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報告書

コンクリートピット埋設施設の設置環境及び劣化に伴う浸入・浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2023-012, 57 Pages, 2023/07

JAEA-Technology-2023-012.pdf:3.57MB

コンクリートピット埋設施設は、支持能力を有する地盤に設置する必要があると考えられることから、地下水面より下位に設置することが想定される。そのため、施設の設置環境(施設の周辺岩盤)及び施設の構造物(コンクリートピット埋設施設及びこれを取りまくベントナイト混合土)のそれぞれの透水係数をパラメータとしてモデル計算を行い、施設への浸入水量及び施設からの浸出水量を評価した。地下水流動解析は、有限要素法による2次元地下水流動解析コードMIG2DFを用いて行った。設置環境を考慮した評価では、これまでの技術検討で施設底面における地下水浸入水量及び浸出水量が相対的に多量となったことから、その底面と接する新鮮な岩盤の透水係数をパラメータとして、地下水浸入水量及び浸出水量の評価を実施した。また、施設の構造物を考慮した評価では、コンクリートピット埋設施設の経年的な劣化及びベントナイト混合土の化学的な変質による劣化を想定したコンクリート及びベントナイト混合土の透水係数を設定し、地下水の浸入水量及び浸出水量の変化を評価した。その結果、岩盤新鮮部の透水係数は施設における地下水浸入水量及び浸出水量に大きく寄与することが分かった。また、ベントナイト混合土の化学的劣化に伴う透水係数の増加に伴い、その周囲の覆土へ移行する浸出水量が増加する結果となった。以上からこれらの透水係数は、コンクリートピット埋設施設の設置及び安全評価における重要な影響因子であることが分かった。

報告書

様々な施設設計条件におけるコンクリートピット施設からの浸出水量の算出

長尾 理那; 滑川 麻紀*; 戸塚 真義*; 仲田 久和; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2021-009, 139 Pages, 2021/06

JAEA-Technology-2021-009.pdf:13.96MB

日本原子力研究開発機構は、低レベル放射性廃棄物のうち研究施設等廃棄物の埋設処分事業の実施主体となっている。低レベル放射性廃棄物を処分する方法としてコンクリートピット処分を検討している。コンクリートピット施設は、地下水位より深い場所に設計するため、地下水の流れとともに放射性核種が移行すると可能性があると考えられている。そのため、コンクリートピット処分施設の安全性を説明するために、地下水の流れやコンクリートピット施設からの浸出水量を調べる必要がある。そこで、本報告書では、有限要素法による二次元地下水流動解析コード(MIG2DF)を用いて、充填覆土の透水係数やベントナイト混合土の設計等の施設の設計条件を変えた感度解析を実施し、コンクリートピット施設からの浸出水量を算出した。また、長期にわたる管理期間中に発生の可能性があるベントナイト混合土の劣化について考慮した評価も行うこととした。解析の結果、ベントナイト混合土が健全な場合、側部覆土の透水係数を低くすることにより浸出水量が減少していた。このことから、側部覆土の透水係数を低くすることによる浸出水量の低減が可能であることが示唆された。しかし、コンクリートピット施設の上部のベントナイト混合土に劣化が生じた場合、側部覆土の透水性を低くしても、浸出水量の大幅な低減は見られなかった。そのため、コンクリートピット施設の上部のベントナイト混合土に劣化が生じる可能性を考慮し、側部覆土のみではなく、コンクリートピット施設の上部の覆土についても透水性の低い覆土を充填することを検討する必要があると考えられる。

報告書

溶出モデルを用いたトレンチ処分施設における核種移行評価

戸塚 真義; 黒澤 亮平*; 坂井 章浩; 仲田 久和; 林 宏一; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2017-001, 40 Pages, 2017/03

JAEA-Technology-2017-001.pdf:2.24MB

日本原子力研究開発機構では、国内の研究施設などから発生する低レベルの放射性廃棄物(以下、「研究施設等廃棄物」という)の浅地中埋設処分を計画している。本稿は、研究施設等廃棄物のトレンチ処分施設における地下水シナリオの評価において、トレンチ処分施設からの放射性物質の浸出モデルとして、放射性物質が廃棄物から一定の溶出率で処分施設内の充填土層へ溶出するモデルを開発し、これを用いて線量及び基準線量相当濃度の評価を実施した。この線量評価結果とこれまで用いられてきた分配平衡モデルの線量を比較し溶出の影響を評価した。また、トレンチ処分対象で安定5品目以外のセメント固化体等は、遮水層を設置したトレンチ処分施設に処分することを想定しており、この遮水層による浸透水量の低減効果をパラメータとしてトレンチ処分施設における地下水シナリオの線量及び基準線量相当濃度への影響を評価した。

報告書

浅地中処分施設の周辺環境における予備的な三次元地下水流動解析

坂井 章浩; 黒澤 亮平*; 戸塚 真義; 仲田 久和; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2016-032, 117 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-032.pdf:12.84MB

原子力機構廃棄物対策・埋設事業統括部では、原子力機構及び国内の研究施設などから発生する低レベルの放射性廃棄物(研究施設等廃棄物)の浅地中埋設処分を計画している。研究施設等廃棄物の浅地中処分では、放射性物質の移行評価のモデルを構築するため、立地環境をモデル化した3次元地下水流動解析を行うこととしている。しかし、現在、立地場所が決定していないことから、立地場所を対象とした評価はできない状況にある。一方、平成10年度に原子力機構の原子力科学研究所の敷地内における極低レベルコンクリート廃棄物の埋設実地試験において、3次元地下水流動解析が実施されている。当解析は処分施設周辺の地質環境をモデル化して有限要素法による計算コード3D-SEEPコードを用いて評価されている。本報告書は、浅地中処分を対象とする3次元地下水流動解析の予備的評価として、埋設実地試験に対して行われた評価に基づき、最新の知見を用いて3D-SEEPコードでモデルを再構築し、評価を実施した。この結果、適切な評価体系モデルの構築で、将来の研究施設等廃棄物の浅地中処分環境における3次元地下水流動解析は、十分に実施可能であると考えられる。

論文

Infinite multiplication factor of low-enriched UO$$_2$$-concrete system

井澤 一彦; 内田 有里子; 大久保 清志; 戸塚 真義; 曽野 浩樹; 外池 幸太郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(11), p.1043 - 1047, 2012/11

AA2012-0375.pdf:0.63MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:66.72(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所事故のような軽水炉の過酷事故においては、溶融炉心-コンクリート反応(MCCI)により、核燃料とコンクリートが混合した燃料デブリが生成される可能性がある。このような燃料デブリを取り扱う際の臨界管理の必要性を確認するため、低濃縮二酸化ウランとコンクリートを混合した体系の無限増倍率を解析した。解析の結果、二酸化ウランとコンクリートの混合物の無限増倍率が1を超える条件が存在し、臨界となる可能性が示された。本報告では、コンクリートが有効な減速材であり、UO$$_2$$-コンクリート系の未臨界性を確保するためにはさらなる検討が必要であることを示す。

口頭

再処理施設における未臨界度モニタシステムの開発,1

戸塚 真義; 白井 更知; 高谷 暁和; 稲野 昌利

no journal, , 

東海再処理施設で適用可能な未臨界度測定手法の検討及び、未臨界度測定に適した機器の選定と測定対象とした機器における適用性評価を行った。また、実用化に向けた未臨界度モニタシステムの開発を行った。

口頭

破損した燃焼燃料の臨界安全評価; 基本的パラメータの算出

須山 賢也; 戸塚 真義; 内山 軍蔵; 高田 友幸*

no journal, , 

原子炉の廃炉で必要となる燃料の取り出しに向けた検討が実施されているが、核燃料が破損しているため元の形状が保持されている保証はなく、さらに燃料の組成や配置その他のパラメータも不明であるため、臨界安全評価においてどのような仮定を置いたとしても、それが非保守的あるいは過度に保守的ではない現実的な設定であるかの合理的な判断を下すことが困難である。そのため破損燃料の臨界安全評価手法の開発に着手するにあたり、今後の臨界安全評価に資する最も基本的な臨界パラメータを算出することとした。

口頭

JENDL-4に基づくSWATライブラリの作成と燃焼計算による評価

戸塚 真義; 須山 賢也; 内山 軍蔵

no journal, , 

JENDL-4に基づくSWATライブラリを作成して軽水炉燃料を対象とする燃焼計算を実施し、従来使用しているJENDL-3.3に基づくライブラリを使用した結果との比較によりその妥当性の検討を行った。作成したライブラリを使用しPIE解析を行った結果、JENDL-4を使用した効果を反映し$$^{238}$$Pu, $$^{242}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{243}$$Cm, $$^{244}$$Cm, $$^{245}$$Cm, $$^{246}$$Cm, $$^{134}$$Cs, $$^{146}$$Nd, $$^{154}$$Eu, $$^{148}$$Sm, $$^{150}$$Sm, $$^{152}$$Smで3$$sim$$20%程度C/Eの向上が見られた。

口頭

研究施設等廃棄物のコンクリートピット処分における施設からの浸入及び浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 仲田 久和; 坂井 章浩

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、低レベル放射性廃棄物のうち研究施設等廃棄物の埋設処分業務の実施主体となっており、処分方法の1つとしてコンクリートピット処分を検討している。コンクリートピット処分施設は、地下水位より深い場所に設計するため、地下水の流れとともに廃棄物中の放射性核種が生活圏へ移行を評価する必要がある。そこで、様々な立地環境条件及び施設設計条件を考慮した場合の施設からの地下水の浸入及び浸出水量の試算を実施し、施設設計における今後の課題を検討した。解析モデルとして、コンクリートピット処分施設は埋設事業センターの概念設計に基づき、周囲環境は一般的な環境条件に基づいて設定した。また、不透水境界を考慮してモデル底辺を水平にしたものと傾斜させた2つを想定した。浸入及び浸出水量の算出は、有限要素法による2次元地下水流動解析を行い、コンクリートピット処分施設を通過する地下水の流速より求めた。岩盤新鮮部及び側部覆土の透水係数、ベントナイト混合土の劣化等について感度解析を実施した。施設に接する岩盤新鮮部の透水係数が1.0$$times$$10$$^{-7}$$[m/s]より大きくなると、浸入及び浸出水量が大幅に増加した。一方、側部覆土の透水係数を低くすると、浸入及び浸出水量うち、覆土へ移行する地下水量が低減した。また、ベントナイト混合土の劣化が施設の上部で生じた場合では、施設上部にも透水係数の低い覆土を充填することで低減が可能となった。コンクリートピット処分施設の設計では、浸入及び浸出水量をできるだけ軽減するため、岩盤新鮮部の透水係数が1.0$$times$$10$$^{-7}$$[m/s]程度以下の環境に設計することが望ましいと考えられる。また、上部覆土の設置、上部覆土及び側部覆土の透水係数の制御等の施設設計を工夫することで、浸入及び浸出水量の低減が可能であり、ベントナイト混合土の劣化による浸入及び浸出水量を低減させる対策になるため、施設の立地環境に基づいた設計を今後検討する必要がある。

口頭

研究施設等廃棄物の埋設に向けて; 試験研究炉の放射能評価手法の検討

河内山 真美; 富岡 大; 戸塚 真義*; 仲田 久和; 坂井 章浩

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、国内の研究機関や医療機関等から発生する低レベル放射性廃棄物の埋設処分事業の計画を進めている。試験研究炉の解体に伴い発生する放射性廃棄物を埋設処分するためには、廃棄物中の放射能濃度を評価することが必要となる。研究炉から発生する解体廃棄物についての放射能評価手法の検討状況について報告する。

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