Negligible tritium accumulation in Japanese flounder from treated water released from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; A Numerical simulation study

池之上 翼; 谷 享*; 川村 英之; 佐藤 雄飛*

Environmental Science & Technology, 59(38), p.20588 - 20594, 2025/09

https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04474

2023年以降、福島第一原子力発電所(1F)事故由来のトリチウムを含むALPS処理水が海洋放出されている。福島沿岸で採取された海産物のモニタリングの結果はトリチウム濃度の増加はごくわずかであることが示した。しかし、このモニタリングには、データ公開の遅れやサンプル数の制限といった制約がある。したがって、海産物に高濃度のトリチウムが蓄積する可能性を正確に評価するためには、予測による推定が必要である。本研究では、数値シミュレーションを用いて福島沿岸におけるヒラメ中トリチウム濃度を推定した。この推定では、トリチウム水(HTO)の海洋拡散モデルと海洋生物へのトリチウム移行モデルを組み合わせた。ヒラメへのトリチウムの蓄積は、生物中に長期間留まるトリチウムの化学形態である有機結合型トリチウム(OBT)として評価された。まず、海洋拡散モデルの再現性を福島沿岸の実測データを用いて検証し、計算結果と実測データとがよく一致することを確認した。次に、1Fからのトリチウム放出量を仮想的に最大と設定した場合のヒラメ中OBT濃度を推定した。その結果、1Fから100km以内の距離の場所であっても、OBTの最大濃度は環境水中のトリチウムの自然レベルと同程度であることが示された。また、本研究で推定されたヒラメ中OBT濃度の最大値に基づくと、ヒラメの摂取による内部被ばく量は無視できるレベルであった。

Thermal aging effects on high temperature tensile strength of Mod.9Cr-1Mo steel with stress release treatment

豊田 晃大; 今川 裕也; 鬼澤 高志; 鈴木 章裕*

Proceedings of the ASME 2025 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2025) (Internet), 8 Pages, 2025/07

https://doi.org/10.1115/PVP2025-153101

Sodium-cooled fast reactors (SFRs) have been focused on to realize a decarbonized society and are being developed in Japan. Since there is concern that Mod.9Cr-1Mo steel, a candidate material for SFR steam generators, will be affected by thermal aging and lose strength when used at high temperatures for long periods of time, it is important to evaluate the effect of thermal aging over long periods of time. Mod.9Cr-1Mo steel requires post weld heat treatment (PWHT) after welding. In the Japan Society of Mechanical Engineers (JSME)code, Rules on the Design and Construction of Nuclear Power Plants, the allowable values for base metal are set using materials that have undergone stress relief heat treatment (SR) after normalizing and tempering (NT) to simulate the thermal history of the PWHT. This paper describes the post aging tensile strength of materials subjected to prolonged thermal aging in order to provide a more detailed evaluation of the effects of thermal aging on Mod. 9Cr-1Mo steels subjected to NT+SR than has been done in the past. The evaluation in this paper used tensile test results of material that had been actually thermal aged at 550C for approximately 200,000 hours. The results of post aging tensile tests showed that there was a difference in strength loss after aging between the NT materials and NT+SR materials. This paper discusses the differences between NT materials and NT+SR materials from the tensile test results obtained and identifies issues that need to be resolved for further analysis.

第2廃棄物処理棟 建家耐震補強工事

木下 淳一; 坂本 裕; 鈴木 一朗; 中嶋 瞭太; 森田 祐介; 入江 博文

JAEA-Technology 2024-027, 55 Pages, 2025/05

JAEA-Technology-2024-027.pdf:8.49MB

第2廃棄物処理棟は、原子力科学研究所内で発生する比較的放射能レベルの高い放射性廃棄物を処理することを目的として建設された施設であり、旧建築基準法に基づき設計、建設されたものである。平成25年12月に施行された「試験研究の用に供する原子炉等の位置、構造及び設備の基準に関する規則」の要求事項に従い、現行の建築基準法に基づき耐震評価した結果、耐震強度が不足していることが判明したことから、耐震強度を向上させるための耐震補強工事を平成30年11月から令和2年2月にかけて行った。本稿は、第2廃棄物処理棟の耐震補強工事の設計、工事及び試験検査について取りまとめたものである。

Improved extraction efficiency of radioactive copper produced via accelerator neutrons method through phosphate buffer-enhanced column pre-treatment

Mikhail, M. A. G.*; 金 政浩*; 衛藤 大成*; 塚田 和明

Scientific Reports (Internet), 14, p.27132_1 - 27132_10, 2024/11

https://doi.org/10.1038/s41598-024-76660-y

加速器中性子技術を用いてZn(n, x)反応により合成された医療用放射性銅同位体CuとCuを分離精製するために、簡便で堅牢な一段階の陽イオン交換分離法について研究した。本研究により、分離プロセスにおける陽イオン交換カラムのリン酸緩衝液前処理の重要性を明らかにした。リン酸緩衝液をカラム前処理に組み込むと、分離手順全体を通じてカラム内の銅同位体の保持が大幅に向上することを明らかにした。この方法により、100gの出発物質に対して約5時間という比較的短い実験時間で、94.4%という高い抽出効率で高純度放射性銅同位体試料を得ることができる。

プルトニウム廃棄物処理開発施設 第2難燃物焼却工程設備の更新

山下 健仁; 牧 翔太; 横須賀 一裕; 福井 雅裕; 家村 圭輔

JAEA-Technology 2023-023, 97 Pages, 2024/03

JAEA-Technology-2023-023.pdf:8.21MB

プルトニウム廃棄物処理開発施設第2難燃物焼却室に設置されている第2難燃物焼却工程設備は、混合酸化物燃料製造等に伴い発生する放射性固体廃棄物のうち塩化ビニル(主にビニルバッグ)、RI用ゴム手袋等の難燃性廃棄物の減容処理技術開発を目的に2002年から焼却処理実証運転を行ってきた。しかし、難燃性廃棄物を処理する際に発生する塩化水素等による設備内部の腐食が進むとともに、焼却炉内壁の耐火物に亀裂の発生、進展が確認されたため、2018年から2022年に運転停止期間を設け、焼却炉等の更新を行った。本設備は廃棄物供給工程、焼却工程、廃ガス処理工程、灰取出工程により構成されており、このうち2020年3月から2021年3月にかけて廃ガス処理工程のスプレー塔の更新を、2021年1月から2022年2月にかけて焼却工程の焼却炉の更新を実施した。また、更新機器の腐食・劣化状況調査のため既設機器の撤去・解体作業中に焼却炉、スプレー塔から試料採取を行い、走査型電子顕微鏡/X線マイクロアナライザーによる観察とX線回折による分析を行った。本報告書ではスプレー塔・焼却炉の撤去・解体に係るグリーンハウスの設営方法、更新手順、更新対象機器の腐食・劣化状況の分析結果について報告する。

Development of transient behavior analysis code for metal fuel fast reactor during initiating phase of core disruptive accident

太田 宏一*; 尾形 孝成*; 山野 秀将; 二神 敏; 島田 貞衣*; 山田 由美*

Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 8 Pages, 2023/05

The experimental analyses of the U-Pu-Zr fuel pin behavior during transient overpower (TOP) tests were performed by CANIS, and the residual cladding wall thickness and molten region of the fuel alloy after the tests, and the reactivity inserted by molten fuel extrusion before the fuel pin failure were compared with the experimental results. On the basis of these analysis results, detailed calculation models were developed for and implemented into CANIS to be made it possible to consider changes in the local properties of the fuel alloys due to redistribution of fuel constituents during steady-state irradiation and in the cladding thinning rate depending on the fuel-cladding interface temperature. The modified CANIS properly predicted fuel behavior and resulting reactivity changes before fuel pin failure in TOP events.

Automatic object recognition using deep learning for legacy waste treatment

吉田 幸彦

IL Nuovo Cimento, 46(2), p.33_1 - 33_8, 2023/03

https://doi.org/10.1393/ncc/i2023-23033-x

JAEA is addressing the back-end issues with the steadfast promotion of sustainable measures. The R&D plans are being rationally pursued by considering priorities based on indicators such as bottleneck issues in waste streams, relevance to WAC settings, and effectiveness of cost reduction. In addition, the future vision (JAEA 2050+) has been formulated to promote cross-disciplinary R&D through a new approach that cannot be reached by conventional methods, and active incorporation of information technologies, such as AI technologies. Currently, we are developing intelligent sensing that combines sensing and information processing technologies to realize automatic sorting technology, and non-destructive evaluation technology using high-energy X-ray CT, for legacy wastes. The core technology common to these technologies is image evaluation technology using deep learning models, which was confirmed to perform very well in the evaluation of waste object recognition.

Insights into machine-learning modeling for Cr(VI) removal from contaminated water using nano-nickel hydroxide

Maamoun, I.; Rushdi, M.*; Falyouna, O.*; Eljamal, R.*; Eljamal, O.*

Separation and Purification Technology, 308, p.122863_1 - 122863_16, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122863

The aim of this study is to employ machine learning (ML) in providing high-accuracy prediction of Cr(VI) removal efficiency by nickel hydroxide (-Ni(OH)) unconventional sorbent, towards the new era of artificial intelligence (AI) applications in (waste) water treatment. Hence, a reliable ML modeling was conducted based on the experimental investigation, considering different reaction parameters, including -Ni(OH) dosage, initial pH, reaction temperature, and initial Cr(VI) concentration. Linear regression model was selected as the suitable regression model with respect to the obtained reasonable correlation and the less training time and evaluation time, comparing to other considered regression techniques. The adopted linear regression model, for the time corresponding Cr(VI) removal efficiencies, exhibited satisfactory prediction accuracy. Furthermore, the importance of models coefficients was determined and implied the high importance of the dosage feature. The contributive effect of the investigated features was mainly concentrated at the early stage of the reaction (5 to 10 min), with an average range of 50 to 80 %, which was in agreement with the experimental findings of the rapid and full removal of Cr(VI) by -Ni(OH). The elucidated insights into the effects of different factors that influence Cr(VI) removal process by -Ni(OH) revealed the underlying interactions and removal pathways, which shall benefit other researchers in the preliminary design of pilot-scale applications and anticipating the predicted performance.

Arsenic removal from contaminated water utilizing novel green composite and nano zero-valent iron

Islam, M. S.*; Maamoun, I.; Falyouna, O.*; Eljamal, O.*; Saha, B. B.*

Journal of Molecular Liquids, 370, p.121005_1 - 121005_11, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.121005

Arsenic waste must be carefully managed because of the adverse effects of arsenic in wastewater on the ecosystem. In the present study, an environmentally friendly novel composite of microalgae and nano-zero valent iron (NZVI) was employed as an adsorbent to eliminate arsenic from the aqueous environment. Fourier Transform Infrared spectroscopy, X-ray diffraction, and scanning electron microscope images were used to characterize and analyze the CV/NZVI composites. Batch tests using initial arsenic concentrations ranging from 5 to 100 mg/L were conducted to evaluate removal efficiencies. According to kinetic analysis, the best model for fitting the experimental data was the pseudo first-order model, which had the lowest Akaike information criterion (AIC), and Bayesian information criterion (BIC) values of -23.878 and -7.902, respectively. Results alluded that physisorption is the primary mechanism influenced by As-removal by CV/NZVI composite. Due to the negative sign of the enthalpy and Gibbs free energy, the thermodynamic investigation revealed that the adsorption reaction was exothermic and spontaneous. The thermodynamic analysis also affirmed that the arsenic removal process involved primarily physisorption and slight chemisorption phenomena. Meanwhile, 1.5 g/L CV/NZVI dosage achieved 99% As(V) removal efficiency in synthetic groundwater systems, confirming the high potential of the composite in complex aqueous systems.

塩素含有TRU廃棄物の焼却試験

山下 健仁; 横山 文*; 高貝 慶隆*; 牧 翔太; 横須賀 一裕; 福井 雅裕; 家村 圭輔

JAEA-Technology 2022-020, 106 Pages, 2022/10

JAEA-Technology-2022-020.pdf:4.77MB

福島第一原子力発電所事故に伴い発生した放射性固体廃棄物は、津波や海水の放水によって塩分を多く含んでいる可能性があるとともに、今後の廃止措置に係る作業や放射性廃棄物を処理する際の閉じ込めにはポリ塩化ビニル(PVC)製品を使用することも想定される。固体廃棄物の処理方法のうち、廃棄物の減容・安定化の効果が優れている焼却法は、検討を進めるべき手法の一つではあるが、塩素成分を含む超ウラン元素(TRU)固体廃棄物の処理には、放射性核種及び塩素成分の廃ガス処理系への移行挙動や塩素成分による機器の腐食の程度等を把握した上で、設置する処理施設の構造、使用材料などを決めていく高度な技術が求められる。そこで、国内で唯一、塩素成分を含むTRU固体廃棄物を焼却可能な設備である、核燃料サイクル工学研究所プルトニウム廃棄物処理開発施設(PWTF)の第2難燃物焼却設備を用い、廃棄物中塩素成分の廃ガス処理系移行挙動試験、焼却設備の金属材料選定に資する腐食試験及び廃棄物中プルトニウムの廃ガス処理系への分布調査を実施することとし、処理設備の設計検討に必要な種々のデータを蓄積することとした。本報告書は第2難燃物焼却設備を用いたこれらの試験により得られた焼却設備廃ガス処理系への塩素成分の移行挙動、適した耐食材料選定のための金属材料の評価、プルトニウムの分布調査の結果をまとめたものである。