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中西 良樹; 茅根 誠
no journal, ,
保管廃棄中のドラム缶は、腐食等による放射性物質の漏えいを未然防止するため、外観点検を行い、必要に応じて予防保全として新品のドラム缶に交換している。しかし、現行の外観点検では、内面腐食を把握できないため、内面腐食の急激な進行により、放射性物質が漏えいする恐れがある。この内面腐食の発見手法として、超音波の一種であるSH波を用いた腐食探査技術に着目した。この技術は、探触子(超音波送・受信部)からドラム缶にSH波を入射させ、腐食による減肉部位からの反射波の有無により腐食の存在を、反射波の往復時間、強度から腐食の位置を特定する技術である。平成28年度の試験では、SH波回転探査用超音波探傷機による模擬腐食試験を行い、応答の強度及び幅から腐食の深さ、幅、位置が評価可能であることを確認した。平成29年度の試験では、腐食内の異物による応答への影響を確認するため、錆粉等を挿入した模擬腐食を測定し、腐食内の異物が応答に影響しないことを確認した。また、ドラム缶の実腐食への適用性を確認するため、SH波探傷法による測定値と実深さを比較した結果、二つの測定法による差が大きくなく廃棄物の点検に使用できることを確認した。
加藤 慎也; 松場 賢一; 神山 健司
no journal, ,
原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故時における現象把握及び影響因子の抽出を目的として、カザフスタン共和国国立原子力センターの協力の下、EAGLE(Experimental Acquisition of Generalized Logic to Eliminate re-criticalities)-3プロジェクトに取り組んでいる。EAGLE-3プロジェクトの着目課題のうち、制御棒案内管からの炉心溶融物質流出プロセスに着目して実施した炉外試験の結果を紹介する。
Do, V. K.
no journal, ,
本件では装置を大幅に小型化可能な液体電極プラズマ発光分光分析法(LEP-OES)に着目し、遮蔽セルやグローブボックスへの搬入も容易にできる放射性物質分析のための超小型デバイスを開発した。印加電圧、硝酸濃度等の測定条件を最適化し、セシウム(Cs), ストロンチウム(Sr), テクネチウム(Tc)の分析を行った結果、LEP-OESでこれらの元素をppm
ppbの濃度領域で定量可能であることを確認した。また、高レベル放射性廃液(HALW)中のCs, SrをLEP-OESで測定した結果、測定値はORIGEN計算コードから算出した値と一致した。さらに、Eichromテクノロジー製Srレジンを用いた固相抽出濃縮とLEP-OESを組み合わせた方法を開発した。試料中のSr濃度を15倍ほど濃縮して測定した結果、試料量5mLで模擬HALW中のSrを良好に定量できることがわかった。
須藤 彩子; Poznyak, I.*; 永江 勇二; 中桐 俊男; 倉田 正輝
no journal, ,
溶融コリウムの凝固プロセスにおいて固化時の引け巣形成挙動、デブリ主成分の偏在、Gdの濃度分布等の情報を得るため、模擬U-Zr-Gd-O系コリウムの溶融試験を行った。炉心溶融物材料であるUO
, ZrO, GdO
粉末を69:29:2(wt%)で混合し、コールドクルーシブ誘導加熱炉に設置し、誘導材料として6gの金属Zrを添加後、空気中で溶融させ、急冷条件(J1)および徐冷条件(J2)での凝固を行った。加熱試験終了後、試料の詳細な凝固生成物の分析のため、XRDでの相同定およびSEM/EDXでの元素分析を行った。J1で得られた試料は固化後4.8cmの高さとなり、試料下部は結晶化しており加熱中も溶融していなかったと推測できる。J2に関しては、構造はJ1とおおよそ一致しているものの、上部クラスト真下に引け巣の形成が確認できた。この引け巣は遅い凝固速度での固化時に容積の収縮により形成したと考えられる。また、J1, J2両方の試料中で、Gdは試料中央部に若干濃縮していることが明らかとなった。
山本 啓介
no journal, ,
固体廃棄物貯蔵庫の受入基準では、油の付着した機器を廃棄する際は、ウエス等による油を除去することとしている。しかし、既存焼却設備は油付着ウエスを焼却できない。このため、油付着ウエスを発生させない手法として、一般産業界で集積回路表面の微量な油分等の除去法として用いられているマイクロバブル(MB)水に着目し、油の付着した機器の洗浄への適用性を確認した。MB水は、MB表面部の帯電により、油を吸着し、機器から油を脱離する洗浄機能があり、廃液から容易に油の分離・回収が期待でき、処理できない二次廃棄物の低減につながると考えている。本件では、将来の洗浄プロセスとなる装置を構築したのち、SUS板に油を塗布した試料をMB水で洗浄し、SUS板表面を基準とした洗浄前後の光沢度の割合を算出することで、MB水の洗浄性能を評価した。その結果、装置の油水分離工程において、早い段階で廃液から油が分離され、廃液から油を容易に分離する二次廃棄物低減処理工程を実現する見通しを得た。また、MB水による洗浄後の試料表面の光沢度は、試料表面の全域にわたり、高い光沢度の割合を示したことから、MB水で油の付着した機器が洗浄可能である見通しを得た。
石塚 一平*; 武部 俊彦*; 山田 知典
no journal, ,
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の安全で確実な廃炉の実施は、国民の関心の高い課題になっている。この廃炉作業では、遠隔操作技術により、炉内構造物や燃料デブリ等を取り出すことができる大きさに加工する必要がある。本研究では、遠隔操作機器とのマッチングのよいレーザーと、ガスと比較して冷却性の高い水噴流を組み合わせたレーザーはつり除去技術を開発しており、金属試験体, セラミックス試験体及び金属セラミックス混合試験体を対象にした加工性について紹介する。
安楽 総太郎
no journal, ,
ハイドロタルサイト(HT)はTRU廃棄物処分で大量に使用されるセメント系材料により生ずる高アルカリ環境で安定な鉱物であり、セメントの初期水和物に含有されるとともに処分場のセメントとベントナイトまたは岩石との相互作用でも生成する。HTは陰イオン交換能(AEC)を有することから、処分環境でのHTの生成はTRU廃棄物処分で生物圏における線量を支配するヨウ素をはじめとした陰イオン核種の移行遅延挙動に大きな影響を与えうる。そこで、処分環境でのHTの存在量や組成を推定するために必要なHTの沈殿や溶解の判定に用いる熱力学データを整備することが、ニアフィールドにおける人工バリア変質挙動を評価する上で重要である。本研究では大気雰囲気での合成が可能であるCO
型HT(CO-HT)を対象に試験を実施した。処分環境では異なるMg/Al比のHTが生成することが予想されるが、溶解度をはじめとした熱力学データにMg/Al比が与える影響に関する情報は限られていた。そこで、異なるMg/Al比で合成したCO-HTを浸漬溶解し、溶解度データを取得し、固溶体モデル構築によりMg/Al比が2から3のCO-HTの熱力学データを整備した。
辻 光世
no journal, ,
高速炉シビアアクシデント時の自然対流除熱特性を把握するために、縮尺水流動試験装置を用いてコアキャッチャにデブリが一様に堆積した条件を模擬し、浸漬型DHXを起動した場合の自然対流による炉内流動場をPIV計測した。DHXからの低温流体が炉壁を伝い下降して下部プレナムへ流入しコアキャッチャ上で加熱され炉心中央部へと上昇する流速場や、低温流体の下降流と高温流体の上昇流の相互作用によるうずの形成を確認した。また、既往知見との比較により、同様の流動場や同等の最大流速を確認した。
谷口 拓海; 入澤 啓太; 並木 仁宏*; 中澤 修
no journal, ,
放射性ハロゲンはハロゲン化銀によって不溶化されてきたが、銀を用いることからコストが高い。原子力機構及び福島第一原子力発電所廃棄物処理の低コスト化を目的に、ハロゲンを固溶する安価なセメント系材料を開発し、閉じ込め性能を評価する。文献調査により、ハロゲンがアパタイト中に固溶することがわかった。一方、リン酸系セメント(以下、CAPと表記)を水熱処理することにより、アパタイトが形成される。そこで、本研究ではハロゲンを含有したCAPを水熱処理し、アパタイトを形成させ不溶化する方法を検討した。
佐藤 淳也; 入澤 啓太; 高岡 昌輝*; 中澤 修
no journal, ,
ジオポリマーは重金属を内部構造中に固定できる次世代の無機固化材である。低レベル放射性廃棄物の固型化材の候補として、これまでにジオポリマーが重金属を固定できることを確認したが、固定化のメカニズムや長期的な安定性は不明である。そこで本研究では、逐次抽出法と構造分析を組み合わせて評価することで、ジオポリマー中の重金属の化学形態を推定し、閉じ込め性を持つ固化材としてのジオポリマーの有効性を評価することを目的とする。今回は、加熱処理したSiAlゲルを原料として鉛を添加したジオポリマーを合成し、鉛がジオポリマーのマトリクス構造に及ぼす影響を評価した。
原田 誠; 有馬 立身*
no journal, ,
核燃料の融点は原子炉の安全性評価において重要な物性値である。従来、核燃料の融点評価の際には試料を金属容器に封入しており、高温領域において試料内のPuOと容器が反応することが問題となっていた。そこで、本研究ではレーザー表面融解法に着目した。この手法では高出力レーザーを用いて表面を局所的に融解させるため、試料自身が容器となる。しかし、試料を直に温度測定を行うため試料自身の放射率が必要となる。そこで、レーザー表面融解と放射率測定を同時に行える融点評価装置の開発を行った。本研究では試料として白金および核燃料模擬物質の黒色ジルコニアを用いた。積分球を用いた融点測定では、白金の融点が7%程度低く見積もられたが安定して評価でき、加熱用レーザーの照射を工夫することで黒色ジルコニアの融点も評価できた。マルチチャンネル分光器を用いた融点測定では、黒体炉を用いてマルチチャンネル分光器の校正を行い、白金および黒色ジルコニアの凝固時の信号を取得できた。
岡田 純平; 西野 紗樹; 照沼 龍輝; 高橋 直樹; 磯前 日出海
no journal, ,
再処理施設の廃止措置を安全かつ効率的に進めるためには、一部の粉末系グローブボックス(以下、「GB」という)内に滞留するMOX粉末の回収が必要であるが、従来技術ではその過程において大量の二次廃棄物が発生するという課題があった。そこで、本研究では前述した課題解決のため、レーザーによる粉末回収技術に着目した。現在、レーザー除染は原子力発電所において、高いレーザーパワー密度で照射が行われているが、激しい火花が発生するためGB内での適用は難しい。そこで、GB内でレーザー除染を適用できる条件を検討した。粉末系GB内MOX粉末調査結果を踏まえて、保守的な模擬試験体を作製し、レーザー照射試験を実施した。その結果、レーザーパワー密度を低下させても、付着物の除去が可能であり、火花の発生を低減できたことから、GB内へレーザー除染を適用できる見通しが得られた。
清水 恒輝
no journal, ,
硝酸イオンを含む廃水は一律排水基準(亜硝酸化合物及び硝酸化合物の合計100mg/L)未満となるように処理する必要がある。一般に、当該廃水は、硝酸イオンの蒸発回収処理やイオン交換樹脂による吸着処理等で処理されるが、硝酸イオンが施設内に残るという課題がある。本試験は、紫外線を用いて施設内に硝酸イオンを残さない処理方法を開発する。硝酸イオンは、紫外線により亜硝酸イオンに還元され、スルファミン酸の存在により窒素まで還元される。反応式は、NO 
NO +
O、NO + HSNON+HSO
+HOの2つである。硝酸イオンは、紫外域に約200nmと約300nmの2つの吸光ピークがあり、前者は後者に対し、約1,300倍感度が高く、還元能力も約1,300倍高いと予想される。低圧水銀ランプ及び高圧水銀ランプを用いて硝酸イオン分解試験を行った結果、当初の予想に反するものの低圧水銀ランプは、高圧水銀ランプに比べ、最大2.5倍硝酸イオンの還元に優れていることを確認し、低圧水銀ランプの優位性を確認した。また、紫外線照射後のスルファミン酸の添加により亜硝酸イオンが分解、減少することを確認した。これらの結果から本手法の開発に有効な基礎データを得た。
堀川 歩美
no journal, ,
福島第一原子力発電所や原子力発電所では、冷却水や使用済み燃料貯蔵プール水の処理にイオン交換樹脂が使用されている。イオン交換樹脂は一般的な焼却処理が困難であり、使用済みイオン交換樹脂(以下「廃樹脂」)としてプラント内の貯蔵タンク等に保管されており、早急な処理方法の確立が必要である。この解決策として、廃止措置技術課では水蒸気改質処理法(以下「SR法」)による処理の技術開発を行ってきた。従来は、金属イオンが未吸着のイオン交換樹脂について、SR処理に係る基礎物性データを取得したが、金属イオンが吸着したイオン交換樹脂に関して詳細な研究は行われていない。本研究では、原子力発電所の廃樹脂に吸着している金属イオン(Co
, Ni, Cs
)と、福島第一原子力発電所から発生する汚染水に含まれる金属イオン(La
, Ce, Ca, Ba)を対象として、陽イオン交換樹脂の吸着イオン毎の温度と重量減少率に関する基礎物性データを取得し、金属の性質による処理条件の違いについて考察を行い、SR法による廃樹脂の熱分解処理の条件は、Co, Niが吸着した廃樹脂は、酸素濃度10%、処理温度650
C以上、La, Ce, Ca, Baが吸着した廃樹脂は、処理温度800C以上であるという結論を得た。
江村 優軌; 神山 健司; 松場 賢一; 磯崎 三喜男
no journal, ,
ナトリウム冷却型高速炉において炉心損傷事故が発生した場合、溶融炉心物質が下部プレナムへと移行し、冷却材との相互作用により微粒化することが考えられている。この微粒化挙動を把握するため、溶融したステンレス鋼をNa中に落下させる模擬試験を実施し、その挙動をX線及び高速度カメラによって撮影した。本件では、X線による可視化に成功し、融体の微粒化に伴い冷却が急激に進行することについて報告する。
内田 真弘; 土子 泰弘*; 須藤 雄大*; 星 勝也
no journal, ,
放射線計測及び防護に関する研究開発として以下の3研究を実施した。(1)立方体ファントムに用いる放射線入射方向の識別方法の検討実環境において、個人線量計の指示精度を考えるとき、放射線のエネルギーのみならず、入射方向も重要になる。本研究では、ファントムと個人線量計を用いて入射方向を簡易に特定できる方法を検討した。(2)3.7MBq 
Cf線源の周りの線量率分布測定校正用Cfは、等方的に中性子を放出する点線源として一般に認識される。一方、ISOにて線源の非等方的放出にかかる換算係数が定義されている。本研究では、校正用線源において適用可能か、また、非等方的放射の要因となりうる自発核分裂による
線の影響を考慮し、校正用線源の線量率分布を精密に測定した。(3)全面マスクによる
線遮蔽性能実環境において、全面マスクを装着して作業を実施するとき、マスクの放射線遮蔽性能を知っておくことは重要である。本研究では、種々の全面マスクの線遮蔽性能を比較するとともに、プラスチックシンチレータから得られたスペクトルから、70
m線量当量を評価する。
浜高 一仁; 星 勝也
no journal, ,
中性子線量計の校正方法を定めたJIS Z 4521では、人体胸部を模擬したファントム(300mm
300mm150mm)に線量計を設置して校正するよう定めている。現在、核燃料サイクル工学研究所において使用している電子式中性子線量計は、JISの方法に準じて年一回校正を行っている。しかしながら、一度に最大で10台の線量計しか照射できず、大量に校正することは困難である。また、現状の照射時間(1.5h/回)で得られる計数では、統計精度が十分とはいえない。本研究は、上記課題を解決すべく、軽量かつ一度に大量の線量計を短時間に校正することができる装置の開発を目指す。今回は、できる限り軽量な装置とするため、最適な後方散乱体(ファントム)の厚さ及び材質を検討した。検討は、モンテカルロ法を用いた中性子輸送計算シミュレーション及び核燃料サイクル工学研究所計測機器校正施設の中性子校正場において中性子照射試験を実施した。今回の検討結果では、計算値と実験値がおおよそ一致し、厚さ50mmのポリエチレンが最適と考えられる。今後は、得られた知見を基に、校正装置の設計・製作を行うとともに、実際に電子式中性子個人線量計の校正を行っていく予定である。
加藤 祥成; 橋本 周; 宮内 英明; 安宗 貴志; 小川 竜一郎; 後藤 真悟; 落合 行弘*; 松井 淳季
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平成29年6月6日、大洗研究開発センター燃料研究棟108号室にて発生した汚染・内部被ばく事故について、作業員5名(それぞれ、作業員AEとする。)の内部被ばく経路を推定するため、作業員が着用していた半面マスクに着目し、以下の項目について測定及び調査を実施した。(1)ペンシル型測定器を用いた半面マスク面体接顔部の汚染の相対強度分布の測定、(2)イメージングプレートを用いた半面マスク面体接顔部の汚染分布の測定、(3)フィルタカートリッジホルダー(内部)から採取したスミヤの
線測定、(4)面体(顔側)から採取したスミヤと給排気弁の線測定。調査の結果、作業中に着用していたマスクについて、作業員B, C, D, Eの半面マスク接顔部の広い範囲で汚染が確認された。また、交換後の半面マスクについては、作業員Eが着用していたものと考えられるマスクから高い汚染が確認された。フィルタカートリッジ内側に汚染は認められないことから、フィルタの健全性が確認された。
石丸 卓; 前田 茂貴; 三浦 嘉之; 鈴木 寿章
no journal, ,
使用済燃料貯蔵プールにおける重大事故の一つとして、「サイフォン現象等により使用済燃料貯蔵槽内の水の小規模な喪失が発生し、使用済燃料貯蔵槽の水位の水位が低下する事故」がある。燃料の著しい損傷を防止するにはプール水位確保が必須であり、当該措置は、一般的に、漏えい検出器等と連動したサイフォンブレーカーの設置・作動により達成される。高速実験炉「常陽」の使用済燃料貯蔵プールにおける水冷却浄化設備においても、同様のシステムによりプール水確保が達成されるが、ここでは、その信頼性の更なる向上に資するため、当該設備の配管に受動的サイフォンブレーク機能を付加することを検討した。燃料池水循環配管に「空気吸込管型」及び「空気吸込孔型」の、二通りの受動的サイフォンブレーク機能を付加し、実機を模擬した体系でサイフォンブレーク試験を行った。その結果、いずれの場合もサイフォンブレークを達成できることを確認し、配管破断によって、冷却水の流出が起きた後であっても、プールの液位を使用済燃料頂部から6,000mmを保つことが可能であることから、実機に適用した場合も十分な適用性を有すると評価した。
線誘起相変態によるイットリア安定化ジルコニアの劣化挙動の解明奥野 泰希
no journal, ,
加速器駆動システム(ADS)では、鉛ビスマス共晶合金(LBE)の酸素制御により配管の侵食・腐食を抑える必要がある。LBE中の酸素濃度を測定するためにイットリア部分安定化ジルコニア(PSZ)を用いた酸素センサーが有力であり、ADS運転時の放射線による影響を解明することが課題である。
Co 線をPSZに照射した際に、PSZの結晶が正方晶から単斜晶に相変態が生じていることが観測された。放射線挙動シミュレーション解析による計算結果から、この相変態は、電離効果によって引き起こされていることが明らかになった。本発表では、このPSZの線照射時の電離効果による相変態メカニズムに関する内容を報告する。