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論文

Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target

奥津 賢一*; 山下 琢磨*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 170, p.112712_1 - 112712_4, 2021/09

水素同位体を利用したミュオン触媒核融合($$mu$$CF)では、核融合によって2.2$$mu$$sの寿命を持つミュオンが再放出され、それが次の標的と新たな核融合を引き起こす。我々は、水素・重水素混合固体から放出されたミュオンを収集して輸送する同軸輸送管を新たに開発し、輸送のための加速電圧などについて検討したので報告する。

論文

Time evolution calculation of muon catalysed fusion; Emission of recycling muons from a two-layer hydrogen film

山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 169, p.112580_1 - 112580_5, 2021/08

重水素・三重水素混合固体標的に負ミュオン($$mu$$)を入射し、ミュオン触媒核融合反応($$mu$$CF)の時間発展をルンゲクッタ法によって計算した。核融合によって生成する中性子の強度や、固体標的から真空中に放出されるミュオン量を最大化する三重水素含有率を明らかにした。

論文

Fuel debris' air cooling analysis using a lattice Boltzmann method

小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 河村 拓馬; 上澤 伸一郎; 山下 晋; 吉田 啓之

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 6 Pages, 2019/05

福島第一原子力発電所の廃炉の方法の一つとして、乾式法が挙げられる。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、空冷性能のCFD評価手法としてJUPITERコードを開発している。しかしながら、JUPITERコードにおいて、複雑な原子炉内構造物を捉えた解析を実施するためには、非常の多くの計算資源と計算時間が必要となる。このような問題に対して、本研究ではGPUスーパーコンピュータに適した格子ボルツマン法に基づくCityLBMコードを開発している。CityLBMにてDry methodを模擬したJAEAの実験に対して検証計算を行なった結果、JUPITERコードと同様の結果が得られることが示された。また、同じ解像度および同数の並列数にて計算速度の比較を行った結果、GPUを用いたCityLBM法は、CPUを用いたJUPITERの1/6の計算時間にて解析が行えることが示された。以上の結果より、CityLBMは熱流動解析コードの有効な手法の一つであることが示された。

論文

Applicability of iron phosphate glass medium for loading NaCl originated from seawater used for cooling the stricken power reactors

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/09

福島第一原子力発電所での汚染水処理により生じたスラッジの廃棄体化候補技術として、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体による固化法の適用性を検討している。本報では、スラッジに含まれる海水成分であるNaClのIPG媒体への充填挙動及びガラス物性を評価するため、100g規模の基礎試験を行った。試験の結果、IPG媒体に対してNa$$_{2}$$O及びClを約19及び15mol%まで充填できた。NaCl成分の充填によりガラスの架橋構造の分断が生じることで、ガラス転移温度及び結晶化開始温度が低下する傾向が認められた。化学的耐久性については、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$濃度が高いIPG媒体を用いることでホウケイ酸塩系の高レベルガラスの1/10程度の浸出速度となることがわかった。

論文

Behaviour of IPG waste forms bearing BaSO$$_{4}$$ as the dominant sludge constituent generated from the treatment of water used for cooling the stricken power reactors

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/09

東日本大震災で被災した原子炉の冷却に使用している大量の水は、放射性物質で汚染しているため、汚染水の浄化方法や浄化によって発生した廃棄物の安定化法について、国内でさまざまな取り組みがなされている。ここでは、発生した廃棄物の中、BaSO$$_{4}$$を主成分とするスラッジを対象として、鉄リン酸ガラスを媒体として、スラッジの廃棄体化について検討を行っている。これまでの研究の結果、ストロンチウム核種を含有するBaSO$$_{4}$$スラッジの廃棄体化に鉄リン酸塩ガラスが十分に機能することが判明した。

口頭

Radiation protection feature and research at Tokai reprocessing plant

百瀬 琢麿; 遠藤 邦明; 伊東 康久; 山下 朋之; 並木 篤; 眞田 幸尚; 秋山 聖光; 武石 稔; 田子 格; 古田 定昭

no journal, , 

原子力機構の核燃料サイクル工学研究所では日本で最初の再処理工場が1977年から運転されてきた。再処理施設における全般的な放射線管理は、連続モニタリングやサンプリング手法による作業環境の監視により行われている。連続モニタとしては、$$gamma$$線,中性子線,空気中$$alpha$$$$beta$$放射能のためのモニタが無用な被ばくを防止するため集中監視システムとして設置されている。また、再処理施設からの排気・排水については規制値を遵守するため、連続測定やサンプリング測定により確認している。さらに、施設からの公衆と環境の影響を評価するため、周辺環境における監視が行われてきた。この発表では再処理施設における放射線防護の特徴と最近の研究開発の取り組みについて紹介する。

口頭

再処理施設における換気停止時の放射線管理; ダストモニタへのラドン子孫核種による影響

飯嶋 信夫; 眞田 幸尚; 山下 朋之; 百瀬 琢麿

no journal, , 

再処理施設等の核燃料物質を非密封で取扱う施設において、作業員の内部被ばくを防止するため、ダストモニタにより空気中放射性物質濃度の連続的な測定・監視を行っている。施設外への放射性物質の放出を防ぐために、核燃料取扱施設内の空気は強制的に換気されており、自然界に存在するRnからの子孫核種濃度は環境中に比べて低く、施設内における人工放射性物質の検出に大きく影響しない。しかしながら、激甚災害時や換気制御のトラブルによって施設の換気が停止した場合、ダストモニタに対するRn子孫核種の影響が大きくなり、人工放射性核種の検出が難しくなると考えられる。そこで、本研究では、稼動前の施設において換気停止した状態におけるRn子孫核種のダストモニタへの影響について調査し、換気停止時の空気中放射性物質濃度の管理方法について検討した。

口頭

再処理施設における換気停止時の放射線管理; ダストモニタへのラドン子孫核種の影響

外間 智規; 飯嶋 信夫; 眞田 幸尚; 山下 朋之; 百瀬 琢麿

no journal, , 

再処理施設等の核燃料物質を非密封で扱う施設において、作業員の内部被ばく防止を目的として、ダストモニタによる空気中放射性物質濃度の連続測定を行っている。激甚災害時や換気制御のトラブルによって換気が停止した場合、ダストモニタへのラドン子孫核種の影響が大きくなり、施設起因の放射性物質の検出が困難になると予想される。本研究では、換気停止時の施設内ラドン及びラドン子孫核種の挙動を把握し、空気中放射性物質濃度の管理方法について検討を行った。再処理施設内の稼動前施設において、換気を停止し、施設内のラドン濃度及びラドン子孫核種計数率の変動を測定した。換気停止直後からラドン濃度は一定の割合で増加した。ダストモニタによって測定された$$alpha$$線,$$beta$$線計数率には、一定の増加傾向が見られなかった。$$alpha$$線,$$beta$$線計数率の変動にはエアロゾルの挙動がかかわっている可能性がある。換気停止時の空気中放射性物質濃度の管理は、$$alpha$$線,$$beta$$線計数率の変動を考慮し、警報値を設定する方法が有効であると考えられる。

口頭

液体シンチレーションカウンターを用いたスミア測定法の開発

中村 圭佑; 飯嶋 信夫; 山下 朋之; 柴 浩三; 百瀬 琢麿

no journal, , 

再処理施設等で取り扱う純ベータ線放出核種に対する管理方法として、液体シンチレーションカウンターを用いた簡易的な測定手法を開発した。液体シンチレーションカウンターを用いることで、線源の自己吸収や、空気中の減衰といった、測定における妨害要因を排除でき、高い計数効率が実現できる。また、スミアろ紙を直接液体シンチレータに溶かし込むことで、前処理を必要としない、簡易的で迅速な測定手法となることが期待される。今回、さまざまな線源について、スミアろ紙を混合した状態の試料を作成し、得られたエネルギースペクトルより、本手法の有効性について評価した。発表にて、評価の結果について報告する。

口頭

福島第一原子力発電所事故時における東海再処理施設の放射線管理の対応

外間 智規; 眞田 幸尚; 山下 朋之; 柴 浩三; 百瀬 琢麿

no journal, , 

平成23年3月11日の東日本大震災に伴い、福島第一原子力発電所から放射性物質が大気中に放出された。放出された放射性物質は東海再処理施設内に到達し、放射線管理上の影響が無視できない状況となった。東海再処理施設の放射線管理では影響の大きさを3段階に分け、それぞれの状況に対応した放射線管理を行った。本発表では各状況における放射線管理の考え方、具体的な管理方法、今後の課題について述べる。

口頭

土壌加熱による放射性セシウムの挙動評価

横澤 拓磨; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 時澤 孝之; 長沼 政喜; 青木 勝巳

no journal, , 

放射性セシウムに汚染された土壌の簡便な除染方法の検討の一環として、セシウム化合物の比較的低い温度における高い揮発性に着目した加熱除去法に関する基礎的な試験を行った。本研究では放射性セシウムの加熱除去可能性の調査方法として放射性セシウムを含む環境中の土壌をるつぼ規模の加熱試験することで同核種の揮発挙動を評価した。その結果、1300度-1時間までの加熱による放射能の変化は、放射能の値のばらつきは見られるものの揮発挙動は見られなかった。また、土壌と炭酸セシウムの加熱前後の結晶構造の確認の結果、CsAlSiO$$_{4}$$等の安定な化合物を形成することを確認した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化技術適用性検討; 廃ゼオライトのガラス固化にかかわる基礎検討

小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平; 菖蒲 康夫

no journal, , 

汚染水処理に伴い発生する廃ゼオライトの廃棄体化候補技術の比較評価に向けて、既存技術であるガラス固化法の適用性の検討を進めている。本報では、Cs吸着装置のゼオライト等メディア(吸着剤)を対象として、ガラス化に適した組成の検討・設定を行うとともに、各吸着材を用いてガラスを作製し、ガラス化状態や化学的耐久性、ガラス固化による減容効果等について評価を行った。その結果、ガラス化できる条件(組成,温度)を把握するとともに、ゼオライトをガラス固化することで約3分の1程度まで減容化できること、作製したガラスは良好な化学的耐久性を有すること等を明らかにした。

口頭

Fundamental study on immobilization of sludge generated from treatment of remaining water used for cooling of the stricken power reactors

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 鈴木 良和*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

東日本大震災によって被災した福島第一原子力発電所の原子炉を冷却するために使用されている大量の水が、原子炉建屋やタービン建屋内に滞留水となって残留している。これらの滞留水は、CsやSr等の放射性物質によって汚染されているため除染が必要である。これまでに公開された情報によると、福島第一原子力発電所は、滞留水を除染するプロセスのひとつに、フランスのラ・アーグ再処理工場で用いられている除染装置を採用しているようである。文献によると、同装置を用いた場合、Csはフェロシアン化物と、またSrはBaSO$$_{4}$$と沈殿させることにより、スラッジとして分離することができる。以上の調査結果のもと、本研究では、BaSO$$_{4}$$を模擬スラッジとして、さまざまな溶融温度で鉄リン酸塩ガラスに充填する試験を行った。その結果、BaSO$$_{4}$$は加熱によってBaOに分解し、最大48mol%のBaOがIPG中に溶け込むことがわかった。さらにBaOを充填したガラス固化体の場合、BaOの充填率が高いほど、また低い溶融温度で製造したガラスほど、ガラス固化体として良い性能を示すことが判明した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,3; スラッジのガラス固化にかかわる予備試験

天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 中村 洋貴*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 小林 秀和

no journal, , 

汚染水処理に伴い発生する、放射性CsやSrを含有するスラッジの固化媒体候補として、高い充填効果等が期待できる鉄リン酸塩ガラスを選定した。本報では、スラッジに含まれると考えられる成分のうち、ガラス化に及ぼす影響が大きいと考えられる硫酸根を含むBaSO$$_{4}$$を模擬廃棄物とし、これを化学的耐久性に優れた組成の鉄リン酸塩ガラス媒体により固化する予備試験を行った。その結果、BaOを約48mol%まで高充填できること、また模擬ガラス固化体は良好な化学的耐久性を示すことを確認した。

口頭

ラマン分光測定による白金族含有ガラスの構造評価

永井 崇之; 大山 孝一; 小林 秀和; 守川 洋; 横澤 拓磨; 中島 正義; 山下 照雄; 天本 一平

no journal, , 

溶融状態で長期保持した白金族化合物含有模擬ガラスの凝固試料を対象にラマン分光測定を行い、RuO$$_{2}$$結晶やホウケイ酸ガラスのラマンスペクトルと比較し、白金族化合物粒子周辺のガラス構造を評価した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,2; スラッジ固化の概要と固化媒体の選定

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 鈴木 良和*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

被災した原子炉で使用された冷却水は汚染しているため、放射性廃棄物発生容量を低減化する観点から汚染水の除染が行われている。本研究において、汚染水の処理で発生する沈殿物(スラッジ)の成分を推定し、これを廃棄体化するのに適したガラス媒体を検討したところ鉄リン酸塩ガラスが有効であることが判明した。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,1; 廃ゼオライトのガラス固化にかかわる予備試験

横澤 拓磨; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平

no journal, , 

汚染水の処理により発生するCsやSrを主体とする放射性物質を含有した放射性二次廃棄物である廃ゼオライトの廃棄体化候補技術の一つとして、既存技術であるガラス固化法の適用性を検討している。本報では、廃ゼオライトのガラス固化可能な組成範囲を明らかにするために、Kurion社製Cs吸着装置で用いられているゼオライトを対象にるつぼ規模での溶融試験を実施した。その結果、ガラス成分試薬を添加し、組成を調整することによりゼオライトを良好にガラス固化できることを確認した。また、模擬高レベル廃棄物固化ガラスと同等の化学的耐久性であることを確認した。

口頭

汚染水処理に伴う二次廃棄物のガラス固化に関する試験検討

小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平

no journal, , 

汚染水処理に伴って発生する二次廃棄物の廃棄体化技術検討の一環として、候補技術の一つであるガラス固化法の廃ゼオライトや廃スラッジへの適用性評価にかかわる予備的な試験・検討を行った。廃ゼオライトについては、溶融時にガラス組成を調整することにより、良好な化学的耐久性を有するガラスを作製できた。また、廃スラッジに含まれる成分のガラス化への影響検討を行った結果、ホウケイ酸塩系以外のガラス媒体の適用も視野に入れつつ、各成分のガラス化への影響を詳細に検討していく必要があることがわかった。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,5; 鉄リン酸塩ガラス媒体によるNaCl固化処理にかかわる基礎試験

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

福島第一原子力発電所での汚染水処理により発生したスラッジの固化媒体候補の一つとして、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体に着目した試験検討を実施している。本報では、IPG媒体によりスラッジ成分の一つである塩化ナトリウム(NaCl)を固定化(ガラス化)するための条件及びNaCl充填IPGの熱特性について検討した。その結果、IPG媒体とNaClの混合比9:1において均質なNaCl充填IPGが作製できること及びNaCl充填により結晶化しやすくなることがわかった。

口頭

汚染水処理廃棄物の廃棄体化に向けたガラス固化適用性検討,4; 鉄リン酸塩ガラス媒体によるBaSO$$_{4}$$固化処理にかかわる基礎試験

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

東日本大震災で被災した原子炉を冷却するために使用し、放射性物質によって汚染された大量の水(汚染水)が、福島第一原子力発電所の原子炉建屋やタービン建屋に滞留している。現在、汚染水については、除染装置による処理が進められており、除染後の水の一部は冷却水として再利用されている。一方、汚染水の処理により、CsやSr等の放射性物質を含有したスラッジが二次廃棄物として発生している。本研究は、このような二次廃棄物をより安全に管理すべく、これを安定なガラス固化体とするための適切なガラス媒体の選定、選定したガラス媒体への二次廃棄物充填、及び作製したガラス固化体の性能評価を行い、得られた成果を、実際の二次廃棄物の廃棄体化検討に反映していくことを目的としている。今回、スラッジ構成物質のうち、BaSO$$_{4}$$を対象として鉄リン酸塩ガラス(IPG)を用いた廃棄体化試験を行い、BaSO$$_{4}$$の固化処理に適切なIPG組成やガラス固化条件、及び同伴するSrの影響についてデータを取得したところ、IPGがBaSO$$_{4}$$を主体とするスラッジの固媒体として有効であることが確認された。

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