核燃料物質取扱いのための基礎(第2版)

核燃料教材作成タスクフォース

JAEA-Review 2020-007, 165 Pages, 2020/07

JAEA-Review-2020-007.pdf:6.63MB

原子力科学研究所では、核燃料物質を取り扱う者の技術力の向上を目的に、核燃料取扱主任者免状を有する若手及び中堅職員で構成する核燃料教材作成タスクフォースを組織して、核燃料物質を安全に取り扱うために必要な基礎知識をまとめた。本報告書では、主に、ウラン及びプルトニウムを対象とし、核燃料物質の核的性質, 物理的・化学的性質、及び核燃料物質が物質や人体に与える影響について、基礎的なことも含めて記載した。また、核燃料物質の取扱いを安全に実施するための基礎的事項として、フード及びグローブボックスにおける取扱い、貯蔵及び輸送における注意事項、放射性廃棄物管理、放射線管理、ならびに異常時の措置などについて記載した。さらに、過去の事故・トラブルから学ぶために、国内外の核燃料物質取扱施設における事故事例をまとめた。

Demonstration of -ray pipe-monitoring capabilities for real-time process monitoring safeguards applications in reprocessing facilities

Rodriguez, D.; 谷川 聖史; 西村 和明; 向 泰宣; 中村 仁宣; 栗田 勉; 高峰 潤; 鈴木 敏*; 関根 恵; Rossi, F.; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(7), p.792 - 804, 2018/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1439412

再処理施設の核物質に対しては、ランダムサンプル検認と、追加的な重要タンク内溶液の体積、質量のみの連続監視システムによる"知識の連続性"保持により、保障措置が掛けられている。核物質溶液がタンク及び工程装置を結ぶ配管を流れる際に、特徴的なを測定し、核物質を実時間で検認することで、工程監視を改善できる可能性がある。われわれは、東海再処理工場の転換技術開発施設で、このパイプモニタリングを、硝酸Pu移送の際に試した。この際測定は、ランタン・ブロマイド検出器、及びの計数時刻とエネルギーを記録するリストモード・データ取得システムを用いて実施した。この測定結果とその分析は、配管内溶液の同位体組成、工程移動時刻、(単位時間当たりの)溶液流量及び移動溶液量を求められる能力を実証するものであり、実際に適用可能な保障措置検認工程監視の導入に繋がる。

マイナーアクチニド消滅用高温ガス炉

藤本 望; 山下 清信; 徳原 一実*

日本原子力学会誌, 38(4), p.304 - 306, 1996/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.38.304

HTGRは被覆燃料粒子を用いており高燃焼度を達成可能であるので、MA消滅炉として考えた場合、高い消滅率を達成できる可能性があると考え、HTGR型MA消滅炉の消滅特性を検討した。MAは中性子吸収体であるので、燃料濃縮度を上げる必要がある。また、新たなMAの生成をおさえるためには高濃縮燃料が有利である。そこで、再処理から得られるPuを燃料として用いることとした。炉型は、高燃焼度が可能なペブルベッド型とした。その結果500GWd/Tで約40%のMA消滅率を達成できた。さらに、燃料の装荷法を工夫することにより70%の消滅率を達成できた。これは、MA専焼炉よりも高い消滅率であり、発電炉を用いる方法より多量のMAを消滅できる。よって、この方法は今後充分検討に価する方法である。

Simulation code of extraction contactor for analyzing transient behavior

前田 充; 藤根 幸雄; 内山 軍蔵; 渡辺 真樹男*; 白木 賢次*; 樫村 次夫; 山上 純夫*; 池田 正喜*

Solvent Extraction in the Process Industries, Vol. 3, p.1517 - 1523, 1993/00

シュミレーションコードSAFEの最も重要な特徴は、種々の形式の抽出器からなる抽出システムに関し、その流動状態、濃度分布、温度分布の過渡変化を精度良く計算できる機能にあり、またその流動モデルとしてバッフルプレート型パルスカラムに焦点が当てられている点である。このため、物質収支、熱収支とともに容量収支を考慮するとともに、脈動による抽出器内逆混合流れを精密に評価する試みが成されている。これら諸機能を、ホールドアップ測定、平常時におけるウラン抽出試験、及び異常時における過渡抽出試験等の結果と比較することにより検証した。

Studies on rapid ion-exchange separation of the transplutonium elements with mineral acid-methanol mixed media

臼田 重和

JAERI 1315, 92 Pages, 1989/03

JAERI-1315.pdf:3.37MB

重イオン核反応により生成する超プルトニウム元素(超Pu)を迅速分離する目的で、鉱酸ーメチルアルコール混合溶媒を高温(90C)加圧下でよ溶離液として用いるイオン交換法を研究した。本分離法は、硝酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陰イオン交換法(超Puの相互分離)、塩酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陰イオン交換法(REからAm+Cm,Bk,Cf+Fmの分離)、塩酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陽イオン交換法(超PuとREの群分離と前処理)から成る。高温下での各分離系における超Pu元素の吸着挙動を調べ、迅速かつ効果的な定量分離法を中心に述べるとともに、線スペクトロメトリーに適した試料調製法についても論じた。本分離法を応用して重イオン核反応で合成される短寿命アクチノイド核種の核化学的研究を行い、使用済燃料の燃焼率測定のための分離法も開発した。

Single column ion exchange separation of the transplutonium elemnts from uranium targets bombarded with heavy-ions and catcher foils

臼田 重和; 篠原 伸夫; 吉川 英樹*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 109(2), p.353 - 361, 1987/02

https://doi.org/10.1007/BF02037878

高温で全溶媒使用可能な加圧型イオン交換分離装置を製作し、重イオン照射により合成される超プルトニウム元素の迅速分離法を開発した。まず、塩酸-メチルアルコール混合溶液を用いて、超プルトニウム元素を陽イオン交換カラムに強固に吸着させた状態で、FP及び共存する多量のウランターゲット・キャッチャーフォイル物質(Cu又はAl)を高温で効果的に除去した。次にこの超プルトニウム元素を濃塩酸で希土類元素と群分離する方法と2-ヒドロキシル-2-メチルプロピオン酸を用いて相互分離する方法を確立した。これらの分離法は、単一カラム操作のみで多量の共存物質から超プルトニウム元素が分離できるので簡便でしかも迅速である。O+U反応で生成するFm及びCfの分離に適用し良好な結果を得た。

Simple Ion-Eexchange Separation System for Transplutonium Elements Synthesized by Heavy-Ion Bombardments

臼田 重和; 篠原 伸夫

JAERI-M 86-188, 20 Pages, 1987/01

JAERI-M-86-188.pdf:0.86MB

重イオン照射により合成される超プルトニウム元素の迅速分離およびソ-ス調整を行なうための簡単なイオン交換分離システムを開発した。本システムは、高温(100C以下)・高圧(40kg/cm以下)のもとで強酸・有機溶媒等あらゆる溶液を溶離液として用いることができる。本システムを用いて、塩酸系陽イオン交換法により、ウランタ-ゲットおよびアルミニウムキャッチャ-フォイルからO+U反応で合成されたFm(T/:30min)およびCf(T/:37.5hr)の迅速分離に適用し、満足すべき結果を得た。尚、本システムのセットアップ及び操作法についての詳細は付録に記す。

Separation of transplutonium elements from neutron irradiated americium-241

上野 馨; 渡辺 賢寿; 佐川 千明; 石森 富太郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 11(1), p.8 - 14, 1974/01

https://doi.org/10.3327/jnst.11.8

1970年5月から1971年6月まで、JMTRで照射したAmO 10.5mgを化学処理し、超プルトニウム元素を得た。イオン交換と沈殿法を併用して、キャプセル成分、核分裂生成物およびプルトニウムから超プルトニウム元素を分離し、さらにイオン交換と溶媒抽出法により、アメリシウム、キュリウム、カリホルニウムを単離した。質量分析法により、Pu,Am,Cmを確認し、自発核分裂と放射能を測定して放射化学的にCfを検出した。Bkは他の線放射体に妨害され確認できなかった。

Fission fragment mass distributions of Np, Pu and Am isotopes utilizing multi-nucleon transfer reactions

Vermeulen, M. J.; 西尾 勝久; 牧井 宏之; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; 塚田 和明; 千葉 敏*; Andreyev, A.*

no journal, , 

FFMD are interpreted in terms of symmetric and asymmetric modes. The current work looks at the excitation energy dependence of the FFMD of various actinide nuclei, with the aim to provide more information regarding the distribution of waste products following the transmutation of actinide waste in accelerator driven systems (ADS)The JAEA-Tokai Tandem accelerator facility was utilized for the current work, supplying an 18O beam with an energy of 162 MeV. This beam impinged on a target of Np, leading to many excited compound nuclei (CN; Np, Pu, Am), via MNT reactions, which then undergo fission. CN and their excitation energies were identified by detecting ejectiles with a silicon E-E telescope. Fission fragments were detected in coincidence with two multi-wire proportional counters (MWPCs), and FFs masses were determined by a kinematic consideration. Preliminary results show the transition from asymmetric fission to asymmetric fission as CN excitation energy increases. All the measured nuclei investigated in this experiment showed similar behavior as will be shown at the meeting.