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論文

熱的切断工法による気中及び水中切断時の粉じん挙動調査

副島 吾郎; 岩井 紘基; 中村 保之; 都築 聡*; 安永 和史*; 久米 恭*

平成29年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,20, P. 80, 2018/11

「ふげん」で利用されている原子炉構造材(SUS304)や二重管(Zr-2.5%Nb, Zry-2)の模擬材を対象とし、プラズマアーク切断工法及びレーザ切断工法を用いて、気中切断や水中切断を行った際に発生する粉じんの挙動を調査した。

論文

レーザ及びプラズマ切断時における粉じん挙動・比較調査

副島 吾郎; 岩井 紘基; 門脇 春彦; 中村 保之; 都築 聡*; 安永 和史*; 中田 吉則*; 久米 恭*

平成28年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,19, P. 9, 2017/10

熱的切断工法(プラズマ切断及びレーザ切断)を用いて、気中切断や水中切断を行った際に発生する粉じんの気中等への移行量、移行率及び性状等のデータを取得し、切断工法の違いや切断速度や出力等の切断条件を変化させた際の影響を調査した。

論文

アスファルト固化体リコンディショニング予備試験

副島 吾郎; 瀧谷 啓晃; 水井 宏之; 藤田 義彦*; 明里 栄策*; 遠藤 伸之*; 久米 恭*

平成27年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,18, P. 14, 2016/10

アスファルト固型物を技術基準に適合させるための検討の一環として、リコンディショニング予備試験を実施した。試験体の性状確認により、技術基準の一つである固型物の均質性を確保できる見通しを得た。

論文

基礎架台コンクリート等への放射性物質等の浸透性評価

手塚 将志; 香田 有哉; 藤田 義彦*; 久米 恭*

平成26年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,17, P. 78, 2015/10

解体撤去物等の汚染レベルに応じた分別管理に資するため、「ふげん」のタービン建屋内に敷設されていた復水器の基礎架台コンクリートを供試体として、予め表面のひび割れ状況等の事前観察を行った上で、供試体内部の汚染状況を調査した。事前観察において、供試体のひび割れは鉄筋腐食により生じたものと推察された。次いで、イメージングプレート(IP)を用いた非破壊の汚染調査を行うとともに、供試体から試料を採取して$$gamma$$線放出核種及び$$beta$$線放出核種の分析を行った結果、供試体の表面から内部に至るまで汚染は認められなかった。また、海水由来と推測される大気中の塩素元素が供試体に浸透しているか否か屋外から採取した試料との比較分析を行い、接液環境以外からの物質の浸透挙動に関して検討を加えた。さらに、ひび割れ範囲の確認方法として、コンクリート探傷剤を用いたひび割れ範囲の可視化を検討したところ、目視で容易に確認できたことから、有効な手法であることが判明した。以上の検討結果に基づき、鉄筋腐食によるひび割れが明らかな基礎架台コンクリートについては、保守性を確保する観点から、表面より最大ひび割れ深さ付近までの範囲は確実に分離・除去すること、次いで分離・除去された表面にひび割れ部が残存していれば、既往報告に示された「浸透汚染が必ずしも否定できない範囲」を特定・分離するロジックを適用すべきであることを示した。

論文

埋設技術基準への適合性に係る検討

手塚 将志; 香田 有哉; 藤田 義彦*; 遠藤 伸之*; 久米 恭*

平成26年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,17, P. 78, 2015/10

「ふげん」には、濃縮廃液を固型化したアスファルト固化体が保管され、それらの中には廃棄体の埋設処分に係る基準(埋設技術基準)に適合しないものも存在する可能性があるため、これらは現状のままでは埋設処分できない。そこで、上記の基準に適合しない可能性のある「アスファルト固型物」が基準に適合するよう「再度処理」することを想定し、具体的方策に関する机上調査に加え、予備的な試験も合わせて行った。机上調査では、アスファルトやアスファルト固化体となった時の性状、「アスファルト固型物」の取り扱いや検査方法等について情報を整理した。机上の調査・検討結果から得られた情報をもとに、ごく小規模な「アスファルト固型物」の模擬体や再度処理を想定した固化体(セメント固化体、充填固化体)を試作し、それらの固化特性や化学的特性に関して予備的な試験を行うことで、今後の「再度処理」の検討に資する知見を得た。以上の調査・検討及び試験の結果を踏まえ、現在の埋設技術基準への適合を図っていくための考え方を整理した。そして、整理した考え方に基づき、今後取り組んでいくべき項目を提示し、3$$sim$$5か年程度の期間を想定したロードマップを作成した。

論文

低減容処理灰化樹脂の均質・均一固化体製作技術調査

大谷 洋史; 水井 宏之; 東浦 則和; 坂東 文夫*; 遠藤 伸之*; 山岸 隆一郎*; 久米 恭*

平成25年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,16, P. 66, 2014/10

若狭湾エネルギー研究センターは、「ふげん」の受託研究として、イオン交換樹脂を減容安定化処理した後の残渣を用いたセメント混練固化に関する手法の調査及び試験を行い、以下の結果を得た。(1)粉砕による脱気処理を低減容処理灰化樹脂に施した上でセメント混練を行い、膨張の発生が無いことを確認するとともに、セメント混練固化体について各種試験を行い、均質・均一なセメント固化体が得られること及び強度条件も満足することを確認した。(2)脱気処理した低減容処理灰化樹脂を用いたセメント混練物に、化学混和剤(減水剤)を添加することで、流動性が25%以上増すことを確認した。(3)化学混和剤を添加したセメント混練固化体について各種試験を行い、均質・均一なセメント固化体が得られ、強度条件も満足することを確認した。(4)低減容処理灰化樹脂及びセメント混練固化体からの溶出試験を行い、各々、脱気処理及び化学混和剤添加による影響はないこと、セメント混練固化することによって溶出が抑制されることを確認した。以上の結果から、低減容処理灰化樹脂に対して粉砕による脱気処理及び化学混和剤の適用したセメント混練固化体は、廃棄体の技術要件を満たす見通しが得られた。

論文

減容安定化処理したイオン交換樹脂の均質・均一固化体製作技術調査

大谷 洋史; 坂東 文夫*; 遠藤 伸之*

平成24年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,15, P. 89, 2013/10

若狭湾エネルギー研究センターは、「ふげん」の受託研究として、イオン交換樹脂を減容安定化処理した後の残渣を用いたセメント混練固化に関する手法の調査及び試験を行い、以下の結果を得た。(1)減容安定化処理中の排気ガス及び処理後の模擬灰化樹脂のダイオキシン濃度を測定し、排出及び処理の基準値を満足することを確認した。(2)事前に浸漬等の前処理をしない模擬灰化樹脂のセメント混練固化試験を実施し、著しい膨張が発生することを確認し、必要な強度条件も満足しないことを再確認した。(3)灰化樹脂の脱気方法を調査・検討し、真空減圧脱気と粉砕による脱気の効果を評価し、粉砕による脱気方法が適当な処理方法であることを確認した。(4)粉砕による脱気方法を施した模擬灰化樹脂のセメント混練固化試験を実施し、均質・均一なセメント混練固化体が得られ、強度条件も満足することを確認した。(5)以上の試験結果及び検討結果から、灰化樹脂に粉砕による脱気処理を施し、セメント混練固化することで、廃棄体の技術要件を満たすセメント混練固化体を得られることを確認し、実機への適応が可能なことの見通しを得た。

論文

減容安定化処理装置灰化樹脂の廃棄体適合調査

峰原 英介*; 遠藤 伸之*

平成23年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,14, P. 49, 2012/10

若狭湾エネルギー研究センターは「ふげん」の受託研究として、使用済イオン交換樹脂等を安全かつ効率的に放射性廃棄物として処理・処分するため導入を計画している減圧酸素プラズマ方式による減容安定化処理方式の調査の一環として、本処理装置の原型となる実証機を用いた低減容処理(以下「1stステージ処理」)後の灰化樹脂について、廃棄体の技術要件等への適合性を踏まえた処分の可能性を調査し、以下の結果を得た。(1)均質・均一固化体の仕様の詳細調査を実施し、1stステージ処理後の灰化樹脂がこれに適合する見通しを得た。(2)減容性能等を把握するため、実樹脂を模擬した樹脂の作製及び1stステージ処理を行い、減容性能等を確認した。(3) 1stステージ処理の灰化樹脂を分析することにより、灰化樹脂中に含まれる成分と減容状況を明確にした。(4) 1stステージ処理の灰化樹脂をセメント固化試験を実施することで、必要とされる強度を満たすための混合割合を明確にし、そこで得られる強度を確認した。(5)上述の試験の結果により、1stステージ処理で得られる灰化樹脂のセメント固化体が、廃棄体の技術要件を満たす見通しを得るとともに、ここで考えられる課題を整理した。

論文

Application of sputter etching treatment to the formation of semiconducting silicide film on Si substrate

山口 憲司; 江坂 文孝; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 北條 喜一

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.245 - 250, 2012/06

シリサイド半導体の代表格である$$beta$$-FeSi$$_2$$の薄膜をSi基板上に蒸着する際、蒸着前に低エネルギー($$ge$$1keV)イオンによる基板のスパッタ・エッチ(SE)処理を行うことが有効である。筆者らはこの方法でSi(100)基板上に$$beta$$-FeSi$$_2$$(100)の高配向膜を作製することに成功している。また、透過型電子顕微鏡による断面観察や、放射光を用いたX線光電子分光法並びにX線吸収分光法による表面化学状態の観察により、973Kで成膜した$$beta$$-FeSi$$_2$$薄膜は均質性が高いものの、イオン照射に由来する欠陥を含んでいることを明らかにした。筆者らは、さらに欠陥の少ない薄膜を得るために、より低入射エネルギーでのSE処理を行い、0.8keV(Ne$$^+$$)まで入射エネルギーを下げても、従来の3keVでの処理と同程度の高配向性を有する$$beta$$-FeSi$$_2$$(100)薄膜が作製できることを示した。

論文

Quasi-monochromatic pencil beam of laser-driven protons generated using a conical cavity target holder

西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; 谷本 壮; 金崎 真聡; 余語 覚文; 堀 利彦; 匂坂 明人; et al.

Physics of Plasmas, 19(3), p.030706_1 - 030706_4, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.68(Physics, Fluids & Plasmas)

2J 60fsのチタンサファイアレーザー光を、コニカル形状を持ったターゲットホルダに装着したターゲットに照射することによって、7MeVのコリメートされた陽子線($$10^6$$個/spot)を生成することに成功した。ターゲットホルダ上に陽子に前駆して発生する電子によって生成される電場が陽子線の軌道を変え、エネルギー選択をも行うと考えられる。

論文

廃止措置のためのレーザ切断技術の開発

小林 紘二郎*; 井田 俊雄*; 山口 健志*; 大道 博行; 村松 壽晴; 佐野 一哉; 坪井 昭彦*; 社本 英泰*; 池田 剛司*

レーザ加工学会誌, 19(1), p.63 - 67, 2012/03

福井県庁と福井県の「エネルギー研究開発拠点化計画」をコーディネートする若狭湾エネルギー研究センター(以下、「エネ研」)が連携し、原子炉廃止措置研究開発センター(以下、「ふげん」)の新型転換炉原型炉施設の廃止措置とレーザ応用技術の研究を進める日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」)敦賀本部の協力を得て、高品質固体レーザ(ファイバーレーザ)を利用した原子炉や大型構造物の解体技術の実証化研究を行い、福井発の先端技術を国内外にアピールするとともに、原子炉解体技術等への応用展開を図る研究開発を進めている。廃止措置関連技術の研究やレーザ関連技術の産業利用を推進する中、エネ研とレーザックスは、原子力機構・大学・公設試験研究機関・福井県内企業等の協力も得て、運転終了後の原子炉解体に適した複数技術を比較検討した結果、水中レーザ切断法を有効な原子炉施設の廃止措置技術として選定した。本投稿では、われわれが進める水中レーザ切断の研究開発の取組概要について紹介する。

論文

Radiation effects on film formation and nanostructural changes of iron disilicide thin film

笹瀬 雅人*; 山本 博之; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 272, p.318 - 321, 2012/02

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

イオンビームは薄膜作製において、基板処理,成膜,改質など種々の場面に広く利用される。これはそのエネルギーに応じて固体との相互作用が変化し、照射効果も大きく異なることによる。ここでは、環境に優しい将来の半導体材料として期待される鉄シリサイド薄膜に注目し、全く異なる二つのエネルギー領域で成膜・改質に応用した結果を紹介する。基板の表面処理に応用した例では、数keVのイオンビームを表面に照射することにより、化合物半導体薄膜の膜質向上につなげた。これは基板に適度な量の欠陥を生成することで相互拡散・反応を促進させるとともに、基板との結晶方位関係を一定に保つことに成功したものである。条件を最適化することにより、薄膜/基板界面を原子レベルで急峻なものとすることにもつなげた。また改質に応用した例では、100MeV程度の重イオンを照射して薄膜中にビームトラックを形成させ、半導体から金属への相転移により物性が変化することを見いだした。これらはいずれもイオンビームのエネルギーに応じた固体との相互作用を利用したものである。発表ではイオンビームの固体へのエネルギー付与量,阻止能,欠陥生成の深さ分布などと併せて議論を行う。

論文

Formation of atomically flat $$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si(100) interface using ion irradiated substrate

笹瀬 雅人*; 山本 博之; 倉田 博基*

Thin Solid Films, 520(9), p.3490 - 3492, 2012/02

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

イオン照射した表面は欠陥を多く含むことから、高配向な薄膜を成長させるための基板として用いることは適当でないと考えられてきた。しかしながらわれわれは、1keV程度のごく低エネルギーのイオンを照射したSi基板を用い、Feのスパッタ蒸着により界面の急峻で高配向な$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si(100)薄膜が得られることを見いだした。本研究では透過型電子顕微鏡を用いて得られた薄膜/基板界面を断面観察し、その構造を原子分解能で解析した。さらにより高いエネルギーで照射したSi基板を用いて成膜した試料との比較を行い、界面近傍における構造とその変化について議論した。

論文

Measurement of fluorine distribution in carious enamel around 1.5-year aged fluoride-containing materials

小松 久憲*; 小島 健太郎*; 船戸 良基*; 松田 康裕*; 木地村 太基*; 奥山 克史*; 山本 洋子*; 岩見 行晃*; 恵比須 繁之*; 能町 正治*; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 85, 2012/01

The fluoride contained in some restorative material was demonstrated as a great benefit source for preventing dental caries. However, long-term caries preventive effect of fluoride- containing materials (FCMs) is still a matter of debate, since the amount of fluoride released from FCM decreases with time. The purpose of this study was to measure the fluorine (F) distribution in carious enamel around aged FCMs using an in-air micro-PIGE/PIXE system at TIARA. As a result, no difference in F uptake among the materials in 1.5-year storage indicated that there was no difference in long-term caries preventive effect among the materials used in the present study. Short-term caries preventive effect of FCM could not predict the existence of long-term effect.

論文

レーザ切断による気中解体時の粉じん挙動データ取得・調査

重田 達雄*; 笹瀬 雅人*; 遠藤 伸之*; 長友 仁郎*

平成22年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,13, P. 73, 2011/10

新型転換炉原型炉施設「ふげん」の廃止措置においては、放射能レベルが比較的高い原子炉を水中解体することとしており、原子炉解体時における粉じんをいかに抑制していくかという点が、作業員等の被ばく低減を図るうえで重要となる。熱的切断であるレーザ切断は、切断速度が速く切断幅が狭いことから、工期の短縮化や二次廃棄物発生量の低減が望め、原子炉領域の解体作業へ適用する有力な工法の一つとして検討しているが、レーザ切断時の粉じん挙動に関する知見は得られていない状況にある。このため、今後の解体計画策定や作業員の被ばく低減に向けた検討に資するため、水中切断試験に先立って、気中雰囲気においてレーザ切断時の粉じん挙動試験を実施し、粉じん挙動の基礎データを取得し、切断速度,出力,切断対象材料の材質及び厚さ等の切断条件が気中浮遊物や落下固形物に与える影響を調査した。

論文

水中レーザ切断による原子炉解体技術

小林 紘二郎*; 井田 俊雄*; 山口 健志*; 大道 博行; 村松 壽晴; 佐野 一哉; 坪井 昭彦*; 社本 英泰*; 池田 剛司*

溶接技術, 59(7), p.64 - 69, 2011/07

福井県庁と福井県の「エネルギー研究開発拠点化計画」をコーディネートする若狭湾エネルギー研究センター(以下、「エネ研」)が連携し、原子炉廃止措置研究開発センター(以下、「ふげん」)の新型転換炉原型炉施設の廃止措置とレーザ応用技術の研究を進める日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」)敦賀本部の協力を得て、高品質固体レーザ(ファイバーレーザ)を利用した原子炉や大型構造物の解体技術の実証化研究を行い、福井発の先端技術を国内外にアピールするとともに、原子炉解体技術等への応用展開を図る研究開発を進めている。廃止措置関連技術の研究やレーザ関連技術の産業利用を推進する中、エネ研とレーザックスは、原子力機構・大学・公設試験研究機関・福井県内企業等の協力も得て、運転終了後の原子炉解体に適した複数技術を比較検討した結果、水中レーザ切断法を有効な原子炉施設の廃止措置技術として選定した。本投稿では、われわれが進める水中レーザ切断の研究開発の取組概要について紹介する。

論文

加速器照射による中性子照射スエリング予測研究

笹瀬 雅人*

平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12, P. 52, 2010/10

高速炉用炉心構造材の実用化段階の照射環境下(高温・高照射量)でのスエリング特性評価を目的とし、高エネルギーイオン照射と電子顕微鏡観察等を通じて、炉心構造材候補材料のスエリング挙動に関する研究を、平成18$$sim$$平成21年の研究期間で実施した。平成21年度研究として、照射損傷量をパラメータとし、10MeV炭素イオン及び3MeVヘリウムイオンを連続的に照射した構造材試料(PNC316, PNC1535, 9Cr-ODS鋼, 12Cr-ODS鋼、及び再結晶-ODS鋼)の照射挙動を透過型電子顕微鏡により評価した。その結果、次期候補材料であるPNC1535, 9Cr-ODS鋼において、250dpaの高損傷領域まで10%以下の低スエリング率に抑えることができ、耐スエリング特性に優れた材料であることが証明された。また、ステンレス鋼の組成,結晶中の転移が、スエリング特性に与える影響について系統的な評価・検討も合わせて行った。無転位試料である再結晶ODS鋼のスエリング挙動との比較から、材料中の転位がスエリング率を低下させていることを、定性的に明らかにした。

論文

機械的及び熱的切断による解体粉じん挙動データ取得・調査

重田 達雄*; 天田 健一*; 笹瀬 雅人*; 遠藤 伸之*; 長友 仁郎*

平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12, P. 78, 2010/10

新型転換炉原型炉施設「ふげん」の廃止措置においては、放射能レベルが比較的高い原子炉を水中解体することとしており、原子炉解体時における粉じんをいかに抑制していくかという点が、作業安全上重要となる。「ふげん」は、炉心を構成する圧力管(Zr-2.5%Nb合金),カランドリア管(Zry-2)にジルコニウム合金が使用されているが、これらの水中切断時における粉じん挙動データにかかわる知見が少ないことから、炉心を構成する材料の水中解体を模擬できる水中切断時粉じん挙動評価試験システムを構築し、粉じん挙動データを取得している。平成22年度は、21年度までに水中熱的切断の代表として実施してきたプラズマ切断工法に引き続き、水中機械切断の代表としてアブレイシブウォータージェット(AWJ)切断工法にて、圧力管,カランドリア管,上部圧力管延長管,炭素鋼及びステンレス鋼の平板材を対象とした切断試験を実施するとともに、プラズマ切断工法の追加試験として、ステンレス鋼,炭素鋼,アルミニウムの平板材を対象とした切断試験を実施し、切断時に発生した気中及び水中浮遊物,沈降固形物の重量測定や成分分析を行った成果を報告する。

論文

水素分離(不純物)装置の基礎試験を含む調査,6

天田 健一*; 長友 仁郎*; 小林 重忠*

平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12, p.61 - 62, 2010/10

高速増殖炉の熱を用いて水素生成が行えるハイブリッド熱化学法を念頭に、同法で発生することが懸念されている硫化水素等の不純物ガスを対象として、吸着剤を使用して除去分離回収することにより水素を精製する方法を調査する目的で、2008年度までに実施した基礎試験をもとに、除去効率の効率化が図れる温度・圧力スイング濃縮法に関する基礎試験と自動化連続運転の可能性を評価する試験を実施した。また、今後の設計研究に資するためHy2S法のパイロット規模施設の設計・建設技術に関する情報を調査し整理した。

論文

X-ray photoelectron and X-ray absorption spectroscopic study on $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ thin films fabricated by ion beam sputter deposition

江坂 文孝; 山本 博之; 松林 信行*; 山田 洋一*; 笹瀬 雅人*; 山口 憲司; 社本 真一; 間柄 正明; 木村 貴海

Applied Surface Science, 256(10), p.3155 - 3159, 2010/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:43.67(Chemistry, Physical)

放射光を用いたX線光電子分光法(XPS),X線吸収分光法(XAS)を用い、イオンビームスパッタ蒸着法により作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜の表面化学状態及び深さプロファイルを非破壊的に解析した。873$$sim$$1173Kで成膜した試料についてXPS測定を行った結果、基板温度973Kでは、励起エネルギー(分析深さ)の減少とともにSiO$$_{2}$$及びSiO$$_{2-x}$$に起因するピークの割合が増加することを明らかにした。この結果から、最表面に1nm以下のSiO$$_{2}$$層が、さらにその直下にSiO$$_{2-x}$$層が形成されていることを確認した。また、XASによるFe-L吸収端測定では、873Kで成膜した場合には未反応のFe、1173Kでは$$alpha$$-FeSi$$_{2}$$の存在する可能性が示唆された。

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