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田村 浩司
化学と教育, 46(7), p.414 - 417, 1998/07
ウラン同位体の代表的分離法について紹介を行った。電磁質量分離法は電磁場中でのイオンの挙動が、その質量により異なることを利用した手法である。ガス拡散法は、重さの違う分子の拡散速度の違いを利用している。遠心分離法は遠心力場で重さの違う分子の分布の違いを利用している。レーザー法では同位体のわずかなエネルギー差を利用して分離している。化学交換法では、6価と4価のウランイオンの酸化還元のされやすさの違いを利用している。これら分離法の原理、特徴、実用化の段階などについて、解説を行った。
木内 清; 近藤 達男
防食技術, 31(3), p.125 - 132, 1982/00
HTR一次冷却系構造材料は、極微量の酸化性および浸炭性不純物を含む高温ヘリウムにさらされる。反応不純物が希薄なため、熱交換器のように複雑な構造を持つ部分やクリープおよび疲労で生じた割れ先端などのすきま部分では、自由表面と異なった表面反応が予想される。本研究では、これの基礎的な検計のために、HTR近似ヘリウム中での人工すきま部分の高温腐食挙動を調べた。試験法として、Mo製人工すきま試験用治具を開発し、またすきま内酸化侵入プロフィルをEPMAを用いて得る方法を確立した。結果として、すきま内では、酸化皮膜の形成のためにすきま入口から酸化ポテンシャルの高い順に、CO
,HOが消費される。さらに奥では、CH
+COのガスにより浸炭が促進される。COとHOがなくなる深さは、腐食時間の1/4乗にまたすきま開口距離の1/2乗に比例する。これは、すきま内酸化反応の律速段階として、すきま内部での反応ガスの拡散を仮定した理論式とよく一致した。
木内 清; 近藤 達男
JAERI-M 8788, 21 Pages, 1980/03
多目的高温ガス炉近似ヘリウム中の疲労、クリープで生じるクラックなどのクレビス部分では、クレビス入口で特定の反応ガスが消費されるため、クレビスの入口と先端で表面反応形態が変わると共に変形機構にも影響を与えることがこれまでの研究で分って来た。本報は、クレビス腐食の挙動をより明らかにするため、クレビス腐食の実験技術の確立と、クレビス腐食の基本的機構を検討した。多くの材料を調べた結果、クレビス試験用の治具材としてMoが最も適当であることが分った。Moは、加工性、耐熱性が良いと共に、不純ヘリウム中では「安定なCOの吸着皮膜を形成する」ために腐食が進行しない。この治具を用いたクレビス腐食試験では、クレビス内部の表面反応がCO、HOの欠乏する深さYより内部で、CO、CHの組成となり、浸炭が生じる可能性があることを明らかにした。またYとクレビスギャプZおよび腐食時間tの間には、Y
Z
、Yt
の関係が成立し、この関係は、Knightによるガス拡散律速を仮定したモデル式ともよく一致する。
成瀬 雄二; 吉田 浩
JAERI-M 7858, 75 Pages, 1978/09
多孔質隔膜法による気体の分離プラントを設計、運転するためには、種々の操作条件におけるカスケードの定常特性および非定常特性を十分に把握しなけれはならない。本報告書は、多孔質隔膜法に関する既往の研究を概観し、各理論における考え方、前提条件などを整理するとともに、実際の分離操作において想定される種々の分離特性の評価方法を検討したものである。すなわち、実際の隔膜、拡散筒における分離機構の解析法、種々のカスケードの設計法ならびに分離プラントのスタートアップと制御方式などの非定常問題の解析法について説明した。
成瀬 雄二; 吉田 浩; 藤根 幸雄; 松田 祐二; 丸山 庸一郎; 田中 俊和*; 青地 哲男
JAERI-M 7822, 99 Pages, 1978/09
本研究は、ガス拡散法によるウラン濃縮の工学的研究の一環として実施したものであり、実際のプラントにおいて想定される種々の操作条件下でのカスケード諸特性を調べ、プラントの設計および運転上の問題に関する知見を得ることを目的としている。本稿では、この目的のために製作した工学的規模のカスケード実験装置の設計条件、装置各部の仕様、運転特性ならびに設計上の考え方を明らかにし、さらにカスケードの試運転結果について報告した。これより、以下の事柄が確認された。(1)実験装置の各部は、広汎な実験範囲において、ほぼ設計通り操作することができる。(2)カスケードは、制御性が高く操作が容易である。(3)アルゴン同位体の分離実験において要求される高い気密性が、装置全体について確保できる。
成瀬 雄二; 吉田 浩; 藤根 幸雄; 青地 哲男; 東 邦夫*; 藤野 清彦*; 塩沢 茂雄*
JAERI-M 7344, 203 Pages, 1977/11
ガス拡散プラントは、軽水炉用の低濃縮ウランを生産する場合でも約1,000段のカスケードを必要とし、その周辺には多くのプロセス支援設備を有する大規模な多段分離システムである。信頼性が高くて融通性に富み、かつ経済性を有するプラントを設計、建設するためには、プラントの諸特性をよく把握するとともに、ウラン濃縮プラントとしての技術的、経済的な検討、評価を行うことが重要である。本報では、カスケードの最適化法およびプラントの概略設計法を与え、ついで、1970~1972年の経済指標に準拠したコスト算出式を提案した。経済評価コードを用いて数多くのケーススタディを行うことにより、技術的、経済的諸因子のプラント経済性に及ぼす影響を明らかにした。
成瀬 雄二; 松田 祐二; 丸山 庸一郎; 苫米地 顕
JAERI-M 6501, 61 Pages, 1976/03
ウラン濃縮用ガス拡散プラントにおけるカスケードの所要段数は段分離係数によって決定される。段分離係数を向上させるためには、拡散筒を2つの室に分割することが考えられる。そこで、2分割型拡散筒により構成される2形式のカスケードについて静特性方程式を導出した。次いで分離作業量が5000ton-swu/yrおよび8750ton-swu/yrのプラントに適用し、これらのカスケードと通常のカスケードの静特性(所要段数、循環流量および所要動力)について比較・検討した。
成瀬 雄二; 松田 祐二; 丸山 庸一郎; 青地 哲男
JAERI-M 6455, 53 Pages, 1976/03
ガス拡散法によるウラン濃縮プラントでは、極めて高度の気密性が要求される。しかし、現実のカスケードでは、或る程度の漏洩を壁けることはできない。カスケードからプロセスガスが漏れ出すと製品量は低下する。即ち、所定の流量および濃度の製品を生産するためには、カスケード規模を漏れ出し量に応じて大きくしなければならない。本報では、各段から漏れ出しのある理想カスケードおよび準理想カスケードについて基礎方程式を誘導し、さらに、漏れ出し量、分離係数および製品濃度のカスケード静特性(所要段数、循環流量、廃棄材流量、原料流量)に及ぼす影響を検討した。
成瀬 雄二; 丸山 庸一郎; 青地 哲男; 東 邦夫*; 山崎 博*; 大藤 芳久*
JAERI-M 6272, 58 Pages, 1975/10
ガス拡散法によるウラン濃縮プラントは、拡散筒、熱交換器、軸流圧縮機など主要コンポーネントの組合せを1段とし、これを約千段程度カスケードに配列した大規模な多段分離システムである。従って、プラントの設計、建設、運転にあたっては、あらかじめプラントの静特性と動特性を確実に把握し、その最適化をはからなければならない。本報では、構成が単純で取扱いも比較的容易な方形カスケードについて非定常特性を明らかにするために、基礎方程式を誘導し、分離作業量が約8750ton-SWU/yrのプラントを想定して、下記の項目を検討した。(1)運転開始から定常状態に到達するまでの過渡状態の解析(スタートアップの検討)(2)定常状態にあるプラントシステム(カスケード)の1部の除外および挿入に関する解析(カスケードの1部が故障した場合の検討)
島崎 潤也; 原 昌雄
JAERI-M 5732, 61 Pages, 1974/07
ガス拡散法によるウラン濃縮プラントは所定濃度の濃縮ウランを得るためには分離器を千故百段カスケードに結合する必要がある。このプラントにおける種々の外乱に対するウラン-235の濃度変化の動特性を解析するため、その基本となる動特性方程式の検討とハイブリッドシミュレーションを完成した。ここで提出している動特性方程式は厳密な静特性を含む形であり、ここではさらに種々の近似レベルで考察を進めた。1つの動特性モデルは1階非線形偏微分方程式とその境界条件の形で与えた。いろいろの動特性解析にあってはこの境界条件を変更すればよいが、実際の解法となるとこの境界値問題を解くことになり2点境界値問題となる。ガス拡散プラントのスタートアップについてここではCSDT法による解法を示した。また濃度分布が比較的ゆるやかなことに注目し、ノード法も有効であることを付録に述べた。
柴 是行; 半田 宗男; 山岸 滋; 福田 健; 高橋 良寿; 谷藤 隆昭; 大森 俊造; 近藤 昭憲*
日本原子力学会誌, 14(7), p.331 - 336, 1972/00
核分裂ガス拡散ループ(Fission Gas Release Loop)は,Heガススイープ型ループでJRR-3に設置されている.炉内装置は,VC-3実験孔に挿入されており内筒と外筒から成っている。内筒の先端には,照射試料を装填した照射試料部が溶接されている。熟中性予束は6
I0
n/cm・sec,試料表面の最高温度は1,000
,最大燃料装荷量は天然ウランに換算して100gである。外筒はジャケットタイプのもので,その中を1次冷却水が42l/minで流れている。炉外装置は,地下のループテスト室に設置されており,スイープガスの純化装置,流量調節装置およびサンプリング装置,F.P.ガス捕集装置,熟交換器,制御盤および放射能測定器などから成っている。
亀本 雄一郎; 柴 是行; 半田 宗男
JAERI 1121, 42 Pages, 1967/01
動力炉燃料としては高燃焼度と高温燃焼に耐える燃料が要求される。核燃料の燃焼について蓄積する核分裂生成物は燃料組織とは異質なものであるから、燃料組織の変質,損傷,破損の原因となる。その影響は燃焼度と燃焼温度と高める程きびしくなる。本装置は燃料の安全上大きな影響を与えるキセノン,クリプトンおよびヨウ素ならびに燃料からの各種発生ガスについて、その挙動を高温,照射下において追跡するための実験装置である。本装置は大別してプラグおよび炉外装置よりなっている。プラグはJRR-3,炉心タンク内実験孔(VC-3)に挿入され、その先端部には冷却水ジャケットおよび断熱材または熱反射板で包まれた試料部が設けられている。試料部の熱中性子束は約610n/cm・secであり、その温度は1,000゜Cまでの任意の温度に保持することができる。炉外装置は炉外装置I,II,III,冷却水系,廃ガス貯槽,計測制御装置,
線スペクトロメータ,ガスクロマトグラフなどよりなっている。
亀本 雄一郎; 柴 是行; 半田 宗男; 矢島 聖使
日本原子力学会誌, 8(1), p.3 - 11, 1966/00
本装置は1965年3月17日にJRR-3、VC-3実験孔において88時間連続運転を行ない、正式に連転の認可を得た。この装置の製作を計回しだのは1958年秋で、1959年9月に製作を開始、約6年半の年月を経過してようやく完成した。
