RI・研究所等廃棄物の浅地中処分施設の概念設計

坂井 章浩; 吉森 道郎; 大越 実; 山本 忠利; 阿部 昌義

JAERI-Tech 2001-018, 88 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-018.pdf:5.66MB

RI・研究所等廃棄物は放射性同位元素(以下、RI)使用施設及び原子力研究開発機関から発生している。将来における円滑なRI等の利用及び研究開発を図るためには、RI・研究所等廃棄物を安全かつ合理的に処理処分することが必須の課題となっている。本報は、RI・研究所等廃棄物事業推進準備会における技術的事項の検討を支援するため、コンクリートピット型処分施設及び簡易型処分施設の概念設計を実施した結果についてとりまとめたものである。概念設計を実施するに当たっては、将来の処分施設の立地条件として、内陸部で地下水位が低い場所、内陸部で地下水位が高い場所及び海岸部の3種類の立地条件を想定した。また、その概念設計結果を基に、安全性及び経済性の評価を実施した。その結果、コンクリートピット型処分については、いずれのサイト条件においても、ベントナイト混合土層等の適切な遮水バリアを設けることによって、同等の安全性が確保できる見通しが得られた。簡易型処分施設については、地下水面よりも上に処分施設を設置することにより、各サイトにおける安全評価結果に有意な差がなかった。また、処分施設の建設にかかわる経済性については、処分施設の設置深度に依存する割合が大きいことがわかった。

ビルの熱供給に適した超小型原子炉の概念設計

楠 剛; 小田野 直光; 中島 伸也; 福原 彬文*; 落合 政昭

日本原子力学会誌, 42(11), p.1195 - 1203, 2000/11

https://doi.org/10.3327/jaesj.42.1195

地球環境保全のために、二酸化炭素を放出しないエネルギー源の活用が求められている。このための一案として、オフィスビルでの冷暖房及び給湯に原子炉を利用し、燃料交換時に、原子炉ごと交換できる「カセット式熱供給システム構想」が提唱されている。著者らは、オフィスビルの地下での利用に適した原子炉の要件を整理するとともに、要件を満足する原子炉プラントの概念を構築した。ビルの地下に設置する原子炉の要件は次の4項目に整理した。(1)工場で完全に組み立て、トレーラー等でビルの地下に搬入できる可能性、(2)原子炉事故時に原子炉の安全確保を運転操作及び外部電源に頼らない受動安全性、(3)設置するビルの耐震設計及び防火設計に特段の要求を必要としない独立した耐震性と耐火性及び(4)無人での長期連続運転性である。これらの要件を満たす原子炉MR-1Gの概念を構築し、基本的な特性を明らかにした。

核設計手法報告書

高下 浩文; 樋口 真史*; 富樫 真仁*; 林 達也*

JNC TN8410 2000-011, 185 Pages, 2000/05

JNC-TN8410-2000-011.pdf:4.67MB

FBR炉心解析技術について、関連部署への周知及び技術の伝承のために、設計評価Gr.において用いられている核設計手法についてまとめた。特に当Gr.で実施してきた127本バンドル「もんじゅ」高度化炉心の概念設計に対して用いられている核設計手法を中心に示した。示した項目は実効断面積の作成、2次元燃焼計算、3次元拡散計算、反応度係数計算、制御棒価値計算における計算方法である。本報告書で示される手法は、現時点での当Gr.の標準的な核設計手法である。しかし、今後、評価精度の向上を目指して、計算コードの高度化・整備、「もんじゅ」性能試験データ等を用いた設計評価における補正・不確かさの低減、核データ更新等を実施していく予定であり、それに伴い、核設計手法も見直される可能性があるが、情報の共有化の観点から現時点での当Gr.の標準的な核設計手法をまとめたこととした。

新除染技術の実用化に関する調査報告書

新田 秀行*; 小野 正博*

JNC TJ8420 2000-010, 171 Pages, 2000/03

JNC-TJ8420-2000-010.pdf:5.34MB

表面汚染が主な放射性固体廃棄物に対して、高除染度の得られる可能性がある技術として、レーザークリーニング法、真空アーククリーニング法について、文献および特許調査を実施した。また、得られた情報に基づき具体的な適用例として集合型遠心機チェンバーの胴体部を除染するための装置の概念設計及び経済性評価を実施した。固体表面クリーニング技術(レーザー法、放電法)の現状調査では、公開文献、特許、その他の資料により技術調査を実施し、関連する文献をリストにまとめるとともに、技術データシートを作成した。また、クリーニングシステムを設計するために有用な情報を構成機器毎にまとめた。除染処理への検討例、適用例等の調査と評価では、固体表面クリーニング技術と同様、公開文献、特許、その他の資料により技術調査を実施し、関連する文献をリストにまとめるとともに、技術データシートを作成した。これら調査結果に基づき、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、真空アークそれぞれを用いた除染処理プロセス・装置概念設計を実施し、装置および処理プロセス概念の具体化をはかった。いずれの装置も回転リングを用いて除染対象物を回転させ、除染ヘッドを除染対象物の円周方向に走査することにより、除染速度が一定となるように設計した。本概念設計結果に基づき、各除染システムの経済性について比較評価した。

地質環境及び地層処分性能評価用解析システムの開発(概要)

篠原 芳紀*; 辻本 恵一*

JNC TJ1400 2000-001, 137 Pages, 2000/02

JNC-TJ1400-2000-001.pdf:4.19MB

数値地層処分システムは、核燃料サイクル開発機構殿が所有している高レベル廃棄物地層処分の研究開発の成果をシステムに蓄積し、計算機上の処分場モデルに統合・集約するシステムである。本研究では、昨年度に引き続いて数値地層処分システムの概念設計を行った。地層処分事業全体を見通して数値地層処分システムの目的と機能を検討した。従来研究では十分なリンクがなされていなかった地質環境評価、処分技術、及び、性能評価について、相互の有機的な関係についてイタラティブな解析を実行する事により、人工・天然バリアのより定量的な評価、建設・操業形態の検討を可能とし、今後の具体的な地質環境条件を対象とした地層処分システムの安全裕度の定量化、及び、設計合埋化を行う事が期待される。また、この目的を実現するために必要な機能要件の抽出を行った。次に、数値地層処分システムを構成するシステムのコード、データベース、ユーティリティについて個々のサブシステムの目的と機能を検討し、概念設計を行った。地質環境評価システム、性能評価システム、処分場因子データベース、経済性評価システム、調査支援システム、品質管理システム、及び、可視化システムの概念設計を行った。システムの全体設計では、コンピユータ・システムの観点から数値地層処分システムの検討を行った。システムの全体構成、システムに最適なソフトウエア及びハードウェア構成の検討、運用形態の検討、並列化技術の確認、プラットフォームの概念設計、及び、プラットフォームのデモンストレーションプログラムの作成を行った。この検討結果を基に、プロトタイプの開発計画を含む数値地層処分システムの開発計画を、平成12年-平成16年頃までの処分候補地選定段階について策定した。以上の検討により数値地層処分システムの概念を構築する事ができた。

HTTR水素製造システムの高温隔離弁の概念設計及び弁座盛金材料の選定(受託研究)

西原 哲夫; 岩月 仁*

JAERI-Tech 99-078, p.55 - 0, 1999/11

JAERI-Tech-99-078.pdf:7.0MB

HTTR水素製造システムでは、905、4.1MPaの高温高圧下で格納容器隔離弁が使用されるが、本条件で使用可能な弁はない。また、原子力製鉄プロジェクトでの隔離弁の開発成果から、いくつかの検討課題も報告されている。そこで、HTTR用高温隔離弁の概念設計を行い、3次元弾性応力解析により構造健全性を確認した。次に、弁座盛金材料として、ステライト合金及びニッケル基超合金について、溶接施工性、時効特性等の予備調査を行い、使用可能性について検討した。その結果、長時間時効、ヘリウム雰囲気での特性等を把握することが必要不可欠であることがわかった。そこで、これらの問題を解決するための試験計画を立案した。

地層処分バーチャルエンジニアリングシステムの概念設計(研究概要)

篠原 芳紀*; 柳澤 一郎*

JNC TJ1400 99-043, 101 Pages, 1999/06

JNC-TJ1400-99-043.pdf:3.56MB

地層処分ヴァーチャル・エンジニアリング・システムは高度数値シュミレーション技術を基にコンピュータグラフィックス技術、高速並列計算技術、高度ネットワーク技術、知識工学、データベース技術等の計算機科学技術を自在に応用し、自然環境、及び一部社会環境をヴァーチャルに計算機空間中に構築し、いわば処分OSを実現することを最終日標とする。進め方の方針は、JNC殿での2000年レポート取り纏め後の高レベル処分R&Dの受け皿とし、2000年以降、処分場の設計・許認可申請段階までの各種評価を迅速に行う意思決定基盤を整備することである。H10年度は上記のシステムを実現するための概念設計を行った。まず、処分スケジュールに関連した実施主体が行う作業を分析し、それに則して本ヴァーチャルエンジニアリングシステムに必要と考えられる機能をまとめた。機能としては、安全評価、個別現象解析、処分場設計、経済性評価、サイト特性評価、技術閉発、広報活動(PA)である。次にこれらの機能を実現する個別のシステム(地質データベース、地下水データベース、安全評価システム、複合現象解析システム、判断支援システム、経済性評価システム、広報活動システム等)を統合化する方法について検討した。またシュミレータの統合概念について、CAPASAプログラムの観点から検討を行った。さらに、システムを実現するための要素技術として、計算の高速化のための並列計算機及びネットワーク技術、CG表示のための各種要件及び標準化要件を検討した。この検討結果を基に、H11年度以降、処分場の設計・許認可申請段階までの課題と計画の概念を策定した。

Conceptual designing of water-cooled reactors with increased or reduced moderation

大久保 努; 久語 輝彦; 白川 利久*; 嶋田 昭一郎*; 落合 政昭

Proc. of Workshop on Advanced Reactors with Innovative Fuels, p.127 - 137, 1998/10

原研で実施されている新型炉の概念設計のうち、中性子の減速の程度を現行のものから増加あるいは減少させた水冷却型原子炉に関する検討の結果を紹介する。その一つは、100GWd/tの燃焼度と3年サイクル運転が可能なフルMOX炉心である。このタイプのPWR型炉として、減速度を2.5~3程度に幾分増加させた設計を検討しており、核分裂性Pu富化度7%の場合に、60GWd/tの燃焼度と2年サイクル運転が可能で、同富化度12%の場合に最終目標が達成可能である。また、BWR型炉として、やや低減速の炉心により同様の目標を達成可能なものを提案している。さらに別なタイプの炉心として、1以上の転換比を目指した高転換炉を減速度を著しく減少させることにより検討している。その一つのPWR型炉として、燃料棒間隔を1mm程度とし、減速材として重水を用いたものを検討しており、有望な結果を得ている。

溶存水素ガスの拡散移行に関する研究(概要)

村上 文啓*; 太田 正博*; 鈴木 雅之*; 樋口 和弘*

PNC TJ1277 98-002, 74 Pages, 1998/02

PNC-TJ1277-98-002.pdf:3.05MB

炭素鋼オーバーパックの腐食によって発生する水素ガスが、ベントナイト緩衝材中の間隙水に溶存した形態にて拡散移動していく現象を把握するため、諸外国において提案されている代表的な拡散試験方法について調査した。その結果、溶存水素ガスを対象としたベントナイト中のみかけの拡散係数は110-11110-9m2/sであることがわかった。また、拡散方程式を用いた溶存水素ガスの移動量について解析・評価を行い、試験装置の設計検討に反映させるためのシミュレーションを実施した。その結果、みかけの拡散係数を210-12210-10m2/s、水素発生速度を2.710-22.7Nm3/yとした場合、みかけの拡散係数が大きく水素発生速度が小さい場合には、オーバーパック周辺でのガス蓄積はなく、拡散支配であることがわかった。また、みかけの拡散係数が210-11m2/sの場合、水素発生速度が0.0181Nm3/y以下であればガス蓄積はなく、拡散支配となることがわかった。さらに、これらを踏まえて、我が国のベントナイト材料を対象とした拡散試験手法を選定し、試験装置の設計検討を実施した。

複合オーバーパックの設計研究(II)

大迫 顕彦*; 田中 宏和*; 橋本 知彦*; 下田 収*

PNC TJ1211 98-004, 138 Pages, 1998/02

PNC-TJ1211-98-004.pdf:4.95MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の研究開発においては、人工バリアに要求される性能を確保し得る技術的方法を明らかにするため、人工バリアの設計、製作及び施工に関する工学的検討が行われている。現在、人工バリアの構成要素の一つであるオーバーパックについては、炭素鋼単体構造からなる炭素鋼オーバーパックと、構造強度を維持するための炭素鋼本体にチタン、銅などによる耐食層を設けた二重構造からなる複合オーバーパックという二つの概念が示されており、それぞれに対してその機能性、施工性の面から検討が進められている。本委託研究では、銅を用いた複合オーバーパックについて海外における検討事例の調査および銅材料に関する調査とオーバーパック耐圧強度に関する検討等を実施し、これに基づいた構造概念の構築を行った上、詳細設計を実施した。次に、品質管理に関する検討ならびに放射線損傷に関する検討を行った。