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矢野 公彦; 北垣 徹; 池内 宏知; 涌井 遼平; 樋口 英俊; 鍛治 直也; 小泉 健治; 鷲谷 忠博
Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference; Nuclear Energy at a Crossroads (GLOBAL 2013) (CD-ROM), p.1554 - 1559, 2013/09
For the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F), defueling work for the fuel debris in the reactor core of Unit 1-3 is planned to be started within 10 years. Preferential items in the characterization of the fuel debris were identified for the defueling work at 1F, in which the procedure and handling tools were assumed from information of 1F and experience of Three Mile Island Unit 2 (TMI-2) accident. The candidates of defueling tools for 1F were selected from TMI-2 defueling tools. It was found out that they were categorized as 6 groups by their working principles. Important properties on the fuel debris for the defueling were picked up from considering influence of objective materials on their performance. The selected properties are shape, size, density, thermal conductivity, heat capacity, melting point, hardness, elastic modulus, and fracture toughness. In these properties, mechanical properties, i.e. hardness, elastic modulus, fracture toughness were identified as preferential items, because there are few data on that of fuel debris in the past severe accident studies.
涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 竹内 正行; 小泉 健治; 鷲谷 忠博
Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 7 Pages, 2012/07
Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing a fuel disassembly system with reliability for FBR fuel reprocessing. Laser technology has a high cutting performance and stable operation. However, it was hard to apply to the fuel disassembly system in our previous study, because of pin damage and dross adhesion between a wrapper tube and fuel pins. The advance of the laser cutting technology has recently attracted. Development of single mode fiber laser (SMFL) with small diameter of a beam spot has been especially reported. Then, we believed that it has become possible to prevent the dross adhesion in the disassembly. The main purpose of this study is to reevaluate an applicability of laser for the wrapper tube cutting by the basic cutting tests. Concretely, we researched whether cutting conditions such as SMFL etc, have the effects on dross adhesion and pin damage or not and tried to prevent these original matters. As the result, it was demonstrated that the kerf width of SMFL is still thinner than that of multi mode fiber laser (MMFL). The phenomenon is very important to decrease the amount of dross. Therefore, we confirmed that SMFL is suitable for prevention of the original matters and this experimental results shown the new feasibility method of wrapper tube cutting.
涌井 遼平; 樋口 英俊; 北垣 徹; 鷲谷 忠博; 竹内 正行; 小林 嗣幸*; 渡部 雅之; 菅沼 隆
no journal, ,
日本原子力研究開発機構ではFBRサイクル実用化研究の一環として、先進湿式法(NEXT法)の開発を進めている。その前処理技術として、ラッパ管等の構造部材を燃料集合体から分離除去する解体工程、及び高効率溶解に対応した燃料ピンのせん断工程が必須であるが、世界的に商用技術として実用化された例はなく、信頼性の高いシステムの開発が急務である。本報告では、工学規模の解体システム試験装置,燃料ピン搬送装置及びせん断試験装置を用いて実施したFBR模擬燃料集合体の解体・せん断システム試験結果を示すものである。
樋口 英俊; 涌井 遼平; 渡部 雅之; 菅沼 隆; 北垣 徹; 竹内 正行; 鷲谷 忠博
no journal, ,
高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)における高速炉燃料集合体の解体技術として、機械式解体機の開発を進めている。本件では、集合体切断の安定性を向上させるために実施した工学試験結果について報告する。機械式解体システムを用いた高速炉燃料集合体解体において、ラッパ管のS/C切断6面及びピン束のC/C切断の際に、切断工具(砥石)の欠けが発生するケースが認められた。切断の安定性を向上するとともに、運転時間、切断コストをより抑制するために砥石の欠けの原因と対策を検討し、工学規模試験によって対策の有効性を検証した。
北垣 徹; 竹内 正行; 樋口 英俊; 涌井 遼平; 小泉 健治; 菅沼 隆; 鷲谷 忠博
no journal, ,
FBR燃料集合体から燃料ピンを分離する解体技術,高効率溶解に必要な粉体化燃料を得るせん断技術の開発成果を取りまとめた。燃料ピン損傷を抑えた安定した解体(切断)制御技術,燃料集合体・燃料ピンのハンドリング技術,燃料粉化率(50%)が得られる短尺せん断技術の開発を進め、照射済燃料の機械的物性の評価や、切断要素技術,崩壊熱除去の流動解析などの基礎研究、及び模擬燃料集合体を用いた工学規模コールド試験に基づき、これらの技術的成立性を実証した。
涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 小泉 健治; 竹内 正行; 鷲谷 忠博
no journal, ,
使用済高速炉燃料集合体の再処理工程では、特殊ステンレス製の金属容器(ラッパ管)の一部を切断し、内部に収納されている燃料ピンを取り出す技術(解体)が必要である。過去に原子力機構では、ラッパ管の切断技術としてレーザ法を検討し、CO
レーザやYAGレーザを用いた模擬燃料集合体の解体技術開発を実施した。その結果、ドロスによるラッパ管と燃料ピンの溶着、燃料ピンの損傷等の課題が確認された。これらの課題は、大焦点径による過剰切断(ドロス発生量過多)が原因であるが、当時のレーザ技術では小焦点化が困難なため課題の解決に至らず、以後の研究開発においては切断砥石を用いた機械式切断法の開発を進め、技術的な成立性を確認した。しかしながら近年、レーザ技術は目覚ましい発展を遂げ、従来のレーザに比べ極めて細い焦点径を有するシングルモードファイバーレーザが登場した。われわれはその先端技術に着目し、解体分野への適用性を評価することとした。本研究では、小焦点径によるラッパ管切断量の低減化を目的として、おもに発振器性能(ビーム特性)の影響評価を中心に基礎的試験を行い、カーフ幅,ドロス発生量及び性質等の違いを検証した。その結果、SMFLを用いることでカーフ幅の狭い切断、すなわちドロス発生量の低減が可能となり、加えてPWとの相乗効果でより一層の低減化が促進され、溶着等の従来課題を改善できる見通しを得た。
涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 小泉 健治; 竹内 正行; 鷲谷 忠博
no journal, ,
使用済高速炉燃料集合体の再処理工程では、特殊ステンレス製の金属容器(ラッパ管)の一部を切断し、内部に収納されている燃料ピンを取り出す技術(解体)が必要である。過去に原子力機構では、ラッパ管の切断技術としてレーザ法を検討し、COレーザやYAGレーザを用いた模擬燃料集合体の解体技術開発を実施した。その結果、ドロスによるラッパ管と燃料ピンの溶着、燃料ピンの損傷等の課題が確認された。これらの課題は、大焦点径による過剰切断(ドロス発生量過多)が原因であるが、当時のレーザ技術では小焦点化が困難なため課題の解決に至らず、以後の研究開発においては切断砥石を用いた機械式切断法の開発を進め、技術的な成立性を確認した。しかしながら近年、レーザ技術は目覚ましい発展を遂げ、従来のレーザに比べ極めて細い焦点径を有するシングルモードファイバーレーザが登場した。われわれはその先端技術に着目し、解体分野への適用性を評価することとした。本研究では、小焦点径によるラッパ管切断量の低減化を目的として、おもに発振器性能(ビーム特性)の影響評価を中心に基礎的試験を行い、カーフ幅,ドロス発生量及び性質等の違いを検証した。本研究における模擬ラッパ管の切断基礎試験の結果、SMFLを用いることでカーフ幅の狭い切断、すなわちドロス発生量の低減が可能となり、加えてPWとの相乗効果でより一層の低減化が促進され、溶着等の従来課題を改善できる見通しを得た。
涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 竹内 正行; 鷲谷 忠博; 小泉 健治
no journal, ,
使用済高速炉燃料集合体の再処理工程では、特殊ステンレス製のラッパ管の一部を切断し、内部に収納されている燃料ピンを取り出す解体技術が必要である。過去に原子力機構では、ラッパ管の切断技術としてレーザ法を検討し、COレーザやYAGレーザを用いた模擬燃料集合体の解体技術開発を実施した。その結果、ドロスによるラッパ管と燃料ピンの溶着、燃料ピンの損傷等の課題が確認された。これらの課題は、大焦点径による過剰切断(ドロス発生量過多)が原因であるが、当時のレーザ技術では小焦点化が困難なため課題の解決に至らず、以後の研究開発においては切断砥石を用いた機械式切断法の開発を進め、技術的な成立性を確認した。しかしながら近年、レーザ技術は目覚ましい発展を遂げ、従来のレーザに比べ極めて細い焦点径を有するシングルモードファイバーレーザが登場した。われわれはその先端技術に着目し、解体分野への適用性を評価することとした。本研究では、小焦点径によるラッパ管切断量の低減化(=ドロス発生量の低減化)を目的として、おもに発振器性能(ビーム特性)の影響評価を中心に基礎的試験を行い、カーフ幅(切断幅),ドロス発生量及び性質等の違いを検証した。
池内 宏知; 北垣 徹; 涌井 遼平; 樋口 英俊; 小泉 健治; 矢野 公彦; 鍛治 直也; 鷲谷 忠博
no journal, ,
For the decommissioning of Fukushima Daiichi NPP (1F), removal of fuel-debris from the reactor is necessary. In this paper, fuel-debris properties needed for the development of defueling tools were estimated by the following steps. First, the defueling process of Three Mile Island Unit 2 (TMI-2) is summarized briefly. Considering the knowledge of TMI-2 and the tentative results of core-melt analysis of 1F, defueling condition and process for 1F are assumed. Then candidate defueling tools are listed based on expected damaged core condition. Consequently, some physical properties on the fuel-debris which affect applicability of the tools were selected tentatively. In this investigation, mechanical properties such as hardness, elastic modulus and fracture toughness are identified as high priority items to be measured using simulated debris. With reflecting these data, appropriate candidate materials for mock-up test of defueling tools will be designed.
北垣 徹; 矢野 公彦; 涌井 遼平; 樋口 英俊; 鍛治 直也; 小泉 健治; 鷲谷 忠博
no journal, ,
原子力機構は1Fの燃料取出し機器開発に必要となる燃料デブリの物性データを提供する計画であるが、取出し機器は具体化されておらず、機器開発に必要となる燃料デブリの物性は明らかでない。本検討ではこれらを具体化することを目的とした。炉内状況、炉型等に関する1FとTMI-2の違いを整理し、これよりTMI-2で実績のある燃料取出し機器が1Fにも有効であると推定して1Fの燃料取出し工程及び機器を具体化した。さらに、燃料取出し機器の作用に影響を与える対象物側の物性を実験式や半理論式等から特定することで、機器開発に必要な燃料デブリ物性を選定した。その結果、機器開発に必要な物性は密度、機械物性(硬さ,性率,破壊靭性)、熱物性(熱伝導度,比熱,融点)であることが明らかとなった。
若井 栄一; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; Guan, W.; 花野 耕平*; 木下 秀孝; 成井 紀男*; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; et al.
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源施設は大強度(1MW(3GeV, 25Hz))での安定運転を目標としている。核破砕中性子源の水銀ターゲット容器は、水銀容器及び冷却水層を有する保護容器から成る薄肉多重容器構造を持ち、耐食性が良いSUS316L鋼で製作している。本研究では運転時に発生する応力をより低減させるため、従来と構造を大きく変更した半無拘束型ターゲット構造モデルの成立性を検討した。有限要素法などによって解析を進めた結果、設計要件を十分に満足させることができた。一方、その製作技術の評価では水銀容器と保護容器を繋ぐ部分(リブ)を容器後方の一部のみとし、溶接時に生じる熱変形や残留応力を低下させるため、電子ビーム溶接法による技術実証試験を行った。また、保護容器の構造強度を高めるとともに製作時間を短職化させるため、水路の体積を減少させる構造を採用し、その水路の加工をガンドリル法によって製作技術の実証試験を行った。その結果、応力などの解析評価と技術実証によりその成立性に関する良好な結果を得た。また、本評価を基にした実機ターゲット容器の製作も進んでおり、その近況も報告する。