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瀬川 智臣; 川口 浩一; 加藤 良幸; 石井 克典; 鈴木 政浩; 藤田 峻也*; 小林 昌平*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*
Proceedings of 2019 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2019) (Internet), 9 Pages, 2019/05
硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から混合酸化物への転換において、マイクロ波加熱脱硝法が利用されている。マイクロ波加熱の効率性及び均質なUO
粉末を製造するための加熱均一性の向上を目的とし、塩化カリウム寒天及び硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験、並びに数値シミュレーションによる解析を実施した。硝酸ウラニル溶液の誘電損失に調整した塩化カリウム寒天を用いたマイクロ波加熱試験により、マイクロ波加熱脱硝に最適なサポートテーブル高さは50mmとなることを確認した。また、断熱材を用いた硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験により、脱硝時間の短縮によるエネルギー利用効率の向上及び脱硝体の剥離性が改善による収率の向上を確認した。さらに複数のサンプリング位置において採取したUOについて、いずれも粉末特性が改善し高密度のペレットが作製可能となることが明らかになった。断熱材を設置することで硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱の均一性が向上することが数値シミュレーションにより示された。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*; 瀬川 智臣; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典
Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 7 Pages, 2018/11
使用済燃料の再処理工程において、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液をマイクロ波加熱脱硝法により、酸化ウラン・酸化プルトニウム混合酸化物粉末に転換しており、今後、量産規模の脱硝技術を開発する上で、マイクロ波加熱時の突沸及び噴きこぼれ防止のために運転条件の把握が求められる。本研究において、溶液の誘電率の増加に伴い熱伝導係数が低下することを明らかにした。また、噴き上げ現象においては気泡成長よりも無数の微小気泡の発生が支配的に影響を及ぼすと考えられる。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 山田 美一; 加藤 良幸; 石井 克典
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 8 Pages, 2018/07
使用済燃料を再処理する工程において、マイクロ波加熱脱硝法により、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から酸化ウラン・酸化プルトニウム混合酸化物粉末を製造している。将来に向けた量産規模の脱硝技術開発において、マイクロ波加熱時の沸騰中の突沸及び噴きこぼれを防止するため、十分に運転条件を把握することが求められる。本研究においては、高誘電損失の硝酸ウラニル水溶液の模擬物質として塩化カリウム水溶液において、KCl濃度の増加に伴う誘電損失の増加に伴い、溶液表面でマイクロ波が損失することを実験及び電磁場解析により確認し、加熱状態の変化が突沸の発生に影響を及ぼすことを明らかにした。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 長南 史記*; 湯浅 朋久*; 八巻 辰徳*; 瀬川 智臣; 山田 美一
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07
核燃料サイクルにおける使用済み燃料の再処理の転換工程においてマイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避ける運転条件を十分に把握する必要がある。マイクロ波加熱時の突沸現象を明らかにするため、突沸の発生について高速度カメラによる詳細な観察を実施した結果、マイクロ波照射により加熱が進行し単一気泡による突沸に至るケース、気泡の生成と停止が間欠的に起こり、最終的に単一気泡による突沸に至るケース、気泡生成を伴わず蒸発が進行するケースの3種類に分類できることを明らかにした。また、突沸を引き起こす単一気泡周辺の流れ構造の可視化に成功した。さらに、液体表面の微小気泡を観察し、その生成と成長に対する必要熱量とマイクロ波加熱に伴う放出熱量との比較評価を行い、突沸と微小気泡との関係性を明らかにした。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 加藤 良幸; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルの再処理工程において、プルトニウム・ウラニル混合硝酸溶液をプルトニウム・ウラン混合酸化物(MOX)原料粉末に転換するため、マイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避ける運転条件を十分に把握するとともに、対象物の誘電特性がそのマイクロ波加熱特性に及ぼす影響を評価し、装置や運転条件を最適化する必要がある。本研究では、物質の誘電率及び設置位置のマイクロ波加熱特性に及ぼす影響を評価することを目的として、高誘電率溶液の塩化カリウム水溶液及び寒天を用いた可視化観測及び電磁場解析による加熱部位の評価を行い、溶液の誘電率の増加により、沸騰挙動が大きく変化し、またマイクロ波のサポート高さの増加により、加熱特性に差が現れることを明らかにした。溶液の誘電損失係数の増加によりマイクロ波の半減深度が減少し溶液内部まで加熱されないため、突沸が起こりにくくなると考えられる。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 山田 美一; 加藤 良幸; 石井 克典
no journal, ,
使用済み燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱脱硝法により、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から酸化ウラン・酸化プルトニウム混合酸化物(MOX)粉末を製造している。マイクロ波加熱脱硝法は沸騰現象を伴うことから、将来に向けた量産規模の脱硝技術開発において、突沸及び噴きこぼれを避ける運転条件を把握する必要がある。本研究では、マイクロ波加熱時の突沸現象の機構解明を目的とし、突沸時に瞬時に無数に発生する気泡の生成メカニズムについて考察を行った。気泡の不均質核生成時の接触角が177
Cの場合、不均質核生成頻度の理論値は実験値と概ね一致し、またその時の過熱度は35Cに近いことがわかった。突沸時の噴き上げ現象の気泡生成メカニズムは、過熱液相内で不均質核生成により気泡が瞬時に大量に生成され、その気泡群が急激に成長することにより突沸現象に至ることを明らかにした。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*; 瀬川 智臣; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典
no journal, ,
核燃料サイクルにおける使用済み燃料の再処理転換工程において、マイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では過渡沸騰現象を伴うことから、突沸による噴きこぼれの発生を防止するための運転条件の把握やそのメカニズムの解明が求められる。本研究では、マイクロ波加熱による突沸発生機構の解明を目的として突沸のモデルを想定し、突沸時の可視化結果から気泡生成頻度・気泡体積を計算し、気泡の瞬時生成と成長のメカニズムについて考察を行った。マイクロ波加熱時の突沸現象のメカニズムとして、過熱液相内の不均質核生成によって固液界面ナノバブルが瞬時に大量に生成し、その気泡群が急激に成長した後、崩壊し、気泡内圧の放出によって激しく噴き上がる現象が生じると考えられる。
小林 昌平*; 藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*; 瀬川 智臣; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典
no journal, ,
使用済燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱脱硝法が利用されている。将来に向けた量産規模の脱硝技術を開発する上で、マイクロ波加熱時の突沸及び噴き零れを避けるため、運転条件を十分に把握することが求められる。本研究において、模擬物質として塩化カリウム水溶液を用いて、塩化カリウムの濃度とマイクロ波出力をパラメータとして、突沸の発生する条件の評価を行い、塩化カリウムの濃度が増加するに従い、突沸現象が起こりにくくなることを明らかにした。
長南 史記*; 阿部 豊*; 湯浅 朋久*; 金子 暁子*; 瀬川 智臣; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルの再処理工程において、マイクロ波加熱脱硝法(MH法)により硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液を混合酸化物(MOX)原料粉末に転換している。処理能力向上のためにはマイクロ波加熱時の混合溶液の突沸・吹き零れといった過渡沸騰現象を防止し、装置や運転条件を最適化する必要がある。本研究では、試料容器下部に設置したサポーターの高さに注目し、サポート高がマイクロ波照射時の溶液の加熱特性に及ぼす影響を評価した。また、電磁場解析シミュレーションによるマイクロ波オーブンモデルの解析・評価を行い、実験結果との相関を調べた。これらの結果を基に、マイクロ波オーブン内の最適なサポート高について検討した。本研究により、サポート高が試料のマイクロ波加熱効率に対して重要なパラメータの一つであることが明らかとなった。
長南 史記*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 金川 哲也*; 藤田 峻也*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルにおいて、使用済み核燃料の再処理溶液からウラン・プルトニウム混合酸化物(MOX)を製造する際にマイクロ波加熱脱硝法が使用されている。処理能力向上のためにはマイクロ波加熱時の混合溶液の突沸・吹き零れといった過渡沸騰現象を防止し、装置や運転条件を最適化する必要がある。試料容器下部に設置した誘電体サポートがマイクロ波照射時の溶液の加熱特性に及ぼす影響を明らかにするため、加熱部位に対するサポート高さとの関係を評価した。被加熱物である水寒天の内部断面の温度分布測定により、その加熱部位は誘電体サポート高さの影響を受けることが判明した。また、電磁場解析シミュレーションにより、マイクロ波は定常波様となっており、被加熱物の加熱に強く影響していることが明らかとなった。
長南 史記*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 金川 哲也*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルにおいては、使用済み核燃料を硝酸で溶解し、マイクロ波加熱脱硝法により、混合酸化物(MOX)原料粉末に転換している。処理能力向上のためにはマイクロ波加熱時の混合溶液の突沸・吹き零れといった過渡沸騰現象を防止しつつ、装置や運転条件を最適化する必要がある。本研究では、試料容器下部に設置したサポート高さに着目し、サポート高さがマイクロ波照射時の溶液の加熱特性に及ぼす影響を評価するため、加熱効率及び寒天を用いた加熱部位の測定、また電磁場解析シミュレーションによるマイクロ波加熱オーブンモデルの解析・評価を行い、誘電体サポートの高さが加熱効率や被加熱部位に大きく影響することを確認した。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 長南 史記*; 湯浅 朋久*; 八巻 辰徳*; 瀬川 智臣; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルの再処理工程において、マイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び吹き零れを避ける運転条件を十分に把握する必要がある。マイクロ波加熱時に生じる溶液の突沸現象の発生機構の解明を目的とし、核生成時の詳細観測を行い、突沸現象前後における熱量の関係から突沸現象の発生機構の考察を行った。気泡生成・成長に必要な熱量と突沸により放出された熱量を比較した結果、両者は概ね等しい値であることを確認した。突沸現象とは過熱液相から微小気泡が瞬時に無数に発生・成長することにより、水が急激に噴き出される現象であると考えられる。
藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣; 山田 美一
no journal, ,
核燃料サイクルの再処理工程において、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液をプルトニウム・ウラン混合酸化物(MOX)原料粉末に転換するため、マイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避けるため、運転条件を十分に把握する必要がある。本研究では、マイクロ波加熱時に生じる突沸現象の発生機構の解明を目的として、液面近傍での微小気泡生成・成長挙動の可視化観測を行い、気泡径の計測、核生成頻度の算出により、微小気泡生成・成長に必要な熱量を推定した。突沸によって放出された熱量との比較検討を行った結果、突沸により放出される熱量と微小気泡生成・成長に必要な熱量がオーダーで一致することを確認した。
