STACYにおけるMOX溶解試験残液の安定化処理

小林 冬実; 住谷 正人; 木田 孝; 石仙 順也; 内田 昇二; 神永 城太; 大木 恵一; 深谷 洋行; 曽野 浩樹

JAEA-Technology 2016-025, 42 Pages, 2016/11

JAEA-Technology-2016-025.pdf:17.88MB

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のSTACY施設では、平成12年から15年にかけて、プルトニウム溶液臨界実験に向けたMOX粉末燃料の溶解に関する基礎試験を実施した。溶解試験で生じた硝酸ウラニル溶液と硝酸プルトニウム溶液からなるMOX溶解試験残液を貯蔵設備にて貯蔵するにあたり、溶液の状態から酸化物へ転換する安定化処理が必要である。さらに、臨界安全の観点から、安定化処理後の酸化物に含まれる水分量を管理する必要がある。MOX溶解試験残液を安定化する方法として、溶液中のウランをアンモニアにより、プルトニウムをシュウ酸により沈殿させ、焙焼して酸化物とする方法を選定した。本報告書は、MOX溶解試験残液に含まれるウラン及びプルトニウムの安定化処理に係る検討及び作業の結果をまとめたものである。本報告書で示した手順に基づく実規模での安定化処理の結果、ウランの回収率は95.6%、プルトニウムの回収率は95.0%であった。また、安定化処理後の酸化物を窒素雰囲気下で再焙焼し、速やかにビニールバッグで溶封することで、酸化物の含水率を低く保つとともに水分の再付着を防止した。

Effect of non-uniform electron energy distribution function on plasma production in large arc driven negative ion source

柴田 崇統; 古賀 章二朗*; 寺崎 良*; 井上 多加志; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 土田 一輝; 梅田 尚孝; et al.

Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02A719_1 - 02A719_3, 2012/02

https://doi.org/10.1063/1.3673485

次世代大型核融合実験炉におけるNBI加熱用負イオン源では、一様性の高い大面積からのHビームの引き出しが課題となっている。非一様性発現機構理解のための物理モデルとして、ビーム強度非一様性が(1)電子エネルギー分布関数(EEDF)非一様性、(2)(1)による水素原子(H),正イオン(H)生成分布非一様性、(3)PG表面へのH/H粒子束非一様性、(4)表面生成を介した水素負イオン生成分布非一様性によって生じることが提案された。しかし従来研究ではEEDFがプローブ測定から得られる2温度Maxwell分布で仮定されていたため、フィラメントから生成されるような高エネルギー電子の寄与を正確に取り入れていない。本研究では、実際の負イオン源形状,磁場配位を3次元的に模擬したMonte-Carloモデルを電子に適用し、局所的なEEDFを数値計算により求め、H/H生成分布を計算する。水素分子,原子密度(m,解離度0.1)を仮定した結果から定量的な生成分布が求められ、高エネルギー電子成分がH/H生成分布非一様性を強調する結果が示される。

Identified charged hadron production in collisions at = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064903

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からのの横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。またやスケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

Measurement of neutral mesons in + collisions at = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.052004

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの, , と中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

水素製造用Sr-90/Y-90線源の製造法開発

本木 良蔵; 青木 博道; 内田 昇二; 永石 隆二; 山田 禮司

JAEA-Technology 2008-014, 23 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-014.pdf:9.05MB

現在、放射性廃棄物の有効利用の一環として、核分裂生成物であるSr-90/Y-90を用いた水素製造実験が計画されている。効率よく水素製造を行うために、Sr-90と水素製造触媒を固化体とする方法を開発した。この方法はシリカゲル内にSrTiOとTiO、又は、SrSOとTiOを固化する方法である。この固化体は多孔質であり、耐放射線性と耐薬品性を有し、また、Sr-90の娘核種のY-90も水素製造に利用できるものである。

Application of PZC to W/Re generators

松岡 弘充; 橋本 和幸; 菱沼 行男*; 石川 幸治*; 照沼 仁*; 蓼沼 克嘉*; 内田 昇二*

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(3), p.189 - 191, 2005/12

https://doi.org/10.14494/jnrs2000.6.3_189

レニウム-188は、高エネルギーの線を放出する等がん治療用として優れた核特性を持ち、さらに、W(半減期69.4日)の娘核種として生成し、入手が容易であるため、がん治療用RIとして注目されている。しかしながら、得られるWの比放射能が低いため、アルミナカラムを使用した従来のジェネレーターでは、カラム容積が大きくなり、溶出したReの放射能濃度が低くなる問題点がある。Reの放射能濃度の向上を目指して、原研と(株)化研が共同で開発したモリブデンの吸着容量がアルミナの100倍以上もあるジルコニウム系無機高分子PZCがW/Reジェネレーターへ応用可能かどうか、基礎的な検討を行った。WのPZCカラムへの吸着収率,Reのカラムからの長期溶離安定性,WのPZCカラムからの脱離の確認、そして、PZCから溶離したReのHydroxyethylidene Diphosphonic Acid(HEDP)とMercaptoacetyltriglycine(MAG3)への標識を試みた結果、長期間におけるWのPZCへの安定した吸着,ReのPZCからの溶離安定性及び良好な標識率が確認でき実用化の可能性が示唆された。

Conceptual design of hydrogen production plant with thermochemical and electrolytic hybrid method using a sodium cooled reactor

近澤 佳隆; 土山 佳彦*; 此村 守; 堀 徹*; 内田 正治*

Proceedings of 2005 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '05) (CD-ROM), 0 Pages, 2005/05

高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究フェーズIIでは、電源以外の多目的利用を幅広く想定した多目的利用炉検討の一環として水素製造プラントの検討を行っている。ここでは平成15年度の検討成果をとりまとめた。ハイブリッド熱化学法を用いた水素製造プラントに関しては、他の熱化学法と比較して低温であるため、系統構成の工夫により鋼鉄系の材料で機器を設計可能であることが明らかとなった。電気分解効率として開発目標値を想定すれば所内負荷等を考慮してもHHV基準で水素製造効率42%以上が達成可能なことがわかった。今後、この目標値を実現するためのSO電気分解器およびSO溶液電気分解器の電気分解効率向上が重要になると考えられる。

水素分離改質器を用いたナトリウム冷却水素製造プラントの概念設計

近澤 佳隆; 堀 徹; 此村 守; 佐藤 裕之*; 内田 正治*

サイクル機構技報, (22), p.19 - 25, 2004/00

https://rdreview.jaea.go.jp/gihou/pdf2/n22-03.pdf

実用化戦略調査研究フェーズIIの小型炉設計研究では、電源以外の多目的利用を幅広く想定して、経済性、安全性などの要求条件を満たすナトリウム冷却小型炉の検討を進めており、多目的利用に関する調査の結果、水素分離改質器を用いた水素製造が有望であることが示された。本研究では熱出力375MWt(電気出力150MWe相当)の25%の熱により70000Nm3/hの水素製造を行う水素製造・発電併用プラントの概念具体化を実施し、安全性・経済性・保守性の概略評価を行った。水素製造コストは二酸化炭素固定費を含め約21円/Nm3と評価され、目標値の17円/Nm3を現状では上回っている。パラジウムを使用した水素分離管性能の限界から必要表面積が増大し水素分離改質器が大型化していることが主因であり、今後、水素分離膜の高性能化により上記の目標値を達成可能な見通しと考えられる。

HTTRに接続する水素製造システムの系統及び機器設計(受託研究)

西原 哲夫; 清水 明; 谷平 正典*; 内田 正治*

JAERI-Tech 2002-101, 46 Pages, 2003/01

JAERI-Tech-2002-101.pdf:2.6MB

地球温暖化の要因となっている二酸化炭素の排出量を削減するため、クリーンな2次エネルギーである水素を積極的に利用することが期待される。産業界では水蒸気改質法により水素を製造することが主流となっているが、化学反応に必要な熱を炭化水素系燃料の燃焼熱で賄っているので、水素製造過程で大量の二酸化炭素を環境に放出している。したがって、水蒸気改質法において熱源に炭化水素系燃料を使用しないシステムを構築できれば、環境への負荷が軽減でき、地球温暖化問題の解決に貢献できる。高温ガス炉は原子炉出口で950Cという高温のヘリウムガスを供給できる原子炉であり、発電のみならず、化学プロセスの熱源として利用することが可能である。原研では、日本初の高温ガス炉であるHTTRを建設し、試験運転を行なっている。そして、このHTTRを用いて、核熱利用技術を確立することを研究課題として掲げ、水蒸気改質法による水素製造プラントをHTTRに接続して水素製造を実証するためのシステム検討を進めている。本報告はHTTR水素製造システムの系統設計及び機器設計の成果を纏めたものである。

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。