; 福田 紘也*; 熊谷 純*; 宮崎 哲郎*

Journal of Chemical Physics, 116(3), p.1109 - 1119, 2002/01

 被引用回数:39 パーセンタイル:76.83(Chemistry, Physical)

固体水素中における水素原子の拡散速度と再結合速度をESR、ENDOR、及びESEを用いて調べた。オルソ水素濃度1%以下における水素原子の再結合速度定数は、拡散速度から予想されるより2桁以上も小さいことがわかった。この結果は固体パラ水素中において水素原子同士が隣接しても再結合しないことを示す。高純度パラ水素中において、水素原子再結合に伴い発生するエネルギーの拡散経路が存在しないために、水素原子は再結合することなく散乱されたのではないかと考えられる。

口頭

福島汚染水処理二次廃棄物のための固定化技術の開発,1; 模擬廃棄物の合成と評価

谷口 拓海; 入澤 啓太; 伊藤 譲; 並木 仁宏; 大杉 武史; 阿部 智久; 佐藤 淳也; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘; et al.

no journal, , 

原子力機構は、英国シェフィールド大学と協力して、文部科学省廃炉加速化共同プログラムを実施している。本研究では、それら廃棄物の水素ガス燃焼・漏えいリスク低減を目的に、低含水リン酸セメントによる閉じ込めを目指す。本発表では、日英共同プロジェクトの概要と合成した模擬廃棄物を紹介する。

口頭

もんじゅ模擬燃料集合体の設計・製造

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

no journal, , 

現在、高速増殖原型炉もんじゅの廃止措置は第1段階と呼ばれる燃料体取出し期間にある。この炉心燃料集合体の取出し作業では、その取出し箇所に、代替構造物である模擬燃料集合体を装荷する必要がある。模擬燃料集合体は、炉心燃料集合体と外観形状こそ同じものの、核燃料ではないためその内部構造は異なる。原子力機構のプルトニウム燃料技術開発センターでは、この模擬燃料集合体を設計し、製造を行った。設計にあたり、炉心燃料集合体の重量の模擬やナトリウム流路の確保等の設計要求事項に加え、残部材の活用、プルトニウム燃料第三開発室の既存設備を使用すること等を考慮した。また製造にあたり、事前に模擬燃料集合体組立の作業性等を確認し、抽出した課題について対策を行った。結果、模擬燃料集合体120体について、炉側の製造打診から納入まで約3年で完遂した。本発表では、模擬燃料集合体の設計・製造について報告する。

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