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口頭

高速炉の確率論的安全評価手法(レベル1PSA)の開発,2; 受動的安全機能の失敗確率評価手法

山野 秀将; 堺 公明; 栗坂 健一

no journal, , 

受動的安全機能の解析モデルを構築するため、評価対象事象を設定し、SASSの不作動要因及び自然循環による崩壊熱除去の阻害要因を重要度ランキングテーブルを用いて抽出し、その中から不確実さパラメータを選定した。

口頭

水冷却高速炉FLWRのPu多重リサイクル用燃料集合体の概念検討

内川 貞夫; 中野 佳洋; 大久保 努

no journal, , 

軽水炉技術に立脚した水冷却高速炉であるFLWRにおいて、高富化度MOX燃料棒と天然ウラン又は低濃縮度のUO$$_{2}$$燃料棒を集合体内で非均質(アイランド型)に配置した稠密格子燃料集合体により、核分裂性Pu残存比1.0以上を確保してPuの多重リサイクル利用を実現できる見通しを得た。

口頭

大気-植生-土壌複合系内$$^{14}$$C移行モデルの開発及び耕作地の$$^{14}$$C蓄積評価

太田 雅和; 永井 晴康; 小嵐 淳

no journal, , 

大気-植生-土壌複合系内$$^{14}$$C移行モデルを開発し、耕作地の表層土壌への$$^{14}$$C蓄積の数値実験を行った。モデルは大気・土壌中$$^{14}$$CO$$_{2}$$拡散及び光合成に伴う植生による$$^{14}$$CO$$_{2}$$取り込みを考慮した。過去に行われた$$^{14}$$CO$$_{2}$$曝露実験を模擬した計算を行ったところ、葉内乾物中$$^{14}$$C量計算値は実測値をおおむねファクター2の範囲内で再現した。本モデルを用いて定常放出により大気中$$^{14}$$CO$$_{2}$$濃度が一定値に保たれた耕作地において落葉・枯死に伴う表層土壌への$$^{14}$$C供給及びその後の土壌有機物分解に伴う大気への$$^{14}$$CO$$_{2}$$放出を模擬した数値実験を行った。その結果、年間の土壌への$$^{14}$$C供給と土壌から大気への$$^{14}$$CO$$_{2}$$放出は蓄積開始後数10年程度で平衡となること及び平衡時の植生の$$^{14}$$CO$$_{2}$$取り込み量は土壌中$$^{14}$$C蓄積がない場合に比べ1割程度増加することが明らかになった。

口頭

レーザー溶接補修技術の標準化に向けた研究開発,3; 溶接補修材の機械的強度特性の評価

矢田 浩基; 菖蒲 敬久; 山田 知典; 村松 壽晴

no journal, , 

原子力機構では、ナトリウム冷却高速増殖炉の実用化段階におけるレーザー溶接補修技術の確立を目指した研究開発を行っている。本研究では、溶接補修技術として検討を進めているファイバーレーザーとコールドスプレー法を組合せた技術の有効性を評価する。本稿は、溶接補修を行った試験片の機械的強度特性評価結果について報告する。

口頭

レーザー溶接補修技術の標準化に向けた研究開発,4; ファイバーレーザーによる溶接材焼結技術の開発及び残留応力/ひずみ分布特性の評価

菖蒲 敬久; 漆崎 幸憲*; 市村 誠*; 天谷 浩一*; 矢田 浩基; 高瀬 和之; 村松 壽晴

no journal, , 

レーザー溶接補修技術の確立を目指し、ファイバーレーザー及びコールドスプレー法により発生する残留応力/ひずみ分布を高エネルギー放射光X線により計測し、その有利性を検討した。SPring-8, BL22XUを用いた放射光応力測定を実施した結果、コールドスプレー法ではほとんど残留ひずみは発生しないこと、ハイブリッド法ではコールドスプレー法よりも広い範囲に強い圧縮残留ひずみが発生し、金属粉内に空泡が発生することを明らかにした。現在、上記の方法で作成した試験片の引張強度等の機械的特性を調査している。これらと合わせてレーザー補修に最適な方法,条件等の導出を実施していく。

口頭

再処理施設における経年変化研究,8; 放射線照射下での硝酸塩溶液における水素発生とチタンの水素吸収

本岡 隆文; 山本 正弘; 上野 文義; 石島 暖大; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*; 酒井 潤一*; 椎森 芳恵*; 宮坂 優斗*

no journal, , 

再処理施設の経年変化に関する研究として、チタン合金製機器の水素脆化を評価するため、放射線照射下における硝酸塩溶液からの水素発生量とチタンの水素吸収量を測定した。硝酸イオン濃度が高いほど水素発生量は低下した。発生した水素のごく一部がチタンに吸収されていることを明らかにした。水素脆化の評価には吸収水素の蓄積を考慮した長期予測モデルの検討が必要である。

口頭

東海再処理施設における低放射性廃液の処理技術開発,10; 硝酸根分解済廃液のセメント固化試験

菅谷 篤志; 堀口 賢一; 圷 茂

no journal, , 

再処理施設から発生する硝酸Naを主成分とした低放射性廃液は、硝酸性窒素の環境基準の観点から廃棄体に含まれる硝酸イオンの低減化が検討されており、廃液中の硝酸イオンをギ酸・ヒドラジンを用いた触媒還元法によって分解する技術開発を行っている。さらに処分適合性を検討するうえでpHの確認が必要である。硝酸イオンを分解した結果発生する炭酸塩廃液は、pH約11.5のアルカリ廃液であり、さらにセメント材中のカルシウムと反応することで炭酸カルシウムと水酸化ナトリウムが生じpH12.5を超える高アルカリとなる。今回、pH低減効果が期待できるシリカフューム(SF)を添加材として利用し固化体の浸出液pHの低下が可能な固化条件を調査した。小規模試験の結果、SFの添加量上昇に伴い混練物pHが低下することを確認した。実規模試験ではSFを添加することで流動性の改善,pHの低下が確認されるとともに、自主基準値である10MPaを上回る強度が得られることが確認された。固形化材にSFを添加することで、良好な固化体を作製し浸漬液のpHを低下できることを確認した。ただし、本固化体の一部は可溶性であり、今後処分に向けての適合性検討が必要となる。

口頭

代理比反応法の成立条件におけるスピン・パリティの影響

小浦 寛之; 岩本 修; 千葉 敏

no journal, , 

前回の日本原子力学会において、代理比反応の妥当性に関して、巨大双極子共鳴や光学ポテンシャル・核分裂障壁といった原子核模型にかかわるパラメータの依存性について調べ、満たすべき条件を議論した。今回はおもに核種間のスピン・パリティや準位密度の違いに関する影響について調べた。アクチノイド核領域に関しては、偶偶核(基底状態が0$$^{+}$$)同士で比をとる例では核種間の比がよく一致しており、代理比反応法はおおむね良い精度で成立している。一方奇質量数核同士の場合はお互いの準位の状態の違いに多少影響を受け、少し精度が落ちる傾向にある。その程度は核種の組合せにより10%程度の場合もあり、それを越える組合せも幾つか認められる。本発表では上記の結果をもとに、代理比反応法の利用が予想される幾つかの核種の組合せにおいて、核構造的な考察を交えてその成立性についての議論を行う。

口頭

福島第一4号機の燃料保管プールにおける沸騰水放射線照射時の水素発生と水蒸気による水素濃縮の可能性

山下 真一; 平出 哲也; 松浦 千尋*; 岩松 和宏; 田口 光正; 勝村 庸介*

no journal, , 

福島第一原子力発電所4号機は、震災時に点検中であり、核燃料は燃料保管プールにて冷却中であった。しかし、被災に伴う冷却停止後、わずか4日で水素爆発を生じたとされ、また、その後の調査では、燃料の損傷及びプールの放射性物質による汚染は大きくないとされた。爆発原因について幾つかの説明がなされているが、われわれは、プール水の放射線分解により生じた水素が、沸騰により放出された水蒸気が天井や外壁の内面で凝結するに伴い、水素が濃縮されたものと想定し、沸騰する純水の$$gamma$$線照射実験を行った。その結果、4号機での爆発で見られた特徴的な事象を矛盾なく説明できることがわかった。

口頭

地震加速度付加時の気液二相流の詳細予測技術高度化に関する研究,4; 地震加速度付加時詳細二相流解析手法の開発

吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 文字 秀明*; 金子 暁子*; 阿部 豊*

no journal, , 

地震発生時の原子力システムの挙動を詳細に評価するには、地震加速度付加時の熱流動挙動を正確に把握する必要がある。多くの原子力システムで表れる、気液二相流に対する地震加速度の影響については、気液二相流が複雑な流れであり、実験的に把握することが難しいことから、詳細な検討はほとんど行われていない。これに対し、詳細な数値シミュレーションにより、解析することは可能と考えられるが、データベースが不足しているため、その妥当性を確認することができない。本研究では、簡易的な体系を用いた詳細な実験によりデータベースを取得するとともに、詳細な数値解析手法を発展させ、加速度付加時の詳細二相流挙動解析手法を開発する。開発した解析手法の妥当性を取得したデータベースにより確認することで、地震加速度付加時の気液二相流挙動を詳細に予測できる解析技術を構築する。本報告では、本研究開発の一環として実施した、詳細二相流解析コードTPFITへの加速度の影響を付加するための機能追加の概要を示す。さらに、開発した解析手法を、実験を簡易的に模擬した予備解析に適用し、加速度付加方法に依存して異なる二相流挙動が得られることを確認した結果についても示す。

口頭

再処理廃液に含まれる硝酸塩の熱分析

天野 祐希; 渡邉 浩二; 阿部 仁; 石川 淳; 田代 信介; 山根 祐一; 内山 軍蔵

no journal, , 

再処理廃液に含まれる硝酸塩の示差熱熱重量分析(TG-DTA)を行うとともに、速度論的解析を行うことで硝酸塩の熱分解反応の反応速度定数を得た。得られた定数を用いて計算したTG-DTA曲線と実測値を比較し、定数の妥当性を評価した。

口頭

自然循環軽水炉のダウンカマにおけるボイド率評価

玉井 秀定; 永吉 拓至; 上遠野 健一; 伊東 敬; 高瀬 和之

no journal, , 

自然循環運転による低減速軽水炉や中小型BWRにおいては、炉心出力上昇に伴うダウンカマへの蒸気泡巻き込み(キャリーアンダー)特性の高精度予測が設計上解決すべき重要課題となっている。このキャリーアンダー特性を実験的に把握し、機構論的な予測技術を開発するための基盤研究を、原子力エネルギー基盤連携センターの軽水炉熱流動技術開発特別グループにおいて進めている。本報告では、高温高圧水-蒸気下降二相流の実験結果に基づいて構築したボイド率相関式を過渡解析コードTRAC-BF1に組み込み、そのTRAC-BF1を使って自然循環方式低減速軽水炉の実機評価を行い、ダウンカマ部でのボイド率分布や循環流量などを評価した結果について述べる。本研究の結果、ダウンカマ部での冷却材温度は飽和温度以下となり、炉心冷却に十分な自然循環流量を得られる見通しを得た。

口頭

水素化物中性子吸収材を用いた革新的高速炉炉心の研究,3; FCAを用いた試験計画及び第1試験結果

安藤 真樹; 福島 昌宏; 北村 康則; 久語 輝彦; 岩崎 智彦*; 小無 健司*

no journal, , 

水素化物中性子吸収材を用いた革新的高速炉炉心の研究の一環として、ハフニウム水素化物制御棒の核的性能評価を目的としたFCAを用いた試験を計画実施中である。本発表では、その全体計画と第1試験として実施した板状模擬物質(ハフニウム金属及びポリエチレン等)による反応度価値測定及び解析の結果を報告するものである。本試験では、開発段階であるハフニウム水素化物と従来型制御棒に用いられている炭化ホウ素について、JENDL-3.3及び標準的な高速炉解析手法を用い実験解析を実施し、解析予測精度を比較した。その結果、ハフニウム水素化物については、炭化ホウ素に比べ、計算値は実験値を数%程度過小評価する傾向となった。

口頭

FCAを用いた軽水炉MOX炉心のドップラー反応度測定試験,2; ウラン炉心におけるウランサンプル測定試験データの解析

鈴木 求*; 山本 徹*; 安藤 良平*; 中島 鐵雄*; 安藤 真樹; 久語 輝彦; 岡嶋 成晃

no journal, , 

軽水炉MOX炉心のドップラー反応度の解析精度の評価に資するデータを取得することを目的に、FCAにおいてウラン及びプルトニウムサンプルを用いたドップラー反応度測定を実施中である。これまでウラン炉心におけるウランサンプルの測定結果が得られており、この測定データの解析について、解析モデル及び条件等に対するパラメータサーベイを実施した。その結果、ウランサンプルのドップラー反応度側定データについて、解析条件・モデル等が計算結果に及ぼす影響について定量的な知見を得た。

口頭

実用化に向けた金属燃料サイクルの工学技術実証に関する研究開発,10; 還元抽出工程における希薄濃度領域から高濃度領域までの抽出挙動

仲吉 彬; 北脇 慎一; 鹿野 祥晴; 田山 敏光; 永井 崇之; 小山 正史*

no journal, , 

金属電解法乾式再処理における使用済塩の再生方法として検討されている還元抽出工程では、多段抽出装置を用いる設計であることから、抽出初段の溶融塩中に高い濃度で核物質が含まれる高濃度領域から最終段の希薄濃度領域までの広い濃度範囲での操業となる。本研究では、還元抽出工程の分配挙動の評価や予測精度向上に資するため、アクチニド及び希土類元素を用いて、既知の条件を外れた広い濃度範囲での分配データを測定した。

口頭

再処理施設における経年変化研究,9; Ni基耐熱合金の機械的特性に及ぼす熱時効の影響

石島 暖大; 高田 準太郎; 上野 文義; 山本 正弘; 内山 軍蔵; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*; 木村 一弘*

no journal, , 

再処理施設の経年変化に関する研究として、ニッケル基耐熱合金製機器を対象に、機械的特性に及ぼす熱時効の影響を調べた。ニッケル基耐熱合金の固溶化材及び熱時効材について、800$$^{circ}$$Cでクリープ試験を、800$$^{circ}$$C及び室温で引張試験を実施した結果、800$$^{circ}$$Cにおける流動応力とひずみ速度との関係において、熱時効材では直線関係となり、固溶化材でのみ熱時効によるクリープ強度の増加を示すと考えられる屈曲点が確認された。この結果は対象となる焙焼還元炉の経年変化挙動評価は直線近似により推測できることを示している。また、800$$^{circ}$$Cにおける強度と延性に熱時効による効果は見られなかったが、室温引張試験では熱時効材において顕著な延性低下が確認された。これは、対象機器の経年変化事象に室温におけるぜい化を考慮する必要があることを示唆する結果である。

口頭

表面熱流束と表面温度に関する境界条件計測のための高密度温度センサの開発

Liu, W.; 永武 拓; 高瀬 和之

no journal, , 

沸騰などの過渡伝熱現象における伝熱機構を解明するために、原子力機構は、流れを乱す原因となる伝熱面上へのセンサの設置が不要で、伝熱面表面温度と熱流束を同時に計測できる新しい計測技術を開発している。本計測技術は、高速度で伝熱体内部温度を計測する一次系と、多チャンネルで計測される伝熱体内部温度データをもとに伝熱面温度と熱流束の変化を逆問題解析によって求める二次系から構成される。一次系の内部温度計測に関して、高周波で変化する熱流束など過渡的な境界条件がもたらした内部温度変化を感知できるように、伝熱面表面から数ミクロンの深さに設置可能な共同陽極を持つ微細温度センサ群を導入した。本報は、平成22年度における微細温度センサ群に関する開発結果を報告する。

口頭

「ふげん」のクリアランスにかかわる測定方法及び評価,4; 手動式除染装置の除染性能試験

浜田 宣幸; 渡邊 純二; 東浦 則和; 志免 優紀

no journal, , 

原子炉廃止措置研究開発センターにクリアランスのための前処理として導入した、物理的方法(ウェットブラスト法)により汚染を除去(低減)する手動式の除染装置について、実機解体撤去物等を用いて除染性能試験を行い、採取したデータにより除染性能を評価した。この結果、比較的短時間でクリアランスレベル以下となる除染能力を確認した。

口頭

EDC試験を用いた水素添加RAG被覆管の破損挙動評価

三原 武; 福田 拓司; 宇田川 豊; 杉山 智之; 永瀬 文久

no journal, , 

被覆管外周部に水素化物が集積した高燃焼度PWR燃料被覆管の水素化物リムはRIA時の破損挙動における初期クラック(き裂)の役割を果たしていることが照射済燃料のNSRR実験などにより示されている。水素化物リムより内面側の水素化物がRIA時破損挙動に与える影響を調べるために表面予き裂導入(RAG)被覆管に水素を添加した後EDC(Expansion Due to Compression)試験を実施した。一般には予き裂長さに対する応力拡大係数で被覆管の破損が整理できたことから、内面側の水化物が破損挙動に及ぼす影響は小さいと考えられる。ただし、予き裂先端に径方向成分を持つ水素化物が析出する場合は、応力拡大係数による評価において内面側水素化物の影響を考慮する必要があることがわかった。

口頭

高燃焼度燃料被覆管のRIA時破損挙動評価に関する表面予き裂導入方法の開発

福田 拓司; 杉山 智之; 三原 武; 永瀬 文久

no journal, , 

高燃焼度燃料では酸化とそれに伴う水素吸収・水素化物析出が被覆管に生じる。被覆管の外表面近くに密に析出した水素化物は機械的に脆いためRIA時の被覆管肉厚貫通き裂進展の起点になりうると考えられる。き裂の起点となる外表面への水素化物析出を模擬するため、機械加工の影響を与えず予き裂を導入する方法として切削後圧延(Roll After Grooving:RAG)を開発し、被覆管の破損挙動に与える影響をEDC(Expansion Due to Compression)試験を用いて調べ切削加工によりき裂を導入した被覆管と比較した。RAGを施した被覆管は、高燃焼度燃料被覆管と同様に、比較的少ない周方向ひずみでき裂進展,破損に至り、RAGにより導入されたき列が貫通破損の起点として外表面近くに存在する水素化物を模擬できることが示された。

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