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報告書

放射性廃棄物地層処分システムにおけるセメント系材料の検討; 浸出液のpHを低くしたセメント系材料の施工性と機械的特性

大和田 仁*; 三原 守弘; 入矢 桂史郎*; 松井 淳*

JNC-TN8400 99-057, 43 Pages, 2000/03

JNC-TN8400-99-057.pdf:2.45MB

高レベル放射性廃棄物ならびにTRU廃棄物の地層処分にはセメント系材料の使用が考えられている。しかし、セメント系材料からの浸出液はpHが高く、カルシウム濃度も高いために、周辺の岩盤や緩衝材を変質させてしまう。そのため、放射性核種の溶解度や分配係数などが変化し、核種の移行に影響を及ぼすことが懸念されている。これらの影響を抑制する対策として、現在、浸出液のpHの低いセメント系材料の使用が考えられている。本研究では、まず上述の低アルカリ性セメントの必要性についてまとめ、さらにセメントの低アルカリ性化の考え方を整理するとともに、実用性に向けて必要となる課題を抽出した。さらに、本研究では、抽出した課題に基づいてセメントペーストの浸出試験、モルタルの流動性試験ならびに、モルタルとコンクリートの模擬構造物への打設試験を行った。セメントペーストを用いた浸出試験結果から、ポゾラン材料を添加したセメント(HFSC)の低アルカリ性化を確認した。また、モルタルの流動性試験の結果から、実用性評価に用いるセメントの配合を検討した。さらに、模擬構造物への打設試験によって、得られた低アルカリ性セメントの実用性を評価した。これらの検討の結果、シリカフォーム(SF)およびフライアッシュ(FA)を添加することでセメントからの浸出液のpHを下げられることが分かった。また、良好なワーカビリチーを得るためにはSFとFAとを同時に添加する必要があることが明らかになった。さらに、実用性の評価の結果、SFとFAとを同時に加えたセメントは、普通ポルトランドセメントと同等のワーカビリチーおよび強度を示した。この結果から、HFSCはポルトランドセメントと同等の実用性を備えていることが示された。

論文

雑固体廃棄物の固型化に用いるモルタル原材料の配合

橋爪 修司; 高澤 宏充; 松本 潤子; 馬場 恒孝

原子力バックエンド研究, 5(1), p.37 - 44, 1998/08

低レベル放射性廃棄物雑固体廃棄体の浸出挙動を検討するため、雑固体廃棄体を模擬した廃棄体を調製する必要がある。このため、モルタルの流動性、圧縮強度、ブリージング率、収縮率に与えるモルタル原材料の配合の影響、及び流動性と他の特性の関係、雑固体廃棄物の固型化に適した原材料の配合について検討した。その結果、水/セメント比の増加にしたがい、流動性は良くなり、圧縮強度は低下し、ブリージング率と収縮率は増加する傾向であり、高炉セメントは普通ポルトランドセメントに比べ、水/セメント比がこれら特性に与える影響の大きいことを明らかにした。この原因を高炉セメントに含まれる微細な高炉スラグによるものと推察した。また、混和剤/セメント比の増加にしたがい流動性は良くなるが、混和剤を多く入れても効果は飽和することが明らかとなった。けい砂/セメント比については、この比の増加にしたがい収縮率が減少する傾向にあり、このことからセメントの水和反応に基づく体積減少がモルタルの収縮の主たる原因であると推定した。なお高炉セメントを使用した場合、流動性がよくブリージング水が発生すると材料分離が生じ圧縮強度の著しい低下が認められた。

報告書

高温アスファルトの流下試験-アスファルト固化処理施設火災爆発事故の原因究明・再発防止に関する調査・検討-

加藤 良幸; 青山 誠; 米谷 雅之; 山内 孝道

PNC-TN8410 97-319, 143 Pages, 1997/10

PNC-TN8410-97-319.pdf:36.19MB

アスファルト固化処理施設で発生した火災爆発事故の発生原因を究明するため、事故発生直前の施設の運転状態を調査した。調査の結果、火災発生前のアスファルト固化体の製造時において、エクストルーダーから流下されるアスファルト混合物が通常よりも柔らかく、また充てん中のドラムからは通常と違って大量の白い蒸気のようなものが観察されていたことが運転員の聞き取り調査でわかった。(東海再処理施設アスファルト固化処理施設における火災爆発事故調査委員会の資料11-5)この観察結果とアスファルト混合物の温度との関係を把握するために、アスファルト混合物の温度をパラメータとして模擬アスファルト混合物を流下させる試験を実施した。試験実施時には、事故当時の運転員に立ち合ってもらい、事故当時と試験での流下状態の比較(230度C及び270度C試験時並びにエクストルーダ製模擬アスファルト試験時)を行った。この結果、多くの作業員は、230度Cの流動状態は、通常の運転時と良く似ており、270度Cの流動状態は、事故直前時の運転時と良く似ているという証言が得られ、事故時の流下温度は通常運転時と比べてかなり高かったものと推察できる。(これらの証言は、主観的である上に、試料が模擬のアスファルト混合物であるため、温度に関する定量的な評価はできなかった。)また、模擬アスファルトを1mの高さから流下させると流下中に放冷されて温度が10$$sim$$20度C程度低下することが分かった。さらに、模擬アスファルトを加熱して160度C以上になると表面に発泡層が生成するが、この泡の発生量は温度が高くなるほど多くなり、250度C以上になると発生する泡の直径がそれまでの約1mmのものから約5mmの大きなものへと変化した。発生したガスの成分はその臭い及び発生状況からアスファルトの熱分解生成物と考えられる。なお、流下させる前に十分発泡させた模擬アスファルトを流下させると流下後のアスファルト表面にはごく僅かにしか泡が生じないことから、流下中の空気の巻き込みは少ないものと考える。

報告書

ナトリウム火災防護設備基礎試験(II) : ライナ上の低温ナトリウム流動燃焼試験(Run-B4)

川部 隆平*; 姫野 嘉昭*; 川田 耕嗣*; 宮口 公秀*

PNC-TN941 85-104, 17 Pages, 1985/06

PNC-TN941-85-104.pdf:0.76MB

漏洩ナトリウムの流動性を明らかにする目的で,温度250$$^{circ}C$$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/m$$times$$2以下で,前回の高温ナトリウム(505$$^{circ}C$$)試験の時と比べ小さい。ただ,熱伝達率は300$$sim$$500w/m$$times$$2$$^{circ}C$$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/m$$times$$2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。

報告書

高レベル放射性廃液の流動床仮焼技術開発(1)

角田 直己; 佐々木 憲明; 永木 裕

PNC-TN841 80-22, 104 Pages, 1980/04

PNC-TN841-80-22.pdf:6.4MB

高レベル放射性廃液を,ガラス固化体に交換するプロセスにおいて,前処理方法としての流動床仮焼法の技術的評価を行う目的で,内径4インチの小型流動床仮焼装置を用いて,模擬廃液の仮焼試験を行った。試験ではまず,動燃再処理工場で発生する高レベル放射性廃液の組成を,ORIGENコードを用いて推定し,その値から模擬廃液を合成した。次いで,主要な化合物についての熱分析や模擬廃液のルツボ仮焼により,仮焼の特性を把握した後,流動化を阻害するNaNO/SUB3の影響を除くために,種々の添加物について効果を調べた。模擬廃液の仮焼試験は(1)造粒法(2)飛び出し法(3)コーディング法の3方法について,主に仮焼炉の操作性や運転条件を把握することを目標として行った。その結果,溶融シリカを流動媒体とし,添加物として硝酸アルミニウムを用いるコーディング法が最も優れていることがわかった。なお,仮焼試験に先だち,各種の流動媒体の流動性を,ガラス製流動化試験装置により把握した。装置上の問題点としては,(1)廃液スプレーノズルの閉塞(2)オフガス中の微粉の処理(3)仮焼炉からの流動媒体抜き出しラインの閉塞が重要であり,ホットセル内での自動遠隔運転や保守に対して技術開発を要することを指摘した。

口頭

湿式造粒法によるMOX原料粉末の流動性改良技術開発; 造粒機の性能評価

石井 克典; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 鈴木 政浩

no journal, , 

簡素化ペレット法の原料粉末の流動性改良技術開発として、装置構造が簡素で容器壁内面への粉末付着が少ない湿式造粒機を試作し、装置性能を把握するために模擬粉末を用いた造粒試験を実施した。

口頭

湿式造粒法によるMOX原料粉末の流動性改良技術開発; 造粒粉の粒度分布調整試験

石井 克典; 川口 浩一; 瀬川 智臣; 鈴木 政浩

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、将来の高速炉用MOX燃料製造プロセスとして、簡素化ペレット法の研究開発を実施している。整粒機による粉砕処理を行うことにより、湿式造粒法で製造した造粒粉に含まれる粗大粒子を、流動性を低下させることなく除去することができた。

口頭

炉心物質のペデスタル移行挙動に着目した1Fプラントデータの分析

佐藤 一憲; 吉川 信治

no journal, , 

福島第一原子力発電所1$$sim$$3号機では、燃料をはじめとする炉心物質の一部が原子炉圧力容器(RPV)を破ってペデスタル領域に落下した。圧力計, 水位計などのデータを総合的に分析し、炉心物質のペデスタルへの主要な落下時間を評価した結果、1号機は0.5hr以下、2号機は2.5hr程度、3号機は7hr程度と推定された。

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