アパタイトセラミックスによるALPS沈殿系廃棄物の安定固化技術の開発(委託研究); 令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東京工業大学*

JAEA-Review 2022-076, 227 Pages, 2023/03

JAEA-Review-2022-076.pdf:9.42MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30 年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和元年度に採択された「アパタイトセラミックスによるALPS沈殿系廃棄物の安定固化技術の開発」の令和元年度から令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和3年度が最終年度となるため3年度分の成果を取りまとめた。本研究は、1Fにおいて大量に発生している水処理2次廃棄物のうち、長期的な安定化措置が求められている多核種除去設備(ALPS)沈殿系廃棄物中の放射性物質をアパタイトセラミックスに安定固定化する技術の確立を目的としている。大規模なアパタイト固化体製造が可能な方法として沈殿法を選び、模擬ALPS沈殿系廃棄物から作製したアパタイト及びリン酸塩化合物の合成物や成型体の組成、構造、浸出性能等を調べ、ゼオライト処理したリン酸塩化合物固化体が安定化処理に適していること、また、Cs、Sr、Eu、U 等の模擬FP 元素が沈殿法の条件で安定固定化できることを確認した。さらに、アパタイト固化体製造プロセスの確立のため、小規模及び工学規模のアパタイト固化体の製造試験を行い、合成・洗浄・加熱・固化の各工程での最適条件及び物質収支を明らかにし、耐浸出性の高い固化体作製が可能な炭酸塩スラリーと鉄共沈スラリーの同時固化プロセスを開発した。以上の成果に基づき、実規模製造プロセスの基本設計における課題抽出及び製造装置・安全対策装置の設計条件をまとめるとともに、固化体からの水素発生試験を行い、セメント固化体よりも水素発生が大幅に抑制されることを確認した。

原子力緊急時における公衆の被ばく線量評価に関する調査と検討

橋本 周; 木名瀬 栄; 宗像 雅広; 村山 卓; 高橋 聖; 高田 千恵; 岡本 明子; 早川 剛; 助川 正人; 久米 伸英*; et al.

JAEA-Review 2020-071, 53 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-071.pdf:2.72MB

原子力機構は、災害対策基本法及び武力攻撃事態対処法に基づく指定公共機関として、原子力災害や放射線緊急事態が発生した場合には、災害対応に当たる国や地方公共団体の要請に応じて人的・技術的支援を行う。防災基本計画及び原子力災害対策マニュアルでは、原子力機構は原子力緊急時において公衆の被ばく線量の推計・把握を支援することが要求されている。しかし、その支援について、基本方策,調査対象,調査方法,実施体制等について具体的かつ詳細には検討されていない。本報告では、公衆の緊急時被ばく線量の推計・把握に関する技術的支援について、原子力緊急時支援・研修センター内に設置された「緊急時の線量評価検討WG」において調査・考察した結果を報告することにより、国や地方公共団体、及び原子力機構内における今後の具体的かつ詳細な検討及び活動に貢献することを目的とする。

Reliability estimation of neutron resonance thermometry using tantalum and tungsten

甲斐 哲也; 廣井 孝介; Su, Y. H.; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 瀬川 麻里子; 中谷 健; 及川 健一; et al.

Physics Procedia, 88, p.306 - 313, 2017/06

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.06.042

Neutron resonance thermometry, which measures material temperature by analyzing the Doppler broadening of a neutron resonance peak, is one of the applications of energy-resolved neutron imaging at RADEN of J-PARC. Although this technique is promising, advantages and disadvantages have not been discussed in practical applications. The authors measured neutron transmission rates of tantalum and tungsten foils in a heater chamber up to 300 degrees Celsius at RADEN. The energy-dependent neutron transmission rates with different statistics were obtained after the measurements by selecting arbitrary measuring intervals from one measurement, and the temperatures of the foils were estimated from those transmission rates with different statistics. The reliability of the neutron resonance thermometry with statistical accuracy, irradiation time and spatial resolution are discussed.

みんなで学ぼう放射線の基礎; 中学生用放射線学習資料

渡部 陽子; 嶋田 麻由香*; 山下 清信

JAEA-Review 2014-044, 65 Pages, 2015/01

JAEA-Review-2014-044.pdf:12.4MB
JAEA-Review-2014-044-appendix1(Students)(CD-ROM).pdf:7.28MB
JAEA-Review-2014-044-appendix2(Teacher)(CD-ROM).pdf:8.7MB

日本原子力研究開発機構では、文部科学省の委託事業を受託し、原子力発電の導入計画を進めているアジア諸国に対して人材育成を行っている。東京電力福島第一原子力発電所事故以降、これらアジア諸国において放射線に関する正しい知識を普及することが重要と判断し、放射線基礎教育セミナーを立ち上げた。このセミナーで使用する教材として、文部科学省が発行した「中学生のための放射線副読本」及びその解説編に着目し、英訳版の放射線基礎学習資料を新たに作成した。海外の人々が学べる教材を提供することは、国際的な原子力の人材育成に大きく貢献するものである。今後、本資料の英訳版は、国際原子力機関を通して、世界各国での放射線教育に使用される予定である。

Development of lung and soft tissue substitutes for photons

木名瀬 栄; 木村 雅哉*; 野口 宏; 横山 須美

Radiation Protection Dosimetry, 115(1-4), p.284 - 288, 2005/12

https://doi.org/10.1093/rpd/nci018

著者らは、これまで人体の骨格について密度や線減弱係数が等価な骨格組織等価材を開発するとともに頭部ファントムを製作した。本研究では、 さらに、 呼吸気道部等を表現するのに必要な人体の肺,軟組織,筋肉,筋肉+10パーセント脂肪,軟骨,喉頭,気管,甲状腺,腎臓,肝臓,皮膚,脳について、それぞれの組織等価材を開発した。また、それぞれの組織等価材は、実測により光子減弱特性を評価した。

Survey of basic data on Human Resources Development (HRD) in the nuclear field in FNCA countries (Contract Research)

国際原子力総合技術センター

JAERI-Review 2005-002, 97 Pages, 2005/03

JAERI-Review-2005-002.pdf:13.56MB

原子力委員会が主催するアジア原子力協力フォーラム(Forum for Nuclear Cooperation in Asia, FNCA)の人材養成プロジェクトにおいて、人材養成戦略を立てるうえでの第一ステップとして定量的データ集めを行い、2002年度人材養成ワークショップで調査結果の発表を行った。2003年度には「調査データのまとめ」として調査データの分析結果をまとめた。本報告書は、2003年度に開催したワークショップにて報告された「調査データのまとめ」を、2004年度初めに更新したデータである。

日本原子力研究所事業の達成と研究成果の社会経済的効果に関する評価報告書,2; 日本原子力研究所における基礎・基盤研究の社会経済的評価

研究業務評価検討アドホック委員会

JAERI-Review 2003-036, 75 Pages, 2003/11

JAERI-Review-2003-036.pdf:9.68MB

基礎・基盤研究分野について、社会経済的効果に関する評価の、定量的な把握・分析を試みた。評価対象は物質科学研究とし、概略以下のような評価結果を得た。(1)原研物質科学の注力研究分野としては、イオン照射,アクチノイド等原子エネルギーに深く関連する分野が挙げられる。(2)国内物質科学研究の原研以外の代表的研究機関(KEK,東大,東北大,物材研及び理研を抽出)が注力する研究分野と比較すると、原研の注力研究分野と共通するのは、放射光,照射,電子顕微鏡,中性子,核反応断面積等ごく一部で、しかも、この競合領域では、お互い張り合うというよりは、補完的な形で、国全体として総体的に見た場合の研究水準を高め合っている形が見られる。(3)原研が注力してきた研究分野としては、アクチノイド,中性子照射,消滅処理等が挙げられる。また、ネットワーキングの大きさ,連携の程度が大きく、社会経済効果が大きいものとしては、中性子,核反応,アクチノイド等が挙げられる。(4)アクチノイドについてネットワーキングの実態を調べたところ、25年間の論文数シェアは、原研25%,学界及び公的機関の公52%,民間17%であった。共著論文数でみた機関間のネットワーキングの程度は、5年間ごとに見て原研-公では3-4%,最新5年は8%の割合で増加した。また、共同論文の著者を個別に追跡した結果を見ても、原研が主体的に研究に携わり、ネットワークの外部効果を拡大している様子が見てとれた。

Selenium oxyanions; Highly selective uptake by a novel anion exchanger

香西 直文; 大貫 敏彦; Komarneni, S.*

Journal of Materials Chemistry, 17(12), p.2993 - 2996, 2002/12

本研究では、陰イオン交換粘土の一種であるNi-Zn層状複水酸化物が陰イオン形のセレンに対して非常に高い選択性を持つことを報告する。このNi-Zn層状複水酸化物はブルーサイト型の水酸化物層からなり、層間に酢酸イオンを吸着している。このNi-Zn層状複水酸化物は0.1M NaCl溶液中でSe(IV)に対する非常に高い選択性を示した(Se(IV) 初期濃度1x10 Mにおいて分配係数Kd = 9.0x10 ml/g)。一方、代表的な陰イオン交換粘土であるハイドロタルサイト MgAl(OH)NO・nHOに対するSe(IV)のKdは、同じ条件で6.0x10 ml/gであった。Ni-Zn層状複水酸化物によるSe(IV)の吸着は不可逆的でることが、Se(IV)を吸着させた試料を 1N Cl、1N NO、あるいは1N POを含む溶液で処理したことでわかった。一方、ハイドロタルサイトに吸着したSe(IV)は1M Clを含む溶液にいれることで容易に脱離した。Ni-Zn層状複水酸化物はSe(VI)に対しても高い選択性を示した(Se(VI) 初期濃度1x10 MにおいてKd は2.610 ml/g)。本試料は、廃水からのセレンの除去に有用な材料であると考えられる。

Development of tissue substitutes with high mass density

木名瀬 栄; 野口 宏; 坂本 幸夫; 中村 尚司*; 木村 雅哉*

Proceedings of 1st Asian and Oceanic Congress for Radiation Protection (AOCRP-1) (CD-ROM), 10 Pages, 2002/10

本研究では、原研で1988年までに開発した人体組織等価材について、光子減弱係数データベースXCOM version 3.1を用いて光子減弱係数を再評価するとともに、Basic Data Methodに基づき、ベース材に対する添加剤最適量を光子エネルギー毎に評価し光子エネルギーと添加剤最適量との関係を調べた。さらに、未開発であった歯,皮質骨等価材等に適用するための高密度組織等価材を試作し、光子透過率を実測して、実測結果と理論値とを比較した。その結果、原研で開発した人体組織等価材は、16.6keVの光子に対して、ICRP Reference Manの組織/臓器のものと同等の性能を有し、ベース材に対する添加剤最適量も適切であることを確認した。また、本研究で考案した添加剤最適量評価手法の妥当性が検証され、 試作したHA 61.80w/o添加の高密度組織等価材(=1.81g/cm)は、59.5keV光子に対し皮質骨等価材として有用であることがわかった。

Present status and future programme of HTTR and the innovative basic research on high temperature engineering

林 君夫; 石原 正博; 柴田 大受; 石野 栞*; 寺井 隆幸*; 伊藤 久義; 田川 精一*; 勝村 庸介*; 山脇 道夫*; 四竈 樹男*; et al.

Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.41 - 58,268, 1999/09

原研が提案し共催となって開かれることになったOECD/NEAの「第1回高温工学分野の基礎的研究の調査に関する情報交換会議」に参加し、HTTR及び高温工学に関する先端的基礎研究の現状及び将来の計画について述べる。HTTRは現在出力上昇試験中であり、2001年に950、全出力での高温試験運転を実施した後、照射試験を開始する予定である。高温工学に関する先端的基礎研究は、HTTRの建設目的の1つである。その予備試験の成果及び今後の計画を、新素材開発(高温酸化物超伝導体の照射改質、高温用SiC半導体の中性子転換ドーピング、耐熱セラミックス複合材料の照射損傷機構)、高温放射線化学研究、核融合炉関連研究(固体トリチウム増殖材料の照射下物性)、高温炉内計測(耐熱・耐放射線光ファイパの開発等)の各分野について述べる。現在、新素材についてHTTR照射の具体的計画を策定し、照射準備を行っている。