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村上 裕晃; 西山 成哲; 竹内 竜史; 岩月 輝希
応用地質, 64(2), p.60 - 69, 2023/06
放射性廃棄物の処分分野において、ボーリング孔が適切に閉塞されたことの妥当性を確認するための確認項目を整理する目的で、ベントナイトを用いたボーリング孔の閉塞試験を行った。閉塞材の定置前後に閉塞区間を対象として注水試験を行った結果、本研究で目標としたとおり閉塞材がその上下の区間を分断していることを確認できたことから、適切に閉塞されたことを確認する手法の一つとして注水試験が有用であると考えられた。一方、一度閉塞した区間に高差圧が生じた結果として閉塞部に水みちが生じたことから、高差圧が生じる条件では、閉塞材を移動させない等の対策が講じられていることが確認項目として挙げられる。計画段階では、岩盤の水理地質構造に応じた閉塞材のレイアウトや仕様が検討されていることが重要である。また、ベントナイトを閉塞材とする場合は、ベントナイトが孔内で膨潤して体積が増加、密度が低下して透水係数が上昇するため、このことが念頭に置かれている必要がある。加えて、ベントナイトを計画深度へ定置可能な搬送方法であることや、複数材料を組み合わせる場合は閉塞材の性能を低下させない配置であることが確認項目として挙げられた。
村上 裕晃; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 西山 成哲*
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 27(1), p.22 - 33, 2020/06
地層処分や中深度処分などの放射性廃棄物の埋設・処分分野においては、事業の進捗に合わせて処分施設周辺の地質環境の変化などの大量の情報を収集する必要がある。モニタリングは、処分場周辺の地質環境の把握、事業の意思決定プロセスの支援、利害関係者への情報提供などの目的のために実施される。本論では、国内外における地下水モニタリングの現状と課題を整理した。その結果、モニタリングに先立つ地質環境調査でのボーリング孔掘削、モニタリング場所の選定については、これまでの研究技術開発により技術が確立している一方で、モニタリング機器の長期運用、長期運用後の機器回収、モニタリング孔閉塞時の閉塞材搬送方法、保孔用ケーシングやストレーナ管を残置した場合の移行経路閉塞性などについては、更に技術的根拠の蓄積が必要と考えられた。
田中 正暁; 小林 順; 上出 英樹
JNC TN9400 2000-026, 70 Pages, 1999/11
JNC-TN9400-2000-026.pdf:10.93MB
ポーラス状閉塞物内の熱流動特性を調べる基礎研究として、燃料集合体内の4つのサブチャンネルを模擬し、3本のヒータピンに囲まれた中心サブチャンネルに閉塞物を設置した基礎水流動試験を実施している。温度分布測定試験および解析結果から閉塞物内部には水平方向の流れが存在し、この流れが閉塞物内部の温度分布に大きな影響を及ぼしていることが明かとなっている。そこで、ポーラス状閉塞物周りの流動場を把握するために、トレーサ法により可視化実験を行った。その結果、(1)閉塞物側面に循環渦が生じ、閉塞物下端から流入した冷却材が閉塞物内部を通り健全サブチャンネルへ流出すること、(2)閉塞物側面の循環流領域は流量の増加と共に下流側へ延び、循環渦内部では対流拡散が支配的であることが分かった。また、後流領域においては、(1)閉塞チャンネルを囲む健全チャンネルからの3方向の流れ込みにより、流れが周期的に変動しており不安定性をもつこと、(2)閉塞物上端からの浸み出しあるいは巻き込みによって、冷却材が後流域に常に供給されることが分かった。さらに、大型炉条件(Re=5.9
10の4乗)での流動場について、可視化試験結果を外挿して予測した。本結果は解析手法の検証に用いられると共に大型炉でのポーラス状閉塞事象評価に反映される。
小林 順; 磯崎 正; 田中 正暁; 西村 元彦; 上出 英樹
JNC TN9400 2000-025, 78 Pages, 1999/11
JNC-TN9400-2000-025.pdf:2.24MB
高速炉の特性として、炉心燃料集合体内のピンバンドルの緊密さ(流路の水力等価直径:約3[mm])と出力密度の高さ(ピンバンドル部最大値:約520[W/cmの3乗])が挙げられる。この特性に着目した安全評価事象として燃料集合体内局所異常事象がある。局所異常事象の起因事象の一つとして局所的な流路閉塞事象が挙げられ、その研究が進められている。既往研究では、ワイヤスペーサ型バンドル内での閉塞形態は微小粒子による厚みのあるポーラス状閉塞となる可能性が高いとされている。燃料集合体内にこのような局所的な閉塞が生じた場合における燃料ピンの健全性を評価するためには、ポーラス状閉塞物内部およびその周囲の熱流動挙動を把握するとともに、閉塞領域近傍の温度分布および最高温度を予測する必要がある。本研究では燃料集合体内ポーラス状閉塞に関する現象の把握と解析コードの総合的な検証データの取得を目的にナトリウム実験を実施した。実験は、60万kW級大型炉の燃料ピンを模擬した電気ヒーターピンからなる37本ピンバンドルを用いて行なった。ポーラス状閉塞物はSUS球を焼結させて製作し、模擬集合体の一辺に沿った外側2列の14サブチャンネルにわたって組み込んだ。ヒーターピン出力を試験パラメータとし、大型炉の最大線出力(
420[W/cm])の14%から43%の範囲で変化させた。流量条件は大型炉の集合体内定格時Re数の93%で一定とした。試験の結果、閉塞されたサブチャンネルでかつ周囲の3サブチャンネルが全て閉塞しているサブチャンネルに面した模擬燃料ピン表面の流れ方向下流側位置において最高温度が観測された。流れ方向下流側に最高温度が観測されたことなどからポーラス状閉塞物内の温度場が内部の流動場の影響を強く受けていることがわかった。閉塞物内の温度分布形状はヒータ出力の依存性が小さく、集合体入口から最高温度点までの温度上昇幅はヒータ出力に比例して増加することが明らかとなった。
青柳 孝義*; 三原 守弘; 田中 益弘*; 奥津 一夫*
JNC TN8400 99-058, 55 Pages, 1999/11
TRU廃棄物処分施設内に定置される廃棄体には、廃棄体自身に空隙を有するものがある。また、セメント系材料が候補材料となるコンクリートピットや充填材においてもそれらの成分溶出に伴う空隙発生が想定される。これらの空隙が潰れ緩衝材(ベントナイト)内部に体積変化(減少)が生じた場合、ベントナイトの膨潤にともなうベントナイトの密度の低下、すなわち透水性の増大によって、あるいは十分な膨潤が得られないことによる空隙の不完全閉塞によって、ベントナイト中での拡散支配が担保されないことが考えられる。そこで本研究では、保守的な想定のもとにベントナイト内部の体積変化について解析を行うとともに、ベントナイトの自己シール性、最大膨潤率、密度分布変化について実験を行い、体積変化に対する人工バリアシステムの健全性評価を行った。評価に先立ち、発生する空隙を保守的な想定に基づいて算出した。この値を用いて緩衝材が均一に膨潤して閉塞すると想定した場合の緩衝材の密度を求め、ベントナイトの密度と透水係数の関係を示す既存の研究成果から得られる透水係数により、既存の人工バリア仕様の場合は、緩衝材内部において拡散支配と成り得ることを確かめた。次に上記の保守的な空隙を想定した場合、拡散支配を維持するのに必要な透水係数が実際のベントナイトの膨潤において担保されるかを確認するための試験を行った。その結果、Na型ベントナイトでは、拡散支配を担保するのに十分な膨潤性能を確認することができた。しかし、Ca型化ベントナイトでは、Na型ベントナイトに比してその膨潤性能は1/6以下と大きく低下し、本研究で想定した空隙量に基づいた場合、透水係数の増加により拡散支配が担保されず、処分システムに影響を及ぼす可能性があることがわかった。今回の検討結果より、今後も体積変化に対する人工バリアシステムの健全性能評価について、その対処方法や評価方法の検討を行う必要があると考えられる。
渡邉 憲夫
JAERI-Review 97-008, 110 Pages, 1997/06
JAERI-Review-97-008.pdf:4.14MB
1992年にスウェーデンのBWR,Barsebaeck-2号炉で起こったECCS吸込ストレーナの閉塞事象は、国際的な共通安全問題を提起した。その後、米国のBWRにおいて、類似の事象が発生し、NRCは数多くの規制関連書簡を発行して、設置者に対して注意を促すと共に、幾つかの改善命令を出し設置者に対策を取るよう要求してきた。さらに、1996年には、関連する規制指針を改訂し、NRCの要求した対策を講じる際のガイダンスとして適用することを義務づけた。本報告書では、Barsebaeck-2の事象と、それ以後の米国における事例について、概要を示すと共に、ECCS吸込ストレーナの閉塞問題に対するNRCの対応をまとめる。さらに、NRCがBarsebaeck-2事象後に発行した各規制関連書簡や改訂された規制指針の内容について紹介する。
高田 昌二; 柴田 光彦; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫; 太田 幸丸; 小林 敏明; 林 晴義
JAERI-M 94-013, 89 Pages, 1994/02
逆U字管内を流れる二相流は、気泡が管内に滞留して冷却水流速が0となる閉塞型不安定流動を誘起する。逆U字型伝熱管を用いているHENDELの冷却器C
は、冷却水注水時に伝熱管に滞留する空気が原因で、除熱性能の変化、異常振動の発生及び伝熱管の腐食が生じるものと考えられた。そこで、冷却器Cの構造を模擬した水室と逆U字管に並列なバイパス流路により構成される実験装置を使用して、逆U字管内における二相流の閉塞現象を確認し、その発生条件を明らかにした。また、あらかじめ逆U字管内に滞留した空気を除去する方法であるダイナミックエアベントは可能であることを上記実験装置により確認するとともに、真空冷却水注水法を冷却器Cに適用してその有効性を確認した。
日野 竜太郎; 高瀬 和之; 宮本 喜晟
日本原子力学会誌, 32(10), p.996 - 998, 1990/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Nuclear Science & Technology)HENDELの多チャンネル試験装置を用いて、高温工学試験研究炉燃料体の安全性試験の一環として、燃料チャンネルが閉塞したときの燃料体カラム内の流量配分等を調べる試験(流路閉塞試験)をヘリウムガス雰囲気中で行なった。このとき、模擬燃料体カラムに設けられた12本の燃料チャンネルのうちの1本を90%閉塞させた。燃料チャンネルに挿入した模擬燃料棒を加熱しない等温流動条件下では、閉塞させた燃料チャンネルを流れるヘリウムガス流量は平均流量よりもかなり少なく、その偏差はレイノルズ数が約2300以上において30%~33%のほぼ一定値であった。加熱した場合には等温流動下ほどの減少はみられなかった。これは、黒鉛ブロックを介して各燃料チャンネル間を移動する熱量により加速損失が変化するためと考えられる。
)多チャンネル試験結果,V; 流路閉塞試験結果日野 竜太郎; 高瀬 和之; 宮本 喜晟
JAERI-M 90-163, 45 Pages, 1990/09
高温工学試験研究炉燃料体の安全性試験の一環として、燃料チャンネルが閉塞したときの燃料体カラム内の流量配分等を調べる試験(流路閉塞試験)をHENDELの多チャンネル試験装置を用いて行なった。試験は、模擬燃料体カラムに設けられた12本の燃料チャンネルのうちの1本を90%閉塞させ、ヘリウムガス雰囲気中で行なった。燃料チャンネルに挿入した模擬燃料棒を加熱しない等温流動条件下では、閉塞させた燃料チャンネルを流れるヘリウムガス流量は平均流量よりもかなり少なく、平均流量に対する偏差はレイノルズ数が約2300から14000において28%~33%であった。加熱した場合には等温流動下ほどの減少はみられなかった。これは、黒鉛ブロックを介して各燃料チャンネル間をかなりの熱が移動して、チャンネルの加速損失が変化するためと考えられる。
川部 隆平*; 姫野 嘉昭; 川田 耕嗣*; 宮口 公秀
PNC TN941 85-104, 17 Pages, 1985/06
漏洩ナトリウムの流動性を明らかにする目的で、温度250
の低温ナトリウムのライナ上流動燃焼試験を行った。試験には、長さ約2.4m、幅約1.2m、ライナ勾配1/100を有し裏面断熱の水平なライナ試験体を用い、その端部に幅200mm、高さ10mmのノズルを固定し、ノズルから水平方向に流量約1-/secで総量約160kgのナトリウムを220秒間穏やかに流した。試験中はライナ上のナトリウムの流動性及び燃焼状況を観察し、またライナ各部の温度測定も行った。試験後は、試験体各部に残留したナトリウム燃焼生成物の回収とそれらの分布を調べた。試験中及び試験後のデータとそれらの解折から、次に述べる結果を得た。ノズルからの流出ナトリウムは、最初は限定された流路幅の中を流れた。しかし、しばらくすると流出ナトリウムの先端が放熱のために一時棟結し、凍結によって形成された固化ナトリウムが流路をライナ全面に広げた。凍結ナトリウムは、次々と流入するナトリウムによって容易に再融解され、その後のナトリウム流動は円滑に推移した。ナトリウムからライナに対する熱流束は約80kw/m2以下で、前回の高温ナトリウム(505)試験の時と比べ小さい。ただ、熱伝達率は300500w/m2と前回と同様な値であった。試験後の残留ナトリウム燃焼生成物は、ライナ上では平均約1kg/m2のほぼ均一な分布を示し、連通管内については大きな固形燃焼物の流入は認められていない。このことと前回の高温ナトリウムを用いた同様な試験結果から、実機における流路閉塞の可能性は排除できるものと結論される。
星 龍夫; 田中 進; 佐藤 友太郎*
食品照射, 8(1), p.22 - 29, 1973/01
従来の実用規模米麦照射装置に比較して過大、過小照射がおこなわれず穀物を機械的に破損することなく粒径の大きい穀物でも照射が容易に可能でしかも線量を容易に変えることができ、かつ閉塞現象による故障が極めて少ないという実用上有利な特長をもつ照射装置を考案した。本報告はこの照射装置の実用設計に必要な知見を得るために検討した結果を報告したものである。照射装置の構造は照射部と輸送部からなり照射部は照射領域分割照射、環状仕切弁開閉による断続流速制御方式で照射がおこなわれるようにしてあり、輸送部は真空式輸送系を用い耐放射線構造、材質を配慮して設計した。照射部の流速分布の一様性は流れの速度の水平、垂直成分で
2.9%以下で一様であることが明らかになった。また流速制御機構内の避けることのできない乱流による米の停滞による過大照射の線量は極めて小さく無視しうることが明らかとなった。照射運転による米の吸収線量は測定誤差内で設計値とよく一致した。
八剣 達雄
JAERI-M 4453, 21 Pages, 1971/05
JMTR燃料に流路閉塞が起こり、1本要素の約1/10の燃料(U
20g)が溶融した場合を想定し、各計装の感度応答を検討した。燃料溶融部分に含まれるFPのうち一次冷却水に放出される割合を100%と仮定した。当然のことながら、この程度の規模の想定事故では殆んどの計装はスケールオーバーする。警報が発せられれば破損を認知できるので、感度より逆算して各計装の警報設定点における検知可能な最少燃料溶融量も算出している。数10mgの燃料溶融で殆んどのモニターが警報を発する。附録にアメリカ国内で経験された材料試験炉の主な燃料破損などについて述べた。このような事例研究は、JMTRの安全確保に必要があるので今後も続ける。
深野 義隆
no journal, ,
本研究では、ナトリウム冷却高速炉(SFR)において、シビアアクシデント(SA)に至る可能性のある事象としてその開発当初から歴史的に研究されて来た炉心局所事故のうち、最も厳しい結果となる仮想的集合体入口瞬時完全閉塞(TIB)事象について、原型炉を対象とした評価を行った。その結果、万一TIB事象が発生したとしても、炉心の損傷は限定的であり、安全に炉停止されること、また、その結果の影響はSFRの代表的なSAである炉心流量喪失時原子炉停止機能喪失事象に十分包絡されることを明らかにした。なお、本研究では、出力制御系の影響を考慮したが、損傷の拡大速度等に若干の影響が見られるものの、炉停止までに損傷する集合体数は同等となることを確認した。
田中 正暁; 菊地 紀宏; 堂田 哲広; 浜瀬 枝里菜; 今井 康友*
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の事故時を含む崩壊熱除去時において、炉心上方の崩壊熱除去システムから供給される低温ナトリウムが炉心内部に潜り込む場合、重力と浮力のバランスにより燃料集合体内に上下方向の循環流の形成が予想される。本報では、循環流領域へのサブチャンネル解析コードASFREの予備的な適用検討として、燃料ピン間の熱輸送現象に着目し、燃料集合体内に強制的に循環流を発生させた試験(平板閉塞試験)を対象に解析を実施する。燃料集合体内の流況および冷却材温度について計測結果との比較から適用性を検討する。
村上 裕晃; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 前田 敏克
no journal, ,
放射性廃棄物の中深度処分において必須であるモニタリング用のボーリング孔は、孔の掘削および観測中はもとより、設備の撤去に際しても、移行経路とならないことを考慮した設計がなされることが重要である。しかし、その閉塞方法については、現時点では確立されていない。本発表では、孔の閉塞に係る技術的知見について整理した内容を報告する。孔の閉塞は、石油、温泉、放射性廃棄物処分の各分野において検討、実施されている。放射性廃棄物処分の分野においては、地下水が地表部へ漏出しないことに加え、孔自体が水みちとならないことに主眼が置かれている。閉塞の概念は、ベントナイト・コンクリート・砂利等を組み合わせる概念が一般的になりつつある。閉塞材の定置方法は、これまでに様々な手法が提案されているが、いずれの手法も検討段階である。ベントナイトは遮水材として重要な機能を期待されているが、水で満たされた孔内に定置するのが最も困難な材料である。また、ベントナイト等の閉塞材の定置による遮水性を評価するためには、原位置の状態を考慮した水理試験等による確認方法を検討する必要があると考えられる。
村上 裕晃; 西山 成哲*; 岩月 輝希; 竹内 竜史
no journal, ,
放射性廃棄物の中深度処分で必須となるモニタリング用のボーリング孔は、その掘削と観測中はもとより、その閉塞後も、放射性物質の移行経路とならないようにしなければならない。事業段階において、規制当局は事業者がこれらの点を解決する手段を講じているかを判断しなければならない。しかし、現時点では、放射性廃棄物分野におけるボーリング孔の閉塞方法は確立されていない。そこで本研究では、閉塞材の候補であるベントナイトの膨潤挙動と透水性に関する室内試験を実施し、閉塞・埋め戻しの確認にかかる妥当性の判断に必要な情報を整理した。
村上 裕晃; 西山 成哲*; 岩月 輝希; 竹内 竜史
no journal, ,
中深度処分において検討されている放射線モニタリングに用いられたボーリング孔は、モニタリングの終了後、放射性核種の移行経路とならないように閉塞される必要があり、規制機関はそれが適切に閉鎖されたことを確認する(以下「閉鎖確認」)必要がある。しかし現時点では、複数材料を使った閉塞概念は構築されつつあるものの、原位置において埋め戻したボーリング孔の閉塞性能を確認した事例がなく、閉鎖確認時にその妥当性を判断するための科学的知見が不足している。本研究では、原位置試験を念頭に、代表的な閉塞材であるベントナイトを対象として室内試験を実施し、閉塞の妥当性を確認する上で重要になると考えられる判断指標を整理した。
西山 成哲*; 竹内 竜史; 岩月 輝希; 村上 裕晃
no journal, ,
中深度処分においては、ボーリング孔を用いた放射性物質の漏洩を監視する放射線モニタリングの実施が検討されている。モニタリング終了後、ボーリング孔は放射性核種の移行経路とならないように閉塞される必要があり、規制機関はボーリング孔が適切に閉鎖されたことを確認する(以下、「閉鎖確認」)必要がある。しかし現時点では、複数材料を使ったボーリング孔の閉塞概念の構築や、現場においてベントナイトを使用した閉塞は実施されているものの、その閉塞性能を確認した事例はなく、閉鎖確認のための科学的知見が不足している。そのため本研究では、閉鎖確認の方法として閉塞過程での注水試験を提案し、室内試験で得られた判断指標に基づいて作成したベントナイトブロックを用いて実際のボーリング孔の閉塞試験を実施し、その閉塞性能を確認した。
