炉容器コンパクト化に関する流動特性試験; ディッププレートの2重化とUIS胴の効果

中山 王克; 木村 暢之; 上出 英樹; 伊藤 真美*; 関根 正*

JNC TN9400 2005-032, 103 Pages, 2005/03

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FBR実用化戦略調査研究にて検討されている大型ナトリウム炉のコンパクト化に関して、炉内の高流速化に伴い、自由液面からのガス巻き込みが懸念されている。そこで、実機の1/10スケール炉上部プレナム水流動試験装置を製作し、自由液面からのガス巻き込みを含む炉内流動の適正化を図るための研究を実施している。これまで、液面に向かう流れの抑制やキャビテーションを伴う水中渦抑制に効果的な構造として1)燃料交換機(FHM)貫通孔に挿入するプラグ、2)ホットレグに向かい合う炉壁に縦リブを設けるスプリッタを考案し、大型炉の成立性を確認した。本報告では、液面の下に設ける水平板(ディッププレート、D/P)の2重化ならびにUISの外周に多孔胴を設けることの効果について1/10スケール試験装置を用いて検討した。 2重D/Pでは、炉容器と燃料出入機案内管の間の液面近傍領域において、流れを抑制する効果が確認された。また、燃料交換機(FHM)貫通孔に挿入するプラグについて、2重としたD/P間の高さでプラグの直径を変えて段差を設けることで、プラグ周りの隙間を通る流れの抑制効果が認められた。2重D/P体系でのプラグ高さが液面近傍の流れに与える影響を評価した結果、プラグをD/Pよりさらに下方に挿入することが液面近傍の流速低減とキャビテーションを伴う水中渦の抑制に有効であることを確認した。キャビテーションを伴う水中渦を抑制する構造案としてUISに多孔胴を設けることの効果を把握した。胴を設けることで、炉壁とホットレグ間のキャビテーションを発生させやすくし、コールドレグから発達するキャビテーションの抑制についても必ずしも有効でないとする結果が得られた。胴により効果を得ようとする場合には、胴にあける孔の配置などにより、渦の発生を抑制するよう流れの微妙なバランスをとる必要があり、さらに検討が必要と考えられる。

Experimental Study on Flow Optimization in Upper Plenum of Reactor Vessel for a Compact Sodium Cooled Fast Reactor

木村 暢之; 林 謙二; 五十嵐 実; 上出 英樹; 伊藤 真美*; 関根 正*

Proceedings of 10th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10), CD-RO, K0102 Pages, 2003/00

FBR実用化戦略調査研究の一環として行っているNa大型炉について、炉容器コンパクト化に伴う上部プレナム内流動の適正化を行う必要がある。そこで、1/10スケール水流動試験装置を製作し、可視化、粒子画像流速測定法、超音波流速計による流況の定量化を行うとともに、熱流動上の課題の抽出を行った。その結果、UISの切り込みを通る上昇流によって液面が大きく変動することを確認した。しかし、ディッププレートの下に移行するガス巻き込みの発生は確認されなかった。また、ホットレグ(H/L)吸込流速増大のため、H/L吸込部近傍に3本のキャビテーションを伴う水中渦を確認した。流動上の課題について、プレナム内構造をパラメータとした実験を行い、流動の適正化を実施した。ホットレグ近傍で発生する水中渦に関しては、炉容器とホットレグの間にスプリッタを設けることで水中渦の初生条件を改善することができた。また、燃料交換機が挿入される貫通孔のプラグ高さを最適化することで、ディッププレートを通過する流量を低減できた。

Distributions of uranium-series radionuclides in rock and migration rate of uranium at the Koongarra uranium deposit, Australia

柳瀬 信之; 佐藤 努; 飯田 芳久; 関根 敬一

Radiochimica Acta, 82, p.319 - 325, 1998/00

https://doi.org/10.1524/ract.1998.82.special-issue.319

クンガラウラン鉱床におけるウラン及びアクチニウム系列核種の水平及び深さ方向の2次元分布を、ガンマ線スペクトロメトリーにより求めた。U-238とTh/U放射能比の深さ方向の分布から、クンガラ鉱床の風化帯を3つの部分に分けることができた。5mより浅い表層では、雨水による速い移動によりウラン濃度は低く、5-20mの中層では、鉄鉱物へのウランの固定などによりウラン濃度は比較的高く、しかも35万年以内の顕著な移動は検出できなかった。より深い20-28m層では、1次鉱床から溶出したウランが下流方向150mにわたって移動沈着していた。また、2次鉱床に残っているウランの割合を計算すると、表層、中層及び深層でそれぞれ2-9%、13-58%及び14-29%であった。最も高かったのは深さ15mの2次鉱床の中心であった。したがって、移行率では1-3百万年の間に表層、中層及び深層で91-98%、42-87%及び71-86%のウランが鉱床から移行したと推定できた。

ナチュラルアナログ研究での選択的抽出法とその重要性; クンガラウラン鉱床の場合

柳瀬 信之; 佐藤 努; 磯部 博志; 関根 敬一

放射性廃棄物研究, 2(1-2), p.121 - 135, 1996/02

クンガラウラン鉱床を用いたナチュラルアナログ研究において、岩石中のウランの分布を明らかにするために、逐次選択的抽出法を適用した。対象とした抽出相は、吸着、非晶質鉄鉱物、結晶質鉄鉱物、緑泥石および残査鉱物相である。風化帯では、大部分のウランが結晶質鉄鉱物と共存しており、非風化帯の鉱床付近ではウラン鉱物としてウランが存在していた。非風化帯の地下水流の下流側では鉱床起源のウランは少なかった。また、各抽出相のU/U放射能比から、微視的に残査鉱物が鉄鉱物に覆われている状態で反跳が起こることが原因と考えられる残査鉱物相へのUの濃集が認められた。

Groundwater geochemistry in the Koongarra ore deposit, Australia, II; Activity ratios and migration mechanisms of uranium series radionuclides

柳瀬 信之; T.E.Payne*; 関根 敬一

Geochemical Journal, 29, p.31 - 54, 1995/00

https://doi.org/10.2343/geochemj.29.31

クンガラウラン鉱床中のウラン系列核種の移行挙動を研究するために、地下水中の核種濃度及び放射能比を求めた。深さ20m以浅の地下水のU/U比は1より小さく、30m以深では1より大きかった。Thはウランに比べ地下水中では非常に動きにくかった。Ra/U比から、RaはUに比べ風化帯(30m以浅)より非風化帯(30m以深)で動きやすかった。これは風化帯ではMnやFeを含む風化二次鉱物に、Raが共沈あるいは吸着されるためと考えられる。Rnは地下水中にUより3桁以上過剰に存在し、Pb/Rn比からはPbの地下水中での滞留時間約6日が推定できた。以上の結果から、クンガラウラン鉱床では、ウラン系列核種の非平衡は、酸化還元状況の反映である風化の度合い、溶解共沈吸着現象、及びアルファリコイル機構によって支配されていると考えられる。

Mesurement of uranium series radionuclides in rock and groundwater at the Koongarra ore deposit, Australia, by gamma spectrometry

柳瀬 信之; 関根 敬一

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.353, 0, p.1235 - 1242, 1995/00

地層中における超ウラン元素の長期の移行挙動を類推する1つの方法として、ウラン系列核種を用いたナチュラルアナログ研究がある。その際、基礎的なデータとして地層中の岩石や地下水中のウラン系列核種の分布を知る必要がある。そのためには迅速で簡便な測定方法が必要である。そこで、複雑で時間のかかる線スペクトロメトリーに代わり、より簡便な線スペクトロメトリーの有用性を検討した。その結果、UとThについては、それぞれ0.1及び1Bq/g以上の試料について充分適用可能であることが分かった。さらに、この方法で実際のクンガラ鉱床の試料を測定したところ、地表付近の岩石については、鉱床でウランの溶出が、また南東方向の地下水流付近でウランの蓄積が見い出された。

海洋放射能モニタリングシステムの開発; 水槽実験

柳瀬 信之; 上野 隆; 関根 敬一; 小林 義威

第34回環境放射能調査研究成果論文抄録集; 平成3年度, p.96 - 97, 1992/12

Ge検出器を用いる海洋における放射能モニタリングシステムの開発を目的として、水槽実験を行った。Ge検出器及びNaI検出器の海水中での線スペクトルの比較、及びGe検出器の海水中での検出感度並びに検出限界放射能濃度を検討した。これらの値をこれまでに報告されている海水中Cs及びCoの放射能濃度と比較し、本Ge検出器の海水中での性能を評価した。その結果、NaI検出器の分解能では検出できなかった濃度(約0.3mBq/ml)のCs及びCoが、Ge検出器では検出可能であった。水槽の大きさを検討した結果、Ge検出器について得られた海水中K,Cs,Coの検出感度19,19,17cps/(photon/s・ml)は、実際の海洋での測定に十分適用可能と思われる。

Comparison of the fuel performance for advanced FBR cycle systems, FUJI project, 11; Modeling results of a sphere-pac fuel design code, DIRAD-S

中村 雅弘; 森平 正之; 木原 義之; 関根 伸行*; Hellwig, C.*; Bakker, K.*

no journal, , 

JNC-PSI-NRG共同研究(通称フジプロジェクト)の枠組みの中でスフェアパック燃料設計コードDIRAD-Sによる計算結果と照射後試験結果を比較した。DIRAD-Sには粒子充填体熱伝導度モデルSPACONと粒子間のネッキングの機構論的モデルが組み込まれている。計算結果と照射後試験結果はよく一致した。

TLDを用いた施設周辺の中性子線量モニタリング

中川 貴博; 高田 千恵; 関根 伸行*; 高安 哲也*; 辻村 憲雄; 百瀬 琢麿

no journal, , 

核燃料サイクル工学研究所のMOX施設では作業環境中に中性子が存在するため、管理区域境界の積算線量モニタリングを行う際、線に加え中性子線も測定する必要があり、長年サーベイメータにより測定した線量率を用いていたが、平成14年度からTLDを用いた積算中性子線量当量計を新たに導入した。この線量計は、ポリエチレン製の立方体の中心にTLD素子を配置したものである。今回、減速中性子校正場での特性試験と方向特性について追試験を行うとともに、モンテカルロ計算を用いて性能評価を行った。その結果は市販されているサーベイメータとほぼ同じ性能であった。使用実績の一例として示す管理区域境界における中性子線の四半期ごとの積算線量トレンドでは、測定ポイント付近にあった核燃料物質の移動により見られる3か月間あたり0.1mSvという小さな変化もよく観測されている。サーベイメータでの週ごとのモニタリングに加え、積算線量を測定することで、サーベイメータでは検出下限値未満となる低線量の場合でも測定することができ、より細やかな管理が可能である。以上から、本線量計はMOX施設の管理区域境界における中性子線積算線量の測定に適切である。

放射性物質等不純物含有テトラクロロエチレン廃液の無害化処理方法

佐藤 有司; 高城 久承; 浜田 宣幸; 関根 智一*; 竹田 正幸*; 秋山 隆司*

no journal, , 

原子炉運転中にアスファルト固化装置蒸発缶の洗浄剤として使用していたテトラクロロエチレンは有害性が確認されたため、使用を中止した。洗浄に使用したテトラクロロエチレンには放射性物質等不純物が含まれており、不純物の分離及びテトラクロロエチレンの無害化処理について試験を行い、無害化できる見通しが得られた。無害化処理方法は、放射性物質等を含有したテトラクロロエチレン廃液を蒸留し、残渣と高濃度のテトラクロロエチレンに分離する。蒸留で得られた高濃度のテトラクロロエチレンを純水中に15010000mg/Lとナノ鉄複合粒子を0.015wt%を混合し、無害化処理を行った。無害化処理の結果、テトラクロロエチレンをエチレン等のガスに分解し、テトラクロロエチレンを無害化することができた。分解速度は、テトラクロロエチレンの投入量によって左右されるが、平均2030ppm/h程度で処理することができた。