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論文

Current R&D activities in the study on geosphere stability

花室 孝広; 安江 健一; 國分 陽子; 浅森 浩一; 石丸 恒存; 梅田 浩司

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.25 - 30, 2011/01

日本列島は地震や火山活動が多い変動帯に位置しており、我が国において高レベル放射性廃棄物の地層処分を考える場合にはこれらの自然現象についての理解と長期的な活動性の評価が不可欠である。原子力機構では、サイト選定や安全評価にとって必要な地質環境の長期安定性に関する調査・評価手法の構築を進めている。本報告では、原子力機構で実施している研究開発の成果及び今後の取り組みの概要について報告する。

論文

Low alkaline cement used in the construction of a gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

中山 雅; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 伊藤 誠二*; 南出 賢司*; 北川 義人*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.51 - 56, 2011/01

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は地下深部に建設されるため、坑道の空洞安定性確保などのため、セメント系材料が支保工に使用される。この場合、セメント系材料からの高アルカリ成分の溶出により、周辺の地下水のpHが13程度となり、緩衝材であるベントナイトや周辺岩盤を変質させ、そのバリア性能に影響を与えることが懸念されている。日本原子力研究開発機構では、このような影響を抑制するために低アルカリ性セメントを開発し、そのpH低下挙動や支保工としての実用性について検討を行っている。本報告では、幌延深地層研究センターの地下施設の深度140m調査坑道において、開発した低アルカリ性セメントを吹付けコンクリートとして使用した原位置施工試験について述べる。施工試験の結果、HFSCは、OPCと同等の施工性を有することが確認できた。また、施工後の日常管理計測から、内空変位についてもOPCと同等の傾向を示し、空洞安定性が確保されることを確認した。以上の結果から、地下坑道の施工においてHFSCを吹付けコンクリートとして適用できると判断された。今後は、10年程度に渡って、壁面からのコアの採取や採水などを実施し、坑道周辺の地下水及び岩盤に与える影響を確認する計画である。

論文

Phase behavior and reverse micelle formation in supercritical CO$$_{2}$$ with DTAB and F-pentanol for decontamination of radioactive wastes

倉橋 健介; 富岡 修; 目黒 義弘

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.217 - 220, 2011/01

放射性廃棄物の除染を目標とした超臨界二酸化炭素への金属分離法を開発するため、超臨界二酸化炭素での逆ミセルの研究を行った。DTABとF-pentanolを用いることで逆ミセルの生成が確認され、38MPaで0.42mol/Lの水を超臨界二酸化炭素に溶解することができた。これは純粋な超臨界二酸化炭素に対する水の溶解度の3倍にあたる。水の代わりに0.1mol/Lの硝酸の溶解を試みたところ、水と変わらぬ条件で硝酸を溶解することができた。また、F-pentanolの存在によって逆ミセルに含まれない水分子の溶解が向上し、F-pentanolと水の比率が超臨界二酸化炭素での水の相挙動に影響を与えることがわかった。

論文

Estimate of clearance levels for metal materials contaminated with uranium

武田 聖司; 木村 英雄

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.131 - 140, 2011/01

本研究では、ウランを取扱う施設から発生する金属に対するクリアランスレベルを算出するため、我が国の金属リサイクルの現状を踏まえた金属の再利用シナリオを設定し、決定論的な線量解析からU-234, U-235, U-238のクリアランスレベルを、それぞれ1.5Bq/g, 1.4Bq/g, 1.8Bq/gと算出した。さらに、決定論的に算出したクリアランスレベルの妥当性を確認するため、解析に使用したパラメータの不確実性と金属の再利用後に生じる可能性の考えられるスラグの産業廃棄物としての埋立処分のシナリオ設定の不確実性についてクリアランスレベルに与える影響を評価した。その結果、両者の不確実性がU-234, U-235, U-238のクリアランスレベルに与える影響はほとんどなく、決定論的に算出したクリアランスレベルの妥当性を確認することができた。

論文

Determination of environmental uranium concentration by utilizing $$gamma$$-ray emission from the progeny radionuclides

田中 忠夫; 島田 太郎; 伊東 岳志*; 助川 武則

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.551 - 557, 2010/10

核燃料取扱施設の運転や廃止措置においては、ウラン及び子孫核種が環境中に放出されることが想定される。Th-234, Pa-234m, Ra-226等のU-238の子孫核種から放出される$$gamma$$線はウラン濃度の評価にしばしば用いられている。本研究では、子孫核種の$$gamma$$線を可搬型Ge検出器で測定することによって、広域かつバックグラウンドレベルのU-238を評価する手法について検討した。可搬型Ge検出器を用いた原位置測定結果から推算したU-238濃度は、0.01Bq/gのオーダーで検出でき、またウランの高感度分析手法として確立されているICP-MSによる分析結果と同等の値であった。本手法は、核燃料取扱施設解体後のサイト解放にあたって、残存放射能の合理的な確認手法として適用できる可能性がある。

論文

The Long-term stability of geological environments in the various rock types in Japan from the perspective of uranium mineralization

笹尾 英嗣

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.57 - 64, 2010/10

地質学的な変動帯に位置する我が国において、地層処分の安全性に対する信頼性をさらに向上させるために、天然の事例としてウラン鉱床の保存状況に関する情報を活用して、我が国の多様な地質環境における核種の移行・保持挙動についての理解を深めることが有益である。そこで、既存の文献情報に基づいて、岩石種ごとのウラン鉱床の存在状況を整理した。国内で認められるウラン鉱床はおもに新第三紀の堆積岩中及び花崗岩中に存在する。花崗岩中のものは鉱脈型金属鉱床に伴って存在するが、同様なウラン鉱床は中生代の堆積岩及び変成岩中でも認められる。このほか、中生代の堆積岩では層状マンガン鉱床に伴うウラン鉱床も存在する。このようにさまざまな時代の多様な岩石中にウラン鉱床が存在することは、日本列島のような変動帯においても地層処分に適した地質環境が広く存在することを示している。

論文

Development of comprehensive techniques for coastal site characterisation, 1; Strategic overview

太田 久仁雄; 天野 健治; 新里 忠史; Alexander, W. R.*; 山中 義彰*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.123 - 132, 2010/10

地層処分システムの長期的な安全性の評価においては、地質環境の有する安全機能が長期に渡り維持されることを示すための解析結果や論拠の整備が不可欠である。このためには、まず対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要であり、その結果に基づき、将来に渡る地質環境特性の変遷を考慮した安全機能の維持や両者の関係性が評価される。我が国においては、特に地形変化や気候・海水準変動に伴う沿岸域の地質環境特性の長期変遷の評価が重要であり、このための総合的な調査・評価技術の整備が課題となっている。原子力機構では、この観点から、北海道幌延町の沿岸域を事例とした取り組みを進めており、これまでに、沿岸域における地質環境特性の長期変遷を考慮した調査・評価の体系的な枠組みを示す「統合化データフローダイアグラム」を構築し、それに基づき沿岸域の地質環境を段階的に調査・評価するための方法論を整備した。今後、幌延町の沿岸域において進めている地質環境調査を通じて方法論の見直しを図っていく。

論文

Uranium refining and conversion plant decommissioning project

在間 直樹; 森本 靖之; 杉杖 典岳; 門 一実

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.311 - 320, 2010/10

The uranium refining and conversion plant at Ningyo-toge (URCP) was constructed in 1981 for the purpose of demonstration on refining and conversion processes from yellow cakes to UF$$_{6}$$ via UF$$_{4}$$. Through 20 years, 385 tons of natural uranium of UF$$_{6}$$ and 336 tons of reprocessed uranium of UF$$_{6}$$ had been conducted. The basic policies are the optimization of the labor costs and the minimization of the radioactive wastes. The procedures are followings; (1) monitoring by high sensitivity surveymeters and identificating nuclide by $$gamma$$ ray spectrometry, (2) estimating uranium mass inventory, (3) planning workers distributions including of radiation control staffs, (4) deciding dismantling methods and decontaminating schematically if required, (5) measuring and classifying doserate and contamination level, (6) managing for radioactive waste container, (7) control for personal exposures. Through two years and half, almost all equipment had been dismantled except building decontamination. Several hundreds tons of dismantled wastes had accumulated in 200 litter drums. In addition, the secondary wastes had also been generated. Several thousands day of working time had spent totally. Simultaneously we are now developing for waste measuring systems with better accuracy. The further tasks imposed us summarized the followings; (1) dismantling method for higher doserate area, (2) reduction of radioactive wastes volume, (3) decontamination for the buildings, (4) waste disposal.

論文

Dismantling method of fuel cycle facilities obtained by dismantling of the JRTF

金山 文彦

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.415 - 422, 2010/10

原子力に関する研究・開発の進展に伴い、老朽化した原子力施設を解体する機会が多くなる。原子力機構は原子炉施設の解体については、JPDRを用いての実規模の研究開発が行われているが、核燃料使用施設についてはそれらの経験を持ち合わせていなかった。汚染核種,機器がセル内に配置されていること等により、核燃料使用施設における解体では、原子炉施設と違う解体工法が必要であると考えられた。そのため、再処理特別研究棟を用いて、廃止措置プロジェクトが進められることとなった。再処理特別研究棟にはコンクリートセル内に再処理試験に用いた機器や廃液の貯蔵に用いられた機器が存在しており、それらの一部の撤去が行われている。これらの解体対象のうち、セル内廃液貯槽及び壁貫通配管について、適切な解体工法を選択するために、2種類の解体工法が試された。これらの解体より得られた作業データを比較することにより、それぞれの工法の長所及び短所を紹介するとともに、これらの解体工法を選択するに適した条件を紹介する。

論文

Removal of fission products in the spent electrolyte using iron phosphate glass as a sorbent

天本 一平; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 高崎 康志*; 柴山 敦*; 矢野 哲司*; 中田 正美; 岡本 芳浩

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.503 - 508, 2010/10

乾式再処理法を実現可能なプロセスとするためには、同プロセスから発生する使用済み電解質の再生利用を図り、高レベル放射性廃棄物(HLW)の発生容量を抑制する必要がある。この取組みの一環として、原子力機構では、使用済み電解質中の核分裂生成物(FP)をリン酸塩に転換して媒質とFPを分離する技術開発を行っている。今回、固化体原料である鉄リン酸塩ガラス(IPG)をFP収着材として利用すべくその収着機構について検討したところ、ガラス製造条件で変化するIPGの鉄の価数及びガラスの結晶化が収着の要因になっていることが判明した。

論文

Natural analogues of cement; Overview of the unique systems in Jordan

亀井 玄人; Alexander, W. R.*; Clark, I. D.*; Degnan, P.*; Elie, M.*; Khoury, H.*; Milodowski, A. E.*; Pitty, A. F.*; Salameh, E.*; Smellie, J. A. T.*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.141 - 147, 2010/10

Natural cements in Jordan have been produced by the combustion of organic-rich clay biomicrites and are very close analogues of industrial cement. Following interaction with groundwaters, natural hyperalkaline leachates are produced and these move out of the cement into the surrounding host rock, subsequently interacting with and altering it. The conclusions of the Jordan Natural Cement Analogue Study are presented and the safety assessment (SA) implications of the interaction of cementitious hyperalkaline leachates on repository host rock and bentonite are discussed.

論文

In situ stress measurements in siliceous mudstones at Horonobe Underground Research Laboratory, Japan

真田 祐幸; 中村 隆浩; 杉田 裕

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.31 - 39, 2010/10

原子力機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発を進めている。初期応力は、処分場の設計並びに処分パネルの最適な幾何学配置を選定するうえで重要なパラメータになる。堆積岩に対する初期応力測定は、高い技術が要求されることと既存の地下施設は硬質な岩盤に設けられることが多いため、測定事例がほとんどない。本論文では、堆積岩に対する初期応力測定の既存技術の適用性検証と地層処分事業を進めるうえでの初期応力測定調査に関する方法論の構築を目的として、幌延深地層研究計画で実施された初期応力測定調査の内容と結果を述べる。調査は、水圧破砕法や応力解放法などの直接的な計測とコア法やブレイクアウトなどの間接的な評価の2項目に分け実施した。水圧破砕の結果によると、深度の増加とともに線形的に応力が増加することと最大主応力は東西方向に卓越した偏圧環境下に晒され、幌延地域周辺の造構作用と調和的であった。コア法については、AE法と比べるとDSCA法の方が水圧破砕結果と近い。ブレイクアウトについては、ボーリング孔や立坑内部で見られ、間接的に評価する方法としては、コア法に比べると効果的であった。

論文

Removal of fluorine and boron from groundwater using radiation-induced graft polymerization adsorbent at Mizunami Underground Research Laboratory

弥富 洋介; 保科 宏行; 瀬古 典明; 笠井 昇; 植木 悠二; 玉田 正男

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.485 - 490, 2010/10

High fluorine and boron contents in wastewater are commonly reduced using coagulation and ion exchange treatments at wastewater treatment facilities. As an alternative, we tested the efficiency of fluorine and boron removal from groundwater using radiation-induced graft polymerization adsorbent. The durability of the adsorbent was also determined by varying groundwater flow-through rates and repetitive use of the sorbent. The results indicated that it was possible for the adsorbent to remove more than 95% of boron and fluorine from the groundwater, and that the performance of the adsorbent for boron removal was better than the resin used for ion exchange. The adsorbent used several times was able to remove boron, indicating that the adsorbent can be used for efficient boron removal.

論文

Evaluation of behavior of rare earth elements based on determination of chemical state in groundwater in granite

山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.203 - 212, 2010/10

Chemical state of rare earth elements (REEs) in deep groundwater was determined by combination of ultrafiltration techniques maintaining in-situ pressure and anaerobic conditions, speciation considering contribution of natural organic matters, and finger-printing method using REE pattern of stability constants for probable complexes of REEs in groundwater. Groundwater samples were collected from a borehole at a depth of 200 m in the Mizunami Underground Research Laboratory (MIU), Gifu, Japan. Spectroscopic analysis for colloidal matters on a membrane filter was also conducted to estimate chemical properties of colloidal ligands. Our results suggest that REEs-humic complexes were the dominant chemical states of REEs in groundwater. Presence of humic substance in groundwater was also confirmed by spectroscopic analysis. It is expected that behavior of REEs mainly depends on humic substances.

論文

Development of new ultrafiltration techniques maintaining in-situ hydrochemical conditions for colloidal study

青才 大介; 山本 祐平; 水野 崇

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.213 - 220, 2010/10

元素の挙動を把握するうえで、分子のサイズ分布は重要な情報である。分子のサイズ分布は、地下水の物理的及び化学的状態に支配されるが、地下水は一般に被圧・嫌気状態で存在しており、採取時の脱ガスや酸化によって地下水の物理的及び化学的状態が変化するという問題を抱えている。そのため、地下水中における元素の挙動を把握するためには、地下水の化学的状態に関する情報を、原位置の環境を保持したまま取得することが必要である。本研究では、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過する手法を開発した。手法の開発後、岐阜県瑞浪市で建設中の瑞浪超深地層研究所深度200m地点のボーリング孔を利用して地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過し採取した。ろ液について化学成分分析を実施し、得られた結果から、手法の妥当性を評価し、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過できることを確認した。

論文

Development of a Quality Management System (QMS) for borehole investigations, 2; Evaluation of applicability of QMS methodology for the hydrochemical dataset

國丸 貴紀; 太田 久仁雄; 天野 健治; Alexander, W. R.*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.159 - 168, 2010/10

An appropriate Quality Management System (QMS), which is among the first tools required for repository site characterisation, will save on effort by reducing errors and the requirement to resample and reanalyse - but this can only be guaranteed by continuously assessing if the system is truly fit-for-purpose and amending it as necessary based on the practical experience of the end-users on-site. A quality assurance (QA) audit of hydrochemical datasets for boreholes HDB-1 - 11 from Horonobe Underground Research Laboratories (URL) project by Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been carried out by the application of a formal QA analysis which is based on the methodology previously employed for groundwaters during the recent site characterisation programme in Sweden. This methodology has been successfully applied to the groundwaters of the fractured crystalline rocks of the Fennoscandian Shield and has now been adapted and applied to some of the ground- and porewaters of the Horonobe URL area.

論文

Technical know-how for modeling of geological environment, 1; Overview and groundwater flow modeling

三枝 博光; 竹内 真司; 前川 恵輔; 大澤 英昭; 仙波 毅

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.133 - 140, 2010/10

Evaluation of the impact of uncertainties in the geological environment model is important to identify and prioritize key issues for further investigations. Therefore, a plan for site characterization should be made based on the result of the modeling. In this study, externalization of technical know-how and decision-making processes regarding groundwater flow modeling to be used for the planning of surface-based site characterization has been attempted based on experiences on Underground Research Laboratory project at Mizunami and Horonobe. The groundwater flow modeling is to be used for setting the area for the geological environment modeling, which is equal to an area including the groundwater flow system within the area from recharge area to discharge area, and for characterization of groundwater flow conditions. This report is summarized the detail work and its procedure regarding groundwater flow modeling based on the literature data and decision-making processes of the modeling.

論文

Evaluation of the long-term evolution of the groundwater system in the Mizunami area, Japan

水野 崇; Milodowski, A. E.*; 岩月 輝希

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.193 - 201, 2010/10

Palaeohydrogeologial study focused on fracture filling calcite distributed in Toki granite suggests that precipitation history of euhedral calcite can be divided into 4 periods (from I to IV in precipitation order). During precipitation period of Generation III calcite, seawater was penetrated into study area extensively. Current local distribution of Na-Cl type groundwater would be formed after the crystallization period of Generation III calcite. This suggests that source of Na-Cl type groundwater may be seawater penetrated between 18 Ma and 15 Ma. Before 1 Ma, major driving force of groundwater would be change of water table related to marine transgression/regression because landform of Tono area was almost flat. After 1Ma, groundwater flow has been controlled by topography due to uplift. The result of this study shows that detail analysis of multilayered calcite can provide a valuable information to evaluate long-term palaeohydrogeological changes of groundwater system.

論文

Technical know-how for modeling of a geological environment, 2; Geological modeling

松岡 稔幸; 天野 健治; 大澤 英昭; 仙波 毅

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.169 - 173, 2010/10

ある場所における地質環境特性に関する調査(サイト特性調査)においては、(1)収集・整理した情報に基づく地質環境モデルの構築,(2)構築した地質環境モデルに基づく調査計画の策定,(3)調査による情報の収集、を実施することにより、地質環境の理解度を向上させていくことが重要である。このサイト特性調査は、長期に渡って段階的に進められるものである。したがって、一連の作業にかかわる意思決定過程を透明性・追跡性を持って管理することや、作業を通じて逐次蓄積される経験・ノウハウを世代間で継承することが、技術継承や人材育成の観点から重要となる。日本原子力研究開発機構では、これまでに岐阜県東濃地域,北海道幌延地域で進めている地質環境調査技術開発において蓄積した経験・ノウハウ及び意思決定過程などの整理を行っている。また、これらの知識を管理するためのツールの一つとして、整理した情報をウェブを介して利用可能とするエキスパートシステム(ES)の開発を行っている。本研究では、ESに反映するための作業として、これまでに蓄積してきた経験・ノウハウに基づき、文献調査で得られる情報を用いた地質モデルの構築に関して考え方を整理し、作業の流れについてフロー図を用いて整理した。

論文

Preparation of reference materials on radiochemical analysis for low-level radioactive waste generated from Japan Atomic Energy Agency

石森 健一郎; 亀尾 裕; 中島 幹雄*; 高橋 邦明

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.117 - 123, 2010/10

In order to prepare simulated reference materials of solidified products using a laboratory-scale electric furnace instead of a plasma heating device, melting tests of miscellaneous simulated solid wastes were conducted. Under the optimum melting conditions, reference materials containing $$alpha$$-ray emitting nuclides ($$^{237}$$Np, $$^{241}$$Am and $$^{244}$$Cm) or $$gamma$$-ray emitting nuclides ($$^{60}$$Co, $$^{137}$$Cs and $$^{152}$$Eu) were prepared. For reference materials containing $$beta$$-ray emitting nuclides such as $$^{14}$$C and $$^{36}$$Cl, a preparation method with nuclear reaction $$^{14}$$N(n, p)$$^{14}$$C or $$^{35}$$Cl(n, $$gamma$$)$$^{36}$$Cl by thermal neutron irradiation was attempted. The radioactivity concentrations of the reference materials were evaluated from radiochemical analysis. It was confirmed that the reference materials could be successfully prepared on the present preparation methods.

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