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論文

Actinide reformer concept

佐々 敏信; 西原 健司; 菅原 隆徳; 岡本 芳浩; 大井川 宏之

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.353 - 358, 2008/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.64(Nuclear Science & Technology)

分離核変換技術は高レベル廃棄物処分にかかわる環境負荷の低減に有効な手段である。しかしながら、アメリシウムとキュリウムは自身の崩壊熱と放射能により核燃料サイクルで扱うのが難しい。これらの核種は使用済燃料ペレットの照射健全性を損なう化学的性質も持ち合わせている。そこで、核燃料サイクルの負担低減のため、アメリシウムとキュリウムを捕獲反応と崩壊によってプルトニウムに転換するアクチニド改質システムを提案する。アメリシウムとキュリウムは再処理の主工程から分離され、塩化物溶融塩燃料に転換する。液体燃料を用いることにより、アメリシウムとキュリウムに関する上記の課題は回避される。アクチニド改質システムは、10MW級サイクロトロン,タングステン核破砕ターゲット及び溶融塩未臨界炉心から構成される。これらの構成機器は、現在の技術から工学的に外挿可能な範囲にある。システムの運転に必要な電力はアクチニドの核分裂反応から取り出す。また、使用済溶融塩はバッチ交換方式で再処理を行う。改質されたプルトニウムの発電用高速炉MOX燃料への還元に関する技術的課題はないと考えられる。

論文

On a fast reactor cycle scheme that incorporates a thoria-based minor actinide-containing cermet fuel

逢坂 正彦; 高野 渉*; 山根 義宏*; 三澤 毅*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.212 - 218, 2008/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.24(Nuclear Science & Technology)

トリアベースのマイナーアクチニド含有サーメット燃料を組み込んだ高速炉サイクル概念について述べる。このサーメット燃料はThとマイナーアクチニド酸化物固溶体とMo不活性母材からなる。専用のサイクルプロセスからなる小さな独立したサイクル内で使用される。サーメット燃料は粉末冶金に基づく簡易な方法により作製される。サーメット燃料の再処理として二段階の方法が提案された。それはMo不活性母材の事前除去とアクチニドの回収からなる。模擬サーメット燃料を用いたMo不活性母材の事前除去のための予備試験が行われた。これは室温で硝酸を用いて溶解するものである。試験の結果、Mo不活性母材はほとんど溶解した一方、酸化物は溶けなかった。サーメット燃料を装荷した高速炉炉心の燃焼特性が核的計算コードを用いて評価された。Mo不活性母材を内側及び外側炉心領域で非均質な組成とすることにより、効率的な核変換と出力密度の平坦化ができることがわかった。本サーメット燃料は高速炉用高性能核変換デバイスとして有望なものとなる可能性がある。

論文

Core characteristics of fast reactor cycle with simple dry pyrochemical processing

池上 哲雄

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.206 - 211, 2008/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.16(Nuclear Science & Technology)

高速炉使用済燃料を複合処理燃料サイクルの簡易熱処理に適用した場合の高速炉炉心概念と炉心核特性の検討を行った。核特性解析の結果、簡易熱処理を経た燃料が炉心への装荷燃料の半分を占める大型炉心の場合、高速炉の使用済燃料を1回リサイクルし、径方向ブランケットなしで増殖比1.01を達成可能なことが判明した。リサイクル燃料として、ウラン酸化物の軽水炉使用済燃料,混合酸化物の軽水炉使用済燃料、及び高速炉使用済燃料の3者について比較を行い、リサイクル燃料はそれらの初期燃料組成にかかわらず、リサイクル終了後は平衡状態に達すること、また、リサイクルした高速炉使用済燃料は3者のなかで放射化量が最も低く、発熱量は他の2者と同じレベルであった。

論文

Transparency and nonproliferation in the Asia-Pacific region; Enhancing transparency, strengthening the nonproliferation regime

濱田 和子

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.660 - 665, 2008/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

このペーパーは、核の平和利用における透明性を向上させることは、核不拡散強化に寄与するとともに、信頼醸成を促し、アジア・太平洋地域における核の平和利用に伴う問題に対応するための協力を促進するという信念を前提にしている。その前提をもとに「透明性」という概念を説明し、アジア・太平洋地域の核不拡散体制強化のために「透明性」を高めるシステムが必要であることを主張することを目的としている。ペーパーの中では、アジア・太平洋地域の核拡散懸念をはじめとする地域の懸念を示し、どのように「透明性」向上が地域の核不拡散体制強化に寄与し、また地域の安定に貢献するかを説明する。また、「透明性」という概念を核不拡散努力に適用したこれまでのイニシアティブ・プロジェクトを評価し、「透明性」向上にとって障壁となりうる政治的な問題点・課題を指摘し、その課題に対応するための方策の思案も試みる。

論文

A New back-end cycle strategy for enhancing separation, transmutation and utilization of materials (Adv.-ORIENT cycle)

小澤 正基; 鈴木 達也*; 小山 真一; 赤塚 洋*; 三村 均*; 藤井 靖彦*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.476 - 482, 2008/03

 被引用回数:32 パーセンタイル:7.16(Nuclear Science & Technology)

放射姓物質の分離・核変換・利用研究を「三位一体」で進めるための研究開発戦略(先進オリエントサイクル)を提案する。研究の意義/目的,目標,研究手法など、構想の全容を概説し、3級ピリジン樹脂を用いたIXC法による$$f$$-元素(Am, Cm, Pu, Ln他)の精密分離・個別回収,極性希釈剤による同時一括抽出分離,触媒的電解採取法(CEE)による希少金属FP(Tc, Ru他)の電解分離と水素エネルギー利用,固体吸着法によるSr, CsのIXC分離と固定,利用,レーザー化学法等による長寿命FP(Cs, Sn他)の同位体分離研究など、先進オリエントサイクルを構成する主要要素技術の研究開発の現状と計画を述べる。

論文

Long-term Nuclear Knowledge Management (NKM) of Innovative Nuclear Energy Systems (INES); A Case study of the Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI)

柳澤 和章; Bezdek, R. H.*; 澤田 哲生*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.683 - 687, 2008/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.3(Nuclear Science & Technology)

原子力機構45年の軽水炉研究活動に投資された資金は研究費が4.2十億ドル、人件費が3.4十億ドル(34,718人口)である。この間旧日本原子力研究所から国民に還元された資金は6.3十億ドルであり、費用対効果は1.5となる。原子力機構は一種の国立研究機関であってリスクが高くて高度な業務をこなしてきたことを鑑みるとこの数値は十分に高いものと看做せる。将来的には、高温ガス炉発電による売上げは全体で年間0.36十億ドル、原子力機構の研究開発貢献度は年間0.018十億ドルとなる。将来予測では、2050年に核融合炉が商業化された後は2050$$sim$$2100年の間に1,687十億ドルの電力売上げが予想されるが現行の軽水炉よりも大きな売上げである。しかし、予測に際しては多くの不確実な前提条件が設けられている。長期にわたって革新的な原子力エネルギーシステムを構築していくためには、本研究で示したように持続性のあるシナリオを打ちたて長期に壮健な原子力知識管理を行っていく必要がある。

論文

Development of safeguards and maintenance technology in Tokai Reprocessing Plant

山村 修; 山本 隆一; 野村 茂雄; 藤井 靖彦*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.666 - 673, 2008/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.64(Nuclear Science & Technology)

東海再処理工場は、1977年9月ホット試験開始から2006年10月末まで1123トンの使用済燃料を処理してきた。この30年間の運転を通し、IAEAの保障措置の適用にあたっても、東海再処理工場は非核兵器国における保障措置概要の実施,国際的な信頼性の向上に大いに貢献した。また、この間の運転を通し、多くの技術的困難を克服し、保守技術の確立を果たし、安定で信頼性のある運転を確保してきた。本報では東海再処理工場の開発してきた保障措置及び保守技術が六ヶ所再処理施設に反映され、かつこれまでの知見が次世代再処理技術の構築に貢献し得る点を述べる。

論文

Extraction separation of trivalent minor actinides from lanthanides with hydrophobic derivatives of TPEN

松村 達郎; 竹下 健二*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.470 - 475, 2008/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.18(Nuclear Science & Technology)

分離変換技術への適用を目的として、TPEN誘導体を応用した新規なMA/Ln分離プロセスの開発を進めている。TPENは六座配位子であり、金属イオンを包み込む包接型の配位子である。TPENは良好なAm(III), Ln(III)分離性能を有しており、MA分離プロセス構築の可能性を持っている。しかし、実プロセスへの適用性の観点からは重要な問題があり、特にTPENが水溶性であることは、処理溶液のAm(III)の濃度が高い場合には非常に大きな問題となりうる。本研究では、TPENの疎水性をアルキル基の導入によって向上させ、Am(III), Eu(III)分離性能への効果を確認した。疎水化誘導体の合成を試み、3種類の誘導体の合成に成功した。これらの誘導体について、Am(III)とEu(III)の抽出性能と分離性能を実験によって評価した。これらの誘導体のうち、tpdbenは良好な分離性能を示し、SF$$_{rm Am/Eu}$$は最大で35であった。

論文

Solid polymer electrolyte water electrolysis systems for hydrogen production based on our newly developed membranes, 1; Analysis of voltage-current characteristics

澤田 真一; 八巻 徹也; 前野 武史*; 浅野 雅春; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 前川 康成

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.443 - 448, 2008/03

 被引用回数:30 パーセンタイル:8.02(Nuclear Science & Technology)

架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)電解質膜を用いて固体高分子型水電解を行った。イオン交換容量3.6meq/gの架橋PTFE電解質膜を組み込んだセルを温度50$$sim$$80$$^{circ}$$C,相対湿度95%の環境下におき、これに1.4$$sim$$2.5Vの一定電圧を加えることで水電解を行った。電圧とともに電解電流は上昇し、また高温ほど大きな電流が得られた。電流密度の最大値は、温度80$$^{circ}$$C,電圧2.5Vのときの50mA/cm$$^{2}$$であった。電圧-電流特性を解析することにより、水電解性能は膜-電極の界面抵抗に大きく左右されることがわかった。

論文

Application of the relativistic DV-X$$alpha$$ molecular orbital method to $$gamma$$-uranium alloys with transition metals

栗原 正義*; 平田 勝; 尾上 順*; 中松 博英*

Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.549 - 555, 2008/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.16(Nuclear Science & Technology)

$$gamma$$相ウラン金属と4d, 5d遷移金属で構成される合金の電子状態を相対論DV-X$$alpha$$法により解析した。ウランの5f, 6d軌道と遷移金属のd軌道との相互作用を解析して、ウラン金属中での各遷移金属の安定性を評価した。

口頭

Development of advanced reprocessing system using precipitants with high selectivity and control ability; Precipitation ability of N-butyl-2-pyrrolidone and N-propyl-2-pyrrolidone

原田 雅幸*; 森田 泰治; 野上 雅伸*; 西村 建二*; 池田 泰久*

no journal, , 

これまで検討してきたN-シクロヘキシル-2-ピロリドン(NCP)よりも低疎水性のN-ブチル-2-ピロリドン(NBP)及びN-プロピル-2-ピロリドン(NProP)のウラニルイオン選択的沈殿剤としての性能を調べた。その結果、NBP及びNProPは、ウラニルイオン濃度,硝酸濃度,溶液温度とは無関係にウラニルイオンを化学量論的に沈殿させることを見いだした。また、大過剰のNBP添加ではPu(IV)が沈殿するものの、NProPは0.04Mから0.06Mの濃度範囲のPu(IV)及びPu(VI)を沈殿させないことがわかった。これらの結果より、NBPあるいはNProPを用いた、Pu(IV)の沈殿が生じることなくU(VI)を沈殿させうるプロセスの構築が期待できる。

口頭

Corrosion behavior of weld joint of high chromium alloy in flowing lead bismuth eutectic under active oxygen control

古川 智弘; 青砥 紀身; Konys, J.*; Mueller, G.*

no journal, , 

重金属冷却高速炉の開発課題の一つに、構造材料及び炉心材料の冷却材(鉛ビスマス)中における耐食性がある。本研究では、12Cr鋼溶接継手及びそのアルミニウム表面改質材を対象に、酸素濃度制御下流動鉛ビスマス中における腐食特性を調べた。試験には、ドイツ・カールスルーエ研究所が所有する流動鉛ビスマス中腐食試験装置"CORRIDA"を使用し、550$$^{circ}$$Cにおいて最大5000時間の腐食試験を実施した。試験部における鉛ビスマスの流速は2m/secであり、鉛ビスマス中酸素濃度は、H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比を調整したAr混合ガスの鉛ビスマス中の通気によって調整し、5E-7mass%に維持した。その結果、12Cr鋼溶接継手の腐食(酸化)挙動は、その母材の挙動と同様であり、溶接継手処理に伴う有意な影響は認められないことがわかった。また、アルミニウム表面改質材では、ほとんど酸化が生じておらず、また液体金属腐食と称される腐食挙動も観察されなかった。

口頭

An Innovative valency control technique for actinides; Redox reactions of actinides induced by external ultrasound irradiation

虎石 貴; 木村 貴海; 有阪 真

no journal, , 

超音波照射によって誘起される化学反応は、系外からの非接触な化学操作が可能であることから、系を汚さないクリーンな化学プロセスとしてさまざまな分野での応用が進んでいる。超音波照射によって水溶液中を伝わる疎密波は局所的に強い圧力差を生じ、水溶液内に微細な気泡を生成する。生成した気泡はさらに膨張,圧縮を繰り返したのち崩壊し、局所的な高温高圧の反応場を生み出す。この過程で生成するラジカルを利用し、酸化還元双方向への原子価操作が実現できる。本講演では、外部超音波照射によるアクチノイド相互分離手法の確立に向けた要素技術開発について発表する。ここでは一例として、外部超音波照射によるウランの原子価調整試験の結果を示す。ガラス製反応容器中の1MHCl酸性ウラニル溶液2mlに対し、反応容器下部から600kHzの超音波を照射した。溶液には2-propanol及び白金黒メッキした白金ネット触媒を加え、恒温槽により293Kに保持した。なお、溶液は2-propanolで洗気したArガスによってバブリングした。180分の超音波照射後のUV-VISスペクトルから、U(VI)がU(IV)に還元されていることが確認された。

口頭

Solid polymer electrolyte water electrolysis systems for hydrogen production based on our newly developed membranes, 2; Improvement in electrolysis efficiency by membrane-electrode assembling process

八巻 徹也; 澤田 真一; 浅野 雅春; 寺井 隆幸*; 前川 康成

no journal, , 

われわれが、放射線化学的な方法により新規に開発した電解質膜は、イオン交換容量が任意に制御可能であり、従来膜ナフィオンと比較して高いプロトン伝導度を示す。本研究では、この電解質膜を用いてホットプレス法で膜・電極接合体(MEA)を作製し、それを組み込むことにより水電解システムの高効率化を図ったので報告する。MEAの作製は、白金担持の炭素電極で電解質膜を挟み、圧力0.20Pa,温度60$$^{circ}$$Cで10分間ホットプレスすることで行った。ホットプレスにより、界面におけるオーム抵抗が大幅に低減し、電解電流は向上する傾向が確認された。結果として、電流密度8mA/cm$$^{2}$$下で78%という高いエネルギー効率を達成することができた。

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