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坂場 成昭
第3回原子力システム研究開発事業平成20年度成果報告会資料集(CD-ROM), 2 Pages, 2009/01
文部科学省受託事業である「化学的不純物アクティブ制御による原子炉材料長寿命化の研究開発」における平成18年度から平成20年度の成果について報告する。主な成果は以下のとおりである。(1)化学組成の制限値及び制御アルゴリズムを提案した。(2)提案する組成を逸脱した場合には、一酸化炭素濃度を高く保つことが重要であることを見いだし、10ppmの一酸化炭素注入により効果的に安定領域に導けることを明らかにした。(3)ハステロイXRの腐食試験により提案した制御領域が将来ヘリウムガス炉において制御すべき領域として適切であることが示唆された。今後は、注入による副作用の検討,設備の簡素化の検討により全体をまとめる計画である。本事業終了後の展開としては、不純物組成を適切に制御することによるIHX伝熱管の長期健全性維持を検証するため、クリープ試験により材料健全性を確認するとともに予寿命評価手法を構築し、化学的不純物制御の観点から将来ヘリウムガス炉の経済性向上を実証していきたい。
林 博和
第3回原子力システム研究開発事業平成20年度成果報告会資料集(CD-ROM), 2 Pages, 2009/01
原子力システム研究開発事業「液体Gaを用いた高効率マイナーアクチノイド分離回収技術の開発」の背景とねらい,研究開発成果,今後の展望等について紹介する。本技術開発では、液体金属抽出法においてこれまで研究開発が行われてきたCdやBiより優れた性能を示す可能性のある液体金属であるGaの適用性を確認し、経済性の飛躍的向上が可能な乾式法による高効率MA分離回収プロセスの成立性を確認することを目的とし、平成17年度から19年度に研究開発を行った。Am及びCeを用いた基礎試験によって液体Ga/溶融塩系においてMAと希土類の分離が可能であることを、プロセス検討によってMA分離回収プロセスの成立性を確認した。また、773KでのGa中のAm及びCeの活量係数の比が1073Kで報告されているPuとCeの活量係数の比よりも2桁程度小さいことが、本研究で得られたAm/Ce分離性能がPuとCeの活量係数の比から予想される値よりも小さいという実験結果の主な原因であることを示した。
根本 義之
no journal, ,
これまでに導入されている原子炉構造材料の劣化診断技術は、いずれも微細き裂などの損傷が発生した後にそれを検知可能である。一方、これまでに著者らが行った研究では、合金組成,照射損傷量が異なる6種類のオーステナイトステンレス合金中性子照射材において、照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性と磁気パラメータの間に相関関係があることを示した。それに基づき、著者らはき裂発生以前のIASCCの予兆を非破壊で検知する磁気的診断手法開発のため、相関関係の機構解明研究及び機器開発研究を行った。中性子照射材及び模擬材を用いたIASCC感受性評価試験,磁気測定試験,微細組織解析等により、IASCC感受性と磁気パラメータの相関関係の主な原因は、照射誘起偏析による粒界でのCr欠乏,Ni富化に基づく磁性相生成であることを明らかにした。また、実機での耐環境性,遠隔性,操作性を考慮した磁気測定装置の要素技術を開発し、
線照射試験及び中性子照射材の磁気測定試験等を行い、実機への適用可能性を検討した。今後は測定精度の改良,実機における実証試験などを行っていくべきと考えられる。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。昨年度までに検出プロセスにかかわる基礎試験を終え、その結果に基づき微量Na分析装置を設計・製作した。今年度は、集積板への付着率評価試験と製作した微量Na分析装置による安定同位体検出試験を行った。付着率評価試験では、集積板候補材の比較により集積板の材料として選んだTi多孔質体へのNa付着量を分析し、エアロゾルの集積板への付着率は20%との結果を得た。また、付着には凹凸形状が寄与することを確認した。安定同位体検出試験では、1波長のレーザのみを使うイオン化機構を用いて、製作した装置でエアロゾルを検出できることを確認した後、高感度化が期待される電場を使うイオン化機構を用いてエアロゾルを検出し、感度が約8倍に向上したことを確認した。さらに極短パルス電源を用いるシステムへ改造し、S/N比を5倍改善した。今後、検出方法の最適化を図り、
Naを用いて微量濃度のエアロゾルを検出し、来年度には
Naの検出性能を評価する。本研究により、高速炉プラントの安全性を向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与する。
高野 公秀
no journal, ,
本事業では、熱的特性に優れるTiNを不活性母材とし、Pu及びAmからなる窒化物を分散させた非均質リサイクル用MA高含有窒化物燃料の製造技術開発を実施している。平成18年度にはMA窒化物を模擬したDyN及び母材のTiNそれぞれについて、粉砕や焼結助剤添加等高密度化のための条件を定めた。平成19年度にはDyN焼結体を破砕して粒子状とし、TiN粉末と混合・成型したものを焼結加熱して模擬窒化物燃料ペレットの製造技術開発を実施した。混合時には、ヘプタン溶媒中で超音波を用いた湿式混合法を採用することにより、ペレット中の粒子の均質分散性を向上させた。DyN粒子径及び含有率をパラメータとして製造性への影響を調べた結果、母材密度及びペレット形状の観点から、DyN含有率20mol%程度まで、粒子径60-180
mの範囲が適切であることを明らかにした。一方、調製したペレットの熱伝導率を測定し、理論計算により求めた2相混合系の有効熱伝導率と比較検討した結果、粒子径が大きい程熱伝導率が理論計算値よりも低下する度合いが大きいことがわかり、熱伝導率の観点からも上記の範囲が適切であることを明らかにした。平成20年度には、(Pu,Am)N窒化物固溶体粒子を調製し、窒化物燃料ペレットの製造実証試験を実施するとともに、その熱伝導率を明らかにする。
荒井 康夫
no journal, ,
平成19年度から3年計画で開始した標記課題名の受託の平成19年度及び20年度の成果と今後の計画について発表する。He挙動の解明とモデルの構築では、Heの拡散挙動評価を目的とした高温高圧下でHeを吸蔵させた単結晶及び多結晶UO
試料の作成,比較的短半減期のアルファ崩壊核種であるPu-238あるいはCm-244を含有した酸化物の調製と経時寸法変化測定,He放出挙動に着目したMOX燃料ピンの照射後パンクチャ試験,照射中及び保管中のMA含有MOX燃料中のHe生成量評価のための簡易式の作成等をこれまでに実施した。Cm酸化物等の基礎特性の解明では、Am-Pu混合酸化物の熱伝導率,酸素ポテンシャルの温度並びにO/M比依存性測定,MA元素を模擬したNdを含有するU-Nd混合酸化物の熱クリープの測定と有限要素法を用いたクリープ速度式の作成,マトリックスのMo中に模擬燃料物質としてCeOを分散させた模擬サーメット燃料及びマトリックスをMgOとした模擬サーサー燃料の熱伝導率の実測値と有限要素法による評価値の比較検討等をこれまでに実施した。今後は燃料内でのHeの溶解,生成,拡散,放出等の素過程を組込んだモデルの開発,取得した実験値を入力に用いた燃料ふるまいコードによる燃料中のHe挙動予測,Cm含有酸化物を対象とした熱伝導率,熱膨張率,酸素ポテンシャル等の物性測定,実験値と計算科学的手法を組合せた種々のMA含有燃料の特性評価、等を行う計画である。
佐藤 達彦
no journal, ,
原子炉等における中性子・光子の混合被ばくによる線量を的確にモニタリングするため、多粒子対応型高性能次世代放射線モニタDARWIN-Pの開発を、原子力システム研究開発事業若手対象型研究開発の一環として平成18年度より実施している。発表では、3年間の研究成果をまとめて紹介するとともに、システムの実用化に向けた今後の見通しについて述べる。
鷲谷 忠博; 矢野 公彦; 近沢 孝弘*; 平沢 泉*
no journal, ,
文部科学省公募研究として、平成18年度より3年間の計画で「晶析工程における結晶精製技術に関する研究開発」を実施している。平成20年度の成果報告会では、平成19年度に実施した不純物同伴挙動試験,U及びPu系における精製基礎試験,ベンチスケールの結晶精製試験等の研究開発成果の概要について、報告する。
助川 篤彦
no journal, ,
革新的原子炉向けに、複雑かつ狭隘部に適用可能な中性子遮へい樹脂材の試作を行い、基礎的な物性データを取得した。平成19年度については、試作樹脂材の耐熱温度の指標となるガラス転移温度は320
Cを超え、目標とする250C環境下でも十分な強度を有している高耐熱中性子遮へい樹脂の試作・開発に成功した。平成20年度については、従来の中性子遮へい樹脂材の製作加工技術を応用し母材,硬化材,中性子吸収物質と添加材の適切な組合せにより、室温で可撓性の確保が可能な粘度で硬化させる製作方法で高耐熱化を目指した結果、耐熱性を有する中性子遮へい樹脂材の可撓化に成功した。
西村 昭彦
no journal, ,
文部科学省からの委託研究開発として平成19年度から3年間、レーザー加工技術の組合せによる次世代FBR熱交換器伝熱管の検査補修技術の高度化に関する技術開発の概要と進捗状況について発表する。本プロジェクトにおいては、1インチ伝熱管内壁の欠陥をECTで発見し、複合型光ファイバスコープにより目視検査を行いレーザー溶接補修をその場で行える新型プローブに関する技術開発を行う。