模擬廃棄物ガラス試料(バナジウム含有ホウケイ酸ガラス)のXAFS測定

永井 崇之; 小林 秀和; 捧 賢一; 菖蒲 康夫; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 松浦 治明*; 内山 孝文*; 岡田 往子*; 根津 篤*; et al.

JAEA-Research 2016-015, 52 Pages, 2016/11

JAEA-Research-2016-015.pdf:37.48MB

本研究は、資源エネルギー庁の次世代再処理ガラス固化技術基盤研究事業の実施項目「高レベル廃液ガラス固化の高度化」として、バナジウム(V)含有模擬廃棄物ガラスを対象に、放射光XAFS測定によりガラス原料に内包された廃棄物成分元素の局所構造を評価した。本研究で得られた成果を、以下に列挙する。(1)バナジウム(V)は、組成に関係なく比較的安定な4配位構造と考えられ、ガラス原料フリットではVがガラス相に存在する可能性が高い。(2)亜鉛(Zn), セリウム(Ce), ネオジム(Nd), ジルコニウム(Zr), モリブデン(Mo)はガラス相に存在し、Ce原子価はガラス組成によって3価と4価の割合に差が認められた。(3)ルテニウム(Ru)はガラス相からRuOとして析出し、ロジウム(Rh)は金属と酸化物が混在し、パラジウム(Pd)は金属として析出する。(4)高温XAFS測定を行ったZrとMoの結果、ガラス溶融状態におけるZr, Moの局所構造の秩序が低下する傾向を確認した。(5)ガラス溶融炉温度1200Cの条件で、模擬廃棄物ガラスの高温XAFS測定を行い、今後、試料セルの形状等の最適化を図ることで、良質な局所構造データ取得が期待できる。

Seismic damage probability by ground motions consistent with seismic hazard

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 内山 泰生*; 山本 優*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

Transactions of the 23rd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-23) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2015/08

本研究は、原子力施設のリスク評価手法の高度化にかかわる共同研究の一環として実施しているものである。従来の地震波群作成手法では、一様ハザードスペクトルなどに適合するように地震波が作成されることが多いため、スペクトルのばらつきを考慮しない場合もあり、考慮したとしても、その周期間相関は完全相関の仮定の下、地震波群が作成されることが多い。これまでに著者らが提案した地震波群の作成手法による地震波群は、従来の距離減衰式による地震ハザードにも調和し、震源特性の違い(不確定性)を含んだものであることから、継続時間や応答スペクトルの形状などの地震動特性も多様性のあるものとなっている。本論文では、地震波群の応答スペクトルのばらつきの大きさやその周期間相関の違いによって、最終的な建物機能損傷にどの程度の影響があるのかを定量的に評価することを目的として、ばらつきや周期間相関の与え方の異なる複数の地震波群セットを用意し、設備機器システムの損傷確率を比較した結果を示す。

Corrosion behavior of a titanium alloy in hot nitric acid condensate

竹内 正行; 佐野 雄一; 中島 靖雄; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

Journal of Energy and Power Engineering, 7(6), p.1090 - 1096, 2013/06

http://www.davidpublishing.com/show.html?13305

本研究では、再処理機器の経年変化に関する評価に資する目的で、高温硝酸凝縮液中のTi-5Ta合金の長期耐食性の評価及び加熱硝酸溶液中の金属塩による耐食性への影響について調査した。硝酸凝縮部を対象とした11,000時間に渡る腐食試験の結果から、加熱硝酸濃度の増大に応じて凝縮部の腐食速度も増大するものの、各硝酸濃度条件におけるTi-5Ta合金の腐食速度はほぼ一定であり、腐食形態としては全面腐食の形態を呈した。このことから、硝酸腐食の観点からの機器寿命は運転中の腐食速度を外挿することにより概略的に評価することが可能である。また、硝酸蒸気濃度は加熱溶液中の金属塩の影響で増大し、中でもその原子価が大きいほど硝酸蒸気濃度は高くなることがわかった。この影響は金属イオンの水和特性と密接に関連し、Ti-5Taの重要な腐食加速因子となることを明らかにした。なお、本内容は国際会議ICONE-20で発表したものであり、事務局からの推薦により、論文投稿を行うものである。

Corrosion study of titanium-5% tantalum alloy in hot nitric acid condensate

竹内 正行; 佐野 雄一; 中島 靖雄; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 6 Pages, 2012/07

本研究では、再処理機器の経年変化に関する評価に資する目的で、高温硝酸凝縮液中のTi-5Ta合金の長期耐食性及び加熱硝酸溶液中の金属塩による耐食性への影響について調査した。硝酸凝縮部を対象とした11,000時間に渡る浸漬腐食試験の結果から、加熱硝酸濃度の増大に応じて凝縮部の腐食速度も増大するものの、各硝酸濃度条件におけるTi-5Taの腐食速度はほぼ一定であり、腐食形態としては全面腐食を呈していた。このことから、硝酸腐食の観点からの機器寿命は運転中の腐食速度を外挿することにより概略的に評価することが可能であると判断した。また、凝縮液(加熱蒸気)の硝酸濃度は加熱溶液中の金属塩の影響により増大することがわかり、中でもその原子価数が大きいほど硝酸蒸気の濃度は高くなることがわかった。この影響は金属イオンの水和特性と密接に関連するとともに、Ti-5Taの重要な腐食加速因子であることを明らかにした。

チャンネルフロー電極法による硝酸溶液中への水素溶解度測定

三村 達矢*; 西方 篤*; 水流 徹*; 山本 正弘; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

腐食防食協会第58回材料と環境討論会講演集, p.15 - 16, 2011/09

使用済核燃料の再処理施設においては腐食環境を考慮し純Ti及びTi-5Taを使用した機器が存在する。これらの機器が水の放射線分解で生成した水素を吸収してぜい化する可能性を検討している。そこで、再処理溶液中での水素の安定性を評価することを目的とし、溶液中の水素溶解度について、水素ガスを飽和させた硝酸塩溶液中でチャンネルフロー電極法によりアノード分極曲線をとり、水素溶解度を決定する方法を検討した。

定荷重試験による純Ti及びTi-5Ta合金の水素脆化特性の評価

横山 賢一*; 村田 佑介*; 椎森 芳恵*; 酒井 潤一*; 山本 正弘; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

腐食防食協会第58回材料と環境討論会講演集, p.11 - 12, 2011/09

使用済核燃料再処理施設で用いられる純Ti、及びTi-5Taについて、水素ぜい化特性を引張試験と、定荷重試験によって評価した。両材料とも、室温付近の水素吸収は試料表面に水素化物を生成するだけで、試料内部への影響は少ないと考えられるが、定荷重試験では弾性範囲域の応力負荷であってもき裂が発生し伝播することを示した。また、Ti-5Ta合金は、純Tiに比べるとき裂の発生と伝播が遅いため水素ぜい化特性に優れることが示唆された。

分光分析機能付き少量電気化学試験セルを用いた放射性核種を含む沸騰硝酸溶液中での分極測定

加藤 千明; 上野 文義; 山本 正弘; 袴塚 保之; 伴 康俊; 森田 泰治; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

腐食防食協会第57回材料と環境討論会講演集, p.43 - 46, 2010/10

再処理プロセス溶液に含まれるPuやMA(マイナーアクチノイド)のNpは、沸騰硝酸中で高次の酸化状態となりステンレス鋼の腐食を加速する可能性がある。これらの放射性核種を含む沸騰硝酸溶液中における酸化性イオン種の存在状態並びにステンレス鋼の腐食挙動を評価する目的で、遠隔分光分析機能付き少量電気化学試験セルを開発し、Pu及びNpを含む沸騰硝酸中での電気化学測定を行った。硝酸溶液中のPu及びNpの存在状態と電気化学測定を同一セル内で実施し、酸化性イオン種の存在状態と電気化学的挙動の関係を確認することが可能となった。

電解水素チャージ下における純Tiの水素脆化感受性評価とき裂発生・進展の観察

内田 博記*; 多田 英司*; 水流 徹*; 石島 暖大; 上野 文義; 山本 正弘; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

no journal, , 

純Tiの水素脆化感受性とき裂発生・進展挙動の調査のため、0.5M NaCl中においてノッチ付き純Tiを定電流カソード分極しながらSSRT試験及び定荷重試験を行った。その結果、応力-ひずみ曲線から破断伸びの著しい減少など、脆化の兆候は観察されなかった。しかし、定荷重試験において、表面観察の結果、表面にき裂の発生が観察された。さらに、発生したき裂は、先端形状が鋭くなく、表面近傍に成長した水素化物と考えられる層を貫通していないことが確認された。

Hydrogen absorption behavior of titanium alloys by cathodic polarization

石島 暖大; 本岡 隆文; 上野 文義; 山本 正弘; 内山 軍蔵; 酒井 潤一*; 横山 賢一*; 多田 英司*; 水流 徹*; 野島 康夫*; et al.

no journal, , 

チタン及びTi-5mass%Taは耐硝酸性に優れるため、使用済核燃料再処理施設で使用されているが、放射線分解水素吸収による水素脆化が懸念される。本研究では硝酸中における、チタン及びTi-5%Taの水素吸収及び水素脆化特性を評価するため、カソードチャージ法及びカソードチャージ下におけるSSRTを実施した。その結果、水素化物は金属表面に生成するが、金属内部に成長し難いことが明らかとなった。また、SSRTにおいてチタン及びTi-5%Taは脆化感受性を示さなかった。これらの結果は、チタン及びTi-5%Ta製機器は放射線分解水素を吸収できるが、表面の水素化物に阻害され内部に拡散しないことを示唆すると考えられる。また、表面だけに水素化物が生成するため、チタン及びTi-5%Taは硝酸中にて水素脆化感受性を示し難いものと考えられる。

再処理施設における経年変化研究,3; 硝酸凝縮部におけるTi-5Ta材の長期腐食進展

竹内 正行; 久保田 昌宏; 星 真之; 坂内 信行; 中島 靖雄; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

no journal, , 

Ti-5Ta製再処理機器の経年変化に関する基盤データを取得するため、硝酸凝縮部を主対象として、Ti-5Ta材の長期腐食試験を実施した。その結果、本試験条件での結果から、硝酸凝縮部におけるTi-5Ta材の腐食は全面腐食を呈し、ほぼ一定の速度で進展する傾向を示した。また、回収される凝縮液の硝酸濃度の増加に伴って腐食が促進されるとともに、材料表面上の凝縮液の流下現象が腐食を促進する可能性が示された。一方、加熱溶液部の環境では、硝酸濃度7Mの条件での腐食速度が極大となる傾向が得られ、気相部では形成される酸化皮膜の影響により、すべての条件で重量増を示した。以上の長期腐食試験結果から、Ti-5Ta製再処理機器の硝酸凝縮部の腐食は、長期間にわたり一定の速度で進展するものと考えられる。