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JNC TJ1420 2001-042, 71 Pages, 2002/03
JNC-TJ1420-2001-042.pdf:2.53MB
科学技術庁においては、21世紀を指向した、深部地層の持つさまざまな特徴を活かし利用する地底総合開発構想(ジオトピア構想)の検討を進めてきた。ジオトピア構想の目指すところは、地下に安全で、快適で、利便な環境を創出して行くことである。そのためにはジオトピア研究の推進が不可欠であり、広域にわたる研究を有機的、効果的にプロジェクトへ移行させるためには、ジオトピア研究センター設立が必要である旨提言してきた。本年度の検討は、昨年度に行われた検討成果を基盤とし、ジオトピアプロジェクトとして実現するまでを、シナリオとして明確化する目的で進められた。検討の成果として、地球の工学として位置づけされるジオトピア研究は、地球研究の一端を担うものであり、研究分野に対するフィロソフィーとして、宇宙から地底までを横断的に捉えていきべき点を強調した。また、ジオトピア研究センターの実現化に当っての検討諸課題を明らかにすると同時に、同センターでの研究テーマを、ベーシックサイエンス、デザインオーソリティ確立の観点から調査分類を行い、各々のテーマ別の具体的項目を例示した。さらに、ジオトピア研究センターと地域社会との関わりについて検討し、施設概念、運営体制のイメージを明らかにすることにより、実現化に当っての地域への誘致誘発のシナリオ、波及効果、シナジー効果等を考察した。最後に、全体計画熟度向上のために必要とする課題を示した。
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JNC TJ1420 2001-041, 161 Pages, 2001/03
JNC-TJ1420-2001-041.pdf:7.98MB
動力炉・核燃料開発事業団においては、地下を人類に残された重要な未利用領域の一つとして位置づけ、地下(地底)のもつ様々な特徴を活かし利用するための地底総合開発構想(ジオトピア構想)の検討を1987年度(昭和62年度)から継続して進めてきている。昨年度(昭和63年度)の検討において、ジオトピア研究を、地下・地底環境、広義には地球をよく知るためのベーシックサイエンスと固体地球環境を利用していくためのテクノロジーの両輪からなるいわゆる地球の工学を発展させるものとした。このような視点から、研究分野としては宇宙から地底までを横断的に捉えていくべきものとされた。本年度は、昨年度の検討成果を踏まえて、研究開発要素・課題を地球工学的な観点からの検討によりさらに深め、この領域での研究項目の抽出検討を行うとともに、ジオトピア構想の実現化にむけた推進方策について、総合的見地から方針を検討することとした。検討の成果として、自然環境を維持するために開発区域を明確に区分し、開発を段階的計画的に進めるべきであるとした。これを受けて日本列島の地質学的特徴および地下利用における地質学的特質について検討し、研究・技術開発課題をまとめた。さらに利用方法と建設技術について検討し、予想される要求項目と技術開発課題をまとめた。最後に、これらの研究をすすめるためにはジオトピア研究センターが必要不可欠であることを本年度のテーマにそって示した。
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JNC TJ4420 2000-006, 148 Pages, 2000/03
JNC-TJ4420-2000-006.pdf:4.95MB
核燃料サイクル開発機構においては、もんじゅ再開を目指して、システムの信頼性向上のための改良検討とあわせて、地域社会の理解を得る努力を実施している。また、もんじゅ再開後のもんじゅあり方は、わが国の高速炉開発のみならず、世界の原子力開発の流れに大きく波及するものである。したがって、国際社会が期待する原子力開発の理念を的確に捉えて、もんじゅの位置づけを明確にすることが重要である。さらに、これまでの原子力立地での問題点、特に、立地地域(地元)と電力消費地との様々な乖離要因を減少し得るような立地地域を重視した立場で、地場の移行を十分反映させた原子力システムのコンセプト作りに重点を置くことが不可欠である。また、もんじゅを機軸とする高速炉が、持続性のある信頼性の高いエネルギー供給システムに成熟していくためには、ライフサイクル経済、資源・環境経済といった社会経済の立場からも期待されるシステムでなければならない。本調査では、もんじゅを活用の場に柔軟にデビューさせ得る方策として、新たな原子力産業の誘発と送電経費削減に期待の高い中小の原子炉コンセプトとそれらの運用イメージを調査した。
小奈 勝也*
JNC TJ6420 99-001, 76 Pages, 1999/02
放射性廃棄物の処分技術として、核燃料サイクル機構ではこれまでレーザーによる岩盤掘削技術、超電動エレベータ技術による搬送技術、さらには廃棄物潛在熱の有効利用が可能なゼーベック素子発電、スターリングエンジン発電技術等の研究を行ってきた。これらの研究を実施するに当たっては、地層処分に関る研究施設の立地優位性を考えた場合、地域産業の活性化、あるいは地域における科学技術への関心を高めることが大きな目標の一つとなり、そのためには地域の人々に化学・技術を具体的な形で提示し、関心と理解を得るすることが効果的である。この考え方にもとづき、従来例えばスターリングエンジン、ゼーベック発電、フライホイール等についての小型模型を試作し、原理の実証を行って定時してきた。今年度は、平成9年度に行った超伝導エレベータに関する小型模型の設計検討の経過を受けて、これの開発研究をさらに一歩進めたものである。もともとエレベータ開発の目的は、深地層間の搬送に対処するために新たにケーブルレスシステムを開発するところにある。エレベータに超伝導マグネットを搭載したシステムや、永久磁石を搭載したシステムの実証は既になされており、一定レベルまでは垂直運動についてH既に搬送技術が確立しているといえる。しかしながら、ケーブルレスエレベータの利点である同一シャフトに複数エレベータ運行を可能とするためには、水平から垂直への連続運動、垂直運動の分岐システムを開発する必要がある。このためYBCOバルク超伝導体のもつ強力なピン止め効果に着目し、これを活用して無制御で完全非接触の安定浮上を可能とする方法について検討してきた。今年度はこれらの成果をベースとしてた小型模型を製作し、実証並びにデータの取得を行ったものである。あわせて、制動時の電気回生を効率良く利用するためにフライホイールによる電力一時貯蔵技術について、同じく超伝導によるピン止め効果を利用した装置模型により必要なデータ取得を行い、それらの成果をまとめたものである。
小奈 勝也*
PNC TJ1360 97-001, 53 Pages, 1997/03
放射性廃棄物の処分に係る研究施設の立地誘発のために、昭和60年度より「ジオトピア構想」という地下環境の開発利用に関する調査研究を実施してきている。超電導エレベータや温度差利用駆動モータ等の革新的技術の開発は、このような背景から着手したものである。さらに、より地域振興への貢献と科学技術への関心を高めることを目標として、平成3年よりその技術を一般市民が理解し易い模型などの「触れる」形態にする作業を実施してきており、放射性廃棄物から発生する熱を利用することを目標とした熱電変換素子(ゼーベック素子)を組込んで駆動する模型や温度差で駆動するモータ(スターリング・エンジン)等の検討を実施してきた。今年度は、これら熱(温度差)利用を発生源に近い環境から、「上流域」、「中流域」、「下流域」を区別して、それぞれの区分に適したシステムの開発を検討した。「上流域」では、スターリング・エンジンを発電システムへ組込むことを想定したモデルの製作に関する予備検討を行った。検討に際しては、関係者からなる検討会を設置して行った。「中流域」では、ゼーベック素子による発電システムを、電池への充電を可能にするシステムを検討した。「下流域」では、様々な気体分子をファンデル・ワールス力で包含させた、いわゆる「ガス・クラスレート(気体の水和物)」の分解圧を利用した駆動システムを検討した。
小奈 勝也*
PNC TJ1360 96-002, 58 Pages, 1996/03
放射性廃棄物の処分に係る研究施設の立地誘発のために、昭和60年度より「ジオトピア構想」という地下環境の開発利用に関する調査研究を実施してきている。この中では、地域との信頼性向上には形の見えない計画や構想よりも、地下開発利用から様々な分野への実用化が見込める技術の確率をめざす方が、技術の経済的波及効果や産業振興との関係を理解させ易く、効果的であるとの考えに至った。革新的技術の開発として手掛けた超電導エレベーターやレーザー岩盤掘削等は、このような背景から着手したものである。さらに、より先導的技術の開発を実施するために、平成3年度より対象技術の摘出を行うと同時に、その技術を一般市民が理解しやすい模型等の「触れる」形態にする作業を実施してきており、放射性廃棄物が発生する熱を利用することを目標とした熱電変換素子(ゼーベック素子)を組込んで駆動する模型や、温度差で駆動するモーター(スターリングエンジン)等の試作製作を実施してきた。これらの熱利用システムの中から、今年度は放射線の影響を全く考慮する必要がないスターリングエンジンの効率的熱利用への検討を行い、いわゆる廃熱の存在する温度差(数10度
数100度)があれば、その温度差から発電が可能であることを、一般に理解させ得る形態模型の研究・施策を実施したものである。
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PNC TJ1360 93-001, 128 Pages, 1993/03
地下は人類にとっての重要な未踏領域の一つであり、地下(地底)の持つ様々の特徴を活かし利用するための検討は必要かつ重要である。このため動力炉・核燃料開発事業団では地底総合開発構想(ジオトピア構想)として過去5年間にわたり検討を進めてきた。本構想の実現にあたっては、地下をよく知るための探査・診断技術、深部との往来・通信技術、建設・施工技術等、幅広いシステム工学、人間工学等に係わる技術検討が必要と考え、昨年度からは地下開発に関する先導的新技術に焦点を当て調査研究を進めることとした。熱電変換は、近年ペルチェ効果によるソリッド・ステート冷却・加熱が盛んに利用され、とりわけ光通信用半導体レーザなどの精密温度制御は、電子デバイスの高性能化の代表例である。一方、ゼーベック効果を利用した熱電発電システムは、12年間の宇宙旅行後、1989年8月に海王星に大接近した惑星探査機VOVAGER2号の発電器として使われ、長寿命電源としての信頼性が高いことが再確認された。ジオトピア構想の検討では、これまでに地下空間において独立してエネルギーを抽出していく技術、とりわけ小温度差を駆動エネルギーとして利用する各種の変換技術を検討してきた。本年度は、その中から熱電素子に注目し、その研究開発状況と利用形態について調査し、とりまとめを行った。超電導、レーザー等の先端技術を模倣あるいは駆使した模型、玩具等グッズの制作メーカーを調査し、これらのなかからテラフォーミングに利用可能な単体の設計背景、発展計画等も調査した。
小奈 勝也*
PNC TJ6360 93-001, 43 Pages, 1993/01
人形峠事業所では現在雷雲の発生状況を地上電界値の測定により行い、落雷の予測、防雷につながる基礎データの取得を行っている。これは新技術開発の一環として精密機器やソフトなどを雷のサージから保護することを狙いとしたものであり、今後の効果的な研究のために取得データの有効な整理、解析をはじめ研究シナリオの検討が課題となる。一方雷をエネルギーという観点からみれば単に雷を地中に逃がすだけでなく、積極的な利用(利雷)が考えられるが、これの可能性について検討することは意義がある。検討の成果を要約すれば、はじめに人形峠事業所の雷研究のフィールドとしての評価を行った。その結果、夏、冬の観測地としては適当な実験地といえるものである。しかしながら、ロケット誘雷実験などによる積極的な研究を進める場合、安全上広さが不十分であると見られる。これはロケット以外の例えば電磁力利用装置を用いる場合も飛行体と誘雷用ワイヤの打ち上げを考えるならば同様の問題は避けられない。しかし現状検討段階の水誘雷やレーザ誘雷など新しい技術を適用出来るならば実験地の可能性はある。雷エネルギーは計算上は巨大なエネルギーとなるが、その直接利用については現状アイディア段階であり、実用化にはまだ遠いと言わねばならない。雷に伴う電磁界の生物への影響も情報整理から進める必要がある。
小奈 勝也*
JNC TJ7400 2005-056, 84 Pages, 1990/06
事業団が進める地層科学研究の目的の一つに、処分技術の実現可能性を評価するために、処分に係わる建設・操業・埋め戻しのための技術開発を行うという計画がある。その研究範囲は、例えば、地層環境に与える影響を極力少なくする掘削技術の開発・影響を受けた部分を修復するクラウト技術などを含んでいる。坑道の掘削技術は、掘る、穿つ、これらの為に、発破や機械又は水圧を用いた破砕・削岩などを行うという物理的な方法を原点としており、古来より引き続いているものである。これらの工法は、確立した技術ではあるが、更に岩盤への影響を極力小さくとどめ、坑壁の修復も容易に可能というような技術開発を前提とすると、化学的な工法も含め革新的な要素が組み込まれてくることが必要と考えられる。一部の専門家からも、安全でスピーディーな掘削システムを使って地下にもぐるといった提案が地底総合開発構想などの場でなされている。このため、坑道掘削に関する革新的高度技術について可能性を調査するとともに、今後の研究課題について検討し、本年度はデザインオーソリティーの確立にはニューコンセプトとヒューマンフィッティングが重要と考え、掘削技術の高度化にレーザー技術の適用を検討した。
小茶 勝也*
PNC TJ4360 89-001, 71 Pages, 1989/03
科学技術庁においては、21世紀を指向した、深部地層の持つさまざまな特徴を活かし利用する地底総合開発構想(ジオトピア構想)の検討を進めて来た。ジオトピア構想の目指すところは、地下に安全で、快適で、利便な環境を創出して行くことである。そのためにはジオトピア研究の推進が不可欠であり、広範にわたる研究を有機的、効果的にプロジェクトへ移行させるためには、ジオトピア研究センター設立が必要である旨提言してきた。本年度の検討は、昨年度に行われた検討成果を基盤とし、ジオトピアプロジェクトとして実現するまでを、シナリオとして明確化する目的で進められた。検討の成果として、地球の工学として位置づけされるジオトピア研究は、地球研究の一端を担うものであり、研究分野に対するフィロソフィーとして、宇宙から地底までを横断的に捉えていくべき点を強調した。また、ジオトピア研究センターの実現化に当たっての検討諸課題を明らかにすると同時に、同センターでの研究テーマを、ベーシックサイエンス、デザインオーソリティ確立の観点から調査分類を行い、各々のテーマ別の具体的項目を例示した。さらに、ジオトピア研究センターと地域社会との関わりについて検討し、施設概念、運営体制のイメージを明かにすることにより、実現化に当たっての地域への誘致誘発のシナリオ、波及効果、シナジー効果等を考察した。最後に、全体計画熟度向上のために必要とする課題を示した。
秋山 守*; 宮崎 慶次*; 竹下 寿英*
PNC TJ2360 88-001, 222 Pages, 1988/03
最近の超電導技術開発の進展は、原子力分野への適用可能性を拡げており、将来のFBR開発にも、様々の適用可能性が考えられる。本研究では、初めに超電導の特徴と基盤となる技術を調べ、原子力関連分野への超電導技術導入の領域とその導入プロセスを検討した。その後、FBRへの適用分野として超電導電磁ポンプ及び液体金属MHD発電システムに注目し、基本概念と効果、今後の開発課題を明らかにした。超電導の電磁ポンプへの適用では、交流誘導式ポンプ(ALIP)、DCファラデー型ポンプ、及びフローカプラーのフィージビリティが高い。将来への課題としては、ALIPに対する交流超電体の開発、DCファラデー型ではシステム構成そのもの、フローカプラーでは強い磁場の有効な活用があり、具体的な数料検討をすすめる必要がある。超電導のMHD発電システムへの適用では、中央発電所の場合と、宇宙用発電の場合を検討した。中央発電所方式では、サイクルとして2成分2相流エリクソンサイクルが最も有望と考えられるが、現行の温度条件の制約、低温側タービンとの結合の必要性等が効率と経済性上の課題となる。宇宙用発電では、軽量小型化、高信頼度が重要視されるので、高温FBR及び超電導による利点が大いに活かせる。今後の液体金属MHD発電システム開発の課題としては、磁場端部(損失)効果の低減、熱サイクル・流体加速法の工夫、作動流体の沸騰、凝縮等の特性の把握と有効利用、等がある。電磁流体力学の応用としては、FBRの緊急冷却系、核融合Li冷却、電磁冶金、電磁推進等が考えられ、技術開発の波及効果は大きい。