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平塚 晋也; 浅森 浩一; 雑賀 敦
JAEA-Research 2022-002, 38 Pages, 2022/06
JAEA-Research-2022-002.pdf:4.49MB
日本列島の下に沈み込むスラブから脱水して上昇してくる深部流体は、高温かつ炭酸化学種に富むなどの特徴を有することから、その特徴や分布、地表への移行経路を把握することは高レベル放射性廃棄物の地層処分における調査・評価においても重要である。これらスラブ起源流体の移行経路としては、クラックが高密度に分布する領域が考えられ、こうした領域は周囲に比べてより強い地震波速度の異方性を示すと予想される。異方性媒質に入射したS波は、振動する方向によって異なる速度で伝播するS波偏向異方性を示すため、互いに直交する方向に振動し、異なる速度で伝播する2つの波に分裂するS波スプリッティング現象が生じる。本報告書では、まず、S波スプリッティング解析の原理について詳しく説明する。次に、和歌山県田辺市本宮町周辺を事例対象として、S波スプリッティング解析を行った結果を示す。最後に、先行研究による温泉水及び遊離ガス中に含まれるヘリウム同位体比(
He/
He)の分布や、本宮地域を横断する測線に沿って行われた二次元比抵抗構造解析の結果との比較に基づき、スラブ起源流体の移行経路の推定を試みた。検討の結果、温泉水及び遊離ガス中に含まれるヘリウム同位体比(He/He)が高く、スラブ起源流体が上昇してきている可能性が高いとみなされる場合は、2つの波に分裂したS波の到達時間差(dt)も大きな値を示す傾向にあることが明らかとなった。また、二次元比抵抗構造解析の結果との比較によれば、高比抵抗領域においては、dtは小さい値を示す。それに対し、低比抵抗領域においては、dtは大きな値を示しており、本宮地域に対してスラブ起源流体は西側の深部から上昇してくるとする先行研究による解釈と調和的であることが分かった。
錦織 良; 小島 有志; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 平塚 淳一; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 11, p.2401014_1 - 2401014_4, 2016/03
ITERやJT-60SAにおける中性粒子入射装置では、多孔多段(MAMuG)加速器による高エネルギー、大電流ビームの安定供給が要求されている。これらの加速器の設計に向けては、真空放電で決まる耐電圧の予測が重大な課題となっており、原子力機構では、MAMuG加速器をの耐電圧を物理理解に基づいて設計するために、真空放電の物理過程の研究を実施している。これまでの研究成果から、この真空放電は電界放出電子による暗電流が起点となっていると考えている。しかし、F-N理論によれば、暗電流は電界増倍係数
によって決まるが、これまでは実験的にしか求めることができなかった。そこで、今回、の決定機構を調べるために、MAMuG加速器の大面積電極の電界の異なる3つの領域で独立に暗電流を測定した。その結果、は電極のコンディショニングと共に低下するが、絶縁破壊電界Eによって表される実効電界Eが一定で1MV/mmであることが分かった。これは、小型電極から求めた実効電界Eよりも1桁大きい値であり、面積の依存性を示唆していると考えている。このEの値を利用することにより、絶縁破壊電界時におけるを求めることができ、暗電流の評価と耐電圧の予測を関連付けることができると考えている。
平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 宮本 賢治*; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B137_1 - 02B137_3, 2016/02
被引用回数：4 パーセンタイル：21.61(Instruments & Instrumentation)負イオンの引出・加速の物理を理解するために、ITER原型加速器において加速電極上の熱負荷密度分布を初めて測定した。熱負荷密度分布を測定するために、加速電極孔周辺領域をそれぞれが熱絶縁された34個の銅ブロックで構成し、それぞれの銅ブロックに熱電対を接合することで、空間分解能3mm程度の熱負荷密度分布測定に成功した。これはビーム径16mmのビームのテイル成分を測定するのに十分な分解能である。この測定により、加速電極孔周辺において熱負荷密度分布に2箇所のピークを発見した。ビームオプティクスやガス密度分布を変化させる実験により、これら2つのピークは負イオン及び2次電子の衝突であることが明らかになった。これは負イオンや2次電子の軌道を理解するために必要な初めての実験結果である。
吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*; 津守 克嘉*; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B144_1 - 02B144_4, 2016/02
被引用回数：9 パーセンタイル：42.47(Instruments & Instrumentation)ITERおよびJT-60SAのような大型負イオン源では、大面積の引出領域から大電流負イオンビームを生成するために、負イオン生成を高めるセシウム(Cs)を供給する。しかし、この大型負イオン源内のCsの挙動と、負イオン生成の空間分布との関係は実験的に明らかにされていない。そこで、ITER級の大きさを有するJT-60負イオン源内のCsおよび負イオン生成の空間分布の時間変化を調べた。その結果、Csの供給量0.4gまでCsの指標となるCsの発光強度、および負イオン生成に変化はなかった。これは、Csが供給口付近の水冷されたイオン源内壁に吸着しているものと考えられる。その後、Csの発光強度および負イオン生成は供給口直下付近の引出領域から増加した。Csの中性・イオン輸送計算の初期結果によると、負イオン生成が増加し始めた領域と、供給口付近でプラズマによりイオン化したCsの輸送位置は概ね一致した。さらにCsを供給し続けることで負イオン生成の増加した領域は徐々に拡大し、供給量約2gで一様な大電流ビームを生成した。以上の結果より、負イオン生成にはイオン化したCsの輸送が重要な役割を担っていることが分かった。
小島 有志; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B304_1 - 02B304_5, 2016/02
被引用回数：11 パーセンタイル：48.77(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITERやJT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、大面積多孔多段負イオン加速器を開発中であり、1MVや500kVの直流超高電圧を真空中で安定して保持できる耐電圧性能が要求されている。そこで、真空放電の物理理解に基づく耐電圧設計手法を確立することを目的として、今回、これまでの耐電圧試験結果に基づいて、多段の入れ子構造である加速電極支持構造の形状を、耐電圧や境界条件から最適化する手法を開発した。本手法では、ビーム光学から要求される電圧及びギャップ長から、電極平板部の面積、つまり同軸の入れ子構造となる円筒型電極の半径を決定することにより、耐電圧を満たすための同軸間ギャップ長を求める。これにより一段分の対向する陰極・陽極の電極構造が決まるため、本手法を段数分くり返すことにより、耐電圧を満たした加速電極支持構造を境界条件の中で一意に設計することが可能となる。得られた加速器の耐電圧を予測するために、未解明であった多段による耐電圧の劣化を、5段電極を用いて実験的に調べた結果、5段の耐電圧は1段耐電圧の段数倍よりも25%程度耐電圧が減少し、段数の増加による影響が見られた。この効果を考慮した結果、本手法によるJT-60用負イオン加速器の耐電圧解析が10%以下の誤差の範囲で一致し、ITERやJT-60SAの耐電圧設計の精度を向上することができた。
花田 磨砂也; 小島 有志; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B322_1 - 02B322_4, 2016/02
被引用回数：12 パーセンタイル：48.77(Instruments & Instrumentation)本論文は原子力機構(JAEA)で開発中の負イオンビームに関する最新結果を報告するものである。JAEAでは、国際熱核融合実験炉(ITER)およびJT-60SAの実現に向けて、それぞれ1MeV, 40A,3600秒および22A, 500keV, 100秒の重水素負イオンビームの開発を行っている。これらの負イオンビームを開発するために、ITERやJT-60SAの設計と同様、多段静電加速器とセシウム添加型負イオン源を開発している。静電加速器の開発においては、長時間加速をした開発を指向しており、その課題である加速電極の熱負荷を、イオンビームの軌道を制御することにより、許容値以下に低減した。その結果、負イオンの加速時間を、従来の1秒未満から試験装置の電源の限界である60秒まで進展させた。また、セシウム添加型負イオン源の開発においては、大電流負イオンビームの長パルス生成を指向しており、これまでに15A、100秒のビーム生成を達成している。今後、長パルス生成時に顕在化した、イオン源内のアーク放電プラズマの放電破壊(アーキング)の問題を解決し、JT-60SAで要求される22Aを超える電流値で100秒以上の負イオンビーム生成を目指す。
小島 有志; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*; NB加熱開発グループ
AIP Conference Proceedings 1655, p.060002_1 - 060002_10, 2015/04
被引用回数：6 パーセンタイル：87.17(Physics, Applied)JT-60SA用負イオン源に向けては、22Aの大電流負イオンを100秒間生成することが大きな課題である。負イオンを長時間効率よく生成するためには、これまでの研究の結果、セシウム原子層が形成されることで負イオン生成が促進されるプラズマ電極の温度を、200
C程度の高温に維持する必要があることが分かっている。そこで、1気圧で高沸点を有するフッ素系冷媒をプラズマ電極内に循環させて温度を制御する手法を開発し、目標の電流密度(120-130A/m
)を100秒間維持する原理実証に成功した。その結果を基に、全引出領域において電極温度を制御する実機プラズマ電極を製作し、試験を開始した。初期結果として、原理実証用電極と同様の制御時定数が得られ、プラズマ電極の全引出領域において、温度を一定に制御することに成功した。また、セシウムを導入して負イオン電流量を増大させ、現在までに70%の出力に相当する15Aの大電流負イオンビームを100秒間一定に生成することに成功している。
ion beam for ITER梅田 尚孝; 小島 有志; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 平塚 淳一; 渡邊 和弘; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 花田 磨砂也
AIP Conference Proceedings 1655, p.050001_1 - 050001_10, 2015/04
ITER中性粒子入射装置では、1MeV, 40A(電流密度200A/m)の大電流の重水素負イオンビームを3600秒間にわたって加速することが要求されている。この負イオンビーム加速を実証するため、原子力機構のMeV級試験装置で長パルスのビーム加速試験を行っている。今回、冷却性能を上げるため磁石と冷却管位置を変更した長パルス用の引出電極を開発した。さらに、負イオンの衝突と2次電子の発生を抑制するため電子抑制電極の孔径を14mmから16mmに大きくし、電極へのビーム衝突を減らすため孔軸変位量も修正した。これにより負イオンの透過率が上がり、電極全体の熱負荷は14%から11%に低下した。そして、加速電圧700kV、ビーム電流密度100A/mの負イオンビームを装置の限界である60秒間安定に加速することができた。
平塚 淳一; 花田 磨砂也; 梅田 尚孝; 小島 有志; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 吉田 雅史
Plasma and Fusion Research (Internet), 10(Sp.2), p.3405045_1 - 3405045_4, 2015/04
国際熱核融合実験炉(ITER)で必要な高電流密度(
200A/m)、高エネルギー(1MeV)、長パルス時間(1時間)の負イオンビームを生成するために、電極孔位置の変位により偏向角を補正する技術を用いた負イオンと電極との直接衝突の抑制についての研究が注意深く行われてきた。偏向制御電極(SCG)の孔径14mmにおいて偏向角の非線形な依存性が現れている。この依存性からSCGの孔径と位置の変位量をそれぞれ16mm、0.7mmと決定し、ITERの原型加速器において試験を実施した。複数の電極孔のそれぞれのビームに対し加速器内の残留磁場による偏向は適切に補正され、電極熱負荷は大きく減少した。これにより加速ビーム電流は10%増加した。
樋口 健二; 平塚 篤*; 圓戸 辰郎; 太田 幸宏; 町田 昌彦
JAEA-Data/Code 2010-025, 84 Pages, 2011/02
JAEA-Data-Code-2010-025.pdf:1.94MB
システム計算科学センターは、1984年にベクトル計算機FIJITSU VP-100を導入以来、常に最新のスーパーコンピュータを用いた原子力コードの高速化技術開発を進めることでこれらの変化に対応してきた。今回、テラヘルツ発振高温超伝導現象のシミュレーション・プログラムの開発においても、並列化を行うとともに、マルチコア・システム上でチューニングを行い、実効効率の高い並列処理を実現した。ここでは、高温超伝導現象の数値解析を高速に計算するため、シミュレーション空間を分割し、各空間を並列処理した。並列処理は、MPI通信によって実装し、複数プロセスにより各空間に対する計算を行った。また、分割された各空間内では、OpenMPによるスレッド並列処理を行った。これにより、プロセスごとに計算する各空間の計算をさらに高速処理した。この並列化手法を、東京大学情報基盤センターのHA8000クラスタシステム上で実装し、性能評価を行った。その結果、高温超伝導現象の数値解析において、マルチコア・システム上での高速化を達成したことを確認した。
Co 
-ray irradiations木村 敦; 田口 光正; 大谷 仁己*; 平塚 浩士*; 小嶋 拓治
JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 61, 2007/02
水環境保全に関する研究の一環として、実排水中の内分泌撹乱化学物質(EDCs)の放射線照射による無害化処理技術の開発を行った。EDCsの中でも最も活性が高く人畜由来の女性ホルモンである17-エストラジオール(E2)、及び工業目的として人工的に作られ、環境中の存在量が最も多いEDCsの一つとして挙げられる
-ノニルフェノール(NPs)を放射線照射し、その分解挙動を明らかにするとともに、ヒト及びメダカレセプターを用いたYeast two-hybrid assayによってそれらの分解生成物を含めた毒性を評価した。この結果から、夾雑物の指標となる総有機炭素量(TOC)と無害化に必要となる線量の相関関係を明らかとした。さらに、これに基づき、実際にEDCsを含む実排水を電子ビームを用いて分解するモデルプロセスについて、コスト評価を行った。
田口 光正; 善如寺 芳弘*; 瀧上 真知子*; Baldacchino, G.*; 木村 敦; 平塚 浩士*; 南波 秀樹; 小嶋 拓治
Radiation Physics and Chemistry, 75(5), p.564 - 571, 2006/03
被引用回数：6 パーセンタイル：41.32(Chemistry, Physical)室温大気圧下において、濃度10
40mMのフェノール水溶液に2MeVの電子線及びCo線を照射した結果、白濁が観測された。この試料溶液の分析により、OHラジカルの付加した生成物と直径100-800nm程度の微粒子の生成が認められた。微粒子の直径は高線量になるに伴い増大し、また、同一線量では、フェノールの初期濃度が高いほど粒径が大きくなった。さらに、線量率を変えて照射した場合、線量率が高くなるに伴い平均粒径が小さくなり、かつ分布幅も狭くなった。また、微粒子は分子量1.9
10程度の分子から構成されていることがわかった。
-nonylphenols in water and elimination of their estrogen activities by Co -ray irradiation木村 敦; 田口 光正; 大谷 仁己*; 瀧上 眞知子; 島田 好孝*; 小嶋 拓治; 平塚 浩士*; 南波 秀樹
Radiation Physics and Chemistry, 75(1), p.61 - 69, 2006/01
被引用回数：13 パーセンタイル：65.77(Chemistry, Physical)Co線照射により、水中濃度1
mol dm
の水中-ノニルフェノール(NPs)は吸収線量が高くなるに従い指数関数的に減少した。OH付加体と推定される分子量236を有する2つの分解生成物が、LC-MS分析により検出された。5000Gy(J kg
)におけるNPsとその照射生成物のエストロジェン活性の消失を、イーストツーハイブリッド法により確認した。これらの結果はNPs処理の放射線利用の基礎データを提供するものである。
-nonylphenols in water by Co -ray irradiation木村 敦; 田口 光正; 小嶋 拓治; 平塚 浩士*; 南波 秀樹
JAERI-Research 2004-018, 49 Pages, 2005/01
JAERI-Research-2004-018.pdf:6.6MB
毒性が高くかつ難分解性である内分泌撹乱化学物質は動物に対して悪影響を及ぼすといわれている。その一つである-ノニルフェノールは、プラスチック及び合成洗剤の原料に用いられ、広く水環境中に排出されている。Co-線照射によって水分子から生成するOHラジカルは非常に高い酸化力を有し、オゾン等の他の処理法では分解が困難な化学物質の分解を可能とする。近年、このOHラジカルを用いた処理法は水環境の保全において非常に注目を集めている。本研究は、水中汚染化学物質の処理法の開発の一環として、線誘起OHラジカルによる-ノニルフェノールの分解の機構解明を行った。-ノニルフェノール,-クレゾール及び4-エチルフェノールをOHラジカルによって酸化分解し、アルキル鎖の長さの違いによる分解機構の差異について考察した。
-estradiol in water木村 敦; 田口 光正; 新井 英彦*; 平塚 浩士*; 南波 秀樹; 小嶋 拓治
Radiation Physics and Chemistry, 69(4), p.295 - 301, 2004/03
被引用回数：26 パーセンタイル：82.69(Chemistry, Physical)水中に微量存在している17-エストラジオール(E2)のCo線分解挙動を調べた。フェノールを用いた比較実験からE2とOHラジカルの反応速度定数を1.610
mol dmsと求めた。LC-MS及びELISAによってそれぞれ求めたE2濃度及びE2-等価濃度はともに線量の増加に対して減少した。すなわち線照射によりE2は指数関数的に濃度減少し、10Gyで完全に分解した。一方、E2等価濃度は10Gyでは残存し、30Gyで環境に影響を及ぼさないレベル以下まで減少した。
正木 圭; 柳生 純一; 新井 貴; 神永 敦嗣; 児玉 幸三; 宮 直之; 安東 俊郎; 平塚 一; 西堂 雅博
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.386 - 395, 2002/09
被引用回数：9 パーセンタイル：51.38(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでは、大気解放後の第一壁コンディショニングとして、ベーキング,ヘリウムTDC,ヘリウムGDC,トカマク洗浄放電と順次実施し、到達真空度10
10
Paを達成している。また、酸素不純物を低減するために、デカボラン(B
H
)を用いたボロナイゼーションを実施しており、プラズマ中の酸素不純物量を0.5%程度まで低減することに成功している。真空容器内に設置されるタイバータタイルは、高熱負荷に晒されるため高い設置精度が要求される。特にテーパー加工はタイルの段差による端部への熱集中を避けるのに有効であり、タイルの損耗を大きく減らすことができた。また、ダイバ-タ領域における堆積量及び損耗量の内外非対称性(ポロイダル方向)からは、外側ダイバータから内側ダイバータへの不純物の輸送が示唆されている。1992年及び1993年には、CFCタイルの化学スパッタリングと酸素不純物の低減を目的として、B
C転化CFCタイルを外側ダイバータに設置し、その効果を実証した。JT-60Uのトリチウム挙動を調べるために、第一壁中のトリチウム量及び排ガス中のトリチウム量を測定した。その結果、生成されたトリチウム量の約50%が第一壁に残留していることがわかった。
平塚 一; 市毛 尚志; 木津 要; 岩橋 孝明*; 本田 正男; 加藤 敦史*
JAERI-Tech 2001-019, 39 Pages, 2001/03
JAERI-Tech-2001-019.pdf:3.55MB
JT-60Uでは、プラズマの高密度長時間維持を目的に重水素ペレット(固体燃料)を連続的に入射するペレット入射装置の開発を進めている。ペレット入射装置は、立方体のペレットを生成して直線型アウターロータに供給し、それを遠心加速方式により高速で加速するものである。ペレット入射装置の高性能化を図るために立方体のペレットを繰り返し切断できる固体燃料切断装置を開発した。固体燃料切断装置は、高真空、低温下で生成された固体重水素を立方体のペレットに切断し、加速部に装填する機能を有している。単体試験の結果、気密性110
Pam/s以下、作動時間3ms以下、周期~20Hz、ストローク2.5mmの性能を満足した。この固体燃料装填装置をペレット入射装置に組み込み試験を行った結果、周波数10Hz、速度690m/s、入射時間3.5sの性能を得た。
平塚 一; 笹島 唯之; 児玉 幸三; 新井 貴; 正木 圭; 閨谷 譲; 柳生 純一; 神永 敦嗣; 西堂 雅博
Fusion Technology 1996, 0, 4 Pages, 1996/00
真空容器内は、プラズマの熱負荷から内面を保護するために、等方性黒鉛やC/C複合材による第一壁やダイバータタイルで覆われている。ダイバータタイル等は、熱負荷や電磁力による損傷を受けるため毎年交換を行っている。損傷は、ダイバータタイルのエッジに集中してエロージョンや破損が見られるが、第一壁も損傷している。これらの原因として、ハロー電流に起因した電磁力、熱応力等が推定される。最近では、電磁力によると思われるポート部NBI保護板の破損やダイバータタイルと第一壁の間にあるダイバータ冷却配管がビーム状の熱負荷を受けて溶融した(冷却ガスのリーク)不具合例がある。各不具合は、短期間のうちに調査、対策、復旧が行われ、JT-60の運転への支障は少なかった。本報告では、プラズマにより損傷した第一壁、ダイバータタイル及びダイバータ冷却配管の不具合例、復旧、調査、不具合対策等について報告する。
Co-線による実排水中内分泌撹乱化学物質の分解田口 光正; 木村 敦; 大谷 仁巳*; 嶋田 好孝*; 平塚 浩士*; 南波 秀樹; 小嶋 拓治
no journal, ,
実排水中では共存する有機化合物によって、Co-線による内分泌撹乱化学物質(EDCs)の分解反応阻害が予測されるため、あらかじめ排水にEDCsを添加した模擬排水を調整して、EDCsの分解率と排水中の全炭素濃度の相関関係から、実排水の処理に必要な線量を求めた。この結果、実排水中に含まれるEDCsは模擬排水結果から得られた予測に整合して減衰し、約1kGyで活性が消失することがわかった。またYeast two hybrid assayにより、17-エストラジオールなどの天然由来の女性ホルモンとアルキルフェノール類などの人工のEDCsの存在比を見積った。以上から、あらかじめ行う成分分析により、実排水中のEDCsの処理プロセスにおける必要線量の推測が可能となった。
木村 敦; 田口 光正; 大谷 仁己*; 平塚 浩士*; 小嶋 拓治
no journal, ,
水環境保全に関する研究の一環として、実排水中の内分泌撹乱化学物質(EDCs)の放射線照射による効率的な無害化処理を行った。分解生成物を含めたいわゆる環境ホルモン毒性の評価や排水中の夾雑物の影響を調べた。EDCsの中で最も活性が高く、人畜由来の女性ホルモンである17-エストラジオール(E2)、及び工業目的として人工的に作られEDCsの一つとして挙げられる-ノニルフェノール(NP)を放射線分解し、その分解挙動を明らかにするとともに、ELISA及びYeast two-hybrid assayを用いてそれらの分解生成物を含めた毒性を評価した。この結果、TOCと無害化に必要となる線量の関係を明らかとした。さらに、これに基づき、実際にEDCsを含む実排水を電子ビームを用いて分解するプロセスについて、コスト評価を行った。
