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論文

Nuclear transmutation of long-lived nuclides with laser Compton scattering; Quantitative analysis by theoretical approach

高井 静霞; 萩野 浩一*

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.3 - 11, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_1

高レベル放射性廃棄物に含まれる$$^{129}$$Iなどの長半減期核種や$$^{137}$$Csなどの発熱性核種を、短寿命または安定な核種へ核変換できれば、処分に際してのリスク低減が期待できる。従来考えられてきた熱中性子による核変換は、$$^{137}$$Csなどの熱中性子捕獲断面積が小さな核種には不向きである。近年、レーザー逆コンプトン法を用いて生成した高エネルギーのフォトンビームを原子核に当てて巨大双極子共鳴状態を励起し、中性子を放出させる核変換が提案されている。本研究では、$$^{137}$$Csを対象として、レーザー逆コンプトン法を用いた核変換の有効性について定量的に検討した。励起に有効なフォトンのエネルギーと反応断面積を計算し、核変換数とフォトンフラックス、照射時間との関係を調べた。仮に1gの$$^{137}$$Csへ24時間照射した場合、フォトンフラックスが$$10^{18}$$/sで10%、10$$^{19}$$/sで70%、10$$^{20}$$/sで99%以上が、理論的には核変換可能であることを示した。

論文

Sensitivity analyses of initial compositions and cross sections for activation products of in-core structure materials

山本 健土; 奥村 啓介; 小嶋 健介; 岡本 力

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.233 - 249, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_20

バックエンド分野において、放射化生成物の生成量の予測精度を向上させるために、その生成起源となる初期組成元素及び生成経路上の核反応を正確に把握しておくことは重要である。このため、放射化生成物の主要な生成経路の定量的決定の優先度を評価するため、感度解析を実施した。本検討では、ORIGEN2.2コード及びJENDL-4.0に基づく1群断面積ライブラリセットORLIBJ40を使用し、燃料集合体やチャンネルボックスの材料であるジルコニウム合金、SUS304ステンレス鋼及びニッケル-クロム合金を解析対象とした。感度解析の結果より、主要な生成経路を構成する初期組成元素及び核反応が定量的に明らかとなった。また、複雑な生成経路を有する核種に対しても、主要な生成経路が明らかとなった。本検討で得られた結果は、不純物測定の分野や核データ分野において利用されることが期待される。

論文

Development of a rapid analytical method for $$^{129}$$I in the contaminated water and tree samples at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

島田 亜佐子; 小澤 麻由美; 亀尾 裕; 安松 拓洋*; 根橋 宏治*; 新山 拓也; 関 周平; 梶尾 政利; 高橋 邦明

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.311 - 317, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_27

汚染水中のI分析におけるIの化学形態と希釈剤の影響を調べるために、3M NaOH溶液とHCl溶液(pH=2)に$$^{129}$$I $$^{-}$$と$$^{127}$$IO$$_{3}$$ $$^{-}$$を添加し、還元剤(NaHSO $$_{3}$$)の有無によるIのAnionSRへの吸着ついて調べた。その結果、3M NaOH溶液では還元剤の有無にかかわらず$$^{127}$$Iは抽出されず$$^{129}$$Iは抽出されたことから、3M NaOH溶液中ではI$$^{-}$$は抽出され、IO$$_{3}$$$$^{-}$$は抽出されないこと、還元剤が働かないことが示された。他方、HCl溶液では、$$^{127}$$Iと$$^{129}$$Iが同じ挙動を示し、還元剤なしでは抽出されず、還元剤ありでは抽出されたことから、このHCl溶液中でIは主にIO$$_{3}$$$$^{-}$$として存在し、還元剤によりI$$^{-}$$に還元されたと考えられる。以上によりI$$^{-}$$とIO$$_{3}$$$$^{-}$$を分析するためにはHCl溶液条件が必要であることが分かった。次に、伐採木の分析のために燃焼試験を行った。その結果、100$$^{circ}$$Cから300$$^{circ}$$Cの領域において、段階的にゆっくり昇温することで異常燃焼を避けられること、有機物は酸化剤により分解可能であること、I$$^{-}$$もIO$$_{3}$$$$^{-}$$も約90%がアルカリトラップに回収可能なことを明らかにした。

論文

Transmutation scenarios after closing nuclear power plants

西原 健司; 辻本 和文; 大井川 宏之

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.207 - 231, 2015/00

日本における原子力発電撤退シナリオにおいて使用済燃料中のTRU核種核変換を想定し、Pu核変換用ADSの設計と核変換システム導入シナリオの解析を行った。ADS設計は既存のMA核変換用ADSの設計に基づいて行い、6バッチ炉心をシナリオ解析用参照設計として選定した。シナリオ解析においては、軽水炉MOX利用シナリオと共に、LWR使用済燃料ワンススルーシナリオを参照シナリオとした。核変換シナリオとして、FRのみ、ADSのみ、及び、FRとADSを核変換炉とした場合を解析した。解析の結果、必要な核変換炉は15から32基で、核変換に必要な期間は180から240年という結果が得られた。また、PuとMAの総量を核変換によって減らすことで、処分場に対する便益として、面積を五分の一にでき、放射性毒性の崩壊期間を一桁小さくできることがわかった。これらの結果から、FRとADSを用いた核変換シナリオが中庸な解決方法であり、一方、短期の核変換が必要な場合はADSを用いた核変換が望ましいことを示した。

論文

Development of the method to assay barely measurable elements in spent nuclear fuel and application to BWR 9$$times$$9 fuel

須山 賢也; 内山 軍蔵; 深谷 洋行; 梅田 幹; 山本 徹*; 鈴木 求*

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.47 - 56, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_6

使用済燃料中に含まれる核分裂生成物の中には、中性子吸収効果の大きな安定な同位体がある。しかしながら、それら重要な同位体の中には、分析測定が困難であるものがあることが知られており、世界的に見ても関連するデータが少ない状況にあった。日本原子力研究開発機構では、原子力安全基盤機構からの受託研究により、2008年から4年間にわたって分析測定が困難な、中性子吸収断面積の大きな核分裂生成生物の測定方法の開発を行った。簡便かつ効率的な元素分離スキームと高感度高精度な誘導結合プラズマ質量分析装置を組み合わせた分析方法を確立し、BWR 9$$times$$9型燃料集合体を対象とした測定試験に適用した。この技術は、東京電力福島第一原子力発電所事故への対応にも応用可能であり、今後BWR及びPWR燃料を対象とした測定試験が計画されている。本報告では開発した測定方法と適用試験の概要と共に、今後の原子力機構における試験計画の概要について述べる。

論文

Recent progress in research and development in neutron resonance densitometry (NRD) for quantification of nuclear materials in particle-like debris

小泉 光生; 北谷 文人; 土屋 晴文; 原田 秀郎; 高峰 潤; 呉田 昌俊; 飯村 秀紀; 瀬谷 道夫; Becker, B.*; Kopecky, S.*; et al.

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.13 - 20, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_2

溶融燃料中の核物質の計量管理するための技術として、中性子共鳴濃度分析法(Neutron Resonance Densitometry (NRD))を提案している。この手法は、Neutron Resonance Transmission Analysis(NRTA)とNeutron Resonance Capture Analysis (NRCA)もしくはPrompt Gamma ray Analysis (PGA)の2つの手法を組み合わせたもので、パルス中性子源を装備した飛行時間(TOF)測定装置を用いる。この測定法を確立するために、検出器の開発を進めるとともに、EC-JRC-IRMMのGELINA TOF実験施設で、共同研究を進めている。研究進捗について、総括的に報告する。

論文

Options of principles of fuel debris criticality control in Fukushima Daiichi reactors

外池 幸太郎; 曽野 浩樹; 梅田 幹; 山根 祐一; 久語 輝彦; 須山 賢也

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.251 - 259, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_21

福島第一原子力発電所事故で生じた燃料デブリの性状は、観察や測定による確認に至っておらず、今なお不明である。原子炉格納容器からは漏水が続いており、燃料デブリは中性子毒物を含まない水で冷却されている。放射性Xeガスの濃度監視では再臨界の兆候は見られないが、燃料デブリの未臨界担保はできていない状況である。本発表ではこれらの状況、及び燃料デブリの基本的な臨界特性を踏まえ、今後とるべき臨界管理の方針を議論する。

論文

Design of J-PARC Transmutation Experimental Facility

佐々 敏信

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.73 - 79, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-4-431-55111-9_8

加速器駆動システムの検討に必要なデータ取得のため、原子力機構ではJ-PARC計画の下で核変換実験施設(TEF)の建設を計画している。TEFは、250kWのPb-Biターゲットを有するADSターゲット試験施設(TEF-T)ならびに高速臨界・未臨界集合体を有する核変換物理実験施設(TEF-P)より構成される。TEF-Tの主な研究項目としてADS構造候補材の照射試験があり、実際のADSの運転条件を考慮したリファレンスの設計パラメータを熱流動及び構造解析をもとに設定した。ターゲットが定格出力で運転される際には、多目的利用に応用することも可能である。報告では、ADS実現までのロードマップとTEF建設に関する設計研究も紹介する。

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