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論文

Fabrication and short-term irradiation behaviour of Am-bearing MOX fuels

木原 義之; 田中 康介; 小山 真一; 吉持 宏; 関 崇行; 勝山 幸三

NEA/NSC/R(2017)3, p.341 - 350, 2017/11

MOX燃料の照射挙動におよぼすAm添加の影響を確認するため、高速実験炉「常陽」において照射試験(Am-1)を実施している。Am-1は短期照射試験と定常照射試験からなり、短期照射試験とその照射後試験は終了している。本報告では、照射燃料試験施設(AGF)で実施したAm-1用のAm-MOX燃料における遠隔製造の詳細な条件を述べるとともに、10分間及び24時間照射Am-MOX燃料の非破壊及び破壊照射後試験結果について紹介する。

論文

Development of multi-colored neutron talbot-lau interferometer with absorption grating fabricated by imprinting method of metallic glass

關 義親; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 矢代 航*; 百生 敦*; 加藤 宏祐*; 加藤 秀実*; Sadeghilaridjani, M.*; 大竹 淑恵*; 鬼柳 善明*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(4), p.044001_1 - 044001_5, 2017/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:77.79(Physics, Multidisciplinary)

パルス中性子源において効率的な位相イメージングを行うために、複数波長で機能する多色Talbot-Lau干渉計を設計・開発した。J-PARC物質・生命科学実験施設のエネルギー分解型中性子イメージング装置「螺鈿」において、中心波長0.25, 0.50, 0.75nmそれぞれに由来する異なるビジビリティーのモアレ縞を同一セットアップで確認することで、その動作原理の実証を行った。さらに、入射波長の波長分解能を18%から50%まで変化させながら、モアレ縞のビジビリティーの減衰を測定し、高波長分解能が実現できるパルスビームの利点を示した。さらに、中心波長0.5nmを用いて、アルミニウム、鉛、銅のロッドをテストサンプルとしたイメージングも行い、吸収像に加えて、境界がエンハンスされた微分位相像、ビジビリティー像も取得することに成功した。この干渉計では、アナライザー用吸収格子の製作方法として、初めて金属ガラスのインプリント法を採用した。中心波長でのモアレ縞のコントラストは68%と良好であり、従来のガドリニウムの斜め蒸着法を用いた格子と比較すると、形状の精密なコントロールが可能である。

報告書

化学形に着目した破損燃料からの核分裂生成物及びアクチニドの放出挙動評価; 溶融被覆管と照射済MOX燃料の反応による相状態とFP放出挙動

田中 康介; 三輪 周平; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 関根 伸一; 関 崇行*; 所 大志郎*; 大林 弘; 小山 真一

JAEA-Research 2013-022, 62 Pages, 2014/01

JAEA-Research-2013-022.pdf:33.64MB

原子力安全研究及び東京電力福島第一原子力発電所1$$sim$$4号機の廃炉措置に向けた研究開発におけるニーズを踏まえ、シビアアクシデント進展解析コードの高度化を目的として、化学形及び燃料と被覆管、制御棒等との高温化学反応に着目した破損燃料からの核分裂生成物及びアクチニドの放出挙動評価のための研究が開始された。本研究の一環として、核分裂生成物の放出挙動に及ぼす燃料と被覆管との高温化学反応の影響を評価するための加熱試験手法を確立するとともに、核分裂生成物放出に関するデータの取得を目的として、溶融被覆管と照射済MOX燃料が反応する体系での核分裂生成物の放出試験を実施した。ジルコニアるつぼを用いて、溶融ジルカロイと照射済MOX燃料を最高温度2100$$^{circ}$$Cまで加熱して反応させる試験を実施し、核分裂生成物であるCsの放出速度を評価した。また、放出挙動評価に資する基礎データ取得の一環として、加熱後試料の組織観察や元素分布測定等を行った。試験結果を先行研究の結果と比較・検討した結果、本試験手法を用いることにより、溶融被覆管と照射済燃料が反応する体系における核分裂生成物の放出試験が実施できることを確認した。また、FP放出の基礎データに加え、溶融被覆管と照射済燃料との反応挙動及び反応時におけるUとPu及びFPの随伴性に関する基礎データを得た。

論文

Study of an electromagnetic pump applied to a primary main pumps of a large scale sodium cooled reactor

相澤 康介; 小竹 庄司; 近澤 佳隆; 荒 邦章; 荒関 英夫*; 相澤 利枝*; 大田 裕之*

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9402_1 - 9402_8, 2009/05

ナトリウム冷却大型炉の1次主冷却系に適合する電磁ポンプ概念を検討した。設計検討の結果、5並列ポンプ概念を採用することで、機械式ポンプ組込型中間熱交換器と同等の寸法となることを示した。電磁ポンプを1次主冷却系に設置した場合の課題と考えられるフローコーストダウンと地絡について検討を行い、信頼性の高いフローコーストダウンシステム及び地絡検出システムを構築した。また、保守補修性の観点から機械式ポンプと電磁ポンプの比較検討を行い、定期点検における作業量は電磁ポンプが機械式ポンプの1/12となることを示した。さらに、大容量電磁ポンプの流動特性を把握するため、過去に実施された160m$$^{3}$$/min電磁ポンプの試験解析を実施した。その結果、大容量電磁ポンプの流動特性は小容量電磁ポンプと同様の傾向となった。しかし、大容量電磁ポンプは磁気レイノルズ数と相互作用パラメータが大きくなることから、小容量電磁ポンプの試験解析と比較して、試験と解析の差異が大きくなることを示した。

論文

自由界面波上に発生するリップルの非定常運動に関する研究

関 紘介*; 辻 義之*; 近藤 昌也; 久木田 豊*

日本機械学会2001年度年次大会講演論文集, p.9 - 10, 2001/00

重力波の上に重畳したリップルの挙動をウェーブレットを用いた時間周波数解析によって評価した。界面波の形状は固定された屈折式レーザー液面計によって測定した。リップルは重力波の山から見て進行方向の側に生じるため、時間周波数解析を用いて、リップルのある側とない側のパワースペクトルを求めた。そして、その結果をより重力波とリップルのエネルギーを求め、重力波とリップルがほぼ同期してエネルギーの増減を繰り返しつつ伝播していることを明らかにした。また、重力波の先端付近の形状を時間周波数解析し、リップルの形状が重力波の先端付近の形状(尖度)と密接な関係にあることを明らかにした。

口頭

MgOを母材とした高速炉用Am含有非均質燃料の作製試験

三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 康介; 石 洋平; 田中 健哉; 関根 伸一*; 関 崇行*

no journal, , 

高速炉を用いたマイナーアクチニドのリサイクル技術開発の一環として、高濃度のAmと不活性母材を組合せた非均質燃料の開発を進めている。粉末冶金を用いたプロセスにてAm含有非均質燃料の作製試験を実施し、高密度かつMA酸化物相が一様に分散する燃料の作製手法を確認した。

口頭

FNSにおけるITER/TBM核特性実験,1; 実験

落合 謙太郎; 佐藤 聡; 高倉 耕祐; 山内 通則*; 沓掛 忠三; 田中 滋; 阿部 雄一; 関 正和; 川辺 勝*; 今野 力; et al.

no journal, , 

原子力機構では、ITERに設置する水冷却固体増殖材テストブランケットモジュール(ITER/TBM)の研究開発を進めている。TBMは低放射化フェライト鋼(F82H),冷却水,トリチウム増殖材,中性子増倍材(ベリリウム)から構成され、それらが交互に繰り返される複雑な多層構造をしている。トリチウム増殖材としては、$$^{6}$$Liを濃縮したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$あるいはLi$$_{2}$$Oで、直径1mmのペブルが用いられる。FNSではITER/TBMの核特性を明らかにするために、TBMを模擬した体系によるDT中性子照射実験を実施した。炭酸リチウムペレット及び酸化リチウムぺブルによる液体シンチレーションカウンタ法でトリチウム生成率(TPR)を測定し、トリチウム増殖材模擬層における詳細なトリチウム生成率分布を実験的に明らかにした。

口頭

(Pu,Am,Nd)O$$_{2-x}$$の酸素ポテンシャル

三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 康介; 関 崇行*

no journal, , 

低除染燃料や非均質型燃料の相状態及び照射挙動評価に関する基礎的なデータ取得の一環として、H$$_{2}$$O/H$$_{2}$$ガス平衡,CO$$_{2}$$/H$$_{2}$$ガス平衡及びO$$_{2}$$ガス希釈を用いた熱重量分析により(Pu$$_{0.81}$$Am$$_{0.08}$$Nd$$_{0.11}$$)O$$_{2-x}$$の酸素ポテンシャルを測定した。

口頭

高速炉サイクルシステムへの適応を目指したイナートマトリックス燃料の基礎研究,3; MgO及びMoを母材とした燃料

三輪 周平; 逢坂 正彦; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 田中 康介; 関根 伸一*; 石田 貴志*; 関 崇行*; 鹿志村 直樹*

no journal, , 

MgO及びMoを母材としたイナートマトリクス燃料について、酸化物燃料高速炉サイクルシステムへの適応を目指した関連サイクル技術の基礎研究開発成果を報告する。

口頭

アルカリ土類金属とU及びPuからなる複合酸化物の物性評価

田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 関 崇行*; 鹿志村 直樹*; 黒崎 健*; 徳島 ニ之*; 牟田 浩明*; 大石 佑治*; 山中 伸介*

no journal, , 

MOX燃料の高燃焼度領域において生成,析出するアルカリ土類金属(Ba, Sr)とアクチニド(U, Pu)から成る三元系複合酸化物を調製し、それらの物性を評価した。

口頭

MgOを母材としたイナートマトリックス燃料の熱伝導率評価

三輪 周平; 臼杵 俊之; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 田中 康介; 逢坂 正彦; 関 崇行*; 鹿志村 直樹*

no journal, , 

MgOを母材としたPuO$$_{2}$$含有イナートマトリックス燃料に対して、レーザーフラッシュ法を用いた熱拡散率測定を実施し、熱伝導率を評価した。

口頭

アスベスト廃材由来セラミックスを利用したイナートマトリックス燃料の熱伝導率

三輪 周平; 臼杵 俊之; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 田中 康介; 逢坂 正彦; 関 崇行*

no journal, , 

アスベスト廃材由来のMgO-SiO$$_{2}$$系化合物を焼結助剤として用いて作製したMgOを母材としたPuO$$_{2}$$含有イナートマトリックス燃料に対して、レーザーフラッシュ法を用いた熱拡散率測定を実施し、熱伝導率を評価した。

口頭

燃料加熱試験による核分裂生成物の放出・移行挙動評価,2; 加熱後燃料の相状態

田中 康介; 三輪 周平; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 関根 伸一; 大林 弘; 小山 真一; 関 崇行*; 所 大志郎*

no journal, , 

ソースターム評価装置による被覆管等を含む体系での加熱試験手法を確認するため、新型転換炉「ふげん」で照射したMOX燃料ペレットとZry-2被覆管を高温で反応させる加熱試験を実施した。

口頭

燃料加熱試験による核分裂生成物の放出・移行挙動評価,3; 核分裂生成物の放出挙動

佐藤 勇; 廣沢 孝志; 三輪 周平; 田中 康介; 小山 真一; 所 大志郎*; 関 崇行*

no journal, , 

新型転換炉「ふげん」照射済燃料ペレットを被覆管とともに高周波誘導加熱炉で加熱し、核分裂生成物の残留・放出挙動を観察した。

口頭

Am含有MOX燃料ペレットの酸化挙動

田中 康介; 吉持 宏; 大林 弘; 小山 真一; 関 崇行*; 品田 雅則*

no journal, , 

MA含有MOX燃料の酸化特性に関する基礎データを取得するため、Am含有MOX燃料ペレットの高温酸化試験を実施し、UO$$_{2}$$燃料及びMOX燃料の挙動と比較した。

口頭

ソースターム評価手法の高度化に向けたFPの化学に関する研究,2; FP移行挙動におよぼす制御材ホウ素の影響

佐藤 勇; 大西 貴士; 廣沢 孝志; 田中 康介; 逢坂 正彦; 小山 真一; 所 大志郎*; 石ヶ森 俊夫*; 関 崇行*; 品田 雅則*; et al.

no journal, , 

FPの模擬物質としてCsIを加熱・蒸発させ、移行経路にある温度分布を有する配管に沈着させた。このCsI沈着表面に、より高温で加熱・蒸発したB$$_{2}$$O$$_{3}$$を接触させることで、Cs及びIの沈着・移行挙動に及ぼすホウ素の影響を調べた。その結果、沈着したCsIがホウ素蒸気により再び気相化学形となり、低温部へ移行している可能性を明らかにした。

口頭

ソースターム評価手法の高度化に向けたFPの化学に関する研究,4; 放出FP化学形のin situ測定技術の開発

岩崎 真歩; 田中 康介; 佐藤 勇; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 天谷 政樹; 小山 真一; 関 崇行*; 所 大志郎*; 石ヶ森 俊夫*

no journal, , 

燃料から放出したFPの化学形を直接測定する方法として、示差熱天秤-質量分析装置(TG-DTA-MS)を活用する技術開発に着手した。標準試料の測定により、m/z(m=質量数、z=電荷数)が約400までのガスを検出できるTG-DTA-MS本来の基本性能を確認したが、Cs系化合物由来の凝縮性蒸気種を検出できなかった。発生蒸気種をQ-MS部へ導入するためには、スキマーインターフェースのオリフィス部のより高精度なアライメントが効果的であると想定し、TG-DTA部とQ-MS部の取り付け位置等を改善するとともに、オリフィス部に対して光学的手法を用いたアライメント調整を実施した。その結果、ヨウ化セシウム(CsI)の測定において、ヨウ素に相当するm/z=127及びセシウムに相当するm/z=133の検出に成功した。これらの信号は重量変化のタイミングと一致しており、CsIの解離により生じたものと推測される。このように、加熱により生成した蒸気種をQ-MS部に導入する経路を適切に確保する調整を施すことで、TG-DTA-MSを用いた放出FP化学形の直接測定が可能である見通しを得た。

口頭

ソースターム評価手法の高度化に向けたFPの化学に関する研究,6; 照射済燃料から放出されたFPの沈着挙動

田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 大西 貴士; 須藤 光雄; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 小山 真一; 関 崇行*; 品田 雅則*; et al.

no journal, , 

「ふげん」照射済燃料の加熱試験により放出されたFPが沈着した部材(サンプリングパーツ: 750から150$$^{circ}$$Cの範囲で段階的に温度勾配をつけた配管内に装填されたNi製サンプリング管14個及びその下流側の常温位置に配置した異なるメッシュのSUS製焼結金属フィルター5層)を対象に、$$gamma$$線スペクトロメトリー、マクロ観察、X線回折測定、ICP-MS分析を実施し、沈着FPの化学形を評価した。その結果、温度勾配管のほぼ中心位置(450から550$$^{circ}$$C付近)でパイロクロア型化合物を形成するCsが沈着していることがわかった。また、焼結金属フィルターにおいては、5層構造のうち最上流側のフィルターのみに明確な沈着物が観察されたが、特定の化合物に起因するXRDパターンは認められず、その沈着物の結晶性は低い状態にあることが示唆された。

口頭

ソースターム評価手法の高度化に向けたFPの化学に関する研究,5; 多様な雰囲気下での燃料加熱技術の開発

廣沢 孝志; 佐藤 勇; 田中 康介; 逢坂 正彦; 小山 真一; 所 大志郎*; 石ヶ森 俊夫*; 関 崇行*

no journal, , 

BWRにおけるシビアアクシデント雰囲気条件下でのFP放出実験が可能となるように、既存のFP放出挙動試験装置にて、多様な雰囲気で加熱試験を実施するための技術的検討及び検討結果をもとにした改造部品の試作を行い、その性能確認試験を実施した。その結果、高温下でのタングステン部品の酸化反応の抑制が確認でき、高酸素分圧下試験の見通しを得た。

口頭

Development of pulsed neutron imaging techniques at RADEN

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 廣井 孝介; Su, Y.; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; Zhang, S.*; et al.

no journal, , 

パルス中性子イメージング専用装置「螺鈿」がJ-PARCの物質生命科学実験施設(MLF)に建設され、本格的なパルス中性子ビームの特徴を活かしたイメージング技術の開発が進められている。パルス中性子を利用したエネルギー分析型中性子イメージング技術は世界的にも注目されている技術であり、特に「螺鈿」においては偏極中性子を利用した磁気イメージング法の開発が進められている。また、近年、開発が始まった干渉計を応用した位相イメージング技術についてもパルス中性子への適用が検討されている。本発表ではこれらの新しい技術の開発状況について報告する。

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