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廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2026-003, 173 Pages, 2026/06
JAEA-Review-2026-003.pdf:12.5MB
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、令和元年度から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株式会社福島第一原子力発電所(1F)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、さまざま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・基盤的研究およ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、令和6年度に採択された研究課題のうち、「燃料デブリ研究とSEEM学構築を基軸とした研究人材育成」の令和6年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、不確実な苛酷環境下でのより合理的な意思決定を可能とする『シビアエンジニアリングマネジメント学(SEEM学)』の構築に資することを主眼とし、あわせて1F廃炉における中心課題である燃料デブリの取り出し・長期保管および処理・処分の学術基盤を支える研究人材の育成を図るため、令和6年度から令和10年度までの予定で異分野の専門家が有機的連携のもとで複数の研究ならびに人材育成タスクを推進するものである。初年度である令和6年度は、最終的な研究成果を得るために設定した【SEEM学分野】【専門分野1
2】および【共通工学分野13】において、具体的な研究方法を明確にして研究の方向付けを行うとともに、必要な試験・解析等を実施するための諸準備を行い、本格的な研究を行うための諸条件を整える必要があった。また、人材育成面においては、原子炉廃止措置に関する教育プログラムの運営およびSEEM学関連科目の企画検討を進める必要があった。このため、具体的な研究方法の検討や必要な試験などを実施するための諸準備を行い、本格的な研究を行えるよう諸条件を整えるとともに、一部の計測システム構築および解析、人材育成面の検討等を実施し、所定の成果を挙げることを目的とした。この目的のもとに、令和6年度の成果目標および実施方法を業務計画として定め、計画通り実施し、各技術分野および教育・人材育成活動においてそれぞれ目標とした成果を挙げることができた。
廃炉環境国際共同研究センター; 名古屋大学*
JAEA-Review 2022-033, 80 Pages, 2022/12
JAEA-Review-2022-033.pdf:4.08MB
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3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株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等を始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、令和元年度に採択された「一次元光ファイバ放射線センサを用いた原子炉建屋内放射線源分布計測」の令和元年度から令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和3年度が最終年度となるため3年度分の成果を取りまとめた。本研究では、1Fの廃炉を進めるにあたり把握する必要がある、原子炉建屋内作業環境の放射線源の位置分布を測定するセンサとして、最も確実に汚染源の位置分布の把握を行うことができ、密着型で、かつ「点」ではなく「線」に沿った放射線源分布が把握できる、一次元光ファイバ放射線センサの開発を行った。従来型の飛行時間型光ファイバ放射線センサについて、光ファイバの材質の検討及び光ファイバ径の小口径化を行うことで、高線量率・高散乱線環境へ適用可能なセンサを見出し、光ファイバの多チャンネル化を行うことで低線量率に対しても感度を維持できるシステムの構築を行った。加えて、1F原子炉建屋内に局所的に存在するSv/hオーダーを超える環境へ適用可能であり、さらには、飛行時間法のファイバ両端での受光の必要性という課題を解決する全く新しい方式のセンサとして、光ファイバの片側から光の波長スペクトルを読み出し、光ファイバ内での光の減衰量に波長依存性が存在することを利用して、放射線入射位置を逆推定する波長分解型光ファイバ放射線センサを開発した。
廃炉環境国際共同研究センター; 名古屋大学*
JAEA-Review 2020-063, 44 Pages, 2021/01
JAEA-Review-2020-063.pdf:2.55MB
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、「一次元光ファイバ放射線センサを用いた原子炉建屋内放射線源分布計測」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。福島第一原子力発電所の廃炉を進めるにあたり把握する必要がある建屋内作業環境の放射線源の位置分布を測定するセンサとして、最も確実に汚染源の位置分布の把握を行うことができる密着型で、かつ「点」ではなく「線」に沿った放射線源分布が把握できる一次元光ファイバ放射線センサの開発を行う。従来方式の飛行時間型光ファイバ放射線センサの高度化に加え、光の波長成分に着目した全く新しい方式の光ファイバ放射線センサの開発・実用化を進める。
天谷 政樹; 垣内 一雄; 三原 武
Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.1048 - 1056, 2019/09
New fuel cladding alloys of which composition was changed from conventional ones have been developed by nuclear fuel vendors and utilities. Since the irradiation growth of fuel cladding is one of the most important parameters which determine the dimensional stability of fuel rod and/or fuel assembly during normal operation, the irradiation growth behavior of the improved Zr-based alloys for light-water reactor fuel cladding was investigated. The coupon specimens were prepared from fuel cladding tubes with various kinds of improved Zr-based alloys. The specimens were loaded into test rigs and had been irradiated in the Halden reactor in Norway under several coolant temperature conditions up to a fast-neutron fluence of 7.8
10
(n/cm
, E 
1 MeV). Irradiation conditions such as specimen temperatures had been continuously monitored during the irradiation. During and after the irradiation, the amount of irradiation growth of each specimen was evaluated as a part of the interim and final inspections. The effect of the difference in alloy composition on the amount of irradiation growth seemed insignificant if the other conditions e.g. the final heat treatment condition at fabrication and the irradiation temperature were the same.
佐藤 昌之*; 村岡 浩治*; 穂積 弘毅*; 眞田 幸尚; 山田 勉*; 鳥居 建男
日本航空宇宙学会論文集(インターネット), 65(2), p.54 - 63, 2017/02
宇宙航空研究開発機構(JAXA)と原子力機構(JAEA)は福島第一原子力発電所事故の環境影響を評価するための放射線モニタリング用の無人機の開発を実施している。本論文では、無人飛行機開発コンセプト及び自律飛行のための基礎的なアルゴリズムについてまとめた。開発した機体は福島県浪江町で飛行試験を行い、放射線を計測できることを実証した。
材料試験炉部
JAERI-Review 2004-029, 100 Pages, 2005/01
JAERI-Review-2004-029.pdf:19.03MB
2003年度(平成15年度)は、第148サイクルから第152サイクルまでの計5サイクルの利用運転を行った。この間、軽水炉炉内構造物の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)の研究,核融合炉ブランケットの開発研究,材料基礎研究,放射性同位元素(RI)の製造・開発等を目的とした照射試験及び照射後試験を実施した。今年度、照射実験設備の故障,中性子検出器の故障によりそれぞれ原子炉の計画外停止があり、復旧及び再発防止のための対策等を講じた。照射技術の開発では、原研・原電の共同研究で進めているIASCC照射下試験(照射中にIASCCを再現)の実施に向け、炉外装置の設置及びモックアップキャプセルを使用した試験等を行うとともに、試験時の腐食電位測定のための水質評価モデルの検討等を行った。核融合炉ブランケットに関する研究では、高温で使用可能なトリチウム増殖材料,耐放射線性小型モータの開発等を行った。このほか、国際研究協力協定に基づき、照射試験,照射後試験技術の開発に関する韓国原子力研究所(KAERI)との研究協力,核融合炉ブランケット開発に関するIEA(国際エネルギー機関)国際協力等を実施した。また、所内にJMTR将来計画検討委員会を設置し、大学,産業界,研究機関からの有識者,専門家の参加を得て、JMTRの今後の計画について検討を行った。
材料試験炉部
JAERI-Review 2003-041, 89 Pages, 2004/01
JAERI-Review-2003-041.pdf:6.32MB
2002年度(平成14年度)は、第145サイクルから第147サイクルのJMTR(材料試験炉)共同利用運転を行い、軽水炉炉内構造物の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)の研究,核融合炉ブランケットの開発研究,材料基礎研究,放射性同位元素(RI)の製造・開発等を目的とした照射試験を実施した。制御棒駆動機構の誤信号発生,一次冷却水漏れにより2度の計画外停止があり、それぞれ復旧及び再発防止のための点検,運転手引や関連設備の改良等を行った。また、炉内構造物であるベリリウム枠の更新等を実施した。JMTRの照射利用に関する技術開発に関しては、中性子及び
線による加熱率の評価方法に関する検討,IASCC照射試験に関する照射温度評価・制御技術の開発を行うとともに、照射後IASCC試験技術の開発を進め、照射下-照射後試験の比較ができる見通しを得た。核融合炉ブランケットに関する研究では、トリチウム増殖材微小球製造のための新規な湿式製造法基本プロセスの確立,部分モジュールインパイル機能試験のための技術開発等を行った。以上のほか、日韓研究協力協定のもとに、照射技術及び照射後試験技術についてそれぞれ韓国原子力研究所(KAERI)と共同セミナーを開催した。本報告書は、これら2002年度のJMTR運転,関連する技術開発等についてまとめたものである。
塚田 隆
材料と環境, 52(2), p.66 - 72, 2003/02
軽水炉の炉内構造材料は、高レベルの中性子・線の照射を伴う約300
Cの高温高圧水中という他の工業プラントにはない環境で使用され、照射と化学環境の作用により特有の劣化損傷を生じる。中性子照射を受けると、合金のミクロ組織や粒界近傍等の局所的な化学組成は、格子原子のはじき出しに始まる照射損傷過程により刻々と変化する。ここで紹介する照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)は、炉内中性子照射の影響により発生するSCC現象である。IASCCの研究は、1980年代中頃に軽水炉高経年化・長寿命化の検討に伴い各国で本格化した。重大な問題へつながるIASCC損傷はこれまで経験されていないが、IASCCの発生と進展のメカニズムについてはまだ十分解明されておらず、さらに基礎的な研究が必要な状況にある。また、IASCCは軽水炉のみならず照射場に水冷却系を有するシステムに共通の材料損傷要因となり得る。例えば、国際熱核融合実験炉ITERの第1壁ブランケット構造物の材料についてもIASCCの検討が行われている。本解説では、IASCCについてこれまでに得られた主な知見と研究の動向を紹介する。
山下 清信; 中野 正明*; 野尻 直喜; 藤本 望; 沢 和弘; 中田 哲夫*; 渡部 隆*
JAERI-Tech 97-055, 62 Pages, 1997/10
高温工学試験研究炉(HTTR)の照射性能の向上及び炉心性能を実規模高温ガス炉のもと同等にすることを目的とし、核熱設計の観点から炉心の高性能化の検討を行った。本検討より、ダルマ落とし燃料交換方式を採用することにより、90GWd/tという高い燃料燃焼度を達成できる見通しを得た。また、一体型燃料コンパクトを用いることにより燃料の徐熱性能を向上でき、炉心平均出力密度を7.1W/cm
まで大きくしても、原子炉出口冷却材温度950Cを達成できる見通しを得た。高速中性子束及び熱中性子束の最大値は、HTTRの約2.2倍及び約1.5倍まで増大できる見込みを得た。炉心有効流量の低下を防止するため、炭素複合材を被覆管に用いた制御棒の使用及び上部遮蔽体ブロックの側面にはめあい構造を設けカラム間の漏れ流れを低減することが、有効であることが分かった。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*
JAERI-Research 97-042, 87 Pages, 1997/06
JAERI-Research-97-042.pdf:2.38MB
熱核融合炉のプラズマ診断計測システムで問題となる窓の放射線照射による発光雑音を評価するために、14MeV中性子発生装置を利用して、中性子照射中の窓材料からの発光を光ファイバとフォトンカウンティング装置によって測定する実験システムを製作し、サファイア、高純度石英ガラス、石英単結晶からの発光スペクトルと強度を測定した。全ての試料において、発光強度は10
~10
n/cm/s領域の中性子強度にほぼ比例していた。14MeV中性子照射実験でのサファイアの発光効率は、Fセンター発光が2200
700photons/MeVであり、F
センターによる発光は、Fセンターに比べて2桁近く小さい強度であった。高純度石英ガラスでは、450nm付近に酸素空孔での励起子による発光が観測され、可視域での14MeV中性子誘起による発光効率は53photons/MeVで、線による発光効率13550photons/MeVに比べて3~4%の値であった。また、石英単結晶では、さらに650nm付近の発光が観測され、その発光効率は、144photons/MeVであった。
C.D.Jonah*; 畑田 元義*
JAERI-M 93-248, 33 Pages, 1994/01
安定剤が存在しない金属イオン水溶液の線照射により生成する金属微粒子の凝集機構を調べる方法を見出すために、硫酸パラジウム水溶液を窒素飽和した後、線照射(11.2kGy/h,10kGy)を行った。照射後の溶液の濁度変化を可視紫分光光度計を用いて700nmにおける吸光度より調べ、また生成した固体微粒子の粒子径分布の時間的変化を動的光散乱粒子径アナライザーを用いて研究した。濁度は、照射後の時間とともに単調に減少すること、また、生成した微粒子の粒子径分布は400~800nmと1500~2500nmにピークを持つものであることがわかった。得られた粒子の密度は、バルク金属の密度よりも小さいものであると考えられる。硫酸パラジウム・硫酸銀水溶液についても同様の研究を行った。
長谷川 琢也*; 羽澄 昌史*; 笠井 聖二*; 徳宿 克夫*; 山田 作衛*; 小嶋 拓治; 清水 透*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 311, p.498 - 504, 1992/00
被引用回数：18 パーセンタイル：81.94(Instruments & Instrumentation)ポリスチレンを基材とした新しい型のシンチレータについて、長期安定性、放射線に対する感度及びdE/dxが大きい場合の光透過飽和特性について試験を行った。また、一般的によく使用されているSCSN38シンチレータとの特性比較を行った。今回試作した8種のシンチレータの多くは、1000日で10%以下の光収率変化しかなく、また中でもSCSN81T2は、最も耐放射線性が高かった。dE/dxが大きい場合の光透過飽和特性については、いずれも差がなかった。SCSN61T2,81T2及び81T2Bの三種は、SCSN38よりも大きい光収率を示した。これらはさらにシンチレータ内における自己光減衰長さがSCSN38よりも長い優れた特性をもつことが明らかとなった。
長岡 鋭; 坂本 隆一; 斎藤 公明; 堤 正博; 宮坂 聡*; 森内 茂
JAERI-M 84-241, 120 Pages, 1985/01
航空機(ヘリコプタ)線サーベイシステム開発の一環として、
Co(100、400mCi)及び
Cs(100、300mCi)を用いた人工放射線場における野外実験を実施した。本実験では3
球形、16164直方体等6種類のNaI(Tl)検出器により地上及び高度20~500mにおいて線波高分布測定を行い、線エネルギースペクトル、線量率等の空間分布を明らかにした。また、モンテカルロ計算値との比較を行い、両者が良く一致することを確認した。さらに、検出器、位置標定装置を含むシステム全体の特性データを入手するとともに、人工放射線成分を含む線場において、その場のバックグラウンド線量率を評価する手法について検討し、係数を決定した。これらの結果は、測定データ解釈用基礎資料として利用されるだけでなく、環境線の解析上汎用的に利用されることが期待される。
楢本 洋; 小沢 国夫
Proc.8th Symp.on ISIAT 84, p.433 - 438, 1984/00
固体表面近傍に局在する照射損傷と軽元素不純物に関する構造解析手段として有用な核反応を利用したイオンビーム解析法に関する総合報告を行なう。弾性反跳粒子検出法、エネルギー分析型核反応法および共鳴型核反応法をラザフォード散乱と組合せた場合に得られる情報の典型として、軽元素の熱振動振幅、結晶学的占有位置、照射欠陥と軽元素不純物の結合エネルギー、水素同位体の置換反応等について議論する。
船越 智雅; 柴田 淳広; 北脇 慎一; 矢島 裕史*; 正岡 秀樹*; 江夏 昌志*
no journal, ,
高レベル放射性物質研究施設(CPF)の放射性物質を取り扱うセル内部は、高放射線環境や硝酸雰囲気となっている。このような環境で使用される照明機器は、放射線や硝酸に対する高い耐性を有することが必要であり、従来から水銀ランプ等が用いられてきた。しかし、水銀に関する条約により2021年以降、水銀ランプの製造が禁止となることから、代替の照明が必要となった。近年、照明の主流であるLEDランプは、水銀ランプと比較して、点灯速度,消費電力,長寿命等のメリットが多く代替品として期待できるが、多数の半導体部品が使用されており、放射線を照射すると機能が著しく低下するため、セル内のような高放射線環境や硝酸雰囲気での使用実績がないことから、このような環境下でも使用できるLEDランプの開発が必要である。また、セル内の廃棄物低減のため、既設照明器具が使用できなければならない。この条件を満たす耐放射線性直管型LEDランプを開発し、各種評価試験を実施してセル内照明としての適用性を確認した。
Sr/Y under gamma-ray field using the liquid light guide Cerenkov counter寺阪 祐太
no journal, ,
In this presentation, we will introduce a method for selectively detecting the Sr/Y distribution in a gamma-ray environment using a liquid light guide, which is an optical fiber with a liquid core material. This method applies the aforementioned time-of-flight analysis to the liquid light guide to determine the location of radioactive materials. Here, the Cerenkov radiation from Sr/Y is selectively detected by using the reflection at the light guide's end face, caused by the radiation energy dependence of the Cerenkov radiation angle. The Cerenkov radiation from Sr/Y is characterized by a larger emission angle and a smaller emission angle for the Cerenkov radiation from gamma-ray emitting nuclides. Therefore, the latter has a greater proportion of reflected components at the light guide's end face compared to the former. Utilizing this feature, the in-situ radioactivity distribution of Sr/Y can be detected.
