JAEA-Resear
ch
JAEA-Research
2012-009
照射済高速中性子炉燃料からのセシウムの
水及び希薄硝酸溶液に対する溶出特性
Elution Properties of Cesium Contained within Irradiated Fast Neutron Reactor Fuel
in Water and Diluted Nitric Acid Solution
中原 将海 鍛治 直也 野村 和則
Masaumi NAKAHARA, Naoya KAJI and Kazunori NOMURA
東海研究開発センター 核燃料サイクル工学研究所 サイクル工学試験部
Nuclear Cycle Engineering Department Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories Tokai Research and Development Center
JAEA-Resear ch 2012-009 照射済高速中性子炉燃料からのセシウムの水及び希薄硝酸溶液に対する溶出特性 日本原子力研究開発機構 この印刷物は再生紙を使用しています 日本原子力研究開発機構
June 2012
Japan Atomic Energy Agency
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i JAEA-Research 2012-009 照射済高速中性子炉燃料からのセシウムの水及び希薄硝酸溶液に対する溶出特性 日本原子力研究開発機構 東海研究開発センター 核燃料サイクル工学研究所 サイクル工学試験部 中原 将海, 鍛治 直也, 野村 和則 (2012 年 3 月 21 日受理) 先進湿式再処理プロセスの一部である晶析法では，硝酸ウラニル六水和物(uranyl nitrate hexahydrate, UNH)結晶の析出に伴いプルトニウム(Pu)とセシウム(Cs)の化合物が生成するこ とが懸念されている。この化合物の生成抑制のためには，原料液のCs 濃度を低く抑える事 が有効である。本研究では，照射済高速中性子炉燃料に含まれているCs の粗分離を目的と して水及び希薄硝酸(HNO3)溶液に対する Cs の溶出特性を評価した。本試験は，2007 年 5 月 7 日から 2007 年 6 月 11 日にかけて高レベル放射性物質研究施設(Chemical Processing Facility, CPF)において，高速実験炉“常陽”Mk-II 照射済炉心燃料を用いて実施した。燃料 せん断片を粗粉砕機にて粉砕した後，得られた燃料粉末並びに被覆管せん断片を純水もし
くは0.1 mol/dm3 HNO3溶液に浸漬させ，Cs の溶出率を調べた。浸漬 67 h 後の 0.1 mol/dm3
HNO3溶液における燃料粉末及び被覆管せん断片における1 ピンあたりの Cs の溶出率は， それぞれ38.3 及び 8.25%であった。静置時間 19 及び 67 h の間には有意な差は認められなか った。純水に比べて希薄HNO3溶液の方がCs の溶出率が僅かに高かった。本研究において， 燃料粉末を純水もしくは希薄HNO3溶液に浸漬させることにより1 ピンあたり 40%以上の Cs を分離できる可能性を示した。 核燃料サイクル工学研究所：〒319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33 i
ii JAEA-Research 2012-009
Elution Properties of Cesium Contained within Irradiated Fast Neutron Reactor Fuel in Water and Diluted Nitric Acid Solution
Masaumi NAKAHARA, Naoya KAJI and Kazunori NOMURA Nuclear Cycle Engineering Department
Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories Tokai Research and Development Center
Japan Atomic Energy Agency Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki-ken
(Received March 21, 2012)
As a part of the advanced aqueous reprocessing system, it is anticipated that plutonium (Pu) and cesium (Cs) compound precipitates during the growth of uranyl nitrate hexahydrate (UNH) crystal in the U crystallization process. For preventing the formation of Pu and Cs compound, it has a beneficial effect to decrease Cs concentration in a feed solution. In this study, the elution properties of Cs contained within irradiated fast neutron reactor fuel in pure water and a diluted nitric acid (HNO3) solution was evaluated with a view to separate Cs in the irradiated fast neutron reactor fuel. The experiments were carried out with a dissolver solution of the fast reactor “JOYO” Mk-II irradiated core fuel at the Chemical Processing Facility (CPF) from 7 May to 11 July, 2007. The sheared pieces were crushed by mechanical crusher, and the powdered fuel and sheared tube were immersed in the pure water or 0.1 mol/dm3 HNO
3 solution, and the elution ratio of Cs in the solution was examined. The elution ratio of Cs from the powdered fuel and the sheared tube in the 0.1 mol/dm3 HNO
3 solution after 67 h was 38.3 and 8.25% per fuel pin, respectively. The elution ratio of Cs into the solution did not different between after 19 and 67 h as time for immersion. The elution ratio of Cs in 0.1 mol/dm3 HNO
3 solution was slightly more than that in the pure water. This study suggests a possible beneficial effect of over 40% of Cs elution by immersion of the powdered fuel in pure water or diluted HNO3 solution.
Keywords : NEXT Process, Irradiated Fast Neutron Reactor Fuel, Elution, Nitric Acid, Cesium, Plutonium, Double Salt
JAEA-Research 2012-009 iii 目次 1. 序論 ··· 1 2. 目的 ··· 1 3. 試験 ··· 2 3.1 試験場所 ··· 2 3.2 使用機器 ··· 2 3.3 使用物質 ··· 2 3.3.1 高速実験炉“常陽”照射済炉心燃料 ··· 2 3.3.2 試薬 ··· 2 3.4 試験期間 ··· 2 3.5 試験条件 ··· 2 3.6 試験手順 ··· 3 3.6.1 燃料のせん断及び粉体化試験 ··· 3 3.6.2 燃料粉末及び被覆管せん断片の浸漬試験 ··· 3 3.6.3 分析 ··· 3 4. 結果及び考察 ··· 3 4.1 せん断試験 ··· 3 4.1.1 外観観察 ··· 3 4.1.2 クリプトン放出挙動 ··· 4 4.2 粉体化試験 ··· 4 4.2.1 外観観察 ··· 4 4.2.2 粒径分布 ··· 4 4.3 浸漬試験 ··· 4 4.3.1 外観観察 ··· 4 4.3.2 純水及び希薄硝酸溶液中のセシウム濃度 ··· 4 4.3.3 セシウムの溶出率 ··· 4 5. 結論 ··· 6 参考文献 ··· 7 ii iii JAEA-Research 2012-009
JAEA-Research 2012-009 iv Contents 1. Introduction ··· 1 2. Objects ··· 1 3. Experimental ··· 2 3.1 Experimental Place ··· 2 3.2 Equipments ··· 2 3.3 Materials ··· 2
3.3.1 Fast Reactor “JOYO” Irradiated Core Fuel ··· 2
3.3.2 Reagents ··· 2
3.4 Experimental Term ··· 2
3.5 Experimental Conditions ··· 2
3.6 Procedure ··· 3
3.6.1 Shearing and Powdering Experiments of Nuclear Fuel ··· 3
3.6.2 Immersion Experiments of Powdered Fuel and Sheared Tube ··· 3
3.6.3 Analysis ··· 3
4. Results and Discussion ··· 3
4.1 Shearing Experiments ··· 3
4.1.1 Appearance Observation ··· 3
4.1.2 Emission Behavior of Krypton ··· 4
4.2 Powdering Experiments ··· 4
4.2.1 Appearance Observation ··· 4
4.2.2 Particle Distribution ··· 4
4.3 Immersion Experiments ··· 4
4.3.1 Appearance Observation ··· 4
4.3.2 Concentration of Cesium in Pure Water and Diluted Nitric Acid Solution ··· 4
4.3.3 Elution ratio of Cesium ··· 4
5. Conclusions ··· 6
References ··· 7
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v List of Tables
Table 1 Specification of irradiated fast reactor “JOYO” Mk-II fuel pin ··· 8
Table 2 Composition of irradiated fast reactor “JOYO” Mk-II fuel (calculated value) ··· 9
Table 3 Experimental conditions ··· 10
Table 4 Cs concentration and elution ratio after immersion ··· 10
List of Figures Figure 1 Structure of fast reactor “JOYO” Mk-II core fuel pin ··· 11
Figure 2 Appearance of mechanical crusher ··· 11
Figure 3 Appearance of cross-section of sheared nuclear fuel tube ··· 12
Figure 4 Appearance of shearing machine for nuclear fuel pin ··· 12
Figure 5 85Kr gas emission in shearing nuclear fuel pin ··· 13
Figure 6 Under 500 m of powdered fuel after sieving ··· 13
Figure 7 Particle distribution of powdered fuel ··· 14
Figure 8 Appearances of immersed powdered fuel and sheared tube; (a) 19 h, (b) 67 h ··· 14
Figure 9 Solubility of CsI in water ··· 15
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- 1 - 1. 序論
照射済高速炉燃料を対象とした先進湿式再処理法(New Extraction System for Transuranium
(TRU) Recovery, NEXT)は，照射済高速炉燃料の高効率溶解，燃料溶解液より余剰のウラン (U)を粗分離する晶析法，U, プルトニウム(Pu)と共にネプツニウム(Np)を回収する簡素化溶 媒抽出法及びラフィネートから抽出クロマトグラフィ法によりアメリシウム(Am)及びキリ ュウム(Cm)を回収するプロセスから構成されている[1]。 NEXT プロセスを構成する化学プロセスのうち，晶析法は化学，食品及び医薬品の分野に おいて，製品の分離や精製に広く用いられている技術である。原子力の分野では，1980 年 代にドイツのカールスルーエ原子力研究センター(Kernforschungszentrum Karlsruhe, KfK)に
おいてPlutonium Uranium Reduction Extraction (PUREX)法から得られる U 製品の精製を目的
として研究が行われていた[2]。この晶析法は，試薬の添加を必要とせず，溶液の温度制御
のみでU を分離・回収できる。また，晶析法の採用により溶媒抽出工程の Pu 分配工程を削
除することができる。U, Pu 及び Np を共回収するため，工程内において Pu はこれらと必ず
共存するので，核拡散抵抗性に優れる。
NEXT プロセスの開発に関して，東海研究開発センター 核燃料サイクル工学研究所 高レ
ベル放射性物質研究施設(Chemical Processing Facility, CPF)では，これまでに照射済高速中性
子炉燃料溶解液を用いて晶析法における主要な元素の挙動を調べてきた。これまでの研究
では，原料液のセシウム(Cs)濃度が 5 g/dm3の条件において結晶洗浄後におけるCs の除染係
数(decontamination factor, DF)が低下することを報告している[3]。これは，硝酸ウラニル六水
和物(uranyl nitrate hexahydrate, UNH)結晶の析出過程において硝酸セシウムプルトニウム
(IV)(Cs2Pu(NO3)6)の生成が原因と考えられ[4]，この Cs2Pu(NO3)6の生成を抑制することがCs
の DF 向上には重要となる。過去の研究において，Cs 濃度が 1 g/dm3 の条件において Cs2Pu(NO3)6が抑制されることを見出している[5]。そのため，Cs2Pu(NO3)6の生成を抑制する ためには，最大で約80%の Cs を粗分離することが必要である。Cs はヨウ素(I)，テルル(Te) 等と同様に燃料の照射に伴い燃料外周部に分布し[6]，アルカリ金属であるため，照射済核 燃料を純水又は希薄硝酸(HNO3)溶液に溶出させることで粗分離できる可能性がある。また， Cs2Pu(NO3)6は，高効率溶解後の清澄工程においても析出する可能性が指摘されているので， 燃料溶解前におけるCs の粗分離は，Cs2Pu(NO3)6の生成防止の観点から非常に有効な手段と いえる。よって，本研究では晶析工程における原料液のCs の低減を目的として，高速中性 子炉燃料からのCs の純水及び希薄 HNO3溶液に対する溶出特性について評価した。 2. 目的 高速実験炉“常陽”Mk-II 照射済炉心燃料のせん断片を粉体化した後に得られる燃料粉末 並びに被覆管せん断片を純水もしくは希薄 HNO3溶液に浸漬させ，Cs の溶出率を算出し， 核燃料からのCs 粗分離の可能性を示す。 JAEA-Research 2012-009 1
-JAEA-Research 2012-009 - 2 - 3. 試験 3.1 試験場所 CPF 研究棟 CA-2 及び CA-3 セル 3.2 使用機器 ・燃料ピンせん断機(MX-1106) ・オフガスフィルタ(FT-3401A/B) ・インセルクレーン ・電子天秤(A&G, GX-2000) ・粗粉砕機((株)リガク, CH850) ・オフガスモニタ ・ガス吸引ポンプ 3.3 使用物質 3.3.1 高速実験炉“常陽”照射済炉心燃料 試験に使用した燃料ピンの仕様をTable 1 に示す。ORIGEN2.1[7]から求めた燃料ピン中の 主要核種組成の計算値をTable 2 に示す。また，燃料ピンの構造を Figure 1 に示す[8]。この 燃料ピンをせん断，粉砕することにより得られる燃料粉末と被覆管せん断片をそれぞれ試 験に用いた。 3.3.2 試薬 ・0.1 mol/dm3 HNO3 ・純水 3.4 試験期間 2007.5.7– 2007.6.11 3.5 試験条件 NEXT プロセスでは，晶析工程に適した 400−500 g/dm3の重金属濃度溶液を得るために， 溶解工程にて短尺せん断による粉化率の高いせん断燃料片を HNO3溶液に溶解させること が求められている[9]。それゆえ本試験では，燃料粉末を対象とした。また，燃料を粉体化 する際に得られる被覆管せん断片にも燃料粉末が付着しているので，被覆管せん断片も試 験対象とした。 約90°C に加熱した高 HNO3濃度溶液では燃料中のU 及び Pu が溶解する可能性があるこ とから，浸漬液は純水及び0.1 mol/dm3 HNO3溶液とし，室温で実施した。浸漬液の体積は 40 cm3とした。 JAEA-Research 2012-009 2 -JAEA-Research 2012-009 3
-JAEA-Research 2012-009
- 3 -
Table 3 に試験条件を示す。RUN1, RUN3, RUN5 及び RUN6 は，静置 19 と 67 h 後に浸漬
液のサンプリングを実施した。RUN2 及び RUN4 は，再現性を確認するためそれぞれ RUN1
及びRUN3 と同条件で実施され，19 h 後のサンプリングのみ行った。 3.6 試験手順 3.6.1 燃料のせん断及び粉体化試験 高速実験炉“常陽”Mk-II 照射済炉心燃料 1 ピンを下部端栓側から 15 mm の長さごとに切 断した。得られた燃料ペレット部及び端栓部のせん断片46 片(燃料部 42 片，端栓部 4 片) は，一括して容器に受けた後，保管した。プレナム部及び反射体は50 mm の長さに切断後， 廃棄した。せん断時には85Kr を測定し，その放出率及び放出パターンを評価した。 得られた燃料せん断片は，3 片ずつ粗粉砕機を用いて粉砕を行った。Figure 2 に粗粉砕機 の外観を示す。粗粉砕機は，約2 kg のおもりを落とすことにより，せん断片に衝撃を加え て燃料粉末を取り出すものである。粉砕した燃料は被覆管せん断片と分離して篩分法によ り分級した。500 m 未満の燃料粉末と粉砕した後の被覆管せん断片をそれぞれ浸漬試験に 供した。 3.6.2 燃料粉末及び被覆管せん断片の浸漬試験 Table 3 に示す質量の燃料粉末又は被覆管せん断片をバイアル瓶に装荷し，その後 40 cm3 の純水もしくは0.1 mol/dm3 HNO3溶液を入れた。バイアル瓶の蓋を締め約30 s 攪拌し，19 及び67 h 静置した。静置後，上澄み液を目開き 0.8 m のフィルタにてろ過し，分析を行っ た。試験は常温(22ºC)にて実施した。 3.6.3 分析 燃料粉末及び被覆管せん断片の質量は，電子天秤により測定した。溶液の放射性Cs 濃度
は，線スペクトル分析(ORTEC, GEN10; SEIKO EG&G, 92XMCA)により測定した。また，
H+濃度は中和滴定(平沼産業(株), COM-2500)により分析した。 4. 結果及び考察 4.1 せん断試験 4.1.1 外観観察 被覆管せん断片は，Figure 3 に示すようにせん断による変形は少なく，鋭利な刃でせん断 したような円形の破面が観察された。せん断機の外観をFigure 4 に示す。せん断刃の材質は 合金工具鋼(SKS)である。せん断刃は 1985 年から使用しており，通算せん断回数は 1811 回 である。試験後，せん断刃に割れ欠け等は観察されなかった。 JAEA-Research 2012-009 2 -JAEA-Research 2012-009 3
-JAEA-Research 2012-009 - 4 - 4.1.2 クリプトン放出挙動 燃料ピンせん断した時の85Kr(クリプトン)の測定値の経時変化を Figure 5 に示す。せん断 開始，下部端栓をせん断し終えた11 min 後に Kr ガスのピークが検出された。その後，燃料 ミート部に含まれていたKr ガスがせん断により少量ずつ放出された。Kr モニタの積算値よ り，1 count あたりの放出放射能量は，5.34 × 104 Bq と見積もられた。ORIGEN2.1 による計 算値を100%とすると，せん断試験における Kr ガス放出率は 31%であった。 4.2 粉体化試験 4.2.1 外観観察 粗粉砕機を用いてせん断片に数回の打撃を加えて燃料の粉体化を実施した。粗粉砕機か ら回収した燃料は，衝撃によって粉砕され，せん断片から分離できた。粉砕した燃料は， 篩分法により分級した。Figure 6 に粉砕した 500 m 未満の燃料粉末の外観を示す。黒色の 燃料粉末が回収できた。 4.2.2 粒径分布 せん断片を粉砕した後の燃料の粒径分布をFigure 7 に示す。粗粉砕機によってせん断片を 破砕した結果，500 m 未満の燃料粉末は約 50%を占めた。浸漬試験には，粉砕した燃料の うち，粒径が500 m 未満のものを使用した。 4.3 浸漬試験 4.3.1 外観観察
浸漬後の外観をFigure 8 に示す。左から RUN1 から RUN6 の順番に並べた。燃料粉末は，
攪拌直後は全ての条件において黒く懸濁した。一方，被覆管せん断片の方は，懸濁はわず
かであった。静置30 min 後には燃料粉末が沈降し始め，19 及び 67 h 静置後は，いずれの
条件においても溶液が透明となった。
4.3.2 純水及び希薄硝酸溶液中のセシウム濃度
Table 4 に濃度分析の結果を示す。静置時間は 19 及び 67 h にて実施したが，RUN1 はほぼ
同等のCs 濃度を示し，RUN3, RUN5 及び RUN6 では，67 h における Cs 濃度が僅かに高か
った。被覆管せん断片から溶出したCs 濃度は，燃料粉末と比べて 3 分の 1 程度低い値を示 した。 4.3.3 セシウムの溶出率 燃料中のCs が軸方向に均一と仮定し，燃料粉末及び被覆管せん断片における 1 ピンあた りのCs の溶出率(%)は，以下の式により計算した。 P F F , F A W A J w (1) JAEA-Research 2012-009 4 -JAEA-Research 2012-009 5
-JAEA-Research 2012-009 - 5 - P C C , C A W A J w (2) ここで， JF：燃料からのCs の溶出率 JC：被覆管せん断片からのCs の溶出率 Aw,F：単位質量あたりの燃料に含まれるCs の放射能量 (Bq/g) Aw,C：単位質量あたりの被覆管せん断片に付随するCs の放射能量 (Bq/g) AP：燃料ピン1 本分の Cs の放射能量 (Bq/pin) (ORIGEN2.1 の計算値) WF：燃料ピン1 本分の燃料の質量 (g/pin) WC：燃料ピン1 本分の被覆管の質量 (g/pin) 燃料ピンに含まれているCs 量は ORIGEN2.1 の結果を基に算出すると，2.97 × 1011 Bq であ
った。Table 4 に純水及び HNO3溶液におけるCs の溶出率を示す。RUN1 において 19 及び
67 h における純水に対する 1 ピンあたりの Cs の溶出率は，それぞれ 35.9 及び 33.8%であり， 浸漬時間において，19 と 67 h では大きな違いはなかった。RUN2 における Cs の溶出率は 36.3%であり，RUN1 の溶出率とほぼ同等であり，再現性が確認された。HNO3 溶液に浸漬 したRUN3 では 19 及び 67 h における HNO3溶液に対する燃料中のCs の溶出率は，それぞ れ36.3 及び 38.3%であり，67 h の方が僅かに高かったものの，これらの浸漬時間による顕 著な違いはないと考える。HNO3溶液に浸漬させた方が純水よりも僅かに高い Cs の溶出率 を示した。被覆管せん断片を純水に浸漬させたRUN5 では，Cs の溶出率は 19 及び 67 h に おいてそれぞれ6.36 及び 7.18%であった。RUN6 では，19 及び 67 h においてそれぞれ 7.65 及び8.25%であった。被覆管せん断片についても，有意な Cs の溶出が認められており，Cs が原子炉での照射において燃料外周部に移行することと整合する。本条件において，67 h の浸漬により燃料粉末と被覆管せん断片を合わせて1 ピンあたり 40%以上の Cs を溶出させ ることができた。 Cs は照射初期にペレット中の酸素ポテンシャルが低い場合，金属の Cs として放出される と考えられる。Cs の核分裂収率は，約 19%と大きい。ギャップ中では，I と反応して CsI となる部分を除き，その他は金属Cs として存在している[6]。高燃焼度下においてペレット 中の酸素ポテンシャルが高くなるとCs は Cs2O，さらに Cs2UO4へ酸化されると予想される [6,10]。また，軽水炉燃料では Cs2Te の存在も示唆されている[11]。これらの化合物のうち，
CsI は水に非常に溶けやすい性質である。CsI の水に対する溶解度を Figure 9 に示す[12]。核
燃料中のCs は純水や HNO3溶液に浸漬させることにより，溶液中に溶け出してくると考え られる。 純水及び0.1 mol/dm3 HNO3溶液に対して有意なCs の溶出が認められ，燃料及び被覆管せ ん断片から40%以上の Cs を除去することができた。燃料溶解の前処理として純水及び 0.1 mol/dm3 HNO 3 溶液に浸漬させることにより Cs を粗取りすることは晶析工程における Cs2Pu(NO3)6の生成抑制に有効と思われる。過去の研究では，晶析工程における原料液のCs 濃度が約1 g/dm3の条件では，溶液冷却後にCs が母液に溶存し，Cs2Pu(NO3)6の生成が抑制 JAEA-Research 2012-009 4 -JAEA-Research 2012-009 5
-JAEA-Research 2012-009 - 6 - されたため，UNH 結晶洗浄後における Cs の DF は約 100 であった[5]。NEXT プロセスにお いて，燃料中のCs が他工程で損失なく晶析工程に移行すると仮定すれば，晶析工程におけ る原料液の Cs 濃度は，約 5.3 g/dm3 と想定されているので，UNH 結晶の析出と共に Cs2Pu(NO3)6の生成を抑制するためには核燃料から最大で約80% の Cs を粗分離する必要が ある。それゆえ，今後更にCs の溶出率を高める浸漬条件を見出すことが重要である。 5. 結論 照射済高速中性子炉燃料中のCs の純水及び HNO3溶液に対する溶出特性を明らかにする ため，高速実験炉“常陽”Mk-II 照射済炉心燃料の浸漬試験を実施した。燃料粉末並びに被 覆管せん断片を純水もしくは0.1 mol/dm3 HNO3溶液に浸漬させ，Cs の溶出率を求めた。燃 料粉末及び被覆管せん断片のいずれについても，静置時間におけるCs の溶出率に大きな違 いはみられなかった。また，0.1 mol/dm3 HNO3溶液は純水に比べて僅かに高いCs の溶出率 を示した。67 h 後における 0.1 mol/dm3 HNO3溶液に対する燃料粉末と被覆管せん断片にお けるCs の溶出率は，それぞれ 38.3 及び 8.25%であった。本研究により，燃料溶解前に燃料 粉末を純水もしくは希薄HNO3溶液に浸漬させることにより1 ピンあたり 40%以上の Cs を 粗分離できる可能性を示した。本試験では，核燃料中のCs の初期質量を ORIGEN2.1 によ り算出したが，実験によりCs の初期質量を求めることが望ましい。また，I や Sr(ストロン チウム)などの易溶性元素の溶出率も重要な評価項目である。今後は，燃料中から溶出する 化学形態などを把握し，Cs 溶出のメカニズムを明らかにすることで，更なる Cs 溶出率の向 上に向けた検討を行う必要がある。 JAEA-Research 2012-009 6 -JAEA-Research 2012-009 7
-JAEA-Research 2012-009
- 7 - 参考文献
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-JAEA-Research 2012-009
- 8 -
Table 1 Specification of irradiated fast reactor “JOYO” Mk-II fuel pin
Fuel “JOYO” Mk-II core fuel
(FPFD209) M as s −I ni tia l v al ue − Pu (g) Enriched U (g) Depleted U (g) Natural U (g) 22 57 [8.1a] 4 − Is ot op ic c om po si tio n b 238Pu (%) 239Pu (%) 240Pu (%) 241Pu (%) 242Pu (%) 0.7 (0.7c) 68.4 (67.6c) 21.6 (26.0c) 6.8 (2.6c) 2.5 (3.1c) 234U (%) 235U (%) 236U (%) 238U (%) 0.1 (0.2c) 13.4 (11.0c) 0.1 (0.8c) 86.4 (88.0c) U enrichment
−Initial value− (core, w/o) 13.4
Pu enrichment
−Initial value− (core, w/o) 29.1
Average burnup (MWd/t) 54700
Cooling time (d) 6818d
Activity (TBq) 3.11
aMass of 235U
bAnalytical value in fuel fabrication
cCalculated value by ORIGEN2.1 after cooling time dAs of May 7, 2007
JAEA-Research 2012-009
8
-JAEA-Research 2012-009
-JAEA-Research 2012-009
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Table 2 Composition of irradiated fast reactor “JOYO” Mk-II fuel (calculated value)
Element Mass (g) Nuclide Activity (Bq) Element Mass (g) Nuclide Activity (Bq)
H 3.10 × 10−6 3H 1.11 × 109 U 5.83 × 101 Ge 1.45 × 10−4 Np 3.71 × 10−2 237Np 9.67 × 105 As 4.40 × 10−5 Pu 1.97 × 101 Se 5.62 × 10−3 Am 8.83 × 10−1 241Am 1.08 × 1011 Br 1.97 × 10−3 242mAm 4.50 × 108 Kr 3.49 × 10−2 85Kr 1.01 × 1010 242Am 4.48 × 108 Rb 3.43 × 10−2 243Am 2.06 × 108 Sr 6.20 × 10−2 90Sr 1.52 × 1011 Cm 6.17 × 10−4 Y 4.07 × 10−2 90Y 1.52 × 1011 Zr 3.73 × 10−1 95Zr 0.00 × 100 Nb 9.01 × 10−7 95Nb 0.00 × 100 Mo 3.84 × 10−1 Tc 9.86 × 10−2 99Tc 6.19 × 107 Ru 3.07 × 10−1 106Ru 7.73 × 106 Rh 9.83 × 10−2 106Rh 7.73 × 106 Pd 2.23 × 10−1 Ag 2.28 × 10−2 110mAg 4.78 × 101 Cd 1.72 × 10−2 In 1.71 × 10−3 Sn 1.73 × 10−2 123Sn 2.36 × 10−6 Sb 3.92 × 10−3 125Sb 9.37 × 108 Te 7.17 × 10−2 125mTe 2.29 × 108 127Te 8.61 × 10−9 127mTe 8.79 × 10−9 I 4.00 × 10−2 129I 1.91 × 105 Xe 5.31 × 10−1 Cs 4.07 × 10−1 134Cs 2.14 × 108 137Cs 2.97 × 1011 Ba 2.13 × 10−1 La 1.43 × 10−1 Ce 2.64 × 10−1 Pr 1.36 × 10−1 144Pr 2.25 × 105 144mPr 2.70 × 103 Nd 4.43 × 10−1 Pm 2.45 × 10−4 147Pm 8.38 × 109 Sm 1.26 × 10−1 151Sm 1.44 × 1010 Eu 1.17 × 10−2 154Eu 1.65 × 109 155Eu 4.16 × 109 Gd 1.18 × 10−2 Tb 7.67 × 10−4 Dy 4.61 × 10−4 Ho 1.60 × 10−5 Er 1.72 × 10−5 JAEA-Research 2012-009 8 -JAEA-Research 2012-009 9
-JAEA-Research 2012-009
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Table 3 Experimental conditions
RUN No. Material Medium Mass (g) Immersion time (h)
RUN1 Powdered fuel Pure water 6.19 19, 67
RUN2 Powdered fuel Pure water 6.49 19
RUN3 Powdered fuel 0.1 mol/dm3 HNO
3 6.49 19, 67
RUN4 Powdered fuel 0.1 mol/dm3 HNO
3 6.08 19
RUN5 Sheared tube Pure water 2.65 19, 67
RUN6 Sheared tube 0.1 mol/dm3 HNO
3 2.88 19, 67
Table 4 Cs concentration and elution ratio after immersion
RUN No. Material Media Cs (Bq/cm3) Cs (%)
19 h 67 h 19 h 67 h
RUN1 Powdered fuel Pure water 1.70 × 108 1.60 × 108 35.9 33.8
RUN2 Powdered fuel Pure water 1.80 × 108 − 36.3 −
RUN3 Powdered fuel 0.1 mol/dm3 HNO
3 1.80 × 108 1.90 × 108 36.3 38.3
RUN4 Powdered fuel 0.1 mol/dm3 HNO
3 2.00 × 108 − 43.0 −
RUN5 Sheared tube Pure water 3.90 × 107 4.40 × 107 6.36 7.18
RUN6 Sheared tube 0.1 mol/dm3 HNO
3 5.10 × 107 5.50 × 107 7.65 8.25
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10
-JAEA-Research 2012-009
-JAEA-Research 2012-009
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Figure 1 Structure of fast reactor “JOYO” Mk-II core fuel pin
Figure 2 Appearance of mechanical crusher
JAEA-Research 2012-009
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-JAEA-Research 2012-009
-JAEA-Research 2012-009
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Figure 3 Appearance of cross-section of sheared nuclear fuel tube
Figure 4 Appearance of shearing machine for nuclear fuel pin
JAEA-Research 2012-009
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-JAEA-Research 2012-009
-JAEA-Research 2012-009
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Figure 5 85Kr gas emission in shearing nuclear fuel pin
Figure 6 Under 500 m of powdered fuel after sieving
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Aging variation Integrated value 85 K r c ou nt (c pm ) Time (min) JAEA-Research 2012-009 12 -JAEA-Research 2012-009 13
-JAEA-Research 2012-009
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Figure 8 Appearances of immersed powdered fuel and sheared tube; (a) 19 h, (b) 67 h (a)
(b)
Figure 7 Particle distribution of powdered fuel
RUN1 RUN2 RUN3 RUN4 RUN5 RUN6
RUN1 RUN2 RUN3
RUN4 RUN5 RUN6
0 10 20 30 40 50 0 500 850 1000 M as s f ra ct io n (% ) Particle size (m) 1180 JAEA-Research 2012-009 14 -JAEA-Research 2012-009 15
-JAEA-Research 2012-009
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Figure 9 Solubility of CsI in water
0 20 40 60 80 100 120 0 100 200 300 400 500 600 700 Te m pe ra tu re (℃ ) CsI concentration (g/dm3) JAEA-Research 2012-009 14 -JAEA-Research 2012-009 15
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国際単位系（SI）
乗数 接頭語 記号 乗数 接頭語 記号 1024 ヨ タ Ｙ 10-1 デ シ d 1021 ゼ タ Ｚ 10-2 セ ン チ c 1018 エ ク サ Ｅ 10-3 ミ リ m 1015 ペ タ Ｐ 10-6 マイクロ µ 1012 テ ラ Ｔ 10-9 ナ ノ n 109 ギ ガ Ｇ 10-12 ピ コ p 106 メ ガ Ｍ 10-15 フェムト f 103 キ ロ ｋ 10-18 ア ト a 102 ヘ ク ト ｈ 10-21 ゼ プ ト z 101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y 表５．SI 接頭語 名称 記号 SI 単位による値 分 min 1 min=60s 時 h 1h =60 min=3600 s 日 d 1 d=24 h=86 400 s 度 ° 1°=(π/180) rad 分 ’ 1’=(1/60)°=(π/10800) rad 秒 ” 1”=(1/60)’=(π/648000) rad ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2 リットル L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3 トン t 1t=103 kg 表６．SIに属さないが、SIと併用される単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 電 子 ボ ル ト eV 1eV=1.602 176 53(14)×10-19J ダ ル ト ン Da 1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg 統一原子質量単位 u 1u=1 Da 天 文 単 位 ua 1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m 表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で 表される数値が実験的に得られるもの 名称 記号 SI 単位で表される数値 キ ュ リ ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq レ ン ト ゲ ン R 1 R = 2.58×10-4C/kg ラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gy レ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Sv ガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9T フ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15m メートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg ト ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa 標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa 1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J （｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー） ミ ク ロ ン µ 1 µ =1µm=10-6m 表10．SIに属さないその他の単位の例 カ ロ リ ー cal (a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない。 (b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。 実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明 示されない。 (c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。 (d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。 (e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの 単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。 (f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。 (g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。 （c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「 」 は対応関係を示すものである。 （a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度 （substance concentration）ともよばれる。 （b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのこと を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。 名称 記号 SI 基本単位による 表し方 粘 度 パスカル秒 Pa s m-1 kg s-1 力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2 表 面 張 力 ニュートン毎メートル N/m kg s-2 角 速 度 ラジアン毎秒 rad/s m m-1 s-1=s-1 角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rad/s2 m m-1 s-2=s-2 熱 流 密 度, 放 射 照 度 ワット毎平方メートル W/m2 kg s-3 熱 容 量, エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン J/K m2 kg s-2 K-1 比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ージュール毎キログラム毎ケルビンJ/(kg K) m2 s-2 K-1 比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム J/kg m2 s-2 熱 伝 導 率ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1 体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3 m-1 kg s-2 電 界 の 強 さ ボルト毎メートル V/m m kg s-3 A-1 電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル C/m3 m-3sA 表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2sA 電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2 sA 誘 電 率 ファラド毎メートル F/m m-3 kg-1 s4 A2 透 磁 率 ヘンリー毎メートル H/m m kg s-2 A-2 モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル J/mol m2 kg s-2 mol-1 モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1 照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム C/kg kg-1 sA 吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gy/s m2 s-3 放 射 強 度 ワット毎ステラジアン W/sr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3 放 射 輝 度ワット毎平方メートル毎ステラジアンW/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3 酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3 m-3s-1mol 表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例 組立量 SI 組立単位 名称 記号 面 積 平方メートル m2 体 積 立法メートル m3 速 さ ， 速 度 メートル毎秒 m/s 加 速 度 メートル毎秒毎秒 m/s2 波 数 毎メートル m-1 密 度 ， 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kg/m3 面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kg/m2 比 体 積 立方メートル毎キログラム m3/kg 電 流 密 度 アンペア毎平方メートル A/m2 磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル A/m 量 濃 度(a)， 濃 度 モル毎立方メートル mol/m3 質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kg/m3 輝 度 カンデラ毎平方メートル cd/m2 屈 折 率 (b)（数字の） １ 1 比 透 磁 率 (b)（数字の） １ 1 組立量 SI 基本単位 表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例 名称 記号 他のSI単位による表し方 SI基本単位による表し方 平 面 角 ラジアン(ｂ) rad 1（ｂ） m/m 立 体 角 ステラジアン(ｂ) sr(c) 1（ｂ） m2/m2 周 波 数 ヘルツ（ｄ） Hz s-1 力 ニュートン N m kg s-2 圧 力 , 応 力 パスカル Pa N/m2 m-1 kg s-2 エ ネ ル ギ ー, 仕 事 , 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2 仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット W J/s m2 kg s-3 電 荷 , 電 気 量 クーロン C sA 電 位 差 （ 電 圧 ）, 起 電 力 ボルト V W/A m2 kg s-3 A-1 静 電 容 量 ファラド F C/V m-2 kg-1 s4 A2 電 気 抵 抗 オーム Ω V/A m2 kg s-3 A-2 コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S A/V m-2 kg-1 s3 A2 磁 束 ウエーバ Wb Vs m2 kg s-2 A-1 磁 束 密 度 テスラ T Wb/m2 kg s-2 A-1 イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H Wb/A m2 kg s-2 A-2 セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ) ℃ K ン メ ー ル 束 光 lm cd sr(c) cd ス ク ル 度 照 lx lm/m2 m-2 cd 放 射 性 核 種 の 放 射 能（ ｆ ）ベクレル（ｄ） Bq s-1 吸収線量, 比エネルギー分与, カーマ グレイ Gy J/kg m2 s-2 線量当量, 周辺線量当量, 方向 性線量当量, 個人線量当量 シーベルト（ｇ） Sv J/kg m2 s-2 酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol 表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位 SI 組立単位 組立量 名称 記号 SI 単位で表される数値 バ ー ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa 水銀柱ミリメートルmmHg 1mmHg=133.322Pa オ ン グ ス ト ロ ー ム Å １Å=0.1nm=100pm=10-10m 海 里 Ｍ １M=1852m バ ー ン b １b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2 ノ ッ ト kn １kn=(1852/3600)m/s ネ ー パ Np ベ ル Ｂ デ ジ ベ ル dB 表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位 SI単位との数値的な関係は、 対数量の定義に依存。 名称 記号 長 さ メ ー ト ル m 質 量 キログラム kg 時 間 秒 s 電 流 ア ン ペ ア A 熱力学温度 ケ ル ビ ン K 物 質 量 モ ル mol 光 度 カ ン デ ラ cd 基本量 SI 基本単位 表１．SI 基本単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 エ ル グ erg 1 erg=10-7 J ダ イ ン dyn 1 dyn=10-5N ポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s ス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1 ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2 フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx ガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2 マ ク ス ウ ｪ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wb ガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4T エ ル ス テ ッ ド（ ｃ ） Oe 1 Oe (103/4π)A m-1 表９．固有の名称をもつCGS組立単位 （第8版，2006年改訂）国際単位系（SI）
乗数 接頭語 記号 乗数 接頭語 記号 1024 ヨ タ Ｙ 10-1 デ シ d 1021 ゼ タ Ｚ 10-2 セ ン チ c 1018 エ ク サ Ｅ 10-3 ミ リ m 1015 ペ タ Ｐ 10-6 マイクロ µ 1012 テ ラ Ｔ 10-9 ナ ノ n 109 ギ ガ Ｇ 10-12 ピ コ p 106 メ ガ Ｍ 10-15 フェムト f 103 キ ロ ｋ 10-18 ア ト a 102 ヘ ク ト ｈ 10-21 ゼ プ ト z 101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y 表５．SI 接頭語 名称 記号 SI 単位による値 分 min 1 min=60s 時 h 1h =60 min=3600 s 日 d 1 d=24 h=86 400 s 度 ° 1°=(π/180) rad 分 ’ 1’=(1/60)°=(π/10800) rad 秒 ” 1”=(1/60)’=(π/648000) rad ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2 リットル L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3 トン t 1t=103 kg 表６．SIに属さないが、SIと併用される単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 電 子 ボ ル ト eV 1eV=1.602 176 53(14)×10-19J ダ ル ト ン Da 1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg 統一原子質量単位 u 1u=1 Da 天 文 単 位 ua 1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m 表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で 表される数値が実験的に得られるもの 名称 記号 SI 単位で表される数値 キ ュ リ ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq レ ン ト ゲ ン R 1 R = 2.58×10-4C/kg ラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gy レ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Sv ガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9T フ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15m メートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg ト ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa 標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa 1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J （｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー） ミ ク ロ ン µ 1 µ =1µm=10-6m 表10．SIに属さないその他の単位の例 カ ロ リ ー cal (a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない。 (b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。 実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明 示されない。 (c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。 (d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。 (e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの 単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。 (f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。 (g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。 （c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「 」 は対応関係を示すものである。 （a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度 （substance concentration）ともよばれる。 （b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのこと を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。 名称 記号 SI 基本単位による 表し方 粘 度 パスカル秒 Pa s m-1 kg s-1 力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2 表 面 張 力 ニュートン毎メートル N/m kg s-2 角 速 度 ラジアン毎秒 rad/s m m-1 s-1=s-1 角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rad/s2 m m-1 s-2=s-2 熱 流 密 度, 放 射 照 度 ワット毎平方メートル W/m2 kg s-3 熱 容 量, エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン J/K m2 kg s-2 K-1 比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ージュール毎キログラム毎ケルビンJ/(kg K) m2 s-2 K-1 比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム J/kg m2 s-2 熱 伝 導 率ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1 体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3 m-1 kg s-2 電 界 の 強 さ ボルト毎メートル V/m m kg s-3 A-1 電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル C/m3 m-3sA 表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2sA 電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2 sA 誘 電 率 ファラド毎メートル F/m m-3 kg-1 s4 A2 透 磁 率 ヘンリー毎メートル H/m m kg s-2 A-2 モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル J/mol m2 kg s-2 mol-1 モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1 照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム C/kg kg-1 sA 吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gy/s m2 s-3 放 射 強 度 ワット毎ステラジアン W/sr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3 放 射 輝 度ワット毎平方メートル毎ステラジアンW/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3 酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3 m-3s-1mol 表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例 組立量 SI 組立単位 名称 記号 面 積 平方メートル m2 体 積 立法メートル m3 速 さ ， 速 度 メートル毎秒 m/s 加 速 度 メートル毎秒毎秒 m/s2 波 数 毎メートル m-1 密 度 ， 質 量 密 度キログラム毎立方メートル kg/m3 面 積 密 度キログラム毎平方メートル kg/m2 比 体 積立方メートル毎キログラム m3/kg 電 流 密 度 アンペア毎平方メートル A/m2 磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル A/m 量 濃 度(a)， 濃 度 モル毎立方メートル mol/m3 質 量 濃 度キログラム毎立法メートル kg/m3 輝 度 カンデラ毎平方メートル cd/m2 屈 折 率 (b)（数字の） １ 1 比 透 磁 率 (b)（数字の） １ 1 組立量 SI 基本単位 表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例 名称 記号 他のSI単位による 表し方 SI基本単位による 表し方 平 面 角 ラジアン(ｂ) rad 1（ｂ） m/m 立 体 角 ステラジアン(ｂ) sr(c) 1（ｂ） m2/m2 周 波 数 ヘルツ（ｄ） Hz s-1 力 ニュートン N m kg s-2 圧 力 , 応 力 パスカル Pa N/m2 m-1 kg s-2 エ ネ ル ギ ー, 仕 事 , 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2 仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット W J/s m2 kg s-3 電 荷 , 電 気 量 クーロン C sA 電 位 差 （ 電 圧 ）, 起 電 力 ボルト V W/A m2 kg s-3 A-1 静 電 容 量 ファラド F C/V m-2 kg-1 s4 A2 電 気 抵 抗 オーム Ω V/A m2 kg s-3 A-2 コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S A/V m-2 kg-1 s3 A2 磁 束 ウエーバ Wb Vs m2 kg s-2 A-1 磁 束 密 度 テスラ T Wb/m2 kg s-2 A-1 イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H Wb/A m2 kg s-2 A-2 セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ) ℃ K ン メ ー ル 束 光 lm cd sr(c) cd ス ク ル 度 照 lx lm/m2 m-2 cd 放 射 性 核 種 の 放 射 能（ ｆ ）ベクレル（ｄ） Bq s-1 吸収線量, 比エネルギー分与, カーマ グレイ Gy J/kg m2 s-2 線量当量, 周辺線量当量, 方向 性線量当量, 個人線量当量 シーベルト（ｇ） Sv J/kg m2 s-2 酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol 表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位 SI 組立単位 組立量 名称 記号 SI 単位で表される数値 バ ー ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa 水銀柱ミリメートルmmHg 1mmHg=133.322Pa オ ン グ ス ト ロ ー ム Å １Å=0.1nm=100pm=10-10m 海 里 Ｍ １M=1852m バ ー ン b １b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2 ノ ッ ト kn １kn=(1852/3600)m/s ネ ー パ Np ベ ル Ｂ デ ジ ベ ル dB 表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位 SI単位との数値的な関係は、 対数量の定義に依存。 名称 記号 長 さ メ ー ト ル m 質 量 キログラム kg 時 間 秒 s 電 流 ア ン ペ ア A 熱力学温度 ケ ル ビ ン K 物 質 量 モ ル mol 光 度 カ ン デ ラ cd 基本量 SI 基本単位 表１．SI 基本単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 エ ル グ erg 1 erg=10-7 J ダ イ ン dyn 1 dyn=10-5N ポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s ス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1 ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2 フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx ガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2 マ ク ス ウ ｪ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wb ガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4T エ ル ス テ ッ ド（ ｃ ） Oe 1 Oe (103/4π)A m-1 表９．固有の名称をもつCGS組立単位 （第8版，2006年改訂）国際単位系（SI）
乗数 接頭語 記号 乗数 接頭語 記号 1024 ヨ タ Ｙ 10-1 デ シ d 1021 ゼ タ Ｚ 10-2 セ ン チ c 1018 エ ク サ Ｅ 10-3 ミ リ m 1015 ペ タ Ｐ 10-6 マイクロ µ 1012 テ ラ Ｔ 10-9 ナ ノ n 109 ギ ガ Ｇ 10-12 ピ コ p 106 メ ガ Ｍ 10-15 フェムト f 103 キ ロ ｋ 10-18 ア ト a 102 ヘ ク ト ｈ 10-21 ゼ プ ト z 101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y 表５．SI 接頭語 名称 記号 SI 単位による値 分 min 1 min=60s 時 h 1h =60 min=3600 s 日 d 1 d=24 h=86 400 s 度 ° 1°=(π/180) rad 分 ’ 1’=(1/60)°=(π/10800) rad 秒 ” 1”=(1/60)’=(π/648000) rad ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2 リットル L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3 トン t 1t=103 kg 表６．SIに属さないが、SIと併用される単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 電 子 ボ ル ト eV 1eV=1.602 176 53(14)×10-19J ダ ル ト ン Da 1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg 統一原子質量単位 u 1u=1 Da 天 文 単 位 ua 1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m 表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で 表される数値が実験的に得られるもの 名称 記号 SI 単位で表される数値 キ ュ リ ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq レ ン ト ゲ ン R 1 R = 2.58×10-4C/kg ラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gy レ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Sv ガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9T フ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15m メートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg ト ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa 標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa 1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J （｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー） ミ ク ロ ン µ 1 µ =1µm=10-6m 表10．SIに属さないその他の単位の例 カ ロ リ ー cal (a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない。 (b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。 実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明 示されない。 (c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。 (d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。 (e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの 単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。 (f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。 (g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。 （c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「 」 は対応関係を示すものである。 （a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度 （substance concentration）ともよばれる。 （b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのこと を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。 名称 記号 SI 基本単位による 表し方 粘 度 パスカル秒 Pa s m-1 kg s-1 力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2 表 面 張 力 ニュートン毎メートル N/m kg s-2 角 速 度 ラジアン毎秒 rad/s m m-1 s-1=s-1 角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rad/s2 m m-1 s-2=s-2 熱 流 密 度, 放 射 照 度 ワット毎平方メートル W/m2 kg s-3 熱 容 量, エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン J/K m2 kg s-2 K-1 比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ージュール毎キログラム毎ケルビンJ/(kg K) m2 s-2 K-1 比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム J/kg m2 s-2 熱 伝 導 率ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1 体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3 m-1 kg s-2 電 界 の 強 さ ボルト毎メートル V/m m kg s-3 A-1 電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル C/m3 m-3sA 表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2sA 電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2 sA 誘 電 率 ファラド毎メートル F/m m-3 kg-1 s4 A2 透 磁 率 ヘンリー毎メートル H/m m kg s-2 A-2 モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル J/mol m2 kg s-2 mol-1 モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1 照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム C/kg kg-1 sA 吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gy/s m2 s-3 放 射 強 度 ワット毎ステラジアン W/sr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3 放 射 輝 度ワット毎平方メートル毎ステラジアンW/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3 酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3 m-3s-1mol 表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例 組立量 SI 組立単位 名称 記号 面 積 平方メートル m2 体 積 立法メートル m3 速 さ ， 速 度 メートル毎秒 m/s 加 速 度 メートル毎秒毎秒 m/s2 波 数 毎メートル m-1 密 度 ， 質 量 密 度キログラム毎立方メートル kg/m3 面 積 密 度キログラム毎平方メートル kg/m2 比 体 積立方メートル毎キログラム m3/kg 電 流 密 度 アンペア毎平方メートル A/m2 磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル A/m 量 濃 度(a)， 濃 度 モル毎立方メートル mol/m3 質 量 濃 度キログラム毎立法メートル kg/m3 輝 度 カンデラ毎平方メートル cd/m2 屈 折 率 (b)（数字の） １ 1 比 透 磁 率 (b)（数字の） １ 1 組立量 SI 基本単位 表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例 名称 記号 他のSI単位による 表し方 SI基本単位による 表し方 平 面 角 ラジアン(ｂ) rad 1（ｂ） m/m 立 体 角 ステラジアン(ｂ) sr(c) 1（ｂ） m2/m2 周 波 数 ヘルツ（ｄ） Hz s-1 力 ニュートン N m kg s-2 圧 力 , 応 力 パスカル Pa N/m2 m-1 kg s-2 エ ネ ル ギ ー, 仕 事 , 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2 仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット W J/s m2 kg s-3 電 荷 , 電 気 量 クーロン C sA 電 位 差 （ 電 圧 ）, 起 電 力 ボルト V W/A m2 kg s-3 A-1 静 電 容 量 ファラド F C/V m-2 kg-1 s4 A2 電 気 抵 抗 オーム Ω V/A m2 kg s-3 A-2 コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S A/V m-2 kg-1 s3 A2 磁 束 ウエーバ Wb Vs m2 kg s-2 A-1 磁 束 密 度 テスラ T Wb/m2 kg s-2 A-1 イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H Wb/A m2 kg s-2 A-2 セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ) ℃ K ン メ ー ル 束 光 lm cd sr(c) cd ス ク ル 度 照 lx lm/m2 m-2 cd 放 射 性 核 種 の 放 射 能（ ｆ ）ベクレル（ｄ） Bq s-1 吸収線量, 比エネルギー分与, カーマ グレイ Gy J/kg m2 s-2 線量当量, 周辺線量当量, 方向 性線量当量, 個人線量当量 シーベルト（ｇ） Sv J/kg m2 s-2 酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol 表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位 SI 組立単位 組立量 名称 記号 SI 単位で表される数値 バ ー ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa 水銀柱ミリメートルmmHg 1mmHg=133.322Pa オ ン グ ス ト ロ ー ム Å １Å=0.1nm=100pm=10-10m 海 里 Ｍ １M=1852m バ ー ン b １b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2 ノ ッ ト kn １kn=(1852/3600)m/s ネ ー パ Np ベ ル Ｂ デ ジ ベ ル dB 表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位 SI単位との数値的な関係は、 対数量の定義に依存。 名称 記号 長 さ メ ー ト ル m 質 量 キログラム kg 時 間 秒 s 電 流 ア ン ペ ア A 熱力学温度 ケ ル ビ ン K 物 質 量 モ ル mol 光 度 カ ン デ ラ cd 基本量 SI 基本単位 表１．SI 基本単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 エ ル グ erg 1 erg=10-7 J ダ イ ン dyn 1 dyn=10-5N ポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s ス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1 ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2 フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx ガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2 マ ク ス ウ ｪ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wb ガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4T エ ル ス テ ッ ド（ ｃ ） Oe 1 Oe (103/4π)A m-1 表９．固有の名称をもつCGS組立単位 （第8版，2006年改訂）JAEA-Re
vie
w
JAEA-Review
2011-047
「もんじゅ」非常用ディーゼル発電機シリンダライナー
のひび割れに係る材料強度の低下並びに超音波速度
測定によるシリンダライナー健全性確認について
Cracking Investigation of Monju Emergency Generator C Unit Cylinder Liner
- Cylinder Liner Soundness Confirmation by a Fall Cause of the Materials Strength of
the Cylinder Liner and the Supersonic Wave Speed
-小林 孝典 佐近 三四治 高田 修 羽鳥 雅一 坂本 勉 佐藤 俊行 風間 明仁 石沢 義宏 井川 久 中江 秀雄
Takanori KOBAYASHI, Miyoji SAKON, Osamu TAKADA, Masakazu HATORI Tsutomu SAKAMOTO, Toshiyuki SATO, Akihito KAZAMA, Yoshihiro ISHIZAWA Katsuhisa IGAWA and Hideo NAKAE
敦賀本部 高速増殖炉研究開発センター
プラント保全部
Plant Maintenance Engineering Department Fast Breeder Reactor Research and Development Center Tsuruga Head Office
日本原子力研究開発機構
