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論文

Hydrogen production using thermochemical water-splitting iodine-sulfur process test facility made of industrial structural materials; Engineering solutions to prevent iodine precipitation

野口 弘喜; 上地 優; 田中 伸幸; 竹上 弘彰; 岩月 仁; 笠原 清司; Myagmarjav, O.; 今井 良行; 久保 真治

International Journal of Hydrogen Energy, 46(43), p.22328 - 22343, 2021/06

熱化学水素製造法ISプロセスは、高温ガス炉,太陽熱,産業廃熱などの様々な熱源を利用して、高効率に大規模水素製造が可能な方法のひとつである。ISプロセスの研究開発課題は、硫酸やヨウ化水素酸などの厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性とそれらの機器による安定した水素製造の実証である。原子力機構では、工業材料製の耐食機器を開発し、それらの機器を組み込んだ水素製造試験設備を製作し、上記研究開発課題の解決に向け、本試験設備の試験運転を進めている。安定した水素製造を行うために、HI-I$$_{2}$$-H$$_{2}$$O溶液の安定送液技術の開発、大量漏えいを防止するためのグラスライニング材の品質保証の改善、ブンゼン反応器における硫酸脱水法によるヨウ素析出防止技術の開発を行った。これらの改良により、水素製造量約30L/h、150時間の連続水素製造に成功し、厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性及び安定した水素製造を実証した。

論文

カルシウムイオン濃度が異なる水中に保存した岩石での鉱物析出

奈良 禎太*; 桑谷 隆太*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 柏谷 公希*

材料, 67(7), p.730 - 737, 2018/07

岩盤中のき裂の閉塞を考えることは、放射性廃棄物地層処分を考える上で有意義である。そこで本研究では、カルシウム分を含む水中環境に1ヶ月保存した岩石表面に鉱物が析出するかどうかを調べることとした。特に、カルシウムイオン濃度の異なる環境下に岩石を保存した場合、岩石表面への鉱物析出がどのように異なるかについて調べた。その結果、鉱物の析出が確認でき、その析出量は水中のカルシウムイオン濃度に依存することが分かった。また、花崗岩に比べて砂岩ではより多くの鉱物析出が起こることも示された。本研究の結果より、鉱物の析出による岩石内のき裂修復の可能性が示されたと考えられる。

報告書

STACYにおけるMOX溶解試験残液の安定化処理

小林 冬実; 住谷 正人; 木田 孝; 石仙 順也; 内田 昇二; 神永 城太; 大木 恵一; 深谷 洋行; 曽野 浩樹

JAEA-Technology 2016-025, 42 Pages, 2016/11

JAEA-Technology-2016-025.pdf:17.88MB

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のSTACY施設では、平成12年から15年にかけて、プルトニウム溶液臨界実験に向けたMOX粉末燃料の溶解に関する基礎試験を実施した。溶解試験で生じた硝酸ウラニル溶液と硝酸プルトニウム溶液からなるMOX溶解試験残液を貯蔵設備にて貯蔵するにあたり、溶液の状態から酸化物へ転換する安定化処理が必要である。さらに、臨界安全の観点から、安定化処理後の酸化物に含まれる水分量を管理する必要がある。MOX溶解試験残液を安定化する方法として、溶液中のウランをアンモニアにより、プルトニウムをシュウ酸により沈殿させ、焙焼して酸化物とする方法を選定した。本報告書は、MOX溶解試験残液に含まれるウラン及びプルトニウムの安定化処理に係る検討及び作業の結果をまとめたものである。本報告書で示した手順に基づく実規模での安定化処理の結果、ウランの回収率は95.6%、プルトニウムの回収率は95.0%であった。また、安定化処理後の酸化物を窒素雰囲気下で再焙焼し、速やかにビニールバッグで溶封することで、酸化物の含水率を低く保つとともに水分の再付着を防止した。

論文

Development of a simple reprocessing process using selective precipitant for uranyl ions; Precipitation behaviors of plutonium and other transuranium elements

森田 泰治; 川田 善尚*; 峯尾 英章; 古志野 伸能*; 浅沼 徳子*; 池田 泰久*; 山崎 和彦*; 近沢 孝弘*; 田巻 喜久*; 菊池 俊明*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

NCP(N-シクロヘキシル-2-ピロリドン)がウラニルイオンと選択的に沈殿を生成するという極めて特異な性質と沈殿物の取扱いの容易な点を利用し、使用済燃料溶解液中の大部分のウラニルイオンを選択的に沈殿させ、さらにプルトニウムをウランとともに沈殿させる、NCP沈殿法のみによる簡易再処理プロセスの開発研究を外部機関との連携で実施した。原研では、プロセス成立性の鍵を握るPu及び他の超ウラン元素の沈殿挙動について実験的に調べ、その結果プロセス成立性について十分な見通しを得た。

論文

Development of a simple reprocessing process using selective precipitant for uranyl ions; Engineering studies for precipitating and separating systems

山崎 和彦*; 近沢 孝弘*; 田巻 喜久*; 菊池 俊明*; 森田 泰治; 川田 善尚*; 峯尾 英章; 古志野 伸能*; 浅沼 徳子*; 原田 雅幸*; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 4 Pages, 2005/10

NCP(N-シクロヘキシル-2-ピロリドン)がウラニルイオンと選択的に沈殿を生成するという極めて特異な性質と沈殿物の取扱いの容易な点を利用し、使用済燃料溶解液中の大部分のウラニルイオンを選択的に沈殿させ、さらにプルトニウムをウランとともに沈殿させる、NCP沈殿法のみによる簡易再処理プロセスの開発研究を実施した。本発表では、実機概念をもとに設計・製作した沈殿生成槽,沈殿分離機の操作性,性能試験の結果について述べる。

報告書

原研における群分離に関する研究開発; 4群群分離プロセス開発までのレビュー

森田 泰治; 久保田 益充*

JAERI-Review 2005-041, 35 Pages, 2005/09

JAERI-Review-2005-041.pdf:2.24MB

原研における群分離に関する研究開発について、研究開発開始当初より、4群群分離プロセス開発及びその実高レベル廃液試験までの成果を取りまとめ、総括した。1980年(昭和55年)頃に構築した3群群分離プロセスでは高レベル放射性廃液中の元素を超ウラン元素,Sr-Cs及びその他の元素の3群に分離する。その後研究開発された4群群分離プロセスでは上記にTc-白金族元素群を分離対象に加えられている。4群群分離プロセスについては、燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)内に整備した群分離試験装置を用いて濃縮実高レベル廃液による実証試験が実施された。この間、さまざまな分離手法が研究,試験され、各分離対象元素(群)に最適な分離手法,分離条件等について多くの検討がなされた。高レベル廃液は、希ガスとハロゲンを除く第1族から第16族までの多くの種類の元素を含んでおり、分離対象もさまざまであることから、取り扱った際に起こる事象は非常に複雑である。したがって、過去の経験,知見や成果をきちんと整理して、これを今後の研究に活かすことが非常に重要である。本報告は、今後の研究開発に役立たせるため、これらの研究開発の内容及びその成果をレビューしたものである。

論文

Improvement of Worldwide version of System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information (WSPEEDI), 2; Evaluation of numerical models by $$^{137}$$Cs deposition due to the Chernobyl nuclear accident

寺田 宏明; 茅野 政道

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(7), p.651 - 660, 2005/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:70.37(Nuclear Science & Technology)

本研究の第1報(Terada ${it et al.}$ 2004)では、世界版緊急時環境線量情報予測システム「WSPEEDI」の改良版が大気力学モデルMM5とラグランジュ型粒子拡散モデルGEARN-newとのモデル結合により開発され、チェルノブイル原子力事故への適用計算によって大気中$$^{137}$$Cs濃度の予測性能について数値モデル(MM5/GEARN-new)の妥当性が示された。第2報である本論文では、このMM5/GEARN-newの予測性能評価をチェルノブイル原子力事故時のヨーロッパ域における降水量及び地表$$^{137}$$Cs沈着量の測定値を用いて行った。計算結果が測定値と比較された結果、MM5/GEARN-newは氷相過程を考慮した雲物理スキームにより高精度な降水量が予測された場合、ヨーロッパスケールでの沈着量分布を良い精度で予測することができた。さらに、ネスティング機能を用いてチェルノブイル周辺域についての高解像度計算が行われた。この結果、MM5/GEARN-newは従来の計算モデルでは計算できなかったチェルノブイル周辺での詳細な$$^{137}$$Cs沈着量分布を現実的に予測することができた。

論文

Hardening of Fe-Cu alloys by swift heavy ion irradiation

岩瀬 彰宏; 長谷川 忠之*; 知見 康弘; 飛田 徹; 石川 法人; 鈴木 雅秀; 神原 正*; 石野 栞*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 195(3-4), p.309 - 314, 2002/10

 被引用回数:12 パーセンタイル:62.82(Instruments & Instrumentation)

2種類のモデル合金、Fe-0.6%CuとFe-1.2%CuをGeV領域の重イオンで照射した。照射前後の硬さをヴィッカース硬度計により評価した。その結果、250Cで3.5GeVのXeイオン照射Fe-1.2%Cu試料の硬度が、弾性的弾き出しによる損傷量から見積もったものと比べ、はるかに大きく変化した。これは、GeVイオン照射のもたらす高密度電子励起によって生成された欠陥が熱拡散し、銅原子の照射促進偏析が起こったためと説明できる。

論文

Hardening of Fe-Cu alloys at elevated temperatures by electron and neutron irradiations

飛田 徹; 鈴木 雅秀; 岩瀬 彰宏; 相澤 一也

Journal of Nuclear Materials, 299(3), p.267 - 270, 2001/12

 被引用回数:19 パーセンタイル:84.88(Materials Science, Multidisciplinary)

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化には、高速中性子のみならず熱中性子や$$gamma$$線の寄与も含まれるが、$$gamma$$線の寄与に関する定量的な把握はなされていない。圧力容器位置での$$gamma$$線によるはじき出し損傷量(dpa)は高速中性子の数%にすぎないが、損傷メカニズムの違いから照射脆化に与える影響は実質的にはもっと大きくなる可能性が指摘されている。本研究ではFe-Cuモデル合金を用い、$$gamma$$線による照射を模擬した電子線照射試験を行うことにより$$gamma$$線の影響を定量的に評価した。その結果、電子線と原子炉を用いた中性子照射による照射脆化はほとんど差がなく、dpaがよい指標となることが明らかになった。

論文

Ion beam analysis of precipitation process in immiscible system prepared by ion implantation

楢本 洋; 山本 春也; 鳴海 一雅

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.191 - 192, 1999/10

互いに固溶しない物質系は、結晶成長・組織化制御による新しい機能性を付与する観点からも、興味ある対象である。本研究では、イオン注入法により非固溶物質系(過飽和)を作成するとともに、MeVイオンを用いて結晶析出過程を解析して、以下の結論を得た。(1)過飽和な系が、結晶か非結晶かにより、その後の析出過程に大きく影響する。(2)Nb/Cu等の金属系では、低温でも、イオン照射下での欠陥輸送の助けにより、例えばCu原子はNb表面に拡散して、整合形析出物を形成する。(3)Ir中の炭素原子の存在状態は、水素原子の存在によって影響され、高温(数百$$^{circ}C$$)では、Ir中に保持できない。

論文

Development of a moist atmospheric dynamic model for nuclear emergency response

古野 朗子; 山澤 弘実

Mathematics and Computation, Reactor Physics and Environmental Analysis in Nuclear Applications, 2, p.1699 - 1704, 1999/00

東アジア領域での万一の原子炉事故時の影響評価を目的として、湿潤過程を含んだ大気力学モデルを開発した。モデルは静力学近似及び地形準拠座標系を導入した3次元の予報方程式、種々の物理過程のパラメタリゼーション等から成る。今回組み込まれた湿潤過程により、妥当な雲や雨の分布が得られることが示された。現在は検証計算を行っており、湿潤過程をはじめとするパラメーターの設定、入力気象データの精度への依存性の解析等を行っている。一方、莫大な計算コストの低減化、初期条件の設定等、改善しなければならない点も示された。

論文

Nonuniformity effect on reactivity of fuel in slurry

奥野 浩; 酒井 友宏*

Nuclear Technology, 122(3), p.265 - 275, 1998/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:15.58(Nuclear Science & Technology)

最大反応度が、燃料重要関数を一定にする燃料分布において実現されることは良く知られている。ラグランジの未定定数法を用いて平均ウラン濃度あるいは全ウラン質量が保存されるという制限を取込んだ。多群中性子輸送方程式を解くS$$_{N}$$法計算コードANISN-JRを含む計算プログラムOPT-SNを開発した。特に裸や部分的に反射された燃料体系で、従来より用いてきた拡散近似に基づく解法よりも信頼できる結果が得られた。OPT-SNを5wt%$$^{235}$$U濃縮の二酸化ウランと水の混合物(スラリー)が全方向水で覆われている場合、半方向だけ覆われている場合、まったく覆われていない場合の計算に適用した。全方向水反射体が付いた球形状、無限長円柱形状及び無限平板形状のUO$$_{2}$$-H$$_{2}$$Oスラリーについて計算を実施し、不均一効果の程度が平均ウラン濃度の増加に従い大きくなる傾向にあることを明らかにした。これらの体系では、不均一効果の程度は平均ウラン濃度4000gU/lで約6%$$Delta$$k/kに上がった。反射体が片側のみに付いた平板燃料体系では、700gU/lと低い燃料濃度でも不均一効果の程度は6%$$Delta$$k/k以上となる。

論文

高レベル放射性廃棄物地層処分における多重バリア性能の定量的評価

安 俊弘*; 池田 孝夫*; 大江 俊昭*; 菅野 毅*; 坂本 義昭; 千葉 保*; 塚本 政樹*; 中山 真一; 長崎 晋也*; 坂野 且典*; et al.

日本原子力学会誌, 37(1), p.59 - 77, 1995/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:75.31(Nuclear Science & Technology)

高レベル放射性廃棄物地層処分システムを構成するそれぞれのバリアが果たす機能を定量的に評価し、地層処分システムの安全評価上重要となる放射性核種、パラメータを明らかにした。花崗岩地下水組成を基にベントナイト緩衡材水相の組成及び処分環境下での放射性核種の溶解度を地球化学平衡計算コードPHREEQEによって推定した。物質移動理論に基づくガラス固化体溶解解析、放出された放射性核種の析出解析によりベントナイト緩衡材内側境界条件を決定し、多メンバ崩壊系列、溶解度の同位体共有を考慮して移行解析を行った。その結果、人工バリアからの放出核種ではPuがハザードを支配する核種となること、天然バリア出口では、吸着分配係数の小さい$$^{135}$$Cs,$$^{99}$$Tc,$$^{129}$$Iのもたらすハザードが重要となり、分配係数の大きいアクチニド核種の寄与は小さいこと、および多重バリアによりハザードのピークは1億分の1になることがわかった。

論文

Application of an advanced incineration technique to spent solvent treatment for improving the waste management

内山 軍蔵; 前田 充; 千田 充久*; 藤根 幸雄; 桐島 健二*; 平林 輝彦*

Proceedings of 4th International Conference on Nuclear Fuel Reprocessing and Waste Management; RECOD '94, Vol.3, 0, p.1 - 15, 1994/00

液中燃焼法、リン酸ビスマス共沈法及び膜分離法などから構成される新しい廃溶媒処理プロセスを提案した。同プロセスはTRU廃棄物の固定化及び減容化を考慮したプロセスであり、その有効性を実験的に検討した。さらに同プロセスの大型再処理施設(800トン/年)への実用化性を評価するため、取得実験データを用いて廃溶媒処理施設の概念設計検討を行った。さらにそれらの結果をもとに、TRU廃棄物等の発生量評価及び経済性予備評価を行った。

論文

Applications of photoacoustic spectroscopy to speciation of lanthanide elements in aqueous solutions and of solid phase

中山 真一; 木村 貴海

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(8), p.780 - 783, 1991/08

水溶液-吸着媒-沈殿という系におけるアクチニドおよびランタニド元素の化学種の同定(スペシエーション)のために、光音響分光法の開発に着手し、本報ではネオジム(Nd)に適用した結果を示す。水溶液中のNdの溶存種については、レーザー誘起光音響分光法(LPAS)を用いて、1MHClと1MNa$$_{2}$$CO$$_{3}$$溶液中におけるNd化学種のスペクトルを得、異なる化学種の存在を確認した。また水溶液中において生成したNdの沈殿種に対しては、紫外・可視・近赤外光音響分光法ならびにフーリエ変換赤外音響分光法を用いて、化学種の同定を試みた。X線回折法では同定できない試料に対してこれらの光音響分光法は有効である。

論文

マグネタイトおよびフェライトへのプルトニウムの共沈

星 三千男

Radioisotopes, 35(11), p.571 - 576, 1986/11

Fe(II)塩水溶液から、マグネタイトおよびフェライトへのPuの共沈挙動を調べた。共沈するPu量は溶液中のpH値に依存するが、pH5以上では、ほぼ定量的に共沈する。この共沈現象はFe(III)とPu(IV)イオンのヒドロオキソ錯体が相互作用し、ヒドロオキシ基を介した橋かけ結合の形成結果のためと表わされる。

論文

混成対数正規分布とその応用

熊沢 蕃; 大橋 靖雄*

応用統計学, 15(1), p.1 - 14, 1986/00

混成対数正規分布とは、正値確率変数Xに対して、パラメータ$$rho$$を含む変換ln$$rho$$X+$$rho$$Xが正規分布N($$mu$$,$$sigma$$$$^{2}$$)に従う分布のことである。本分布は放射線に被曝する作業に従事する作業者の線量分布が、被曝低減管理の影響を受けて管理の弱い場合は対数正規分布側へ、また管理の強い場合は正規分布へ近づくことをモデル化したものである。本論文では混成対数正規分布の性質と発生機構を述べ、線量分布および他の種類(使用水量、雨量、砂粒径など)の分布へのあてはめ例を示した後、それらの分布の背後にある現象を分布形の違いから解釈できることを示す。このように本分布は線量分布以外にも広く適用できるばかりでなく、本分布の極限分布として一方に対数正規分布を持ち、他方に正規分布を持つ新しい形式の分布システムを構成する。

報告書

東海研究所気象統計; 1964年$$sim$$1982年

小畑 一一; 片桐 浩; 小林 秀雄; 藪田 肇; 国分 守信

JAERI-M 83-201, 40 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-201.pdf:1.07MB

東海研究所構内で行っている気象観測結果のうち、風向、風速、気温、降水量、湿度の毎時観測値及び気温、風速、降水量の極値について統計処理を行ったので報告する。統計期間は、1964年から1982年までを原則としたが、データの継続性、観測開始年などの点から、要素により異なる。

論文

Precipitation of thorium or uranium(VI)complex ion with cobalt(III)or chromium(III)complex cation, 5; Precipitation of uranium(VI)malato and edta complex ion

星 三千男; 上野 馨

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(5), p.370 - 376, 1980/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.03(Nuclear Science & Technology)

三価のコバルトあるいはクロム錯陽イオンを使用し、数種の多塩基有機酸とトリウム,ウラン(VI)の錯イオンの沈殿を調べた。ウラン(VI)の沈殿、〔Co(NH$$_{3}$$)$$_{6}$$$$_{2}$$〔UO$$_{2}$$(C$$_{4}$$H$$_{4}$$O$$_{5}$$)$$_{2}$$$$_{3}$$・2H$$_{2}$$Oと〔Co(NH$$_{3}$$)$$_{6}$$$$_{2}$$〔UO$$_{2}$$edta〕$$_{3}$$・22H$$_{2}$$Oだけが生成した。これらの沈殿挙動は錯イオンの生成定数と沈殿の立体因子に基づいて議論された。沈殿は空気中で炭酸塩混合物CoCO$$_{3}$$とUO$$_{2}$$CO$$_{3}$$を経由して、約400$$^{circ}$$Cで酸化物の混合物CO$$_{3}$$O$$_{4}$$とU$$_{3}$$O$$_{8}$$に分解する。

論文

Coprecipitation of the lanthanide and actinide elements with some carbonato and sulfato complexes

斉藤 昭*; 森本 隆夫*; 上野 馨

Radiochem.Radioanal.Lett., 43(4), p.203 - 214, 1980/00

ネオジム,トリウム,ウランの炭酸および硫酸錯体によるユーロピウム,トリウム,ウラン,ネプツニウム,アメリシウムとキュリウムの共沈について研究した。実験には放射性核種によるトレサー法を用いた。母体錯化合物の金属イオンの酸化状態と、共沈イオンの酸化状態による共沈率の変化などを、イオン半径,イオン種を変えて調べた。

報告書

精製RI製造用ガラス装置

山林 尚道

JAERI-M 6390, 27 Pages, 1976/02

JAERI-M-6390.pdf:1.13MB

鉛セルまたはグローブボックス内でラジオアイソトープを化学処理し、精製ラジオアイソトープを製造するために必要な機器・装置類のうち主としてガラス装置類をまとめた。過去15年にわたり試作または製作し使用してきた化学分離用ガラス装置は千点以上に達している。こからを溶解・沈澱生成とろ過・蒸留・濃縮・イオン交換・溶媒抽出・滴定と酸性度測定・容量測定・冷却・トラップ・製品貯蔵容器に分類整理し、代表的な装置を取り上げ、その特徴および製作上の留意点などを実例と共に記した。

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