※下記の研究開発成果は資料名順に並んでいます。
2007年10月
35001453
Inference of power plant quake-proof information based on interactive data mining approach
Shu, Y.*
Advanced Engineering Informatics 21(3), p.257-267(2007) ; (JAEA-J 03035)
- 対話的データマイニングに基づいた非線形構造健全性推定手法について報告する。技術者の認知プロセスを模倣するマイニングエージェントを開発し、実際のデータマイニングに適用した。エージェントの役割はデータマイニングにより出てきた結果を解析し実証すると同時に、人間-コンピュータ間のインタラクションを改善する方向にデータマイニング作業を制御することである。本研究にて提案を行っている対話的データマイニングの中核にはニューラルネットワークが実装されている。原子力プラントの複雑な耐震データを処理できるよう、ニューラルネットワークに新しい検出と再トレーニング機能を提案した。これらアプローチに基づいた新しい情報推定システムを開発し、その有用性を示すため耐震用テストデータに適用した。
35001454
Conservative gyrokinetic vlasov simulation
井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二
Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 13(1), p.227-233(2008) ; (JAEA-J 03036)
- L1及びL2ノルムを保存する有限差分法を用いて新しい保存系ジャイロ運動論的ブラゾフコードを開発した。L2ノルムの保存により数値振動の成長が抑制されるため、本コードは長時間の微視的乱流シミュレーションにおいても数値的に安定でロバーストである。スラブ配位イオン温度勾配駆動乱流シミュレーションにおいて、新しいコードの数値特性を議論し、また、シミュレーション結果を従来のδ f粒子コードとベンチマークした。
35001455
Optimization of JK2LB chemical composition for ITER central solenoid conduit material
濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明; 奥野 清; 鈴木 富男; 藤綱 宣之*
Cryogenics 47(3), p.174-182(2007) ; (JAEA-J 03037)
- 原子力機構が神戸製鋼所と共同で開発した低温構造材料JK2(22Mn-13Cr-9Ni-1Mo-0.24N)鋼は、強度及び熱収縮の点で、国際熱核融合実験炉(ITER)の中心ソレノイド(CS)導体用コンジット材候補として期待されている。しかしながらJK2は超伝導生成熱処理(時効処理)を前提としない構造材料として開発され、高炭素,高窒素化による高強度化が図られている。そのため、時効処理を施した場合、靱性が劣化すること,熱間圧延や鍛造工程において割れが生じるなどの製造性に課題があった。筆者らは、これらの問題を解決する一つのアイディアとして、ホウ素を添加すること及び炭素含有量を低下させることによる特性の改善を進めてきた。その結果、低炭素・ホウ素添加JK2(JK2LB)を開発した。今回、ITERの機械的特性仕様を満たす化学成分の範囲を特定するために、化学成分を変化させたJK2LBサンプルを製作し、4Kでの機械特性を調査した。その結果、JK2LBの最適化学成分として、ホウ素:10-40ppm,炭素:0.03%以下,窒素:0.17-0.23%を見いだした。また、実機応用への足がかりとして、JK2LBが疲労亀裂進展特性の面からもCSへの適用が可能であることを示した。
35001456
Conceptual design of magnet system for JT-60 super advanced (JT-60SA)
木津 要; 土屋 勝彦; 安藤 俊就*; Sborchia, C.*; 正木 圭; 櫻井 真治; 助川 篤彦; 玉井 広史; 藤田 隆明; 松川 誠; 三浦 幸俊; 菊池 満
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17(2), p.1348-1352(2007) ; (JAEA-J 03038)
- 原子力機構では、臨界プラズマ試験装置(JT-60)を超伝導コイルを用いたJT-60SAに改修する計画を、ITERのブローダーアプローチの一つとして欧州とともに進めている。JT-60SAのコイルシステムは、18個のトロイダル磁場コイル(TFC),4つのモジュールからなる中心ソレノイド(CS),7つの平衡磁場コイルにより構成される。TFCは6.4Tの最大経験磁場を持ち、蓄積エネルギーは1.5GJである。その高さと幅は、8.8mと4.7mである。超伝導導体(外寸29.1mm角)は、以前は、最大経験磁場が7.4Tであったため、Nb3Al導体を用いる計画であったが、6.4Tへと設計変更されたことから、NbTi導体を用いた設計を新たに行った。また、CSのための空間がTFC設計変更により狭くなったこと、及びブローダーアプローチのワーキンググループの議論によりITERプラズマ模擬のため、より大きな供給磁束の達成が必要になったことからCSの設計変更も行った。CS導体を従来の7.4T導体から10T導体とすることで、ボアが小さくなったにもかかわらず、供給磁束量を3Wb増加することに成功した。
35001457
Predictive analysis of the ITER poloidal field conductor insert (PFCI) test program
Zanino, R.*; Astrov, M.*; Bagnasco, M.*; Baker, W.*; Bellina, F.*; Ciazynski, D.*; Egorov, S. A.*; Kim, K.*; Kvitkovic, J. L.*; Lacroix, B.*; Martovetsky, N.*; Mitchell, N.*; Muzzi, L.*; 布谷 嘉彦; 奥野 清; Polak, M.*; Ribani, P. L.*; Salpietro, E.*; Richard, L.*; Sborchia, C.*; 高橋 良和; Weng, P.*; Wesche, R.*; Zani, L.*; Zapretilina, E.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17(2), p.1353-1357(2007) ; (JAEA-J 03039)
- ITERポロイダル磁場コイル導体インサート(PFCI)は那珂核融合研究所のITER中心ソレノイド・モデル・コイルの中で試験される。主な実験プログラムは、DC性能,ACロス,冷媒の流体特性,安定性及びクエンチ伝播,繰り返し電磁力が与える導体特性への影響を測定することである。これらの実験項目に対して、幾つかの研究機関による解析が行われているので、それらの結果の比較検討を行った。その結果、突然のクエンチは、5.7-6.2K, 45kAにおいて起きると予測される。また、パルス運転時のACロスによる冷媒の温度上昇は巻線部出口において約0.5Kと予測される。これらの結果は実験結果と比較され、PFコイルの性能の正確な予測に用いられる。
35001458
Numerical simulation of critical current and n-value in Nb3Sn strand subjected to bending strain
村上 陽之*; 石山 敦士*; 植田 浩史*; 小泉 徳潔; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17(2), p.1394-1397(2007) ; (JAEA-J 03040)
- ITERモデル・コイルでは、導体に加わる電磁力が大きくなるほど、臨界電流値が劣化する現象が観測された。単一素線の臨界電流値の周期的曲げ変形依存性の実験結果をもとにした解析結果から、導体中で素線に周期的に加わる横荷重による素線の曲げ変形が、この原因であると考えられている。他方、単一素線の実験は、一定の条件下のみで行われており一般性に欠けていた。そこで、解析によって、臨界電流値の曲げ変形依存性の統一的評価を試みた。解析結果は、実験結果とよく一致したことから、改良したコードを用いて、臨界電流値の温度依存性,横荷重の周期の影響を調査することができるようになった。その結果、臨界電流値の劣化度は温度に依存し、また、横荷重の周期にかかわらず素線の曲げ歪で整理できることがわかった。
35001459
Stability and quench analysis of toroidal field coils for ITER
高橋 良和; 吉田 清; 名原 啓博; 枝谷 昌博*; Bessette, D.*; Shatil, N.*; Mitchell, N.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17(2), p.2426-2429(2007) ; (JAEA-J 03041)
- ITER-TFコイルは、18個のD型コイルで構成されている。運転電流値は68kA,最大磁場は11.8T,全蓄積エネルギーは約41GJである。導体はNb3Snのケーブル・イン・コンジット(CIC)型で、中心チャンネルを有し、冷却長は約380mである。コイルの性能を十分な精度で予測するために、磁場が高く、温度マージンの小さい部分について、熱流体解析コードを用いて、安定性を解析した。TF巻線部,コイル容器,冷凍機の熱交換器を含む全系の熱流体解析は準3次元モデルのコードVINCENTAで行った。安定性解析は、1次元モデルの熱流体及び電気的解析コードGANDALFを用いて行った。流路の出入口における境界条件はVINCENTAの結果を用いた。素線の機械的動きによる擾乱とプラズマ・ディスラプションによる擾乱の2通りの場合を想定して、安定性解析を行った。その結果、TFコイルは、十分な安定性マージンを有し、安定に運転できることが示された。また、クエンチ時における導体の最高温度を解析した結果、設計基準の150K以下であったので、クエンチしてもコイルは健全であることが確認できた。
35001460
Development of strain-applying apparatus for evaluation of ITER Nb3Sn strand
布谷 嘉彦; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 名原 啓博; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17(2), p.2588-2590(2007) ; (JAEA-J 03042)
- 原子力機構はITERの要求仕様を満たすNb3Sn超伝導素線の開発に成功した。これは、ブロンズ法及び内部拡散法の製法による臨界電流値として、それぞれ700A/mm2以上及び800A/mm2の性能を持ち、同時にヒステレシス損失が1J/cc以下に抑制されている。Nb3Snは外部ひずみの影響を受け、臨界電流値,臨界温度,臨界磁場が変化する。そこで導体設計の最適化のためのデータベース構築を目的に、開発したNb3Sn素線のひずみ特性を測定することが重要である。ひずみ特性を測定する装置を新たに開発した。本装置では、素線を取り付け固定する治具として開口部を有する馬蹄形状を採用した。これにより、開口部を広げる(又は狭める)ことで治具の外周部に半田で固定された素線に対して、軸方向に一様の圧縮(又は、引張り)ひずみを印加することができる。また、このような開口部の変位動作は、トルクを必要としない並進力で行うことが可能であり、将来的に評価対象を大型導体まで適応できることを特徴としている。開発した装置では、温度4.2K〜15K、及びひずみ-0.8%〜0.5%の範囲において、磁場下での素線の臨界電流を最高250Aまで測定することが可能である。本装置を用いて行った測定結果と装置の構造を紹介する。
35001461
BAAQ; An Infrastructure for application integration and knowledge discovery in bioinformatics
Gong, X.*; 中村 建介; 由良 敬; 郷 信広
IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine 11(4), p.428-434(2007) ; (JAEA-J 03043)
- グリッドコンピューティングの出現により、バイオインフォマティクスで普通に用いられる公共データベース,解析ツール及びワークフローを共有しながら研究をすることが可能となってきている。しかし、バイオインフォマティクス研究者にとっては、グリッドアプリケーションはまだまだ困難である。ここでは、バイオインフォマティクス解析をグリッド上で可能とするシステム(BAAQ)を紹介し、公共データベースと解析ツール及びワークフローの共有化の可能性を議論する。特にワークフローの簡単な構築方法と、今までに構築したワークフローの中からどのようにして必要なワークフローを検索するかを示す。そのうえで実問題への適用例を示す。
35001462
Novel photosensitive materials for hydrogen generation through photovoltaic electricity
山口 憲司; 鵜殿 治彦*
International Journal of Hydrogen Energy 32(14), p.2726-2729(2007) ; (JAEA-J 03044)
- 本研究では、FeSi2を基とする材料により太陽光を電気エネルギーに変換し、これにより水を電気分解し水素製造を安価に行う新しい材料の研究開発活動を紹介する。この方法による水素製造は炭素を放出することなく、「環境」に対しても低負荷であると考えられる。本研究では、β-FeSi2なるシリサイド系の半導体材料に焦点を当て、太陽電池材料としての特性をSiと比較する。β-FeSi2は0.87eVのバンド幅を有する直接遷移型の半導体で、1eVで105cm-1という非常に大きな吸収係数を有するとされる。このため、素子の薄膜化が可能で大幅な資源的節約が図れる。本研究で紹介するβ-FeSi2の製法はイオンビーム技術やナノ構造評価手法の発展的応用であり、これまでに100nm程度の高品位薄膜が開発されている。
35001463
Modeling of hydrogen thermal desorption profile of pure iron and eutectoid steel
海老原 健一; 鈴土 知明; 蕪木 英雄; 高井 健一*; 竹林 重人*
ISIJ International 47(8), p.1131-1140(2007) ; (JAEA-J 03045)
- 昇温脱離解析(TDA)では、水素を含む試料をある一定の割合で加熱することによって、温度と水素放出量の関係を表す水素放出プロファイルが得られる。このプロファイルから、試料内の水素のトラッピングサイト、例えば、転位や空孔,相界面の量を見積ることができる。われわれは、TDAによって得られた純鉄と共析鋼に対する水素放出プロファイルを再現する数値モデルを開発した。このモデルは、水素拡散項を除いたMcNabbとFosterの式(レイト方程式の一種)と、水素のトラップ状態を記述するOrianiの局所平衡理論を用いて作られている。開発した数値モデルは、純鉄と共析鋼の水素放出プロファイルをうまく再現した。さらに、水素のトラッピングサイトの密度及び水素拡散の影響を考察することによってモデルの検証を行った。
35001464
2020 vision; Nuclear-powered hydrogen
久保 真治
Japan Journal 4(5), p.24-27(2007) ; (JAEA-J 03046)
- 将来の持続可能なエネルギーシステムの候補の一つとして、原子力による水素製造が注目されている。予想される大量水素需要を賄うには、環境保全性,経済性が高く、大量の水素製造が可能な技術が必要である。このような観点から原子力機構では、高温ガス炉と熱化学水素製造法ISプロセスの研究開発を進めている。ISプロセスの開発を4段階に分けており、2段階目を終え、現在、三段階目であるパイロット試験の準備を行っている。また、現在の課題は、熱効率向上と耐食装置材料の開発であり、酸生成工程の試験的検討,濃縮用プロトン透過膜の開発と性能試験,ガラスライニング材などの被服材料試験を実施しているところである。世界各国の状況の中で、特にアメリカは次世代原子力プラント計画の具体的作業を開始するとともに、第四世代炉開発国際フォーラムを牽引するなど、高温ガス炉と水素製造の研究開発を活発に推進している。
35001465
Thermal stability of Co/SiO2 multilayers for use in the soft X-ray region
石野 雅彦; 小池 雅人; 兼平 美香*; 佐藤 二美*; 寺内 正己*; 佐野 一雄*
Journal of Applied Physics 102(2), p.023513_1-023513_5(2007) ; (JAEA-J 03047)
- Co/SiO2多層膜は1keVよりも高エネルギーのX線領域で高い反射率を実現することから、反射鏡や多層膜回折格子などの光学素子への応用が進められている。しかし、光学素子を高輝度放射光のような高い熱負荷を伴う光源で使用する場合や実験装置のベーキング処理などを考えた場合、高い耐熱性も求められるが、Co/SiO2多層膜の耐熱性についての知見はない。本研究ではCo/SiO2多層膜の耐熱性評価を目的として、Si基板上にイオンビームスパッタリング法によって成膜した多層膜試料に対して100-600℃の温度で真空加熱処理を行い、熱処理による多層膜構造及び光学的特性の変化を、X線回折測定,軟X線反射率測定、そして透過型電子顕微鏡観察により評価した。その結果、400℃までの熱処理に対して、多層膜試料は熱処理前の構造と軟X線反射率を維持し、十分実用的な耐熱性を有することを確認した。また、多層膜構造の劣化は500℃以上で発生し、Co層の凝集とCo結晶の成長が原因であることがわかった。
35001466
Electron spin resonance study on H6+, H5D+, H4D2+, and H2D4+ in solid parahydrogen
熊谷 純*; 稲垣 宏樹*; 刈谷 奏*; 牛田 考洋*; 清水 裕太*; 熊田 高之
Journal of Chemical Physics 127(2), p.024505_1-024505_13(2007) ; (JAEA-J 03049)
- 放射線照射した固体パラ水素中にH6+イオンとその同位体H5D+, H4D2+, H2D4+の電子スピン共鳴信号を観測することに初めて成功した。これは水素分子イオンはすべてH3+かそれを核にしたクラスターイオンであるとするこれまでの通説を否定する意義深い研究である。われわれはまたH5D+, H4D2+において主軸上に沿って顕著な電子の波動関数におけるD2d対称の破れがあることと、H6++HD→ H5D++H2などの同位体濃縮反応が起こっていることを見いだした。
35001467
Biological effects of carbon-ion beam on induction of male-sterility and a novel season-dependent floral homeotic mutant in Solanum villosum Miller
Ojiewo, C. O.*; Agong, S. G.*; 村上 賢治*; 田中 淳; 長谷 純宏; 桝田 正治*
Journal of Horticultural Science & Biotechnology 81(4), p.559-564(2006) ; (JAEA-J 03050)
- Solanum villosumは栄養価が高く薬用的価値もあるためアフリカで消費量が上昇している葉物野菜であるが、比較的早くに多数の種子をつけるため葉の収量が低いことが問題となっている。本研究では、この問題を克服するため、炭素イオンビーム照射による雄性不稔性誘発についての効果を調査した。生育抑制や種子稔性への影響を考慮すると20-30Gyの炭素イオン照射が適切と考えられた。炭素イオンビーム照射により、新規の雄性不稔変異体が得られた。この変異体は、春は不稔性を示すが、夏は中間型でやや稔性が回復し、秋には種子を形成した。季節に応じて稔性が回復する形質は、収量の増加と同時に種子の増殖に利用できる可能性がある有用な形質である。
35001468
Development of a hybrid-anvil type high-pressure device and its application to magnetic neutron scattering studies
長壁 豊隆; 加倉井 和久; 川名 大地*; 桑原 慶太郎*
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310(2, Part3), p.2725-2727(2007) ; (JAEA-J 03051)
- 中性子磁気散乱実験の上限である3GPaを超えた領域で実験を行うため、サファイアアンビル式の高圧力発生技術の開発を行っている。今回、片側のサファイアを、圧縮強度が同程度で抗折力や破壊靭性に優れる超硬(WC)に変更して、ハイブリッドアンビルとした。さらに超硬アンビルのキュレットに窪みを設けることによって試料空間が拡大し、同時にアンビルとガスケットとの摩擦が増大した。その結果、加圧試験において5GPaを安定して発生できた。このハイブリッドアンビルの応用として、充填スクッテルダイト化合物PrFe4P12について、3.2GPaまでの圧力下で中性子散乱実験を行った。その結果、この物質が臨界圧力2.4GPa以上の絶縁体相(臨界圧力以下では金属状態で、反強四極子秩序を示す。)で、Prイオンあたり1.8μBでq=(1,0,0)の圧力誘起反強磁性秩序を示すことを発見した。
35001469
Hydrogen isotopes retention in JT-60U
広畑 優子*; 田辺 哲朗*; 大矢 恭久*; 奥野 健二*; 正木 圭; 宮 直之; JT-60Uチーム
Journal of Nuclear Materials 363-365, p.854-861(2007) ; (JAEA-J 03053)
- JT-60Uの両側排気方式ダイバータ領域における炭素堆積・損耗及び水素同位体の保持特性について走査型顕微鏡,昇温脱離法,二次イオン質量分析計,イメージングプレート法及び燃焼法を用いて測定した。その結果を以下にまとめる。(1)JT-60Uのダイバータ領域ではおもに内側ダイバータ及び外側ドームウィングタイルで炭素堆積が見られ、外側ダイバータタイルでは損耗していた。(2)ダイバータタイルのプラズマ対向面のH+Dの保持量は堆積層の厚さに比例して増加した。その水素濃度(H+D)/Cは約0.02であり、片側排気の内側ダイバータタイルやJT-60とほぼ同程度であり、JETやほかの低温で運転されている装置(0.4〜0.1)よりも小さかった。(3)外側ドームウィングタイルの排気口に面しているタイル上には厚い再堆積層が存在していた。しかし、その濃度は大きく見積もっても0.13であった。(4)H+D保持量のポロイダル側面の分布は外側ドームウィングの排気口に面している以外は少なかった。(5)H+D保持量のトロイダル側面の分布は、面によって約2倍の違いがあったが、堆積膜の膜厚によって強く影響を受けていた。
35001470
Luminescence characteristics and defect formation in silica glasses under H and He ion irradiation
永田 晋二*; 山本 春也; 井上 愛知*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竃 樹男*
Journal of Nuclear Materials 367-370(2), p.1009-1013(2007) ; (JAEA-J 03054)
- シリカガラス中に含まれている水酸基がイオンビーム誘起発光に及ぼす影響と照射損傷との関連を明らかにし、発光体など機能材料への応用を探索することを目的に、イオンビーム誘起発光のその場測定を行った。実験では、水酸基の含有量が異なったシリカガラスに対して、入射エネルギー: 0.1〜2MeVのプロトン及びヘリウムを照射し、試料からの発光を測定した。その結果、発光強度のエネルギー依存性及び照射量依存性から、酸素欠損型の発光中心は、MeV領域のエネルギーを持つプロトンではおもに電子励起によって生成されていると結論され、水酸基が存在する場合には、付与エネルギーが水酸基の解離やB2α型酸素欠損の生成に費やされると考えられた。
35001471
Measurements of the 152Sm(γ,n) cross section with laser-Compton scattering γ rays and the photon difference method
原 かおる; 原田 秀郎; 北谷 文人; 後神 進史*; 芳原 新也*; 海堀 岳史*; 牧永 あやの*; 宇都宮 弘章*; 豊川 弘之*; 山田 家和勝*
Journal of Nuclear Science and Technology 44(7), p.938-945(2007) ; (JAEA-J 03055)
- 高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核分裂生成核種151Sm(半減期t1/2=90年)の中性子捕獲断面積は核変換研究のための基礎データの1つである。また、151Sm核は恒星内で中性子捕獲反応によって進行する元素合成(s過程)の分岐核であり、その中性子捕獲断面積は星の環境下での温度や中性子密度を見積る際の重要な基礎データである。keVからMeVエネルギー領域において、151Smの中性子捕獲断面積を統計モデル計算によって評価するため、逆反応を利用し、安定核種152Smの光核反応の測定を行った。この論文では、産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトンγ線を用いた(γ,n)反応の実験方法や、光子差分法を用いたデータ解析方法,得られた(γ,n)反応断面積の結果について述べる。本研究で得られた151Sm(γ,n)反応断面積は、反応しきい値(Sn: 8.26MeV)近傍のエネルギー領域で、過去の実験データより低い値を示している。
35001472
Small-scale experiment on subcooled water jet injection into molten alloy by using fluid temperature-phase coupled measurement and visualization
柴本 泰照; 久木田 豊*; 中村 秀夫
Journal of Nuclear Science and Technology 44(8), p.1059-1069(2007) ; (JAEA-J 03056)
- 融体中に貫入する水ジェットの挙動について実験的に検討した。両相の混合と相互作用を流体温度と流体相判別を同時測定することで検出した。本実験のために新たに開発したプローブを計測に使用した。従来研究例の多い融体注入モードにおいては、水中に投入された融体の温度低下によって膜沸騰が不安定になることが蒸気爆発の原因(トリガリング)であると考えられている。一方本研究の対象とする冷却材注入モードでは、融体中に注入された水の温度は上昇し続け、これは一般的には膜沸騰を安定化させる効果を持つはずである。しかしながら、本研究の実験においては、水及び融体の初期温度が最も高い場合に最も不安定かつ急速な蒸気生成が起こり、融体注入モードとは明らかに異なる現象が起こっていることが明らかとなった。融体及び水の初期温度とジェット速度を系統的に変えた実験の結果から、このような不安定現象は融体と水が液液接触した時の界面温度が水の均質核生成温度を超え、かつキャビティ内に大量の飽和水が蓄積されているときに起こることが明らかになった。一方、界面温度が水の均質核生成温度より十分に低い場合には安定な沸騰を維持できることも明らかになった。
35001473
Analysis of MOX fuel behavior in Halden reactor by FEMAXI-6 code
宇田川 豊; 鈴木 元衛; 更田 豊志
Journal of Nuclear Science and Technology 44(8), p.1070-1080(2007) ; (JAEA-J 03057)
- 高燃焼度燃料解析コードFEMAXI-6のMOX燃料ふるまいの予測性能を検証した。本解析では、Halden炉照射試験IFA-597.4-7で照射されたMIMAS-MOX燃料の燃料棒仕様及び出力履歴をFEMAXI-6の入力として与え、ペレット中心温度と燃料棒内圧について、0-31MWd/kgUO2の範囲で予測値と測定値を比較した。おもにペレットの熱伝導率モデル及びスエリングモデルについて感度解析を行い、熱的ふるまいの変化、及びガス放出ふるまいとの相互関係を調べた。測定値と予測値を比較した結果、23MWd/kgUO2前後までの照射期間については、FEMAXI-6の予測値は照射試験中のペレット中心温度とよく一致し、燃料棒内圧の変化の傾向を再現した。またMOX燃料からのFPガス放出が、UO2燃料と同様に熱活性拡散プロセスにより再現されることが示された。一方、23MWd/kgUO2前後の出力急昇時に観測された急激な内圧上昇を再現することはできなかった。出力急昇時の内圧上昇は、急激なガス放出によるものであり、燃焼後半ではギャップ閉塞に近い状態が生じていたと考えられる。
35001474
Preliminary test results for post irradiation examination on the HTTR fuel
植田 祥平; 梅田 政幸; 沢 和弘; 相沢 静男; 清水 道雄; 石垣 嘉信; 小幡 宏幸*
Journal of Nuclear Science and Technology 44(8), p.1081-1088(2007) ; (JAEA-J 03058)
- HTTR燃料及び炉心の照射特性データ取得を目的として、将来のHTTR初装荷燃料の照射後試験を材料試験炉(JMTR)ホットラボにおいて計画している。本報告はHTTR燃料の照射後試験の予備試験結果について述べたものである。本予備試験においては、寸法測定,重量測定,燃料破損率測定,燃焼度測定,X線ラジオグラフ,SEM及びEPMA観察を実施した。最終的に、HTTR初装荷燃料は照射条件下において高い品質を示すことを確認した。
35001475
Effects of vibrational and rotational excitations on the dissociative adsorption of O2 on Cu surfaces
盛谷 浩右*; 津田 宗幸*; 寺岡 有殿; 岡田 美智雄*; 吉越 章隆; 福山 哲也*; 笠井 俊夫*; 笠井 秀明*
Journal of Physical Chemistry C 111(27), p.9961-9967(2007) ; (JAEA-J 03059)
- X線光電子分光を用いて0.5eVの超熱酸素分子ビームによる銅(111), (100), (110)表面の酸化反応過程を調べた。分子線のノズル温度を上げると、ノズル温度1000Kまでは酸素の吸着確率が上がるが、1400Kでは吸着確率が下がることがわかった。第一原理計算によりもとめた銅表面上の酸素解離吸着反応の断熱ポテンシャルと合わせて考察すると、このようなノズル温度依存性は、酸素分子の振動励起は酸素分子の解離吸着を促進するが、回転励起が解離吸着を阻害することを示している。
35001476
Large-scale structures and turbulence saturation in gyrofluid ETG simulations
Li, J.*; 岸本 泰明*; 宮戸 直亮; 松本 太郎; Dong, J. Q.*
Journal of Plasma Physics 72(6), p.1173-1177(2006) ; (JAEA-J 03060)
- 電子温度勾配(ETG)乱流の飽和におけるポロイダル方向に長波長低周波数の二次的揺動のダイナミクスを、スラブ配位において調べた。簡略化したモデルによる解析により、ストリーマーを含むこのような大規模構造は、ポロイダルモード結合を通じて、当初のETG不安定性を飽和させ得ることが明らかになった。また、三次元のETGシミュレーションのスペクトル解析により、二次的な揺動の励起及びETGの飽和が確認された。これらの結果は、ETG乱流における揺動レベルの低減メカニズムの一つであると考えられる。
35001477
Development of the irradiation method for the first instar silkworm larvae using locally targeted heavy-ion microbeam
深本 花菜; 白井 孝治*; 佐方 敏之*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 柿崎 竹彦; 志村 幸子*; 小林 泰彦; 木口 憲爾*
Journal of Radiation Research 48(3), p.247-253(2007) ; (JAEA-J 03061)
- 本研究では、これまで不可能だった孵化直後の蚕幼虫に対する重イオンビームの局所的な照射方法を新たに開発し、特徴的な皮膚形態の発現過程に介入することによって、発生・変態時における形質発現過程をラジオマイクロサージャリ技術を用いて解析することを可能にした。具体的には、幼虫の大きさの穴を開けた薄いアルミニウムプレート内に虫を入れ、上下をフィルムで挟むことによって固定し、体長約2mmの孵化直後幼虫の特定部位に重イオンマイクロビームを局部照射する方法を考案した。この方法を用いて、蚕の突然変異の一系統であるコブ突然変異個体のコブ形成予定領域に対して照射を行った。この幼虫は4齢頃になると斑紋部がコブ状に突出するが、孵化直後にはまだ形成していない。照射後の幼虫を飼育したところ炭素イオン250Gyの以上の線量で、半数以上の幼虫のコブが欠失した。また、120Gyでは5.6%の幼虫にのみコブの欠失が認められたことから、コブ欠失の閾値が120Gyと250Gyの間にあることが示唆された。今回新たに可能になった孵化幼虫への局部照射法は、発生・変態時におけるさまざまな組織を対象とした研究に役立つと考えられる。
35001478
First-principles calculation on screw dislocation core properties in BCC molybdenum
清水 大志; 尾方 成信*; 君塚 肇*; 叶野 琢磨; Li, J.*; 蕪木 英雄
Journal of the Earth Simulator 7, p.17-21(2007) ; (JAEA-J 03062)
- Predicting atomistic properties of a dislocation is a first step toward an understanding of plastic behavior of materials, in particular BCC metals. The core structure and Peierls stress of a screw dislocation in BCC metals have been studied over the years using the first-principles and empirical methods, however, their conclusions vary due to the inefficiency of the methods. We have executed first-principles calculations based on the density functional method, employing the most accurate 1×1×20 k-point samplings, to determine the core structure and Peierls stress of the a0/2[111] screw dislocation of molybdenum. We have concluded that the core has a 6-fold structure, and determined the Peierls stress of 1.8 GPa for the simple shear strain along the ((1)10)<111> direction.
35001479
Structural studies of pyrochlore-related spin-1/2 system Ag2Cu2O3
植松 大輔*; 左右田 稔*; 小林 義明*; 佐藤 正俊*; 井川 直樹; 加倉井 和久
Journal of the Physical Society of Japan 75(12), p.124601_1-124601_5(2006) ; (JAEA-J 03065)
- X線及び中性子回折,磁気測定によりAg2Cu2O3の70K相転移における格子歪みと磁気秩序の強い相関が検証された。この系は角共有のCu2+四面体からなるパイロクロア型の構造を持ち、幾何学的なフラストレーションを示す。この系で格子歪みによりフラストレーションが解消され、磁気秩序が安定化することが明らかになった。
35001480
Softening of magnetic excitations leading to pressure-induced quantum phase transition in gapped spin system KCuCl3
後藤 健治*; 長壁 豊隆; 加倉井 和久; 上床 美也*; 大沢 明*; 川上 潤*; 田中 秀数*
Journal of the Physical Society of Japan 76(5), p.053704_1-053704_4(2007) ; (JAEA-J 03066)
- スピンギャップ系KCuCl3における圧力下の磁気励起の中性子非弾性散乱実験を行った。4.7kbarの静水圧下における磁気励起のソフト化が明瞭に観測された。その分散関係の解析により圧力下でダイマー内の相互作用が減少し、ほぼすべてのダイマー間の相互作用が増加することを明らかにした。
35001481
Unusual electronic state of the low-carrier system CeSb under high pressure studied by simultaneous measurement of electrical resistivity and lattice parameter
Hannan, A.*; 岡山 泰*; 長壁 豊隆; 桑原 慶太郎*; 神木 正史*
Journal of the Physical Society of Japan 76(5), p.054706_1-054706_6(2007) ; (JAEA-J 03067)
- 少数キャリアー物質CeSbの2GPa以上の圧力下での電気抵抗に見られる異常の起原を明らかにするため、高圧下でX線回折と電気抵抗の同時測定を行った。また、高圧力下の中性子回折を行い、磁気構造、及び磁気転移温度の圧力依存性を調べた。その結果、反強磁性転移温度直下で、電気抵抗の異常な増大と格子収縮が同時に生じることが明らかになった。このことから、圧力下で、イオン半径の小さいΓ8状態の反強磁性秩序が、Γ7常磁性状態の中に部分的に出現すると考えると、電気抵抗異常の起原が理解できる。
35001482
Ni-impurity effects on incommensurate spin correlations in the superconducting phase of La2-xSrxCuO4 near the spin-glass phase boundary
平賀 晴弘*; 太田 聡一*; 脇本 秀一; 松田 雅昌; 山田 和芳*
Journal of the Physical Society of Japan 76(7), p.074703_1-074703_6(2007) ; (JAEA-J 03068)
- 超伝導-絶縁体境界付近に位置するLa2-xSrxCuO4(0.05<x<0.07)の格子非整合磁気相関へのNi不純物効果を、中性子散乱実験により調べた。この領域の試料は、CuO2正方格子の縦と斜めの両方向への磁気変調が共存しているが、極少量のNi不純物置換により、両磁気変調に起因する格子非整合ピークが、(π π)のブロードなピークへと変化した。その際、モデル計算により、Ni置換により両磁気変調の格子非整合性が減少して行くことで説明できることを示した。また、さらにNi置換を行うと(π π)にシャープな磁気ピークが現れ、3次元磁気長距離秩序が現れることを見いだした。これらの結果は、ホールの数がNi置換により減少し、近似的に有効ホール濃度がxeff=x-y(yはNi濃度)と書くことで説明可能である。これはNi不純物がNi3+で導入されることを示しており、不純物にホールが束縛される極限的な状態である。これまでに研究された磁性・非磁性不純物も不純物近傍にホールが局在することが示唆されており、今後の不純物効果の研究の指標となる。
35001483
Magnetic property of a single crystal UCu2Ge2
松田 達磨; 池田 修悟; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦
Journal of the Physical Society of Japan 76(7), p.074708_1-074708_4(2007) ; (JAEA-J 03069)
- Sn-フラックス法により、UCu2Ge2の単結晶育成に成功した。この化合物の単結晶育成は初めてのことである。この単結晶を用いて電気抵抗,磁化率,磁化及び比熱測定を行った。磁気異方性は大きく、c軸が磁化容易軸のIsing-typeの強磁性体で、飽和磁気モーメントは1.75μB/Uである。電子比熱係数は、約30mJ/K2・molであった。
35001484
Multipole state of heavy lanthanide filled skutterudites
堀田 貴嗣
Journal of the Physical Society of Japan 76(8), p.083705_1-083705_5(2007) ; (JAEA-J 03070)
- 7軌道アンダーソンモデルに基づいて、重ランタノイドイオンを含む充填スクッテルダイト化合物の多極子物性を微視的観点から議論する。Gdの場合、教科書的なLS結合描像から単純に期待されるものとは異なり、メインの双極子モーメントに加えて、四極子モーメントの影響が基底状態に現れることを見いだした。Hoの場合には、八極子モーメントに支配されるエキゾチック磁性状態が現れる。TbとTmに対しては、低温では顕著な多極子モーメントは期待されないが、Dy, Er, Ybの場合は、双極子及び高次の磁気多極子モーメントが支配的になる。このような多極子状態を、現時点で判明している幾つかの実験事実と比較する。
35001485
Enhanced Kondo effect in an electron system dynamically coupled with local optical phonon
堀田 貴嗣
Journal of the Physical Society of Japan 76(8), p.084702_1-084702_8(2007) ; (JAEA-J 03071)
- アンダーソン・ホルスタイン模型を数値繰り込み群法によって解析し、局所光学フォノンと結合する伝導電子系の近藤効果を調べた。クーロン斥力をUee、フォノン媒介引力をUphとすると、Uee>Uphの場合はスピン自由度に関する通常の近藤効果が現れ、Uphの増加とともに近藤温度TKは上昇する。一方、Uee<Uphの場合は電荷自由度に関する近藤効果が生じ、Uphの増加とともにTKは減少する。つまり、Uee=UphにおいてTKは最大になる。そこで、Uee=Uphにおける近藤的振舞いを詳細に調べた結果、系はフォノンの衣をまとった電子、すなわちポーラロンのアンダーソンモデルでよく記述されることがわかった。ポーラロンアンダーソンモデルとオリジナルのアンダーソン・ホルスタインモデルに対する計算結果を比較することにより、斥力引力競合領域における近藤現象を議論する。
35001486
Design and modification of steam generator safety system of FBR MONJU
松浦 真; 羽鳥 雅一; 池田 真輝典
Nuclear Engineering and Design 237(12-13), p.1419-1428(2007) ; (JAEA-J 03072)
- ナトリウム冷却型高速増殖炉の「もんじゅ」において、蒸気発生器の水漏洩事象は重大な安全評価事項の一つである。もんじゅは蒸気発生器内の水漏洩検知として、小規模漏洩に水素計、中規模漏洩にカバーガス圧力計、大規模漏洩にラプチャーディスク開放検知棒を用いる。設計事象として、1本の伝熱管破断が隣接する3本の伝熱管破断へ伝搬するという想定で2次系機器の健全性が評価されている。しかし、最新の評価コードを適用した場合、最も厳しい条件で高温ラプチャー型破断に対する裕度が小さいことがわかった。この改善には事象発生時のナトリウム・水反応時間の短縮が要求され、より早期の水漏洩検知とさらに急速なブローダウンを可能とする必要がある。現在、もんじゅは併せて本改造を実施中であり、蒸気逃し弁の追加,カバーガス圧力計の追加・設定値変更,圧力上昇検出を容易とするためダンプタンクとのガス連通弁の小口径化を実施している。改造後、蒸気発生器の設計裕度は大きく向上する。
35001487
Discrepancy between modelled and measured radial electric fields in the scrape-off layer of divertor tokamaks; A Challenge for 2D fluid codes?
Chankin, A. V.*; Coster, D. P.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Conway, G. D.*; Corrigan, G.*; Erents, S. K.*; Fundamenski, W.*; Horacek, J.*; Kallenbach, A.*; Kaufmann, M.*; Konz, C.*; Lackner, K.*; M"uller, H. W.*; Neuhauser, J.*; Pitts R. A.*; Wischmeier, M.*
Nuclear Fusion 47(5), p.479-489(2007) ; (JAEA-J 03073)
- スクレイプオフ層における径方向電場はプラズマ・ドリフト運動を発生する要因である。また、プラズマ・ドリフト運動の速度は、トロイダルプラズマでは内外非対称となり、そのトロイダル効果を打ち消す方向に磁力線に沿った高速プラズマ流が発生する。実験において観測されている高速プラズマ流の発生機構を理解するため、ドリフト効果を導入したダイバータ流体コード(SOLPS及びEDGE2D)による計算を、JETやASDEX-Upgradeの実験で測定された大きな電場分布を考慮し初めて行った。その結果、プラズマ流速は従来のシミュレーション結果よりも3倍程度増加し、従来のシミュレーションでは定量的に再現できなかった実験結果をほぼ説明できる。ドリフト効果が、プラズマ周辺部において高速プラズマ流が発生する大きな要因の一つであることが明らかとなった。
35001488
Progress in the ITER physics basis, 1; Overview and summary
嶋田 道也; Campbell, D. J.*; Mukhovatov, V.*; 藤原 正巳*; Kirneva, N.*; Lackner, K.*; 永見 正幸; Pustovitov, V. D.*; Uckan, N.*; Wesley, J.*; 朝倉 伸幸; Costley, A. E.*; Donné, A. J. H.*; Doyle, E. J.*; Fasoli, A.*; Gormezano, C.*; Gribov, Y.*; Gruber, O.*; Hender, T. C.*; Houlberg, W.*; 井手 俊介; 鎌田 裕; Leonard, A.*; Lipschultz, B.*; Loarte, A.*; 宮本 健郎*; Osborne, T. H.*; Polevoi, A.*; Sips, A. C. C.*
Nuclear Fusion 47(6), p.S1-S17(2007) ; (JAEA-J 03074)
- 「ITER物理基盤の進歩」は、 1999年に出版された「ITER物理基盤」の改訂版である。「ITER物理基盤」には、燃焼プラズマ性能を予測するための方法論や物理R&Dを通じて国際協力のもとで進められた、トカマクプラズマについての実験,モデリング及び理論研究の成果がまとめられている。また、1998年の設計のITERの予測結果も記述され、さらに残された重要な研究課題も指摘されている。これらの研究課題は、国際トカマク物理活動(ITPA)を通じて国際協力で引き続き検討が進められた。当初のITPAの参加国はEU,日本,ロシア、そして米国である。ITPAによって進められた研究の成果によって性能予測及び制御に関する新しい方法論が得られ、それらの方法論を新しく設計されたITERに適用した。新しいITERは改訂された技術的目標のもとで再設計されているが、核融合エネルギーの科学技術的成立性の統合的実証を行う、という目的は満足する。
35001489
Progress in the ITER physics basis, 2; Plasma confinement and transport
Doyle, E. J.*; Houlberg, W. A.*; 鎌田 裕; Mukhovatov, V.*; Osborne, T. H.*; Polevoi, A.*; Bateman, G.*; Connor, J. W.*; Cordey, J. G.*; 藤田 隆明; Garbet, X.*; Hahm, T. S.*; Horton, L. D.*; Hubbard, A. E.*; Imbeaux, F.*; Jenko, F.*; Kinsey, J. E.*; 岸本 泰明; Li, J.*; Luce, T. C.*; Martin, Y.*; Ossipenko, M.*; Parail, V.*; Peeters, A.*; Rhodes, T. L.*; Rice, J. E.*; Roach, C. M.*; Rozhansky, V.*; Ryter, F.*; Saibene, G.*; Sartori, R.*; Sips, A. C. C.*; Snipes, J. A.*; 杉原 正芳*; Synakowski, E. J.*; 竹永 秀信; 滝塚 知典; Thomsen, K.*; Wade, M. R.*; Wilson, H. R.*; ITPA Transport Physics Topical Group*; ITPA Confinement Database and Modelling Topical Group*; ITPA Pedestal and Edge Topical Group*
Nuclear Fusion 47(6), p.S18-S127(2007) ; (JAEA-J 03075)
- 本稿は、国際熱核融合実験炉(ITER)の物理基盤に関し、プラズマ閉じ込めと輸送に関する最近7年間(1999年に発刊されたITER Physics Basis後)の世界の研究の進展をまとめたものである。輸送物理一般、プラズマ中心部での閉じ込めと輸送,Hモード周辺ペデスタル部の輸送とダイナミクス及び周辺局在化モード(ELM)、そして、これらに基づいたITERの予測について、実験及び理論・モデリングの両面から体系的に取りまとめる。
35001490
Progress in the ITER physics basis, 3; MHD stability, operational limits and disruptions
Hender, T. C.*; Wesley, J. C.*; Bialek, J.*; Bondeson, A.*; Boozer, A. H.*; Buttery, R. J.*; Garofalo, A.*; Goodman, T. P.*; Granetz, R. S.*; Gribov, Y.*; Gruber, O.*; Gryaznevich, M.*; Giruzzi, G.*; G"unter, S.*; 林 伸彦; Helander, P.*; Hegna, C. C.; Howell, D. F.*; Humphreys, D. A.*; Huysmans, G. T. A.*; Hyatt, A. W.*; 諫山 明彦; Jardin, S. C.*; 河野 康則; Kellman, A.*; Kessel, C.*; Koslowski, H. R.*; La Haye, R. J.*; Lazzaro, E.*; Liu, Y. Q.*; Lukash, V.*; Manickam, J.*; Medvedev, S.*; Mertens, V.*; Mirnov, S. V.*; 中村 幸治; Navratil, G.*; 岡林 典男*; 小関 隆久; Paccagnella, R.*; Pautasso, G.*; Porcelli, F.*; Pustovitov, V. D.*; Riccardo, V.*; 佐藤 正泰; Sauter, O.*; Schaffer, M. J.*; 嶋田 道也*; Sonato, P.*; Strait, E. J.*; 杉原 正芳*; 武智 学; Turnbull, A. D.*; Westerhof, E.*; Whyte, D. G.*; 芳野 隆治; Zohm, H.*; ITPA MHD*; Disruption and Magnetic Control Topical Group*
Nuclear Fusion 47(6), p.S128-S202(2007) ; (JAEA-J 03076)
- 本論文は、1999年の"ITER Physics Basis"の刊行以降に世界各国の装置で得られた重要な成果について記述したものであり、本章ではMHD安定性及びディスラプションに関する成果が記述されている。MHD安定性に関しては、(1)鋸歯状振動,(2)新古典テアリングモード,(3)抵抗性壁モード,(4)誤差磁場,(5)先進シナリオにおけるMHD安定性に関する成果が記述されていて、ディスラプションに関しては、(1)ディスラプションの特徴・原因・頻度,(2)サーマルクエンチによるエネルギーの損失と堆積,(3)電流クエンチのダイナミクス,(4)ディスラプションにより発生する逃走電子,(5)統合モデルとシミュレーション,(6)ディスラプションの回避・予測・緩和に関する成果が記述されている。
35001491
Progress in the ITER physics basis, 4; Power and particle control
Loarte, A.*; Lipschultz, B.*; Kukushkin, A. S.*; Matthews, G. F.*; Stangeby, P. C.*; 朝倉 伸幸; Counsell, G. F.*; Federici, G.*; Kallenbach, A.*; Krieger, K.*; Mahdavi, A.*; Philipps, V.*; Reiter, D.*; Roth, J.*; Strachan, J.*; Whyte, D.*; Doerner, R.*; Eich, T.*; Fundamenski, W.*; Herrmann, A.*; Fenstermacher, M.*; Ghendrih, P.*; Groth, M.*; Kirschner, A.*; 木島 滋; LaBombard, B.*; Lang, P.*; Leonard, A. W.*; Monier-Garbet, P.*; Neu, R.*; Pacher, H.*; Pegourie, B.*; Pitts R. A.*; 高村 秀一*; Terry, J.*; Tsitrone, E.*; ITPA Scrape-off Layer and Divertor Physics Topical Group*
Nuclear Fusion 47(6), p.S203-S263(2007) ; (JAEA-J 03077)
- 1999年にNuclear Fusion誌に出版されたITER物理基盤以来、ITERの設計及び運転に必要な周辺プラズマ及びプラズマ相互作用における現在のトカマク装置の研究成果がまとめられた。大きく進展した実験分野として、境界層及びダイバータにおける熱・粒子輸送,第一壁と周辺プラズマとの相互作用,ELM熱流の輸送と壁相互作用,非接触プラズマと中性粒子の輸送,高Z及び低Z材料の損耗と輸送及び堆積,トリチウムの対向材への吸着とその除去方法等が挙げられる。これらの進展と同時に、周辺プラズマ及びプラズマ材料相互作用のモデリングも大きく進展した。現状のデータをもとにITERにおいて期待されるダイバータ性能や対向材料の寿命などについて議論した。
35001492
Progress in the ITER physics basis, 5; Physics of energetic ions
Fasoli, A.*; Gormezano, C.*; Berk, H. L.*; Breizman, B.*; Briguglio, S.*; Darrow, D. S.*; Gorelenkov, N.*; Heidbrink, W. W.*; Jaun, A.*; Konovalov, S. V.*; Nazikian, R.*; Noterdaeme, J.-M.*; Sharapov, S.*; 篠原 孝司; Testa, D.*; 飛田 健次; 藤堂 泰*; Vlad, G.*; Zonca, F.*
Nuclear Fusion 47(6), p.S264-S284(2007) ; (JAEA-J 03078)
- ITERや将来の核融合炉では高速イオンのアルファ粒子がプラズマの維持に重要な役割を果たし、高速イオンが関連した物理現象の理解は重要である。本論文では、1999年の最初の「ITER物理基盤の進展」に関するレポート以降の高速イオンが絡む高温プラズマの物理現象についての理解の進展についてまとめた。高速イオンの物理機構を理解するための高速イオン源の進展,トロイダル磁場リップルによる高速イオン閉じ込めの理解の進展,高速イオンと背景プラズマ起因MHDの相互作用の理解の進展,高速イオン起因MHDの線形安定性の理解の進展,高速イオンと高速イオン起因MHDの相互作用と非線形発展の理解の進展,高速イオン起因MHDによる高速イオンの輸送の理解の進展について、実験計測,理論,数値計算で得られた成果をまとめている。
35001493
Progress in the ITER physics basis, 6; Steady state operation
Gormezano, C.*; Sips, A. C. C.*; Luce, T. C.*; 井手 俊介; Becoulet, A.*; Litaudon, X.*; 諫山 明彦; Hobirk, J.*; Wade, M. R.*; 及川 聡洋; Prater, R.*; Zvonkov, A.*; Lloyd, B.*; 鈴木 隆博; Barbato, E.*; Bonoli, P.*; Phillips, C. K.*; Vdovin, V.*; Joffrin, E.*; Casper, T.*; Ferron, J.*; Mazon, D.*; Moreau, D.*; Budny, R.*; Kessel, C.*; 福山 淳*; 林 伸彦; Imbeaux, F.*; 村上 和功*; Polevoi, A. R.*; St. John, H. E.*
Nuclear Fusion 47(6), p.S285-S336(2007) ; (JAEA-J 03079)
- 国際熱核融合実験炉(ITER)におけるプラズマ開発に向けた物理的基盤について最近の研究の国際的な進展についてまとめたものである。この章ではITERにおける定常運転に関して、以下の点に重点を置いて記述する。統合運転シナリオ,運転シナリオの最近の開発状況について,定常運転のための加熱/電流駆動装置,定常運転へむけた制御の課題について,ITERにおける定常運転とハイブリッド運転のシミュレーション。
35001494
Progress in the ITER physics basis, 8; Plasma operation and control
Gribov, Y.*; Humphreys, D. A.*; 梶原 健*; Lazarus, E. A.*; Lister, J. B.*; 小関 隆久; Portone, A.*; 嶋田 道也*; Sips, A. C. C.*; Wesley, J. C.*
Nuclear Fusion 47(6), p.S385-S403(2007) ; (JAEA-J 03080)
- 本稿は、国際熱核融合炉(ITER)の物理基盤に関し、プラズマ運転と制御に関する最近7年間(1999年に発刊されたITER Physics Basis後)の世界の研究の進展をまとめたものである。プラズマ制御のうち、プラズマの初期化とプラズマ基本制御についてまとめた。DIII-DやJT-60におけるプラズマ初期化実験や理論研究に基づき、ITERでは、2MWのECRF加熱によって0.3V/mの低いトロイダル電場で初期プラズマを生成できることを示した。プラズマ電流,位置,形状の磁場制御及びプラズマの巨視的値や分布のプラズマ性能制御の基本制御について進展をまとめた。
35001495
Stabilization of neoclassical tearing modes by electron cyclotron current drive in JT-60U
諌山 明彦; 大山 直幸; 浦野 創; 鈴木 隆博; 武智 学; 林 伸彦; 長崎 百伸*; 鎌田 裕; 井手 俊介; 小関 隆久
Nuclear Fusion 47(8), p.773-782(2007) ; (JAEA-J 03081)
- 本論文ではJT-60UにおけるECCDによるNTMの能動的制御に関して記述している。JT-60Uでは、鋸歯状振動反転半径の内側にco方向に電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を行うことにより、ポロイダルモード数m=3,トロイダルモード数n=2のNTMの成長を抑制することに成功した。このことは、鋸歯状振動と小振幅の3/2 NTMが大きな閉じ込め劣化を起こすことなく共存できる可能性を示している。また、m/n=2/1のNTMの発生位置にECCDを行うことにより、電子サイクロトロン(EC)波駆動電流密度と自発電流密度の比が小さい値でもNTMを完全に安定化できることを実証した。また、ECCD位置とNTM安定化効果に関して、(1)NTM発生位置からのECCD位置のずれが磁気島幅の半分程度以内のときのみに安定化効果が強く現れる,(2)ECCD位置が磁気島幅程度ずれたときには不安定化効果が現れる、ということを実験的に明らかにした。また、TOPICSコードを用いてm/n=2/1のNTMのシミュレーションを行った結果、上記の応答がよく再現できることが明らかになった。さらに、TOPICSシミュレーションの結果、ECCD幅を狭くすることによりNTM安定化に要するEC波パワーを大幅に減らすことができることも明らかになった。
35001496
Momentum transport and plasma rotation profile in toroidal direction in JT-60U L-mode plasmas
吉田 麻衣子; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 坂本 宜照; 松永 剛; 鎌田 裕; JT-60チーム
Nuclear Fusion 47(8), p.856-863(2007) ; (JAEA-J 03082)
- 本研究では、さまざまなプラズマ回転の駆動機構を有するJT-60において、プラズマ回転特性と運動量輸送、及び熱・運動量各々の輸送特性の相関を明らかにすることを目的としている。まず、独自に開発した摂動輸送解析を駆使し、Lモードプラズマにおいてプラズマ回転分布、及び運動量輸送の拡散項と非拡散項の径方向分布データを系統的に取得した。その結果、拡散項はプラズマ電流の増大とともに減少し、加熱パワーとともに増大することを初めて示した。また、新しく取り入れた無次元量である運動量輸送と熱輸送の比にβ依存性があることを見いだした。さらに、低βプラズマ(βN〜0.4)では外部からのトルク入力が有る場合もない場合も、これらの輸送係数で定常状態のトロイダル回転分布を説明できることがわかった。
35001497
Characteristics of ETG-driven turbulence dominated by zonal flows
松本 太郎; Li, J.*; 岸本 泰明*
Nuclear Fusion 47(8), p.880-885(2007) ; (JAEA-J 03083)
- 高温トカマクプラズマにおける乱流状態では、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ渦構造が生成と消滅を繰り返すとともに、温度及び磁場構造の空間分布等のパラメーターに依存して副次的に大規模な渦構造等を生成し、これらが相互作用して輸送過程を支配している。本研究では、このような時空間スケールが異なる揺らぎが混在しているトカマクプラズマの輸送機構の解明を目的として、先進プラズマ研究開発ユニットで推進している数値トカマク(NEXT)研究の一環として電子温度駆動型乱流のジャイロ流体シミュレーションを行い、乱流揺動,帯状流、及び大規模渦構造が混在する系の温度依存性を明らかにするとともに、そこで計測される乱流揺動の統計的性質を系統的に解析した。特に、磁場変化が小さく温度勾配が大きいプラズマでは、帯状流と呼ばれる層流が半径方向に交互に生成されるため、乱流輸送の微視的な低減機構は、電場と圧力揺動とのコヒーレンスの減少及び位相の同調という二つの異なる素過程に起因することを明らかにした。
35001498
SlimCS; Compact low aspect ratio DEMO reactor with reduced-size central solenoid
飛田 健次; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 櫻井 真治; 林 孝夫; 芝間 祐介; 礒野 高明; 榎枝 幹男; 中村 博文; 佐藤 聡; 江里 幸一郎; 林 巧; 廣瀬 貴規; 井手 俊介; 井上 多加志; 鎌田 裕; 河村 繕範; 川島 寿人; 小泉 徳潔; 栗田 源一; 中村 幸治; 毛利 憲介; 西谷 健夫; 大森 順次; 大山 直幸; 坂本 慶司; 鈴木 哲; 鈴木 隆博; 谷川 博康; 土谷 邦彦; 鶴 大悟
Nuclear Fusion 47(8), p.892-899(2007) ; (JAEA-J 03084)
- コンパクトな核融合原型炉概念SlimCSについて報告する。この原型炉は通常のトカマク炉と比べると小規模な中心ソレノイドコイル(CS)を採用している点に特徴がある。通常、CSの主要な役割はポロイダル磁束の供給とされるが、これをプラズマ形状制御とみなすことでCSの大幅な小型化が可能であり、これによりトロイダルコイルの軽量化しいては炉本体重量の低減が期待できる。さらに、CSの小型化はプラズマの低アスペクト比(=2.6)化を可能にし、高楕円度,大プラズマ電流化,高ベータ化など炉心プラズマの高出力密度を実現するうえで望ましい条件が整う。この結果、SlimCSはARIES-RSのような先進トカマク炉概念と同規模の炉寸法でありながら、比較的無理のない炉心プラズマ条件でほぼ同等の核融合出力を発生するメリットを持つ。
35001499
Turbulence suppression in the neighbourhood of a minimum-q surface due to zonal flow modification in reversed shear tokamaks
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J. Q.*
Nuclear Fusion 47(8), p.929-935(2007) ; (JAEA-J 03085)
- 反転磁気シアトカマク中の帯状流の振る舞いと、それが乱流輸送に及ぼす影響を静電イオン温度勾配駆動乱流のグローバル流体シミュレーションによって調べた。安全係数が高いとき、Geodesic Acoustic Mode(GAM)と呼ばれる時間的に振動する帯状流が支配的で、安全係数が最小の領域でさえ、乱流輸送が大きいことがわかった。一方、安全係数がGAMが減衰するほど低いと安全係数が最小となる領域、とりわけ磁力線方向のイオン音波の周波数が最大となる半径の近傍で乱流輸送が減少する。この帯状流の振る舞いの違いが乱流輸送の違いを生み、反転磁気シアトカマクにおけるイオンの内部輸送障壁形成の引き金になる可能性がある。
35001500
The H-mode pedestal, ELMs and TF ripple effects in JT-60U/JET dimensionless identity experiments
Saibene, G.*; 大山 直幸; L"onnroth, J.*; Andrew, Y.*; la Luna, E. de.*; Giroud, C.*; Huysmans, G. T. A.*; 鎌田 裕; Kempenaars, M. A. H.*; Loarte, A.*; McDonald, D.*; Nave, M. F. F.*; Meiggs, A.*; Parail, V.*; Sartori, R.*; Sharapov, S.*; Stober, J.*; 鈴木 隆博; 武智 学; 東井 和夫*; 浦野 創
Nuclear Fusion 47(8), p.969-983(2007) ; (JAEA-J 03086)
- JETとJT-60Uにおいて、プラズマ形状を一致させてプラズマの比較を行う実験を行った。この配位は、安全係数,非円形度,三角度,小半径が両装置でほぼ等しく、大半径はJT-60Uの方が15%大きい。このとき、無次元パラメータが両装置で一致するためには、同じペデスタル密度のプラズマに対してJT-60Uのペデスタル温度が約20%高いことが要求されるがJT-60Uのペデスタル圧力はJETより低い値に留まった。両装置で大きく異なっているものがトロイダル磁場リップルとトロイダル回転速度であることに着目し、JETでは接線方向のNBIの代わりに垂直入射NBIもしくはICRHを使用した実験を、JT-60Uでは垂直NBIの代わりに負イオン源を用いたCO方向NBIを用いた実験を行った。その結果、JETではペデスタル圧力が低下し、JT-60Uではペデスタル圧力の上昇が観測された。JT-60Uではペデスタル圧力の上昇と同時にELMの周波数や振幅,圧力勾配も変わっている。ペデスタル圧力の改善は見られたが、プラズマ全体の閉じ込めは依然としてJETよりも低く、コアプラズマの性能は別の機構により制限されていると思われる。
35001501
Ferritic insertion for reduction of toroidal magnetic field ripple on JT-60U
篠原 孝司; 櫻井 真治; 石川 正男; 都筑 和泰*; 鈴木 優; 正木 圭; 内藤 磨; 栗原 研一; 鈴木 隆博; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 三浦 幸俊; JT-60チーム
Nuclear Fusion 47(8), p.997-1004(2007) ; (JAEA-J 03087)
- トロイダル磁場リップルの低減のために、JT-60ではフェライト鋼を導入した。導入にあたり、完全3次元磁場粒子追跡モンテカルロコード(F3D OFMC)を利用し、運転領域を広く確保しつつ、高速イオンの閉じ込めの改善が十分に得られる、経済的な導入案を引き出すことができた。フェライト鋼はトロイダル磁場だけでなく、プラズマの平衡にかかわるポロイダル磁場も生成する。フェライト鋼とプラズマの距離は数cm程度離れているため、フェライト鋼がプラズマ自身に与える影響は小さいが、磁気センサの幾つかはフェライト鋼と1cm程度の距離しかなく、精度よくプラズマを制御したり、平衡の再構築をしたりするためには、フェライト鋼の磁気センサへの影響を考慮する必要がある。JT-60では実時間制御と平衡解析のコードにフェライト鋼の磁気センサとプラズマへの影響を考慮した拡張を行い、制御と再構築に初めて成功した。また、フェライト鋼の導入により期待された高速イオンの閉じ込めの改善をF3D OFMCを用いた数値計算との比較により明らかにした。本論文において、以上の詳細を記述する。
35001502
Nonliear evolution and deformation of driven magnetic islands in rotating plasmas
石井 康友; 安積 正史; Smolyakov, A. I.*
Nuclear Fusion 47(8), p.1024-1032(2007) ; (JAEA-J 03088)
- 本研究では、トカマクプラズマの性能劣化を引き起こす重要な機構の1つである、流れのあるプラズマ中での外部揺動による磁気島の形成機構を調べた。トカマクプラズマでは種々の外部揺動により、本来安定な領域に磁気島が形成される場合がある(外部駆動磁気島)。これまでは、外部駆動磁気島が急激に成長するための外部揺動の臨界値が主な研究対象であった。本研究では、高温プラズマに対応した低衝突領域での外部駆動磁気島の非線形成長を数値シミュレーションで調べることにより、新たな非線形成長領域が存在することを見いだした。この領域では、初期に形成されたX-点が変形し、2次的な磁気再結合が生じる。これまでは、磁気島の内部に働くトルクは一様で、磁気島は剛体として扱われてきた。しかし本研究により、磁気島内部に働くトルクの分布は非一様であり、これまでの予測とは異なる磁気島の変形をもたらすことがわかった。このような磁気島の変形が2次的磁気再結合を引き起こしている。このようなX点近傍での磁場のトポロジー変化は、ブートストラップ電流の分布変化を通じて、新古典ティアリングモードの発生臨界値に影響すると考えられる。
35001503
Effects of composition and structure on gasochromic coloration of tungsten oxide films investigated with XRD and RBS
山本 春也; 高野 勝昌; 井上 愛知; 吉川 正人
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 262(1), p.29-32(2007) ; (JAEA-J 03090)
- 酸化タングステン膜は、水素の吸蔵により透明から濃い青色に着色するガスクロミック現象を発現することから、水素検知材料としての利用が期待されている。本研究では、光学式水素センサーの開発を目的に、反応性スパッター法により作製した酸化タングステン膜について、その組成や結晶構造とガスクロミック特性との関係について系統的に調べた。実験では、成膜中の酸素分圧をパラメータに酸化タングステン膜の作製を行い、ラザフォード後方散乱法によるタングステン(W)と酸素(O)と原子数比の決定を行い、さらにX線回折法による結晶構造評価を行った。その結果、タングステン膜のO/Wの比が3近傍でありながら非晶質構造を有する酸化タングステン膜だけにガスクロミック現象が発現することがわかった。
35001504
Diagenesis and distribution of sterenes in Late Miocene to Pliocene marine siliceous rocks from Horonobe, Hokkaido, Japan
天羽 美紀*; 鈴木 徳行*; 篠田 敏男*; Ratnayake, N. P.*; 高橋 一晴
Organic Geochemistry 38(7), p.1132-1145(2007) ; (JAEA-J 03092)
- 北海道幌延の後期中新世から更新世の海成の珪質岩はステレンとステラジアンを多く含む。JAEAによって掘削されたHDB-3孔とHDB-4孔の岩芯試料を用いて、有機物が未熟成な稚内層と声問層の海成の珪質岩に含まれるステレンとステラジアンの続成作用による分解と変質についての研究を行った。幌延地域の現在の地温勾配と続成作用(オパールAからオパールCTへのシリカ鉱物の相変化)を考慮すると、埋没続成作用によって影響を受けた最大温度条件を示す海成の珪質岩の古温度は30〜60度の範囲となる。ステラジアンとステレンの濃度は、45〜60度の範囲で、急激に減少する。また、同じ45〜60度の範囲でのステランの濃度は著しい増加を示し、ステランの一部分がステレン及びステラジアンから供給されていることを示唆している。稚内層と声問層中のC27, C28, C29のステラン/ステレン比は熟成度が進むことに伴い、その比が増加する。したがって、幌延の海成の珪質岩のステラン/ステレン比は埋没続成作用によって影響を受けた最大温度条件を示す古温度の指標として用いることが可能である。ステレンとステランのC27, C28, C29の相対的な量比については、幌延の試錐の岩芯分析の結果によると、ほぼ同様な量比を示す。つまり、有機物が未熟成度な堆積物中の有機物起源を特定するために、ステレンのC27, C28, C29の相対的な量比は、十分に有効な指標であることを示唆している。
35001505
One-dimensional and spherical polarization analysis of artificially confined spin-density waves in Cr/Sn multilayers
武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; 壬生 攻*; Lelièvre-Berna, E.*
Physica B; Condensed Matter 397(1-2), p.56-58(2007) ; (JAEA-J 03093)
- 非磁性元素であるSnの単原子層を数十原子層の厚みを持つCr層と交互に積層したCr(001)/Snエピタキシャル膜では、ネール点以下でバルクの金属Crと同様にスピン密度波が形成される。しかし、この多層膜のなかに実現するスピン密度波は、バルク中に存在するものに比較してかなり異質である。それは、金属CrのFermi面が本来持つネステイングベクトルで決まる周期性と、Sn層を周期的に挿入したことによる人工的な周期が競合するためである。われわれは、この多層膜に対する従来の偏極中性子解析法に加えて3次元偏極中性子解析法を加えて、磁気構造を詳細に調べた。
35001506
Magnetic excitations in overdoped La2-xSrxCuO4
脇本 秀一; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Swainson, I.*; Birgeneau, R. J.*
Physica C 460-462(1), p.166-169(2007) ; (JAEA-J 03095)
- 過剰ドープしたLa2-xSrxCuO4(0.25≤x≤0.30)の磁気励起を、三軸型分光器と飛行時間解析型分光器の両方を用いて、中性子散乱により調べた。三軸分光器を用いた低エネルギー領域(ω≤10〜meV)の実験結果から、超伝導を示す試料(x=0.25, 0.27, 0.28)の磁気励起スペクトルはω=6〜meV付近に極大を持ち、その極大値がドープ量の増加に伴って超伝導転移温度Tcの低下に比例して減少することが示された。さらに、磁気散乱はx=0.30において、超伝導と同時に消滅することがわかった。飛行時間分光器を用いたx=0.25と0.30の試料の高エネルギー領域の測定では、20≤ω≤80〜meVにおいて磁気散乱が非常に弱まっていることが示された。これはストライプ的磁気秩序が実現しているLa1.875Ba0.125CuO4の結果と非常に対照的であり、過剰ドープ試料では全エネルギー領域で磁気散乱が弱まっていることを表している。これらの結果は高温超伝導と格子非整合なスピン揺らぎが協力的に直接関係していることの証拠となる。
35001507
Relationship between the superconducting gap and the pseudogap; Temperature-dependent photoemission study of La2-xSrxCuO4 and La2CuO4.10
橋本 信*; 田中 清尚*; 吉田 鉄平*; 藤森 淳*; 奥沢 誠*; 脇本 秀一; 山田 和芳*; 掛下 照久*; 永崎 洋*; 内田 慎一*
Physica C 460-462(2), p.884-885(2007) ; (JAEA-J 03096)
- 高温超伝導研究において、Tcより高温から現れる擬ギャップと超伝導ギャップの関係の解明は重要な課題である。本研究では、広い濃度領域のLa2-xSrxCuO4と過剰酸素導入により超伝導化したLa2CuO4.10を用い、角度積分光電子分光を温度変化させて測定し、擬ギャップと超伝導ギャップを調べた。結果、擬ギャップは低ホール濃度へ向かって増大して行くのに対し、超伝導ギャップは超伝導を示す試料でほとんど一定であった。これらの結果は、超伝導ギャップがフェルミ面アーク付近(0,0)-(π,π)で開き、擬ギャップはフェルミ面の(π,0)近傍で開くことで説明でき、低ホール濃度ではフェルミアークが小さくなることから、超伝導ギャップは大きくなれないことを示している。
35001508
Characterization of swift heavy ion-induced defects in Fe-Rh alloy by using positron beam technique
堀 史説*; 福住 正文*; 河裾 厚男; 図子 善大*; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*
Physica Status Solidi (C) 4(10), p.3530-3533(2007) ; (JAEA-J 03097)
- 最近われわれはB2型のFe-Rh合金への100-200MeVの重イオン照射により反磁性-強磁性転移温度が低下することを見いだした。200MeVのXeイオンの通過に伴い表層付近に発生する欠陥を陽電子ビームを用いたドップラー拡がり測定により評価した。ドップラー拡がりスペクトルのSパラメータは照射量とともに増大し、照射量が5E+12 ions/cm2で飽和することが明らかになった。これより原子空孔の濃度を評価したところ、TRIMシミュレーションから期待されるよりも、極めて低いことがわかった。この結果から、アンチサイト型欠陥が主要な欠陥であり、強磁性状態を安定化させるものと解釈できる。
35001509
Ion species dependence of the implantation-induced defects in ZnO studied by a slow positron beam
Chen, Z. Q.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 楢本 洋
Physica Status Solidi (C) 4(10), p.3646-3649(2007) ; (JAEA-J 03098)
- 酸化亜鉛に対してボロン,酸素,アルミ,リンイオンを4E+15/cm2注入し、生成した格子欠陥の熱回復挙動を陽電子ビームを用いて調べた。イオン注入後、イオン種に無関係にSパラメータの増加が観測された。しかし、空孔クラスターの回復挙動はイオン種に大きく依存することが明らかになった。酸素イオン注入の場合空孔クラスターは700℃の熱処理で完全に消失した。酸素より軽い質量のボロン注入では、空孔クラスターはマイクロボイドに成長し900℃で消失した。アルミイオン注入の場合はさらに大きな寸法のマイクロボイドの成長が見られたが、同様に900℃でそれらは消失した。リンイオン注入の場合は、空孔集合体化は抑制される一方で、それらは1100℃まで安定に存在することが明らかになった。
35001510
Reflection high-energy positron diffraction study of surface super-structures
河裾 厚男; 深谷 有喜*; 林 和彦; 橋本 美絵; 一宮 彪彦
Physica Status Solidi (C) 4(10), p.3924-2927(2007) ; (JAEA-J 03099)
- よく収束された高平行な陽電子ビームを物質表面に小角入射させると全反射が起こる。そのため、反射高速陽電子回折(RHEPD)は最表面構造をバルクの影響なく決定するのに適した方法である。電磁レンズを用いることで、われわれは以前よりもコヒーレントな陽電子ビームを形成した。われわれは、Si-7×7表面からの陽電子回折図形が電子回折図形と強度分布において大きく異なっていることを見いだした。その違いは、表面における陽電子の熱散漫散乱を考慮することで合理的に説明できることがわかった。さらなる応用として、われわれはSi-Ag超薄膜の相転移を研究し、表面敏感な陽電子回折強度が特徴的な温度依存性を示すことを見いだした。動力学回折理論に基づき、その温度依存性は秩序・無秩序相転移によって説明できることが解明された。この結果は、表面分野において長い間論争となっていた問題に決着をつけた。さらに最近になり、われわれは陽電子と表面の相互作用が、特に非弾性散乱過程に関して、電子の場合とは異なることを見いだした。
35001511
Distinct doping dependences of the pseudogap and superconducting gap of La2-xSrxCuO4 cuprate superconductors
橋本 信*; 吉田 鉄平*; 田中 清尚*; 藤森 淳*; 奥沢 誠*; 脇本 秀一; 山田 和芳*; 掛下 照久*; 永崎 洋*; 内田 慎一*
Physical Review B 75(14), p.140503_1-140503_4(2007) ; (JAEA-J 03100)
- 高温超伝導体La2-xSrxCuO4の低濃度から高濃度に渡る試料と、過剰酸素を導入したLa2CuO4.10の試料を用いて、角度積分光電子分光実験を行った。結果、超伝導ギャップと擬ギャップは異なるホール濃度依存性を示した。ホール濃度の低下に伴い、超伝導ギャップエネルギーは小さいままほとんど変化しないのと対照的に、擬ギャップエネルギーと擬ギャップ温度は顕著な増加を示した。この結果は、超伝導ギャップがフェルミアークの(0,0)-(π,π)方向に生じ、擬ギャップが〜(π,0)付近に生じていることを示唆しており、両ギャップが微視的に異なる起源を持つことを明らかにした。
35001512
Deformation of SU(4) singlet spin-orbital state due to Hund's rule coupling
大西 弘明
Physical Review B 76(1), p.014441_1-014441_8(2007) ; (JAEA-J 03101)
- 二重縮退した軌道自由度のある軌道縮退ハバード模型において、同種の軌道間の電子ホッピングを考慮し、フント結合を無視した場合、スピンと軌道の自由度に対して高いSU(4)対称性が実現する。本研究では、フント結合を含む軌道縮退ハバード模型から出発して、クォーターフィリングの場合の強結合極限での有効スピン軌道模型を導出し、一次元系に密度行列繰り込み群法を適用してその低エネルギー状態を解析した。まず、フント結合がゼロの場合は、SU(4)シングレット基底状態を取るため、スピン相関と軌道相関は一致して、波数q=π/2にピークを持つことがわかった。また、フント結合によって基底状態はスピンシングレット/軌道シングレットへと変化するが、そこではq=π/2のスピン相関とq=πの軌道相関が増強され、軌道相関のピーク位置がq=πへと変化することがわかった。さらに、スピン状態と軌道状態の両方でダイマー化が生じるが、スピンのダイマー化は弱く、スピンギャップが非常に小さいのに対して、軌道のダイマー化は強固で、大きな軌道ギャップが形成されることがわかった。
35001513
Magnetic and dielectric properties of RFe2O4, RFeMO4, and RGaCuO4 (R=Yb and Lu, M=Co and Cu)
吉井 賢資; 池田 直*; 松尾 祥史*; 堀部 陽一*; 森 茂生*
Physical Review B 76(2), p.024423_1-024423_12(2007) ; (JAEA-J 03102)
- 標記の酸化物の磁性と誘電性について調べた。RFe2O4に関しては、磁気転移温度が250Kで、室温で10000程度の比誘電率を示した。前者は鉄スピンの弱強磁性、後者は鉄イオンの電荷秩序に由来するものであることは従来の研究からわかっている。鉄サイト置換したところ、磁気転移温度も比誘電率も、RFe2O4, RFeMO4, RGaCuO4の順に低下することがわかった。また、鉄サイト置換系では、磁気秩序はRFe2O4に比べて短距離秩序となっていること、また、誘電ドメインのサイズにばらつきが生ずることがわかった。これらの実験事実を、3d遷移金属間の電子移動と関連して議論する。
35001514
Decohesion of iron grain boundaries by sulfur or phosphorous segregation; First-principles calculations
山口 正剛; 西山 裕孝; 蕪木 英雄
Physical Review B 76(3), p.035418_1-035418_5(2007) ; (JAEA-J 03103)
- 第一原理計算により、bcc強磁性鉄(Fe)のΣ3(111)対称傾角粒界において硫黄原子やリン原子の偏析による粒界凝集エネルギー低下をシミュレートし、粒界脆化メカニズムを調べた。その結果、凝集エネルギー低下メカニズムには2種類あることがわかった。一つは、(1)「偏析原子が粒界で互いに隣合わない偏析濃度において、粒界よりも表面(破壊面)が安定化する効果」、であり、もう一つは、(2)「偏析原子が粒界で互いに隣り合い、その間に反発力が働くことによる粒界の不安定化効果」、である。硫黄の場合には(1)の効果が支配的であり、リンの場合には(2)の効果が支配的であることがわかった。(2)の効果は同時に粒界偏析エネルギーを低下させて偏析しにくくする効果を持つ。このため、リンは硫黄に比べて非常に弱い脆化元素になることがわかった。このようにして、硫黄とリンの脆化能力の違いを計算から理解することができた。
35001515
Ground-state bands of neutron-rich 236Th and 242U nuclei and implication of spherical shell closure at N=164
石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人; Hossain, I.*; 静間 俊行; 市川 進一; 河野 俊之*; 小川 雅生*
Physical Review C 76(1), p.011303_1-011303_5(2007) ; (JAEA-J 03104)
- 238U, 244Pu標的と(18O, 20Ne)2陽子ピックアップ反応を利用したインビームγ線分光により、中性子過剰核236Th, 242Uの基底状態バンドをそれぞれ10+, 8+状態まで確立した。236Th, 242Uの脱励起γ線は、Si Δ E-E検出器を用いて20Neの運動エネルギーを選択することにより同定した。U, Puの第1励起準位のエネルギーはN=146付近で極小値をとることが明らかになり、このことより、Z=92領域ではN=164で球形閉殻になる可能性を指摘した。さらにKoura-Yamada単一粒子ポテンシャルを用いた計算により、256U原子核では、N=164に1.8MeVのエネルギーギャップが存在することを示した。
35001516
A New measurement of the astrophysical 8Li(α, n)11B reaction
石山 博恒*; 橋本 尚志; 石川 智子*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 宮武 宇也; 溝井 浩*; 福田 共和*; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; 平山 賀一*; Jeong, S. C.*; 野村 亨*; 片山 一郎*; 光岡 真一; 西尾 勝久; 松田 誠; Saha, P. K.*; 市川 進一; 池添 博; 古川 武*; 出水 秀明*; 下田 正; 中井 浩二*
Physics Letters B 640(3), p.82-85(2006) ; (JAEA-J 03105)
- 終状態を抑えながら、8Li(α, n)11B反応の励起関数をEcm=0.7-2.6MeVの領域で測定した。従来よりも高統計で得られた結果は、Ecm≤1.5MeVで、以前の測定データと二倍以上小さな断面積を示した。Ecm=0.85MeV近傍に共鳴ピークを観測した。
35001517
Edge localized modes; Recent experimental findings and related issues
神谷 健作; 朝倉 伸幸; Boedo, J. A.*; Eich, T.*; Federici, G.*; Fenstermacher, M.*; Finken, K.*; Herrmann, A.*; Terry, J.*; Kirk, A.*; Koch, J.*; Loarte, A.*; Maingi, R.*; Maqueda, R.*; Nardon, E.*; 大山 直幸; Sartori, R.*
Plasma Physics and Controlled Fusion 49(7), p.s43-s62(2007) ; (JAEA-J 03106)
- 世界各国のトカマク型装置における周辺局在化モード(ELMs)についての実験研究に関する現状と課題についてオーバービューを行う。特に、以下の4つのトピックスに着目した発表を行う。(1)種々のELMsのタイプとスケーリング,(2)小規模ELMsの発生条件と大振幅ELMsの緩和手法,(3)ELMsによるフィラメント構造の形成と伝搬,(4)ダイバータ部及び第一壁への熱負荷。本講演では近年の計測技術の向上による高速及び高空間分解能測定の結果に着目した世界各国におけるELM研究の最新のトピックスを網羅しつつ、それらの問題点等について議論を行う。
35001518
Development of integrated SOL/divertor code and simulation study of the JT-60U/JT-60SA tokamaks
川島 寿人; 清水 勝宏; 滝塚 知典
Plasma Physics and Controlled Fusion 49(7), p.s77-s85(2007) ; (JAEA-J 03107)
- 核融合炉におけるダイバータでの熱/粒子制御性を予測するため種々の物理過程をモデル化し取り入れたSOL/ダイバータコードによるシミュレーションが必須である。われわれはプラズマ,中性粒子,不純物輸送の解析/予測を行うためSOL/ダイバータコードを独自に開発してきた。コード体系は、2次元プラズマ流体コードSOLDOR,中性粒子モンテカルロ(MC)コードNEUT2D,不純物MCコードIMPMCによる解析/予測を行う部分と、物理モデルを検証する粒子コードPARASOLから成る。SOLDOR/NEUT2D/MPMCを統合化したSONICコードも完成し自己無憧着な計算が可能になってきた。これにより、JT-60UのX点MARFEがおもに化学スパッタリングで発生する炭素不純物の侵入によること、JT-60SA(JT-60U次期装置)のダイバータ排気性能評価では排気効率を定義しそのパラメータサーベイから最適形状への知見を得たこと、ELMの1次元シミュレーションではELMが高速と低速の時間スケールで変化し、前者は衝突が後者はリサイクリングが影響することを明らかしたこと等、シミュレーション研究が進展した。
35001519
In search of zonal flows by using direct density fluctuation measurements
永島 芳彦*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 藤澤 彰英*; 矢木 雅敏*; 星野 克道; 篠原 孝司; 江尻 晶*; 高瀬 雄一*; 井戸 毅*; 上原 和也; 三浦 幸俊; JFT-2Mグループ
Plasma Physics and Controlled Fusion 49(10), p.1611-1625(2007) ; (JAEA-J 03108)
- トカマクプラズマ中に存在するドリフト波乱流が帯状流により変調されるとドリフト波の包絡線の振動数は帯状流の振動数付近でスペクトルピークを持つことがわかった。これを利用した帯状流の探索についてJFT-2Mにおける静電プローブの実験データに基づき検討した。その結果将来の燃焼プラズマにもマイクロ波反射計などを用いればプラズマ内部の帯状流探索ができる可能性があることを示した。
35001520
Photoluminescence characterization of β-FeSi2 prepared by ion beam sputter deposition (IBSD) method
Zhuravlev, A. V.; 山本 博之; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 社本 真一; 北條 喜一; 寺井 隆幸*
Thin Solid Films 515(22), p.8149-8153(2007) ; (JAEA-J 03109)
- Si基板上に生成したβ-FeSi2は0.8eV近くに強い発光を示すことが知られている。しかしながら、この付近にはSiの欠陥に由来するものも存在するため、β-FeSi2本来の発光と十分区別する必要がある。特に本研究ではイオンビームスパッタ蒸着法によりβ-FeSi2を作製していることから、イオンビームプロセスによる発光特性への影響を把握することが重要となる。このため帯溶融法及びチョコラルスキー法で作製したSi基板を用い、各試料作製過程における発光特性を測定した。Si基板上に生成したβ-FeSi2と、これと同条件でイオン照射を行ったSi基板のみからの発光を比較した結果、0.81eVの発光はいずれの場合もアニーリングによって強度が増大する。一方発光強度の温度依存性に関してはSi基板のみのものの方がより低温で消光する傾向が見られた。
35001521
Growth of β-FeSi2 thin films on β-FeSi2 (110) substrates by molecular beam epitaxy
室賀 政崇*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; Zhuravlev, A. V.; 山口 憲司; 山本 博之; 寺井 隆幸*
Thin Solid Films 515(22), p.8197-8200(2007) ; (JAEA-J 03110)
- β-FeSi2はSiをベースとする光エレクトロニクス用材料として注目を集めている。Si基板上へのβ-FeSi2薄膜のヘテロ成長に関する研究は多いが、これをβ-FeSi2の単結晶基板上に成長させた例はほとんど報告がない。われわれは最近Ga溶媒を用いた溶液成長法により大きなファセット面を有するβ-FeSi2の単結晶試料を得ることに成功している。本研究ではこうして得られた単結晶試料を基板に用い、さらにそのうえにβ-FeSi2薄膜をMBE(分子線エピタキシー)法によりエピタキシャル成長させることを試みた。実験では、平滑な面を得るために、β-FeSi2(110)の単結晶試料をHF(50%)-HNO3(60%)-H2O溶液中でエッチングを行った。溶液成長直後の粗い表面がエッチングにより平滑になる様子はAFM(原子間力顕微鏡)像で確認できた。また、薄膜成長前後で表面をRHEED(高速反射電子回折)により観測した結果、ストリークの間隔が変化していないことからβ-FeSi2薄膜がβ-FeSi2(110)基板上でエピタキシャル成長していることを明らかにした。
35001522
Comparative study of structures and electrical properties in cobalt-fullerene mixtures by systematic change of cobalt content
境 誠司; 楢本 洋*; Avramov, P.; 矢板 毅; Lavrentiev, V.; 鳴海 一雅; 馬場 祐治; 前田 佳均
Thin Solid Films 515(20-21), p.7758-7764(2007) ; (JAEA-J 03111)
- Co-C60混合薄膜について、Co濃度に依存した構造形成と電気的特性の変化について広い濃度範囲に渡る系統的評価を行った。ラマン分光測定により、Co-C60化合物の生成と飽和組成(Co5C60)が明らかになった。化合物内の結合性が共有結合性のCo-C結合によることが、ラマンピークの組成に依存したシフトやC60分子の対称性低下の示唆から明らかになった。Co濃度が希薄な混合薄膜は浅いギャップ間準位からのキャリアの熱励起により説明される伝導性を示した。Co濃度がより高い混合薄膜は、Co濃度に依存してCoクラスター/ナノ粒子に起因するホッピング伝導や金属伝導を示すことがわかった。
35001523
ウラン探鉱ルネッサンスに向け長期的戦略を
小林 孝男
エネルギーレビュー 27(9), p.7-10(2007) ; (JAEA-J 03113)
- ウラン価格の上昇に伴い世界は1970年代後半以来のウラン探鉱ブームを迎えている。30年前の探鉱ブームは、原子力発電の成長見込みが予想を大きく下回りウラン価格が急落しブームは一過性に終わってしまったが、今回のウラン需給の背景は当時と大きく異なっており、ウラン需要は長期的な成長が予測される。需要急増見通しの中、世界の主要なウラン生産センターでは鉱山拡張や新規開発計画が進められ、またカナダ,オーストラリアを中心とするジュニアカンパニーにより、世界中で新たなウラン探鉱開発活動が活発になってきている。第二次ウラン探鉱ブームの特徴は、ジュニアカンパニーに牽引されていることであり、ほとんどのプロジェクトは1970〜1980年代に鉱床が発見・調査後、放置されていたものが復活されたものである。20年以上の長期を見通した場合、新規のウラン資源を追加発見していくことが重要であり、このためには長期的な戦略を持った多くの企業が生き残り、少なくなった探鉱技術者・鉱山開発技術者を育成し、多様な形でタイムリーに資源発見と開発を行っていくことが望まれる。
35001524
高速増殖炉サイクルの早期実用化へ研究開発推進
向 和夫
エネルギーレビュー 27(9), p.42-45(2007) ; (JAEA-J 03114)
- 国は高速増殖炉サイクルの実用化調査研究フェーズ2の成果を評価し、ナトリウム冷却高速炉(酸化物燃料),先進湿式法再処理,簡素化ペレット法燃料製造の組合せを主概念に選定した。今後、原子力機構は、主概念に開発資源を集中的に投資し、高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)としてその実用化を目指す。FaCTプロジェクトでは、2010年に革新的な技術の採否判断が行われる。2015年には技術体系を整備し、実証施設及び実用施設の概念設計を提示する。その成果によって2025年に実証炉が運転開始されるよう、FaCTプロジェクトは国際協力を活用しながら進められる。
35001525
超臨界流体を用いた全アクチニド一括分離システムの開発
小山 智造
原子力eye 53(9), p.56-59(2007) ; (JAEA-J 03116)
- 湿式再処理の経済性向上と廃棄物発生量の低減を目的に、超臨界流体CO2を用いた直接抽出法にて全アクチニドを一括抽出するシステムを、「原子力システム研究開発事業」(文科省公募、平成17〜21年)として、原子力機構を総括代表とし、名古屋大学及び新型炉技術開発株式会社の協力のもと、開発を進めている状況を報告する。これまでに代表的FPの分配係数測定,流体挙動の確認等を行った。19年度はFP分配係数測定の継続と常圧での未照射MOX直接抽出試験等を、20〜21年度はグローブボックスでの未照射MOXの超臨界直接抽出試験及びセルでの使用済燃料の超臨界直接抽出試験を行う予定である。
35001526
中性子源特性試験装置
前川 藤夫; 及川 健一
波紋 17(3), p.187-192(2007) ; (JAEA-J 03117)
- 2007年5月、J-PARC物質・生命科学実験施設において、1MW核破砕中性子源JSNSの中性子ビームラインであるNOBORUの建設が完了した。NOBORUの第一の使命は、JSNSの中性子性能について研究することである。われわれは、2008年5月に予定されている施設の稼働開始時から実験を始める予定であり、現在これに向けた実験プログラムを策定している。実験の目的は、JSNSの安定した運転,設計検証、そして健全性確認である。NOBORUはさらに、各種研究開発やトライアルユーザーを受け入れ、新たな研究活動の芽を育てるためのテストポートとしても期待されている。
35001527
低圧酸素中の耐食合金の高温酸化に及ぼす低速電子励起効果とCrの役割
小河 浩晃; 木内 清
表面技術 58(9), p.543-549(2007) ; (JAEA-J 03118)
- 照射下で促進される原子力システム構造材の酸化機構をrf低温プラズマ源を備えた熱天秤を使って基礎的に調べた。Cr濃度の異なる6材料、Fe-Ni合金,低Cr鋼,ステンレス鋼(2種),Ni基合金,純Crを実験に使用した。酸素雰囲気中の低温プラズマと熱平衡型の酸化挙動の違いは、873K,20時間で評価した。酸化挙動は、in-situ重量測定とX線光電子分光法(XPS)による表面分析で解析した。熱平衡型では、重量増加は、Cr含有量の増加とともに軽減した。一方、重量減少は、高励起条件下にある低温プラズマ中で高Cr量材で観測された。酸化挙動を表面に形成した揮発性CrO3の昇華速度と材料基盤中への酸素原子の浸透速度を考慮した機構モデルによって解析し、実験結果と良い一致が認められた。
35001528
密度減少法で作成したウェイトウィンドウによるモンテカルロ計算分散低減に関する研究
佐藤 聡; 西谷 健夫
日本原子力学会和文論文誌 6(1), p.5-9(2007) ; (JAEA-J 03119)
- モンテカルロ法による深層透過問題を計算する有効な分散低減手法として密度減少法を提案した。DT中性子照射に対する1.5m厚のSUS/水遮蔽体問題では、非バイアス法に較べて1200倍、標準的なWWG法に較べて7倍以上、計算速度が高速化している。遮蔽体が厚くなるにしたがって、高速化の度合いは大きくなり、2m厚の遮蔽体では、標準的なWWG法に較べて80倍以上、計算速度が高速化している。本研究で提案している密度減少法は、核融合炉遮蔽設計のような大規模な深層透過問題を計算するのに非常に有効な手法であることを実証した。
35001529
高速炉の誕生
柳澤 務; 田辺 裕美
日本原子力学会誌 49(7), p.499-504(2007) ; (JAEA-J 03120)
- ウラン資源の有効活用や環境負荷低減等の観点から高速炉の実用化への期待が高まっている。そこで日本原子力学会誌「高速炉の変遷と現状」の企画の第1回として、高速炉の誕生の歴史を中心に述べる。高速炉は原子力平和利用技術開発の当初から原子力発電の本命として開発が進められてきた。効率よく増殖を行うために、主たる核分裂には高速中性子が、燃料として中性子再生率の高いプルトニウムが、また冷却材として液体金属が選択された。実炉としては1946年に臨界に達した米国のクレメンタイン炉が最初である。そこでの経験に基づいて、高速増殖実験炉としてEBR-Iが建設され、1951年8月に臨界を達成するとともに、同年12月には発電にも成功し、さらにその後燃料の増殖も確認された。EBR-Iの成果は、(1)高速炉が熱中性子炉と同様に制御可能であること,(2)液体金属が冷却材として有用であること,(3)増殖が理論だけでなく現実に可能であることを実証したことであり、その後の各国での高速炉開発につながっていった。
35001530
高速炉型式の変遷
林 秀行; 柳澤 務
日本原子力学会誌 49(8), p.556-564(2007) ; (JAEA-J 03121)
- 現在、高速炉の主流となっているナトリウム冷却MOX燃料高速炉に至る高速炉型式の変遷の概略を解説した。炉心概念については、その冷却材,燃料が選定された理由を液体金属冷却材の熱除去能力の比較,燃料材料の物性の比較により説明し、開発初期から現在に至る実機設計例を引用してその経緯を概説した。原子炉構造については、ループ型とタンク型の設計の特徴を説明し、我が国における実用化の方向性を紹介した。
35001531
単元素バルクメタリックガラスは、存在するか?; 高温高圧下におけるZr, Tiの非晶質化の検証
服部 高典; 齋藤 寛之; 青木 勝敏; 金子 洋; 岡島 由佳; 内海 渉
日本結晶学会誌 49(3), p.179-185(2007) ; (JAEA-J 03123)
- 最近発見された「単元素バルク金属ガラスの高温高圧下における形成」の検証を、新しく開発した透明アンビルを用いた高温高圧角度分散X線回折システムを用いて検証した。その結果、これまで非晶質化が報告されていた温度圧力領域においても、Zr, Tiは依然結晶として存在することを明らかにした。これまでの研究における非晶質化の誤認は、Zr, Tiの高温相が持つ異常な格子振動及びそれらに起因する異常な原子拡散による急激な粒成長が原因であることがわかった。
35001532
Patch by Patch型混合法における基底関数の応用とその精度
松原 仁; 矢川 元基
応用力学論文集 10, p.201-209(2007) ; (JAEA-J 03124)
- 原子力プラント全体解析を実現する組立構造解析法の要素技術のひとつとして、Patch by Patch型の変位・応力・ひずみ混合有限要素法が提案されている。本手法は要素ごとに定義された変位場に加え、Patchごとに応力・ひずみ場を有しており、それらはHu-Washizuの一般化変分原理によって結び付けられている。結果として、局所パッチ上における任意の応力・ひずみ場の仮定が可能となるため、き裂解析のような特異応力場を有する問題への応用展開が期待される。本論文は、本提案手法の精度を検証するとともに、破壊力学問題への応用性を検討するものである。
35001533
トカマク定常化の現状
井手 俊介
プラズマ・核融合学会誌 83(5), p.415-422(2007) ; (JAEA-J 03125)
- トカマク型定常核融合炉実現に向けて、世界中で大小さまざまな装置における実験や理論研究が進められており、その進展は着実に成果を積み重ねている。トカマク定常化に向けては、自発電流の実験的な検証と内部輸送障壁を伴った閉じ込め改善モードの発見、及びそれらに基づく先進トカマク運転の提唱が大きな転換をもたらした。本稿ではトカマクの定常化研究で重要な、高自発電流プラズマの生成と維持,高閉じ込めプラズマ,MHD不安定性の抑制とプラズマの高圧力化そして熱粒子制御とプラズマ壁相互作用について、現状と定常核融合炉実現へ向けての今後の課題について概説する。
35001534
中性子イメージングの中性子源
松林 政仁
Radioisotopes 56(8), p.479-486(2007) ; (JAEA-J 03128)
- 中性子の発生法は(1)放射性同位体による方法,(2)加速器を用いる方法及び(3)原子炉を用いる方法に大別される。中性子イメージングでは中性子ビームを単色化することがほとんどないため、中性子ビームの強度を落とすことなく利用できる。試料を透過してきた中性子ビーム強度を二次元で検出するシステムの感度いかんによって低強度の中性子源でも実験が可能である。中性子源は放射性同位元素を用いたものから初期のサイクロトロン等の加速器で得られる荷電粒子を用いたものを経て、核分裂反応を利用した原子炉の出現により利用可能な中性子源強度が飛躍的に向上してきた。一方、これら定常中性子源に対して、パルス中性子源は陽子線加速器を用いた核破砕中性子源で、ピーク中性子束が高中性子束炉の値を凌駕(10倍〜100倍以上高い)する。平均中性子束でも同等程度に達している。本報では、中性子イメージングで用いられる中性子源の多様性に鑑みて、網羅的に解説を行った。
35001535
Magnetic and dielectric properties of rare-earth iron and manganese oxide systems
吉井 賢資; 池田 直*
Focus on Solid State Chemistry , p.63-75(2007) ; (JAEA-J 03130)
- 希土類を含む鉄及びマンガン酸化物の磁性と誘電性についてレビューする。鉄酸化物としては、RFe2O4(R=Y, Ho-Lu)を取り上げ、本系が鉄電荷秩序による強誘電性という、全く新しい機構によって誘電性を発現することを紹介する。この系は、強誘電性とともに磁気秩序が共存する、いわゆるマルチフェロイックな系であり、基礎科学的見地のみならず応用の観点からも期待される物質群である。興味深い磁性と誘電性は、ペロブスカイトマンガン酸化物R0.5Ca0.5MnO3(R=Ho-Lu)においても見いだされた。磁性に関する相図は3つの転移温度から構成される複雑なものであった。また、室温近傍で1000程度の誘電率が観測され、本系もマルチフェロイックである可能性を示唆する。以上の結果は、遷移金属を含む酸化物には、知られていない豊かな物性のバリエーションが存在することを示すものである。
35001536
Seismic imaging for 3-D RVSP data using image point transform
Lee, C.*; 松岡 稔幸; 石垣 孝一; 田上 正義*; 山口 伸治*; 土家 輝光*; 松岡 俊文*
Proceedings of 11th International Symposium on Recent Advances in Exploration Geophysics (RAEG 2007) , p.69-71(2007) ; (JAEA-J 03131)
- Image Pointは、発振点,受振点,反射面間のGeometryにより決められる反射面に対する発振点の鏡像点である。IP(ImagePoint)変換は、一般ラドン変換により、通常の共通発振点記録(時間領域)をIP領域(Image Pointを基準にした空間(IPの深度)-空間(原点からIPまでの距離)領域)へ変換する。IP変換によって、時間領域の反射波は、IP領域において集中し、S/Nを高めることができる。筆者らは、瑞浪超深地層研究所周辺で実施した逆VSP探査で取得したデータを用いて、IP変換を適用し、断層のイメージングに成功した。
35001537
A Preliminary interpretation of groundwater chemistry in the Horonobe area
笹本 広; 油井 三和; 濱 克宏
Proceedings of 12th International Symposium on Water-Rock Interaction (WRI-12), Vol.1 , p.385-389(2007) ; (JAEA-J 03132)
- 幌延深地層研究所における地表からの調査段階で得られたデータに基づいた地下水化学の予察的解釈について述べる。泥質岩中地下水の水質形成は、続成作用に伴う岩石水反応及び化石海水の希釈によるものと解釈される。また、多変量解析に基づく水質の統計学的解析の結果、地下水は3つのタイプに分類される。熱力学計算の結果、地下水採水時の擾乱による地下水水質への影響が示唆され、原位置における地下水の地球化学的条件を推定するため、鉱物-水反応の部分平衡を仮定した単純な補正手法を暫定的に適用した。
35001538
Improvement of analysis technologies for HTGR by using the HTTR data
中川 繁昭; 高松 邦吉; 後藤 実; 武田 哲明; 伊与久 達夫
Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM) , 6p.(2007) ; (JAEA-J 03133)
- 第四世代原子炉の一つである超高温ガス炉は、水素製造と高効率発電を可能とする高温ガス炉である。高温工学試験研究炉(HTTR)は、日本で初めての高温ガス炉であり、原子炉の特性を確認する出力上昇試験において、2004年4月に原子炉熱出力30MW,原子炉出口冷却材温度950℃を達成した。2002年からはHTTRを用いた安全性実証試験を開始し、高温ガス炉の固有の安全性を実験的に実証しているところである。これらの試験で得られた試験データは、経済性の優れた超高温ガス炉を設計するために必要不可欠のものである。HTTRの試験データにより検証された解析モデルは、高温ガス炉特性の正確な解析に適用でき、超高温ガス炉の研究開発に貢献することができる。
35001539
Estimation of low level waste by a regulatory clearance in JT-60U fusion device
助川 篤彦; 及川 晃; 宮 直之; 藤田 隆明
Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM) , 6p.(2007) ; (JAEA-J 03134)
- 一つの規定されたクリアランスレベルによりJT-60U核融合試験装置の重水素実験後の低レベル廃棄物量を評価した。JT-60U装置は、建屋内に設置された真空容器やコイルを含む主要機器,中性粒子入射加熱装置や高周波加熱装置,計測装置で構成されている。JT-60U装置の構造物は、銅,ステンレス鋼,炭素鋼,高マンガン鋼,インコネル鋼,フェライト鋼,鉛からなる。その構造物の総重量は、約6400トンになる。放射線輸送計算は1次元ANISNコードで実施した。また、放射化計算にはACT-4コードを使用した。構造物の総重量のうち、約50トンのステンレス鋼が、JT-60U装置の真空容器の第一壁の台座に使用されている。放射化物となるステンレス鋼は38.7Bq/gとなり、低レベル廃棄物の管理において、放射化量に占める割合が最も多い。IAEA RS-G-1.7で示されているクリアランスレベルが適用されると、ステンレス鋼中の60Co(半減期5.27年)の放射化レベルがクリアランスレベル未満となるまでには約45年要する。
35001540
Conceptual design of divertor cassette handling by remote handling system for JT-60SA
林 孝夫; 櫻井 真治; 正木 圭; 玉井 広史; 吉田 清; 松川 誠
Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM) , 8p.(2007) ; (JAEA-J 03135)
- JT-60SAはDEMO炉に向けてITERに寄与及び補完するトカマク型核融合装置である。JT-60SAの大きな特徴の一つはその高パワー及び長時間放電であり、その結果として、多量のDD中性子が放出される。真空容器の予想線量は、10年運転3か月冷却で1mSv/hを超えるため、人が真空容器内へ入ることは制限される。そのため真空容器内機器を交換及び修理するために遠隔操作システムが必要とされている。本発表は、JT-60SAの遠隔操作システムに関するものであり、特に遠隔操作のレール展開及びダイバータモジュールの交換について詳細に示している。JT-60SAのリモートハンドリング(RH)は、全18セクションのうち4箇所の水平部大口径ポート(高さ1.8m,幅0.6m)を用いる。RH機器は、プラズマ実験期間中は撤去されており、メンテナンスの前後に設置及び撤去を行う。またRH装置は、重量物用と軽量物用のマニピュレータの2種類を備えており、軽作業用のマニピュレータは、重量物用を運搬する際に展開したレール上を自走することができるビークルタイプである。
35001541
Present status of HTTR and its operational experience
伊与久 達夫; 野尻 直喜; 栃尾 大輔; 水島 俊彦; 橘 幸男; 藤本 望
Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM) , 8p.(2007) ; (JAEA-J 03136)
- 高温ガス炉は高温のヘリウムガスを供給できる可能性を持ちまたその固有の安全性から魅力的な炉型として注目されている。そこで、高温工学試験研究炉(HTTR)がJAEAの大洗研究開発センターに建設された。HTTRは定格出力30MWと原子炉出口温度850℃を2001年12月7日に達成した。その後数サイクルの運転を経て、2004年4月14日に原子炉出口温度950℃を達成した。これは原子炉圧力容器外の温度としては世界最高である。HTTRではさらなる試験が計画されており、また核熱を利用した水素製造施設といった熱利用系を接続することも計画されている。
35001542
Study on dynamic strength evaluation method of mechanical members based on energy balance
皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 北村 誠司; 岡村 茂樹
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM) , 6p.(2007) ; (JAEA-J 03137)
- 配管系の地震時強度評価手法としてエネルギー釣合式に着目した手法を提案し、その有効性を検討している。本論文では、ステンレス鋼と炭素鋼を用いた一次自由度モデルの振動試験を実施し、疲労破損とエネルギの振る舞いを検討した。実験より、入力レベルを小さくしていくと、破損に至るまでの時間が長くなり、結果的に破損に必要となるエネルギ量が大きくなることが確認された。また、破損に至るエネルギ量は材料に依存することを確認した。
35001543
The Design and implementation of diagnostic systems on ITER
Costley, A. E.*; Walker, C. I.*; Bertalot, L.*; Barnsley, R.*; 伊丹 潔; 杉江 達夫; Vayakis, G.*
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM) , 8p.(2007) ; (JAEA-J 03138)
- プラズマ対向壁とプラズマに対する測定要求を満たすために、ITER計測システムは電磁気計測,中性子計測,光学計測,マイクロ波計測,分光計測,ボロメータ計測,プローブ計測,圧力計測,ガス分析などを行う約40の異なった計測システムから構成される。本システムの各コンポーネントの多くは厳しい環境に置かれると同時に、ITERが核融合装置になるということに起因し、厳しい工学的必要条件を満たす必要がある。そのため、システムの設計と実装は大きな挑戦的開発を必要とする。これまで、広範な設計と技術開発、及び計測システムの実装技術研究が行われてきた。例えば、ミラー等の計測用コンポーネントを設置すると同時に、中性子遮蔽を行うために、ポートプラグを上部ポート及び赤道ポートに挿入する設計開発を進めてきた。本論文では、ITER計測システム設計開発の困難な点をまとめ、その解決方法を述べる。また、ITER測定要求に対する本計測システムの性能を評価する。
35001544
High priority R&D topics in support of ITER diagnostic development
Donné, A. J. H.*; Costley, A. E.*; ITPA Topical Group on Diagnostics*
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM) , 8p.(2007) ; (JAEA-J 03139)
- ITERにおいては、厳しい計測環境や工学的な要請並びに高い計測信頼性の要求のため、計測開発は大きな挑戦である。国際トカマク物理活動(ITPA)によって優先課題に挙げられた多くの研究開発が実施された。この論文では、これらの優先課題について、以下の項目の最近の成果に焦点を当てて報告する。(1)中性子及びアルファ粒子発生分布計測の要求性能のレビューと可能な計測手法の評価,(2)閉じ込められているアルファ粒子及び損失するアルファ粒子のエネルギー及び密度分布計測法の開発,(3)計測装置の建設に用いられる材料や検出器に対する追加照射試験の内容と測定項目の決定,(4)光学システムに用いられるプラズマ対向ミラーの寿命の決定,(5)ダストの測定性能の検討並びにダスト及び第一壁の損耗の候補計測法についての評価,(6)プラズマ平衡を同定するために用いられる磁気コイルに対する照射効果の評価,放射線環境下で精度よく定常磁場を測定するための新しい計測法の開発の支援。
35001545
Radionuclide release from fuel under severe accident conditions
工藤 保
Proceedings of 3rd Korea-Japan Joint Summer School (JSS-3) for Students and Young Researchers , p.203-210(2007) ; (JAEA-J 03140)
- TMI-2事故以後、燃料からの放射性物質放出に関して多くの実験データが得られた。しかしながら、これらデータは、大気圧,2900K以下の燃料温度で行われ、さらに、MOX燃料からの放射性物質放出や燃料の酸化と溶解の複合的な影響のデータは限られていた。そこで、VEGA計画では、0.1及び1.0MPaの圧力,3130Kまでの温度,UO2及びMOX燃料の使用,不活性及び酸化雰囲気で実験が実施された。VEGA計画は、1.0MPaにおけるセシウムの放出は大気圧に比べて30%抑制されること、セシウムの放出速度は燃料の泡状化や溶融により2800K以上で加速することを示した。本報告ではおもに、UO2及びMOX燃料からの放射性物質の放出、及び燃料の酸化と溶解の影響について記述する。
35001546
Research and development of HTGR fuel and material
沢 和弘
Proceedings of 3rd Korea-Japan Joint Summer School (JSS-3) for Students and Young Researchers , p.147-153(2007) ; (JAEA-J 03141)
- 高温ガス炉は、黒鉛減速・ヘリウム冷却の、高い温度の熱を取り出せると同時に固有の安全性を有数する魅力的な原子炉である。特に、高温ガス炉の核熱を利用した水素製造は、二酸化炭素削減のための有力な技術的選択肢の一つとなっている。燃料と材料の分野では、原子力機構が幾つかの重要な研究開発を進めている。技術の高度化として、高燃焼度対応の被覆燃料粒子及びZrC被覆粒子の開発を進めている。また、新型黒鉛やC/C複合材の開発を進めるとともに、炉心構造材の寿命延長を目指して、超音波や圧子押し込み法による炉内構造物の非破壊検査技術開発も開始した。本テキストでは、これらの研究開発の現状について紹介する。
35001547
Numerical study of fog occurrence and fog water deposition on the vegetation at a semi-arid coastal area in Saudi Arabia
堅田 元喜; 永井 晴康; 植田 洋匡*
Proceedings of 4th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew , p.33-36(2007) ; (JAEA-J 03142)
- 半乾燥環境の山岳地域の沿岸部における霧の発生をメソスケールモデルMM5を用いて調べた。本研究では、2002年1月に発生したサウジアラビアの西部アシール山脈に形成された濃い霧のイベントに焦点を当てた。MM5は、山岳地域でのタワー観測による霧水量,風速及び風向,気温,湿度及び日射量を再現した。計算された風速及び風向,気温,湿度はゾンデ観測ともよく一致した。この地域における水資源に及ぼす霧水の影響を評価するために、霧水沈着過程を考慮した大気-土壌-植生鉛直1次元モデル(SOLVEG)を用いた数値実験を実施した。数値実験には、MM5のシミュレーション結果である最下層における気象及び霧水量のデータを用いた。沿岸地域に発生する霧が、この地域に生息する植物にとって重要な水資源となりうる可能性が示唆された。
35001548
Numerical study of gas and cavitation bubble dynamics in liquid mercury under negative pressure
井田 真人; 直江 崇; 二川 正敏
Proceedings of 5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference (FEDSM2007)(CD-ROM) , 6p.(2007) ; (JAEA-J 03143)
- 液体への気泡注入がキャビテーションの発生に与える影響を評価するため、ガス気泡及びキャビテーション気泡のダイナミクスについて数値的に議論した。われわれの最近の研究により、機械衝撃を受けた水銀中でキャビテーションが発生すること、そしてそれがJ-PARC水銀ターゲットの寿命を著しく縮めるであろうことが明らかになった。本論文では、先在ガス気泡有りの場合となしの場合の水銀中でのキャビテーション気泡の挙動について数値解析し、先在するガス気泡がキャビテーションの発生に与える影響について議論した。これより、水銀中にキャビテーション気泡核より十分に大きいガス気泡が先在する場合には、ガス気泡が放射する圧縮波によってキャビテーションの発生が効果的に抑制されることを見いだした。
35001549
Human interface of distributed plant monitoring and diagnosis system at "Monju"
水野 学*; 大草 享一; 玉山 清志
Proceedings of International Symposium on Symbiotic Nuclear Power Systems for 21st Century (ISSNP) (CD-ROM) , p.148-153(2007) ; (JAEA-J 03144)
- 原子力プラントにおいては、異常をできるだけ早く検出し、その進行を食い止めることが求められる。これは、高速増殖原型炉「もんじゅ」においても特に重要である。このため、「もんじゅ」用の監視診断システムの開発が求められている。最近では、コンピューターネットワークテクノロジーの驚くべき発展により、このような監視診断システムは合理化されたシステム資源を用いたWeb技術を用いられる。そこで、われわれは「もんじゅ」の監視診断システムのためのWebベースのプラットフォームを開発した。開発においては分散化,標準化,柔軟な構造を考慮した。この新しく開発されたプラットフォームとプロトタイプ監視診断機能を検証した。プラットフォーム上のプロトタイプ監視診断システムは、「もんじゅ」のイントラネットを用いて、許容可能な遅延時間内に、「もんじゅ」のプラントデータを取得し、ユーザーのコンピュータにデータを表示できた。
35001550
Development of high-contrast, ultra-short, ultra-high-peak power laser system
桐山 博光
Science and Technology Created by Ultra-Short, Ultra-High-Peak Power Lasers , p.1-12(2007) ; (JAEA-J 03145)
- 高コントラスト,超短パルス,超高強度レーザーパルスの生成を目的として、光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を従来のチャープパルス増幅(CPA)レーザーの前置増幅部に組み込んだシステムの開発を行っている。本システムは低い励起エネルギーで有効にプリパルスを低減させるために、新たに考案した再生増幅器からの出力光を減光し、OPCPAで主パルスのみを選択的に増幅する構成を採用している。OPCPAにはタイプI位相整合のBBO結晶を2つ用い、その励起光には単一縦モードのQスイッチNd:YAGレーザーの第二高調波光を用いている。シード光OPCPAで増幅することにより、24mJのシグナル増幅光が高いコントラストで得られている。このシグナル光を後段のチタンサファイアレーザー増幅器で増幅することにより、2.3Jの高エネルギー動作を100nmの広帯域スペクトルで実現した。
35001551
Property of second harmonic emission by intense laser-plasma interaction at standard laser wakefield density
森 道昭
Science and Technology Created by Ultra-Short, Ultra-High-Peak Power Lasers , p.35-42(2007) ; (JAEA-J 03146)
- 集光強度1017でのレーザープラズマ相互作用によって発生する2次高調波生成について、実験結果とモデル計算結果を交えて議論する。高強度レーザープラズマ相互作用によって、電子はポンデロモーティブ力によってレーザー光の伝播に対し垂直な方向に斥力が発生する。それによって電子の空間分布に変調が生じる。これにレーザー光の電場が加わることで2次高調波を含む偶数次の高調波が発生する。このレビューでは、実際にフェムト秒レーザーを用いて実験的に計測した2次高調波のイメージの偏光依存性・集光強度依存性さらに発生した2次高調波の偏光の結果をもとに、低密度領域における2次高調波発生のメカニズムについて議論する。
35001552
Recent progress in the quasi-monoenergetic electron generation during the interaction of high intensity laser radiation with plasmas
神門 正城
Science and Technology Created by Ultra-Short, Ultra-High-Peak Power Lasers , p.83-96(2007) ; (JAEA-J 03147)
- フェムト秒・高強度レーザーと不足密度プラズマとの相互作用による準単色,MeV電子の発生に関する最近の実験的成果を紹介する。幾つかの理論モデルと実験データの比較を行う。また、将来展望と次期計画についても議論を行う。
35001553
Fracture prediction of piping using energy balance method
皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 北村 誠司; 岡村 茂樹
Transactions of 19th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-19) (CD-ROM) , 7p.(2007) ; (JAEA-J 03148)
- 配管などの機械構造物は通常弾性域内で静的に設計されている。機械構造物は十分な耐震安全性を有しているが、耐震安全性を高めるためにも終局強度を解明することは非常に重要なことである。本研究では、エネルギーの釣合いに基づく手法を用い、塑性域内における応答と振動による疲労損傷を調査している。単純一質点系モデルを用いた振動実験から、エネルギー算出手法の確立と塑性域でのエネルギーの振る舞いを調査し、塑性変形開始とともに塑性ひずみエネルギーが累積されることを確認した。同モデルを用いた振動破損実験より、破損に至るまでの時間が長いほど、破損まで入力されるエネルギーが大きくなる傾向が確認された。また、破損に至るまでに入力されるエネルギーは実験モデルの材質により異なることを確認した。
35001554
A General determination method of non-linear equivalent material properties for perforated plates
笠原 直人; 川崎 信史; 若井 隆純; 高正 英樹*
Transactions of 19th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-19) (CD-ROM) , 8p.(2007) ; (JAEA-J 03149)
- 熱交換器に使用される管板構造は多孔板とそれを囲むリム及び支持構造物とからなる複雑な3次元構造であるため、そのままの形状で解析することは現実的でなく設計評価には専用の簡易解析法が必要とされてきた。軽水炉の分野では管板の簡易解析法として、ASME Boiler Pressure Vessel Codeの中のAppendix A-8000が基本的に参照されている。本方法はO'Donnellらにより提案されたもので、解析の簡易化のため多孔板を等価な中実板でモデル化し、等価中実板の解析から得られる公称応力(nominal stress)に応力集中係数を乗じることで孔回りの局所的応力を評価する弾性領域における解析法である。これに対し、材料の弾塑性クリープ挙動が問題となる高温で運転される高速炉の管板を解析するには、非弾性解析法が必要となる。このため等価中実板の弾塑性解析用の2直線近似式,Ludwik式,クリープ解析用のNorton則式,Blackburn式を与えるための非弾性特性の一般的決定法を開発した。
35001555
核融合プラズマ乱流のジャイロ運動論的シミュレーション,1; モデリングと計算手法
井田 真人; 井戸村 泰宏; 徳田 伸二
日本流体力学会年会2007講演論文集(CD-ROM) , 5p.(2007) ; (JAEA-J 03150)
- 3次元流体方程式のための保存型差分法を5次元運動論方程式に拡張し、核融合プラズマ乱流のための新しい数値計算コードを開発した。本コードで用いられる理論モデルはジャイロ運動論的方程式であり、また離散化式は、従属変数のみならずその二乗量をも保存することで知られる森西スキームに基づくものである。ITG乱流を例題としたテストにより、本コードの持つ幾つかの優れた特性が明らかになった。例えば、本コードの全エネルギー保存誤差は既存のコードと比べて1/10以下である。この結果は将来の開放系・衝突系への拡張に道を拓くものである。
35001556
イオン蓄積リングS-LSRにおけるビーム冷却実験
白井 敏之*; 田辺 幹夫*; 想田 光*; 池上 将弘*; 藤本 慎司*; 頓宮 拓*; 野田 章*; 野田 耕司*; 渋谷 真二*; 藤本 哲也*; 岩田 宗磨*; 岡本 宏巳*; 百合 庸介; Grieser, M.*; Fadil, H.*; Syresin, E.*; Seleznev, I. A.*; Smirnov, A.*; Meshkov, I.*
Proceedings of 9th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application , p.19-22(2007) ; (JAEA-J 03151)
- The ion storage ring, S-LSR has an electron beam cooler and a laser cooling system. The electron cooler for S-LSR was designed to maximize the effective cooling length in the limited drift space of the ring. Various experiments have been carried out using the electron beam cooling, such as the sweep electron cooling, the one-dimensional ordering experiment of protons, and the short bunch generation. The laser cooling experiment is also currently in progress. Concerning the one-dimensional ordering experiment, the first proton ordering was successfully confirmed. An abrupt drop in the momentum spread and the Schottky noise power have been observed at the proton number of 2000 with electron currents of 25 mA. The transition temperature of the proton ordering is 0.17 meV in the longitudinal direction.
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2007年10月
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