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報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成23年度活動報告

綿引 俊介; 花川 裕規; 今泉 友見; 永田 寛; 井手 広史; 小向 文作; 木村 伸明; 宮内 優; 伊藤 正泰; 西方 香緒里; et al.

JAEA-Technology 2013-021, 43 Pages, 2013/07

JAEA-Technology-2013-021.pdf:5.12MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により、その数は減少しているが、原子力発電の導入を計画している国では、原子力人材育成、科学技術の向上、産業利用、軽水炉の安全研究のために、試験研究炉の必要性が高まっている。日本原子力研究開発機構では、平成22年度より試験研究炉設計のための環境整備及び人材育成のため、汎用小型試験研究炉の検討を開始し、平成24年度までに概念検討を行う予定である。平成23年度は、汎用小型試験研究炉の炉心構成の検討、汎用性及び実用性の高い照射設備の検討及びMo製造のためのホットラボ設備の検討を実施した。その結果、炉心構成の検討結果として、照射物を考慮した原子炉の未臨界度及び連続運転時間について確認するとともに自動制御運転中における反応度外乱に対する原子炉の過渡応答について、定格出力運転中の汎用小型試験研究炉は、自動制御運転が十分に可能であることを確認できた。また、照射設備の検討としては、Mo-99のような短半減期ラジオアイソトープの効率的な大量生産の実現が期待できることを確認し、ホットラボ設備の検討においては、Mo製造,RI搬出等を考慮したうえで迅速に試料を配布できるセル・設備を考案した。

論文

Resonant X-ray diffraction study of multipole ordering in the ferromagnetic compound CePd$$_3$$S$$_4$$

道村 真司*; 稲見 俊哉; 松岡 英一*; 綿引 正倫*; 谷垣 勝己*; 小野寺 秀也*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(4), p.044711_1 - 044711_5, 2012/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:35.45(Physics, Multidisciplinary)

CePd$$_3$$S$$_4$$の共鳴X線回折実験を強磁性転移温度6.3K以下の四極子秩序構造を調べる目的でCeの$$L$$$$_{3}$$吸収端で行った。CePd$$_3$$S$$_4$$の磁気構造はキャント角51度でキャントした強磁性と報告されており、したがって、この複雑な磁気構造の原因として四極子の同時秩序が考えられている。われわれは、禁制反射003と104の回折強度を方位角の関数として$$pi$$-$$pi$$'と$$pi$$-$$sigma$$'の両方のプロセスに対し観測し、$$O$$$$_2$$$$^{0}$$型の反強四極子秩序が磁気秩序と共存していることを明らかにした。この結果からCePd$$_3$$S$$_4$$の磁気構造はキャント構造ではなくフェリ磁性になっていると推論し、また、四極子もまた一次の秩序変数であると結論した。

論文

グリーンハウス方式によるグローブボックス解体撤去工法の改良

綿引 政俊; 赤井 昌紀; 中井 宏二; 家村 圭輔; 吉野 正則*; 平野 宏志*; 北村 哲浩; 鈴木 一敬

日本原子力学会和文論文誌, 11(1), p.101 - 109, 2012/02

プルトニウムの燃料設計技術開発や製造技術開発に用いられたグローブボックス等の設備を更新等のため解体撤去する場合には、設備をビニール状のシートで構成したグリーンハウスで覆い、その中で空気供給式防護具を装着した作業者が解体工具を用いて解体することになる。プルトニウム燃料技術開発センターでは、これまでさまざまなGBの解体撤去作業を実施してきており、その過程で多くの知見を蓄積してきた。そしてこれらの実績等から、以降にGB等を解体実施する際には、それまでの課題を摘出し、解体撤去作業時の安全対策等の改良、改善を常に行ってきた。本技術資料では、グリーンハウス方式によるグローブボックス解体撤去工法について取り組んできた改良、改善について報告する。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

Determinations of plutonium and curium in the insoluble materials of spent fuel dissolver solutions at the Tokai Reprocessing Plant

岡野 正紀; 久野 剛彦; 根本 弘和*; 山田 敬二; 綿引 優; 檜山 敏明

Proceedings of INMM 50th Annual Meeting (CD-ROM), 9 Pages, 2009/07

東海再処理施設において、使用済燃料の溶解工程で生成する不溶解物質は、溶解液への同伴を防ぐため、パルスフィルターで除去される。不溶解物質を保持した使用済みのパルスフィルターは、高放射性固体廃棄物として処分されるが、パルスフィルターに捕集された不溶解物質中のPuを定量することは、より正確な計量管理を実行するうえで重要である。現在、燃料の被覆管(ハル)及びガラス固化体中のPuの定量には、Cmから生ずる中性子線を計測し、サンプルの測定データ及び燃焼計算コードから求めたPuとCmの比(Pu/Cm比)から、間接的にPu量を評価する非破壊分析法が適用されており、パルスフィルター中のPu量測定にも同様の手法が検討されている。本研究では、中性子線測定による使用済みパルスフィルター中のPu定量手法の確立に必要な分析データを取得するため、使用済燃料溶解液中に含まれる不溶解物質を対象とし、硫酸水素アンモニウム融解法により不溶解物質を溶解した後、Puを固相抽出法により分離、Cmを溶媒抽出法により精製し、$$alpha$$スペクトロメトリによる定量を試みた。この結果、不溶解物質中のPu量とCm量は、それぞれ、数$$sim$$数十mg/g, 数十$$sim$$数百ng/gオーダーであった。

論文

Composition of insoluble materials in highly active liquid waste at Tokai Reprocessing Plant

久野 剛彦; 中村 芳信; 岡野 正紀; 佐藤 宗一; 綿引 優

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 3 Pages, 2005/10

再処理施設の高放射性廃液(HALW)中の不溶解性物質の組成については、長期間貯蔵されたHALWの実測データがほとんど得られていないことから、東海再処理工場のHALW貯蔵工程中の不溶解性物質の組成調査を行った。調査では、比較検討のため、貯蔵期間の異なるHALW2貯槽とHALW蒸発缶の3種類の試料を採取し、ろ過により不溶解性物質とろ液に分離後、不溶解性物質の重量測定及び不溶解性物質とろ液中のFP元素、U、Pu分析を実施した。得られた結果から、HALWの不溶解性物質及びろ液中の元素組成を把握するとともに、既報等からの知見を参照に不溶解性物質の化学形態を推定した。

口頭

高放射性廃液中における不溶解性物質の分析

岡野 正紀; 久野 剛彦; 綿引 優; 山田 敬二; 倉形 光一郎

no journal, , 

東海再処理工場の高放射性廃液に含まれる不溶解性物質中の核物質量及び成分の把握を目的として、硫酸塩融解法により不溶解性物質を溶解し、核物質量及び元素組成の分析を行った。

口頭

$$alpha$$スペクトロメトリーによる使用済燃料不溶解物質中のPu, Cmの定量

岡野 正紀; 久野 剛彦; 根本 弘和*; 五十嵐 万人*; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

東海再処理施設では、溶解工程において、硝酸に溶解されない不溶解物質(以下、「スラッジ」という)が生成し、溶解液への同伴を防ぐため、スラッジを除去するためのパルスフィルターが設置されている。使用済みのパルスフィルターは、高放射性固体廃棄物として処分されるが、より正確な計量管理を実施するためには、パルスフィルターに捕集されたスラッジ中のプルトニウム(Pu)を定量することが重要である。これまで、燃料の被覆管(ハル)及びガラス固化体中のPuの定量には、キュリウム(Cm)から生ずる中性子線を計測し、サンプルの測定データ及び燃焼計算コードから求めたPuとCmの比(Pu/Cm比)から、間接的にPu量を評価する非破壊分析法が適用されており、パルスフィルター中のPu量測定にも同様の手法が検討されている。本研究では、中性子線測定によるPu定量手法の確立に必要な分析データを取得するため、使用済燃料溶解液中に含まれるスラッジを対象とし、硫酸水素アンモニウム溶融法によりスラッジを溶解した後、Puを固相抽出法により分離、Cmを溶媒抽出法により精製し、$$alpha$$スペクトロメトリーによる定量を試みた。

口頭

液浸型分光プローブによる再処理工程溶液中のウラン,酸インライン分析

久野 剛彦; 根本 弘和*; 岡野 正紀; 五十嵐 万人*; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

再処理施設におけるウラン(IV), (VI)及び酸濃度のインライン方式による分析技術開発として、光ファイバーで分光光度計に接続した液浸型分光プローブによる再処理工程内ウラン溶液(U濃度: 200g/L;, 酸濃度0.2$$sim$$5mol/Lの吸光スペクトルを測定し、ウランの吸収波長におけるピーク高さと酸濃度による吸光スペクトル形状の変化から、ウラン(IV), (VI)及び酸濃度の同時分析を試みた。

口頭

インライン分光光度法による硝酸溶液中の酸及びウラン(IV), (VI)同時分析

鈴木 豊; 根本 弘和*; 五十嵐 万人*; 岡野 正紀; 久野 剛彦; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

PUREX再処理プロセスにおけるウラン,プルトニウム及び酸濃度の分析は、工程管理分析件数の約6割を占めている。これらの分析は、分離精製施設で採取された試料を、気送管により分析施設へ送った後、試薬添加,希釈,定容等の前処理を経て行うこととなり、測定終了までに約1時間を要することから、リアルタイムな工程管理データを取得することが困難である。このため、再処理プロセス中のウラン、プルトニウム及び酸の分析をインライン化することにより、分析データ採取の迅速化,分析設備の簡素化,分析作業の省力化,作業員の被ばくの低減及び分析廃液の削減が期待できる。本研究では、再処理プロセスへのインライン分析を目的に、検出器に小型の分光プローブを用いた分光光度法による、硝酸溶液中の酸及びウラン(IV), (VI)の同時分析を試みた。

口頭

多極子秩序物質CePd$$_3$$S$$_4$$の共鳴X線散乱

道村 真司; 稲見 俊哉; 松岡 英一*; 綿引 正倫*; 谷垣 勝己*; 小野寺 秀也*

no journal, , 

立方晶$${it R}$$Pd$$_3$$S$$_4$$は、充填スクッテルダイトと同様の点群T$$_h$$対称性をもち、その基底状態は系統的に多極子自由度を持つ。実際、CePd$$_3$$S$$_4$$$${it R}$$Pd$$_3$$S$$_4$$系で唯一強磁性転移を示し、その転移温度($${it T}_c$$=6.3K)はde Gennes則から見積もられる0.06Kに比べて非常に大きい。また、松岡らによる粉末中性子回折実験から、その磁気構造は約51$$^{circ}$$のキャント角を持つことが明らかになっている。高い転移温度とキャントの原因は、磁気相互作用と多極子相互作用の協力的作用と考えられているが、多極子の秩序状態について詳細な研究報告はない。今回、強磁性秩序に伴う多極子の秩序状態を調べるため、SPring-8/BL22XUで単結晶CePd$$_3$$S$$_4$$の共鳴X線回折実験を行った。その実験結果から多極子の秩序について議論する。

口頭

ふげんMOX使用済燃料再処理試験,8; ハルモニタの適用性評価,1; 破壊分析によるハルピース中のPu, Cm, U測定

鈴木 豊; 久野 剛彦; 根本 弘和*; 岡野 正紀; 後藤 雄一; 五十嵐 万人*; 清水 靖之; 須田 静香; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

東海再処理施設では、使用済燃料集合体の端末(エンドピース)及び燃料被覆管のせん断片(ハル)に移行するPuを定量するため、ハルモニタによる非破壊測定のフィールド試験を行っている。ハルモニタは、中性子計測法により測定したキュリウム244量とORIGEN計算コードにより求めた当該使用済燃料のPu/キュリウム244比から、使用済燃料のハルに移行するPu量を間接的に求めている。このため、ハル中のPu及びキュリウム244量を破壊分析により測定し、ハル中のPu/キュリウム244比を求め、ハルモニタとの比較分析を行うことで、ハルモニタの信頼性の評価が可能となる。また、保障措置分析の観点から、ハル中のPu, Uの定量分析が求められている。本研究では、新型転換炉「ふげん」MOX燃料及びUO$$_{2}$$燃料のハルピース中のPu, Cm, U量を破壊分析により測定した。

口頭

In-line determination of uranium, plutonium and acidity in spent fuel reprocessing for process monitoring on advanced nuclear material verification

久野 剛彦; 岡野 正紀; 舛井 健司; 鈴木 豊; 山田 敬二; 綿引 優; 檜山 敏明

no journal, , 

先進的な核物質検認に有効となる、ピューレックス再処理プロセスのリモート監視技術の開発として、運転管理パラメーターであるウラン,プルトニウム,酸の測定をインライン方式で行う2種類の分析技術、(1)微分パルスボルタンメトリーに音速度法又は導電率法を組合せたもの、(2)分光プローブ法、を東海再処理工場で試みた。両手法とも、小型のセンサーを直接溶液に浸漬させるだけで測定が可能であり、シンプルな装置構成・操作で分析を行える。微分パルスボルタンメトリーは、ウラン1$$sim$$200gL$$^{-1}$$、プルトニウム1$$sim$$20gL$$^{-1}$$の範囲でピーク電流値と濃度に直線性が認められた。音速度法及び導電率法による酸分析は、それぞれ1$$sim$$6M, 3M以下の範囲に対して適用可能であった。分光プローブ法によるウラン定量の適用範囲は、ボルタンメトリーと同等となった。なお、8gL$$^{-1}$$以上のウランの吸収ピーク比は、0.2Mから5M酸濃度と相関関係を有しており、ウランの吸収ピーク比から酸濃度が求められる。これらインライン分析手法の精度は、相対標準偏差として5%程度であった。

口頭

Resonant X-ray diffraction study of multipole ordering in CePd$$_3$$S$$_4$$

道村 真司; 稲見 俊哉; 松岡 英一*; 綿引 正倫*; 小野寺 秀也*

no journal, , 

Rare-earth palladium bronzes RPd$$_3$$S$$_4$$ (R = La-Yb) crystallize in a cubic structure with the space group $$P$$m-3n. Except for R = Tm, the degeneracy of the orbital degree of freedom is expected to remain in the crystalline electric field (CEF) ground states of R$$^{3+}$$ in RPd$$_3$$S$$_4$$. Accordingly, the physical properties will be different from the properties of simple magnetic ordering compounds, since mulitpole order becomes possible too. CePd$$_3$$S$$_4$$ orders ferromagnetically below T$$_{rm C}$$ = 6.3 K. It was found that the magnetic structure of CePd$$_3$$S$$_4$$ is canted with a canting angle of 51 $$^{circ}$$ by neutron powder diffraction experiments. Such structure occurs in HoB$$_2$$C$$_2$$ too, where is caused by the simultaneous occurrence of antiferroquadrupolar (AFQ) and ferromagnetic (FM) orders. This calls for investigating on the quadrupolar ordering in RPd$$_3$$S$$_4$$. We performed resonant X-ray diffraction at the Ce-$$L_3$$ absorption edge on CePd$$_3$$S$$_4$$ to study the states of quadrupolar ordering in the FM state. We observed two reflections forbidden for crystal structure, 300 and 410 reflections. Both reflections grow below T$$_{rm C}$$ and be unambiguously related to the order parameter. In the azimuthal angle dependence of 410 reflection for both $$pi$$-$$pi$$' and $$pi$$-$$sigma$$' scattering processes, the periodicals are about 180 $$^{circ}$$. The intensity of the $$pi$$-$$sigma$$' scattering process is about 20 $$%$$ of the intensity of the $$pi$$-$$pi$$' scattering process. This result suggests that an $$O_2^0$$ type - AFQ ordering coexists with FM ordering.

口頭

Resonant X-ray diffraction study of multipole ordering in DyPd$$_3$$S$$_4$$

道村 真司; 稲見 俊哉; 大坪 亨*; 松村 武*; 谷田 博司*; 世良 正文*; 松岡 英一*; 綿引 正倫*; 谷垣 勝己*; 小野寺 秀也*

no journal, , 

In DyPd$$_3$$S$$_4$$, powder neutron diffraction, specific heat, and magnetization measurements revealed an antiferroquadrupolar transition at T$$_Q$$=2.7 K, and two magnetic transitions at T$$_{N1}$$=0.84 K and T$$_{N2}$$=0.55 K. We performed resonant X-ray diffraction experiments at the Dy-$$L_3$$ absorption edge to study the states of multipolar ordering in a single crystal of DyPd$$_3$$S$$_4$$ at BL22XU in SPring-8. We measure the diffraction intensity of the 300 forbidden reflection for $$pi$$-$$pi$$' and $$pi$$-$$sigma$$' scattering processes as a function of temperature. No intensity is observed for the $$pi$$-$$pi$$' scattering process. On the other hand, for the $$pi$$-$$sigma$$' scattering process, the intensity grows below T$$_{Q}$$ and is therefore unambiguously related to the multipolar order parameter. We report detailed results obtained under magnetic field too.

口頭

多極子秩序物質DyPd$$_3$$S$$_4$$の極低温磁場中共鳴X線散乱

道村 真司; 稲見 俊哉; 大坪 亨*; 松村 武*; 谷田 博司*; 世良 正文*; 松岡 英一*; 綿引 正倫*; 谷垣 勝己*; 小野寺 秀也*

no journal, , 

立方晶RPd$$_3$$S$$_4$$は、充填スクッテルダイトと同様の点群Th対称性を持ち、その基底状態は系統的に多極子自由度を持つ。DyPd$$_3$$S$$_4$$は、T$$_{N1}$$=0.84KとT$$_{N2}$$=0.55Kで反強的磁気秩序を示す。さらに高温では、T$$_Q$$=2.7Kで多極子秩序と予想される相転移が存在する。今回、われわれは共鳴X線回折実験の測定結果からT$$_Q$$以下での多極子の秩序状態について議論する。

口頭

JMTRの新規制基準への適合確認について

綿引 俊介; 井手 広史; 花川 裕規; 山浦 高幸; 神永 雅紀

no journal, , 

2011年(平成23年)3月11日の東北地方太平洋沖地震の発生により東京電力福島第一原子力発電所で招いた炉心損傷、多量の放射性物質の放出等を伴う重大事故を教訓とし、また、国際的な基準等を踏まえ、2013年(平成25年)12月18日、原子力規制委員会により「試験研究用等原子炉施設に対する新規制基準」が施行された。JMTR(Japan Materials Testing Reactor)では、新規制基準への適合性確認の最初の作業として、安全評価、解析等を実施するうえで重要な「安全機能上の重要度分類」及び「耐震重要度分類」を実施し、その分類結果に基づいて、耐震評価、安全解析を進めた。この結果、JMTR施設の既存の設備・機器等は、当該規則で要求される安全機能を個々に満足し、原子炉施設の安全性の確保及び周辺公衆に対する過度の放射線被ばくの防止について確認できた。これらの結果は既に取りまとめを終えており、年度内を目途に設置変更許可申請を行う予定である。

口頭

Safety assessments of JMTR facilities for the new regulation

花川 裕規; 綿引 俊介; 井手 広史; 北岸 茂; 今泉 友見; 荒木 大輔; 飛田 正浩; 山浦 高幸; 神永 雅紀

no journal, , 

2013年12月18日、原子力規制委員会は試験研究の用に供する原子炉の新しい規制基準を施行した。新基準は、既に許可を取得している試験炉も含め、すべての試験研究炉に適用される。したがって、JMTR施設の新規制基準に対する適合性確認が実施される。本発表では、設計基準事故を超す事故(BDBA)に関しJMTRについて行った安全評価について報告する。この評価では、代表的なBDBA事象として8事象を抽出し、公衆の被ばく量の観点から安全解析を行った。解析結果より、それらのうち3事象については、公衆の被爆量が過大になる可能性があることが判明したので、被ばく量を需要可能なレベルまで引き下げるための方策を立案した。

口頭

JMTR後継となる新たな照射試験炉の建設に向けた検討状況

神永 雅紀; 竹本 紀之; 綿引 俊介

no journal, , 

材料試験炉JMTRは、昭和43年に初臨界を達成して以来、発電用軽水炉燃料,材料照射試験,RI製造等に利用されてきたが、現在、廃止措置の準備を進めている。原子力機構は、JMTR後継炉検討委員会を設置し、廃止するJMTRの後継となる新たな照射試験炉の建設に向けた検討等を開始した。新たな照射試験炉の概略仕様について検討するため、まず、社会的要請・利用ニーズの調査を行い、新たな照射試験炉に要求される中性子束,温度条件,照射雰囲気,同時照射孔数等の照射性能について整理するとともに、検討するうえで考慮すべき事項として、(1)新照射試験炉が担うべき照射性能、(2)照射利用の早期開始、(3)利用性、(4)将来のニーズの変遷への対応の4点を抽出した。これらを踏まえて新照射試験炉の概略仕様について検討した結果について報告する。

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