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論文

Irradiation test about oxidation-resistant graphite in WWR-K research reactor

柴田 大受; 角田 淳弥; 坂場 成昭; 大崎 貴士*; 加藤 秀樹*; 井澤 祥一*; 武藤 剛範*; Gizatulin, S.*; Shaimerdenov, A.*; Dyussambayev, D.*; et al.

Proceedings of 8th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2016) (CD-ROM), p.567 - 571, 2016/11

高温ガス炉(HTGR)に用いられている黒鉛について、さらなる安全裕度を確保するため、耐酸化性を向上させることが望ましい。黒鉛表面へのSiC被覆は、そのための候補技術である。原子力機構と日本の黒鉛メーカ4社:東洋炭素,イビデン,東海カーボン,新日本テクノカーボンとで、耐酸化黒鉛を炉内黒鉛構造物に適用する研究を進めている。国際科学技術センター(ISTC)のパートナープロジェクトとして、カザフスタン共和国の核物理研究所(INP)のWWR-K炉により、照射キャプセル2体により耐酸化黒鉛に対する中性子照射試験を実施した。WWR-K炉で、照射温度1473Kにおける10サイクル200日間の照射試験を完了した。最大の高速中性子(E$$>$$0.18MeV)照射量は、中央の照射孔に装荷したキャプセルで1.2$$times$$10$$^{25}$$/m$$^{-2}$$、炉側部の照射孔に装荷したキャプセルで4.2$$times$$10$$^{24}$$/m$$^{-2}$$であった。照射後の試験片について、寸法、重量測定、光学顕微鏡による外観観察を実施した。今後、炉外での酸化試験を行う計画である。

論文

Irradiation test and post irradiation examination of the high burnup HTGR fuel

植田 祥平; 相原 純; Shaimerdenov, A.*; Dyussambayev, D.*; Gizatulin, S.*; Chakrov, P.*; 坂場 成昭

Proceedings of 8th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2016) (CD-ROM), p.246 - 252, 2016/11

燃焼度100GWd/t付近で使用する高温ガス炉の新型TRISO燃料の照射性能を調べるため、カザフスタン共和国核物理研究所(INP)のWWR-K照射炉においてキャプセル照射試験が実施された。照射されたTRISO燃料試料は、原子力機構が新たに設計し、HTTR燃料製造技術に基づいて製造されたものである。燃焼度100GWd/tまでの照射により当初予想量を超える核分裂生成物ガスの放出は起こらなかったものと考えられる。加えて、照射済みTRISO燃料の健全性評価と将来のさらなる高燃焼度化に向けた温ガス炉燃料設計の高度化を目的とした照射後試験を計画している。

報告書

Irradiation test with silicon ingot for NTD-Si irradiation technology

竹本 紀之; Romanova, N.*; 木村 伸明; Gizatulin, S.*; 斎藤 隆; Martyushov, A.*; Nakipov, D.*; 土谷 邦彦; Chakrov, P.*

JAEA-Technology 2015-021, 32 Pages, 2015/08

JAEA-Technology-2015-021.pdf:3.15MB

日本原子力研究開発機構・照射試験炉センターでは、産業利用拡大の観点からJMTRを活用した中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法によるシリコン半導体製造を検討している。この検討の一環として、カザフスタン共和国核物理研究所(INP)との原子力科学分野における研究開発協力のための実施取決め(試験研究炉に関する原子力技術)のもとで、INPが有するWWR-K炉を用いたシリコンインゴット試料の照射試験を行うこととした。まず、シリコン回転装置を製作してWWR-K炉に設置するとともに、シリコンインゴット試料の照射位置における中性子照射場の評価を行うため、フルエンスモニタを用いた予備照射試験を行った。次に、予備照射試験結果に基づき、2本のシリコンインゴット試料の照射試験を行うとともに、照射後の試料の抵抗率等を測定し、試験研究炉を用いた高品位シリコン半導体製造の商用生産への適用性について評価を行った。

論文

Irradiation performance of HTGR fuel in WWR-K research reactor

植田 祥平; Shaimerdenov, A.*; Gizatulin, S.*; Chekushina, L.*; 本田 真樹*; 高橋 昌史*; 北川 健一*; Chakrov, P.*; 坂場 成昭

Proceedings of 7th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2014) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2014/10

カザフスタン共和国核物理研究所(INP)のWWR-K照射炉において、実用小型高温ガス炉の通常運転条件下での燃焼度100GWd/t-Uを目標とする高温ガス炉燃料を用いたキャプセル照射試験が実施されている。本照射試験は、国際科学技術センター(ISTC)の枠組のもとで原子力機構とINPが共同で実施する、カザフスタンでは初の高温ガス炉燃料照射試験である。本照射試験では、原子力機構が新たに、HTTRの燃焼度(最高33GWd/t-U)よりも高い100GWd/t-Uへの高燃焼度化設計を施した$$^{235}$$U濃縮度10%未満の低濃縮UO$$_{2}$$燃料核TRISO被覆燃料粒子を用いている。本照射試験に供したTRISO被覆燃料粒子および燃料コンパクト試料は共に、HTTR燃料製造技術にもとづいて日本の原子燃料工業が製造したものである。WWR-Kにおけるヘリウムガススウィープキャプセルおよびガススウィープ設備は共に、INPが設計・製作した。本照射試験は2012年10月に開始され、2015年2月末までに完了する予定である。本照射試験は燃焼度69GWd/t-Uに到達し、新設計のTRISO被覆燃料粒子の健全性を確認した。さらに、燃料設計時に予測した通り、製造時のSiC層破損粒子が照射中に追加破損したことによると考えられる核分裂生成物ガスの放出が観察された。

論文

Irradiation test plan of oxidation-resistant graphite in WWR-K research reactor

角田 淳弥; 柴田 大受; 坂場 成昭; 大崎 弘貴*; 加藤 秀樹*; 藤塚 公仁弘*; 武藤 剛範*; Gizatulin, S.*; Shaimerdenov, A.*; Dyussambayev, D.*; et al.

Proceedings of 7th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2014) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2014/10

黒鉛は、黒鉛減速・ヘリウム冷却炉である高温ガス炉(HTGR)の炉内構造物として使用される。HTGRの空気侵入事故時には、TRISO被覆燃料粒子の表面にSiO2が形成され、SiCの酸化は進行せず、核分裂生成物は燃料粒子内に保持される。近年提案された安全性の新しい概念を導入した本質的安全高温ガス炉の安全性を究極に高めるため、耐酸化燃料を炉内黒鉛構造物使用に使用することで、TRISO被覆燃料粒子及び燃料コンパクトの破損を防ぐことが期待される。黒鉛の表面にSiCを被覆した黒鉛は、耐酸化黒鉛の候補材の一つであり、原子力機構と黒鉛製造メーカ4社は、耐酸化黒鉛開発の共同研究を立ち上げた。また、国際科学技術センターパートナープロジェクトの下、原子力機構とカザフスタン核物理研究所は、耐酸化黒鉛に及ぼす照射の影響の研究を開始した。照射試験に使用する黒鉛を選定するため、耐酸化黒鉛の予備酸化試験を実施した。本報告は、耐酸化黒鉛の予備酸化試験の結果、照射目試験計画、照射試験及び照射後試験計画について述べる。

報告書

$$^{99}$$Mo製造におけるMoリサイクル技術の予備試験,1; Mo吸着剤の再利用評価(共同研究)

木村 明博; 新関 智丈*; 掛井 貞紀*; Chakrova, Y.*; 西方 香緒里; 長谷川 良雄*; 吉永 英雄*; Chakrov, P.*; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2013-025, 40 Pages, 2013/10

JAEA-Technology-2013-025.pdf:2.62MB

照射試験炉センターでは、JMTRを用いた(n,$$gamma$$)法による$$^{99}$$Mo製造に関する技術開発を行っている。(n,$$gamma$$)法は簡便な反面、製造される$$^{99}$$Moの比放射能は低く、そこから得られる$$^{99m}$$Tc製品の放射能濃度も低下する欠点がある。そこで、効率よくMoを吸着するための吸着剤として、PZC及びPTCを開発した。一方、これら吸着剤は使用した後、放射性廃棄物として廃棄されるため、再利用による放射性廃棄物の低減化を実用化するとともに、希少資源であるMo原料をリサイクルする必要がある。本報告書は、試作した再利用可能なPZC及びPTCの合成方法並びにMo吸着/溶離特性、$$^{99}$$Mo吸着/$$^{99m}$$Tc溶離特性及びリサイクル性等を調査するために行ったコールド試験及びホット試験についてまとめたものである。

論文

Evaluation of selected grades of beryllium metal as reflector materials for extended lifetime performance

Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 竹本 紀之; 伊藤 正泰; 堀 順一*; Chekushina, L.*; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 河村 弘

Proceedings of 6th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-6) (Internet), 9 Pages, 2013/10

JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。このJMTRでは、中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRの再稼働の一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討を行っている。長寿命化の検討において、ベリリウムの化学的,核的及び照射特性を把握することが、ベリリウムの材質選定に必要不可欠である。本研究は、3種類の異なった金属ベリリウム(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、未照射における水中での腐食特性などの特性データを取得するとともに、金属ベリリウムの断面積測定カザフスタン共和国のWWR-K炉を用いた照射試験を実施し、生成されるトリチウムやヘリウムの放出挙動評価を行った。本発表では、長寿命化を目指した中性子反射体材料の特性試験結果及び今後の試験計画について報告する。

論文

Development of beryllium material for reflector lifetime expansion

Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 児玉 光雄*; 河村 弘

Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 9 Pages, 2012/10

JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。このJMTRでは中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRは2012年に再稼働する予定であるが、その一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、3種類の異なった金属Be(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、未照射における引張強度などの特性データを取得するとともに、金属Beと水との相互作用の解明、照射試験計画及び新たに実施するJMTRでの照射試験準備、特性試験技術開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の特性試験結果及び今後の試験計画について報告する。

報告書

シリコン回転装置の設計,製作及び輸送

木村 伸明; 今泉 友見; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 斎藤 隆; 堀 直彦; 土谷 邦彦; Romanova, N. K.*; Gizatulin, S.*; Martyushov, A.*; et al.

JAEA-Technology 2012-012, 34 Pages, 2012/06

JAEA-Technology-2012-012.pdf:12.91MB

原子力機構照射試験炉センターでは、産業利用拡大の観点から材料試験炉(Japan Materials Testing Reactor: JMTR)を活用した中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法によるシリコン半導体製造を検討している。この検討の一環として、カザフスタン共和国国立原子力センター(NNC-RK)と原子力機構との原子力科学分野における研究開発協力のための実施取決め(試験研究炉に関する原子力技術)における特定協力課題のうち、シリコン半導体製造に関する技術(STC No.II-4)のもとで、NNC-RKの核物理研究所(INP)にあるWWR-K炉を用いて、高品位シリコン半導体製造のためのシリコン試料の照射試験を行う。本照射試験の実施に先立ち、シリコン試料の照射試験に必要となるシリコン回転装置を原子力機構で製作し、照射試料とともにINP-NNC-RKに輸送した。本報告書は、シリコン回転装置の設計、製作、性能試験及び輸送手続きについてまとめたものである。

論文

Status of $$^{99}$$Mo-$$^{99m}$$Tc production development by (n,$$gamma$$) reaction

土谷 邦彦; Mutalib, A.*; Chakrov, P.*; 神永 雅紀; 石原 正博; 河村 弘

JAEA-Conf 2011-003, p.137 - 141, 2012/03

JMTR再稼働後の産業利用の一環として、医療診断用アイソトープである$$^{99m}$$Tcの親核種である(n, $$gamma$$)法を用いた$$^{99}$$Moの製造を計画している。日本はこの$$^{99}$$Moを全量海外からの輸入に依存しているため、メーカや外国の研究機関と共同で、JMTRを用いた$$^{99}$$Mo製造に関するR&Dを行っている。R&Dの主な項目は、(1)MoO$$_{3}$$ペレットの製造技術開発、(2)$$^{99m}$$Tcの抽出・濃縮、(3)$$^{99m}$$Tc溶液の標識試験、及び(4)Moリサイクルである。特に、(2)のR&Dについては、BATAN及びINP-KNNCとの国際協力を活用して、2009年から試験を行っている。本発表では、この国際協力で得られた成果を報告するとともに、JMTRで整備している照射試験設備について紹介する。

論文

Status of material development for lifetime expansion of beryllium reflector

Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 児玉 光雄*; 河村 弘

JAEA-Conf 2011-003, p.93 - 97, 2012/03

JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。このJMTRでは中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRは2011年に再稼働する予定であるが、その一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、3種類の異なった金属ベリリウム(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、材料の純度,焼結方法,引張強度などの特性データを取得するとともに、金属ベリリウムと水との相互作用の解明、新たに実施するJMTRでの照射試験準備、特性試験技術の開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の特性試験結果について報告する。

報告書

Status of international cooperation in nuclear technology on testing/research reactors between JAEA and INP-NNC

河村 弘; Chakrov, P.*; 土谷 邦彦; Gizatulin, S.*; 竹本 紀之; Chakrova, Y.*; 木村 明博; Ludmila, C.*; 谷本 政隆; Asset, S.*; et al.

JAEA-Review 2011-042, 46 Pages, 2012/02

JAEA-Review-2011-042.pdf:2.69MB

カザフスタン共和国の国立原子力センター(NNC)と日本原子力研究開発機構(JAEA)との原子力科学分野における研究開発協力のための実施取決め(試験研究炉に関する原子力技術)に基づき、4項目の特定協力課題を2009年6月から実施している。4つの特定協力課題は、(1)中性子照射場における計測機器の国際標準化、(2)RI製造に関する照射技術、(3)試験研究炉で使用するベリリウム製反射体の長寿命化、及び(4)シリコン半導体製造に関する技術であり、情報交換、人員派遣及び共同実験を行っている。本報告書は、これら4つの協力課題についてWWR-K炉を用いた照射技術開発の現状と今後の計画についてまとめたものである。

報告書

(n,$$gamma$$)法用モリブデン吸着材の$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離特性の再確認試験; RI製造に関する照射技術(STC No.2$$-$$II)に関する共同実験報告書(共同研究)

木村 明博; 出雲 寛互; 土谷 邦彦; 堀 直彦; 石原 正博; Bannykh, V.*; Gluschenko, N.*; Chakrova, Y.*; Chakrov, P.*

JAEA-Testing 2010-002, 20 Pages, 2010/08

JAEA-Testing-2010-002.pdf:2.92MB

日本原子力研究開発機構の材料試験炉(JMTR)は、医療診断用RIである$$^{rm 99m}$$Tcの親核種$$^{99}$$Moの(n,$$gamma$$)法による製造を検討している。モリブデン吸着材として、現在利用されている高分子ジルコニウム化合物(PZC)とモリブデン酸ジルコニウムゲル(Zrゲル)に着目し、2009年10月にカザフスタン国立原子力センター(NNC)との第一回共同実験により、$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{99m}$$Tc溶離試験を行った。PZC及びZrゲルの$$^{99}$$Mo吸着性能に関しては従来の研究と同等の結果が得られたが、PZCからの$$^{rm 99m}$$Tcの溶離性能に関しては従来の研究よりも低い結果となった。このため、NNCにて$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離に関する再試験を行った。その結果、従来の研究と同等の$$^{rm 99m}$$Tcの溶離性能が得られるとともに、アルミナカラムを使用した$$^{rm 99m}$$Tcの溶離液からの不純物除去特性を明らかにし、高純度の$$^{rm 99m}$$Tc溶離液を得る見通しが得られた。

報告書

(n,$$gamma$$)法用モリブデン吸着材の$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離特性; RI製造に関する照射技術(STC No.2-II)に関する共同実験報告書(共同研究)

木村 明博; 出雲 寛互; 土谷 邦彦; 堀 直彦; 石原 正博; Bannykh, V.*; Gluschenko, N.*; Chakrova, Y.*; Chakrov, P.*

JAEA-Technology 2009-075, 23 Pages, 2010/02

JAEA-Technology-2009-075.pdf:7.41MB

日本原子力研究開発機構の材料試験炉(JMTR)では、医療診断用RIである$$^{rm 99m}$$Tcの親核種$$^{99}$$Moの(n,$$gamma$$)法による製造が計画されている。(n,$$gamma$$)法で得られる$$^{99}$$Moの比放射能は低いため、モリブデン吸着材の$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離特性を評価する必要がある。そこで、カザフスタン国立原子力センターとの協力研究により、日本が提案している高分子ジルコニウム化合物(PZC)及びカザフスタンが提案しているモリブデン酸ジルコニウムゲルの$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離試験を行った。この結果、PZC及びモリブデン酸ジルコニウムゲルの$$^{99}$$Mo吸着性能に関しては従来の研究と同等であったが、$$^{rm 99m}$$Tcの溶離性能に関しては従来の研究よりも低くなった。今後、さらにモリブデン吸着材の$$^{99}$$Mo吸着及び$$^{rm 99m}$$Tc溶離性能を調べていく予定である。

口頭

Status of beryllium reflector development in JMTR

Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 児玉 光弘*; 河村 弘

no journal, , 

JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。JMTRでは中性子反射体として金属ベリリウム(Be)が使用されている。この中性子反射体に用いられる金属Beは、ブラッシュウェルマン社製のF-200Sである。JMTRの再稼働の一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が開始された。本発表では、長寿命化の検討において、3種類の金属Beを準備し、未照射時における基本的特性評価,JRR-3及びカザフスタン共和国のWWR-Kを用いた照射試験,新たな照射後試験技術の開発について紹介する。

口頭

Collaboration of JAEA and NNC for Kazakhstan project on high-temperature gas-cooled reactor

中塚 亨; Levin, A. G.*; 植田 祥平; Gizatulin, S.*; 橘 幸男; Kolodeshnikov, A.*; 坂場 成昭; Chakrov, P.*; 國富 一彦; Vassiliev, Y. S.*; et al.

no journal, , 

電気出力300MWeに満たない小型高温ガス炉は、都市部や郊外のみならずカザフスタンのような新興国における配電インフラが未発達な地域へのエネルギー供給が可能な原子炉である。2007年に日本原子力研究開発機構(JAEA)とカザフスタン国立原子力センター(NNC)は、カザフスタンにおける高温ガス炉導入の早期実現に向け、原子力に関する研究開発協力を開始するとともに、高温工学試験研究炉(HTTR)技術に基づくカザフスタン高温ガス炉(KHTR)計画への支援を開始した。2010年に、JAEAは国内重工メーカー等と構成する日本チームと共同で、NNCのKHTRの概念検討の準備を支援するため、熱出力50MW、原子炉出口冷却材温度750$$^{circ}$$Cの蒸気タービン発電KHTRシステムの概念設計を開始した。

口頭

高温ガス炉開発に関するカザフスタンとの協力研究,3; 高温ガス炉用耐酸化黒鉛材料の開発に関する協力

柴田 大受; 角田 淳弥; 永田 寛; 斎藤 隆; 土谷 邦彦; 坂場 成昭; 大崎 弘貴*; 加藤 秀樹*; 藤塚 公仁弘*; 武藤 剛範*; et al.

no journal, , 

高温ガス炉(HTGR)における空気侵入事故では、被覆粒子燃料の機械的な損傷を避けるため、酸化に対して炉内の黒鉛構造物の形状を維持することが重要である。高温ガス炉のさらなる安全性向上のためには、SiCで表面を被覆した耐酸化黒鉛の開発が重要であり、日本の主要な黒鉛メーカ4社と共同で、耐酸化黒鉛の開発を進めている。日本の技術である耐酸化黒鉛について早期に高温・中性子照射環境下での成立性を明らかにするため、HTGR開発に大きな興味を持っているカザフスタンと協力し、高温での照射試験が可能な核物理研究所(INP)のWWR-K炉を用いた照射試験計画を進めている。照射温度は1200$$^{circ}$$Cを目標とし、照射試験は2014年4月から開始する予定である。カザフスタンでは、将来にHTGRを建設する場合に、本研究で得られた知見を設計に反映することが可能となる。

口頭

高温ガス炉開発に関するカザフスタンとの協力研究,2; 高温ガス炉燃料の照射性能に関する協力研究

植田 祥平; 水谷 義隆; 坂場 成昭; 降旗 昇*; 本田 真樹*; Asset, S.*; Gizatulin, S.*; Chakrov, P.*

no journal, , 

小型高温ガス炉の開発を国家計画として進めているカザフスタンとの間で、廃棄物量の大幅低減を目指し、燃焼度100GWd/t規模の高燃焼度対応燃料に関するR&Dを進めている。高温ガス炉燃料における燃焼度100GWd/t規模の照射データは、過去に独国や米国などにおいて実績はあるが、商用燃料設備で製造された高品質な燃料データではない。そこでHTTRの運転を通じて確認した、原燃工製被覆燃料粒子の照射データを、カザフスタン核物理研究所(INP)が所有するWWR-K炉を用いて取得する。照射試験は、2012年10月から2014年8月までの予定で、照射温度1050$$pm$$100$$^{circ}$$C、照射日数約400EFPDで目標燃焼度100GWd/tを目指している。2013年5月末現在、約26GWd/tに到達した時点において被覆燃料粒子の追加破損はなく、今後も引き続き燃焼度100GWd/tまでの照射を行い、燃料健全性を確認する。

口頭

高温ガス炉燃料の照射性能に関するカザフスタンとの協力研究

植田 祥平; 相原 純; 角田 淳弥; Shaimerdenov, A.*; Dyussambayev, D.*; Gizatulin, S.*; Chakrov, P.*; 坂場 成昭

no journal, , 

100GWd/t規模の高燃焼度で使用可能な新設計の高温ガス炉(HTGR)燃料の照射性能を把握するため、カザフスタン核物理研究所(INP)が所有するWWR-K炉を用いたキャプセル照射試験を実施した。本報では、照射中に燃料から放出される核分裂生成物(FP)の放出率データにもとづく燃料の健全性評価の結果ならびに照射後試験の計画を報告する。

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