Watershed-geochemical model to simulate dissolved and particulate Cs discharge from a forested catchment

佐久間 一幸; 林 誠二*; 吉村 和也; 操上 広志; Malins, A.; 舟木 泰智; 辻 英樹*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; 飯島 和毅

Water Resources Research, 58(8), p.e2021WR031181_1 - e2021WR031181_16, 2022/08

https://doi.org/10.1029/2021WR031181

We developed a watershed-geochemical model for simulating dissolved and particulate Cs discharges from a forest catchment in the upstream of the Ohta River. We connected a forest ecosystem compartment model to the 3-D watershed model GETFLOWS (GEneral-purpose Terrestrial Fluid-flow Simulator) to describe the dynamics of Cs between the forest ecosystem and the river system. The compartment model included sites for non-leachable and leachable Cs in the organic layer. The latter sites could model how stocks of leachable Cs increase with ambient temperature and consequently the rate of decomposition of organic matter. The simulation results for dissolved Cs concentrations in river water for the period 1 January 2014 to 31 December 2015 were in good agreement with measurements from the catchment. The simulations reproduced the dissolved Cs concentration peaks that occurred during three typhoon events and the seasonal variations under base flow conditions. The results support theories which suggest leaching from the organic layer in forests is a primary factor affecting dissolved Cs concentrations in river water under base and storm flow conditions.

Radio frequency plasma transition caused by gas puffing and/or direct current biasing using multiturn internal antenna

山内 俊彦; 小林 清二*; 杉林 秀之*; 立花 俊之*; 内藤 駿弥*; 管野 善則*; 蛭田 敏仁

Japanese Journal of Applied Physics, 51(1), p.01AA02_1 - 01AA02_7, 2012/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.51.01AA02

本研究を開始した頃、内部アンテナにより生起された27MHz高周波(RF)プラズマは、外部アンテナではRFパワーを上げていくとあるRFパワーで突然静電結合型プラズマ(CCP)から誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移が観測されるが、内部アンテナではそのような遷移が観測されず、ヒステリシス状(例えばRFパワー対電子密度)の遷移現象は起こらないと考えられていた。ところがわれわれのRFマルチターン内部アンテナによるプラズマ生成実験では、ある任意RFパワーで突然の遷移現象が実験的に観測された。そこではCCPからICPへの遷移は、パシェン則のような特異なガス圧特性を示した。またRFパワー吸収メカニズムと考えられるcollision dumping加熱により電子密度が約2桁も瞬時に上昇するとは考えずらく、その遷移物理は複雑である。それでわれわれはガス排気法を推し進めている途中で、CCPからICPに突然遷移することを初めて観測した。この遷移は排気により封入ガス圧が低下し、その結果温度上昇したため遷移が起きたと考えられた。最後に、プラズマ中で粒子を加速するRFアンテナに自発的に生じた自己バイアス、及びアンテナにかける外部バイアス実験での観測結果についても発表する予定である。

科学技術計算のためのGPU利用方法調査

坂本 健作; 小林 清二*

JAEA-Testing 2009-001, 32 Pages, 2009/07

JAEA-Testing-2009-001.pdf:6.86MB

近年、GPU(Graphic Processing Unit)を科学技術計算に用いる事例が増えている。GPUはCPU(Central Processing Units)と比べて、高い浮動小数点演算性能とメモリバンド幅を有していると言われている。そこで、開発環境CUDA(Compute Unified Device Architecture)を用いて、GPUによる科学技術計算の有用性を調査した。調査の結果、原子力研究でも用いられる行列,FFT(Fast Fourier Transform),流体力学等の計算で利用価値が高いことがわかった。一方、高性能な性能を引き出すためには高度なプログラミング技術が必要であり、また、科学技術計算に必要な倍精度演算性能やメモリ誤りの検出等の機能が不十分であることがわかった。

Advanced ceramics synthesized by inductively coupled plasma with inner RF antenna

中垣 圭太; 山内 俊彦; 菅野 善則*; 小林 清二*

Japanese Journal of Applied Physics, 47(1), p.797 - 799, 2008/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.47.797

27.12MHzRF加熱プラズマを組み込んだCVD装置を開発し、アドバンストセラミックス、特にダイヤモンドの合成研究を開始した。本装置は、4ターンRFアンテナコイルをチャンバー内部に設置した所に特徴を有する。ここでは、世界で初めて静電結合型プラズマ(CCP)が突然ある閾値パワーを超えると誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移することを発見した。プラズマの重要な特性をダブルプローブで測定した所、Te 10eV及びne 10E11cmで、これは分子の解離に適した特性であった。プラズマ中の不純物を分光学的に調べたが、全く何の不純物のスペクトルも観測できなかった。低パワーRF加熱プラズマでシリコン基板上に、球状ダイヤモンドを合成できた。

密度汎関数法による光吸収ダイオキシン類の解離特性

山内 俊彦; 小林 清二*; 伊藤 伸一*; 山崎 和彦; 亀井 康孝*; 管野 善則*

環境科学会誌, 19(6), p.507 - 515, 2006/11

https://doi.org/10.11353/sesj1988.19.507

Gaussian03を用いた密度汎関数法(B3LYP)計算を行い、ダイオキシン類の特性及び脱塩素化について明らかにした。まず、2個のベンゼン環の面構造は、Co-PCBでは2面が結合軸を中心に37.8度でねじれ、それ以外のPCBでは90度でねじれている。一方、ダイオキシンTCDD及びTCDFで構造最適化すると、2つのベンゼン環は同一平面構造である。また、ダイオキシンの赤外吸収光によるC-Clのストレッチ振動数778cm等を決定した。次に、C-Clの結合性軌道エネルギー曲線から求めた結合エネルギーは4.15.5eVである。また、塩素原子エネルギーとダイオキシンラジカルエネルギーの和とダイオキシンエネルギーとの差から求めた結合解離エネルギーは3.83.9eVである。それゆえ零点エネルギーは0.381.65eVである。また、結合解離エネルギーは、塩素原子の個数に反比例している。最後に、ほかの脱塩素化のモデルとして水素原子の塩素への接近反応を試行したところ、水素原子による塩素原子引き抜きによる脱塩素化反応が見られた。脱塩素化(引き抜き反応及び光解離)の反応時間は、2240fsである。

加速器駆動未臨界炉に関する実験的基礎研究,原子力基礎研究Hl2-031(委託研究)

代谷 誠治*; 三澤 毅*; 宇根崎 博信*; 市原 千尋*; 小林 圭二*; 中村 博*; 秦 和夫*; 今西 信嗣*; 金澤 哲*; 森 貴正

JAERI-Tech 2004-025, 93 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-025.pdf:6.69MB

本研究では、京都大学原子炉実験所の将来計画に関連して、(1)高エネルギー中性子の物質透過実験,(2)京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)における加速器駆動未臨界炉(ADSR)模擬実験,(3)MCNP-Xコードによる京都大学原子炉(KUR)型ADSRの概念的核設計を行い、ADSR型の研究用中性子源の実現に資するとともに、ADSR一般の開発に向けた炉物理的課題を抽出することを目的とした。本研究を通じて、ADSRの基本的特性の概略を理論的,実験的に把握することができ、今後の研究を推進するうえで必要な基礎的知見が得られた。その知見をあえて一言で表現すれば、予想に違わず、ADSRの基本特性は未臨界炉の基本特性に大きく左右されるということである。今後、ADSRの実現に向けて、より詳細な研究を着実に積み上げることが必要と考えられるが、そのためには、(1)核データのより一層の精度向上,(2)未臨界度測定や高エネルギーから低エネルギー領域に及ぶ中性子束の絶対値測定などのADSRを対象とした炉物理実験手法の確立,(3)核破砕中性子発生挙動から遅発中性子挙動の取り扱いを含むADSR関連の解析ツールの整備が必要不可欠である。

ITER工学設計

下村 安夫; 常松 俊秀; 山本 新; 丸山 創; 溝口 忠憲*; 高橋 良和; 吉田 清; 喜多村 和憲*; 伊尾木 公裕*; 井上 多加志; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 78(Suppl.), 224 Pages, 2002/01

http://ci.nii.ac.jp/naid/40004988703

日本,米国,欧州,ロシアの4極の協定に基づき、1992年7月に開始されたITER工学設計活動(ITER-EDA)は、ITER建設の判断に必要な技術的準備を整え、2001年7月に9年間の活動を完了した。本件は、ITER工学設計活動において完成された最終設計報告書の物理及び工学設計の成果を簡潔にまとめたものである。

ITER用ポート内重量物ハンドリング装置の開発

伊勢 英夫*; 伊崎 誠*; 大石 晴夫*; 森 清治*; 阿向 賢太郎*; 森山 尚*; 加賀谷 博昭*; 小林 正巳*; 田口 浩*; 柴沼 清

FAPIG, (159), p.10 - 14, 2001/11

国際熱核融合実験炉(ITER)のブランケット等の炉内構造機器を保守する際、水平ポート部に設置された約40tonの遮蔽プラグ等(以下、プラグ)を事前に取り扱う必要がある。その際、遠隔装置による片持ち取扱いが設計条件となる。本稿では実機装置の設計,縮小(1/2.5)モデル製作及び試験結果について報告する。設計では、プラグの最終位置決め精度(1mm)を満足できるよう、走行,把持フックの独立昇降,フック取付アームチルトの4自由度のほか,トロイダル方向の相対位置ずれ(5mm)に対処可能なように受動的コンプライアンス機構を備えた装置とした。縮小モデル制御システムの設計でき、遠隔操作部PCのOSにRT-Linuxを採用してリアルタイムプロセスが実行可能とした。縮小モデルを用いた理想状態(1mm以下の位置ずれ量)での基本試験では、再現性の良いプラグ着脱手順,各軸座標,荷重条件等が明確となり、本装置の機構により片持ち方式による実機プラグの取扱いが可能である見通しを得た。

小脳培養切片におけるX線と炭素線の生物学的効果の比較

吉田 由香里*; 鈴木 義行*; 浜田 信行*; 白井 克幸*; 野田 真永*; Al-Jahdari, W. S.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 和田 成一*; 小林 泰彦; et al.

no journal, , 

小児の脳腫瘍に対する放射線治療は、高次脳機能の発達などにおいて晩期有害事象を生じる可能性が成人に比べ高いことが知られている。また、小児の脳腫瘍は小脳に発生することが比較的多く、小児の小脳における放射線、特に今後適応拡大が期待される重粒子線の影響を詳細に検討することは重要な課題である。しかしながら、重粒子線照射が小児の小脳に及ぼす影響については、現在までにほとんど研究されていない。そこで、脳切片培養標本を用いて小児の小脳組織及び神経細胞におけるX線及び重粒子線の生物学的効果について検討した。その結果、切片培養標本を用いた発達過程の小脳において、X線と炭素線は組織レベルで急性の形態異常を引き起こし、特にその影響は外顆粒細胞層に強く認められた。これら外顆粒細胞層の異常及び外顆粒細胞層の細胞死を指標とした場合のX線に対する炭素線の生物学的効果比は約2.0と推定された。

培養切片を用いた小脳における放射線生物学的効果の検討

吉田 由香里*; 鈴木 義行*; 浜田 信行*; 白井 克幸*; Al-Jahdari, W. S.*; 小林 泰彦; 小澤 瀞司*; 中野 隆史*

no journal, , 

脳培養切片を用いて、正常な小脳組織における重粒子線及びX線の生物学的効果について検討した。方法:生後10日目のラットから小脳を採取し、培養切片を作製した。この切片に炭素線及びX線を照射後、標本を作製し、HE及びTUNEL染色を行った。照射後の切片において、外顆粒細胞層(EGL)の形態異常が認められた。TUNEL染色では、照射後24時間以内にEGL中のほとんどの細胞が陽性を示した。12時間後のEGLの異常及びTUNEL陽性率を指標として炭素線とX線を比較した結果、炭素線による効果が同線量のX線に比べ約1.5倍大きかった。発達過程の小脳において炭素線とX線は外顆粒層の形態異常と細胞死を引き起こし、炭素線のRBEは約1.5であった。