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日本原子力研究開発機構では、原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価手法の高度化を目的に、中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、PASCALの確率変数、評価機能、評価モデル等を含めた機能検証を行い、その検証過程を整理するとともに、検証結果を取りまとめておくことが必要不可欠である。こうした背景を踏まえ、開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、PASCALの確率論的破壊力学ソルバーであるPASCAL3をソースコードレベルで機能検証することにより、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上WGを設立した。一年の活動を通じて、PASCAL3が十分な信頼性を有することが確認された。本報は、PASCAL信頼性向上WGの平成27年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。, For the improvement of the structural integrity assessment methodology on reactor pressure vessels (RPVs), the probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed and improved in JAEA based on latest knowledge. The PASCAL code evaluates the failure probabilities and frequencies of Japanese RPVs under transient events such as pressurized thermal shock considering neutron irradiation embrittlement. In order to confirm the reliability of the PASCAL as a domestic standard code and to promote the application of PFM on the domestic structural integrity assessments of RPVs, it is important to verify the probabilistic variables, functions and models incorporated in the PASCAL and summarize the verification processes and results as a document. On the basis of these backgrounds, we established a working group, composed of experts on this field besides the developers, on the verification of the PASCAL3 which is a PFM analysis module of PASCAL, and the source program of PASCAL3 was released to the members of working group. Through one year activities, the applicability of PASCAL in structural integrity assessments of domestic RPVs was confirmed with great confidence. This report summarizes the activities of the working group on the verification of PASCAL in FY2015.

本報告書は,高速炉燃料再処理用のパルスカラム確証試験の一環として実施してきたウラン試験のうち,逆抽出カラムに関して,その運転パラメータ影響評価結果をまとめたものである。 試験は,応用試験棟に設置されている実規模パルスカラムを用いて行われ,抽出,洗浄,逆抽出カラムのうち逆抽出カラム関する評価を行った。 その結果を以下に示す。 1)カラム下部の高濃度域における逆抽出効率に大きな影響を及ぼす運転パラメータは硝酸濃度である。また上部の低濃度域においては主に溶媒劣化度や温度の影響が大きい。 2)逆抽出カラムの安定な濃度プロフィルを得るためには,流量比A/Oを1.3以上にする必要がある。 3)カラム内の線流速は16$\sim$30m/hの範囲では逆抽出効率への影響は小さい。 4)パルス条件は,振幅を20mmとした場合,振動数40(cpm)と60(cpm)とで逆抽出効率に大差はない。, None

リサイクル機器試験施設に適用する連続溶解槽を目標に球面体回転型連続溶解槽の開発を進め昨年度部分モックアップ試験装置を製作した。この部分モックアップ試験装置を用いて、球面体回転型連続溶解槽の機械的な特徴である次の3点について評価を行なった。1)単一駆動力のみで溶解、洗浄、ハル排出の一連の動作が可能である。2)バスケットの移動と同時にスラッジ補集が可能である。3)装置のコンパクト化をはかるためバスケット間隔可変機構を採用した。その結果として単一駆動力による一連の基本動作については問題がないことが確認された。しかし、摩耗や腐食環境下で使用される実機については尚次の2つの課題について取組まねばならない。1)バスケット間隔可変機構の信頼性向上2)スラッジ補集機能の確実性の評価, None

高速炉燃料ピン束せん断によって発生するせん断片では,開口率,長さ,がまちまちである。このようなせん断片を溶解槽で溶解する為,せん断片の溶解特性を評価した。UO2ペレットをSUS管の中に入れ,せん断片の長さ及び端面の開口率を変化させて,硝酸溶液中での溶解時間を評価した。上記試験により下記の結果を得た。1. せん断ピン長さが30mm程度の場合,せん断ピン開口率は溶解時間に影響を及ぼさない。2. せん断ピン長さが50mm程度の場合にはせん断ピン開口率は溶解時間に影響を及ぼす。特に20\%-0\%の開口率の時はその影響は顕著である。溶解工程を効率的に運転する為にはせん断時に発生するせん断片長さを30mm以下にする必要がある。, None

リサイクル機器試験施設(RETF)用せん断機の開発のため、第2応用試験棟内のせん断試験装置(II)を用いて種々の評価試験を実施した。供試体として、アルミナのペレットを充てんした高速炉「もんじゅ」模擬ピン束(炉心およびブランケット仕様)を用い、解体機からのピン束の搬送や、組枠およびピン束のせん断試験を行った。その結果、ピン束の搬送については、プレナム部にラッパ管の一部を残し、これによりピン束を拘束することで首尾よくできた。また、炉心およびブランケット燃料の組枠部もせん断除去可能であることを確認した。またブランケットピン束のせん断には約47トンの推力を必要とした。これらの試験と並行して、シリンダ部の汚染防止機構について新たな概念を構築し、装置の改造を実施した。機能の確認および遠隔保守性について試験を行い、良好な結果を得た。本試験データおよびこれまでに取得してきた諸データを合わせ考えることにより、RETF用せん断機の詳細設計を遂行することが可能になった。, None

(目的)材料に及ぼすフッ素イオンの腐食感受性挙動を調査する。(方法)3N沸騰硝酸に、フッ化ナトリウムを添加溶解し、310Nb、Ti-5\%Ta、Zr、Ptの電気化学測定試験を実施した。(結果)各試料の腐食電位及び分極曲線の結果より、Ptのカソード(環境因子)は、各濃度とも大きな変化は認められなかった。310Nbは、腐食電位が異なるが、過不働態への臨界電位はほぼ等しかった。Ti-5\%Taは、濃度の違いによる差は、あまり認められなかった。Zrは、濃度によって、腐食電位、不働態保持電流が異なった。(結論)フッ素イオン濃度により、Zrは腐食の感受性の違いを示し、約10ppm以上の濃度になると、腐食が激しく進行するものと思われる。

ジャンパ管の耐食性補強策として、フレキシブルチューブ内面へのスパッタ法によるアモルファス合金コーティングの適用可能性を検討する。SUS304製のスパイラル型及びオメガ型チューブの半割品を供試材としてSUSー50at\%Taのアモルファスをコーティングし、膜厚の分布をミクロ評価した。(1)基本的にスパッタ法でアモルファスコーティングが可能であった。 (2)形状効果(基材の幾何学的形状の複雑さ)により、ターゲットに対向する頂部、底部と稜部においてアモルファス膜の厚さに変化が生じた。 (3)実際のチューブ内面に施工するための技術課題として、基材の形状、表面前処理法(製造方法)を摘出した。スパッタ法によりフレキシブルチューブにアモルファスコーティングを行うことは基本的に可能であるが、膜厚分布を均一化させること等が今後の課題である。, None

B棟のグローブボックスの老朽化に伴い,新たな分析計装技術開発を推進するためには不適当となったため,更新する事となった。そこで,既設のグローブボックス(塩ビ製,SUS製)は排気ダクトから切離し,グリーンハウス内で解体した。また,表面電離型質量分析計真空部及びそれらへ試料を装着するために使われてきたオープンポートボックスは,質量分析計老朽化に伴い,質量分析計真空部とオープンポートボックスを接続フランジ部から切離し,グローブボックスと同様にグリーンハウス内で解体した。解体した廃棄物は,廃棄物コンテナに入れて梱包し,廃棄物倉庫に保管した。これらの作業は,計画から完工まで約1年を有し,技術部分析技術開発室が放射線第1課の協力を得て,汚染状況の把握から作業方法の検討,除染作業を行い,撤去,解体を業者に請負わせて実施した。ここに,除染作業から撤去,解体に至るまでの作業方法や放射線管理等について記載した。, None

本報告書は、高速炉燃料再処理主分離工程技術開発用として、応用試験棟に設置し、一連のウラン試験に使用して来たパルスカラム抽出試験装置(II)の周辺設備について実プラントへの適用性の観点から、検討、評価した結果をまとめたものである。通常運転時における抽出カラムの必要長さは、安定操作条件のもとでは約3mであり、更に異常時におけるそれは、5mであるとのR\&D結果に基づき、必要ラック寸法を検討した。その結果、現試験設備をそのまま実プラントに適用した場合に必要なラック寸法一16.5mを5.5m短縮でき、11mとすることができる。ただし、この場合、減圧方式による重液抜き出し方法は除外する。又、洗浄塔の場合、現試験設備では抽出塔からの溶媒を重力流で供給しているが、ラックの統一化を図るため、溶媒をエアリフトで送液することが必要となる。なお、一部については、試験進行中のものもあり、最終的評価は今後の課題とした。, None

「高速炉燃料リサイクル試験施設概念設計(VI)」においては、酸回収蒸発缶が拘束条件となってセル内ラックの大型化を余儀無くしている。そこで酸回収蒸発缶の小型化について再検討した。酸回収蒸発缶の設計条件(硝酸の気液平衡条件、缶液硝酸濃度条件、蒸気速度)について他設備(再処理工場等)との比較を行った。「高速炉燃料リサイクル試験施設概念設計(VI)」による酸回収蒸発缶の設計は、他設備の設計条件と差異が見られる。他設備と同条件にして再検討すると、缶径を現在よりも20-50\%程小さくすることができる。

リサイクル機器試験施設における遠心抽出器の適用を目的として,昭和60年度に試作第1号機を製作して以来現在まで改良を行って来ている。 昭和62年度には処理能力100kgHM/日相当の遠心抽出器を製作した。この抽出器を用いて各種試験を実施している。その中でロータ構造と性能の関係について,以下の試験結果及び検討結果を得たので本報告書にとりまとめた。 1)PNCタイプ遠心抽出器の特徴であるラセン翼構造は平板翼構造よりも,相分離性能に優れていた。 2)ロータ下部穴径は,ロータ内液面径以下で大きい程,ロータ内へ液が流入する時の抵抗が小さくなり,ポンプ性能は増大する。 3)相分離性能を最大にする有機相せき半径(ro)と水相流路半径(ru)の比率は,Ndiの概念よりro/ru=0.455となる。 4)ロータ内に流入する液に速やかに遠心力を与えるためにロータ下部インペラーは有効である。これによりポンプ能力は増大する。, None

本資料は、高速炉燃料のせん断時に発生する可能性のあるNa混入プレナムせん断片を安全に処理する技術開発の経緯をまとめたものである。Naと水の反応,NaとHNO3との反応,Naと水蒸気との反応等について基礎的及び工学規模での試験により発生水素量等を評価した。52年度から開始し58年度までに得た成果は、1. 600g/バッチのNaまで水蒸気により安全に処理出来る。2. NaとHNO3との直接処理では、せん断片の開口率を100\%とした時、30gまで安全に処理出来る。(せん断片開口率50\%で50g,20\%で80g)開口率100\%のNa混入プレナムせん断片が直接溶解槽へ装荷されてもNa量が30g以下であれば、安全に処理される。, None

ボロキシデーション法についての特徴,R\&D概要及びF再試験施設に採用しない主な理由をまとめた。ボロキシデーション法は燃料の溶解に先立ち揮発性FP(H3,Kr,I,など)をオフガス中に放出させる方法であるが,同法により燃料溶解特性が悪化する事,高温で駆動部を有する装置の保守性,等の観点から,F再プラントへの採用を中止した。, None