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江村 優軌; 高井 俊秀; 菊地 晋; 神山 健司; 山野 秀将; 横山 博紀*; 坂本 寛*
Journal of Nuclear Science and Technology, 10 Pages, 2023/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)Boron carbide (B
C)- stainless steel (SS) eutectic reaction behavior is one of the most important issues in the core disruptive accidents (CDAs) of sodium-cooled fast reactors (SFRs). In this study, the immersion experiments using BC pellets with molten SS were conducted to evaluate the CDA sequences such as contact event of solid BC with degraded core materials including SS at very high temperature. The immersion experiment aims at understanding the kinetic behavior of solid BC-liquid SS reaction based on the reduced thickness of BC pellet after the experiment in the temperature ranges from 1763 to 1943 K, which is higher than the temperature of solid BC-solid SS reaction. Based on the kinetic consideration of the reaction rate constants for solid BC-liquid SS reaction, it was found that similar temperature dependency was identified between solid BC-liquid SS and solid BC-solid SS. Besides, the reaction rate constants of solid BC-liquid SS were smaller than those of solid BC-solid SS extrapolated in higher temperature region by two or more orders of magnitude due to two different evaluation method for BC side/SS side. It was confirmed that this difference was reasonable through the consideration of previous reaction tests in solid-solid contact for BC side/SS side.
柴田 裕樹; 徳島 二之; 坂本 寛*; 倉田 正輝
Proceedings of Annual Topical Meeting on LWR Fuels with Enhanced Safety and Performance (TopFuel 2016) (USB Flash Drive), p.1033 - 1042, 2016/09
制御棒ブレード崩落過程の理解のため、模擬制御棒ブレード試験体を用いて、温度勾配、温度上昇条件におけるアルゴンまたは水蒸気雰囲気下での制御棒ブレード崩落試験を実施した。水蒸気流量が燃料棒1本あたり0.0125g/sの場合、制御棒ブレードとチャンネルボックス、燃料棒被覆管は共に破損、溶融し、特にそれは試験体上部で顕著であり、この結果はアルゴン雰囲気での試験結果とほぼ同じであった。一方、水蒸気流量が燃料棒1本あたり0.0417g/sの場合は、上記の場合と異なっており、制御棒ブレードのみが先に破損、溶融していき、試験体下部の方でステンレス/炭化ホウ素-溶融物とジルカロイの共晶反応が起きていた。これらの結果から、ジルカロイに形成される酸化膜の厚さが大きく影響すると考えられる制御棒ブレードの崩落に関して、燃料棒1本あたりの水蒸気流量0.0125と0.0417g/sの間に制御棒ブレードの崩落挙動のしきい値が存在する可能性が示唆された。
奥村 義和; Gobin, R.*; Knaster, J.*; Heidinger, R.*; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02A739_1 - 02A739_3, 2016/02
被引用回数：7 パーセンタイル：35.23(Instruments & Instrumentation)IFMIFは40MeV/125mAの重水素ビームを発生する2基の線形加速器を用いた核融合材料照射施設である。日欧の幅広いアプローチ活動のもとで、原型加速器(LIPAc)を用いた実証試験が開始されており、その目標は9MeV/125mAの連続重水素ビームを発生することである。フランスで開発された入射器は、既に日本の六ヶ所の国際核融合研究開発センターに搬入され、2014年から運転と試験が開始されている。これまでに、100keV/120mAの連続水素ビームを0.2
.mm.mradのエミッタンスのもとで生成することに成功している。
須山 賢也; 平尾 好弘*; 坂本 浩紀*
日本原子力学会誌ATOMO
, 57(12), p.787 - 791, 2015/12
原子力施設等に対する世界最高水準の安全性を追求する取り組みにおいては、安全評価に使用する解析コード等の水準を高度に保ち続けることが求められる。我が国においては、それらの多くが原子力技術導入時に米国から導入されため、国産の解析コード等の開発が継続せず、結果的に古い米国産コードを利用しつづけている状況にある。本解説では、放射線工学分野における安全解析コードの現状と課題を示し、最新の知見を取り込んだ国産解析コードが我が国の安全規制や現場で広く利用されるための方策について述べる。
C and 304L-type stainless steel materials used in BWRs in Japan柴田 裕樹; 坂本 寛*; 大内 敦*; 倉田 正輝
Journal of Nuclear Science and Technology, 52(10), p.1313 - 1317, 2015/10
被引用回数：16 パーセンタイル：79.46(Nuclear Science & Technology)炭化ホウ素/ステンレス鋼の系は熱力学的に不安定なことはよく知られており、これらの材料間においておよそ1273Kを超えた温度で化学的相互作用が起こるであろうということを示している。この化学的相互作用は、シビアアクシデントの初期段階において中性子吸収棒の融解そしてそれに続くこれら材料の再配置へと繋がっていく。そしてその際に生成した溶解生成物は制御棒ブレードやジルカロイチャンネルボックスや燃料棒といった周辺の原子力材料と相互作用していき、燃料集合体の崩落へと繋がっていくことが予期される。BCとステンレス鋼との化学的相互作用に関する既往の研究では、粉末またはペレット状のBCが使用されている。しかし日本のBWRの中性子吸収棒には粒状のBCが採用されている。そこで本研究では、日本のBWRで採用されている材料、すなわち粒状のBCとステンレス鋼を用いた試験を実施し、粒状BCとステンレス鋼間の化学的相互作用の反応速度はペレットまたは粉末状BCとステンレス鋼間とは明らかに異なっていることが判明した。
奥村 義和; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Gobin, R.*; Harrault, F.*; Heidinger, R.*; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.203 - 205, 2015/09
日欧協力のもと、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から開始されている。IFMIFにおける最大の開発課題は、40MeV/250mA/CWの重水素イオンビームを発生できる大電流加速器であり、現在、その原型加速器(9MeV/125mA/CW)の試験を六ヶ所村の国際核融合研究センターにおいて段階的に実施している。試験は日欧の事業チームメンバーと、入射器を担当したフランスサクレー研究所などの欧州ホームチーム,日本ホームチームのメンバーから構成される原型加速器統合チームが担当している。入射器については、2014年から試験を開始し、現在までに100keV/120mA/CWの水素イオンビームを0.3mm.mrad以下のエミッタンスで生成することに成功している。2015年には、高周波四重極加速器(RFQ)用高周波電源の搬入据付が開始され、入射器の試験の終了とともにRFQ本体の据付も開始される予定である。本稿では、入射器の実証試験の結果とともに、RFQ,超伝導リニアック,高周波電源,ビームダンプ等の現状について報告する。
徳島 二之; 柴田 裕樹; 倉田 正輝; 澤田 明彦*; 坂本 寛*
Annual Topical Meeting on Reactor Fuel Performance (TopFuel 2015), Conference Proceedings, Poster (Internet), p.478 - 485, 2015/00
ジルカロイとその他の燃料構成部材との間の液相化反応への酸化膜の抑制効果を調査するために、2種類の試験を実施した。試験の結果、典型的な事故条件下で形成すると推測される酸化膜よりも薄い厚さであるわずか30マイクロメートルの酸化膜においても、ステンレスの融点以下の温度においては、顕著な液相化反応への抑制効果を持つことが確認された。また、酸化膜はガスの流れが制限される部材間の狭い領域においても形成することが確認され、上部端栓の上部タイプレートの内側の隙間においても液相化反応は抑制効果は十分に確認された。一方、軸方向の酸化膜において厚さの違いが確認された。酸化膜厚さの成長速度を詳細に評価する際には、水蒸気量を正しく見積もる必要があると考えられる。
倉田 正輝; 柴田 裕樹; 坂本 寛*; 藤 健彦*
Proceedings of 2014 Water Reactor Fuel Performance Meeting/ Top Fuel / LWR Fuel Performance Meeting (WRFPM 2014) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2014/09
沸騰水型軽水炉の過酷事故においては、事故初期に制御棒ブレードの破損溶融が発生すると予想されている。模擬試験と解析モデル開発が、原子力機構,日立GEニュークリア・エナジー,日本核燃料開発,新日鐵住金の協力により進められている。不活性雰囲気での予備試験により、制御棒ブレードとジルカロイチャンネルボックスの間で複雑な化学反応が発生し、結果として、形成物は2種類に分離することが示された。一つめの形成物は低融解温度でZrリッチであり、ろうそくが滴下するように高温部分から低温部分に急速に移行した。もうひとつはステンレス材やホウ素などがリッチであり、1673K以上の温度で、融解することなく、機械的に崩落した。この反応の際に大きな発熱を観測した。VOF-FLUENTにより、予備的な制御棒ブレード崩落解析モデルを開発した。
坂本 寛*; 柴田 裕樹; 宇根 勝巳*; 大内 敦*; 青見 雅樹*; 倉田 正輝
Proceedings of 2014 Water Reactor Fuel Performance Meeting/ Top Fuel / LWR Fuel Performance Meeting (WRFPM 2014) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2014/09
水素吸収・放出に対する燃料被覆管に形成されている酸化膜の影響を調べるために、1073-1473Kの温度範囲の高温水蒸気で腐食させた被覆管外周表面の水素濃度の深さ分布を調べた。その結果、被覆管表面に形成された酸化膜は酸化に対しては保護膜となるのに対し、水素に対してはもはや保護膜にはならないことが示唆された。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫*; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(5), p.656 - 670, 2014/05
被引用回数：7 パーセンタイル：48.36(Nuclear Science & Technology)東京電力福島第一原子力発電所の事故で放出された放射性物質による環境汚染の修復に向けた除染計画の立案を支援するため、除染前後の空間線量率の計算から除染効果を評価するソフトウェアCDEを開発した。CDEでは、新たに開発した線量率計算手法を用い、短時間に様々な除染シナリオの効果を調べることができる。本論文では、CDEの設計概念、入出力データ、線量率計算手法、精度検証、除染計画の検討及び公開後の利用状況を取りまとめた。空間線量率は、土壌と大気からなる無限平板体型に配置した線源から周囲の領域への単位放射能当たりの線量寄与割合のデータベース(応答関数)に除染対象地域の放射能分布を乗じて計算する。応答関数は、線源核種の放射性セシウムが土壌表面に分布している場合のほか、土壌中に存在する場合についても、複数の深さに対して評価している。開発した手法の検証として、単純化した計算体系における空間線量率と除染範囲の関係をCDEと汎用放射線輸送計算コードPHITSを用いて計算した結果、両者は極めてよい一致を示した。また、伊達市下小国地区における除染前の空間線量率分布をCDEで計算し、実測値と比較した結果、CDEは実際の汚染地域における空間線量率を適切に再現できることを示した。以上から、CDEには十分な予測精度があり、今後の除染計画の立案に活用できることを確認した。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫*; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
Transactions of the American Nuclear Society, 109(1), p.1261 - 1263, 2013/11
放射性物質の放出により汚染された環境の修復に向けた除染計画の立案に資するため、除染前後の空間線量率の計算から除染効果を評価するソフトウェアCDEを開発した。CDEは、土壌と大気からなる無限平板体系に配置した線源から周囲の領域への単位放射能あたりの線量寄与割合のデータベース(応答関数)に除染対象地区における放射能分布をかけあわせ、空間線量率を計算する。応答関数は、線源核種である放射性セシウムが土壌表面に分布している場合のほか、土壌中に存在する場合についても、複数の深さに対して評価している。空間線量率の計算精度検証のために、実際の除染モデル地区の地形及び放射能分布を入力したCDEの計算結果と、NaI(Tl)サーベイメータによる実測値を比較した。その結果、両者は非常によい一致を示した。このことから、CDEの予測精度は十分であり、今後の除染計画の立案に活用できることが確認された。なお、本発表は、2012年9月に開催された第12回放射線遮蔽国際会議(ICRS-12)における口頭発表が、"Best paper of the session"に選出されたため、米国原子力学会(ANS)に推薦され招待講演を行うものである。
木下 秀孝; 涌井 隆; 松井 寛樹; 前川 藤夫; 春日井 好己; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; 明午 伸一郎; 関 正和; 坂元 眞一; et al.
JAEA-Technology 2011-040, 154 Pages, 2012/03
JAEA-Technology-2011-040.pdf:8.08MB
物質・生命科学実験施設(MLF)で発生する放射化機器については、高度に放射化しているものが多く、簡易な保管設備では保管できない。これまで、MLFの放射化物を対象として、原子力科学研究所内施設を利用した保管についての検討を行ってきたが、具体的な実施計画等の立案には至っていない。本報告では、MLFで発生する機器の概要や保管計画検討の経緯,現状での放射化機器発生予定,保管予定施設の状況についてまとめた。放射化機器の発生予定と保管予定施設(ホットラボ)の計画を照らし合わせた結果、双方の計画には隔たりがあることがわかった。また、ホットラボにおいて、現在の建物の状態や保管設備として利用するために必要な改修に関してコスト評価を行った結果、ホットラボを利用することに新規施設の建設と比較して優位性を見いだせないと結論できた。このため、新規施設建設に向けた検討を早急に行うこととした。
駒 義和; 荻野 英樹; 坂本 淳志; 中林 弘樹; 柴田 淳広; 中原 将海; 鷲谷 忠博
Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 6 Pages, 2011/12
Development on reprocessing technologies for FBR spent fuel including chemical flowsheet and centrifugal contactor was conducted. The flowsheet is based on single cycle extraction without Pu partitioning and products purification cycles, and confirmed that high recovery of U, Pu and Np as well as moderate decontamination of fission products. Durable contactor with magnetic bearings have established by tests of 4 years - continuous operation and of irradiation which dose corresponded to 10 years use. A design study showed a sketch of a future FBR fuel reprocessing plant.
discharges and real-time control of current profile in JT-60U鈴木 隆博; 諫山 明彦; 坂本 宜照; 井手 俊介; 藤田 隆明; 竹永 秀信; Luce, T. C.*; Wade, M. R.*; 及川 聡洋; 内藤 磨; et al.
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
JT-60Uは2003年に制御系の長放電時間化改造を行い、高
プラズマの定常化を達成した。規格化圧力2.5のプラズマを不安定性の発生なしで、電流分布が定常に達する15.5秒間(電流拡散時間の9.5倍)維持した。また、不安定性の発生し易い位置と不安定性を引き起こす圧力勾配の大きな位置をずらすような電流分布を実現することで、さらに高い規格化圧力3を準定常(電流拡散時間の3.3倍)維持することに成功した。適切な電流分布を実現することが高性能プラズマにとって重要であるので、電流分布の実時間制御システムを開発し、安全係数分布を目標値まで制御することに成功した。
小林 茂樹*; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*; 早船 浩樹; 阪本 善彦; 根岸 和生*; 小竹 庄司*
no journal, ,
FBRサイクル実用化研究開発(FaCT)において、FBR実用炉(JSFR)に採用する革新技術の採否に関する検討・評価結果を反映し、JSFR実用炉のプラント概念を構築した。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により土壌に堆積した放射性物質の除染作業の支援を目的とした、除染効果評価システム(CDE)を開発した。本発表では、システムの概要と操作方法についてデモンストレーションを交えて紹介する。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い、大量の放射性物質が環境中に放出された。これらは、広範囲に渡って土壌表面に沈着し、地表面近傍における空間線量率を上昇させている。この汚染環境の修復に向けた除染戦略の立案に資するため、想定した区画での除染作業の前後における空間線量率計算から除染効果を評価するソフトウェアCDE(Calculation system for Decontamination Effect)を開発し、機構ホームページより無償外部提供を行っている。CDEは、除染対象地域の地図上に設定したメッシュに対して入力した表面汚染密度と除染係数から、除染前後の空間線量率及び除染効果を表す線量率減少係数を計算する。
線源核種としては、現在環境に広く分布している放射性セシウム(
Cs及び
Cs)を考慮している。CDEを用いて、除染モデル地域における除染前後の空間線量率を評価した。また、3次元放射線輸送コードPHITSを用いて、同地域の詳細な放射線輸送解析に基づいた空間線量率を計算し、CDEの結果と比較した。両者は極めてよく一致しており、CDEはPHITSコードによる詳細解析と同程度の線量予測精度を有することが確認された。一方、計算時間は、PHITSコードが数10時間要したのに対し、CDEは10秒程度で完了した。このことは、CDEの利用によって、さまざまな除染シナリオからの最適手法の選定を、迅速かつ高精度に実施できることを示す。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い大量の放射性物質が環境中に放出された。これらは、広範囲に渡って土壌表面に沈着し、地表面近傍の空間線量率を上昇させている。この汚染環境の修復に向けた除染戦略の立案に資するため、除染前後の空間線量率の計算から除染効果を評価するソフトウェアCDEを開発した。本発表では、CDEの線量計算手法及び除染モデル地区において取得した測定データに基づく精度検証の結果について報告する。CDEでは、土壌と大気からなる無限平板体系に配置した線源から周囲の領域への単位放射能あたりの線量寄与割合のデータベース(応答関数)を持つ。空間線量率は、この応答関数と除染対象地区における放射能分布によって計算される。応答関数は、線源核種である放射性セシウムが土壌表面に分布している場合のほか、土壌中に存在する場合についても、複数の深さに対して評価している。よって、CDEは汚染土壌を覆土した際の空間線量率の低減も計算することができる。精度検証のために、実際の除染モデル地区の地形及び放射能分布を入力したCDEの計算結果と、NaI(Tl)サーベイメータによる実測値を比較した。その結果、両者は非常に良い一致を示した。このことから、本研究で構築した線量計算手法に基づくCDEの予測精度は十分であり、今後の除染計画の立案に活用できることが確認された。
佐藤 大樹; 小嶋 健介; 大泉 昭人; 松田 規宏; 岩元 大樹; 久語 輝彦; 坂本 幸夫*; 遠藤 章; 岡嶋 成晃
no journal, ,
日本原子力学会2013年春の年会の放射線工学部会企画セッションにおいて、東京電力福島第一原子力発電所での事故で放出された放射性物質により汚染された環境の修復に向けた除染作業を支援する目的で、原子力基礎工学研究部門が進めてきた除染効果評価システムCDEの開発について講演する。CDEは使いやすさを重視し、汎用の表計算ソフトウェアであるMicrosoft Excel上で動作するよう設計された。また、専用のグラフィカル・ユーザー・インターフェースを備え、操作の大部分はマウスによって実行される。これらの工夫により、実際に除染計画に携わる人々にとって、Excelの使用経験があれば馴染みのある操作で除染効果の評価ができるようになった。CDEの計算精度を検証するため、実際の除染モデル地域において取得した汚染密度分布を入力し、除染前の空間線量率を計算した。CDEの計算結果は、同じ入力データをもとに計算した3次元放射線輸送コードPHITSの結果及びNaI(Tl)シンチレーション検出器による実測値と非常に良い一致を示した。また、PHITSが計算に数10時間要したのに対し、CDEは10秒程度で完了した。これらのことから、CDEは高精度かつ短時間で除染地域の空間線量率分布を予測でき、実際の除染計画に対して有用なツールとなり得ることがわかった。
柴田 裕樹; 徳島 二之; 坂本 寛*; 倉田 正輝
no journal, ,
BC制御材とステンレス制御棒被覆管との共晶反応が、燃料崩落が起こる温度の2200
200
Cよりずっと低い1250C近辺であるため、BWRの制御棒ブレード崩落はシビアアクシデントの初期の段階で起こると考えられ、制御棒ブレード崩落はその周りの材料との化学的相互作用のためその後の燃料集合体の崩落過程に大きく影響すると考えられる。そこで本研究では、予備試験としてアルゴン雰囲気下でシビアアクシデント条件である軸方向に温度勾配があり急速昇温可能な装置を開発し模擬制御棒ブレード試験体を用いて材料間の化学的相互作用による成分の軸方向への再分布について調べたところ、相互作用により生成物は二相となり軸方向に再分布すること、ステンレスとBCの反応溶融物と数
mの酸化膜が付いているZry間の化学相互作用は抑制されず進展することが明らかとなった。さらに、予備試験として小型の試験体を用いて水蒸気雰囲気での材料間の化学的相互作用に対する酸化膜の影響を調べたところ、酸化膜だけではなく酸素固溶したZryでも相互作用を抑制することが明らかとなった。
