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高放射化材の研究 / 核燃料の研究

廃棄物安全試験施設(WASTEF)pageTop

◎ 目的

 使用済燃料の再処理によって発生する高レベル放射性廃棄物の貯蔵及び処分に関する安全性試験を実施することを目的に運転を開始し、平成8年度に当初の計画が終了しました。その後、施設の有効利用を図り、多分野にわたる研究支援を行うため照射後試験及びホット試験(ホット環境試験、超ウラン元素(TRU)取扱試験)を実施しています。

◎ 竣工時期

昭和56年

◎ 特徴

 材料試験を主体に多様な照射後試験に対応可能であり、特にα環境(セル規模)における材料等のホット試験が実施できます。

◎ 設備

核燃料物質及び放射性同位元素の使用施設
βγセル 3基
αγセル 2基
鉛セル 1基
グローブボックス 6基

廃棄物安全試験施設(WASTEF)
建家外観

操作室
操作室

◎ 主な試験項目

No.1セル(βγ) 試料保管、燃料被覆管破壊靭性試験、引張・圧縮試験
No.2セル(βγ) 材料試験(SSRT・UCL試験)、オートクレーブ試験
No.3セル(βγ) 試験試料作製、溶解試験 伝熱面腐食試験、被覆管SSRT
No.4セル(βγ) 浸出試験、寸法測定、伝熱面腐食試験
No.5セル(βγ) 小規模溶融固化体作製、TRU化合物調製試験
鉛セル(αγ) X線回折試験
グローブボックス 化学処理、分析試験、組成分析、浸出試
ボックス 熱拡散率測定、比熱容量測定
実験室及びフード 放射能測定、元素分析、透過型電子顕微鏡観察集束イオンビーム加工装置、酸化膜表面電位測定試験

引張・圧縮試験装置

本装置は、恒温槽を備え、高温域(450℃)から低温域(-140℃)までの材料の引張及び圧縮試験が実施可能。

インストロン型:島津製作所㈱製 AG-20kNIS型

ロードセル:

20kN

クロスヘッド速度:

0.0005~1,000mm/min

恒温槽: RT~450℃

軽水炉環境助長割れ現象解析装置

本装置は、軽水炉実機環境を模擬した高温高圧水中環境下での材料の低ひずみ速度引張試験(SSRT)及び一定の負荷を試験片に掛け続ける単軸定荷重試験が実施可能。また、観察窓を設け、き裂の発生・進展の状況をCCDカメラにより観察・記録可能。

軽水炉環境助長割れ現象解析装置(東伸工業㈱製)

最大負荷容量:

20kN

最高試験温度:

300℃

最高試験圧力: 10MPa
オートクレーブ容量: 1.8ℓ
高温水供給流量: 30ℓ/h
水質制御項目:

溶存酸素、溶存水素

再処理材料腐食試験装置

本装置は、再処理施設機器の実機環境を模擬した加熱沸騰条件下での材料の腐食試験が実施可能。


沸騰伝熱面腐食試験(左、中央)、電気化学試験(右)装置の外観

再処理材料腐食験装置(東伸工業㈱製)

沸騰伝熱面腐食試験、電気化学試験

溶液条件:

核燃料及びRIを含有する硝酸溶液

温度: 室温~150℃
圧力: 50torr~大気圧

X線回折装置

本装置は、試料の同定及び結晶構造の解析が実施可能。

Philips社製 PW1700型

ゴニオメータ半径: X線焦点-試料 150 mm
試料-受光スリット 140 mm
2θ測定範囲 -3°~ +135°
X線管球: 3 kW
ターゲット: Cu
管電圧: 40 kV
管電流: 40 mA
検出器: 封入型比例計数管
焦点: 点焦点
モノクロメータ: グラファイト平板結晶
入射コリメータ: φ1.0
受光スリット: 0.6 mm
モノクロスリット: 0.8 mm

熱拡散率測定装置・比熱容量測定装置

本装置は、MA(マイナーアクチノイド)含有窒化物・酸化物・合金の熱物性測定(熱伝導率・比熱容量測定)が実施可能。

熱拡散率測定装置

アルバック理工㈱ 型番:TC-7000GB

測定法:

レーザーフラッシュ法

レーザー発振部:

Ndガラスレーザー(10 J/pulse)
赤外線検出計測部: In-Sb赤外線検出器

測定温度範囲:

最大 1500 ℃

試料温度測温:

W-Re熱電対

GB内は通常Arガス雰囲気で、酸素濃度2ppm以下、水分濃度3ppm以下で制御

比熱容量測定装置

SETARAM社 型番:HT-1000

測定温度範囲:

最大 1000℃

測定容器:

Pt容器(容器内の雰囲気はAr減圧)

透過型電子顕微鏡

本装置は、高倍率(約30万倍)で材料の微細組織観察が実施可能。また、X線分光装置を備え、元素分析が実施可能。

日立製作所㈱製 HF-2000型

電子銃:

冷陰極電界放出型電子源

加速電圧:

200kV

分解能: 0.1nm(格子像)、0.23nm(粒子像)
倍率: 2,000~1,500,000倍

集束イオンビーム加工装置

本装置は、ミクロンオーダーの精度でTEM試料等の作製が実施可能。試料体積が大幅に少なくなるため、放射能量を劇的に低減。

日立製作所㈱製 FB-2000A型

イオン源:

ガリウム液体金属イオン源

加速電圧:

~30kV(常用30kV)

加工速度:

0.6μm3/s以上(ビーム径0.2μm)

倍率: 実用~220,000倍

電界放射型透過型電子顕微鏡(Field Emission-TEM)
電界放射型透過型電子顕微鏡(Field Emission-TEM)

集束イオンビーム加工装置(FIB:Focused Ion Beam)
集束イオンビーム加工装置(FIB:Focused Ion Beam)

第4研究棟pageTop

◎ 施設目的

 核燃料物質や放射性同位元素を使用したいろいろな研究テーマの実験を実施することを目的とした施設です。

◎ 竣工時期

昭和56年(西棟) 平成3年(東棟)

◎ 特徴

下記の分析機器を使用した分析業務を行なっています。

誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)

誘導結合プラズマ (ICP)をイオン源とする質量分析装置(MS)です。溶液試料を霧状にしてイオン源に導入して元素をイオン化し、質量分離後、同位体イオンを測定します。元素によりますが、溶液中のppm(=μg/ml)からppb(=ng/ml)レベルの元素測定ができます。元素の同位体比の測定も可能です。

Hewlett Packrd社製ICP-MS (HP-4500)

プラズマ電源周波数:

27.12MHz

RF出力:

最大1600W

Agilent社製ICP-MS(7700X)

プラズマ電源周波数:

27.12MHz

RF出力:

最大1600W

コリジョンセル仕様

誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP-AES)

元素の発光に誘導結合プラズマ(ICP)を用いる発光分光装置(AES)です。溶液試料を霧状にして励起源に導入して元素を励起し、元素の発光スペクトルを分光器で測定します。元素によりますが、溶液中のppm(=μg/ml)レベルの元素測定ができます。

Shimadzu社製ICP-AES (ICPS-7000)
プラズマ電源周波数: 40.68MHz
RF出力: 最大1200W
分光器焦点距離: 750mm

イオンクロマトグラフ装置(IC)

溶液中の微量無機陰イオン類、アルカリ金属、アンモニウムイオン等の分析ができます。検出下限は、測定対象イオンによりますがが数十ppmレベルです。

Hitachi社製イオンクロマトグラフ装置(IC-7000)
伝導度測定範囲: 0~500μS/cm
ドリフト: 10μS/cm 30分以内
ノイズレベル: 0.1μS/cm以下

液体シンチレーション計数装置(LSC)

放射性核種、特に低エネルギーのβ核種及びα核種の測定が高計数効率で行えます。

Packard社製
液体シンチレーション計数装置(Tri-Carb 1600TR)
計数効率: 60%以上(H-3)
計数効率: 90%以上(C-14)

Perkin Elmer社製
液体シンチレーション計数装置(Tri-Carb 3110TR/LL)
計数効率: 60%以上(H-3)
計数効率: 90%以上(C-14)
低バックグラウンド仕様

γ線測定装置(γ線スペクトロメトリー)

γ線放出核種の測定が行える遮蔽の付いたGe半導体検出器(横型)です。検出器からのパルスを波高分析器によりγ線スペクトルを得ることができます。

Seiko EG&G製 γ線スペクトロメトリー(ETERNIM)
分解能: 1.80keV(at 1332keV)
分解能: 820eV(at 122keV)
ピークコンプトン比: 52:1以上
また、東京電力福島第1原子力発電所事故への対応として分析業務を実施しています。

◎ 設備

少量核燃料物質及び放射性同位元素の使用施設
使用室 111部屋
フード 98台
グローブボックス 20台
鉛セル 2基

第4研究棟
建家外観

フード
フード

プルトニウム研究1棟pageTop

◎ 目的

 プルトニウム取扱い技術の確立とその基礎物性に関する研究(放射化学的研究、物理化学的研究及び 分析化学的研究)を実施することを目的とした施設です。

◎ 竣工時期

昭和36年 (昭和39年増築)

◎ 特徴

 アクチノイドの酸化物、窒化物等について、構造、物性及び熱力学的性質の相関を調べ、体系化を進めています。また、アクチノイド等重元素の科学的ふるまい、未知特性の測定理論の確立を目指した技術試験を実施できます。

◎ 設備

核燃料物質及び放射性同位元素の使用施設
使用室 7部屋
フード 4台
グローブボックス 15台

プルトニウム研究1棟
建家外観

グローブボックス
グローブボックス

JRR-3実験利用棟(第2棟)pageTop

◎ 施設目的

 研究炉で照射した試料を用いた分析化学研究及び研究炉の運転管理に関わる放射化学分析等を実施することを目的とした施設です。

◎ 竣工時期

昭和63年

◎ 設備

少量核燃料物質及び放射性同位元素の使用施設
使用室 9部屋
フード 8台

JRR-3実験利用棟(第2棟)
建家外観

2次イオン質量分析装置
2次イオン質量分析装置

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