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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。
佐藤 博之
no journal, ,
高温ガス炉を対象としたシステム解析コードを開発し、本コードを用いたスクラム失敗を伴う冷却材喪失事故の安全解析、水素製造設備異常時の制御特性評価及び負荷追従運転時における制御特性評価を行った。評価結果から、高温ガス炉固有の安全性により多重故障に起因する事故時においても原子炉が静定することを示すとともに、提案する制御方式が有効であることを明らかにした。
金 宰煥; 中道 勝
no journal, ,
核融合原型炉のブランケット開発を目的として、ベリリウム金属間化合物(ベリライド)を先進中性子増倍材料とした「幅広いアプローチ」活動を中心として実施している。本発表では新たなベリライド合成法として適用しているプラズマ焼結法を用い、焼結時間が異なるベリライドを合成し、組成分析及び焼結性の評価を行った。焼結時間が長くなることにより、目標組成であるBe
Tiが90%以上得られることを確認するとともに、合成と同時に接合もできることを明らかにし、ベリライドの大量製造に向けた技術に目処を得た。
小田 靖久; 菅原 修平*; 渥美 幸平*; 山口 智輝*; 三枝 幹雄*; 坂本 慶司
no journal, ,
リング共振器型ダイプレクサーは、電子サイクロトロン加熱で使用される大電力ミリ波ビームの出力周波数を周波数変調させることで、高速での出力方向の切り替えを実現するものであり、効率的なプラズマ加熱に必要な技術である。本研究では、導波管リングで構成される共振器構造をもったダイプレクサーの出力特性の計測を行い、特に出力ビームに含まれる不要高次モード成分の影響についての評価を行った。実験では、10mW出力低電力発振源と高感度検波システムを用いて、170.1GHzから170.3GHzの出力ビームの分布を計測し、基本伝播モード純度と不要高次モード成分を算出した。その結果、周波数が高くなるにつれ基本伝播モード純度が低下し、不要高次モード成分が増大することが確認されたが、モード純度は93%以上を確保することができた。
齋藤 照仁*; 岩田 将幸*; 佐藤 隼人*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志
no journal, ,
再処理施設から発生する硝酸ナトリウムを含む廃液の固化方法として、鉄リン酸ガラス固化に関する基礎試験を実施した。本報告では、固化体作製時の温度条件,夾雑元素が固化体に与える影響、長時間の浸漬試験による固化体性能評価について報告する。鉄リン酸ガラスを作製するためには、980
C以上の溶融温度で3.0h以上の保持時間が必要である。共雑元素の影響評価試験では、特にCrの影響が大きく、ガラス転移温度の上昇により、溶融温度を1100Cまで上げなければならないことを確認した。鉄リン酸ガラス固化体の浸出特性は、セメント固化体と比較すると極めて良好であり、約1年間の浸漬試験結果では、安定な保持性能を有することを確認した。
粟飯原 はるか; 比内 浩; 中島 靖雄
no journal, ,
再処理工程試料や福島第一原子力発電所の放射性滞溜水に含まれるヒドラジンの定量法を改良した。分析にはp-ジメチルアミノベンズアルデヒド吸光光度法を用い、呈色試薬であるp-ジメチルアミノベンズアルデヒド(以下p-DMBA)溶液の試薬を変更することにより共存成分の影響を減らし幅広い試料に対応できるよう検討を行った。結果としてp-DMBA溶液の酸は塩酸,硫酸,硝酸いずれも分析に用いることができた。最も吸光度が安定なのは塩酸系であり、共存成分からの影響は硝酸系が最も少なかった。また、溶媒をエタノールから水に変更することも可能で、水溶媒の場合感度が低下するが硝酸系の安定性は増した。以上より試料中の共存成分によってp-DMBA溶液の酸を使い分けることが可能となり、溶媒を水にすることにより試薬の安定性を増すことができた。
中西 良樹; 中川 明憲; 曽根 智之; 佐々木 紀樹; 中澤 修; 田代 清
no journal, ,
放射性廃棄物処理施設の受入検査では処分上有害なアルミ,鉛,液体等の物質を除去する必要がある。この検査に非破壊検査技術を導入することを目指し、過去に産業用X線CTを用いて試験を行った。しかし、透過能力が不足し金属中の液体の識別ができない、空間分解能の低さから薄板の識別ができないといった課題が明らかとなった。本件では、高透過能力と高空間分解能を有するX線CT装置(日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターに設置)を用いて試験を行った。試験では、鉄製フランジ中にポリエチレン(液体の模擬)を配置した試験体の断層像を取得し、金属に囲まれた液体の識別性能を評価した。また、板厚を変化させたアルミ,鉄,鉛について板厚とCT値の関係から薄板の材質の識別性能の評価を行った。試験の結果、直径20cmの鉄製フランジ中でもポリエチレンと空気の識別が可能であったことから金属中の液体の検出が可能であると考えられる。また、板厚0.37mmまでのアルミ,鉄,鉛の材質の識別が可能であることがわかった。これらから、本装置の適用性は高いと考えられる。
熊谷 友多; 永石 隆二; 木村 敦; 田口 光正; 西原 健司; 山岸 功
no journal, ,
福島第一原子力発電所での滞留水の処理における放射線影響について、海水の放射線分解及びゼオライト共存下における水素発生を調べた。
Co照射実験を行った結果から、海水中では、放射線分解により生成した水素が液相で酸化されることなく、全量気相に到達することがわかった。一方で過酸化水素は生成と並行して分解が生じており、海水中に徐々に蓄積し、濃度が上昇することがわかった。海水中の陰イオンには照射による大きな濃度変化は観測されなかったが、微量の塩素酸の生成が確認された。また、水素原子と酸素原子との物質収支から、酸素が発生することが示唆された。ゼオライト共存下における水素発生については、モルデナイトを試料として海水とモルデナイトとの混合比に対する水素発生量の依存性を調べた。その結果、海水量の減少により水素発生が抑制されることがわかった。モルデナイトとKURION社製ゼオライトとの間に、水素発生に関する顕著な違いは観測されなかった。したがって、廃ゼオライトからの水素発生は脱水及び乾燥により抑制されると考えられる。
大畠 史一; 大山 孝一; 鍛治 直也; 佐野 雄一
no journal, ,
FaCTプロジェクトでは、湿式再処理工程の一つである溶媒洗浄工程について、廃棄物低減化を目的としたソルトフリー化を検討している。ソルトフリー化した溶媒洗浄工程で発生する洗浄廃液は電解槽による処理を予定されているが、掃気の影響により分解速度が低下する可能性がある。そこで、掃気流量をパラメータとした模擬洗浄廃液の定電流電解を行い、掃気が分解速度に及ぼす影響を評価した。試験結果から分解速度は掃気により阻害されることが示唆されたが、掃気流量の増加に伴う分解速度の大幅な低下は認められなかった。このため、電解時間の延長により目標とする99%以上の分解率を達成できる見込みである。また、気相中に移行する分解生成物を評価した結果からは、施設安全上考慮する必要のあるアジ化水素とアンモニアの移行量は十分に低いことを確認した。
井口 将秀; 齊藤 徹; 千田 豊; 中嶋 秀夫; 小泉 徳潔
no journal, ,
日本原子力研究開発機構(原子力機構)は、ITERの建設においてトロイダル磁場コイル構造物(TF構造物)すべての製作を担当する。ITER TF構造物は高さ約17m、幅約9mのD型形状の大型溶接鋼構造物であり、実機製作着手前に、TF構造物の材料品質確認、及び製作技術の検討及び検証試験を行ってきた。原子力機構は日本機械学会が2008年に制定した核融合炉設備規格超電導マグネット構造規格(JSME規格)のTF構造物製造適用を提案している。JSME規格の実用性を検証するために、検討及び検証試験において、実規模試作用ステンレス鍛鋼品をJSME規格によって試作し、品質確認試験を4Kにて実施した結果、TF構造物の要求品質を満足することを確認した。また、製作技術検討活動として、JSME規格に規定されている高マンガンフルオーステナイト系ステンレスワイヤFMYJJ1を使用した狭開先TIG溶接の溶接施工法の検証、溶接能率向上のためのFMYJJ1以外のワイヤの適用可能性の検討、TF構造物施工法確認のためにTF構造物の小規模及び実規模試作を行い、ITER要求品質を満足する結果を得た。これらの結果から、JSME規格が実機TF構造物製作への適用、及び実機TF構造物製作開始の目途を付けた。
上地 優
no journal, ,
福島第一原子力発電所では、事故に伴い発生する大量の汚染水に対して、セシウム吸着装置を用いて放射性セシウムを吸着処理している。セシウム吸着装置では、金属製の吸着塔の中に吸着材であるゼオライトを入れ、そこに汚染水を通水することでゼオライトにセシウムを吸着させる。使用後の吸着材は、吸着塔ごと交換され、一時保管施設に保管される。その際、ゼオライトに吸着したセシウムによる放射線で、吸着塔内に残留した水分が放射線分解し生成する水素及び酸素の処理が安全上重要な課題である。そこで触媒を用いて水素と酸素を常温付近で再結合させることで水に戻し、水素濃度の上昇を抑制することを提案した。触媒の適用にあたり、吸着塔内の多湿環境により、触媒性能が低下し、水素濃度低減が不可能になることが懸念された。そこで、触媒に多湿水素-酸素混合ガスを流通させ、温度をパラメータにして多湿環境における水素再結合触媒性能試験を実施した。その結果、80Cの多湿ガスを流通した場合、触媒通過後の水素反応量は100%となり、また、結露を発生させ触媒が濡れた状態であっても、水素反応量は50%を超えることを明らかにし、実機適用の見通しを得た。
涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 小泉 健治; 竹内 正行; 鷲谷 忠博
no journal, ,
使用済高速炉燃料集合体の再処理工程では、特殊ステンレス製の金属容器(ラッパ管)の一部を切断し、内部に収納されている燃料ピンを取り出す技術(解体)が必要である。過去に原子力機構では、ラッパ管の切断技術としてレーザ法を検討し、CO
レーザやYAGレーザを用いた模擬燃料集合体の解体技術開発を実施した。その結果、ドロスによるラッパ管と燃料ピンの溶着、燃料ピンの損傷等の課題が確認された。これらの課題は、大焦点径による過剰切断(ドロス発生量過多)が原因であるが、当時のレーザ技術では小焦点化が困難なため課題の解決に至らず、以後の研究開発においては切断砥石を用いた機械式切断法の開発を進め、技術的な成立性を確認した。しかしながら近年、レーザ技術は目覚ましい発展を遂げ、従来のレーザに比べ極めて細い焦点径を有するシングルモードファイバーレーザが登場した。われわれはその先端技術に着目し、解体分野への適用性を評価することとした。本研究では、小焦点径によるラッパ管切断量の低減化を目的として、おもに発振器性能(ビーム特性)の影響評価を中心に基礎的試験を行い、カーフ幅,ドロス発生量及び性質等の違いを検証した。本研究における模擬ラッパ管の切断基礎試験の結果、SMFLを用いることでカーフ幅の狭い切断、すなわちドロス発生量の低減が可能となり、加えてPWとの相乗効果でより一層の低減化が促進され、溶着等の従来課題を改善できる見通しを得た。
田中 伸幸
no journal, ,
熱化学水素製造法ISプロセスでは、ヨウ化水素環境においてイオン交換膜を用いた電解電気透析法によるヨウ化水素濃縮を行う。エネルギー効率向上を目指した運転条件の最適化のためイオン交換膜のプロトン透過性である導電率及び輸率の温度依存性について検討した。膜中のイオン輸送に関する理論を考慮することで導電率及び輸率の定式化し、温度依存性モデルを作成した。モデルにより放射線グラフト膜及び市販膜を用いた実験結果をよく再現できることから、その妥当性を確認した。また、導電率及び輸率の温度依存性には膜中のH
とI
の拡散係数のそれに決定づけられていることが示唆された。
野口 弘喜
no journal, ,
金属材料が使用できない高温かつ腐食性の環境において、SiCなどのファインセラミックスを使用した熱交換器がその用途を拡大している。しかし、一般的なSiCセラミックス材料の焼結技術では、熱交換器の大型化は開発コストや製品信頼性の観点から大きな障害となる。そこで、高温かつ腐食環境で使用されるSiC製熱交換器の伝熱促進を図るため、常圧焼結SiCとCVD-SiCの表面にカーボンナノチューブ(CNT)による微細な凹凸を有するナノ構造伝熱面を製作し、水に対する伝熱特性を評価した。その結果、いずれの試験片においても伝熱促進効果は見られず、この原因としてCNT(多孔質層)の長さが短いこと、ナノ構造間隔が小さいことが影響していると考えられ、今年度にその原因究明を行うこととした。
辺見 努; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 梶谷 秀樹
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、ITER計画における日本国内機関として、9個のトロイダル磁場(TF)コイルの調達を担当しており、実機コイルの製作に先駆けて製造設計、中規模及び実規模の試作をメーカと協力して段階的に実施している。この試作の一環として、TFコイルの巻線技術の確立及び熱処理による巻線形状変形を把握するために、1/3規模巻線試作を実施した。その結果、導体長さを許容誤差範囲内で管理できることを示した。また、熱処理した巻線の変形量を評価し、実機TFコイルでは、この変形を考慮して熱処理前の巻線形状を決定することで、所定の最終巻き線形状を達成できることを示した。
辺見 努; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; Harjo, S.
no journal, ,
ITER中心ソレノイド(CS)導体は、576本のNb
Sn超伝導線,288本の銅線,SUS316L製の中心スパイラル及びJK2LB製の角型ジャケットから構成される。13T, 40kA及び12.4T, 45.4kAの運転条件において、6万回の繰り返し通電後に、性能の指標となる分流開始温度(Tcs)が5.2K以上となることが要求されている。CS導体の性能を検証することを目的として、スイス、ローザンヌ工科大学に設置されたサルタン試験装置を用いた性能検証試験を実施した結果、繰り返し通電回数に比例して劣化する現象が確認された。この劣化機構を解明するため、ジャケットの残留歪の測定及び試験後の撚線の観察を行い、その結果から、サンプル導体の低磁場部から高磁場部に撚線が滑ることによって、NbSn超伝導素線に曲げが発生し、超伝導性能の劣化が起こると推察している。本推察の妥当性を検証する一方法として、中性子回折による大型超伝導導体の非破壊歪測定技術の適用を検討した。その結果、中性子回折により推察された曲げ歪が生じていることを測定できる見通しを得た。
島田 亜佐子; Nash, K.*; 亀尾 裕; 高橋 邦明
no journal, ,
テトラメチルマロンアミド(TMMA)樹脂によるEu, Th, U, Amの抽出機構を明らかにするために分配係数を決定した。これらの分配係数は試料溶液のNaClやNaNOの濃度の増加とともに増加した。一方、HNOやHCl溶液では、分配係数は5Mにピークをもった。これらのことから金属イオンとHNOの抽出が競争していることが示唆されたため、FT-IRスペクトルを取得したところ、競争反応が確認された。また、HNOの抽出には水素結合によるものとプロトネーションによるものの2種類があることがわかった。次に、TMMA樹脂を低レベル放射性廃棄物に含まれるアクチノイドの分析に適用することを想定し、共存元素の影響や溶離剤の検討を行った。それらの結果をもとにクロマトグラフィーを行い、分離の見通しを得た。
, (U,Zr)Oの電解還元挙動仲吉 彬; 北脇 慎一; 小藤 博英; 坂村 義治*; 秋山 尚之*
no journal, ,
乾式再処理では金属燃料サイクルに軽水炉燃料を取り入れるため、酸化物燃料(使用済燃料及び湿式再処理で回収したMOX)を金属に転換する電解還元技術が開発されてきた。本研究はZrOを含む燃料について乾式再処理技術の適用性を検討するため、LiCl溶融塩中でZrO、及びあらかじめZr濃度の異なる3種類の(U,Zr)O固溶体として調整された試料を用いて電解還元試験を実施した。ZrO及び組成の異なる固溶体中のUを電解還元法により金属に還元できることを確認した。このとき、LiZrOやLiPtOなどの副生成物が発生し、電解還元やプロセスの弊害となる可能性があるためこれらの生成条件や挙動の解明が今後の課題である。
油谷 篤志; 重松 宗一郎; 谷川 尚; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
本報告では、ITERブランケットの冷却配管へ適用するために開発した溶接及び切断ツールの試作試験結果を報告する。溶接ツールは、配管の内側から溶接する。レーザー溶接及びTIG溶接を選択し、比較検討した。レーザー溶接では許容ミスアライメントを大きくするためにスポット径を拡大した。加えて、ミラーの汚れを抑制するためにヒュームを掃引する機構を追加した。TIG溶接では、許容ミスアライメントを大きくするために、配管内部にアルゴンガスを充填し、内圧をコントロールする機構を追加した。切断ツールは、配管を内側から切断するディスクカッタ切断ツール及び、配管蓋を切断するホールソー切断ツールを開発した。ディスクカッタ切断ツールでは、42mmの配管内径に収めるために、テーパ付きナットとねじシャフトによりカッタ刃を押付ける機構を開発した。ホールソー切断ツールでは、切屑を回収するために、円筒の内側に切屑を送る工具と、工具内部を吸引する切屑回収機構を開発した。これらの工夫を施したツールについて、実機への施工で予想される溶接及び切断条件を最適化した。
伊藤 辰也; Kim, S.-Y.*; 山崎 浩道*; 石井 慶造*; 永石 隆二; 木村 貴海
no journal, ,
高レベル放射性廃液(HLLW)中に含まれる白金族元素(PGMs)を選択的に分離するために、多孔性シリカ担持型吸着材を調製し、模擬廃液中に含まれるPGMsの吸着特性及び分離特性について調査し、PGMs分離プロセスを検討した。吸着特性の結果からMOTDGA-TOA/SiO-PがPGMs吸着材として有効であると考えられ、分離特性の結果からMOTDGA-TOA/SiO-PとTODGA/SiO-Pを組合せることでHLLW中からPGMs, Mo及びTcが分離可能であると考えられるプロセスを提案した。