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論文

Effect of seawater components on corrosion behavior of SUS316L in nitric acid solution containing metal ions

安倍 弘; 西塚 雄介*; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(2), p.193 - 200, 2019/02

東京電力福島第一原子力発電所の事故において、使用済核燃料プールに多量の海水が冷却剤として投入された。当該使用済燃料が再処理される場合、海水成分が核燃料再処理工程における金属イオンを含む硝酸溶液に混入することが予想される。本研究においては、高レベル放射性廃液(HAW)貯槽に典型的に使用されるSUS316Lの腐食挙動に関して、海水成分の影響を評価した。人工海水と金属イオンを含む模擬HAWを使用し、腐食試験を実施した。HAWを含む硝酸溶液においては、人工海水の有無に関わらず、Ruが腐食電位を過不働態まで貴化させたために生じる粒界腐食が観察された。海水成分濃度の増加は腐食速度を低下させ、粒界腐食を抑制した。広域X線吸収微細構造やサイクリックボルタンメトリーといった分析により、Ru-塩化物イオン間の反応と腐食機構との関与が示されている。

論文

Effect of chloride ion on corrosion behavior of SUS316L-grade stainless steel in nitric acid solutions containing seawater components under $$gamma$$-ray irradiation

佐野 雄一; 安倍 弘; 竹内 正行; 飯嶋 静香; 内田 直樹

Journal of Nuclear Materials, 493, p.200 - 206, 2017/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.27(Materials Science, Multidisciplinary)

福島第一原子力発電所事故に関連し、再処理に用いられる機器の代表的な材料であるSUS316Lについて、海水成分を含むHNO$$_{3}$$溶液中の腐食挙動に及ぼす塩化物イオンの影響を、$$gamma$$線照射条件下を含め、調査した。HNO$$_{3}$$と人工海水(ASW)の混合物を用いて電気化学試験及び浸漬試験を実施し、高濃度のASWを含むHNO$$_{3}$$溶液では、カソード電流密度が増加し、均一な腐食が進行することを確認した。これは、HNO$$_{3}$$とCl$$^{-}$$イオンとの反応で生成されるCl$$_{2}$$やNOCl等の強い酸化剤によって引き起こされたものと考えられる。腐食速度は、HNO$$_{3}$$濃度が低い条件では浸漬時間とともに減少し、高い条件では増加した。$$gamma$$線照射条件下では、上記酸化剤と放射線分解により生成したHNO$$_{2}$$との反応によるカソード反応の抑制により腐食速度が低下した。

論文

高放射性廃液貯槽環境におけるSUS316Lの腐食に及ぼす硫酸イオンの影響

安倍 弘; 佐野 雄一; 西塚 雄介*; 飯嶋 静香; 内田 直樹

材料と環境, 66(5), p.169 - 172, 2017/05

高放射性廃液貯槽環境における腐食挙動について、海水成分やコンクリート成分の1成分である硫酸イオンに着目した評価を実施した。SUS316Lを対象に、各種金属元素と硝酸からなる模擬高放射性廃液を用いて腐食試験を行った結果、硫酸イオンにより腐食速度が緩和されることを確認した。これは、XPSによる分析から、硫酸イオンが材料表面に吸着することでアノード反応が抑制されたためと考えられる。

論文

Effect of seawater on corrosion of SUS316L in HAW under $$gamma$$-ray irradiation

安倍 弘; 西塚 雄介*; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香

QST-M-2; QST Takasaki Annual Report 2015, P. 90, 2017/03

東京電力福島第一原子力発電所に貯槽されている使用済み燃料は、海水注入により、海水環境に曝されている。このため、当該燃料を再処理する場合には、海水成分が工程に同伴することが予想され、その影響について調査する必要がある。我々は、高放射性廃液貯槽材料に対する$$gamma$$線照射環境における腐食評価を実施し、海水が腐食に大きな影響を及ぼさないことを明らかにした。

論文

Corrosion behavior of SUS316L in nitric acid solution containing seawater components

佐野 雄一; 安倍 弘; 竹内 正行; 飯嶋 静香; 内田 直樹

Proceedings of European Corrosion Congress 2016 (EUROCORR 2016) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/09

東京電力福島第一原子力発電所の事故では、使用済燃料プール内に冷却用として多量の海水が注入された。本研究では、再処理工程において使用される機器材料の一つであるSUS316Lの硝酸溶液中での腐食挙動について、硝酸/人工海水(ASW)混合溶液を用いた浸漬試験及び電気化学試験により、海水成分が与える影響を調査した。ASWを多く含む条件では、塩化物イオンと硝酸との反応により生成する塩素や塩化ニトロシル等の酸化種に起因すると思われるカソード反応の活性化及び全面腐食の進展が観察された。さらに硝酸濃度が低い条件では、孔食の発生が認められた。腐食速度については、低硝酸濃度では経時的に低下したのに対し、高硝酸濃度では逆に増加した。硝酸濃度が低い系では、カソード反応の活性化による影響(腐食促進)に対して酸化皮膜の成長に伴うアノード反応の不活性化による影響(腐食抑制)が徐々に大きくなるため、経時的に腐食速度が低下するものと考えられる。これに対し、硝酸濃度が高い系では、カソード反応の活性化による影響がアノード反応の不活性化による影響を上回るため、経時的に腐食速度が上昇するものと推定される。

論文

平成28年度技術士試験「原子力・放射線部門」対策講座; 平成27年度技術士二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る$$sim$$全体解説、必須科目及び選択科目の設問と解説

高橋 直樹; 芳中 一行; 原田 晃男; 山中 淳至; 上野 隆; 栗原 良一; 鈴木 惣十; 高松 操; 前田 茂貴; 井関 淳; et al.

日本原子力学会ホームページ(インターネット), 64 Pages, 2016/00

本資料は、平成28年度技術士試験(原子力・放射線部門)の受験を志す者への学習支援を目的とし、平成27年度技術士試験(原子力・放射線部門)の出題傾向分析や学習方法等についての全体解説、必須科目の解答と解説及び選択科目の模範解答や解答作成にあたってのポイント解説を行うものである。なお、本資料は技術士制度の普及と技術士育成を目的とした日本原子力学会から日本技術士会(原子力・放射線部会)への依頼に基づき、原子力機構所属の技術士及び社内外の各分野における専門家により作成を行ったものである。

報告書

使用済燃料プールから取り出した損傷燃料等の処理方法の検討; 平成25、26年度成果概要報告(受託研究)

飯嶋 静香; 内田 直樹; 田口 克也; 鷲谷 忠博

JAEA-Review 2015-018, 39 Pages, 2015/11

JAEA-Review-2015-018.pdf:3.95MB

福島第一原子力発電所の使用済燃料プールの燃料には、海水、コンクリート等の不純物の付着・同伴に加え、落下したガレキによる損傷の可能性もある。これらの損傷燃料等について、再処理が可能か否かを判断するための指標を整備することを目的として、漏えい燃料等の処理経験を有する東海再処理施設並びに海外再処理施設の処理実績、福島第一原子力発電所のプール燃料の貯蔵状況及び点検・調査結果等を整理した上で、損傷燃料等を再処理する際の技術的課題を摘出するとともに、必要な研究要素を整理した。また、研究要素に関する試験・検討結果に基づき、再処理可否を判断するための分別指標を整備した。

論文

Influence of seawater-component on corrosion of steel in nitric acid solution containing vanadium and ruthenium

入澤 恵理子; 上野 文義; 内田 直樹; 田口 克也

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 3 Pages, 2015/05

The corrosion rate of stainless steel in boiling-nitiric-acid solutions containing oxidizing metallic ions (vanadium and ruthenium) and seawataer components were investigated by the immersion tests in order to evaluate the influence of the seawater components on the corrosion of steel in the nitric acid solution containing oxidizing metallic ions. The corrosion rates of 310Nb in the solution containing seawater components were lower than that in the solution without seawater components. These results described that contamination of seawater components in the spent fuel reprocessing fluid seems not to accelerate the corrosion of steels, which are material for the devices treating the nitric-acid reprocessing solutions.

論文

In-plane orientation control of 2,7-diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene monolayer on bismuth-terminated Si(111) vicinal surfaces with wettability optimization

大伴 真名歩; 土田 裕也*; 村谷 直紀*; 柳瀬 隆*; 境 誠司; 米澤 徹*; 長浜 太郎*; 長谷川 哲也*; 島田 敏宏*

Journal of Physical Chemistry C, 117(22), p.11555 - 11561, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:87.45(Chemistry, Physical)

本研究では、近年開発された高移動度有機半導体2,7-Diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene (DPh-BTBT)について、濡れ性と面内配向を制御して、高配向のエピタキシャル単分子膜を作成する手法を開発した。近年多くの高移動度有機半導体分子が開発されているが、分子間相互作用を重視した分子設計の反作用で凝集しやすく、また対称性の低い結晶構造のため配向も混ざりやすいため、光電子分光法などの分光研究を行った例が限られていた。そこで本研究では特に凝集しやすいDPh-BTBTを試行分子として、濡れの良い導電性・結晶性表面を探索した結果、1/3 ML Bi-Si(111)-(3$$times$$3)再構成面が適していることを見いだした。また基板表面の対称性を、微傾斜面を用いることで崩し、面内配向を制御できることを見いだした。これは、ステップが集まってできたファセット部に、異方的テンプレートになるようなナノ構造が出現していることによると考えられる。本研究で見いだした微傾斜面は、今後新規分子の物性測定のテンプレートとして用いられることが想定される。

論文

Analysis of sludge in the dissolver and survey of the behavior of zirconium molybdate

近藤 賀計; 内田 直樹; 照沼 宏隆; 田中 康介; 大山 孝一; 桂井 清道; 鷲谷 忠博

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.277 - 280, 2009/09

東海再処理工場(TRP)で、PWRとATRの使用済燃料を溶解後に溶解槽で採取されたスラッジのXRDによる組成分析を行った。分析結果からモリブデン酸ジルコニウムの生成が確認された。この結果は溶解工程において、MoとZrの化合物が沈殿することを示唆する。一方、モリブデン酸ジルコニウムの生成挙動を評価するため、MoとZrを含む模擬の化合物を使用したコールドビーカ試験により、MoとZr濃度変化の酸濃度依存性を確認した。低硝酸濃度の条件では生成する沈殿生成物の量は低下することが確認され、生成した沈殿生成物はモリブデン酸ジルコニウムと同定された。金属表面への付着量を検討するために、ステンレス鋼並びにチタンへのモリブデン酸ジルコニウムの付着量の温度依存性を調べた。付着量の材質による顕著な相違はみられず、いずれも約70$$^{circ}$$C付近に付着量のピークがあることを確認した。またモリブデン酸ジルコニウムの洗浄性を確認するために、NaOH, C$$_{2}$$H$$_{2}$$O$$_{4}$$-HNO$$_{3}$$並びにH$$_{2}$$O$$_{2}$$-HNO$$_{3}$$を洗浄試薬とした洗浄試験を実施した。いずれの試薬でも洗浄は可能であることが確認できた。

論文

Methane molecular motion in clathrate hydrate host framework

加美山 隆*; 関 直樹*; 岩佐 浩光*; 内田 努*; 海老沼 孝郎*; 成田 英夫*; 井川 直樹; 石井 慶信; Bennington, S. M.*; 鬼柳 善明*

Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.202 - 204, 2006/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:64.5(Physics, Condensed Matter)

メタンハイドレートの中性子非弾性散乱実験を行い、メタンハイドレートホストネットワーク中に内包されるメタン分子の挙動を解析した。その結果、メタンハイドレートに内包されているメタンは自由回転運動をしてるが、そのほかに10meV以下のエネルギー範囲に自由回転運動以外に起因する散乱ピークが観察された。これらのピークはメタンハイドレートの2種類のカゴ中でのメタンの局所的並進運動によるものであることを明らかにした。

論文

スチームジェットの腐食と設計改良

清水 亮; 高谷 暁和; 白水 秀知; 内田 直樹; 田中 康介; 山口 彰; 青砥 紀身; 綿引 優

日本原子力学会和文論文誌, 4(3), p.203 - 212, 2005/09

東海再処理施設の酸回収工程において、硝酸廃液を送液するスチームジェット(以下SJと呼称する)から硝酸廃液がセル内に漏洩する事象が生じた。SJを回収し観察した結果、構造体内部を貫通する腐食が生じていることがわかった。この腐食事象を解明するため、腐食部位の金属組織観察,計算コードによる構造体の温度解析及びモックアップによる検証,腐食試験による材料評価を行った。その結果、硝酸廃液と接触する加工フローの端面における腐食孔が起点となり約120$$^{circ}C$$の温度域に沿って構造体内部を進展したことが明らかになった。また腐食試験によりSJ材料の加工に起因すると考えられる腐食速度の異方性を確認した。これら一連の調査結果を踏まえ、耐食性を向上させたSJ構造改良を行った。

論文

再処理施設酸回収工程スチームジェットの故障要因調査

白水 秀知; 清水 亮; 高谷 暁和; 内田 直樹; 田中 康介; 山口 彰; 青砥 紀身

サイクル機構技報, (21), p.41 - 55, 2003/00

東海再処理施設の酸回収工程において送液装置であるスチームジェット(273J202)で生じた故障の原因について調査した。回収されたスチームジェットの観察結果から、スチームジェット吸引室内の蒸気ノズル付け根付近を起点に、構造体内部を貫通する腐食による欠陥が生じたことがわかった。スチームジェットが故障に至った要因を調査した結果について報告する。

報告書

高温ガス炉システムの安全機能に関する検討(受託研究)

西原 哲夫; 武藤 康; 内田 正治*; 吉岡 直樹*

JAERI-Tech 2001-077, 44 Pages, 2001/12

JAERI-Tech-2001-077.pdf:2.16MB

本報告書は原研が文部科学省の委託を受け、平成8年度から平成12年度にかけて実施した「高温発電システムのフィージビリティスタディ」の中から、需要地近接立地を念頭においた安全目標の設定、並びに、経済性向上のための安全設備の合理化に関する検討結果を纏めたものである。高温ガス炉システムの安全目標として、許容被ばく線量は軽水炉に適用される値を用いることとしたが、設計基準事象及び設計基準外事象として考慮する事象の発生頻度を軽水炉より低く設定し、安全余裕を大きくとることとした。安全評価事象に関しては、高温ガス炉ガスタービン発電システムを対象として代表的な起因事象及び原子炉を安全に停止させるための保護動作を適切に設定してイベントシーケンスを展開し、起因事象及び保護動作に確率論的考えを導入して設計基準事象及び設計基準外事象を摘出した。そして、高温ガス炉の特徴である大きな安全余裕を考慮することにより、軽水炉で要求されているいくつかの安全設備を合理化しても、安全目標を満足できることを明らかにした。最後に、安全機能の重要度,各設備の機器種別の設定を行った。

口頭

東海再処理工場ウラン溶液蒸発缶の蒸発蒸気配管の腐食調査,1; 蒸発蒸気配管の腐食状況

山中 淳至; 佐藤 武彦; 中島 正義; 石山 港一; 内田 直樹; 角 洋貴; 大村 政美

no journal, , 

ウラン脱硝施設は硝酸ウラニル溶液を流動床により直接脱硝法でUO$$_{3}$$粉末に転換するための施設であり、ウラン溶液蒸発缶は、約400gU/Lの硝酸ウラン溶液(UNH)を約1000gU/Lまで蒸発濃縮し、ウラン脱硝塔に供給するための機器である。ウラン溶液蒸発缶(以下、蒸発缶)での蒸発濃縮に伴い発生した蒸発蒸気は、ウラン溶液蒸発缶の頂部に接続された蒸発蒸気配管を通り、気液分離器(以下、デミスタ)を経て蒸発缶凝縮器で凝縮され、洗浄塔へ送られる。今回、当該施設にて蒸発缶-デミスタ間の蒸発蒸気配管に著しい腐食が発生したため、当該配管の外観,内表面の観察及び肉厚測定等の腐食状況の調査を実施した。

口頭

東海再処理工場ウラン溶液蒸発缶の蒸発蒸気配管の腐食調査,2; 腐食原因とその再現性試験

村上 学; 佐藤 武彦; 中島 正義; 石山 港一; 内田 直樹; 角 洋貴; 大村 政美

no journal, , 

ウラン溶液蒸発缶の蒸発蒸気配管の腐食は、蒸発蒸気配管に断熱材が巻かれていたことから配管が高温状態に保たれていた結果、配管内表面において硝酸が濃縮され濃度が増加し、高温,高硝酸濃度の環境下でステンレス鋼に生じる過不働態腐食による粒界腐食が進行したためと考えられた。この推定原因を確認するため、蒸発蒸気配管を模擬したビーカ規模の試験を行い、配管内表面における硝酸の濃縮及び腐食速度を測定した。試験結果より、蒸発蒸気配管の腐食原因と考えた、「配管が断熱材により保温され高温に保たれていた結果、配管内表面において硝酸が濃縮され粒界腐食が進行した」ことが確認されたと考える。

口頭

中性子非弾性散乱によるメタンハイドレートの微分断面積の詳細検討

関 直樹*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*; 岩佐 浩克*; 平賀 富士夫*; 内田 努*; 井川 直樹; 山内 宏樹; 石井 慶信; 海老沼 孝郎*; et al.

no journal, , 

メタンハイドレートの中性子非弾性散乱実験を行い、メタンハイドレート内原子・分子の動的構造を解析した。その結果、メタンハイドレートに内包されているメタン分子の自由回転運動モードのほかに4.0meV, 5.2meV及び7.8meVのエネルギーにピークを持ち、これらは各々、メタンの分子のラージケージ内でのx,y方向,z方向、及びスモールケージ内でのx,y,z方向の並進運動モードであることを明らかにした。

口頭

溶解槽洗浄装置の開発,1; 高圧水式洗浄装置の開発

疋田 敬一; 内田 直樹; 鈴木 一之; 三谷 浩信; 畠 勝郎; 林 晋一郎; 遊道 光浩*; 酒井 英明*

no journal, , 

溶解槽内部には使用済燃料の溶解運転に伴い、不溶解残渣としてMo, Zr等の核分裂生成物及び使用済燃料のせん断時に発生する被覆管の切粉等(以下スラッジ)が堆積するため、溶解槽内に挿入し、スラッジを効率的に除去する装置を開発した。

口頭

東海再処理施設の溶解槽におけるスラッジ除去技術について

須貝 英司; 畠 勝郎; 菊池 英樹; 照沼 宏隆; 内田 直樹; 田口 克也

no journal, , 

使用済燃料の溶解液には、白金族等の硝酸に溶解しない核分裂生成物や被覆管の切粉等の不溶解残渣、Mo及びZrを主成分とした沈殿物が含まれる。これらの不溶解残渣及び沈殿物(以下、スラッジ)の一部が溶解槽内で蓄積することにより、送液配管や計装配管の閉塞の原因となる。このため、スラッジ除去技術の確立を目的とし、東海再処理施設の溶解槽において、スラッジ特性の調査及びそれを反映した除去方法・除去装置の開発を行っている。今回、これらのうち、溶解槽から回収したスラッジの特性調査の結果、また、スラッジ除去技術として、溶解槽洗浄装置の開発及び溶解槽への適用結果、配管における試薬によるスラッジの化学的除去の適用結果等について報告する。

口頭

溶解工程における送液装置等の詰まり除去技術

中村 大司; 菊池 英樹; 照沼 宏隆; 内田 直樹; 田中 志好

no journal, , 

東海再処理施設の溶解槽で発生するスラッジは工程内貯槽に堆積しやすく、送液配管を閉塞させる要因となっている。槽内や送液配管のスラッジ除去は系統に開放的可能な箇所が少なく、高線量であるため困難な場合が多い。本報では、配管のスラッジ除去技術の確立のために実機に適用した送液配管等の詰まり除去方法及び装置について報告する。

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