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山野 秀将; 栗坂 健一; 高野 和也; 菊地 晋; 近藤 俊樹; 梅田 良太; 白倉 翔太*
第27回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 5 Pages, 2023/09
溶融塩蓄熱式高速炉の安全設計方針及びリスク評価技術、ナトリウム-溶融塩の熱交換性能評価技術と伝熱向上方策、及びナトリウム-溶融塩の化学反応特性評価と安全性向上方策を開発する研究プロジェクトを進めている。ここでは、プロジェクト全体概要について報告する。
山野 秀将; 栗坂 健一; 高野 和也; 菊地 晋; 近藤 俊樹; 梅田 良太; 白倉 翔太*; 林 正明*
Proceedings of 8th International Conference on New Energy and Future Energy Systems (NEFES 2023) (Internet), p.27 - 34, 2023/00
被引用回数：0溶融塩蓄熱式高速炉の安全設計方針及びリスク評価技術、ナトリウム-溶融塩の熱交換性能評価技術と伝熱向上方策、及びナトリウム-溶融塩の化学反応特性評価と安全性向上方策を開発する研究プロジェクトを進めている。ここでは、プロジェクト全体概要について報告する。
佐藤 理花*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 林 博和; 菅原 隆徳; 西原 健司
第43回日本熱物性シンポジウム講演論文集(CD-ROM), 3 Pages, 2022/10
溶融塩の密度および粘度は溶融塩を用いた加速器駆動核変換システム等を検討する上で必要不可欠な物性値である。本研究では、溶融塩を用いた物性値測定の手始めとして塩化鉛および硝酸カリウムを対象とし、粘度を測定するための装置の整備を行い、粘度および密度を測定した。
金村 祥平*; 高橋 優也*; 大森 孝*; 野平 俊之*; 坂村 義治*; 松村 達郎
電気化学, 88(3), p.289 - 290, 2020/09
原子力発電所で発生する使用済燃料を再処理すると、高レベル廃液,ガラス固化体等の高レベル放射性廃棄物が発生する。高レベル廃棄物には、白金族元素,レアアース等のレアメタルが含まれる。これらレアメタルの一部は、Pd-107, Cs-135, Se-79, Zr-93といった半減期が数十万年以上の長寿命核分裂生成物(LLFP)であるため、現在は化学的,物理的に地層処分環境では長期間安定なガラス固化体として処分することとなっている。しかし、高レベル廃棄物からのレアメタル回収や、核変換処理による安定核種または短寿命核種への変換が実現すれば、原子力発電の長年の課題であった高レベル廃棄物の大幅な低減と、廃棄物の再資源化が実現できる。ImPACTプログラムにおいて、少量の試薬添加で元素の分離操作が実現でき、二次廃棄物量を低減可能な電気化学プロセスに着目し、電気化学的手法を用いた高レベル廃棄物からのLLFP分離回収プロセスを開発した。この成果が認められ、電気化学会技術賞(棚橋賞)を受賞した。電気化学会の依頼により、学会誌への解説記事を掲載する。本稿では、開発した手法について簡潔に解説した。
佐賀山 豊; 安藤 将人
日本原子力学会誌ATOMO
, 60(3), p.162 - 167, 2018/03
第4世代原子力システム国際フォーラム(GIF)では、安全・信頼性,経済性,持続可能性,核拡散抵抗性などに優れた次世代の原子炉システム(第4世代原子炉)として、ナトリウム冷却高速炉,鉛冷却高速炉,ガス冷却高速炉,溶融塩炉,超臨界圧水冷却炉,超高温ガス炉の6つの革新的原子炉システムが選定され国際的な研究開発が進められている。一部のシステムについては既に実証段階にあり、GIFの目標である2030年代以降の実用化が視野に入りつつある。
小川 徹; 湊 和生; 岡本 芳浩; 西原 健司
Journal of Nuclear Materials, 360(1), p.12 - 15, 2007/01
被引用回数：15 パーセンタイル：70.27(Materials Science, Multidisciplinary)増大する核拡散への懸念や長期の環境負荷への意識からアクチノイド管理は原子力の主要問題の一つとなっている。超ウラン元素の燃焼による廃棄物管理は、軽水炉,高速炉,加速器駆動システムからなるシステム共生系によって行うことが可能である。新しいリサイクル技術は共通技術基盤のうえにこれら共生システムの多様な燃料を処理できるものであることが望ましい。溶融塩を用いた乾式プロセスはその有力な候補である。原子力機構では超ウラン元素の高温化学の研究のための施設が整備された。超ウラン元素の酸化物,窒化物の溶融塩中の化学に関する基礎データを計算コードと結合して溶融塩電解精製法による再処理プロセスの予測評価に用いることができる。
白井 理*; 山名 元*; 荒井 康夫
Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.1267 - 1273, 2006/02
被引用回数：39 パーセンタイル：84.47(Chemistry, Physical)ウラン,ネプツニウム,プルトニウムの金属及び窒化物のLiCl-KCl共晶塩中の電気化学的挙動を、固体電極(Mo)並びに液体電極(Cd, Bi)を用いて調べた。金属の3価/0価の平衡電位は、液体電極上ではアクチノイド金属の活量が低下するために、固体電極の場合よりも正側にシフトした。また、窒化物の平衡電位も、窒化物の生成自由エネルギーにほぼ相当する電位分だけ、正側にシフトした。これらの挙動をアクチノイド系列と希土類系列について比較して議論した。
with alkali chlorides岡本 芳浩; 矢板 毅; 湊 和生
電気化学および工業物理化学, 73(8), p.745 - 747, 2005/08
溶融PbClとアルカリ塩化物との混合による構造変化について、PbのL
吸収端XAFS測定によって調べた。混合により、最近接Pb-Cl間距離は長くなり、配位数も6へと増加した。一方デバイワーラー因子と3次のキュムラントは小さくなる傾向が得られた。これらのことから、単体では存在しない(PbCl
)
配位構造が、アルカリ塩化物との混合により形成されて、安定化していることが結論付けられた。
in LiCl-KCl eutectic melt岡本 芳浩; 矢板 毅; 湊 和生
Journal of Molecular Structure, 749(1-3), p.70 - 73, 2005/07
被引用回数：3 パーセンタイル：7.37(Chemistry, Physical)溶融BiCl及びそのLiCl-KCl共晶塩融体中における局所構造をX線吸収スペクトル構造解析(XAFS)によって調べた。BiCl単体ではBi-Cl間距離が共有結合半径の和にほぼ等しく、配位数も3であったことから、分子性液体であることがわかった。一方、LiCl-KCl中に25%溶けた状態では、Bi-Cl間距離が長くなり、イオン半径の和に近くなった。配位数も4へと増加した。これらの結果は、単体では分子性液体であったBiClが、イオン性液体へと変化したことを示唆する。
岡本 芳浩; 岩舘 泰彦*; 福島 和子*; 松浦 治明*; 湊 和生
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.452 - 455, 2005/02
被引用回数：6 パーセンタイル：30.12(Chemistry, Multidisciplinary)PbCl融体の構造を、X線回折(XRD)及びX線吸収端微細構造(XAFS)を使って調べた。XRDデータのフーリエ変換から最近接Pb
-Cl
対が6
7配位であることがわかったが、比較的強固な4配位構造と、それをとりまくやや長距離の2, 3配位の2種類の相関があることがわかった。短い相関に敏感なXAFSでは4配位構造の存在を示す結果が得られた。
岡本 芳浩; Madden, P. A.*
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(1), p.448 - 451, 2005/01
LaCl融体の局所構造は(LaCl)
八面体配位によって特徴付けられている。これはX線回折やラマン散乱測定からの結論であるが、中性子回折や分子動力学計算では配位数はカチオンサイズによって変化し、比較的大きいLaClの場合は6より大きな値であることを示されている。本研究では、LaCl融体のX線回折を行い配位数について調べるとともに、中性子回折の結果と良好な一致をもたらす分子動力学計算との比較を行った。さらに、LaBr融体との構造比較を行い、アニオンサイズの違いに起因する以外、構造がほとんど同じであることをつきとめた。
from molten salts阿部 英樹*; 吉井 賢資; 西田 憲二*; 今井 基晴*; 北澤 英明*
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(1), p.406 - 409, 2005/01
ホウ物超伝導体MgB膜の電気めっき法による作製について報告する。MgClなどからなる混合溶融塩を原材料に使用し、アルゴン雰囲気下600
Cでこの溶融塩を電気分解することにより、10ミクロンオーダーの厚みを持ったMgB膜を作製することができた。本手法では、基板材料にはグラファイトを使用するが、平坦な基板のみならず曲がった基板の上にも膜を作製できることが特徴である。また、電気抵抗測定及び磁化測定から、作成した試料が36Kに超伝導転移を示すことが観測された。
systems岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 湊 和生; 谷田 肇*
Zeitschrift f
r Naturforschung, A, 59a(11), p.819 - 824, 2004/11
溶融CdCl及びCdCl-KCl混合系融体の局所構造を、XAFSによって調べた。CdClは固体では6配位を取っているが、溶融状態ではCd-Cl間距離が短くなり、配位数も4へ減少することが判明した。溶融状態で(CdCl
)
四面体構造の存在を示唆する。混合系においてもCd-Cl距離と配位数に変化はなく、四面体構造が維持されていると考えられる。
岡本 芳浩
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 526(3), p.572 - 583, 2004/07
被引用回数：31 パーセンタイル：86.68(Instruments & Instrumentation)溶融塩に代表される高温液体、つまり構造無秩序系のX線吸収スペクトル(XAFS)データを分子動力学(MD)計算から導き出す方法を考案した。従来は結晶系のXAFSシミュレーション用として用いられてきた多重散乱コードFEFFに、MD計算出力の位置データを入力データとして用いた。そのFEFF計算を数万回繰り返すことによって、MD計算の統計的積算が、XAFSのデバイワーラー因子に代表される揺らぎ成分に反映されるかどうかを調べた。実験で得た白金と幾つかのハロゲン化物溶融塩のデータが、この手法によって良好に再現できることを確認した。
岡本 芳浩; 湊 和生
JAERI-Conf 2004-008, 228 Pages, 2004/04
JAERI-Conf-2004-008.pdf:17.05MB
溶融塩を利用した使用済み核燃料の乾式再処理技術の開発が、経済性の向上の期待のもと、調査・研究が幅広く行われている。一方、昨今の計算機技術の著しい進展に伴い、実験を補完し結果を予測する手段としての計算シミュレーションの役割に対する期待が大きくなってきている。溶融塩技術の中においても、シミュレーション技術が盛んに利用されている。このような背景のもと、原研物質科学研究部アクチノイド科学研究グループは、日本原子力学会再処理・リサイクル部会と共催で、2003年12月16日に原研東海研において、第3回「溶融塩技術と計算シミュレーション」ワークショップを開催した。本報告書は、その講演の要旨及び講演OHPをまとめたものである。
岡本 芳浩; 矢板 毅; 湊 和生
Journal of Non-Crystalline Solids, 333(2), p.182 - 186, 2004/02
被引用回数：11 パーセンタイル：68.51(Materials Science, Ceramics)塩化ストロンチウムの高温固体及び融体の放射光XAFS測定を行い、その局所構造の変化を調べた。融点より低い温度で超イオン伝導状態の測定を行い、1000Cで融体の測定を実施した。融体のXAFSデータのカーブフィッティング解析の結果、最近接のSr-Cl距離及び配位数は、2.99
及び6.6であることがわかった。分子動力学計算からXAFS関数を計算し、実験データと比較を試みた。
渡辺 武志*; 津島 悟*; 山本 一良*; 富岡 修; 目黒 義弘; 中島 幹雄; 和田 隆太郎*; 長瀬 佳之*; 福里 隆一*
Proceedings of 2nd International Symposium on Supercritical Fluid Technology for Energy and Environment Applications (Super Green 2003), p.363 - 366, 2004/00
乾式再処理において使用される固体陰極に付着した溶融塩(LiCl-KCL)を分離,回収する方法を開発することを目的とし、メタノール,エタノール,TBPなどをモディファイヤーとして用いる超臨界二酸化炭素リーチング(SFL)法による海砂-アルカリ金属塩の混合試料からのアルカリ金属の分離挙動を調べた。抽出剤として、ジシクロヘキサノ-18C6, 18C6, 15C5を用いた。メタノールをモディファイヤーとして用いるSFL法によってLiClを分離,回収できた。クラウンエーテルを抽出剤として用いることによってKとSrを高効率に分離できることを見いだした。分離効率は15C5
18C6DC18C6の順に大きくなった。
椎名 保顕; 栗木 良郎*
日本原子力学会和文論文誌, 2(3), p.375 - 378, 2003/09
高温ガス炉の熱利用システムの高温熱負荷変動を低減化するには溶融塩の潜熱を利用することが有効である。その場合には、溶融塩と金属材料の共存性が問題となるため、溶融塩の融点付近における溶融塩と金属材料の共存性試験を行った。用いた溶融塩はCaCl+NaCl(融点490C),LiCl(610C),LiCO
(723C),NaCl(800C)、 金属材料は炭素鋼,SUS316,310S,インコネル625,インコロイ825,アロイ600,ハステロイB2,ハステロイC276,ニッケルである。試験は窒素雰囲気で融点+10Cに100時間保持して行った。その結果、純ニッケルは非常に優れた耐食性を示したが、インコネル625等のニッケル基合金の耐食性は必ずしも良くないことが示された。また、ある程度の腐食を許容すれば高温強度も含めてSUS310Sも構造材料の候補になりうると考えられる。
椎名 保顕; 栗木 良郎*
JAERI-Tech 2003-070, 47 Pages, 2003/08
JAERI-Tech-2003-070.pdf:14.83MB
溶融塩を用いた潜熱蓄熱技術を用いると、高温から中温までの熱負荷変動を相変化潜熱で吸収させることができる。これを、高温ガス炉の複数の熱利用系の後段に取り付けることにより、核熱を高温から低温までカスケード的に利用することが可能となる。この場合、溶融塩と金属材料との共存性が問題となる。本研究では、前報に引き続き、溶融塩としてCaCl+NaCl, LiCl, LiCO, NaClの4種類を、また、金属構造材料としては、アロイ600, ハステロイB2, ハステロイC276, SUS310S及び純ニッケルを選択し、100時間の耐食性試験を実施して共存性を調べた。実験の結果、純ニッケルが卓越した耐食性を示した。ニッケル基合金であるアロイ600, ハステロイはLiCO, NaClに対して比較的低い耐蝕性を示した。SUS310Sはニッケル基合金と同程度の耐食性を示した。多少の腐食を許容するのであれば、一般に用いられるSUS310Sも構造材料の候補になりうると考えられる。溶融塩では、 LiCOが腐食性が高く、蓄熱材料として用いるには注意を要すると考えられる。
岡本 芳浩; 湊 和生
JAERI-Conf 2003-005, 186 Pages, 2003/06
JAERI-Conf-2003-005.pdf:10.42MB
溶融塩技術を利用した物質の分離や合成は、新たな物質科学の分野への展開や各種技術への応用を切り拓くものとして、近年、調査・研究が幅広く行われてきている。その中で、乾式再処理技術は、経済性の向上が期待されるものとして注目されている。一方、昨今の計算機技術の著しい進展にともない、実験を補完し結果を予測する手段としての計算シミュレーションの役割に対する期待が大きくなってきている。このような背景のもと、原研物質科学研究部アクチノイド科学研究グループは、日本原子力学会再処理・リサイクル部会と共催で、2002年12月3日に原研東海研において、本ワークショップを開催した。本ワークショップでは、国内の第一線の研究者が集まり、溶融塩の構造や物性から乾式再処理技術と計算シミュレーションに至る、溶融塩技術の基礎から応用までの広範囲にわたり活発な討議が行われた。
