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報告書

MOX燃料製造工程における乾式リサイクル技術開発; 乾式回収粉の粒度調整のための粉砕機の選定およびその特性評価

山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典

JAEA-Technology 2021-002, 31 Pages, 2021/05

JAEA-Technology-2021-002.pdf:4.37MB

MOX燃料製造工程において、規格外の混合酸化物ペレットを粉砕した乾式回収粉末を有効利用する乾式リサイクル技術の開発を進めている。乾式回収粉末は、現行の粉砕機により粗目(約250$$mu$$m以下)、中目(約100$$mu$$m以下)、細目(約10$$mu$$m以下)の3種類に粒度調整し、これを原料粉末に添加することで焼結ペレットの密度を制御する効果が一定程度得られている。本報告では、乾式回収粉末の粒度をより細かいレベルで調整することを目的とし、乾式回収粉末を粒子径250$$mu$$m以下の範囲で調整可能とする粉砕機として、石臼式粉砕機および衝突板式ジェットミルを選定し、MOXペレットの模擬材としてタングステンカーバイド・コバルト(WC-Co)ペレットを粉砕する粒度調整試験を実施した。石臼式粉砕機は、砥石クリアランスを調整することにより粒子径を一定の範囲で制御できるが、粒子径250$$mu$$m以上の粒子が多く排出される可能性がある。一方、衝突板式ジェットミルは、分級ゾーンクリアランスを調整することにより粒子径を250$$mu$$m以下の範囲で制御できる見通しが得られた。よって、衝突板式ジェットミルは石臼式粉砕機に比べ、乾式回収粉末の粒度調整に適している。

論文

MOX粉末の乾式リサイクルのための衝突板式ジェットミルの特性評価

川口 浩一; 瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 石井 克典

粉体工学会誌, 57(9), p.478 - 484, 2020/09

衝突板式ジェットミルは、核燃料製造のために粒径調整可能な粉砕機として有望視されている。本ジェットミルは、分級機と粉砕室で構成される。粗粒成分は装置内を循環し、最終的に目的粒径まで粉砕される。本報告では、模擬粉砕粉を段階的に分級および粉砕し、粒度分布を比較した。衝突板式ジェットミルは過粉砕を抑えて目標粒径の粒子を製造できる。

論文

Technological development of the particle size adjustment of dry recovered powder

瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 川口 浩一; 石井 克典; 佐藤 寿人; 深澤 智典*; 福井 国博*

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.738 - 745, 2019/09

核燃料物質の有効利用のため、MOX燃料製造プロセスにおいて混合酸化物ペレットの乾式粉砕技術の開発を進めてきた。乾式回収粉の粒径を250$$mu$$m以下の範囲で制御する技術を開発するために、粒度約500$$mu$$mの模擬粉末を用いて、石臼式粉砕機および衝突板式ジェットミル両方の性能を評価した。石臼式粉砕機においては砥石間のクリアランス、また衝突板式ジェットミルにおいては分級ゾーンのクリアランスと仰角を調整することにより、粒径を250$$mu$$m以下の範囲で制御できることが明らかとなった。さらに、衝突板式ジェットミルは分級機のパラメータを細かく調整することができるため、粒径制御に適していると考えられる。

論文

Preparation of polymer gel dosimeters based on less toxic monomers and gellan gum

廣木 章博; 佐藤 裕一*; 長澤 尚胤; 太田 朗生*; 清藤 一; 山林 尚道*; 山本 幸佳*; 田口 光正; 玉田 正男; 小嶋 拓治

Physics in Medicine & Biology, 58(20), p.7131 - 7141, 2013/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:58.9(Engineering, Biomedical)

New polymer gel dosimeters consisting of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), triethylene glycol monoethyl ether monomethacrylate (TGMEMA), polyethylene glycol 400 dimethacrylate (9G), tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride as an antioxidant, and gellan gum as a gel matrix were prepared. They were optically analyzed by measuring absorbance to evaluate a dose response. The absorbance of the polymer gel dosimeters that were exposed to $$^{60}$$Co$$gamma$$-rays increased with increasing dose. The dosimeters comprising HEMA and 9G showed a linear increase in absorbance in the dose range from 0 to 10 Gy. The dose response depended on the 9G concentration. For others comprising HEMA, 9G, and TGMEMA, the absorbance of the polymer gel dosimeters drastically increased above a certain dose, and then leveled off up to 10 Gy. The optical variations in these polymer gel dosimeters were also induced by X-irradiation from Cyberknife radiotherapy equipment. Furthermore, the exposed region of the latter polymer gel dosimeter exhibited a thermo-responsive behavior.

論文

Observation of two fine structures related to the hidden order in the spectral functions of URu$$_2$$Si$$_2$$

吉田 力矢*; 福井 仁紀*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 大川 万里生*; Malaeb, W.*; Shin, S.*; 村岡 祐治*; 横谷 尚睦*

Physical Review B, 85(24), p.241102_1 - 241102_4, 2012/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:57.94(Materials Science, Multidisciplinary)

The spectral functions of URu$$_2$$Si$$_2$$ in the hidden-order state are studied by means of ultrahigh-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy. High signal-to-noise ratio data uncover the existence of two anomalous fine structures. The structures can be explained by neither ordinary bands nor the development of a hybridization of two states. As a possible origin, we suggest the existence of electron-mode coupling in the ordered state.

論文

Electronic structure of U(Ru$$_{1-x}$$Rh$$_{x}$$)$$_2$$Si$$_2$$ studied by laser angle-resolved photoemission spectroscopy

吉田 力矢*; 中村 祥明*; 福井 仁紀*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 大川 万里生*; Shin, S.*; 平井 正明*; 村岡 祐治*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 273, p.012021_1 - 012021_4, 2011/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03

Electronic structures of U(Ru$$_{1-x}$$Rh$$_x$$)$$_2$$Si$$_2$$ is studied employing ultrahigh-resolution laser angle-resolved photoemission spectroscopy. A hole-like dispersive feature, which presumably has Rh $$d$$-band character, was observed.However, although a heavy quasiparticle band appears in the hidden-order state of URu$$_2$$Si$$_2$$ ($$x$$ = 0), it was not observed for $$x$$ = 0.03 over the temperature range studied.

論文

Signature of hidden order and evidence for periodicity modification in URu$$_2$$Si$$_2$$

吉田 力矢*; 中村 祥明*; 福井 仁紀*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 大川 万里生*; Shin, S.*; 平井 正明*; 村岡 祐治*; et al.

Physical Review B, 82(20), p.205108_1 - 205108_6, 2010/11

 被引用回数:56 パーセンタイル:88.53(Materials Science, Multidisciplinary)

The detail of electronic structures near the Fermi level in URu$$_2$$Si$$_2$$ has been investigated employing state-of-art laser angle-resolved photoemission spectroscopy. The observation of a narrow dispersive band near the Fermi level in the ordered state as well as its absence in RH-substituted sample strongly suggest that the emergence of the narrow band is a clear signature of the hidden-order transition.

論文

Does Gd@C$$_{82}$$ have an anomalous endohedral structure? Synthesis and single crystal X-ray structure of the carbene adduct

赤阪 健*; 河野 孝佳*; 竹松 裕司*; 二川 秀史*; 仲程 司*; 若原 孝次*; 石塚 みどり*; 土屋 敬広*; 前田 優*; Liu, M. T. H.*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 130(39), p.12840 - 12841, 2008/10

 被引用回数:70 パーセンタイル:84.61(Chemistry, Multidisciplinary)

Gd@C$$_{82}$$のcarbene付加体(Gd@C$$_{82}$$(ad), Ad=adamantylidene)の単結晶を用いたX線結晶構造解析について報告する。Gd@C$$_{82}$$(ad)におけるGd原子は、C2v-C$$_{82}$$フラーレンケージの中心から六員環方向に接近した場所に位置しており、この位置はM@C$$_{82}$$(M=Sc and La)やLa@C$$_{82}$$(Ad)で確認されている金属原子の位置とほぼ等しいことがわかった。理論計算の結果からも、X線結晶構造解析の結果を支持する結果が得られた。

論文

Crystal and magnetic structures and their temperature dependence of Co$$_{2}$$Z-type hexaferrite (Ba, Sr)$$_{3}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{24}$$O$$_{41}$$ by high-temperature neutron diffraction

高田 幸生*; 中川 貴*; 徳永 仁寿*; 福田 泰成*; 田中 貴佳*; 山本 孝夫*; 橘 武司*; 川野 眞治*; 石井 慶信; 井川 直樹

Journal of Applied Physics, 100(4), p.043904_1 - 043904_7, 2006/08

 被引用回数:65 パーセンタイル:88.88(Physics, Applied)

Co$$_{2}$$Z型六方晶フェライト(Ba, Sr)$$_{3}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{24}$$O$$_{41}$$の高温中性子粉末回折を行い、回折パターンのRietveld解析から結晶構造及び磁気構造の温度依存性を調べた。Ba$$_{3}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{24}$$O$$_{41}$$及びBa$$_{1.5}$$Sr$$_{1.5}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{24}$$O$$_{41}$$では、磁気モーメントが523-573Kにおいてc面方向からc軸方向へと変化することがわかった。また、Sr$$_{3}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{24}$$O$$_{41}$$ではその磁化容易方向の変化温度が50K低下することを見いだした。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討(III)(研究概要)

深沢 栄造*; 田中 益弘*; 山本 博之*; 平 和男*; 山本 正明*; 奥津 一夫*; 羽根 幸司*; 青柳 孝義*; 森川 誠司*; 古市 光昭*

PNC TJ1100 98-007, 60 Pages, 1998/02

PNC-TJ1100-98-007.pdf:4.47MB

TRU廃棄物は、高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いが、発熱性があるものが少ないため、深地層中に大空洞を掘削して処分することが合理的である。またTRU廃棄物は、半減期が十万年以上の核種を含有するため、長期間にわたりこれを人間環境から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討と、大空洞処分技術の開発、及び設計研究を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)平成7年度及び8年度に抽出・検討した事象について、漏れがないことを他研究の成果を踏まえて再検討した上で事象を整理した。また抽出された各事象に対する現状の知見、設計の考え方、課題・対応を整理し、今後の検討の方向性を明確にすることができた。2)人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、人工バリア材料のうち、ベントナイトの周辺に空隙が発生したことを想定し、飽和ベントナイトの自己シール状況の把握と止水機能の確認及び体積変化後の密度分布変化を調べた。また、自己シール性確認実験を補完することを目的に飽和ベントナイト試料に対する膨潤試験を行った。これらの結果を基に、人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性の評価を行った。3)処分システム閉鎖直後の状態を想定し、不飽和状態における底部ベントナイト層の変形挙動ならびに支持力評価を行った。また、平成7年度に実施した飽和状態における変形挙動に関しても再検討を行った。4)平成8年度の委託研究で調査した「大久保モデル」を用いて試解析を実施し、大空洞の処分システム成立性の見通しを検討した。5)ナトリウム型ベントナイト単体、カルシウム型に変質させたベントナイト単体、天然のカルシウム型ベントナイト単体およびカルシウム型に変質させたベントナイトにケイ砂を混合した材料に対し、飽和水酸化カルシウム水溶液を通水させた系で膨潤圧、透水係数を試験により取得した。6)これまで処分システム設計で考慮しているいくつかの処分方式に対し、数値解析法により空洞の安定性を評価した。解析結果により得られる変形、緩み領域を用いて構造的安定性の評価を行うことができた。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討(III)(研究委託内容報告書)

深沢 栄造*; 田中 益弘*; 山本 博之*; 平 和男*; 山本 正明*; 奥津 一夫*; 羽根 幸司*; 青柳 孝義*; 森川 誠司*; 古市 光昭*

PNC TJ1100 98-006, 415 Pages, 1998/02

PNC-TJ1100-98-006.pdf:17.61MB

TRU廃棄物は、高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いが、発熱性があるものが少ないため、深地層中に大空洞を掘削して処分することが合理的である。またTRU廃棄物は、半減期が十万年以上の核種を含有するため、長期間にわたりこれを人間環境から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討と、大空洞処分技術の開発、及び設計研究を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)平成7年度及び8年度に抽出・検討した事象について、漏れがないことを他研究の成果を踏まえて再検討した上で事象を整理した。また抽出された各事象に対する現状の知見、設計の考え方、課題・対応を整理し、今後の検討の方向性を明確にすることができた。2)人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、人工バリア材料のうち、ベントナイトの周辺に空隙が発生したことを想定し、飽和ベントナイトの自己シール状況の把握と止水機能の確認及び体積変化後の密度分布変化を調べた。また、自己シール性確認実験を補完することを目的に飽和ベントナイト試料に対する膨潤試験を行った。これらの結果を基に、人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性の評価を行った。3)処分システム閉鎖直後の状態を想定し、不飽和状態における底部ベントナイト層の変形挙動ならびに支持力評価を行った。また、平成7年度に実施した飽和状態における変形挙動に関しても再検討を行った。4)平成8年度の委託研究で調査した「大久保モデル」を用いて試解析を実施し、大空洞の処分システム成立性の見通しを検討した。5)ナトリウム型ベントナイト単体、カルシウム型に変質させたベントナイト単体、天然のカルシウム型ベントナイト単体およびカルシウム型に変質させたベントナイトにケイ砂を混合した材料に対し、飽和水酸化カルシウム水溶液を通水させた系で膨潤圧、透水係数を試験により取得した。6)これまで処分システム設計で考慮しているいくつかの処分方式に対し、数値解析法により空洞の安定性を評価した。解析結果により得られる変形、緩み領域を用いて構造的安定性の評価を行うことができた。

口頭

モノマーを含有するポリマーゲルの放射線応答特性

佐藤 裕一*; 廣木 章博; 太田 朗生*; 長澤 尚胤; 清藤 一; 岩撫 暁生; 山林 尚道*; 山本 幸佳*; 玉田 正男; 小嶋 拓治

no journal, , 

放射線治療時の放射線照射位置精度の管理に用いるポリマーゲル線量計の作製を目指し、ゲル材料の$$gamma$$線に対する放射線応答性に関する研究を行った。本研究では、ゲルの母剤としてジェランガムを用いた。溶液(1)0.4wt%のジェランガム水溶液と溶液(2)所定濃度の2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA),トリエチレングリコールモノエチルエーテルモノメタクリレート(TG),ポリエチレングリコールジメタクリレート(9G)などを含む放射線検出液を混合し、分光光度測定用セルに流し込み、冷暗所で保管しゲル化させることで、ゲル線量計用ゲルを作製した。作製したゲルに最大25Gyの$$gamma$$線を照射し、ゲル内のポリマー生成に伴う白濁度の変化を吸光度測定により評価した。その結果、溶液2がHEMA2%/9G0.2%では、線量増加に伴い直線的に吸光度が増加し、25Gyで約3に達した。9Gの濃度が増加すると、吸光度は低い線量で急激に増加し、9G1%では約7Gyで吸光度約3に達することがわかった。また、TG/HEMA/9Gを含む場合では、その組成比に依存して、5Gy付近から10Gyの間で急激に吸光度が増加するゲルを作製できた。したがって、モノマーの組成比を変えることで、線量に応答した白濁度を制御することができ、ガン治療時の線量集中領域となる10-20Gyの領域を可視化できるゲル線量計開発の見通しが得られた。

口頭

乾式回収粉の粒度調整技術開発,3; 衝突板式気流粉砕機の最適化検討

瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 佐藤 寿人

no journal, , 

MOXペレットの乾式回収粉の粒度調整を目的として、衝突板式気流粉砕機の分級性能に影響を及ぼす遠心分級機の最適化について検討を行った。乾回粉の粒度を10-250$$mu$$mの範囲で調整するため、衝突板式気流粉砕機において、新たに作製した遠心分級機の構成機器等をパラメータとした模擬原料粉の粉砕試験を実施した。衝突板式気流粉砕機の遠心分級機のパラメータを最適化することにより、乾回粉を10-250$$mu$$mの範囲で粒度調整が可能となる見通しが得られた。

口頭

乾式回収粉の粒度調整技術開発,2; 粉砕機の選定・評価

山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 佐藤 寿人

no journal, , 

MOX燃料ペレットの乾式回収粉を約10$$sim$$250$$mu$$mの範囲で粒度調整することを目的とし、石臼式及び衝突板式気流粉砕機の選定・評価を行った。両粉砕機ともに粒度調整が可能であることを確認したが、試験結果を総合的に評価し、衝突板式気流粉砕機が粒度調整技術の開発に適していると判断した。本試験で得られた課題・改良点を次年度の試験に反映し、引き続き粒度調整技術の開発を進めた。

口頭

Pulverization characteristics of a collision plate type jet mill for particle size adjustment of recovered powder in the MOX fuel fabrication process

川口 浩一; 瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 石井 克典

no journal, , 

資源の有効利用とPu在庫低減のために、燃料製造における規格外ペレットのリワークが必要である。乾式回収粉の粒径及び原料粉への添加率を調整することで、密度降下剤無しでペレットの焼結密度をコントロールできる。衝突板式粉砕機の分級ゾーンと粉砕室を分離し、分級と粉砕を段階的に行うことで、粉砕室における粒子の粉砕特性を評価した。分級・粉砕を5サイクルを繰り返す間にピーク粒径が徐々に減少した。望ましい粒径の粒子を主要成分にもつ粉砕粉が得られる粉砕機として衝突板式粉砕機は有望である。

口頭

乾式回収粉の粒度調整技術開発,4; 衝突板式気流粉砕機の粉砕特性評価

牧野 崇義; 山本 和也; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 磯 秀敏

no journal, , 

MOXペレットの乾式回収粉の粒度調整技術開発を目的として、硬度が同程度で密度(比重)の異なる材質により製作した模擬ペレットを用いた粉砕・分級試験を実施した。衝突板式気流粉砕機の分級性能に影響を及ぼす遠心分級機のクリアランス等をパラメータとした粉砕・分級試験の結果を報告する。

口頭

MOX粉末の乾式リサイクルのための衝突板式ジェットミルの特性評価

川口 浩一; 瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 石井 克典

no journal, , 

高速炉用燃料製造工程のMOX燃料スクラップの乾式リサイクルにおいて、リサイクル粉末の粒径調整が可能な粉砕機として衝突板式ジェットミルが有望視されている。同装置は分級室と粉砕室とから構成され、分級室の運転条件を変えることで回収される粉砕粉の粒径を調整できる。本研究では、粉砕室に重点をおいた試験を行い、粗粒成分を過粉砕せずに粉砕していることを確認した。

口頭

Research on the improvement of particle size adjustment technology of dry recovered powder and the sintered density control

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 深澤 智典*; 福井 国博*

no journal, , 

原子力機構では、核燃料物質の有効利用のため、規格外MOX燃料ペレットの再利用を目的とした乾式回収粉の粒度調整技術の開発を進めている。MOX原料粉末に対する乾式回収粉の添加量や粒度を調整することにより、ポアフォーマを添加せず、MOXペレットの密度を約85%T.D.に制御することが可能である。また、乾式回収粉について、250$$mu$$m以下で粒度調整することが求められていることから、粗粉砕により調製した粒度約500$$mu$$mの模擬粉末(CeO$$_{2}$$)を用いて、衝突板式気流粉砕機(粉砕機)の運転パラメータが粉砕特性や焼結性に及ぼす粉砕粉の影響を評価した。粉砕機の遠心分級機のクリアランスを狭めることにより、250$$mu$$m以下の範囲で粒度調整が可能となることを確認した。粉砕機の運転パラメータを調整することにより、約250$$mu$$m以下で粉砕粉の粒度を細かく制御できるため、MOX乾式回収粉においても粒度調整が可能と期待される。さらに、粉砕機により得られた粉砕粉30wt%を原料粉に添加し、成型, 焼結を行った結果、約85.0%T.D.のペレットが得られた。これにより、本粉砕機は粒度調整や焼結密度制御に有望な手法と期待される。

口頭

乾式回収粉の粒度調整技術開発,5; 粒度調整粉によるペレット焼結特性への影響評価

山本 和也; 瀬川 智臣; 牧野 崇義; 川口 浩一; 磯 秀敏; 石井 克典

no journal, , 

乾式回収粉(乾回粉)の粒度を約250$$mu$$m以下の範囲で調整するため、衝突板式気流粉砕機による模擬乾回粉の粒度調整試験及び密度制御技術開発のための粒度調整粉を用いた成型・焼結試験を実施した。本試験結果により、衝突板式気流粉砕機のパラメータを調整することにより、粒度調整範囲の拡大が可能となること、また粒度調整粉を用いて、ペレットの焼結密度制御が可能となる見通しを得た。

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