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論文

Analytical study on removal mechanisms of cesium aerosol from a noble gas bubble rising through liquid sodium pool, 2; Effects of particle size distribution and agglomeration in aerosols

宮原 信哉*; 河口 宗道; 清野 裕; 厚見 拓大*; 宇埜 正美*

Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering; Nuclear Energy the Future Zero Carbon Power (ICONE 28) (Internet), 6 Pages, 2021/08

ナトリウム冷却高速炉の燃料ピン破損の仮想事故において、核分裂生成物であるセシウムは、破損燃料ピンからキセノンやクリプトンなどの希ガスとともに、ヨウ化セシウムや酸化セシウムなどのエアロゾルとして放出される。気泡としてナトリウム冷却材に放出されたキセノンやクリプトンは、プール表面に上昇するまでの間にナトリウムプールによるセシウムエアロゾルの除去に影響を与える。本研究では、ナトリウムプール中を上昇する希ガス気泡からの慣性沈着・沈降・拡散によるセシウムエアロゾル除去挙動を、エアロゾルの粒径分布や凝集の影響を考慮したエアロゾル吸収・気泡の膨張・変形を扱うコンピュータプログラムで解析した。本解析では、気泡内の初期気泡径、ナトリウムプールの深さと温度、エアロゾルの粒子径と密度、気泡内の初期エアロゾル濃度をパラメータとして変更し、これらのパラメータがセシウムエアロゾルの除染係数(DF)に及ぼす感度を、エアロゾルの粒度分布と凝集の影響を考慮しなかった先行研究の結果と比較した。その結果、凝集したエアロゾルの慣性沈着のため、初期気泡径、エアロゾルの粒径、及びその密度の感度がDFに対して重要であることが分かった。これらの解析結果を検証するため、セシウムエアロゾルの模擬粒子を用いて、室温における水プールと空気気泡の体系で模擬実験を行った。この実験結果は同じ条件で計算した解析結果と比較して検討した。

報告書

単一微粒子質量分析法に基づくアルファ微粒子オンラインモニタリングに向けた基礎検討(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 大阪大学*

JAEA-Review 2020-050, 69 Pages, 2021/01

JAEA-Review-2020-050.pdf:3.79MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、「単一微粒子質量分析法に基づくアルファ微粒子オンラインモニタリングに向けた基礎検討」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、福島第一原発の燃料デブリ切削の際に飛散する恐れのあるアルファ微粒子のオンラインモニタリングを目指し、単一微粒子質量分析技術の適用性について基礎検討を行うことが目的である。本年度、アルファ微粒子発生のための模擬試料として固体酸化物の(U,Zr)O$$_{2}$$試料、ならびに酸性と塩基性のU溶液試料を調製した。また、アブレーション法による微粒子生成に向けたレーザー照射光学系を構築するとともに、噴霧法で発生する微小液滴を乾燥し固体エアロゾルを生成する装置を製作した。さらに単一微粒子質量分析計を整備し、測定に向けた準備を整えた。

報告書

燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東京大学*

JAEA-Review 2020-043, 116 Pages, 2021/01

JAEA-Review-2020-043.pdf:7.74MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、微粒子飛散を効果的に抑制する技術を開発しており、実験の結果、水ミストを使ってスプレイする方法がエアロゾル除去効率と除去率を改善する上で効果的かつ適用可能な手法であることが分かった。また燃料デブリを固めて切断時に微粒子飛散を抑制する手法として、ジオポリマーによる固化手法に注目し、同材の強度、熱伝導率や切断粉の特徴を把握するとともに、RPV施工時における温度分布や流動に関するシミュレーションを実施した。

報告書

燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発(委託研究); 平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉国際共同研究センター; 東京大学*

JAEA-Review 2019-037, 90 Pages, 2020/03

JAEA-Review-2019-037.pdf:7.0MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発」について取りまとめたものである。本研究は、福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出し時の放射性微粒子閉じ込めを着実に行うため、気相及び液相における微粒子の挙動を把握するとともに、飛散防止対策として(1)水スプレー等を活用し、極力少量の水で飛散を抑制する方法、(2)燃料デブリを固めて取り出すことで飛散を抑制する方法について実験及びシミュレーションによる評価、開発を行う。

論文

Development of evaluation method for aerosol particle deposition in a reactor building based on CFD

堀口 直樹; 宮原 直哉; 上澤 伸一郎; 吉田 啓之; 逢坂 正彦

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05

軽水炉の安全性向上に必要なシビアアクシデント時の現実的なソースターム評価に資するため、原子炉建屋内部構造物へのエアロゾル状核分裂生成物(FP)沈着量の評価手法を開発している。本稿では、本評価手法のベースとなるCFDツールを開発し、代表的な建屋及び流動条件を想定した予備解析によって性能を確認した結果について報告する。予備解析の結果、原子炉建屋内のエアロゾル粒子の挙動は流動場に大きく影響されることが分かり、熱流動の詳細な取り扱いが可能な本CFDツールの有効性を確認した。また、原子炉建屋の除染係数は4$$sim$$14となり、粒径増加に伴い除染係数も増加した。この傾向は、粒子の運動方程式から予測される傾向と整合することから、本CFDツールの有用性を確認した。

論文

The Use of Si carriers for aerosol particle collection and subsequent elemental analysis by total-reflection X-ray fluorescence spectrometry

江坂 文孝; 渡部 和男; 小野寺 貴史; 田口 拓志; 間柄 正明; 臼田 重和

Spectrochimica Acta, Part B, 58(12), p.2145 - 2155, 2003/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:59.65(Spectroscopy)

全反射蛍光X線分析法によるエアロゾル粒子の元素分析の感度向上のために、粒子の直接捕集及び分析のための直径25mmのシリコンウェハー試料台を作成した。その試料台を用いた際の元素の検出限界は、従来より用いられているガラス状炭素及び石英ガラス試料台よりも、X線散乱によるバックグラウンドを抑えられたことにより優れていた。このシリコンウェハー試料台を用いてエアロゾル試料(粒子径: $$>$$2.0$$mu$$m, 0.3-2.0$$mu$$m, 0.05-0.3$$mu$$m)を1月から8月まで茨城で捕集し分析した。その際、セレンを内標準物質としてそれぞれの試料に加えた。結果として、ng/cm$$^{3}$$-pg/cm$$^{3}$$の濃度の粒子中の元素を検出することができた。実験結果から、K, V, Zn, Br, Pbの各元素は粒子径の小さい粒子に多く存在し、人為起源であることが推定された。一方、Ca, Ti, Feは、粒子径の大きな粒子に多く存在した。これは、土壌によるものと推定された。発表では、測定期間中の元素組成の変化についても議論する。

論文

Particle size analysis of radioactive aerosols formed by irradiation of argon using 65MeV quasi-monoenergetic neutrons

遠藤 章; 野口 宏; 田中 進; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 佐藤 薫; 津田 修一

Applied Radiation and Isotopes, 56(4), p.615 - 620, 2002/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.34(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

高エネルギー加速器施設における内部被ばく評価のために、高エネルギー中性子照射場で発生する放射性エアロゾルの生成機構及び粒径分布を解析した。TIARAの65MeV準単色中性子照射場を用い、DOPエアロゾルを添加したArガスを照射した。照射後、エレクトリカルロープレッシャインパクタを用いて、DOPエアロゾルの個数基準の粒径分布、$$^{40}$$Arの(n, 2np),(n, np)反応からそれぞれ生成される$$^{38}$$C,$$^{39}$$Clエアロゾルの放射能基準の粒径分布を測定した。実験で得られた放射性エアロゾルの粒径分布は、核反応で生成された$$^{38}$$Cl,$$^{39}$$Cl原子が、DOPエアロゾル表面に付着すると仮定し評価した粒径分布と、良く一致することが明らかとなった。

論文

Characterization of individual particles including lead by combination of SIMS and EPMA

江坂 文孝; 渡部 和男; 間柄 正明; 半澤 有希子; 臼田 重和; 郡司 勝文; 西村 秀夫; 安達 武雄

Proceedings of 12th International Conference on Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS 12), p.977 - 980, 2000/00

環境試料中に含まれる鉛含有粒子の特性化を二次イオン質量分析法(SIMS)及び電子線プローブマイクロアナライザ(EPMA)により行った。その結果、多くの粒子の中から鉛含有粒子を見つけ出し、形態観察、元素分析、同位体比測定を行うことができた。粒子の元素組成や含有元素の同位体組成は粒子の起源を知るうえで極めて重要であり、本法が環境科学の分野において幅広く利用できるものと考えられる。

論文

管内の乱流域におけるエアロゾル粒子沈着; 曲管内の沈着

松井 浩

エアロゾル研究, 8(2), p.139 - 152, 1993/00

曲管内のエアロゾル粒子沈着について従来報告されている沈着速度式は、ある程度まで実験値を説明するのに役立っているが、必ずしも十分な精度で沈着速度を推定することはできなかった。そこで、本報では、水平管内の粒子沈着速度式の誘導において用いた自由飛行モデルと二,三の仮定を曲管内の沈着に適用して曲管内の沈着速度式を求め、実験値との比較により式の妥当性を検討した。また、曲管内の固体粒子の跳ね返り関数として垂直管に対する跳ね返り関数を基に経験式を求め、その有効性を検討した。

論文

エアフィルタの性能試験粒子

池沢 芳夫

空気清浄, 28(3), p.630 - 647, 1990/08

エアフィルタを用いた空気浄化装置の性能は、粒子捕集率、粒子保持容量、圧力損失の3項目が最も重要な要素である。これらの性能は、試験に用いられる粒子の種類や粒度分布によって異なる。したがって、エアフィルタの性能試験は、選定したエアフィルタの除去対象となる粒子の基本特性(物理化学的特性、組成、粒度分布など)に適合した試験粒子を用いて行うことが極めて重要となる。本報では、エアフィルタの性能試験に用いられる粒子の基本特性、各種試験法に用いられる試験粒子の特徴などを述べる。

論文

Standard method of in-situ testing of HEPA filters in nuclear fuel facilities

池沢 芳夫; 松井 浩; 吉田 芳和*; 横地 明*; 甲野 啓一*; 笠置 徹*; 武田 隼人*; 三上 壮介*

Aerosols: Science,Industry,Health and Environment,Vol. 2, p.786 - 789, 1990/00

核燃料取扱施設において、HEPAフィルタシステム全体の総合捕集性能が設計値を保持していることを現場試験によって確認することは、排気浄化設備の安全性と信頼性を高める上で重要なことである。しかし、HEPAフィルタを2段またはそれ以上に設置した場合の総合捕集性能については、いくつかの評価上検討すべき点が存在している。そのため、これらの点を解決し、わが国における総合捕集効率の評価の精度を向上し、統一を図るためその技術基準を作成したので、その概要を報告する。

論文

原子炉解体とエアロゾル

池沢 芳夫

エアロゾル研究, 5(3), p.212 - 216, 1990/00

原子炉解体では、発生する放射性エアロゾルの吸入による被爆を防止するために、切断作業にともなって発生する放射性物質の空気中への飛散率、飛散粒子の粒度分布、汚染防止囲いからの漏洩率などのパラメータの値を知る必要があり、これらのデータに基づいて、適切な呼吸保護具や汚染防止囲いを選択する必要がある。本報では、エアロゾルに関して、その発生からみた原子炉解体作業の特徴、測定評価法、吸入による被爆評価に必要な、空気中への飛散率、粒度分布などについて、JPDRの解体経験をふまえて述べたものである。

論文

核燃料施設におけるプルトニウムエアロゾルの粒径分布

山本 英明; 浅野 芳裕; 松井 浩

保健物理, 19(1), p.25 - 32, 1984/00

核燃料施設などプルトニウム取扱施設で発生するプルトニウムエアロゾルに関して、1.施設内で発生するエアロゾル粒子の粒径、2.これらの施設の排気系に一般に使われている高性能フィルタ(HEPAフィルタ)のエアロゾル粒子捕集効率、3.HEPAフィルタ透過後のエアロゾル粒径分布について文献調査した結果をまとめた。

論文

Penetration of high efficiency air filters for submicron DOP aerosol using a laser particle spectrometer

狐塚 正夫*; 三上 壮介*; 池沢 芳夫

Proc.5th Int.Symp.on Contamination Control, p.23 - 26, 1980/00

原子力施設などの排気系に設置されているHEPAフィルタのような高効率エアフィルタの捕集性能について、DOP粒子(0.1~1$$mu$$m)をレーザー粒子計数装置で測定することにより調べた。その結果、エアフィルタの捕集効率は全粒子径範囲で0.3$$mu$$mDOP粒子による設計値よりも高く、その最小効率は0.3$$mu$$m周辺では認められず、0.1$$mu$$m以下の粒子径において存在することなどがわかった。

報告書

サンプリング用直線配管内のエアロゾル沈着率計算図

松井 浩; 大畑 勉; 吉田 芳和

JAERI-M 6004, 27 Pages, 1975/02

JAERI-M-6004.pdf:3.56MB

サンプリング用配管内のエアロゾル沈着率を容易に計算できるようにするため、これまでに成立することが明らかになった沈着の式によって、沈着率計算図を作成した。図は、水平直線管における単分散エアロゾルの沈着率を、粒径、管長、流速の種々の値に対して示し、密度、管径については、本図からの換算方法を示した。また、多分散エアロゾルおよび垂直直線管、曲管などの扱い方にも簡単に言及した。

論文

Measurement of deposition fraction of aerosol particles in a horizontal straight metal pipe

松井 浩; 吉田 芳和; 村田 幹生; 大畑 勉

Journal of Nuclear Science and Technology, 11(7), p.300 - 307, 1974/07

 被引用回数:5

サンプリング配管におけるエアロゾル粒子の沈着は、濃度評価に誤差を生じさせることになる。水平管の場合、層流域での沈着率は、重力沈降および拡散による沈着の式によって評価できる。乱流域については、二つの方法が提示されている。一つは吉岡らの沈着速度の式を用いる方法であり、他の一つは著者らの外挿法(層流域での沈着式を乱流域へ外挿したものと乱流域での沈着式との和)である。本報では、上記二つの方法の妥当性を実験により検討した。とくに、重力沈降の乱流域での沈着に与える影響、および乱流域での沈着率に対する管璧の粗さの効果について述べる。

論文

種々のサンプリング用水平直線管内のエアロゾル沈着率

松井 浩; 大畑 勉; 吉田 芳和

保健物理, 9(3), p.143 - 148, 1974/03

日常の空気サンプリングに広く用いられている塩化ビニール管など種々の配管内のエアロゾル沈着率を比較測定した。実験は粒径4.2$$mu$$mのほぼ単分散に近いウラニン・メチレンブル粒子を用いて行った。結果は次のように要約される。直線管内のエアロゾル沈着率は、管の材質には無関係にほとんど同じである。層流域の沈着率は、管内面の粗さに関係なく滑らかな管に対する沈着の式によって評価できる。しかし、乱流域の沈着は管壁の粗さによって強く影響される。乱流域の沈着率は、管の粗さに対応する管摩擦係数を用いて評価される。数ミクロンの粒子の場合、最小沈着率に対する流量は約500cm/secである。

論文

Behavior of sodium aerosol in atmosphere

村田 幹生; 成冨 満夫; 吉田 芳和; 国分 守信

Journal of Nuclear Science and Technology, 11(2), p.65 - 71, 1974/02

 被引用回数:9

空気中に放出されたNa微粒子が空気中の酸素、水蒸気および炭酸ガスと反応して、その粒度、物理形態が変化する状態を明らかにした。また空気汚染モニタリングの観点から、Naエアロゾルを集塵用炉紙による捕集に適した形態に変えるためにはサンプリング空気を加熱するし、湿度を低下させる方法が有効であることがわかった。これらの結果を合わせて報告する。

論文

Determination of the number concentration of aerosol particles by light scattering method with an efficient device

岡田 隆*; 伊藤 和子*; 木谷 進

Journal of Colloid and Interface Science, 42(1), p.88 - 95, 1973/01

 被引用回数:2

エアロゾル粒子による光散乱強度は本来微弱であり、それが測定セルに用いられているガラスの不整、屈折があると測定値に影響が与えられる。ガラスセルを用いないユニークな光散乱測定法を用い、波長436,546m$$mu$$の単色光をDOPエアロゾルに投射しRayleigh法による粒子数決定を行った。粒子数濃度として3~4$$times$$10$$^{6}$$個/cm$$^{3}$$が得られた。この値はエアフィルタに捕集し重量測定して得られた値と良い一致を示す値であった。

口頭

単一球形気泡からのエアロゾル除去のスケーリング則

茂木 孝介; 久木田 豊; 柴本 泰照

no journal, , 

プールスクラビングによるエアロゾル除去は、原子炉シビアアクシデント時に放射性物質の環境放出を抑制させる有力な手段のひとつとして、事故対策に適用されている。既存のスクラビングコードに採用されたモデルには、気泡内の粒子濃度分布を均一として扱うことで気泡内部の非定常な粒子運動の解析を省略し、粒子除去率を定常解として求めるという過度な単純化の課題がある。本項では気泡内気体流動場にHillの球形渦を用い、気体中を移行するエアロゾルをLagrangian粒子追跡することで、粒子数濃度分布を非定常で解析し除去率を求めた。その結果、気泡内を運動する低Stokes数の慣性粒子軌道に対してスケーリング則が成立することを明らかにした。これを用いて、単一粒子の軌道から気泡内の粒子不均一性を考慮した除染係数の計算方法を提案し、既存モデルと比較する。この様にして得られ除染係数にも同様なスケーリング則が成立することを示す。

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