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小林 恵太; 奥村 雅彦; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 浦田 新吾*; 鈴谷 賢太郎
Scientific Reports (Internet), 13, p.18721_1 - 18721_12, 2023/11
被引用回数：1 パーセンタイル：45.8(Multidisciplinary Sciences)非晶質物質の構造因子に現れる鋭い第一ピークはFSDPと呼ばれ、非晶質物質中の中距離秩序構造を反映したものであると考えられているが、その構造的起源に関しては現在まで議論が続いている。今回、第一原理計算と同等の精度を持つ機械学習分子動力学を用いることにより、高密度シリカガラスにおけるFSDPの構造起源を解析した。まず、機械学習分子動力学を用いることにより、高密度シリカガラスの様々な実験データの再現に成功した。また、高密度シリカガラスにおけるFSDPの発達(減少)は、ガラス構造の圧縮に伴う、Si-O共有結合ネットワーク中のリング構造の変形挙動によって特徴付けられることを明らかにした。
小林 恵太; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 奥村 雅彦
まてりあ, 62(3), p.175 - 181, 2023/03
核燃料の研究開発において、原子炉運転時からシビアアクシデント時の融点付近に至る温度領域まで、核燃料物質の高温物性を把握することが必須となるが、その取扱いの困難さから、実験研究を行うことは容易ではない。一方、シミュレーション研究は安全に実施可能であるが、高温物性評価のために必要である、高精度な大規模構造の長時間シミュレーションは、従来のシミュレーション手法では、実施が難しかった。我々は、最近開発された機械学習技術を応用して高精度な大規模構造の長時間シミュレーションが実施可能な「機械学習分子動力学法」を用いて、酸化トリウムの高温熱物性評価に成功した。本稿は、機械学習分子動力学法と我々の研究成果について概説する。
小林 恵太; 奥村 雅彦; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Cooper, M. W. D.*
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.9808_1 - 9808_11, 2022/06
被引用回数：8 パーセンタイル：76.65(Multidisciplinary Sciences)核燃料の一つであるトリウム酸化物に対し、機械学習分子動力学法を用い、その高温物性を調査した。様々な交換汎関数により第一原理計算を実施し、ニューラルネットによりその結果を学習することにより機械学習力場を構築した。特にSCANと呼ばれる交換汎関数を用いた第一原理計算結果を学習することにより得られた機械学習力場は、ラムダ転移温度や融点を含め、比較可能な実験データの多くに対し高精度な結果を示した。
小林 恵太; 中村 博樹; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 奥村 雅彦
Computational Materials Science, 188, p.110173_1 - 110173_14, 2021/02
被引用回数：15 パーセンタイル：71.81(Materials Science, Multidisciplinary)セメント水和物(セメントペースト)は建築材はもとより、放射性セシウムの閉じ込め材料として利用される。本論文はセメント水和物の代表的なモデル物質であるトバモライトの機械学習力場の構築を行ったものである。トバモライトに対し第一原理計算を実施し、様々な原子配置とそのポテンシャルデータを大量に生成し、ニューラルネットを用いた機械学習力場の学習を行った。構築した機械学習力場はトバモライトの弾性係数,振動状態密度をほぼ第一原理と同等の精度で計算可能であることを確かめた。また、機械学習分子動力学法を実行し、トバモライト細孔における水,イオンの輸送特性の解析を行った。
U
O
板倉 充洋; 中村 博樹; 北垣 徹; 星野 貴紀; 町田 昌彦
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(9-10), p.915 - 921, 2019/09
被引用回数：2 パーセンタイル：21.22(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所の炉内にある燃料デブリの機械的特性を明らかにするため、模擬デブリである二酸化ウラン・二酸化ジルコニウム溶融物についてその弾性定数と破壊靭性を第一原理計算で評価し、二酸化ジルコニウムの割合の影響を調べ、模擬デブリを用いた実験結果と比較を行った。その結果、実験で観測されている、二酸化ジルコニウム割合の増加に伴う急激な破壊靭性の増加は、二酸化ジルコニウムの複数の相の混在によるものと考えられるという結論を得た。
社本 真一; 伊藤 孝; 大西 弘明; 山内 宏樹; 稲村 泰弘; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 樹神 克明; 中尾 朗子*; 茂吉 武人*; et al.
Physical Review B, 97(5), p.054429_1 - 054429_9, 2018/02
被引用回数：19 パーセンタイル：65.14(Materials Science, Multidisciplinary)イットリウム鉄ガーネットの核および磁気構造と全マグノン分散を中性子散乱により調べた。低エネルギーの分散は強磁性マグノンで期待されるように14meVまで2次関数の分散を示した。
積分した動的磁化率
"(
)の虚部は低エネルギーで平方根のエネルギー依存性を示した。"()から絶対値でマグノン状態密度を求めた。その値は理論的に予想されるマグノン分散でひとつのカラリティーモードに対応する。
-ray fields with novel nuclear emulsion technique石原 康平*; 高木 恵輔*; 湊 春奈*; 河原林 順*; 富田 英生*; 前田 茂貴; 中 竜大*; 森島 邦博*; 中野 敏行*; 中村 光廣*; et al.
Radiation Measurements, 55, p.79 - 82, 2013/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.61(Nuclear Science & Technology)原子核乾板を用いた高線下での中性子測定に向け、新規に開発を進めている原子核乾板について線に対する乾板応答シミュレーション結果と実験結果との比較により、潜像が現像されるには付与エネルギーに閾値が存在する可能性が示唆され、線に対する感度を低減するためにAgBr結晶粒径微細化が有用であることがわかった。新型乾板の中性子と線の感度を比較し、/n比8桁で測定できる可能性を得た。
宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 奥村 進; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; 中村 義輝*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 636(1), p.41 - 47, 2011/04
被引用回数：5 パーセンタイル：38.51(Instruments & Instrumentation)原子力機構AVFサイクロトロンの新中心領域において、インフレクターのRFシールドカバーとプラーの間の第1加速ギャップで生じるディー電圧波形の上昇勾配を用いて位相バンチング効果を初めて達成した。3つの加速ハーモニックモードでスパン角86度の2ディーシステムに対する中心領域での位相バンチング効果の可能性を、粒子軌道の単純な幾何学的な解析と3次元ビーム軌道シミュレーションによって評価した。加速ハーモニックモード2で40RF度の初期位相幅が11RF度まで圧縮することをシミュレーションは示した。旧中心領域で加速ハーモニックモード2で加速された10MeV H
ビームの位相幅7.3RF度FWHMと比較して、同じ加速モードの260MeV 
Ne
ビームに対して1.5RF度FWHMの位相幅は、バンチング効果によって減少した。
鈴木 光弘; 中村 秀夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(12), p.1193 - 1205, 2010/12
被引用回数：2 パーセンタイル：17.37(Nuclear Science & Technology)機構が、PWRを模擬するROSA計画大型非定常試験装置(LSTF)を用いて行った小破断冷却材喪失事故(SBLOCA)と異常過渡事象に関する13回の模擬実験を対象に、炉心の過熱を検出してアクシデントマネジメント策開始の判断に用いられる炉心出口温度計(CET)の特性を系統的に調べ、あらためて次の諸点をまとめた。LSTFは、高さ実寸,実機圧力で容積比1/48を有する世界最大のPWR模擬装置である。(1)一般にCETで炉心過熱の検出が可能であるが、炉心過熱部と比べて検出時間と温度上昇に遅れを伴う。(2)この遅れの共通原因の1つは、炉心出口と外周部の金属構造材による冷却効果である。(3)著しく高圧あるいは低圧の条件下では、CET温度の代替指標として、その過熱度が必要である。(4)ホットレグから著しい量の流下水がある場合には、CETは過熱温度を検出しなかった。さらに、これらの実験結果のPWRへの適用性を検討した。
坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05
日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。
鈴木 光弘; 竹田 武司; 中村 秀夫
JAEA-Research 2009-057, 188 Pages, 2010/02
JAEA-Research-2009-057.pdf:16.46MB
加圧水型原子炉(PWR)頂部の小破断冷却材喪失事故を模擬し、高圧注入系(HPI)不作動時のアクシデントマネジメント策の効果を調べるため、ROSA-V計画の大型非定常試験装置を用いて一連の破断サイズパラメータ実験(SB-PV-07, SB-PV-08)を実施した。本報では、破断サイズ1.0
0.1%(コールドレグ破断相当)における頂部破断LOCA事象の特徴的現象、すなわち破断口蒸気流出と頂部水位の関係,1次系保有水量と炉心露出の関係,炉心過熱を検出する炉心出口温度計(CET)の特性及び炉心と出口部の3次元蒸気流れ等を明らかにした。炉心ボイルオフ過程で623KへのCET温度上昇により開始した1.0%破断実験のHPI回復操作と、0.1%破断実験の蒸気発生器減圧操作とは、ともに炉心冷却を直ちに回復する効果を示した。
鈴木 光弘; 中村 秀夫
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 17 Pages, 2009/09
日本原子力研究開発機構が大型非定常試験装置(LSTF)を用いて行った小破断冷却材喪失事故(SBLOCA)と異常過渡事象に関する12回の模擬実験を対象として、炉心出口温度計(CET)の特性とそのPWRアクシデントマネジメント措置への適用性をまとめた。LSTFは、高さ実寸で容積比1/48を有する世界最大のPWR模擬装置である。これらの実験より、次の一般的CET特性を明らかにした。(1)CETは大部分のケースで炉心過熱の検出が可能であるが、炉心過熱部と比べて検出時間と温度上昇に遅れを伴う。(2)この遅れを生じる原因の1つは、炉心出口と外周部の構造材による冷却効果である。(3)蒸気発生器による減圧操作を伴う微少破断の場合には、10%低温側配管破断と同様、ホットレグからの著しい流下水の影響でCETは過熱温度を検出しなかった。(4)著しく高圧あるいは低圧条件下では、CET温度の代替指標として、その過熱度が必要である。
鈴木 光弘; 中村 秀夫
JAEA-Research 2009-011, 155 Pages, 2009/07
JAEA-Research-2009-011.pdf:31.62MB
本報は、ROSA/LSTFで実施した12実験の炉心出口温度計(CET)特性をまとめたものであるが、これには10件の小破断冷却材喪失事故(SBLOCA)模擬実験と2件の異常過渡模擬実験を含み、既に検討されたOECD/NEA ROSAプロジェクト実験6-1の結果に対する追加資料として作成したものである。すなわちこの内容は、PWRアクシデントマネジメント策にCETを利用するうえで必要な知識基盤を再検討し統合するため、2008年4月に新たに設置されたOECD/NEA WGAMAのタスクグループに対して準備され、提出された。これらの実験は、破断サイズや位置,1次系圧力,炉心出力,リフラックス水流下の有無及び運転員操作等の広範囲の実験条件を含む。各々の実験について炉心温度履歴に対応するCET温度特性を調べ、時間遅れや温度上昇の緩慢さに焦点を当てたCETの一般特性をまとめた。
倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; 吉田 健一; 横田 渉; 中村 義輝*; 荒川 和夫; et al.
Review of Scientific Instruments, 80(3), p.033302_1 - 033302_9, 2009/03
被引用回数：5 パーセンタイル：26.63(Instruments & Instrumentation)原子力機構AVFサイクロトロン(K=110)では、数百MeV級重イオンマイクロビーム形成に必要なビームのエネルギー幅縮小化や、引き出し効率の向上のためにフラットトップ(FT)加速によるシングルターン引き出し技術の開発を行った。フラットトップ電圧波形を発生させるため、電磁場解析コード"MAFIA"を用いて基本波電圧波形に第5高調波を重畳させるコンパクトでエネルギーロスが少ない新たなFT共振器を設計し、基本波共振器に静電的に連結した。このFT共振器の周波数範囲は55-110MHzで、AVFサイクロトロンの全周波数範囲をカバーする。220MeV 
C
, 260MeV Ne及び45MeV Hビームでフラットトップ加速試験を行い、総ターン数が200を越える大型のAVFサイクロトロンでは困難な引き出し領域におけるターンセパレーションを確認することに成功した。この結果、95%以上のビームの引き出し効率を実現した。ビームチョッパーにより1バンチ分の時間幅のビームをサイクロトロンに入射し、引き出されたビームパルスが入射と同じく1バンチのみであり、シングルターン引き出しされていることを確認した。エネルギー分析電磁石を用いたエネルギー幅計測システムにより、エネルギー幅が
E/E=0.1%からE/E=0.05%に縮小したことを確認した。
鈴木 光弘; 竹田 武司; 中村 秀夫
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 3(1), p.146 - 157, 2009/00
本報は、LSTFで実施したOECD/NEA ROSAプロジェクトの最初の実験であるTest 6-1に関して、PWR頂部小破断LOCA模擬条件における炉心過熱検出用炉心出口温度計(CET)の特性をまとめたものである。破断サイズは1.9%コールドレグ破断相当であり、CET温度623K以上を検出した場合にアクシデントマネジメント(AM)として蒸気発生器2次系急減圧操作を開始することとした。しかし、炉心過熱状態の検出には約230sの時間遅れが生じ、またCETsと炉心最高温度部との温度乖離が大きかった。炉心と炉心出口部の3次元蒸気流れを含めてこれらの原因を解明するとともに、PWR条件でのCET特性への適用可能性と、原子炉水位計のような兆候ベースプラント計装による早期AM開始のための代替指標可能性とについて検討結果を述べた。
鈴木 光弘; 中村 秀夫
JAEA-Research 2008-087, 148 Pages, 2008/10
JAEA-Research-2008-087.pdf:22.6MB
本報は、ウェスティングハウス社型4ループPWRを模擬するROSA/LSTF実験装置で実施した、低温側配管10%破断LOCA実験(SB-CL-09)の主要な結果をまとめたものである。この実験では高圧注入系ECCSの故障を仮定し、次の事象が確認された。(1)比較的破断サイズが大きいため、1次系と2次系の圧力逆転は早く、2分以内に生じた。(2)ループシールクリアリング(LSC)過程は破断後約1分に全ループで開始し、炉心水位はほぼ下端まで低下した。これが解消した後も炉心水位は中央高さにとどまった。これは、蒸気発生器伝熱管の下降側に比べて上昇側に高い水位が維持された結果である。(3)炉心上部の昇温はLSC後も続き、ヒーター最高温度を制限するために111sに炉心出力を停止した。(4)LSC過程では、健全ループ高温側配管側で流下水により露出炉心の一部が冷却され、破断ループ高温側配管側では炉心の昇温が進行するという3次元での流動と温度分布が確認された。(5)炉心の昇温時間帯(67-153s)に、20点の炉心出口温度計はすべて飽和温度に維持され、過熱温度を検出しなかったが、これは流下水の影響と判断された。
荒川 和夫; 横田 渉; 上松 敬; 中村 義輝; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 神谷 富裕; 奈良 孝幸; et al.
JAEA-Technology 2008-024, 141 Pages, 2008/03
JAEA-Technology-2008-024.pdf:14.07MB
高崎研究所(現高崎量子応用研究所)では、イオンビームを用いた放射線高度利用研究を推進するため、4基のイオン加速器群から構成されるイオン照射研究施設(Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application: TIARA)の建設・整備を1988年より2期に分けて開始した。その第1期に、K110 AVFサイクロトロンが建設され、1991年9月に完成した。JAEAのサイクロトロンは、これまで主として核物理の研究用として開発・発展してきたAVFサイクロトロンを世界で初めて材料・バイオ技術研究専用加速器として建設されたものであり、TIARAの中核加速器である。サイクロトロンシステムは、3台の外部イオン源、イオン入射系、K110 AVFサイクロトロン、外部ビーム輸送系及び制御系から構成されており、1991年3月に
He
50MeVでファーストビームの引き出しに成功した。本報告書は、K110 AVFサイクロトロンシステムの構成機器、諸元についての詳細と建設時に行った性能試験結果についてまとめたものである。
竹田 武司; 浅香 英明; 鈴木 光弘; 中村 秀夫
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM), 3 Pages, 2007/09
PWR圧力容器上部ヘッド1%小破断LOCAを模擬したROSA/LSTF実験のRELAP5コード解析を行い、コードの予測性能を検証した。解析では、maximum bounding theoryに基づく、二相破断流の流出係数Cdを0.61とした破断モデルを組み込んだ原子力機構改良版RELAP5/MOD3.2.1.2コードを使用した。実験を通じて、圧力容器水位が制御棒案内管(CRGT)下端の貫通孔に低下するまで上部プレナム内の冷却材はCRGTを介して上部ヘッドに流入することから、上部ヘッド水位が破断流量に多大な影響を与えることを見いだした。圧力容器上方の水位及び冷却材流れを模擬するため、上部ヘッド,上部プレナム,CRGT間の流路形状を正確にモデル化したが、コードは二相流放出過程における破断口上流のボイド率を過小評価し、破断流量を過大評価した。破断流量を予測するため二相破断流のCdを0.58に調整し、破断面積が炉心冷却に与える影響を調べた。破断面積が12.5%のうち、1%破断の場合被覆管最高温度(PCT)が最大であること、より大きい破断の場合蓄圧注入水上の蒸気凝縮がループシールクリアリングを誘発し、効果的に炉心冷却を促進するため、PCTが1200K以下に抑えられる可能性があることを示した。
倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 及川 将一*; 吉田 健一; 神谷 富裕; 福田 光宏*; 佐藤 隆博; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.65 - 70, 2007/07
被引用回数：10 パーセンタイル：59.04(Instruments & Instrumentation)原子力機構におけるTIARAのサイクロトロン施設では、バイオ技術や材料科学の研究のために数百MeV級重イオンマイクロビームが必要とされている。サイクロトロンビームのエネルギー幅は0.1%程度と大きいので、集束レンズで1ミクロンまで絞ることは困難であった。そこで、サイクロトロンビームのエネルギー幅を0.02%まで小さくし、マイクロビームを形成するためにフラットトップ加速システムを開発した。フラットトップ加速とは、基本高周波電圧に高調波を重畳することにより加速電圧を均一化する方法であり、高調波を励振するための共振器を既存の基本波励振用共振器に付加した。本システムを用いて260MeV, Neのビーム高品位化を行っており、現在までにビームのエネルギー幅は0.05%まで減少し、2ミクロン程度のマイクロビーム形成に成功した。
鈴木 光弘; 竹田 武司; 浅香 英明; 中村 秀夫
JAEA-Research 2007-037, 150 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-037.pdf:7.55MB
ROSA-V計画で、PWR小破断冷却材喪失事故を模擬したLSTF実験(SB-PV-06)を実施し、以前に行った実験との比較により、高圧注入系の不作動と蓄圧注入系からの非凝縮性ガス流入を想定した場合に、アクシデントマネジメント(AM)策の1つである2次系急減圧操作の実施時期が炉心冷却に及ぼす影響を調べた。破断口は原子炉容器底部の計装管10本破断を模擬したが、これはコールドレグ0.2%破断に相当する。次の点が明らかになった。(1)急減圧操作は炉容器水位が1次系配管以下に低下した時点(4545s)で開始したが、流入ガスにより減圧が阻害され、低圧注入系作動以前に全炉心露出に至った。(2)急減圧開始の代替方策として、蒸気発生器出口プレナムの水位低下検出(2330s)によると、炉心露出は限定されるため、より有効なAM策の指標になると予測される。本報告書は、本実験結果とこれらの急減圧操作開始時期の効果をまとめたものである。
