TVF3号溶融炉の炉底に関する詳細構造

朝日 良光; 嶋村 圭介*; 小林 秀和; 小高 亮

JAEA-Technology 2021-026, 50 Pages, 2022/03

JAEA-Technology-2021-026.pdf:6.29MB

東海再処理施設では、使用済み核燃料の再処理に伴い発生した高レベル放射性廃液のガラス固化処理を、ガラス固化技術開発施設(Tokai Vitrification Facility; TVF)に設置した液体供給式直接通電型セラミック溶融炉(Liquid-Fed Ceramic Melter; LFCM)方式のガラス溶融炉にて行っている。LFCM方式のガラス溶融炉では、廃液に含まれる白金族元素の酸化物が析出して溶融ガラスの粘性が高まることで、溶融ガラスを流下し尽くした後にも粘性の高いガラスが炉内底部に残留する傾向がある。これがガラスの通電加熱特性に影響するのを防ぐため除去する必要があるが、この作業には時間を要する。固化処理を早期に完了するため、日本原子力研究開発機構では、白金族元素の炉内への蓄積量低減をねらった新しい炉へ更新する計画である。これまでの設計プロセスから、次期溶融炉の炉底・ストレーナ形状について複数の候補形状が考案されており、本報では、それらの中から、運転操作性や白金族元素粒子の排出性が現行溶融炉と同等以上の性能を持つ次期溶融炉の炉底・ストレーナ形状を選定する。はじめに、考案された3種類の炉底形状に対し、ガラス固化体1本分を製造する溶融炉の運転について3次元熱流動計算を用いてシミュレートし、溶融炉内のガラス温度分布の推移を比較した。これらの結果に溶融炉としての技術的・構造的な成立性を加味し、次期溶融炉の炉底形状には傾斜角45の円錐形状を採用した。次に、5種類のストレーナ形状について3次元のCFD計算を用いて流路抵抗と炉底付近に滞留する高粘性流体の排出割合を見積もり、それぞれ、現行炉と同等以上の性能を持つことを確認した。また、アクリル製の炉底形状模型を用いたシリコーンオイルを充填・流下する実験を行い、流下中の流動場には流動抵抗を生じさせる渦が発生しないことを確認した。また、レンガ片による流下ノズル閉塞防止機能が十分な性能を持つことを確認した。これらの結果を踏まえてストレーナ形状を選定した。

Crystal structure and electron density distribution analyses of NdCeO for electrolyte by Rietveld/ maximum entropy method

田口 富嗣; 井川 直樹; 美留町 厚; 朝岡 秀人; 三輪 周平; 逢坂 正彦

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 13, p.339 - 342, 2015/06

https://doi.org/10.1380/ejssnt.2015.339

希土類元素を添加したセリアはイオン伝導および電子伝導を有するが、電子伝導に対してイオン伝導の割合が高いセリアは燃料電池用固体電極材として利用される。本研究では、NdOを添加したセリアについて、電子伝導を低く抑えるために重要な結晶中の電子伝導経路を特定するため、X線回折実験を実施し、Rietveld解析および最大エントロピー法解析を行った。本材料の結晶構造は基本的に無添加材と同じ構造を有し、CeとNdはランダムに4サイトを占有し、酸素は8サイトを占有する。また、4-8と8-8サイト間に電子の伝導経路が観察された。発表ではこれら結晶構造と電子伝導経路のNd添加量依存性についても議論する予定である。

Neutron powder diffraction study of methane deuterohydrate by the maximum entropy method

星川 晃範; 井川 直樹; 山内 宏樹; 石井 慶信

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(10), p.1810 - 1814, 2005/10

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2005.07.012

メタンハイドレートのStructure Iと呼ばれる構造では、水分子が水素結合により12面体と14面体の二種類のカゴを作り、これらのカゴを積み重ねた結晶構造をしている。しかし、カゴに内包されたメタン分子中の水素の原子座標などは特定されていない。そこで、内包されたメタンの構造を明らかにするため、原研のJRR-3に設置してあるHRPDを用いて回折パターンを測定し、Rietveld法とマキシマムエントロピー法による精密構造解析を行った。水素と重水素では中性子散乱長の符号が異なることから、重水とメタン(CH)でメタンハイドレート試料を合成し、カゴ中の重水素とメタンの水素を区別した。カゴの種類によりメタンの構造に違いがあり、さらに中性子散乱長密度分布がカゴの種類により違うことが明らかになった。

Temperature dependence of magnetic moment orientation in CoZ-type hexaferrite estimated by high-temperature neutron diffraction

高田 幸生*; 中川 貴*; 福田 泰成*; 徳永 仁寿*; 山本 孝夫*; 橘 武司*; 川野 眞治*; 井川 直樹; 石井 慶信

Japanese Journal of Applied Physics, 44(5A), p.3151 - 3156, 2005/05

https://doi.org/10.1143/JJAP.44.3151

CoZ型六方晶フェライト、BaCoFeOの透磁率の温度変化を測定した結果、540Kと680Kに磁気低下が観察された。原研・JRR-3に設置した高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)を用いた高温中性子回折実験を行い、さらにRietveld解析した結果、523573Kで磁気構造が変化し、磁気容易方向がc面方向からc軸方向へ変化していることがわかった。この変化はコバルトの磁気構造に対する寄与の消失によるものであることを明らかにした。

Study of improved confinement modes with edge and/or internal transport barriers on the Japan Atomic Energy Research Institute Tokamak-60 Upgrade (JT-60U)

三浦 幸俊; JT-60チーム

Physics of Plasmas, 10(5), p.1809 - 1815, 2003/05

https://doi.org/10.1063/1.1564085

JT-60では、高pHモードと負磁気シアプラズマにより、高閉じ込め,高自発電流割合の先進トカマク研究を推進している。その研究のゴールは、輸送障壁の形成あるいはその特性のパラメータ依存性を明らかにして一般化すると同時に、さらに閉じ込めを改善し安定に維持することである。境界輸送障壁の研究では、コア部が境界に影響して境界圧力を2倍以上にすることができること、内部輸送障壁の研究では、電流分布に応じて径電場シアによりその形成条件が異なることなどの研究結果を報告する。また、負磁気シアプラズマの極限状態では、平衡状態を保つために必要と考えられていたプラズマ電流がプラズマ中心近傍に存在しない状態(電流ホール)が安定に存在しうることに関して報告する。

Observation of detachment in the JET MkIIGB divertor usig CCD camera tomography

伊丹 潔; Coad, P.*; Fundamenski, W.*; Ingesson, C.*; Lingertat, J.*; Matthews, G. F.*; Tabasso, A.*

Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.633 - 638, 2001/03

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00520-1

MkIIGB型改造後のJETにおいて、ダイバータ領域を接線方向に見込むエンドスコープ光学系に取付けてあるD及びDのラインフィルタ付きのCCD TVカメラの画像から、2次元のD及びDの発光分布を計算するトモグラフィーを開発した。そして、ダイバータデタッチ時の2次元のD及びDの発光分布、再結合の様子を調べた。デジタイズしたビデオ画像は、ダイバータからCCD TVカメラへの光路上の発光分布の積分である。したがって、ビデオ画像のそれぞれのピクセルの強度は、発光分布とグリッドを線積分する係数である形状マトリックスで決められることになる。この形状マトリックスをSVD法で解いて、2次元のD及びDの発光分布を求めた。相対較正は、ほとんど同一視野を見込んでいるD及びDの強度を測定する分光器からのデータとの規格化によった。2MA,3Tでビーム加熱入力2.1MWの密度限界実験放電において、2次元のD及びDの発光分布を求めた。Dの発光は内側ダイバータから強くなる。ダイバータ板直前でD/Dのライン強度比が0.06まで大きくなり、再結合過程の増大とともに内側ダイバータでの完全デタッチ現象がおこる。また、外側ダイバータにおいても、内側ダイバータで完全デタッチ後に、同様な変化を起こすが、その直後にディスラプションに至る。

JT-60U,JFT-2Mにおける非協同トムソン散乱

波多江 仰紀; 吉田 英俊; 山内 俊彦; 内藤 磨

プラズマ・核融合学会誌, 76(9), p.868 - 873, 2000/09

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003825511

非協同トムソン散乱を用いた計測手法は、トカマク装置による核融合研究の黎明期以来、トカマクプラズマの性能評価のための重要な計測手法となっている。そのためトムソン散乱測定装置は、基幹計測装置としてほとんどのトカマク装置に設置され、電子温度と電子密度のデータを提供している。しかしながら測定原理は同じであっても、それぞれのトカマク装置に適用する場合、装置の事情(たとえば、観測ポートとその近傍の装置の構造,必要とされる空間分解能や時間分解能,製作コスト)によって適用される形態は異なる。この論文では、例として大型のトカマク装置である臨界プラズマ試験装置JT-60Uと,中型のトカマクである高性能トカマク開発試験装置JFT-2M、これら2つのトカマク装置のトムソン散乱測定装置について、その開発の流れや考え方について解説した。

両腕型サーボマニプレータの開発総括報告書(制御関連他)

三木 安夫; 川野邊 一則*; 小林 雄一*; 小泉 務; 青嶋 厚

JNC TN8440 2000-001, 126 Pages, 1999/03

JNC-TN8440-2000-001.pdf:4.37MB

核燃料サイクル機構では、核燃料サイクル関連施設における施設稼動率の向上と点検保守作業時における作業員の被ばくの低減化等を目的として、大型セルによる全遠隔保守方式の開発を行ってきた。本方式を成立させるためには、遠隔保守技術の確立が必須である事から、当グループを中心として遠隔保守の中心的機器となるマスタースレーブ方式の両腕型バイラテラルサーボマニプレータ(Bilateral Servo Manipulator:BSM)の開発を実施してきた。BSM2基のガラス固化技術開発施設(TVF)への設置後は、リサイクル機器試験施設(RETF)への導入に向けて、いわば完成版BSMとも言えるマニプレータ(RETF型)への改良を実施してきた。本報告書は、完成版BSMへの改良点、特に操作性の向上に関わる点を主体に、機械設計、制御設計について総括したものである。

JFT-2MトカマクにおけるTVトムソン散乱装置の技術開発と運転

椎名 富雄; 山内 俊彦; 石毛 洋一*; 高橋 明*; 吉田 英俊; 小澤 皓雄; 河村 茂*; 秋本 宣章*; D.Dimock*; B.LeBlanc*; et al.

JAERI-Tech 98-048, 49 Pages, 1998/10

JAERI-Tech-98-048.pdf:2.16MB

TVトムソン散乱装置(TVTS:プリンストン大学と共同で開発した計測器)が完成し、運転を始めてから6年(1993~1998)が経過した。その間にハードウェア上及びソフトウェア上の問題点が数多く発生し、その都度装置の改良に迫られたが、現象を慎重に検討し、運転をしながら問題点を解決してきた。本報告書では、蓄積されたTVTS装置の運転上のノウハウについてまとめるとともに、TVTSの運転方法も記述した。

Simultaneous measurement of liquid velocity and interface profiles of horizontal duct wavy flow by ultrasonic velocity profile meter

中村 秀夫; 近藤 昌也; 久木田 豊*

NUREG/CP-0160, p.661 - 675, 1998/09

超音波流速分布計測器は、トランスデューサから超音波パルスを連続的に発振し、液相と共に流動する反射体からの反射波とのドプラー信号を用い、液相の流速分布を計測する。ところが自由界面を有する水平層状流や波状流では、気液界面で超音波パルスが全反射するため、界面と流路底間での多重反射波が流速の計測を困難にしていた。今回、超音波吸収体の設置、長い計測インターバルの採用、データのビット処理を行う等の工夫により、これらの流れでの2次元的流速分布と、更に水面形状の動的な同時計測に成功した。層状流の流速分布は、同時に行った流れの可視化ビデオ画像を用いた粒子追跡法(PTV)の結果と良く一致すると共に、波状流の流速分布は、理論値と良く一致する結果が得られた。水面形状は、平行線電極を用いた水位計測の結果と良く一致した。