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神谷 朋宏; 吉田 啓之
衝撃波シンポジウム講演論文集(インターネット), 7 Pages, 2024/03
これまで、原子力発電所において事故時に発生することが懸念される蒸気爆発をシミュレーションするため、保存則を満たすghost fluid法を開発してきた。開発手法では、バルク領域が高次精度で離散化される一方で、界面影響領域が一次精度の空間近似で解析されており、一貫したアルゴリズムとなっていなかった。そこで、仮想流体の取得方法を修正し、界面影響領域に対しても高次精度の近似手法を適用できるより包括的なアルゴリズムを提案した。本発表では、アルゴリズムを概説するとともに、数値テスト結果について報告する。
神谷 朋宏; 吉田 啓之
第37回数値流体力学シンポジウム講演論文集(インターネット), 8 Pages, 2023/12
原子力発電所において事故時に炉心が溶融した時に発生することが懸念される蒸気爆発をシミュレーションするため、圧縮性気液二相流における保存則を満足するsharp-interface法を開発した。前回の発表では、一次元衝撃波問題を用いて開発手法を検証した結果について報告したが、本発表では、多次元における手法概要と検証結果について報告する。ghost-fluid法は気液界面にまたがる差分を回避できるため、それに起因する界面での数値拡散が生じない。本来、界面はセルを横切るため液体と気体が共存するセルが現れるが、そのようなセルを用意しないため、保存則を満たすことができない。そこで、VOF法によって液体と気体が共存するセルを用意することで、保存則を満たすghost-fluid法を開発した。本手法における仮想流体の値は共存セルと純粋セル(気体または液体のみで占められるセル)の相互作用を見積もった結果を反映している。多次元の基礎式の時間発展は幾何学的VOF法の一つであるスプリット法を導入して解いた。検証問題として、水中爆発問題を解析し、保存則を満たしつつ気泡の膨張や圧縮波の伝播といった蒸気爆発で現れる現象を再現できた。
笛田 和希*; 小宮 樹*; 蓑毛 健太*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 塩津 弘之; 大貫 敏彦*; Grambow, B.*; Law, G. T. W.*; et al.
Chemosphere, 328, p.138566_1 - 138566_12, 2023/07
被引用回数：1 パーセンタイル：46.42(Environmental Sciences)Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) derived radioactive Cs-rich microparticles (CsMPs) present a potential health risk through inhalation. Despite their occurrence in indoor environments impacted by the FDNPP accident, little is known about their prevalence. In this study, we quantitatively analyse the distribution and number of CsMPs in indoor dust samples collected from an elementary school located 2.8 km to the southwest of FDNPP. The school had remained untouched until 2016. Then, using a modified version of the autoradiography based "quantifying CsMPs (mQCP) method," we collected samples and determined the number of CsMPs and Cs radioactive fraction (RF) values of the microparticles (defined as total Cs activity from CsMPs / bulk Cs activity of entire sample). The numbers of CsMPs were determined to be 653 - 2570 particles/g and 296 - 1273 particles/g on the first and second floors of the school, respectively. The corresponding RFs ranged between 6.85 - 38.9 % and 4.48 - 6.61 %, respectively. The number of CsMPs and RF values in additional outdoor samples near the school building were and 23 - 63 particles/g and 1.14 - 1.61 %, respectively. The CsMPs were most abundant on the School's first floor near to the entrance, and the relative abundance was high near to the stairs on the second floor, indicating a likely CsMP dispersion path through the building. Additional wetting of the indoor samples combined with autoradiography revealed that indoor dusts had a distinct absence of intrinsic, soluble Cs species like CsOH. Combined, the results indicate that a significant amount of poorly soluble CsMPs were likely contained in initial radioactive airmass plumes from the FDNPP and that the microparticles could penetrate buildings. Clean-up plans for buildings / residential areas impacted by CsMP containing plumes, and monitoring of areas re-opened to the public, should take account of CsMPs in dusts.
神谷 潤一郎; 仁井 啓介*; 株本 裕史; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; 松田 誠; 守屋 克洋; 井田 義明*; et al.
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 21(4), p.344 - 349, 2023/05
原子力機構東海タンデム加速器には、40台の超伝導Quarter Wave Resonator(QWR)によって重イオンを10MeV/uまで加速するブースターリニアックがあるが、2011年の震災以降、運転を停止している。近年ウラン等のより重い核種を加速するため、タンデム加速器のアップグレードが精力的に検討され、QWR再稼働の必要性が高まっている。現在、運転時に必要な加速電圧とQ値を得るため、QWR内面荒さを低減するための電解研磨条件を検証している。一方で電解研磨はNb中水素を増加させ、水素病と呼ばれるQ値の減少を引き起こす可能性がある。真空中高温焼鈍で水素を放出させることで水素病を抑えることができるが、QWRのクラッド材を構成するNbとCuの熱膨張差による空洞破損の危険性がある。そのため表面粗さの低減とNbバルク中の水素の増加を最小限に抑えるため、研磨条件を最適化する必要がある。我々はこれまで水素吸蔵量および脱離機構を昇温脱離分析(TDS)により検証できることに着目し、研究を行ってきた。発表では異なる条件で研磨したNb材料のTDS結果、表面観察結果、表面粗さの相関について得られた成果を発表する。
仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.601 - 604, 2023/01
マルイ鍍金工業では、日本原子力研究開発機構(JAEA)と共同で東海タンデム加速器後段の超伝導ブースター用1/4波長型超伝導空洞(QWR)について再表面処理の検討を行っている。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理等が可能な構造になっている。再表面処理では、内面ニオブに電解研磨(EP)を施工して表面粗さを小さくし、高い加速電界(5MV/m以上)を発生できるようにすることを目標としている。2020年度には、マルイ鍍金工業がニオブ9セル空洞EPの経験で得た各種パラメータとJAEA所有の電極、治具等を組み合わせて、予備の空洞に対してEPを施工した。しかし、EP後のニオブ表面は光沢が増すものの表面粗さが良好な状態とはならず、加速電界もEP前よりは改善したが、目標値には達していなかった。2021年度には空洞のニオブ表面粗さと加速電界の改善を目指して、EPのパラメータ(電極面積,電圧,流量と揺動)を変えての実験を行い、設備,条件,表面粗さ等の評価を行った。また、今回はこれまでに観察してこなかった中心導体のドリフトチューブ部内面などについても広く観察を行ったので、そちらの結果も併せて報告する。
神谷 朋宏; 小野 綾子; 多田 健一; 秋江 拓志; 長家 康展; 吉田 啓之; 川西 智弘
Proceedings of 29th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 29) (Internet), 8 Pages, 2022/11
原子炉内の現象を忠実に再現するマルチフィッジクス解析プラットフォームJAMPAN(JAEA advanced multi-physics analysis platform for nuclear system)の開発を行っている。JAMPANは、現在、核計算と熱流動計算の連成解析を対象として開発されており、連続エネルギーモンテカルロ計算コードMVPと多相多成分詳細熱流動解析コードJUPITERを結合させた計算が可能となっている。将来的には他の解析コードへの入れ替えや、核計算と熱流動計算以外の解析コードとの連成も想定し、JAMPANは拡張性の高い設計となっている。JAMPANの解析例として、少数の燃料棒から構成される二相流体系を用いて、MVPとJUPITERの連成解析を実施した。解析結果は物理的に妥当な結果となっており、核熱連成解析を適切に実行できていることを確認した。
山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：5 パーセンタイル：87.42(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
C control rods in Fukushima Daiichi nuclear reactors during meltdown; B-Li isotopic signatures in cesium-rich microparticles笛田 和希*; 高見 龍*; 蓑毛 健太*; 諸岡 和也*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 斉藤 拓巳*; 塩津 弘之; 大貫 敏彦*; et al.
Journal of Hazardous Materials, 428, p.128214_1 - 128214_10, 2022/04
被引用回数：7 パーセンタイル：66.01(Engineering, Environmental)Boron carbide control rods remain in the fuel debris of the damaged reactors in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, potentially preventing re-criticality; however, the state and stability of the control rods remain unknown. Sensitive high-resolution ion microprobe analyses have revealed B-Li isotopic signatures in radioactive Cs-rich microparticles (CsMPs) that formed by volatilization and condensation of Si-oxides during the meltdowns. The CsMPs contain 1518-6733 mg kg
of 
B and 11.99-1213 mg kg of Li. The 
B/
B (4.15-4.21) and 
Li/
Li (213-406) isotopic ratios are greater than natural abundances (
4.05 and 12.5, respectively), indicating that B(n,
)Li reactions occurred in BC prior to the meltdowns. The total amount of B released with CsMPs was estimated to be 0.024-62 g, suggesting that essentially all B remains in reactor Units 2 and/or 3 and is enough to prevent re-criticality; however, the heterogeneous distribution of B needs to be considered during decommissioning.
仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.334 - 337, 2021/10
原子力機構の東海タンデム加速器では重イオンビームを用いた核物理・核化学・材料照射などの研究が行われている。タンデム後段にはビームのエネルギーを2-3倍に増加させるための超伝導ブースターが設置されているが、長期間の休止中となっている。この超伝導ブースターの仕様は、型式=同軸1/4波長型共振器(QWR)、最適ビーム速度=光速の10%、加速電界=5.0MV/m@4Wである。現在、再稼働に向けた取り組みを行っており、各種試験を行う準備として予備の超伝導空洞の電解研磨を検討している。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理が可能な構造となっている。今回、マルイ鍍金工業と日本原子力研究開発機構が共同で1/4波長型超伝導空洞内面電解研磨について設備や条件の検討、電解研磨の実施、研磨後表面や空洞性能の評価等を行ったので、その結果を報告する。
S郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 青井 考*; Azaiez, F.*; 古高 和禎; 初川 雄一; 木村 敦; 木佐森 慶一*; 小林 幹*; et al.
Physical Review C, 103(3), p.034327_1 - 034327_8, 2021/03
被引用回数：4 パーセンタイル：55.56(Physics, Nuclear)Excited states in S were investigated by in-beam 
-ray spectroscopy using the 
Mg(
O, 21
) fusion-evaporation reaction. The de-exciting -rays were measured with germanium detector arrays along with the measurement of evaporated charged particles in a 
segmented Si detector array. The level scheme was extended up to 12470 keV. The obtained level structure is compared with the large-scale shell-model calculations. The possibility of isoscalar-pair excited states is discussed for 
states with comparison between the experimental and theoretical results.
and 
mesons in U
U collisions at 
GeVAcharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他397名*
Physical Review C, 102(6), p.064905_1 - 064905_13, 2020/12
被引用回数：5 パーセンタイル：51.79(Physics, Nuclear)The PHENIX experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider measured and mesons at midrapidity in UU collisions at GeV in a wide transverse momentum range. Measurements were performed in the 
decay modes. A strong suppression of and meson production at high transverse momentum was observed in central UU collisions relative to binary scaled 
results. Yields of and mesons measured in UU collisions show similar suppression pattern to the ones measured in AuAu collisions at 
GeV for similar numbers of participant nucleons. The / ratios do not show dependence on centrality or transverse momentum, and are consistent with previously measured values in hadron-hadron, hadron-nucleus, nucleus-nucleus, and 
collisions.
+Au collisions at GeVAcharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他572名*
Physical Review C, 102(5), p.054910_1 - 054910_11, 2020/11
被引用回数：3 パーセンタイル：35.72(Physics, Nuclear)We present direct photon-hadron correlations in 200 GeV/A AuAu, Au and collisions, for direct photon 
from 5 - 12 GeV/
, collected by the PHENIX Collaboration in the years from 2006 to 2011. We observe no significant modification of jet fragmentation in Au collisions, indicating that cold nuclear matter effects are small or absent. Hadrons carrying a large fraction of the quark's momentum are suppressed in AuAu compared to and Au. As the momentum fraction decreases, the yield of hadrons in AuAu increases to an excess over the yield in collisions. The excess is at large angles and at low hadron and is most pronounced for hadrons associated with lower momentum direct photons. Comparison to theoretical calculations suggests that the hadron excess arises from medium response to energy deposited by jets.
at forward rapidity in 
collisions at 
GeVAcharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他344名*
Physical Review D, 102(9), p.092002_1 - 092002_14, 2020/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Astronomy & Astrophysics)The cross section of bottom quark-antiquark () production in collisions at GeV is measured with the PHENIX detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. The results are based on the yield of high mass, like-sign muon pairs measured within the PHENIX muon arm acceptance (
). The signal is extracted from like-sign dimuons by utilizing the unique properties of neutral 
meson oscillation. We report a differential cross section of 
nb for like-sign muons in the rapidity and ranges and 
GeV/, and dimuon mass of 5 - 10 GeV/
. The extrapolated total cross section at this energy for production is 
b. The total cross section is compared to a perturbative quantum chromodynamics calculation and is consistent within uncertainties. The azimuthal opening angle between muon pairs from decays and their distributions are compared to distributions generated using 
, which includes next-to-leading order processes. The azimuthal correlations and pair distribution are not very well described by 
calculations, but are still consistent within uncertainties. Flavor creation and flavor excitation subprocesses are favored over gluon splitting.
production in collisions at GeVAcharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他344名*
Physical Review D, 102(7), p.072008_1 - 072008_13, 2020/10
被引用回数：2 パーセンタイル：15.55(Astronomy & Astrophysics)The PHENIX experiment has measured the spin alignment for inclusive 
decays in collisions at GeV at midrapidity. The angular distributions have been measured in three different polarization frames, and the three decay angular coefficients have been extracted in a full two-dimensional analysis. Previously, PHENIX saw large longitudinal net polarization at forward rapidity at the same collision energy. This analysis at midrapidity, complementary to the previous PHENIX results, sees no sizable polarization in the measured transverse momentum range of 
GeV/. The results are consistent with a previous one-dimensional analysis at midrapidity at 
GeV. The transverse-momentum-dependent cross section for midrapidity production has additionally been measured, and after comparison to world data we find a simple logarithmic dependence of the cross section on 
.
collisions at GeVAcharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他354名*
Physical Review D, 102(3), p.032001_1 - 032001_9, 2020/08
被引用回数：6 パーセンタイル：41.47(Astronomy & Astrophysics)The PHENIX experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider has measured the longitudinal double spin asymmetries, 
, for charged pions at midrapidity (
) in longitudinally polarized collisions at GeV. These measurements are sensitive to the gluon spin contribution to the total spin of the proton in the parton momentum fraction 
range between 0.04 and 0.09. One can infer the sign of the gluon polarization from the ordering of pion asymmetries with charge alone. The asymmetries are found to be consistent with global quantum-chromodynamics fits of deep-inelastic scattering and data at GeV, which show a nonzero positive contribution of gluon spin to the proton spin.
糸井 弘行*; Ninomiya, Takeru*; 長谷川 英之*; Maki, Shintaro*; Sakakibara, Akihiro*; 鈴木 隆太郎*; 笠井 湧斗*; 岩田 博之*; 松村 大樹; 大和田 真生*; et al.
Journal of Physical Chemistry C, 124(28), p.15205 - 15215, 2020/07
被引用回数：8 パーセンタイル：39.3(Chemistry, Physical)We demonstrate reversible charge/discharge in ruthenocene, RuCp
(Cp = 
-C
H), using activated carbon (AC) as a support. Upon subsequent electrochemical oxidation using an aqueous HSO electrolyte, the clusters are disassembled and the RuCp molecules are finely dispersed in the micropores. The resulting RuCp has a large contact area with conductive carbon surfaces, thereby realizing rapid charge transfer at the contact interface. Consequently, rapid charge storage occurs via the reversible redox reaction of the supported RuCp in aqueous HSO without dimerization or disproportionation reactions, which is confirmed by X-ray absorption spectroscopy. Since hybridization can produce different properties of the host and guest materials, their infinite combinations would have the possibility to yield properties far surpassing those of existing materials.
F from 
O
?Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.
Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05
被引用回数：14 パーセンタイル：73.46(Physics, Multidisciplinary)中性子過剰核Fの構造が(
)反応で調査した。
軌道の分光学的因子は1.0
0.3と大きいが、一方で残留核であるOが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、Fのコア核Oは基底状態とは大きく異なり、Oの
軌道に陽子がひとつ加わることでOとFの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。
and 
production at forward rapidity in + collisions at GeVAcharya, U. A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他353名*
Physical Review D, 101(5), p.052006_1 - 052006_13, 2020/03
被引用回数：4 パーセンタイル：29.93(Astronomy & Astrophysics)The PHENIX experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider has measured the differential cross section, mean transverse momentum, mean transverse momentum squared of inclusive and cross-section ratio of to at forward rapidity in 
collisions at 
GeV via the dimuon decay channel. Comparison is made to inclusive cross sections measured at 
GeV and 2.76 - 13 TeV. The result is also compared to leading-order nonrelativistic QCD calculations coupled to a color-glass-condensate description of the low- gluons in the proton at low transverse momentum () and to next-to-leading order nonrelativistic QCD calculations for the rest of the range. These calculations overestimate the data at low . While consistent with the data within uncertainties above 
GeV/, the calculations are systematically below the data. The total cross section times the branching ratio is BR 
GeV/) = 54.3 0.5 (stat) 5.5 (syst) nb.
-ray spectrum in 
U(
)牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L
guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; K
ster, U.*; Pollitt, A.*; Hambsch, F.-J.*; et al.
Physical Review C, 100(4), p.044610_1 - 044610_7, 2019/10
被引用回数：12 パーセンタイル：73.85(Physics, Nuclear)The prompt fission -ray energy spectrum for cold-neutron induced fission of U was measured in the energy range 
= 0.8 - 20,MeV, by gaining a factor of about 10
in statistics compared to the measurements performed so far. The spectrum exhibits local bump structures at 
4,MeV and 
6,MeV, and also a broad one at 15,MeV. In order to understand the origins of these bumps, the -ray spectra were calculated using a statistical Hauser-Feshbach model, taking into account the de-excitation of all the possible primary fission fragments. It is shown that the bump at 4,MeV is created by the transitions between the discrete levels in the fragments around 
Sn, and the bump at 6,MeV mostly comes from the complementary light fragments. It is also indicated that a limited number of nuclides, which have high-spin states at low excitation energies, can contribute to the bump structure around 15,MeV, induced by the transition feeding into the low-lying high-spin states.
Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他666名*
Physical Review Letters, 123(2), p.022301_1 - 022301_10, 2019/07
被引用回数：30 パーセンタイル：86.57(Physics, Multidisciplinary)The PHENIX collaboration presents first measurements of low-momentum (0.4 
3 GeV/) direct-photon yields from AuAu collisions at 
= 39 and 62.4 GeV. For both beam energies the direct-photon yields are substantially enhanced with respect to expectations from prompt processes, similar to the yields observed in AuAu collisions at = 200. Analyzing the photon yield as a function of the experimental observable 
reveals that the low-momentum (
1 GeV/) direct-photon yield 
is a smooth function of and can be well described as proportional to 
with 
1.25. This new scaling behavior holds for a wide range of beam energies at the Relativistic Heavy Ion Collider and Large Hadron Collider, for centrality selected samples, as well as for different, 
collision systems. At a given beam energy the scaling also holds for high (5 GeV/) but when results from different collision energies are compared, an additional -dependent multiplicative factor is needed to describe the integrated-direct-photon yield.
