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大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.
High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02
本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950
Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。
尾崎 裕介; 松井 裕哉; 桑原 和道; 多田 浩幸*; 櫻井 英行*; 熊坂 博夫*; 郷家 光男*; 小林 伸司*
JAEA-Research 2016-007, 125 Pages, 2016/06
JAEA-Research-2016-007.pdf:34.66MB
瑞浪超深地層研究所では、これまでクラックテンソルモデルを用いた掘削解析を行ってきた。現在、瑞浪超深地層研究所では深度500mにおいて再冠水試験が実施されている。本研究では、クラックテンソルモデルを用いて坑道が冠水する過程における亀裂および掘削損傷領域を含む岩盤挙動の評価を行う。坑道が冠水する過程での応力状態の変化を評価するために、冠水坑道内の水位が異なる場合の解析を行った。また、冠水後に坑道内に地下水の流入が継続した場合の応力状態を推定するために、冠水坑道内の水圧が深度相当の水圧と同程度まで上昇した場合の解析も行った。これら坑道の冠水過程における解析において、最大の応力が岩盤に作用した場合の状況を推定するため、地下水の岩盤への浸透を無視して解析を実施した。これらの解析に加えて、冠水後に長時間経過した場合における岩盤の応力状態を予測するため、地下水の岩盤への浸透を考慮した場合の解析も実施した。解析の結果、これら坑道の冠水過程において、岩盤にかかる応力は、冠水坑道壁面付近で坑道内の水圧程度まで達することが予測された。
磯崎 美咲; 佐々木 新治; 前田 宏治; 勝山 幸三
JAEA-Technology 2015-058, 28 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-058.pdf:23.51MB
高速炉で使用されるウラン-プルトニウム混合酸化物燃料(以下、MOX燃料)は、照射中のペレット径方向の急峻な温度勾配により中心空孔等の形成を伴う組織変化が生じ、ウランやプルトニウムといった元素の再分布が発生する。高速炉燃料の高性能化では、詳細な照射挙動として、燃料ペレット内の微細部の組織変化やウランやプルトニウムといった元素の再分布挙動を把握しておくことが必要不可欠である。そこで、高い分解能での照射済燃料の微細部の組織観察及び元素分析を行うため、エネルギー分散型X線分光器(EDS)及び波長分散型X線分光器(WDS)を取り付けた電界放射走査型電子顕微鏡(以下、FE-SEM)を、高速炉燃料集合体の照射後試験施設である照射燃料集合体試験施設(以下、FMF)に導入した。今回導入したFE-SEMで測定対象とする試料は、核燃料物質(ウラン, プルトニウム等)、核分裂生成物(セシウム, ロジウム等)、中性子照射による放射化物(コバルト, マンガン等)の放射性物質を含むため、その放射能が非常に高く、その取扱時には放射線による作業者の被ばくの低減と、放射性物質(特に法令上厳しい管理を求められる
放出核種(ウラン, プルトニウム等))の漏えい防止を考慮する必要がある。このため、今回のFE-SEMの整備では、日本電子製のJSM-7001Fを基本機器とし、以下の改造を行った。(1)放射性物質からの放射線を遮蔽するためにFE-SEMの周辺にメンテナンス性を考慮した遮へい体を設置した。(2)放射性物質の漏えいを避けるために金相セルと装置間に試料移送機構を設置及び防振ダンパーの撤去と剛構造による固定をした。本報告書では、FE-SEMの概要と改造内容、導入整備手順、性能試験の結果について報告する。
渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重*; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; 西村 朋紘; et al.
JAEA-Review 2015-034, 175 Pages, 2016/03
JAEA-Review-2015-034.pdf:8.13MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2014年4月から2015年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原子力発電所事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。
鶴 大悟; 櫻井 真治; 中村 誠俊; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 鈴木 哲
Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1403 - 1406, 2015/10
被引用回数：4 パーセンタイル：25.64(Nuclear Science & Technology)Carbon Fibre-reinforced Carbon (CFC) monoblock target for JT-60SA divertor is under development toward mass-production. A CFC monoblock, a CuCrZr cooling tube at the centre of the monoblock and a interlayer were bonded by vacuum brazing in a high temperature, into a target. After the bonding, strong tensile stress was generated in the CFC monoblock around the CuCrZr cooling tube in a room temperature condition due to difference of thermal expansions between CFC and CuCrZr. In the previous trial productions, only half targets passed the acceptance test. In this research, a new structure of the targets was proposed, to reduce residual thermal stress and to depress the degradation of heat removal capacity of the targets, toward the mass-production. Some measures were implemented on the proposed. The effectiveness of the measures were evaluated by numerical simulations. Thermal performance of target mock-ups with the proposed were evaluated.
渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; et al.
JAEA-Review 2014-042, 175 Pages, 2015/01
JAEA-Review-2014-042.pdf:10.89MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2013年4月から2014年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。
中村 誠俊; 櫻井 真治; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 逆井 章; 鶴 大悟
Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1024 - 1028, 2014/10
被引用回数：5 パーセンタイル：36.8(Nuclear Science & Technology)JT-60SAのCFC(Carbon Fiber Composite)モノブロックダイバータターゲットは、10
15MW/m
の熱負荷を除熱する性能が要求される。製作時の熱処理で生じるCFCと冷却管の接合欠陥が除熱性能を低下するため、受入検査では、除熱性能の低いモノブロックターゲットをスクリーニングする必要がある。効率的に検査できる赤外画像検査の適用を検討した。赤外画像検査では、冷却管に95Cの温水を通水し、定常状態となってから、5Cの冷水を通水して生じるモノブロック表面の温度過渡応答を赤外線カメラで計測する。基準モノブロックと検査モノブロックの90Cから60Cの冷却時間の比較から、除熱性能を評価する。赤外画像検査及び、電子ビームによる熱負荷検査の結果と有限要素法解析からスクリーニング基準を作成した。具体的には、人工的な接合欠陥を加工したターゲットの検査結果を基に、大きさと位置が異なる多種の接合欠陥をモデル化した解析結果からスクリーニング基準を作成した。その結果を報告する。
住谷 秀一; 渡辺 均; 宮河 直人; 中野 政尚; 中田 陽; 藤田 博喜; 竹安 正則; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 水谷 朋子; et al.
JAEA-Review 2013-056, 181 Pages, 2014/03
JAEA-Review-2013-056.pdf:6.22MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2012年4月から2013年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。
住谷 秀一; 渡辺 均; 中野 政尚; 竹安 正則; 中田 陽; 藤田 博喜; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 水谷 朋子; 永岡 美佳; et al.
JAEA-Review 2013-009, 195 Pages, 2013/06
JAEA-Review-2013-009.pdf:3.35MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2011年4月から2012年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気,海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が一部の試料にみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価、再処理施設主排気筒ダクトの貫通孔の確認に関する線量評価結果について付録として収録した。
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*
Proceedings of SPIE, Vol.8725 (CD-ROM), 8 Pages, 2013/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nanoscience & Nanotechnology)Effects of radiation induced defects on the charge collection efficiency (CCE) of 6H silicon carbide p
n diode particle detectors have been studied. The detectors were irradiated with electrons at the energies of 0.1, 0.2, 0.5 and 1 MeV. The CCE of the detectors were measured with 5.5 MeV alpha particles. The CCE of the detector decreases by electron irradiation at energies of 0.2 MeV and higher. Defect named X
with an activation energy of 0.5 eV is found in all detectors which showed the decreased CCE. By thermal annealing at low temperatures such as at 200 C, the decreased CCE is recovered and defect X is removed. Therefore it is concluded that defect X is responsible for the decreased CCE of 6H-SiC pn diode particle detectors.
逆井 章; 正木 圭; 芝間 祐介; 櫻井 真治; 林 孝夫; 中村 誠俊; 尾崎 豪嗣; 横山 堅二; 関 洋治; 柴沼 清; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
原子力機構では、幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、日欧共同でサテライトトカマク装置JT-60SA(JT-60の改修装置)の建設を実施している。JT-60SA真空容器は断面形状がD型のドーナツ状の高真空を維持する容器で、直径10 m,高さ6.6 mである。トカマク装置であるJT-60SAでは真空容器内に電磁誘導でプラズマ電流を発生させる必要があるため一周抵抗を上げ、かつ運転時の電磁力に耐える強度を得るために、二重壁構造を採用した。この二重壁構造の真空容器はリブ板を介して内壁板と外壁板が溶接接続され、インボードの直線部は20度単位、アウトボードは10度単位で製作される。非常に溶着量が多い溶接となるため、溶接変形が技術課題となる。これを解決するため、最適な3つの溶接方法による自動溶接を選択し、溶接変形を低減した。現在、40度セクター3体が完成し、4体目の現地溶接組立を実施中である。下側ダイバータ用として、遠隔保守が可能なダイバータカセットを設計、開発し、実機を製作している。ダイバータカセットは10度単位で製作され、この上に設置される内側と外側ダイバータターゲット及びドームのプラズマ対向機器はモジュール化されている。外側ダイバータの一部に設置される、15MW/m
の高熱負荷に耐えるモノブロックターゲットの製作に対応するため、受入試験としてサーモグラフィー試験の技術開発を行っている。
traps in 6H-SiC studied with Laplace deep level transient spectroscopy小泉 淳*; Markevich, V. P.*; 岩本 直也; 佐々木 将*; 大島 武; 児島 一聡*; 木本 恒暢*; 内田 和男*; 野崎 眞次*; Hamilton, B.*; et al.
Applied Physics Letters, 102(3), p.032104_1 - 032104_4, 2013/01
被引用回数：11 パーセンタイル：43.99(Physics, Applied)Electrically active defects in 
-type 6H-SiC diodes were investigated using deep level transient spectroscopy (DLTS) and high-resolution Laplace DLTS. The commonly observed broadened DLTS peak which was previously ascribed to two traps referenced as has three components with activation energies for electron emission of 0.39, 0.43, and 0.44 eV. The defects associated with these emission signals have similar electronic structure, each possessing two energy levels with negative-
ordering in the upper half of the 6H-SiC gap. The defects are related to a carbon vacancy at three non-equivalent lattice sites in 6H-SiC.
牧野 高紘; 岩本 直也*; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*
Materials Science Forum, 717-720, p.469 - 472, 2012/05
被引用回数：1 パーセンタイル：54.53(Materials Science, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)のイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶-SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ18-MeV酸素のマイクロビームを照射し、発生するイオン誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を評価した。その結果入射イオン数の増加に伴い、シグナルのピーク高さが低下し最終的には、ピーク値が一定値になることが見いだされた。ここで、前述の測定後、同試料に蓄積方向電圧+1Vを数秒印加し、再度同様のTIBIC測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、ピーク値は最初の測定と同様な振る舞いを示した。さらにイオン照射中の、MOSキャパシタの容量測定を行ったところ、イオン入射数の増加とともに大きくなることが判明した。この結果より半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持ったトラップがイオン入射により発生した電荷により帯電することでデバイスの内部電界が弱まりピークを低下させるが、逆方向バイアスの印加により正孔トラップが中性化するとピークが初期値に回復するという機構を提案した。
岩本 直也*; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
Materials Science Forum, 717-720, p.267 - 270, 2012/05
被引用回数：1 パーセンタイル：54.53(Materials Science, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)の耐放射線性に関する知見を得るため、電子線照射により6H-SiC p
nダイオード中に発生する欠陥が電荷収集効率に及ぼす影響をアルファ線誘起過渡スペクトロスコピーにより調べた。試料には室温で1MeV電子線を1
10
/cm照射し、照射前後の電荷収集効率を
Amから放出される5.486MeVのアルファ線を用いて室温で評価した。その結果、初期には100%近かった電荷収集効率が電子線照射により84%まで低下することが判明した。この原因を調べるため、170310Kの範囲でアルファ線誘起過渡スペクトロスコピー評価を行ったところ、X
及びX
と名付けられた欠陥中心が発生することが判明した。それぞれの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ、0.30及び0.47eVであった。今回、電荷収集効率を室温で測定していることから、室温近くにピークを持つXが、Xに比べてより電荷収集効率に悪影響を及ぼす欠陥であると推測できる。
n diode irradiated with high-energy electrons岩本 直也; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(6), p.3328 - 3332, 2011/12
被引用回数：5 パーセンタイル：38.51(Engineering, Electrical & Electronic)電子線照射による6H-SiC(Silicon Carbide) pnダイオードの電荷収集量低下の原因を調べるため、電子線照射によりダイオード中に形成される欠陥について、単一アルファ粒子による電荷の過渡スペクトル分析(single-alpha-particle-induced charge transient spectroscopy: SAPICTS)と過渡容量分光法(deep level transient spectroscopy: DLTS)による評価を行った。SAPICTSによって検出された欠陥は、その活性化エネルギーとアニール特性から、DLTSで検出される電子トラップE
と同一の欠陥であることが示唆された。アニール処理を施した結果、当該欠陥が減少するとともに、ダイオードの電荷収集量が回復することが明らかとなった。以上のことから、SAPICTSにより検出された欠陥は電荷収集量の低下に最も寄与する欠陥であると結論できた。
大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 出来 真斗; 野崎 眞次*
AIP Conference Proceedings 1336, p.660 - 664, 2011/05
被引用回数：1 パーセンタイル：48.21(Physics, Applied)炭化ケイ素(SiC)デバイスのイオン照射効果解明を目的に、エピタキシャル基板上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタに酸素15MeVイオンマイクロビームを照射し、発生するイオンビーム誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を測定した。その結果、デバイスに逆方向電圧-10Vを印加した場合、測定当初はTIBICシグナルのピーク高さは0.18mA程度であるが、測定を続け、1800発のイオン入射後には0.10mAまで低下することが判明した。イオン照射をいったん停止し、デバイスへ順方向電圧1Vを印加し、さらに-10V印加し直して測定を再開したところ、低下していたピーク高さが0.18mAとなり、初期値まで回復した。順方向の電圧によりピーク高さが戻ったことから、SiCと酸化膜の界面に存在する深い界面準位がイオン入射により発生した大量の電荷により中性化されることで実効的な印加電圧が減少し、TIBIC測定中にシグナルのピークが減少したと考えられ、このことから、SiC MOSデバイスの照射効果の理解には界面準位の電荷挙動も考慮しなければならないということが結論できる。
-rays大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 野崎 眞次*; 児島 一聡*
Materials Science Forum, 679-680, p.362 - 365, 2011/03
被引用回数：1 パーセンタイル：57.07(Engineering, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)デバイスのイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶(6H)SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ15MeV酸素マイクロビームを入射し、発生するイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を評価した。その結果、入射イオン数の増加とともにTIBICシグナルのピーク高さが低下し、最終的にはTIBICピーク値が一定になることが見いだされた。また、電荷収集時間はTIBICピーク値が低下するとともに長くなることも判明した。しかし、順方向電圧(1V)を印加し、再度、測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、さらに測定を続けると、徐々に低下して最終的に飽和するという最初の測定と同様な振る舞いを示すことが明らかとなった。順方向電圧によりTIBICシグナルが回復することから、半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持った正孔トラップがこの起源であることが推測される。52kGyの線照射によって、TIBICシグナルの若干の減少が観測されたが、線照射試料においても、同様なピーク値の減少と飽和、及び順方向電圧印加による回復が観察され、SiC MOSキャパシタのイオン照射効果では深い準位を持つ正孔トラップの存在を考慮する必要があると結論できた。
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(1), p.305 - 313, 2011/02
被引用回数：10 パーセンタイル：60.68(Engineering, Electrical & Electronic)高エネルギー粒子検出器用の6H-SiC pnダイオードの電荷収集メカニズムを明らかにするため、アルファ線に対する電荷収集量の逆バイアス電圧依存性を測定した。測定結果を従来の電荷収集モデルを用いて解析した結果、低バイアス領域において実験結果を説明できないことが明らかになった。一方、半導体デバイスシミュレータを用いて解析した結果、すべてのバイアス領域において実験結果を再現することができた。シミュレーション結果より、アルファ線によって生成された高密度の電子及び正孔がドリフト及び拡散することにより、空乏層外に新たな電界が形成され、従来のモデルから予想される電荷量よりも過剰な電荷量が収集されることが明らかになった。
小野田 忍; 牧野 高紘; 岩本 直也*; Vizkelethy, G.*; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武
IEEE Transactions on Nuclear Science, 57(6), p.3373 - 3379, 2010/12
耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、単一の重イオンが六方晶(6H)SiC電界効果トランジスタ(MOSFET)に入射した際、ドレイン,ソース,ゲート電極に誘起される過渡電流の計測を行った。重イオンがドレインに入射した際に発生したドレイン電流は、イオンの入射エネルギーから算出した電荷量よりも大きな電荷量であることがわかった。解析の結果、ソース(n)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n)から成る寄生npnバイポーラトランジスタによる電流増幅効果であることを明らかにした。
