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加藤 篤志; 久保 重信; 近澤 佳隆; 宮川 高行*; 内田 昌人*; 鈴野 哲司*; 遠藤 淳二*; 久保 幸士*; 村上 久友*; 鵜澤 将行*; et al.
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Sustainable Clean Energy for the Future (FR22) (Internet), 11 Pages, 2022/04
プール型ナトリウム冷却高速炉の概念設計研究を行っている。本検討では、日本の地震対策、原子炉容器の熱流動、崩壊熱除去システムの設計などの主な課題の報告を行う。日本に650MWeのタンク型ナトリウム炉が設置される場合、厳しい地震に対する設計が必要で、原子炉構造を強化している。また、新たに3次元免震システムの開発も進めている。
久保 重信; 近澤 佳隆; 大島 宏之; 内田 昌人*; 宮川 高行*; 衛藤 将生*; 鈴野 哲司*; 的場 一洋*; 遠藤 淳二*; 渡辺 収*; et al.
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00489_1 - 19-00489_16, 2020/06
日本におけるNa冷却高速炉の炉型選択の幅を広げ、国際協力のメリットを追求する観点から、本研究では、第4世代炉の安全設計クライテリア及びガイドラインを満足し、かつ地震条件等の我が国特有の環境条件への適合性を有するタンク型の設計概念の構築を進めていた。電気出力を650MWeとし、高速増殖炉サイクルシステムの実用化戦略調査研究及び実用化研究開発を通じて開発された先進ループ型のJSFRの技術及び福島第一原子力発電所事故の教訓を踏まえた安全向上技術等を反映して原子炉構造概念を構築するとともに、耐震性と耐熱性に関する評価を実施した。
久保 重信; 近澤 佳隆; 大島 宏之; 内田 昌人*; 宮川 高行*; 衛藤 将生*; 鈴野 哲司*; 的場 一洋*; 遠藤 淳二*; 渡辺 収*; et al.
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05
日本におけるNa冷却高速炉の炉型選択の幅を広げ、国際協力のメリットを追求する観点から、本研究では、第4世代炉の安全設計クライテリア及びガイドラインを満足し、かつ地震条件等の我が国特有の環境条件への適合性を有するタンク型の設計概念の構築を進めていた。電気出力を650MWeとし、高速増殖炉サイクルシステムの実用化戦略調査研究及び実用化研究開発を通じて開発された先進ループ型のJSFRの技術及び福島第一原子力発電所事故の教訓を踏まえた安全向上技術等を反映して原子炉構造概念を構築するとともに、耐震性と耐熱性に関する評価を実施した。
甲斐 哲也; 内田 敏嗣; 木下 秀孝; 関 正和; 大井 元貴; 涌井 隆; 羽賀 勝洋; 春日井 好己; 高田 弘
Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012042_1 - 012042_4, 2018/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.11(Nuclear Science & Technology)At J-PARC an Off-gas processing system has been utilized to a purging process before the target vessel replacement and an air-flow control procedure to minimize radioactivity release during the replacement. In 2011 the first replacement was carried out after a 500 MWh operation, and the tritium release was measured. It was suggested that the tritium release must be less than that measured at the replacement in 2011 even at the nominal operation of 5,000 MWh. Some procedures of an air-flow control and a rubber plug insertion have been introduced from the replacements in 2013, resulting that the amount of tritium release could be reduced to less than that released in 2011 at the nominal operation.
内田 昌人*; 宮川 高行*; 堂崎 浩二*; 近澤 佳隆; 久保 重信; 早船 浩樹; 鈴野 哲司*; 深沢 剛司*; 神島 吉郎*; 藤田 聡*
Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.380 - 386, 2018/04
近年開発における第4世代炉であるSFRについては、プール型の開発が主流であることはよく知られている。一般に、プール型は主要な一次系機器を原子炉容器に内包するよう炉心周辺に配置することから、ループ型に比べて原子炉容器径が相対的に大きくなる。また、実用炉への展開の観点からは、大出力化がターゲットとなり、原子炉容器径は更に大きくなり、ナトリウム冷却材インベントリの増加により更に重量化する。本紙では、大型化の観点から原子炉容器の直径をパラメータとして、座屈を防止するための耐震設計と耐熱設計の見通しについて述べる。加えて、大型容器の座屈損傷に対する余裕を確保するため、対策として有効な免震装置について提案する。
酒井 卓郎; 飯倉 寛; 山田 尚人*; 佐藤 隆博*; 石井 保行*; 内田 正哉*
QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 140, 2018/03
In this work, we report on the application of a UV/EB curable resin, in proton beam writing (PBW) for the fabrication of fine neutron optics devices. The resin is a liquid at room temperature; therefore, it mixes easily with functional materials, such as neutron absorbers. However, 20-30 
m thick neutron absorber must be required as the grating materials. So PBW is a promising technique to fabricate the neutron devices. The fabrication process is similar to lithography. The neutron absorber is gadolinium oxide (Gd
O
). Pattern exposures are performed using 3 MeV proton beams approximately 1 m in diameter. The irradiated areas are quickly cured by polymerization. The fabricated gratings were observed using an optical microscope. The microscopic images show that the patterns of the fabricated structures agree well with the original one. In addition, a lateral direction of the sample was observed using the scanning electron microscope (SEM). The thickness of the sample is approximately 35 m. In conclusion, the fabrication of grating structures is successful and the results also proved that the UV/EB curable resin is very promising material for use in PBW micromachining.
廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 川股 隆行*; 塩見 雄毅*; 内田 健一*; 井口 亮*; 小池 洋二*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Physics, 13(1), p.30 - 34, 2017/01
被引用回数：100 パーセンタイル：96.77(Physics, Multidisciplinary)Quantum spin fluctuation in a low-dimensional or frustrated magnet breaks magnetic ordering while keeping spin correlation. Such fluctuation has been a central topic in magnetism because of its relevance to high-Tc superconductivity and topological states. However, utilizing such spin states has been quite difficult. In a one-dimensional spin-1/2 chain, a particle-like excitation called a spinon is known to be responsible for spin fluctuation in a paramagnetic state. Spinons behave as a Tomonaga-Luttinger liquid at low energy, and the spin system is often called a quantum spin chain. Here we show that a quantum spin chain generates and carries spin current, which is attributed to spinon spin current. This is demonstrated by observing an anisotropic negative spin Seebeck effect along the spin chains in SrCuO. The results show that spin current can flow even in an atomic channel owing to long-range spin fluctuation.
Fe
O
塩見 雄毅*; 大谷 隆史*; 井口 敏*; 佐々木 孝彦*; Qiu, Z.*; 中山 裕康*; 内田 健一*; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 104(24), p.242406_1 - 242406_5, 2014/06
被引用回数：28 パーセンタイル：73.4(Physics, Applied)We have studied magnetoresistance and Hall effects for 1.8-nm-thick Pt films grown on a ferrimagnetic insulator YFeO in a wide temperature (0.46-300 K) and magnetic-field (-15 to 15 T) region. In the low-temperature regime where quantum corrections to conductivity are observed, weak antilocalization behavior observed in Pt films is critically suppressed when the film is attached to YFeO. Hall resistance in the Pt film is also affected by YFeO, and it exhibits logarithmic temperature dependence in a broad temperature range. The magnetotransport properties in the high-field range are significantly influenced by the interface between Pt and YFeO.
内田 俊介; 塙 悟史; 西山 裕孝; 中村 武彦; 佐藤 智徳; 塚田 隆; Kysela, J.*
Nuclear Technology, 183(1), p.119 - 135, 2013/07
被引用回数：5 パーセンタイル：38.12(Nuclear Science & Technology)高温水中の酸素,過酸化水素にさらされたステンレス鋼の腐食挙動についてのin-situ測定に基づいて、腐食電位,金属の表面条件,その他環境条件の相関を求めた。この相関に基づき、電気化学モデルと二層酸化皮膜モデルを結合させた腐食電位評価モデルを開発した。本評価モデルにより得られた結果は以下の通りである。(1)酸素と過酸化水素により腐食電位の差異は、主として内装酸化皮膜の厚さと成長速度によって決まる。(2)計算された腐食電位、すなわち、酸素と過酸化水素のレスポンスの差異、ヒステリシス及びメモリ効果、は実測値とよく一致する。(3)中性子照射は酸化皮膜の照射誘起拡散の結果、腐食電位を低下させる。本腐食電位評価モデルは、JMTRインパイルループの腐食環境評価に適用可能である。
桐原 明宏*; 内田 健一*; 梶原 瑛祐*; 石田 真彦*; 中村 泰信*; 眞子 隆志*; 齊藤 英治; 萬 伸一*
Nature Materials, 11(8), p.686 - 689, 2012/08
被引用回数：240 パーセンタイル：98.57(Chemistry, Physical)Energy harvesting technologies, which generate electricity from environmental energy, have been attracting great interest because of their potential to power ubiquitously deployed sensor networks and mobile electronics. Of these technologies, thermoelectric (TE) conversion is a particularly promising candidate, because it can directly generate electricity from the thermal energy that is available in various places. Here we show a novel TE concept based on the spin Seebeck effect, called "spin-thermoelectric (STE) coating", which is characterized by a simple film structure, convenient scaling capability, and easy fabrication. The STE coating, with a 60-nm-thick bismuth-substituted yttrium iron garnet (Bi:YIG) film, is applied by means of a highly efficient process on a non-magnetic substrate. Notably, spin-current-driven TE conversion is successfully demonstrated under a temperature gradient perpendicular to such an ultrathin STE-coating layer (amounting to only 0.01% of the total sample thickness). We also show that the STE coating is applicable even on glass surfaces with amorphous structures. Such a versatile implementation of the TE function may pave the way for novel applications making full use of omnipresent heat.
Qiu, Z.*; 梶原 瑛祐*; 安藤 和也*; 藤川 安仁*; 内田 健一*; 田代 隆治*; 針井 一哉*; 吉野 達郎*; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 100(2), p.022402_1 - 022402_3, 2012/01
被引用回数：31 パーセンタイル：75.35(Physics, Applied)単純な酸化物のみからなる系においてスピン波共鳴によるスピンポンプを逆スピンホール効果(ISHE)を用いて詳しく調べた。ランタンドープのイットリウム鉄ガーネット(La:YIG)/インジウムスズ酸化物(ITO)の2層膜においてスピンポンプが生じスピン流がITO層に注入され、それがISHEを通じて起電力として観測される。この起電力は面外磁場角度と励起マイクロ波パワーに依存して観測されたが、これはISHEの理論予測とよい一致を示す。酸化物のみからなる系でのスピンポンプの発見は酸化物スピントロニクスの可能性を広げるものである。
椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 金光 薫*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
Microelectronic Engineering, 87(5-8), p.835 - 838, 2010/05
被引用回数：7 パーセンタイル：42.38(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct writing process using a MeV focused proton beam. The previous performance examinations of the dielectrophoretic (DEP) devices, the high-aspect-ratio micro-structures with the pillar arrays and the fluidic channels fabricated by PBW, showed that spatially modulated electric fields were effective for trapping Escherichia coli. The reproduction of the DEP device using PBW only is, however, unsuitable because it takes a lot of time to fabricate complicated and large area structures. In this study, the fabrication technique of the micro fluidic channel, combining a soft lithography and PBW techniques, was introduced to improve the productivity of the DEP devices. The prototypes of DEP deceives including SU-8 high-aspect-ratio pillar arrays in the micro fluidic channel were developed using the fabrication technique. Especially the pillar arrays in these devices were produced by 1.0 or 1.7 MeV proton beams focused around 1 m in diameter. The observation of the DEP devices using an optical microscope image showed that the pillar arrays were successfully included in the micro fluidic channel. The prototyping capability of PBW combined with the soft lithography technique was highlighted by increasing the productivity of the DEP devices.
Li, T.*; Garg, U.*; Liu, Y.*; Marks, R.*; Nayak, B. K.*; Madhusudhana Rao, P. V.*; 藤原 守*; 橋本 尚信*; 中西 康介*; 奥村 瞬*; et al.
Physical Review C, 81(3), p.034309_1 - 034309_11, 2010/03
被引用回数：107 パーセンタイル：97.51(Physics, Nuclear)We have investigated the isoscalar giant resonances in the Sn isotopes using inelastic scattering of 386-MeV 
particles at extremely forward angles, including 0
. The strength distributions for various multipoles were extracted by a multipole decomposition analysis based on the expected angular distributions of the respective multipoles. We find that the centroid energies of the isoscalar giant monopole resonance (ISGMR) in the Sn isotopes are significantly lower than the theoretical predictions. In addition, the asymmetry term, 
, in the expression for the nuclear incompressibility has been determined from the ISGMR data in Sn isotopes and is found to be consistent with a number of indirectly extracted values for this parameter.
近藤 賀計; 内田 直樹; 照沼 宏隆; 田中 康介; 大山 孝一; 桂井 清道; 鷲谷 忠博
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.277 - 280, 2009/09
東海再処理工場(TRP)で、PWRとATRの使用済燃料を溶解後に溶解槽で採取されたスラッジのXRDによる組成分析を行った。分析結果からモリブデン酸ジルコニウムの生成が確認された。この結果は溶解工程において、MoとZrの化合物が沈殿することを示唆する。一方、モリブデン酸ジルコニウムの生成挙動を評価するため、MoとZrを含む模擬の化合物を使用したコールドビーカ試験により、MoとZr濃度変化の酸濃度依存性を確認した。低硝酸濃度の条件では生成する沈殿生成物の量は低下することが確認され、生成した沈殿生成物はモリブデン酸ジルコニウムと同定された。金属表面への付着量を検討するために、ステンレス鋼並びにチタンへのモリブデン酸ジルコニウムの付着量の温度依存性を調べた。付着量の材質による顕著な相違はみられず、いずれも約70C付近に付着量のピークがあることを確認した。またモリブデン酸ジルコニウムの洗浄性を確認するために、NaOH, CHO
-HNO並びにHO-HNOを洗浄試薬とした洗浄試験を実施した。いずれの試薬でも洗浄は可能であることが確認できた。
佐藤 智徳; 宇賀地 弘和; 塚田 隆; 内田 俊介
Proceedings of 14th International Conference on Environmental degradation of Materials in Nuclear Power Systems (CD-ROM), p.985 - 995, 2009/08
流れ加速型腐食(FAC)の理論予測の高度化のためには、水化学,材料及び流況の各パラメータの個々の影響を理解する必要がある。本研究では、炭素鋼に含まれる合金元素のFACへの影響を評価するために、さまざまな濃度の合金元素を含む炭素鋼試験片の腐食速度を測定した。また、表面分析により形成酸化皮膜の評価を行った。合金元素として、Cr, Ni, Cuを選択し、含有量をパラメータとして炭素鋼の腐食速度を評価した。取得された結果を以下に示す。(1)Crを0.03%含む炭素鋼で、FACは十分に抑制された。(2)ニッケルを含む炭素鋼では、FACは抑制された。CrのFAC抑制効果はNiによるFAC抑制効果より大変大きいことが確認された。(3)Ni添加された炭素鋼ではヘマタイトリッチな酸化皮膜が確認されたのに対し、Cr添加された炭素鋼では、マグネタイトのみが確認された。(4)FACにおけるCuの明確な影響は確認されなかった。
佐藤 智徳; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 内田 俊介
Proceedings of 14th International Conference on Environmental degradation of Materials in Nuclear Power Systems (CD-ROM), p.1041 - 1052, 2009/08
ある純金属材料の表面には、環境により決定されるある特性の半電池反応が発生し、それにより決定される酸化還元電位を示す。逆に、照射下にある複数の純金属電極の酸化還元電位を測定し、比較することにより、照射下にある高温水中の酸素,過酸化水素濃度が同定できることが期待される。そこで、このコンセプトによる、放射線照射下にある高温水中で利用可能な酸素濃度及び過酸化水素濃度センサの開発を進めている。このセンサの基本コンセプトの有効性を確認するために、非照射下条件での、純金属電極の酸化還元電位応答の酸素及び過酸化水素濃度依存性を測定し、電位の計算評価結果と比較した。その結果、酸素及び過酸化水素がそれぞれ単独で存在する場合に濃度の同定が可能であるとの見通しを得た。
佐藤 智徳; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 内田 俊介
材料と環境2009講演集, p.63 - 66, 2009/05
特定の金属の表面では、腐食環境に応じて、特定の半電池反応が生じる。この現象を利用し、複数の金属間の電位差を互いに測定することで、逆に金属の曝されている腐食環境の特徴を評価できると考えられる。本研究では、純金属電極の自然電位に関して、高温水中に含まれる酸素濃度と過酸化水素濃度依存性を取得し、センサの原理を検証した。
佐藤 智徳; 宇賀地 弘和; 塚田 隆; 内田 俊介
Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10
流れ加速型腐食(FAC)は炭素鋼の表面酸化被膜の溶出が、高い表面流速により加速される現象である。本研究では、チューブ型の炭素鋼試験片によるFAC速度のその場測定により、150C中性純水中でのFACにおける炭素鋼の合金元素の影響を評価した。結果は以下のとおりである。(1)炭素鋼標準材でのFAC速度は流速の1.2乗に依存した。(2)FACは0.03%以上Crを含む炭素鋼では測定下限以下まで低減された。(3)0.1%Niを含む炭素鋼ではFACの低減が確認された。(4)NiによるFAC低減効果と、Crによる低減効果の違いを表面被膜の化学組成分析により確認した。(5)CuのFACへの影響は確認されなかった。また、流速がFAC速度に与える影響についての試験結果も報告する。
塚田 隆; 加治 芳行; 宇賀地 弘和; 三輪 幸夫; 中野 純一; 佐藤 智徳; 内田 俊介
Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10
粒界型応力腐食割れ(IGSCC)は、沸騰水型軽水炉(BWR)の構造材料における主要な材料損傷現象であるため、BWR炉内の環境条件におけるIGSCC挙動を調べるための炉内照射下試験,照射後試験等の各種試験が行われている。本論文では、それらの実験手法を特徴により整理し、実験技術上の課題について検討した。さらに、具体的な試験技術として著者らがオーステナイトステンレス鋼を供試材として実施した、材料試験炉(JMTR)における照射下SCCき裂進展試験、及び過酸化水素注入により炉内高温水の放射線分解を模擬した腐食試験について、試験法の概要と課題について述べた。実機の炉内環境を模擬するには多くの技術的制約があるが、各種の実験手法の特徴を組合せることにより、IGSCC挙動の機構論的な理解を進めることができると考えられる。
O佐藤 智徳; 塚田 隆; 内田 俊介
Proceedings of 15th International Conference on the Properties of Water and Steam (15th ICPWS) (Internet), 10 Pages, 2008/09
過酸化水素は沸騰水型原子炉の炉内構造材の腐食損傷において重要な役割を果たす酸化性化学種の1つである。本研究では、ステンレス鋼の腐食特性に及ぼす過酸化水素の影響を評価するため、過酸化水素を含む高温水中に浸漬させたステンレス鋼試験片の表面の酸化皮膜の分析を実施した。また、取得された知見をもとに、従来の2層酸化皮膜形成モデルを改良した計算モデルを作成した。主要な結果は以下のとおり。(1)ステンレス鋼表面の2層酸化皮膜が、直接酸化により形成される緻密な内層酸化皮膜層と、内層酸化皮膜が溶出して生成した鉄イオンが酸化され再析出した酸化物粒子による疎な外層酸化物粒子層からなることを確認した。(2)外層酸化物粒子は、溶存鉄イオンが酸化され生成するマグネタイト粒子として析出し、その後、一部のマグネタイト粒子が酸化されヘマタイト粒子を形成する。これにより高い過酸化水素濃度条件では、外層酸化物層はマグネタイト粒子とヘマタイト粒子の混合層になる。(3)外層酸化物粒子の形成を取り入れた改良型の2層酸化皮膜モデルを作成し、実験結果と計算結果が比較的よく一致することを確認した。
