放射性物質移行挙動

日高 昭秀

エネルギーレビュー, 35(9), p.20 - 24, 2015/09

http://ci.nii.ac.jp/naid/40020565747

原子炉が運転されると、核燃料物質であるウランやプルトニウムなどが核分裂して核分裂生成物が燃料棒中に蓄積される。炉心が溶融するようなシビアアクシデント時には、核分裂生成物を含む放射性物質が燃料から多量に放出され、原子炉冷却系内や格納容器内を移行し、格納容器が損傷または隔離機能が損なわれた場合には大気中へ放出される。放射性物質は、その間、壁などへの凝縮、重力沈降のような自然現象または格納容器スプレイのような工学的安全設備によって除去される。以上のような様々な過程を経て、環境中に放出される放射性物質の種類と量、放出のタイミングをソースタームと呼ぶ。放射性物質の移行・沈着挙動は、機構論的には、ガス状の放射性物質の付着/蒸発、エアロゾル状の放射性物質の沈着、エアロゾルの成長、工学的安全設備による放射性物質の除去に分類できる。本報では、シビアアクシデント時の放射性物質の移行・沈着挙動について概説する。

Positron lifetime measurement on centrifuged BiPb intermetallic compound

小野 正雄; Huang, X. S.*; 柴田 康弘*; 井口 裕介*; 境 誠司; 前川 雅樹; Chen, Z. Q.*; 長壁 豊隆; 河裾 厚男; 楢本 洋*; et al.

Proceedings of 1st International Conference on Diffusion in Solids and Liquids (DSL 2005), p.531 - 533, 2005/07

これまでに幾つかの低融点合金系について超重力場下における固体中での原子の沈降による傾斜構造を実現し、金属間化合物BiPbでは分解反応を実現している。本研究では、組成変化が起きない温度条件下で超重力処理を施した金属間化合物(BiPb, 120C, 90.5万G, 100h)について陽電子消滅寿命測定を行った。その結果、出発試料に比べ平均寿命が延びていることがわかった。超重力場下で空孔が導入され、点欠陥として結晶内に留まっていると考えられる。原子の沈降メカニズムとして、(1)高速な空孔機構,(2)準格子間型機構,(3)1, 2の組合せを考えているが、これらの可能性を示唆する結果である。沈降メカニズムの解明に向けて今後より詳しく調べる予定である。

Relationship between composition of settling particles and organic carbon flux in the western North Pacific and the Japan Sea

乙坂 重嘉; 乗木 新一郎*

Journal of Oceanography, 61(1), p.25 - 40, 2005/01

https://doi.org/10.1007/s10872-005-0017-3

沈降粒子は、粒子状有機炭素の海洋表層から深層への鉛直輸送に重要な役割を果たしている。沈降粒子の主要成分は、生物起源ケイ酸塩(opal),炭酸カルシウム,有機物及び鉱物である。本研究では、日本海を含む西部北太平洋における時系列セジメントトラップ実験結果から、各主要成分の沈降に伴う有機炭素の輸送フラックスを見積もり、世界中の各海域と比較した。日本海を含む西部北太平洋の水深1kmにおける平均の有機炭素粒子束は、13.5mg/m/dayであった。この量は、東部北太平洋(7.4),中央太平洋(1.1),赤道太平洋(4.2),南大洋(5.8),東部北大西洋(1.8)に比べて大きかった。西部北太平洋では、Opalが主要な生物起源成分で、西部北太平洋外洋域における有機炭素粒子束のうち、55%はOpal粒子によって鉛直的輸送されていた。Opal粒子は、ベーリング海や南大洋でも、沈降粒子の主要成分として知られているが、これらの海域に比べて、opal粒子に起因する有機炭素粒子束は、西部北太平洋の方が大きかった。西部北太平洋の海洋表層におけるopalの生産は、生物ポンプを効率化させるばかりでなく、深層への有機炭素の蓄積効率が高いことが明らかになった。

Sedimentation of substitutional solute atoms in condensed matter; New type of diffusion

真下 茂

Defect and Diffusion Forum, 237-240(1), p.30 - 37, 2005/00

100万Gレベルの超重力場下では凝縮物質中で原子の沈降や非平衡な結晶化学状態が期待できる。しかしながら、生化学分野で分子や高分子の沈降が使われていながら、超重力場下の物質研究は未踏の分野として残っている。われわれは100万Gレベルの重力場を高温で発生できる装置を開発し、Bi-Sb, In-Pb, Bi-PB系などの合金系や金属間化合物で置換型溶質原子の沈降を世界ではじめて実現した。Bi-Sb系では沈降の拡散係数は化学ポテンシャルによる拡散係数に比べて20倍以上大きく見積もられた。そのメカニズムはまだ不明であるが、この凝縮物質中の置換型溶質原子の沈降は新しいタイプの拡散に位置付ることができる。本論文では超重力場下の原子の沈降の研究の最近の発展をレビューし、拡散メカニズムと応用を議論した。

Fluxes and balance of Pb in the northwestern Japan Sea

乙坂 重嘉; 馬場 正美*; 外川 織彦; Karasev, E. V.*

Pacific Oceanography, 1(2), p.149 - 157, 2003/12

北西部日本海の測点MSで、セジメントトラップ実験による沈降粒子の捕集と海底堆積物の採取を行い、粒子中の鉛-210と粒子の主成分(生物起源ケイ酸塩,生物起源炭酸カルシウム,有機物及びアルミニウム)を測定した。海水柱内における鉛-210の収支から、測点MSにおける鉛-210の循環は、(1)沈降粒子による除去と鉛直輸送,(2)深層での粒子の分解,(3)底層海流による水平輸送という3つの機構によって支配されていると見積もられた。鉛-210粒子束はAl粒子束とよい相関を示したが、生物起源成分の粒子束との関係は弱かった。この結果から、測点MSにおいて、鉛-210の海水からの除去は、陸起源粒子の沈降によって起こっていることが示された。水深3km層における鉛-210粒子束は、冬季から春季にかけて大きかった。この時期の鉛-210粒子束の増加は、西部日本海の沿岸域における冬季の鉛直混合によって、鉛-210に富んだ海水が測点MSの底層へ流入したことが原因であると考えられる。測点MSの深層における鉛-210粒子束の季節変動は、西部日本海における深層水形成のインジケータとして有効であることが示唆された。

天然現象の発生が地層処分システム性能に与える影響についての概略的検討-サイトを特定しない段階での検討例-

牧野 仁史; 加藤 藤孝; 宮原 要

JNC TN8400 2000-033, 74 Pages, 2000/11

JNC-TN8400-2000-033.pdf:9.19MB

天然現象は地質環境の長期安定性に擾乱を与える可能性のある要因の一つであり、その発生の時期、頻度及び影響の形態などに関する不確実性を考慮することが必要であるため、将来において地層処分システムが天然現象の影響を被るものとあえて想定することにより、天然現象が地層処分システムの性能に与える影響を評価し、サイト選定に際して留意すべき天然現象とその影響について把握しておくことは重要である。このため、本検討では、地質環境の長期安定性に影響を与える可能性のある天然現象として、各国の例やわが国の特徴を踏まえた検討の結果抽出された、(1)隆起・沈降・侵食、(2)気候・海水準変動、(3)地震・断層活動、(4)火山・火成活動、の各天然現象について、それらの発生をあえて想定するとともに、それらが地層処分システムの性能に与える特徴的な影響に焦点をあてた検討を行った。その結果、変動シナリオに関しては、断層活動により地下水流れ及び核種移行の卓越的な経路となる断層が廃棄体を横切ることを想定した場合において、断層活動発生時期や断層内地下水流量の値によっては、最大線量が諸外国で提案されている安全基準やわが国の自然放射線レベルと同レベルとなる可能性のあることが示されたが、その他の天然現象については、最大線量が諸外国で提案されている安全基準を下回る結果が得られた。また、接近シナリオに関しては、地層処分起源の核種量ないしは核種フラックスが天然のものと比較可能なレベルである可能性が示唆された。これらの結果は、サイト選定に際して留意すべき天然現象とその影響についての情報として用いることができると考えられる。しかしながら、比較的簡単なモデル化を行うとともに、保守的な想定(条件)を組合せた評価の結果であるため、天然現象の影響が絶対値として大きいかどうかを直接的に判断するための情報として用いることには注意が必要である。

段丘堆積物の14C年代測定

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PNC TJ7454 97-002, 79 Pages, 1997/03

PNC-TJ7454-97-002.pdf:1.86MB

地下水の流れや分布などの地質環境を長期間にわたって予測するためには、隆起・沈降量を考慮した将来の地形や地質構造に関するデータが必要である。隆起・沈降量の予測には、変動が何時から開始し、どのような速度で継続しているかを解明する必要がある。本調査では、各地の隆起・沈降運動の開始時期や変動速度の開析に必要な段丘の形成年代を求めるため、段丘を覆う堆積物の年代測定を行った。今年度は、特に年代値データが不足している関東、九州、東北地方を対象に、計23試料の年代測定を行った。

隆起・沈降に関する研究(5)

高野 豊治*; 佐々木 穣*; 布施 圭介*; 斉藤 晃*; 佐藤 好一*

PNC TJ1454 96-001, 295 Pages, 1996/03

PNC-TJ1454-96-001.pdf:15.79MB

近年、大地震に由来する津波堆積物が世界各地で報告されるようになり、大地震の発生時期を推定する有力な方法となりつつある。海成完新統には津波堆積物が多数保存されている可能性が高く、大地震の再来間隔の解明や、それに伴う地殻変動の将来予測に重要な手がかりを与えると考えられる。本研究では大地震により離水した完新世海成段丘(沼段丘)が分布する千葉県館山市周辺で、大地震に由来する津波堆積物を海成完新統(沼層)に見い出し、地殻変動の解析を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)沼層には、急激な流水によって海岸や海底から削剥された堆積物が再堆積したと考えられる砂礫層がある。このような砂礫層を形成するようなイベントが、約8,000y.B.P.1,600y.B.P.の間に少なくとも36回認められる。(2)36回のイベントのうち6回(6,2006,100y.B.P.、6,1006,000y.B.P.、約4,500y.B.P.、4,3004,200y.B.P.、約3,050y.B.P.、約2,800y.B.P.)は、南関東に分布するの完新世海成段丘の離水時期と一致する。それゆえ、これら6層準の砂礫層は、海成段丘を離水させた地震に伴う津波堆積物と解釈される。それ以外の砂礫層も津波堆積物である可能性が高いが、対応する海成段丘から知られていないことから、津波以外のストームなどに由来する可能性がある。(3)連続的なデータから推定される地殻変動は、隆起と沈殿が交互に繰り返す"地震性地殻変動"を示す。その最大隆起速度は内房側で3.34.4mm/y,外房側で5mm/yである。

高性能型(6000rpm型)遠心清澄モックアップ装置性能試験結果報告書(2)-振動特性試験結果(1)

中島 一也; 安 隆己; 河田 東海夫

PNC TN8410 91-325, 68 Pages, 1991/11

PNC-TN8410-91-325.pdf:2.12MB

目 的高性能型(6000rpm型)遠心清澄モックアップ装置は,清澄運転後,不溶解残渣(約2Kg)を保持した状態での降速時(定格6000rpmから回転数を下げる時)に装置本体,設置架台に不安定振動が生じることが確認された。本報告書は,不安定振動の原因究明と振動低減のための対策を施した後,降速時の振動特性等を把握する。方 法 不安定振動の発生要因として,下記に示す4項目が考えられる。1. 下部軸受ダンパの振動吸収力と回転ボウルが発生する振動力の不釣り合い2. 給液条件の影響3. ボウル内液自由表面下の流体振動の影響4. 設置架台強度の影響本試験は,上記の項目の内,13に対する対策を実施し,清澄運転後,不溶解残渣(アルミナ約2Kg)を保持した状態の降速時のボウル・軸振動幅を定量測定し,振動低減に最も効果があり,清澄性能(捕集効率),給液リーク率,スラッジ洗浄に影響を及ぼさない対策を選定する。結 果1.下部軸受緩衝体のダンピング係数をバネ定数k=9kgf/cm,減衰係数c=20kgf・s/cmに定した場合と従来の場合(k=600kgf/cm,c= 0.3kgf・s/cm)と比較しても,振動低減の効な効果は確認できなかった。2. ボウル内壁に対するスラッジ付着位置を変えること,すなわち,給液ノズル高さを変え,給液することによりスラッジの付着位置を変え,スラッジ自体をボウルの回転中のバランスをとるバランサとして作用させるという対策の場合,給液ノズルをボウル下面より55mm上に設置した場合と従来の場合(ボウル下面より25mm上)を比較すると,降速時の振動が約1/3,給液リーク率が約1/6に低減できることが確認出来た。3. 回転ボウル内液自由表面上の流体振動による不安定振動低減のため,横バッフル板を回転ボウル内壁にボウル下面より 150mm上に設置した場合,給液条件を変える対策の場合と比較しても顕著な効果は確認できなかったが,清澄運転時の回転数を40006000rpmの間に設定した試験でも安定した運転が確認できた。結 論 今回実施した試験範囲の結果より,高性能型機(6000rpm型機)の振動低減に最も効果があり,さらに,清澄性能の低下,給液リーク率の増加,スラッジ洗浄性能の低下をもたらさない条件を下記に示す。給液ノズル条件--ボウル下面より55mm上で給液する横バッフル板設置

The Validation of the ART code through comparison with NSPP experiments in the steam-air atmosphere

梶本 光廣*; 村松 健

CSNI-R-176, 13 Pages, 1991/00

ARTコードは軽水炉の炉心損傷事故時のエアロゾルとガス状の放射性物質の移行挙動を解析するコードであり、多成分エアロゾルの凝集、沈着、プールスクラビング、スプレイによる除去等に関する計算モデルが組み込まれている。軽水炉の炉心損傷事故時には格納容器内に水蒸気が充満しエアロゾルの沈着挙動に影響を与える。このため水蒸気雰囲気中でのエアロゾル挙動を精度良く計算することが必要である。本報では、軽水炉事故時の雰囲気条件を想定したNSPPエアロゾル実験(オークリッヂ研究所)の解析を通じてARTコードを検証した結果を報告する。解析の結果、NSPP-502、503、504実験で測定されたFeOエアロゾル濃度の時間変化とARTコードの計算結果は良好な一致を示しており、ARTコードの計算モデルの妥当性が示された。