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塚原 剛彦*; 佐賀 要*; 鈴木 英哉*; 松村 達郎
クリーンテクノロジー, 29(12), p.4 - 7, 2019/12
レアメタルは不可欠な資源として重要であり、安定した供給が課題となっている。そのため、リサイクル技術の開発が進められている。しかし、既存の方法はコストや廃棄物、火災爆発の危険性などの問題があり、飛躍的な展開は望めないことから、これまでの分離概念にとらわれない開発が求められている。温度応答性ポリマーポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PolyNIPAAm)と疎水性抽出剤を応用し、温度変化のみで水溶液中で金属錯体を内包したポリマーゲルの生成と再溶解を可逆的に制御が可能であることを見出し、これをレアメタルの分離回収へ適用することを検討した。この相転移現象を利用した水系抽出法は、有機溶媒や固体吸着材を一切用いず、煩雑な固液分離も行うことなく、適切な抽出剤を投入して38
C程度に暖めるだけで、廃液中から金属イオンを直接回収することが可能である。本稿で紹介した希土類イオンのみならず、白金族元素やアクチノイド元素(ウラン, アメリシウム, キュリウム等)の分離回収にも成功している。抽出から逆抽出までの全工程が水系で完結し、繰り返し利用も可能であるため、環境負荷低減に資する新しい分離法として期待される。
天野 光
資源環境対策, 41(12), p.89 - 96, 2005/10
人間の生活圏に加えられる重金属や放射性物質等の環境負荷物質による環境影響を評価し、汚染防止策や防護対策を立案するためには、生活圏内におけるそれら物質の移行挙動を把握する必要があるが、人間の生活圏には種々の土地利用形態や土地分類が混在しており、それぞれの土地における環境負荷物質の挙動も多種多様である。また、環境負荷物質の放出量が時間変化する場合や、農作物の生育期間のように環境条件が変化する場合を評価する際には、環境負荷物質の挙動の時間変化を解析する必要がある。このような、人間の生活圏内での環境負荷物質の挙動を実用的に解析・予測するコードとして、環境負荷物質移行予測のための汎用コードMOGRA(モグラ:Migration Of GRound Additions)を開発した。本解説は、MOGRAの概要,その特徴,MOGRAを用いた解析例等につき紹介した。
天野 光; 高橋 知之*
原子力eye, 48(6), p.69 - 73, 2002/06
生活圏における放射性物質等、環境負荷物質の複雑な移行挙動を評価するには、評価対象となる領域を負荷物質の蓄積部(コンパートメント)の集合体として表現し、コンパートメント内では評価対象物質が一様であるとして解析を行うコンパートメントモデルが適している。日本原子力研究所では、コンパートメント内の物質量が時間で変動する動的コンパートメントモデルによる、環境中に放出される放射性物質等の土壌,農作物,河川等での動きを解析予測するための環境負荷物質陸域移行予測コードMOGRA(モグラ: Migration Of GRound Additionals)の開発を進め、その基本部分の開発が終了している。本稿ではMOGRAの機能,特徴,適用法の概要を紹介する。
天野 光; 高橋 和之*; 内田 滋夫*; 都築 克紀; 松岡 俊吾*; 池田 浩*; 松原 武史*; 黒澤 直弘*
KURRI-KR-80, p.48 - 49, 2001/12
陸域に負荷される放射性物質や重金属等の挙動を解析・予測する目的で開発したMOGRAにつき解説する。MOGRAはさまざまな評価対象系に対応し得る汎用コードであり、動的コンパートメントモデル解析部を中核とし、グラフィカルユーザインターフェイス(GUI)による入出力部やライブラリデータ等から構成されている。評価を行う際には、評価対象となる陸域生態圏を土地利用形態(例えば森林,畑,水田等)等によって分割(モジュール化)し、各モジュールで任意にコンパートメントモデルを設定する。モジュール間の物質の移行に関しても任意に設定できる。例えば畑モジュールの構造を大気から葉菜,土壌各層,地下水といった上下2次元構造とし、さらに隣のモジュールと接続することで擬似3次構造とし、3次元空間での物質移行を評価できる。負荷物質の存在形態ごとの移行評価も可能である。各移行経路の移行係数は、フォートランの自由な数式の記述により設定できる。現在、森林,畑,河川モジュール等のデフォルトを整備し公開準備中である。発表では、MOGRAの解析機能やユーザーインターフェイスの検証と充実化を目的とし設定した。大気-土壌-植物系におけるSr-90の移行を対象とした動的モデルを適用例として示す。MOGRAはGUIを整備した汎用動的コンパートメントモデルであるため、システムダイナミックスの解析にも容易に使える。
天野 光; Porntepkasemsan, B.; 安藤 麻里子; 櫛田 浩平
KURRI-KR-53, p.6 - 9, 2000/09
原研環境科学研究部陸域環境研究グループでは、安定同位体を地球温暖化ガスや環境負荷物質の環境挙動解析のために用いるため、種々の前処理装置を含めた軽元素安定同位体比測定装置を整備した。本報告では、それらの概要について述べるとともに、そのうちの大気中のCH
,CO
,NOの炭素、窒素等の安定同位体比につき、水田や森林、道路の交差点近くで約半年間測定した結果を報告する。水田では、一連の流れ(水耕、植え付け、生育、刈り取り)に沿って、大気中CHのCの同位体比が系統的に変化する興味深い結果が得られた。これは水田大気中CHの源の違いや、土壌中における有機物分解、土壌中CH生成菌のCH生成時における同位体効果、稲の生理作用における同位体効果等によって、大気中CHのCの同位体比が変化するものである。
天野 光; Porntepkasemsan, B.; 安藤 麻里子; 櫛田 浩平
KURRI-KR-53, p.6 - 9, 2000/09
陸域環境における放射性物質等の環境負荷物質の挙動解明に関して、安定同位体を用いる手法は有効であると考えられる。原研環境科学研究部陸域環境研究グループでは、安定同位体を放射性物質や地球環境ガス、種々の環境負荷物質の環境挙動解析のために用いるため、いくつかの前処理装置を含めた軽元素安定同位体比測定装置を整備した。本報告では、それらの概要について述べるとともに、実際の測定例として、大気中のCH,CO,NOの炭素、窒素等の安定同位体比につき、水田で測定した大気中のCHの測定結果を報告する。
研究開発課題委*
JNC TN1440 2000-007, 115 Pages, 2000/08
JNC-TN1440-2000-007.pdf:4.45MB
核燃料サイクル開発機構(以下、サイクル機構)は、「国の研究開発全般に共通する評価の実施方法の在り方についての大綱的指針」(平成9年8月7日、内閣総理大臣決定)及びサイクル機構の「研究開発外部評価規程」(平成10年10月1日制定)等に基づき、「長寿命核種の分離変換技術の研究開発」に関する事前評価を研究開発課題評価委員会(高速炉・燃料サイクル課題評価委員会)に諮問した。これを受けて、高速炉・燃料サイクル課題評価委員会は、本委員会によって定めた評価方法に従い、サイクル機構から提出された課題説明資料、補足説明資料及び委員会における議論に基づき、本課題の評価を行った。本報告書は、その評価結果をサイクル機構の関係資料とともに取りまとめたものである。
研究開発委員会*
JNC TN1440 2000-005, 214 Pages, 2000/08
JNC-TN1440-2000-005.pdf:13.81MB
核燃料サイクル開発機構(以下、サイクル機構)は、「国の研究開発全般に共通する評価の実施方法の在り方についての大綱的指針」(平成9年8月7日、内閣総理大臣決定)及びサイクル機構の「研究開発外部評価規程」(平成10年10月1日制定)等に基づき、「陸域地下構造フロンティア研究」に関する中間評価を研究開発課題評価委員会(陸域地下構造フロンティア研究課題評価委員会)に諮問した。これを受けて、陸域地下構造フロンティア研究課題評価委員会は、本委員会によって定めた評価方法に従い、サイクル機構から提出された課題説明資料及び委員会における議論に基づき、本課題の評価を行った。本報告書は、その評価結果をサイクル機構の関係資料とともに取りまとめたものである。
大木 繁夫; 岩井 武彦*; 神 智之*
JNC TN9400 2000-080, 532 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-080.pdf:14.98MB
実用化戦略調査研究で検討対象となっている冷却材及び燃料形態の異なる高速炉について、実用化高速炉の資源有効利用性及び環境負荷低減性を評価するための基礎データを得るために、マイナーアクチニド核種(Minor Actinide nuclides,MA)の消滅特性解析を行った。対象炉心は、1)ナトリウム冷却酸化物燃料炉心、2)鉛冷却窒化物燃料炉心(BREST-300)、3)炭酸ガス冷却酸化物燃料炉心(ETGBR)、4)鉛冷却酸化物燃料炉心、5)ナトリウム冷却窒化物燃料炉心(Heボンド、Naボンド)、6)ナトリウム冷却金属燃料炉心である。冷却材及び燃料形態とMA消滅特性の関係について次の結果が得られた。・MA変換率には燃料形態に関して「酸化物
金属窒化物」の大小関係が見られる。窒化物燃料及び金属燃料は酸化物燃料に比べ中性子束レベルが高くなることがMA変換率向上の主要因である。・冷却材種別に関してはMA変換率に「鉛ナトリウム
炭酸ガス」の関係が見られたが、これらの炉心間では炉出力等の炉心基本特性、炉心設計思想が統一されていないことから、違いが冷却材に起因するのか炉心設計に起因するのか明らかでない。・上述の燃料形態及び冷却材の違いによるMA消滅特性の変化度合いは比較的小さい。
芝 剛史*; 亀崎 洋*; 湯山 智教*; 鈴木 敦士*
JNC TJ9400 2000-012, 92 Pages, 2000/02
JNC-TJ9400-2000-012.pdf:3.18MB
核燃料サイクル開発機構が行うFBRサイクル実用化調査研究の一環として、FBR実用化サイクルに要求される視点、評価すべき項目(経済性、安全性、など)に対する総合的な比較評価を定量的、かつ客観的に行うためのシステムの開発を行うことを本研究の目的とする。意思決定支援には様々な手法が存在するが、ここでは、各手法の事例を調査してそれぞれの特徴を検討し、階層型分析法(AHP)、多属性効用分析法(MUF)、および足切法を組合せた総合評価手法を構築した。これは、評価項目の多様性や評価プロセスの透明性を有し、さらに、非補償性をも組み込んだものである。評価する視点は、経済性、資源有効利用性、核拡散抵抗性、環境負荷低減、安全性、技術的実現性の6項目とし、各視点の評価項目・評価指標を階層化して評価構造を作成した。各評価指標の効用関数及び一対評価による重み付けを仮設定し、FBRサイクルシステムの候補絞り込みのための予備的な評価を実施した。その結果、本総合評価手法が意思決定支援手法として有効に機能し得ることを確認できた。
河西 善充; 毛呂 達; 河村 文雄; 掛樋 勲; 戸部 賢治; 東 達弘
PNC TN9410 98-033, 284 Pages, 1998/03
動燃大洗工学センターシステム開発推進部では、安全性、信頼性、経済性等の向上のみならず、環境への負荷低減、核不拡散性への配慮など将来の社会の多様なニーズに対応できる先進的核燃料リサイクルシステムとして、溶融塩を用いたリサイクルシステムの設計研究を進めている。しかしながら、高速増殖炉懇談会の結論等に見られるように最近の原子力を巡る状況は大きく変化して来ている。動燃(新法人)が先進的核燃料リサイクルシステムの研究を進めるに際して、現時点の社会ニーズを踏まえ、将来の高速炉実用化時代における核燃料リサイクルシステムは如何にあるべきか、またその研究開発をどのように進めるべきか等に関して、社内及び社外専門家の参加の下に意見交換・討議等を行い今後の研究開発に資することを目的に、「先進的核燃料リサイクルシステム研究会」を開催した。本研究会は、97年12月98年3月に3回の会合を開催。ここで出された意見・提言等を踏まえた研究会の結論は、以下のとおり。(1)高速炉の本来性(ウラン資源の有効利用により、長期に亘りエネルギーを安定に供給するシステム)を最大限に引き出し、経済性・安全性・環境負荷低減・核不拡散等の抜本改善を図り、国民及び国際的に受け入れられるポテンシャルの高いリサイクルシステム・技術を追及すべき。(2)この核燃料リサイクルシステムとして、溶融塩技術を適用し、各種燃料(酸化物、金属、窒化物燃料)サイクルに対応でき、技術進化に柔軟に対応可能なリサイクルシステム・技術の研究開発を進めるべき。(3)将来を見据えた先進的核燃料リサイクルシステムを早期に選択し、開発することが動燃(新法人)の使命。外部の評価・国民の合意の下に、外部研究機関等との連携を強化し、共同・協力して、その研究開発を着実に推進して行くことを期待する。以上の結論を踏まえて、システム開発推進部では、研究会での提言等を今後の研究計画及び動燃(新法人)の事業計画に反映させ、その計画に従い先進的核燃料リサイクルシステムの設計研究を実施して行くこととし、本設計研究等を新法人における社内及び社外研究機関等との新たな協力体制の下に国等の評価を受けつつ進め、将来の核燃料リサイクルシステムの実用化像を構築し、国が行う先進的核燃料リサイクルシステムの方式選定、開発計画の策定等に資することとしたい。
松村 達郎; 石井 翔*; 鈴木 晶大*; 水迫 文樹*
no journal, ,
MA分離変換技術の有効性向上のため、技術確立までの期間、HLLWを安定かつ再生可能な顆粒体で貯蔵する柔軟な廃棄物管理法に関する実用化開発を進めている。HLW顆粒体は、貯蔵後に再溶解しMA分離変換技術によって処理される。顆粒体の再溶解時の各元素の挙動は、再溶解液へのMA分離技術の適用性の評価及びシステム全体のMA回収率に対して重要となる。本報告では、模擬高レベル廃液を300Cにて仮焼した模擬HLW仮焼体を硝酸溶解し、その元素毎の溶解性を評価した。その結果、Ndはほとんどが溶解し、Ceについても残渣への移行割合は1%未満であった。このことから、MAの残渣への残留率は小さい可能性がある。今後、アルカリ廃液や使用済燃料溶解時の不溶解残渣が混在した組成を模擬した溶液を使用するとともに、仮焼体作成時の温度条件、酸溶解条件をパラメータとし、必要に応じて実MAを用いた試験によって再溶解性に関する知見を得るとともに再溶解液へのMA分離技術の適用性評価を行う。
川口 浩一; 瀬川 智臣; 石井 克典; 鈴木 晶大*
no journal, ,
使用済み核燃料の再処理で発生する高レベル放射性液体廃棄物を中間貯蔵に適した安定な形態にするための、ロータリキルンの概念設計検討を行った。遠隔保守に対応するため、遠隔ハンドリング装置で分割可能な構造とした。
松村 達郎; 石井 翔*; 鈴木 晶大*
no journal, ,
将来確立する分離変換技術への適用を目指し、高レベル廃液を乾燥・か焼・顆粒化し貯蔵する柔軟な廃棄物管理法の実用化開発を進めている。高レベル廃液の顆粒体は一時貯蔵され、分離変換技術の確立後に再溶解してMA分離プロセスに供給される。再溶解時に生じる不溶解残渣に移行するMAの割合によっては、不溶解残渣を溶解してMAを回収する必要が生じることから、再溶解時のMAの移行挙動は重要な情報である。そこで、MAトレーサーを添加した模擬HLWか焼体粉末の再溶解試験を実施し、再溶解時の移行挙動について評価を行った。その結果、MAはほぼ希土類元素と同様な挙動を示し、不溶解残渣に残留する割合は十分に低いことを確認した。
川口 浩一; 瀬川 智臣; 石井 克典; 鈴木 晶大*
no journal, ,
使用済み核燃料の再処理で発生する高レベル放射性液体廃棄物を中間貯蔵に適した安定な形態にする顆粒体製造設備の主要な構成要素であるロータリキルンについて、設備のコンパクト化を目指した設計検討を行った。
鈴木 晶大*; 遠藤 洋一*; 深澤 哲生*; 室屋 裕佐*; 松村 達郎; 稲垣 八穂広*; 有馬 立身*
no journal, ,
現行再処理廃液をか焼・顆粒化して将来MA分離変換技術が確立するまで貯蔵する柔軟な廃棄物管理法の実用化開発を進めている。顆粒体製造時のか焼温度は、主なMAの酸化安定化がなされる300Cから、廃液乾固物のほとんどが酸化物化する900Cの範囲での設定を検討しているが、顆粒体の酸化物/硝酸塩比は、製造, 保管, 分離工程前の再廃液化といったシステム全体にわたって影響を及ぼす。そこで、廃棄物顆粒体の製造条件に応じて物理・化学特性の異なる6種の顆粒体を適用したシステム案の優劣を、安全性, 経済性, 環境負荷低減効果の観点から比較評価した。その結果、600Cでか焼した顆粒体を用いた柔軟な廃棄物管理システムが優れていることがわかった。
朝野 英一*; 桜木 智史*; 浜田 涼*; Han, C. Y.*; 中瀬 正彦*; 松村 達郎; 千葉 豪*; 相楽 洋*; 竹下 健二*
no journal, ,
原子力利用において放射性廃棄物の発生は不可避であり、廃棄物処分における負荷の低減が求められる。一方、放射性廃棄物の基本的な特性は核燃料の仕様とその燃焼条件に依存する。多様性が予想、要求される原子力システムにおける放射性廃棄物の減容と有害度低減の実現には、核種分離や高速炉を含めた核燃料サイクル全体を俯瞰した横断的研究に基づくバックエンド対策からの提言が求められる。廃棄物処分の環境負荷と核燃料サイクル条件の関係に留意して、研究の全体像を紹介する。
松村 達郎; 津幡 靖宏; 朝野 英一*
no journal, ,
高レベル廃液の放射性毒性低減化と減容化のため、分離変換技術の研究が進められている。特にマイナーアクチノイド(MA)は、長期的な放射性毒性が高く発熱性の核種が存在することから、その対応の優先度が高い。原子力機構では、MAを分離し、加速器駆動システム(ADS)あるいは高速炉によって核変換する技術の研究を進めている。これまでの研究では放射性毒性に注目して分離回収の目標値を設定してきた。本研究では、廃棄物処分における環境負荷評価を基にして目標値を再設定し、MA分離プロセスの構成を再検討することによる簡素化を検討する。発表では、SELECTプロセスのMA/RE相互分離プロセスについて、分離段数合理化と得られるMA回収率の評価結果に加え、新規抽出剤による簡素化したAm分離法の概念検討結果についても報告する。
松村 達郎; 鈴木 晶大*
no journal, ,
高レベル廃液(HLW)を顆粒体として分離変換技術が実用化されるまで一時保管する柔軟な廃棄物管理法の開発を進めている。本技術を導入するためには、HLW顆粒体を溶解するため再廃液化システムをマイナーアクチノイド(MA)分離プロセスの前段に設置する必要がある。この再廃液化システムの概念検討を実施した結果、設備の規模はMA分離プロセスの処理性能に合わせて設計されることになり、HLW顆粒化および保管というプロセスを経るため現行再処理工場の処理能力とは独立に検討することが可能で、柔軟に分離変換サイクルの設計を行うことができることが明らかとなった。
松村 達郎; 津幡 靖宏; 朝野 英一*; 桜木 智史*; 浜田 涼*
no journal, ,
高レベル廃液の放射性毒性低減化と減容化を目指した分離変換技術の研究では、特に長期的な放射性毒性が高く発熱性の核種が存在するマイナーアクチノイド(MA)が重要である。原子力機構では、MAを高レベル廃液(HLW)から分離する溶媒抽出プロセスの研究を進め、HLWからMAの分離を達成して「SELECTプロセス」と命名した。これまでの研究における分離回収の目標値は、長期的な放射性毒性の推移を基にしてきたが、本研究では廃棄物処分における環境負荷評価を基にして目標値を設定した。これを基にMA分離プロセスにおける溶媒抽出段数をプロセスシミュレーションコードPARC-MAによって評価した。特にMA/RE相互分離工程は、その分離の困難さから多数の分離段を持つ抽出器によって溶媒抽出の操作を繰り返す必要があり、分離工程の大型化が問題となっていた。Amの回収率の目標値を従来の99.9%から、環境負荷を基にした目標値7090%として分離段数とMA製品の組成を評価した結果、従来の目標値では分離段数40段を必要とするが、目標値70%では1/10の4段でも達成可能であることが示された。回収されたMAの組成の評価については高速炉等の核変換システムで必要とされる純度などの解析が必要であり、現在詳細な検討を実施中である。
