A Predicted CRISPR-mediated symbiosis between uncultivated archaea

Esser, S. P.*; Rahlff, J.*; Zhao, W.*; Predl, M.*; Plewka, J.*; Sures, K.*; Wimmer, F.*; Lee, J.*; Adam, P. S.*; McGonigle, J.*; et al.

Nature Microbiology (Internet), 8(9), p.1619 - 1633, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41564-023-01439-2

CRISPR-Cas systems defend prokaryotic cells from viruses, plasmids, and other mobile genetic elements. Capitalizing on multi-omics approaches, we show here that the CRISPR-Cas systems of uncultivated archaea also play an integral role in mitigating potentially detrimental interactions with episymbionts. A comprehensive analysis of CRISPR-Cas-based infection histories revealed that uncultivated deep-subsurface archaeal primary-producers defend themselves from archaeal episymbionts of the DPANN superphylum of archaea, some of which are known to fuse their membranes with their host. We show that host cells counter these attacks by deploying one of two CRISPR-Cas systems (type I-B and type III-A) to target and disrupt essential genes in the episymbiont. However, genome-scale modeling of metabolic interactions between two deep subsurface host-symbiont systems revealed that host cells also benefit from the symbionts via metabolic complementation. We speculate that populations of these uncultivated archaeal episymbionts are currently transitioning from a parasitic lifestyle to one of mutualism, as must have occurred in countless mutualistic systems known today. By expanding our analysis to thousands of archaeal genomes, we conclude that CRISPR-Cas mediated resistance to archaeal episymbiosis evolved independently in various archaeal lineages and may be a wide-spread evolutionary phenomenon.

Overview and outcomes of the OECD/NEA benchmark study of the accident at the Fukushima Daiichi NPS (BSAF) Phase 2; Results of severe accident analyses for Unit 1

Herranz, L. E.*; Pellegrini, M.*; Lind, T.*; Sonnenkalb, M.*; Godin-Jacqmin, L.*; Lpez, C.*; Dolganov, K.*; Cousin, F.*; 玉置 等史; Kim, T. W.*; et al.

Nuclear Engineering and Design, 369, p.110849_1 - 110849_7, 2020/12

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110849

OECD/NEAプロジェクト"福島第一原子力発電所事故に関するベンチマーク研究"のフェーズ2は2015年中期に開始された。このプロジェクトの目的は、解析期間を地震発生から3週間に拡張、核分裂生成物(FP)の挙動や環境への放出、そして放射線に関するデータや逆解析によるソースターム推定等の様々なデータとの比較を行うことである。6か国9組織が異なるシビアアクシデント解析コードを用いて1号機の事故解析を行った。本報告では、参加機関の1号機の解析結果やプラントデータとの比較から得られた知見、事故進展の評価及び最終的な原子炉内の状態について述べる。特に原子炉圧力容器の状態、溶融炉心の放出及びFP挙動及び放出について焦点を当てる。また、1号機特有の事柄に焦点を当て、不確かさや必要となるデータも含めコンセンサスを得た点についてまとめる。

Preliminary combustion analyses using OpenFOAM

Thwe Thwe, A.; 寺田 敦彦; 日野 竜太郎

JAEA-Technology 2018-012, 45 Pages, 2019/01

JAEA-Technology-2018-012.pdf:4.34MB

原子力発電所に関連するシビアインシデントや製造工程のリスク以外に、原子力廃棄物のリスクも社会を脅かす可能性がある。低レベル及び高レベルの放射性廃棄物を含む核廃棄物の長期保管下では、金属廃棄物の腐食や容器壁自体の腐食及び廃棄物中の水の放射線分解により水素が自発的に発生する。そこで、水素安全及び環境汚染のリスク低減のために、放射性廃棄物容器における水素燃焼爆発の挙動と特性を調べることとした。本報告書では、OpenFOAMを適用し、簡易コンテナー内におけるメタン燃焼の温度, 速度と二酸化炭素分布を調べる数値解析シミュレーションを行った。燃焼シ解析では、LESフレームを備えているFireFoamソルバーを使用した。結果として、容器の高さ及び流入口のサイズが大きくなるとともに平均温度が上昇することが分かった。一方、FireFoamソルバーで行ったメタン、水素及びヘリウムの拡散挙動シミュレーションから、メタンや水素よりもヘリウムのほうが速く拡散することが明らかにした。XiFoamソルバーを利用することにより、化学量論的条件下で立方体燃焼容器における水素空気予混合火炎の火炎伝播半径が得られた。

中性子散乱施設用液体金属ターゲットの構造評価,4; ターゲット容器ウィンドウ部の破壊力学的考察

石倉 修一*; 粉川 広行; 二川 正敏; 菊地 賢司; 羽賀 勝洋; 神永 雅紀; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2003-093, 55 Pages, 2004/01

JAERI-Tech-2003-093.pdf:5.41MB

中性子散乱施設用液体金属(水銀)ターゲットの開発における工学的課題を明らかにするために、3GeV/1MWのパルス状陽子ビームがクロスフロー型液体金属ターゲットに入射するときの定常熱応力と動的熱衝撃解析を行った。解析モデルは、実機構造を模擬した半円筒ウィンドウ型と平板ウィンドウ型の2種類の構造を対象とし、NMTC/JAMによる核破砕発熱計算結果をもとに、衝撃解析コードLS-DYNAを用いて解析した。その結果、動的熱衝撃により発生する応力は、最も厳しい環境にあるウィンドウ中心部で半円筒型よりも平板型の方が構造設計上有利であり、応力分類として2次応力的な性質を持つことがわかった。また、ターゲット主要部に発生する応力は曲げ応力,疲労強度ともにJISの基準を満足していることがわかった。ウィンドウ内面で水銀が負圧になりキャビテーションが発生し、ターゲット容器に損傷を与えることが実験により確認されたため、生成するピットとピット先端のき裂を対象に破壊力学的観点から評価した結果、ウィンドウ先端部では定常熱応力により圧縮応力場にあり、き裂は進展しないことがわかった。また、水銀ターゲットを設計するにあたり、今後必要となるキャビテーションの評価手法について整理した。

確率論的安全評価手法GSRW-PSAによる地層処分システムの不確かさ解析; パラメータ不確かさ及び天然バリアの概念モデル不確かさの検討

武田 聖司; 木村 英雄

JAERI-Research 2002-014, 20 Pages, 2002/07

JAERI-Research-2002-014.pdf:1.37MB

地層処分の安全評価に伴う不確かさのうち、パラメータ不確かさとモデル不確かさに起因した影響評価を目的として、確率論的評価手法(GSRW-PSA)の開発を行った。不確かさの影響評価に先立ち、人工バリア及び天然バリア中の核種移行評価モデルに関して決定論的なベンチマーク計算を行い、評価コードの特性・適用性を明らかにした。次に、GSRW-PSAを用いて、HLW処分の重要核種であるCs-135及びSe-79を対象とした人工バリア及び天然バリアに関するパラメータ不確かさ解析を行った。さらに、天然バリアにおける地質媒体の概念化の違いとして、多孔質媒体と亀裂性媒体による近似モデルを想定し、概念化の違いによる影響の評価を実施した。

Experimental and analytical studies on high-speed plane jet along concave wall simulating IFMIF Li target flow

中村 秀夫; 伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 井田 瑞穂*; 加藤 義夫; 前川 洋; 勝田 博司

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.440 - 445, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00235-9

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動(CDA)の一環として行った、高速の液体リチウム板状ジェットターゲット流の熱流動特性に関する、水での模擬実験と数値解析の結果をまとめた。実寸大に模擬したジェット流では、試験条件内(流速≦17m/s,長さ約130mm)で安定した流れが得られ、数値解析により、熱的安定性を確認した。最近の実験で行った詳細な流速分布の計測から、遠心力による静圧分布のため、ジェット流の厚さ方向に自由渦流れと同様の流速分布が形成させると共に、この流速分布の影響が上流の吹き出しノズル内にまで及んでいることがわかった。2次元の正方メッシュを用いた解析を行い、このようなノズル出口付近の流速分布変化を良く予測できることを確認した。

Confirmatory thermal-hydraulic analyses of safety design concept of a passive safety light water reactor JPSR

新谷 文将; 寺前 哲也*; 落合 政昭

Proc. of Post-SMiRT14 Int. Seminar 18, p.E1.26 - E1.32, 1997/00

原研では、安全性の大幅に向上した原子炉概念を創出することを主な目的として、受動的安全炉JPSR概念の設計研究を実施している。この概念の主な特徴のひとつが受動的安全系の採用である。本報では本概念の安全性を確認するために過渡熱水力解析コードRETRAN-02とREFLA/TRACコードを用いて実施した事故解析の結果について報告する。受動的安全系は、事故をLOCAと非LOCAに分類して、それぞれに対応できるように設計されている。それぞれの代表事例として破断面積がコールドレグ流路面積の200%から5%までのLOCA事象と、完全除熱喪失事象及び主蒸気管破断事故の解析を実施した。解析の結果、受動的安全系のみで、これらの事象に対して安全性を保てることが示された。

側壁が加熱・冷却される水平正方形流路内の複合対流熱伝達に関する三次元数値解析

坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*

日本機械学会論文集,B, 61(586), p.2228 - 2234, 1995/06

https://doi.org/10.1299/kikaib.61.2228

比較的低いレイノルズ数域における層流複合対流では、熱的境界条件の不均一性や浮力の影響が大きい場合に、流れが3次元的な挙動を示すことが予想される。特に、温度助走域での複合対流特有の複雑な伝熱流動状態を解明することが本研究の命題であり、前報までに等温水平管に関する熱流動機構の解明に成功した。本研究では、側壁温度が異なる水平正方形流路の複合対流伝達について大規模3次元数値解析を実施し、主流と浮力駆動2次流れの干渉により生ずるスパイラル流れの発生と、加熱開始点近傍に出現した複数のはくり泡の発生について報告するとともに、管内圧力勾配の変化や熱伝達特性について、Gr/Reパラメータの依存性を検討した。前報と今回の結果から、層流複合対流における温度助走域に発現する複雑な3次元的逆流現象は、高Gr/Reパラメータ域における基本的な熱流動機構と考えられる。

二重円管内乱流熱伝達のLESによる解析

河村 洋*; 中村 誓一*; 佐竹 信一*; 功刀 資彰

Therm. Sci. Eng., 2(2), p.16 - 25, 1994/00

二重円管内乱流の流れ場と温度場について、LESによる解析を行い、内管上のヌセルト数を求め、これについて内外径比の影響を考察して整理式を得た。内管が細い場合、内管近傍の無次元化した温度ピークは減少するが、これは一種の層流化傾向として理解できることを示した。内管加熱を行った場合、内管近傍で速度場と同様の温度ストリークが確認された。内管近傍では温度場と速度場は非常に良い対応を示しているが、内管から離れるにつれて温度場は一様になることが示された。内管近傍の乱流構造には、平行平板と同様なストリーク構造及び細長い縦渦構造が見られた。さらに、細い内管上で高速のストリークが衝突し、極めて大きい低圧域を生ずることを見出した。

Simulation code SAFE for analyzing transient solvent extraction behavior

前田 充; 藤根 幸雄; 矢野 肇*; 山上 純夫*

Transactions of the American Nuclear Society, 66, p.78 - 80, 1992/11

運転時の異常な過渡変化事象の解析に利用するため、新しい抽出工程過渡事象解析コードSAFEの整備を行った。本コードの主な特徴は、現実的評価を可能とする精密なモデルを採用すると共に、パルスカラムとミキサセトラなど型式の異なる抽出器を複数組み合わせた抽出システムにおける工程状態の動的変化を解析する機能にある。解析可能な状態量は、抽出器内における濃度分布、流動状態分布及び温度分布である。パルスカラムのモデルについては、工学規模の環状バッフルプレートカラムによる流動特性試験の結果を利用した。また、同装置で得られた異常及び過渡時における流動及び抽出特徴の試験結果と計算結果とを比較することによりコード機能の検証を行った。計算結果と試験結果は良い一致を示し、改良が必要だが、SAFEコードが複雑な過渡時抽出挙動を正確に予測できる高い可能性を有することを確認した。