学会誌等掲載論文
※下記の研究開発成果は資料名順に並んでいます。

2007年12月


35001663
Recent developments and benchmarking of the PHITS code
Sihver, L.*; Mancusi, D.*; 佐藤 達彦; 仁井田 浩二*; 岩瀬 宏*; 岩元 洋介; 松田 規宏; 中島 宏; 坂本 幸夫
Advances in Space Research 40(9), p.1320-1331(2007) ; (JAEA-J 03227)
 PHITSは、NMTC及びMCNPモデルを用いて核子・中間子輸送過程を、JAM, JQMD及びGEMモデルを用いて核反応過程を模擬できる汎用粒子輸送計算コードである。近年行ったベンチマーク試験の結果、PHITSは、電荷変換核反応断面積をやや過小評価することが判明した。本発表では、そのベンチマーク試験結果について述べるとともに、PHITSの精度向上のために行った核反応モデルの改良について詳しく説明する。

35001664
Energetically deep defect centers in vapor-phase grown zinc oxide
Frank, T.*; Pensl, G.*; Tana-Zaera, R.*; Zúñiga-Pérez, J.*; Martínez-Tomás, C.*; Muñoz-Sanjosé, V.*; 大島 武; 伊藤 久義; Hofmann, D.*; Pfisterer, D.*; Sann, J.*; Meyer, B.*
Applied Physics A 88(1), p.141-145(2007) ; (JAEA-J 03228)
 酸化亜鉛(ZnO)中の欠陥準位を明らかにするため、気相成長したZnOの深部準位計測(Deep Level Transient Spectroscopy: DLTS)を行った。その結果、E4とラベル付けされた深い欠陥準位が観測された。さらに、試料に対し170keVまたは2MeV電子線を照射し、発生する欠陥準位を調べたところ、E2, E3, E4, E5と呼ばれる欠陥準位が観測された。170keVと2MeV照射の結果を比べたところ、酸素及び亜鉛がはじき出されるエネルギーである2MeVの電子線照射では微量にしか観察されないE3中心は、酸素のみがはじき出される170keV電子線照射では大きなシグナルとして観察され、E3センターが酸素起因の欠陥であることを見いだした。

35001665
Photochromism in yttrium hydride
大村 彩子*; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏; 中野 智志*; 竹村 謙一*
Applied Physics Letters 91(15), p.151904_1-151904_3(2007) ; (JAEA-J 03229)
 オレンジ色の透明体であるイットリウム水素化物が、室温下,数万気圧の高圧下でレーザー光照射によって黒化した。透過率の減少は赤外領域にも及び、照射によってフリーキャリアーが生成したことを示唆している。不透明な試料は室温下の熱緩和によって数時間で元の透明体に戻る。フォトクロミズムは金属相の立方晶二水素化物と絶縁体相の六方晶三水素化物の共存状態で顕著に現れ、六方晶単一相では消滅する。水素化物の光学特性が、したがって恐らく電子特性が光照射によって変調されることが見いだされた。

35001666
Calixarene-assisted protein refolding via liquid-liquid extraction
下条 晃司郎; 大島 達也*; 長縄 弘親; 後藤 雅宏*
Biomacromolecules 8(10), p.3061-3066(2007) ; (JAEA-J 03230)
 この論文ではカリックスアレーンを用いた液-液抽出法によるタンパク質のリフォールディングについて報告する。われわれはカリックス[6]アレーン酢酸誘導体が油-水界面で変性シトクロムcと超分子錯体を形成することによって、8M尿素水溶液から有機相へ変性シトクロムcを定量的に抽出可能であることを明らかにした。その結果、変性シトクロムcは完全に変性剤と分離され、さらにカリックスアレーンとの錯形成により、変性タンパク質同士の分子間相互作用が妨げられるため、凝集も抑制された。また、適量の1-ブタノールを含む弱酸性溶液を回収水相にすることにより、定量的に有機相からシトクロムcを逆抽出することに成功した。紫外・可視分光光度計,CDスペクトル,蛍光光度計による構造解析を行った結果、回収されたシトクロムcはその立体構造を天然状態まで回復しており、アスコルビン酸による還元活性は72%まで回復していることが明らかとなった。

35001667
Calculation of X-ray absorption near edge structure of CeO2 using a model cluster
鈴木 知史; 栃尾 達紀*
Chemical Physics 340(1-3), p.203-210(2007) ; (JAEA-J 03231)
 日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉(FBR)で発生する熱と電気を利用した水素製造の可能性を検討している。この方法として、水を原料として硫酸の合成・分解を組合せたプロセスを選定した。このプロセス中で三酸化イオウ(SO3)ガス分解反応を行うが、この反応に関して、YSZ固体電解質とPt電極からなる電解セルを使用した電気分解を行うハイブリッド熱化学法を行うことによって、FBRで取り出し可能な約500℃まで低温化できることを実証した。しかしながら、SO3の電気分解の効率を向上させるには、より優れた固体電解質や電極材料が必要である。このうち、固体電荷質の有力な材料としてCeO2がある。この材料の電子構造や局所的な結晶構造を分析する手法として、X線吸収スペクトルがある。特に、CeO2のCe LIII吸収スペクトルは、特有の2重ピーク構造があり、広く用いられている。しかしながら、この2重ピーク構造の形成要因は明らかでない。そこで、DV-Xα分子軌道法を用いて、CeO2のCe LIII吸収スペクトルを再現するとともに、2重ピーク構造の形成要因を明らかにした。

35001668
Linear comparison of gyrokinetic codes with trapped electrons
Rewoldt, G.*; Lin, Z.*; 井戸村 泰宏
Computer Physics Communications 177(10), p.775-780(2007) ; (JAEA-J 03232)
 イオン温度勾配駆動(ITG)モード及び捕捉電子モード(TEM)の成長率及び実周波数に関して、トロイダル配位におけるジャイロ運動論方程式を解く3つのコードを線形計算において比較した。ここで、3つのコードとは、大域的配位におけるPICモデルの初期値問題コードであるジャイロ運動論的トロイダルコードGTC及びGT3D、そして、局所的配位における連続体モデルの固有値問題コードFULLである。基準磁気面において同じ標準入力パラメータを与えた計算において、捕捉電子を含まない(すなわち、断熱的電子応答を用いた)計算及び含む計算のどちらにおいても、磁力線と垂直方向の波数、あるいは、イオン温度勾配入力パラメータを変化させたときに、線形固有周波数は3つのコードでよく一致した。

35001669
Mutator alleles of yeast DNA polymerase ζ
坂本 綾子; Stone, J. E.*; Kissling, G. E.*; McCulloch, S. D.*; Pavlof, Y. I.*; Kunkel, T. A.*
DNA Repair 6(12), p.1829-1838(2007) ; (JAEA-J 03233)
 酵母REV3遺伝子は、Bファミリーポリメラーゼのメンバーであり誤りがちなDNA合成を行うことが知られている、DNAポリメラーゼζ (pol ζ)の触媒サブユニットをコードしている。われわれは、polζの機能解析を行うため、polζの活性中心付近で高度に保存されているロイシン(L979)を置換した6種の突然変異体を作成した。L979をグリシン,バリン,アスパラギン,リシン,メチオニン、又はフェニルアラニンに置換した場合、いずれも突然変異頻度が上昇することがわかった。なかでも、ロイシンをフェニルアラニンに置換した変異体(rev3-L979F)及びメチオニンに置換した変異体(rev3-L979M)は、正常な生存率を示し、polζの活性が失われていないことが予想された。これらの変異体における紫外線誘発突然変異の頻度は、紫外線損傷をバイパスするpolηを欠失させると、さらに上昇した。また、can1遺伝子座における突然変異スペクトルを見ると、rev3-L979Fとrad30Δrev3-L979Fでは、塩基置換変異や複合的な変異が最も多かった。rev3-L979Fとrev3-L979Mは野生型酵母に比べて自発的な突然変異率が2倍ほど高く、CからGへのトランスバージョンと複合的な変異が2から8倍ほど上昇していた。このことから、rev3-L979F変異はpolζのDNA合成時の忠実度を低下させることが明らかになり、ファミリーBポリメラーゼの活性中心に位置するロイシン残基がポリメラーゼζの複製忠実度の決定に不可欠であることが証明された。

35001670
Development of beam source and bushing for ITER NB system
井上 多加志; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 大楽 正幸; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 池田 佳隆
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.813-818(2007) ; (JAEA-J 03234)
 ITER NBシステムは、1MeV,40A(電流密度200A/m2)という従来の2倍以上の強度を持つ負イオンビームを要求する。さらに放射線誘起伝導を避けるため、高電圧絶縁にSF6等の絶縁ガスが使用できず、真空絶縁を用いる。本論文では、原子力機構におけるITER NBシステム用ビーム源(イオン源と加速器)並びにブッシングの開発の進展を報告する。イオン源開発においては要求性能を達成しているが、大型負イオン源の磁場配位を工夫して負イオン一様生成の問題を解決し、JT-60U負イオンNBIでの総合試験並びにRF負イオン源への適用を検討している。加速器開発でも、836keV,146A/m2の負イオンビーム生成に成功している。また、ブッシング用大口径セラミックの製作技術開発を進め、実規模(直径1.56m)のセラミック製作試験に着手した。

35001671
The Plasma movie database system for JT-60
末岡 通治; 川俣 陽一; 栗原 研一; 関 暁之
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.1008-1014(2007) ; (JAEA-J 03235)
 トカマク型核融合実験装置JT-60では、プラズマ放電を撮影した可視テレビ映像とプラズマ最外殻磁気面の実時間可視化画像を1つの映像信号に合成し、これにプラズマ周辺磁場を計測している磁気プローブ信号を音声チャンネルに入力して実験運転時に大画面テレビに出力している。実験結果データ解析の効率を著しく高めるために、この映像データを放電ごとに蓄積・管理して迅速に提供する映像データベース・配信システムを新たに開発した。本報告では、これらの実現に向けて開発を行った映像データベースシステムの詳細について報告し、機能向上への課題と将来の遠隔実験に向けた利用の展望にも触れる。

35001672
Engineering design of the ITER invessel neutron monitor using micro-fission chambers
西谷 健夫; 山内 通則; 泉 幹雄*; 早川 敦郎*; 海老沢 克之*; 近藤 貴; 草間 義紀
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.1192-1197(2007) ; (JAEA-J 03236)
 ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を0.75gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。径14mm,長さ400mmのマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。有限要素法による熱輸送解析の結果、真空容器との熱伝達率を100W/m2K以上確保できれば、検出器温度は250℃以下にできることを明らかにした。

35001673
Basic analysis of weldability and machinability of structural materials for ITER toroidal field coils
小野塚 正紀*; 清水 克祐*; 浦田 一宏*; 木村 政宏*; 門脇 宏和*; 岡本 護*; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.1431-1436(2007) ; (JAEA-J 03237)
 ITERトロイダル磁場コイル容器で使用される新しい構造材料である原子力機構が開発したJJ1鋼及び既存の高窒素316LN鋼の加工性及び溶接性を把握するための要素試験を実施した。JJ1の溶接時間の短縮を目指した電子ビーム溶接及び高効率TIG溶接の試験によれば、板厚40mmまでの電子ビーム溶接施工及び26g/minの溶着速度のTIG溶接施工が可能であることを確認した。また、切削加工試験の結果から、極低温用高強度ステンレス鋼の切削は304L, 316L等、従来のステンレス鋼に比べ難しく、製作精度確保のためには、切削条件の最適化を計る必要のあることがわかった。本発表では、これら要素試験の結果について発表する。

35001674
Demonstration of full scale JJ1 and 316LN fabrication for ITER TF coil structure
濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明; 奥野 清
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.1481-1486(2007) ; (JAEA-J 03238)
 国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル磁場(TF)コイル構造物は、コイル容器,コイル間支持構造物及びラジアル・プレートから構成される。これらの構造物は溶接構造物であり、極厚のJJ1及び強化型316LN鋼(ST316LN)が使用される。コイル構造物の応力の高い部分に使用される材料に対するITERの4Kでの機械的要求値は、0.2%耐力に関してはJJ1鋼が1000MPa以上、ST316LN鋼は850MPa以上、破壊靱性値については両者とも200MPam0.5以上である。日本原子力研究開発機構(原子力機構)は、これらの材料の製作性と機械的特性を確認するために、実機規模での材料製作を実施した。実機と同じ製造設備とプロセスを用いて、11tonの鍛造JJ1ブロック,26tonの鍛造316LN鋼,200mm及び140mm厚さのST316LN熱間圧延板(合計17ton)を試作し、これらの材料から機械試験片を切り出し、4Kでの試験を実施した。測定された破壊靱性値は200MPam0.5以上、0.2%耐力の平均値は、JJ1, ST316LN鍛造材,ST316LN熱間圧延板についてそれぞれ、1,126MPa, 1,078MPa, 1,066MPaであった。以上の結果により、ITERの機械的要求値を満たす、JJ1及びST316LN鋼を実機規模で製作できることを確認し、ITER調達準備が大きく進展した。

35001675
Design of the superconducting coil system in JT-60SA
土屋 勝彦; 木津 要; 安藤 俊就*; 玉井 広史; 松川 誠
Fusion Engineering and Design 82(5-14), p.1519-1525(2007) ; (JAEA-J 03239)
 JT-60SAにおける超伝導コイルシステムには、18個のトロイダル磁場(TF)コイル,7個のプラズマ平衡磁場(EF)コイル,4つのソレノイドから成るセントラルソレノイド(CS)がある。TFコイルは、低コストのニオブチタン導体を採用して、本装置に要求されるBtR=8.2Tmの起磁力が実現できる設計とした。EFコイルは、プラズマ電流5.5MAのダブルヌル配位や、ITER相似形のシングルヌル配位など、幅広い形状制御が可能な設計とした。CSは、長時間放電を実現するため、40Wbの磁束が供給できる設計としているが、TFコイルの設計変更に伴う空間制限により、最大経験磁場は10Tとなった。このような高い電磁力条件における、CSの導体などの構造物への影響を評価するため、現状のコイル配位に基づいてシミュレートしたプラズマ運転条件の中から、CSの鉛直方向非平衡力が最も高い条件において、ジャケット材(コンジット)が受ける応力に基づく疲労評価を行った。その結果、コンジット厚を現設計から0.4mm増加させることで、本装置の想定ショット数に対する疲労限界以下になることを明らかにした。

35001676
Structural design of ferritic steel tiles for ripple reduction of toroidal magnetic field in JT-60U
芝間 祐介; 新井 貴; 三代 康彦; 沢井 友次; 櫻井 真治; 正木 圭; 鈴木 優; 實川 資朗; 宮 直之
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2462-2470(2007) ; (JAEA-J 03240)
 臨界プラズマ試験装置JT-60におけるトロイダル磁場のリップル低減に用いるフェライト鋼製タイルの構造設計と機械及び真空特性について報告する。8Cr-2W-0.2V系フェライト鋼板を製造し、機械特性,真空特性を評価することにより設計条件の妥当性を確認した。引張強度は、耐力,強度ともに室温において偏差の少ないことを確認した。また、運転温度である15℃, 300℃において十分な強度を有することを確認した。200℃に昇温後の真空特性を評価した。その結果、市販のステンレス鋼と同程度の真空特性を有するものの、JT-60の真空容器内材料の基準値をわずかに上回ることがわかった。しかし、実際の運転温度は300℃であること,残留放出ガスが燃料である水素であることを考慮すると、容器内への適用が可能であると判断した。

35001677
Measurement of free surface of liquid metal lithium jet for IFMIF target
近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2483-2489(2007) ; (JAEA-J 03241)
 IFMIFのためのリチウム流実験を大阪大学で実施し、二段絞りノズルで形成される厚さ10mm,幅70mmの平板状リチウム流を流速15m/sまで試験した。本論文ではパターン投影法について報告する。これは縞状パターンを流れ表面に投影して非接触で行う映像測定法である。流れ表面の高低に応じて歪む投影パターンを観測し、それを解析することにより三次元的な表面形状が求まる。この測定法により、リチウム流により鋸歯状に侵食されたノズル出口から発生する航跡の観測に成功した。

35001678
Estimation and control of beryllium-7 behavior in liquid lithium loop of IFMIF
井田 瑞穂; 中村 博雄; 杉本 昌義
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2490-2496(2007) ; (JAEA-J 03242)
 IFMIFターゲット系のリチウムループ中の放射性核種のうち、作業員被曝への影響が最も大きなベリリウム-7の挙動を評価した。IFMIFターゲット系でのベリリウム-7生成量,ループ内温度分布とそれに対応した溶解度等をもとに評価した結果、ベリリウム-7のほとんどが熱交換機の最下流部分にBe3N2として堆積することを明らかにした。この局在化がある場合の線量評価をQAD-CGGP2Rコードで実施し、以前評価した均一堆積の場合に比べ熱交換機近傍での線量は約1桁大きくなり、必要な鉛遮蔽体の厚さも6.5cmから8.0cmへと増加するが、鉛遮蔽体重量は約40tから約10tへと減少することを明らかにした。

35001679
Investigation of free-surface fluctuations of liquid lithium flow for IFMIF lithium target by using an electro-contact probe
金村 卓治*; 近藤 浩夫*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2550-2557(2007) ; (JAEA-J 03243)
 IFMIFリチウムターゲット流の特性の研究のため、大阪大学のリチウムループを用いて実験を実施した。本実験では、流れ表面との接触・非接触の状態を電圧データとして取り込む電気接触式プローブを用いて水平流れの自由表面の変動を直接測定した。プローブ先端の垂直方向位置は0.1mmステップで設定した。プローブの水平方向位置は、IFMIFの場合の重陽子ビームのフットプリントに対応して、ノズル出口から175mm下流とした。本実験により、最大流速15m/sでは、まれに発生する波も含めた表面波の最大振幅が、幅70mmの流路中心で2.2mmであることを明らかにした。また、流れの平均厚さが10.13mmであることも明らかにした。

35001680
Design of a lip seal-replaceable backwall for IFMIF liquid lithium target
中村 博雄; 井田 瑞穂; 千田 輝夫; 古谷 一幸*; 杉本 昌義
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2671-2676(2007) ; (JAEA-J 03244)
 国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合炉材料の開発のために、照射量150dpaまで照射可能な強力中性子束(50dpa/y)を発生可能な加速器型中性子源である。背面壁は、年間50dpaの中性子照射下で使用する必要があり、交換可能型背面壁の熱構造設計は重要課題の一つである。従来の熱構造解析結果では、熱応力の観点から、背面壁材料として、低放射化フェライト鋼(F82H)が推奨された。しかしながら、従来のモデルは、背面壁のみのモデルであったため、今回、ターゲットアセンブリの一部を含んだモデルにより、背面壁の熱構造解析を実施した。背面壁の中心部の熱応力が許容値(455MPa)を超えた。そのため、背面壁取り付け部のリップシールに、熱応力軽減用の構造を付加し、熱構造解析を実施した。その結果、背面壁の中心部の熱応力は、60-90MPa程度に軽減された。今後、低放射化フェライト鋼(F82H)とステンレス316L鋼の溶接が課題である。

35001681
Impact of N-isotope composition control of ferritic steel on classification of radioactive materials from fusion reactor
林 孝夫; 笠田 竜太*; 飛田 健次; 西尾 敏; 沢井 友次; 谷川 博康; 實川 資朗
Fusion Engineering and Design 82(15-24), p.2850-2855(2007) ; (JAEA-J 03245)
 核融合炉における浅地埋設可能な低レベル放射性廃棄物(LLM)の割合を増やすためのフェライト鋼中の窒素同位体濃縮の効果を調べた。おもに窒素から生成される炭素14は放射性廃棄物をLLMに分類するうえで重要な核種の一つである。今回の計算ではF82H(フェライト鋼)中の窒素の量は200ppmとした。窒素15の濃度は天然存在比の0.37%から95%に変更した。この濃縮によりアウトボード側の第一壁領域に設置したF82H中の14C濃度は7.8×104から3.2×104Bq/gに減少し、14Cの日本におけるLLM分類基準である3.7×104Bq/gを下回ることがわかった。常設ブランケットにおいては95%15Nを用いた場合の最大14C濃度は1.0×104Bq/gであった。一方、インボード側の14C濃度はアウトボード側より低く、14C濃度についてはインボード及びアウトボード側に設置したすべてのブランケット中のF82Hが95% 15N濃縮によりLLMに分類できることがわかった。

35001682
Overview of recent Japanese activities and plans in fusion technology
山本 一良*; 西谷 健夫; 相良 明男*
Fusion Science and Technology 52(3), p.347-356(2007) ; (JAEA-J 03246)
 日本における核融合工学に関する最近の成果と今後の計画についてまとめたものである。ITERテストブランケットモジュール計画では、日本は水冷却固体増殖ブランケットのリード極となるとともに、ヘリウム冷却固体増殖ブランケット,リチウム鉛ブランケット,液体リチウムブランケット等の方式のブランケットに対しては、パートナーとして参加することを想定して研究開発を進めている。ITERに関しては、トロイダル磁場コイルの超伝導ケーブルの試作に成功し、実機製作の見通しをつけた。高周波加熱技術では、原子力機構において、170GHzのITER用ジャイロトロンの600kW,3600秒の運転に成功した。LHDでは、イオンサイクロトロン加熱と電子サイクロトロン加熱を計1.6GJ入力してほぼ1時間の長パルスプラズマ運転を達成した。また「幅広いアプローチ」活動として、ITERサテライトトカマク(JT-60SA), IFMIF-EVEDA, 国際核融合エネルギーセンターの活動を那珂市と六ヶ所村で実施する計画である。

35001683
Simultaneous proton and X-ray imaging with femtosecond intense laser driven plasma source
織茂 聡; 西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Li, Z.*; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; 金沢 修平; 近藤 修司; 山本 洋一*; 下村 拓也*; 田上 学*; 中井 善基; 圷 敦; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*; 大石 祐嗣*; 根本 孝七*; Choi, I. W.*; Yu, T. J.*; Sung, J. H.*; Jeong, T. M.*; Kim, H. T.*; Hong, K.-H.*; Noh, Y.-C.*; Ko, D.-K.*; Lee, J.*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1 46(9A), p.5853-5858(2007) ; (JAEA-J 03247)
 高強度短パルスチタンサファイヤレーザーを使って、数MeVのプロトンとkeVのX線と同時に同じ場所から発生させることが可能である。今回、X線とプロトンのソースから10mm離れたサンプルの同時投影像を測定することに成功した。この実験はとてもシンプルな実験であるが、数100fsからpsの分解能を持っている。ディテクターとして、CR39とイメージングプレートを使用した。この方法によってミクロン構造の正確な観測に応用可能である。

35001684
Gasochromic properties of nanostructured tungsten oxide films prepared by sputtering deposition
高野 勝昌; 井上 愛知; 山本 春也; 杉本 雅樹; 吉川 正人; 永田 晋二*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1 46(9B), p.6315-6318(2007) ; (JAEA-J 03248)
 雰囲気ガスの混合比と成膜時の温度をパラメータとした反応性スパッタリング法により酸化タングステン薄膜を作製し、X線回折測定,ラマン散乱測定及び原子間力顕微鏡による測定より膜の構造を調べた。その結果、成膜時の温度を400℃以上にすると、膜にナノサイズの結晶構造を付与できることがわかった。水素ガスに対するガスクロミック特性を調べたところ、膜の結晶サイズが大きいほど着色速度が速いことがわかった。

35001685
Hydration properties of magnesium and calcium ions from constrained first principles molecular dynamics
池田 隆司; Boero, M.*; 寺倉 清之*
Journal of Chemical Physics 127(7), p.074503_1-074503_8(2007) ; (JAEA-J 03249)
 水中のMg2+とCa2+の水和構造をカー·パリネロ法に基づいた束縛条件つき分子動力学により調べた。反応座標として金属イオンに対する酸素の配位数を用いることにより、第1水和殻の構造の違いにより水和錯体を識別することができた。自由エネルギープロファイルを評価することにより、Mg2+ではglobal minimumは八面体状に配置したかなり安定な6配位構造であることを明らかにした。一方、Ca2+では自由エネルギー曲線は幾つかの浅い極小を持つ。このことは、Ca2+の水和構造がかなり変化しやすいことを示唆している。シミュレーションの結果をもとに、水和水の交換反応についても議論した。

35001686
Distribution of plutonium isotopes and 137Cs found in the surface soils of Nagasaki, Japan
國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 山崎 秀夫*; 三田村 宗樹*; 吉川 周作*
Journal of Geosciences, Osaka City University 50, p.7-13(2007) ; (JAEA-J 03250)
 原爆由来のPuの分布を明らかにするために、長崎原爆中心地から約10km以内の範囲で採取した土壌中の239+240Pu濃度,137Cs濃度及び240Pu/239Pu比を測定した。原爆中心地より北,南及び西の地域では、239+240Pu濃度及び137Cs濃度はほぼ一定であり、また240Pu/239Pu比はグローバルフォールアウトと同程度だった。一方、東側の地域では距離に従って239+240Pu濃度は減少したのに対し、137Cs濃度はほぼ一定であった。また240Pu/239Pu比は東側の地域でも、特に西山地区で、グローバルフォールアウトより低い値が得られ、長崎原爆由来のPuが局所的に蓄積していることがわかった。

35001687
Design challenges for sodium cooled fast reactors
此村 守; 一宮 正和
Journal of Nuclear Materials 371(1-3), p.250-269(2007) ; (JAEA-J 03251)
 ナトリウム冷却高速炉の経済性を向上させるために、配管短縮化,ループ数の削減,原子炉構造の簡素化,機器の合体といった革新的な方法を適用した。これらの方法を適用できるためには、配管内流速の高速化,高クロム鋼の採用といった革新的な技術の利用が必要である。これらの技術を採用した結果、電気出力1500MWの大型ツインプラントで、建設コストは20万円/kWeを切ることが示され、高い経済的競争力のある高速炉プラント概念が構築できた。

35001688
Development of 300℃ heat resistant boron-loaded resin for neutron shielding
森岡 篤彦; 櫻井 真治; 奥野 功一*; 佐藤 聡; Verzirov, Y. M.; 神永 敦嗣; 西谷 健夫; 玉井 広史; 芝間 祐介; 吉田 茂*; 松川 誠
Journal of Nuclear Materials 367-370(2), p.1085-1089(2007) ; (JAEA-J 03252)
 6重量%のホウ素を含んだフェノール樹脂を母材とした300℃の耐熱性能を有する中性子遮へい樹脂材を開発した。252Cf中性子源を用いた中性子遮へい性能は、代表的な中性子遮へい樹脂材であるポリエチレンとほぼ同じであった。中性子遮へい性能の実験解析は、3次元モンテカルロ計算コード(MCNP4C2)を、また、断面積は評価済み核データJENDL3.2を用いた。計算結果は実験結果とよく一致した。高温領域での開発樹脂材から放出されるガスの種類を調べるために、昇温脱離ガス分析により室温から300℃の温度領域で脱ガス成分の質量分析を実施した。その結果、観測された質量数は、2, 17, 18, 28, 32, 44であった。それら質量数は、それぞれ、水素,アンモニア,水,一酸化炭素,酸素,二酸化炭素に相当する。開発樹脂材から脱ガスの大部分は、100から150℃で最も多く、アンモニアと水であることが確認できた。水は、中性子遮へいで重要であるが、200℃でベーキングした樹脂材の中性子遮へい性能は、ベーキングを実施していない樹脂材の中性子遮へい性能とほぼ同じであった。高温領域における脱ガスの定量分析は、昇温熱脱離-ガスクロマトグラフ質量分析により行った。150から300℃領域で観測された有機ガスの種類は13種類であり、それらの脱ガス量はμg/gであった。最後に、開発樹脂の300℃での中性子遮へい性能を3次元計算により模擬した。327℃の断面積ライブラリーを用いた計算結果は、先記した20℃の断面積ライブラリーを用いた計算結果と相違なかった。

35001689
Ferroelectric polarization and magnetic structure in Eu0.595Y0.405MnO3
梶本 亮一; 横尾 哲也*; 古府 麻衣子*; 野田 耕平*; 桑原 英樹*
Journal of Physics and Chemistry of Solids 68(11), p.2087-2090(2007) ; (JAEA-J 03253)
 Eu0.595Y0.405MnO3TN=47K以下の温度で反強磁性転移を示す。TCc=25K以下でc軸方向に自発分極(P)が生じるが、Pの向きはTCa=23K以下でa軸方向へ変化する。Pと磁気構造の関係を調べるために、Eu0.595Y0.405MnO3の単結晶試料に対して中性子回折実験を行った。中性子回折実験は高エネルギー加速器研究機構(KEK)のパルス中性子研究施設KENSに設置されている熱外中性子回折計EXCEDで行った。非整合波数ベクトル(0, 0.31, 1)を持つ磁気ブラッグ反射を観測した。散乱ベクトルQがほぼb軸に平行な磁気ブラッグピークと、ほぼc軸に平行なものの強度を比較することで、Pが出現する温度、及びその向きが変わる温度にて磁気構造が変化していることが確認できた。磁気散乱強度の変化は誘電特性の変化に応じてスパイラル磁気構造が形成され、また、その容易面が変化しているとして解釈でき、最近の理論とも整合する。

35001690
Microscopic magnetic property of perpendicular magnetic films of DyxCo100-x measured using soft X-ray magnetic circular dichroism
安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 朝日 透*; 松本 幸治*; 森河 剛*; 佐山 淳一*; 逢坂 哲彌*
Journal of Physics and Chemistry of Solids 68(11), p.2148-2152(2007) ; (JAEA-J 03254)
 強い垂直磁気異方性を示す磁性材料が高密度磁気記録媒体として不可欠となっている。DyxCo100-xアモルファス膜は有望な光学磁気記録材料として注目されている。これまで、垂直磁化膜の磁気異方性エネルギーや保磁力など膜全体の磁気特性の報告が多くなされている。一方、膜の構成元素ごとの磁気特性について着目し元素選択的・軌道選択的に測定した物理量と、前述した系全体を表す物理量との相関について研究している例は少ない。本稿では軟X線磁気円二色性分光測定を用い、DyxCo100-x垂直磁化膜の磁気特性を元素選択的・軌道選択的観点から研究した例を紹介する。

35001691
Instrumental design and expected performance of coupled-moderator near-backscattering spectrometer at J-PARC
高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 田村 格良; 梶本 亮一; Harjo, S.; 及川 健一; 新井 正敏; Mezei, F.*
Journal of Physics and Chemistry of Solids 68(11), p.2199-2203(2007) ; (JAEA-J 03255)
 J-PARC MLFに設置が計画されている逆転配置型分光器(DIANA)は非結合型減速材を線源とし、飛行距離32mを持つ装置として検討がすすめられてきた。最近われわれは、これまでの経験を元にした性能向上を目的に、JSNSの4種類の減速材を線源としたDIANA型の逆転配置型分光器を強度,分解能,S/N,特性エネルギーなどあらゆる観点から再構築し、計算機上で設計・シミュレーションを行った。その結果、非結合型減速材を線源とする飛行距離21.5m又は39mの選択肢、又は、結合型減速材を線源とする飛行距離45mの選択肢が新たに浮上した。特に結合型減速材を線源とする選択肢は、グラファイトやゲルマニウムをアナライザーとする通常測定において18-24%程度の分解能の低下は見込まれるものの6-8倍の強度増大が非減速材型に対し見込まれることがわかった。さらに、パルス整形とシリコンアナライザーを用いる高分解能測定においては同程度の分解能,24倍の強度増大,3倍の走査エネルギー範囲拡大が見込まれることが明らかとなった。

35001692
Self-assembly of synthetic cellulose during in-vitro enzymatic polymerization process as studied by a combined small-angle scattering method
田中 宏和*; 小泉 智; 橋本 竹治; 黒崎 一裕*; 小林 四郎*
Macromolecules 40(17), p.6304-6315(2007) ; (JAEA-J 03256)
 酵素触媒重合法により人工合成されたセルロース高分子の自己秩序化過程を、特異場での化学反応と反応生成物の自己組織化機構に関する普遍的問題として、非平衡状態におけるパターン形成の概念に基づき探求した。化学反応過程における自己秩序化機構は、複合小角散乱法(小角・超小角中性子散乱法並びにX線散乱)によるその場,実時間測定及び走査電子顕微鏡法により解析し、以下の事実を世界で初めて明らかにするとともに、それらの機構を明らかにするモデルも提唱した。(1)酵素触媒として用いたセルラーゼは、反応溶液中で会合体を形成する。(2)酵素会合体中の活性中心から繰り返し合成され、反応溶液中に噴出する莫大な数のセルロースは同会合体の周りに会合し、フラクタル構造を形成する。(3)反応終了時においてセルロース会合体は30nmから30μm(3桁の空間スケール)に渡る表面フラクタル構造を形成する。

35001693
The Result of a wall failure in-pile experiment under the EAGLE project
小西 賢介; 豊岡 淳一; 神山 健司; 佐藤 一憲; 久保 重信*; 小竹 庄司*; 小山 和也*; Vurim, A. D.*; Gaidaichuk, V. A.*; Pakhnits, A. V.*; Vassiliev, Y. S.*
Nuclear Engineering and Design 237(22), p.2165-2174(2007) ; (JAEA-J 03257)
 FBR実用化に向けての炉心安全上の重要課題である、炉心損傷時における再臨界問題の排除に技術的見通しを得るため、EAGLEプロジェクトを進めている。カザフスタン共和国の試験炉IGRを用いて炉内中規模試験(WF試験)を実施し、肉厚3mmのスティール製壁構造の溶融燃料プール接触による破損挙動を調べた。試験の結果、壁の背後にナトリウムが在る場合とない場合との間の壁破損時間の差は1秒未満程度であることがわかった。過渡伝熱計算に基づき壁表面温度履歴の分析を行った結果、ナトリウムで冷やされた壁が早期に破損する現象は、燃料プールから壁に向かう高い熱流束存在の結果として生じていることがわかった。試験の結果は、溶融燃料の流出経路を通じた流出が早期に開始することを示唆しており、これは再臨界問題排除シナリオを構築するうえで有利な特性である。

35001694
Overview of JT-60U results for the development of a steady-state advanced tokamak scenario
竹永 秀信; JT-60チーム
Nuclear Fusion 47(10), p.S563-S578(2007) ; (JAEA-J 03258)
 JT-60Uにおける先進定常トカマク運転シナリオ開発に向けた最新成果を概説する。JT-60Uでは、トロイダル磁場リップル低減を目的にフェライト鋼タイルを真空容器内に設置した。その結果、高速イオン損失が低減し、従来リップルが大きかった壁に近い大体積配位でも高ベータ実験が可能となった。それにより、壁安定化効果を利用して壁なしのベータ限界を超える規格化ベータ値βN=4.2を得た。同領域で問題となる抵抗性壁モード(RWM)の安定化に必要なプラズマ回転速度を調べた結果、従来考えられていた値より小さいプラズマ回転速度でも安定化できることを明らかにした。また、高速イオン損失の低減により実効的な加熱パワーが増大し、中性粒子ビーム(NB)加熱の入射方向選択に裕度が生まれた。中心加熱及びプラズマ電流方向入射NBをおもに使うことによりβN=2.3をELMy Hモードスケーリング則同等もしくはそれ以上の高い閉じ込め性能で、電流拡散時間の12倍に相当する23.1秒間維持することに成功した。さらに、高い自発電流割合(〜70-100%)を持つ負磁気シアプラズマでの自律性の理解、及び電流分布の実時間評価と低域混成波入射パワーの実時間制御による電流分布制御に関して進展があった。

35001695
Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas
藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 井口 春和*; 浜田 泰司*; 中野 治久*; 大島 慎介*; 伊藤 公孝*; 星野 克道; 篠原 孝司; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 伊藤 早苗*; Shats, M.*; Xia, H.*; Dong, J. Q.*; Yan, L. W.*; Zhao, K. J.*; Conway, G. D.*; Stroth, U.*; Melnikov, A. V.*; Eliseev, L. G.*; Lysenko, S. E.*; Perfilov, S. V.*; Hidalgo, C.*; Tynan, G. R.*; Holland, C.*; Diamond, P. H.*; Mckee, G. R.*; Fonck, R. J.*; Gupta, D. K.*; Schoch, P. M.*
Nuclear Fusion 47(10), p.S718-S726(2007) ; (JAEA-J 03259)
 帯状流の物理の実験的進展につきレビューする。新しい測定器により、プラズマ中の帯状流の存在が確認され、その時間空間特性,乱流や閉じ込めとの関係が明らかにされてきた。特に、測地的音波モードという振動帯状流について、測定結果が集積し、理論的進展をうながしている。乱流による帯状流の生成機構も解明されつつある。各国の装置の結果を比較,協力することにより、今後もなお一層、帯状流と閉じ込めとの関係の解明を進めることが重要である。

35001696
Reevaluation of experimental data and analysis on experimental fast reactor JOYO MK-I performance tests
横山 賢治; 庄野 彰*; 石川 眞
Nuclear Science and Engineering 157(3), p.249-263(2007) ; (JAEA-J 03260)
 「常陽」MK-I性能試験で得られた1970年代後半の実験データを、原子力機構の最新の高速炉解析システムで解析して再評価した。高速炉の核設計精度向上を目的として、MK-I性能試験の後に得られた知見や最新の解析手法で得られた計算結果を用いて、ノミナル値及び誤差を再評価した。すべてのノミナル値は本論文で提案される制御棒干渉効果補正式を用いて補正された。また、考えられる誤差要因すべてを評価して定量化した。解析結果は、対象としたすべての核特性(臨界性,制御棒価値,ナトリウムボイド反応度,燃料置換反応度,等温温度係数)に対して、実験誤差及び核データ誤差の範囲内で測定値と一致した。

35001697
Feasibility of designing the encapsulated nuclear heat source reactor with negative void reactivity feedback
大川 剛; Greenspan, E.*
Nuclear Technology 160(3), p.257-278(2007) ; (JAEA-J 03261)
 米国DOEが推進するGENERATION-4に選定されている鉛ビスマス冷却金属燃料のENHS(原子力バッテリー)は、現在までの設計では、正の冷却材ボイド反応度を持っている。そのため、安全性をさらに向上させるために、負のボイド反応度を持つことが可能かどうかについて、パラメータサーベイを実施した。

35001698
Development of a single-crystal X-ray diffraction system for hydrostatic-pressure and low-temperature structural measurement and its application to the phase study of quasicrystals
綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 大村 彩子*; 金子 洋; 青木 勝敏; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*
Philosophical Magazine 87(18-21), p.2905-2911(2007) ; (JAEA-J 03262)
 われわれは、静水圧的高圧下での構造研究を低温領域でも可能とするため、単結晶振動写真法による低温高圧下X線回折装置を構築した。静水圧技術は微弱な変化,複雑な変化を対象としたときに効果的だが、本装置では、超格子反射や散漫散乱の観測を通じて、5-300K,常圧-50GPaの温度圧力領域で、そのような構造変化を捉えることができる。われわれは、本装置を用いて、準結晶物質群の低温高圧下における構造的性質を調べている。その結果、Cd-Yb合金の近似結晶(準結晶物質と局所構造が同一である結晶物質)において、物質内部に配列するカドミウム原子団が、圧力温度に応じて敏感に向きを変え、5種類ものパターンに及ぶ配向秩序構造を示すという著しい現象を発見した。

35001699
Muon spin rotation measurements of the superfluid density in fresh and aged superconducting PuCoGa5
大石 一城; Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Graf, M. J.*; Zhu, J.-X.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; 髭本 亘; 伊藤 孝
Physical Review B 76(6), p.064504_1-064504_10(2007) ; (JAEA-J 03263)
 We have measured the temperature dependence and magnitude of the superfluid density ρs(T) via the magnetic field penetration depth λ(T) in PuCoGa5 using the muon spin rotation technique in order to investigate the symmetry of the order parameter, and to study the effects of aging on the superconducting properties of a radioactive material. The same single crystals were measured after 25 days (Tc = 18.25 K) and 400 days (Tc = 15.0K) of aging at room temperature. The temperature dependence of the superfluid density is well described in both materials by a model using d-wave gap symmetry. Within the context of a strong-coupling, dirty d-wave model, a zero-temperature gap value Δ0 = 3.0kBTc0 is obtained in the fresh sample for a scattering rate Γ=0.005 π kBTc0, which is consistent with Abrikosov-Gor'kov (AG) pair-breaking theory. In the aged sample the same model yields Δ0 = 2.4kBTc0 for Γ=0.010 π kBTc0. This value of Γ is much less than required by the AG pair-breaking formalism. Furthermore, the aged ρs(0) is reduced by at least 70% compared to the fresh sample, which is also incompatible with Δ Tc/Tc0 ˜ 20%, according to AG theory. We conclude that the data in aged PuCoGa5 support the postulate that the scattering from radiation-induced defects is not in the limit of the AG theory of an order parameter which is spatially averaged over impurity sites, but rather in the limit of short-coherence-length superconductivity.

35001700
Structural relations between two ground states of NaV2O5 under high pressure; A Synchrotron X-ray diffraction study
大和田 謙二; 藤井 保彦; 村岡 次郎*; 中尾 裕則*; 村上 洋一; 野田 幸男*; 大隅 寛幸*; 池田 直*; 菖蒲 敬久; 礒部 正彦*; 上田 寛*
Physical Review B 76(9), p.094113_1-094113_10(2007) ; (JAEA-J 03264)
 ANNNI(Axial Next Nearest Neighbor Ising)物質,NaV2O5の基底状態C1/4,C0相の構造的関係をX線回折で調べた。C0相の構造はC1/4相の4層(AAA'A')の一つ(AもしくはA')で説明できることがわかった。ただし、原子変位は27%にまで押さえられる。一方、電荷秩序は完全に起きている。このことは電荷格子結合定数が圧力によって変わっていることを示しており、悪魔の相図を生み出す競合する相互作用比の変化の起源を考えるうえで興味深い。

35001701
Intermittent transport associated with the geodesic acoustic mode near the critical gradient regime
三木 一弘*; 岸本 泰明; 宮戸 直亮; Li, J. Q.*
Physical Review Letters 99(14), p.145003_1-145003_4(2007) ; (JAEA-J 03265)
 イオン温度勾配乱流のグローバルランダウ流体シミュレーションと拡張型プレデター-プレイ理論モデルに基づく、トロイダルプラズマの乱流輸送研究により、geodesic acoustic mode(GAM)の励起と伝搬に関連した新しいタイプの間欠的輸送現象が臨界勾配領域近傍で発見された。これをGAM間欠性と呼ぶが、この間欠性はそのトリガー,減衰及び反復のプロセスにおける新しい時間スケールによって特徴付けられる。間欠的バーストの反復の間、静的な帯状流はゆっくりとした時間スケールで増加して、徐々に乱流を抑制する。このような動的な過程を通して臨界勾配の非線形上方シフト、いわゆるDimitsシフトに至ると考えられる。

35001702
Uniformization of the transverse beam profile by means of nonlinear focusing method
百合 庸介; 宮脇 信正; 神谷 富裕; 横田 渉; 荒川 和夫; 福田 光宏*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams 10(10), p.104001_1-104001_11(2007) ; (JAEA-J 03266)
 本稿では、多重極電磁石が作る非線形磁場による荷電粒子ビームの横方向プロファイルの変換について理論的に検討した。ビーム輸送系においてガウス関数型ビーム強度分布を均一化する際に必要となる多重極磁場強度を明らかにするとともに、ガウス関数型からずれた強度分布の均一化についても定式化した。モデル輸送系を想定し単粒子トラッキングシミュレーションを行い、導出した理論式に従ってビームが均一化されることを確認した。この理論をもとに、原子力機構高崎量子応用研究所AVFサイクロトロン施設におけるビーム均一化の実現可能性をシミュレーションにより調べた。一組の八極電磁石を用いて、ターゲット上で数%の均一度で10cm四方の均一領域を有するビームが形成可能であることを示した。

35001703
Heat suppresses activation of an auxin-responsive promoter in cultured guard cell protoplasts of tree tobacco
Dong, M. A.*; Bufford, J. L.*; 大野 豊; Church, K.*; Dau, M. Q.*; Michels, K.*; Haughton, M.*; Tallman, G.*
Plant Physiology 145(2), p.367-377(2007) ; (JAEA-J 03267)
 タバコ培養孔辺細胞プロトプラスト(GCP)は、高温耐性や高温障害の細胞情報伝達機構の研究のための新規システムを構成する。GCPは、オーキシン及びサイトカイニンを含む培地で32℃で培養すると細胞壁を再構築し分裂を開始する。一方38℃では、GCPは高温耐性を獲得し、細胞壁の構築は行われず、細胞周期が開始されない。この現象がオーキシン制御遺伝子の発現抑制によるものではないかと考え、オーキシン応答性プロモーター制御下にGFPをつなげた遺伝子をGCPに導入し解析した。その結果、高温処理は、オーキシンによる遺伝子発現の活性化を抑制することが明らかとなった。高温ストレスに曝された細胞は、活性酸素種を蓄積することが知られているが、H2O2は32℃でオーキシンによるGFPの発現活性を抑制しなかった。またスーパーオキシドやH2O2スカベンジャーは38℃におけるGFPの発現抑制を解除しなかった。

35001704
Escaping ion measurement with high time resolution during bursting modes induced by neutral beam injection on CHS
篠原 孝司; 磯部 光孝*; Darrow, D. S.*; 清水 昭博*; 永岡 賢一*; 岡村 昇一*
Plasma and Fusion Research (Internet) 2, p.042_1-042_8(2007) ; (JAEA-J 03268)
 A scintillator-based lost ion probe can measure the temporal evolution of both the gyro-radius and the pitch angle of energetic ions escaping a magnetically-confined plasma. On this system, the time resolution of the detailed two-dimensional (2D) measurement is determined by a framing rate of the video camera that records the luminous images produced by the ions striking the scintillator plate. By installing an image-intensified high-speed video camera system, the temporal resolution was improved from about 33 ms to 0.07 ms. We have successfully captured some new fast features caused by bursting modes, whose time scale is a few milli-second, induced by a neutral beam injection.

35001705
Numerical simulation of electron cyclotron current drive in magnetic islands of neo-classical tearing mode
濱松 清隆; 滝塚 知典; 林 伸彦; 小関 隆久
Plasma Physics and Controlled Fusion 49(12), p.1955-1969(2007) ; (JAEA-J 03269)
 新古典ティアリングモード(NTM)による磁気島内での電子サイクロトン電流駆動(ECCD)の数値シミュレーションを行った。EC波の共鳴領域が磁気島のO点近傍に局在すると仮定し、電子のドリフト軌道を追跡するとともに、クーロン衝突とEC波による電子速度の変化をモンテカルロ法で模擬した。その結果、(1)駆動電流はEC波共鳴領域を含むヘリカル磁束内部に強く閉じ込められ、「Snake」状の3次元空間構造を形成すること,(2)電流駆動効率は磁気島のない軸対称磁場の場合に比べて、1.5倍以上改善されること(10MW入射の場合),(3)EC波のパワーを増加させることにより、駆動電流の空間分布はO点近傍に尖塔化が強くなること、すなわち、電流密度の上昇率は電流駆動効率の上昇率を上回ること、がわかった。NTMの安定化はO点近傍に駆動する電流密度が鍵と考えられているため、従来の磁気島のない場合でのECCD解析より、磁気島内でのECCD解析はNTM安定化に必要なECパワーを低減することがわかった。

35001706
Application of Inductively coupled plasma Mass Spectrometry to the determination of uranium isotope ratios in individual particles for nuclear safeguards
Zhang, X. Z.*; 江坂 文孝; 江坂 木の実; 間柄 正明; 桜井 聡; 臼田 重和; 渡部 和男
Spectrochimica Acta, Part B 62(10), p.1130-1134(2007) ; (JAEA-J 03270)
 本研究では、単一ウラン粒子の同位体比分析における誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)法の有効性について検討を行った。まず、マニピュレータを用いた単一粒子移送法,粒子溶解法及び同位体比測定法について検討を行い、一連の分析手順を確立した。同位体標準試料の測定結果として、粒径0.5-3.9μmの粒子について、認証値からの偏差1.8%以内で235U/238U同位体比の測定が可能であった。また、本法は模擬環境試料の分析にも適用され、その有効性が確認された。以上より、ICP-MSを用いた単一ウラン粒子分析法は保障措置のための有効な手段になり得ることが示された。

35001707
Structural analysis of Si(111)-√21×√21-(Ag,Au) surface by using reflection high-energy positron diffraction
深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
Surface Science 601(22), p.5187-5191(2007) ; (JAEA-J 03271)
 典型的な2次元金属薄膜であるSi(111)-√3×√3-Ag表面上に、微量の貴金属原子やアルカリ金属原子を吸着させると、√21×√21超構造を形成する。これらの超構造は、√3-Ag表面に比べて、電気伝導度の急激な増大を示すことが知られている。このように、顕著な物性的変化を示すにもかかわらず、それらの原子配置は未解決のままである。われわれはこれまで、Agを吸着させた√21-Ag構造を調べてきたが、本研究では、√21超構造シリーズを系統的に調べるために他の貴金属原子(Au)吸着誘起による√21構造を調べた。反射高速陽電子回折法を用いて、Si(111)-√21×√21-(Ag,Au)表面からの回折パターンを測定した。得られたパターンは、√21-Ag表面からのものに非常に似た強度分布をしていることがわかった。このことから、貴金属原子吸着誘起√21表面は、同一の原子配置をしていると考えられる。詳細な原子配置を決定するために、ロッキング曲線の測定も行なった。現在、動力学的回折理論に基づいた強度解析を行い、3次元的な原子配置の決定を行っている。

35001708
Surface structure of In/Si(111) studied by reflection high-energy positron diffraction
橋本 美絵; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
Surface Science 601(22), p.5192-5194(2007) ; (JAEA-J 03272)
 Si(111)4×1-In表面超構造は、さまざまな表面解析方法で研究が行われ、擬1次元金属鎖であることが確認されている。また、このSi(111)4×1-In表面を室温から冷却すると、120K程度で8×'2'構造へと相転移することが知られている。この相転移については、低温相の持つ×2超周期及び低温で見られる金属バンドピークが高束縛エネルギー側へシフトしていることから、Peierls型の金属-絶縁体転移、すなわちCDW転移が示唆された。しかし、実験手法によって結論も異なるため、低温における8×'2'構造への相転移のメカニズムについてはまだ解明されてないこともあり、興味深い表面である。これまで原子構造や電子状態については注目されてきたが、有限温度による熱的揺らぎについてはあまり考慮されていない。本研究では、反射高速陽電子回折を用いてロッキング曲線を測定し、動力学的回折理論に基づく強度解析から、低温と室温におけるIn/Si(111)表面構造について調べた。

35001709
Preparation and properties of CMC gel
瀧上 眞知子*; 天田 春代*; 長澤 尚胤; 八木 敏明; 笠原 崇光*; 瀧上 昭治*; 玉田 正男
Transactions of the Materials Research Society of Japan 32(3), p.713-716(2007) ; (JAEA-J 03273)
 カルボキシメチルセルロース(CMC)は水溶性の高分子であり、10%程度のペースト状態で放射線橋かけし、水に不溶な化学ゲルを調製することができる。CMCと酸とを混練するだけで、これまでの放射線橋かけゲルでは作製できない弾力性のあるCMC弾性ゲルを調製できることを見いだした。この新規ゲルは、(1)CMCと酸水溶液とを混練する,(2)上記(1)にγ線照射する,(3)CMCのペーストにγ線照射後に酸水溶液中に浸漬する3つの方法で調製できる。生成直後のゲルの圧縮弾性率は酸の濃度が高くなるのに伴い大きくなり、CMCの置換度,分子量や酸の種類,濃度を変化させ、照射を組合せることにより硬さを広範囲に制御できることを見いだした。CMC弾性ゲルの生成前後のIRスペクトルやEDXの測定結果から、この弾性ゲルは、CMCのカルボキシル基の対イオンとして存在していたNaがHに置換することによりカルボキシル基の解離が押さえられ、CMC分子内あるいは分子間の静電的反発が減少して、CMC分子鎖が凝集してできた物理ゲルであると考えられる。このゲルは、新規で簡便な手法で調製でき、広範囲での応用が期待される。

35001710
核融合開発の現状と展開; 核融合エネルギーの実現に向けて
荒木 政則; 鎌田 裕; 森 雅博; 西谷 健夫
電気評論 92(10), p.38-44(2007) ; (JAEA-J 03274)
 日本原子力研究開発機構が所掌する核融合研究開発の現状と今後の展開について概観する。具体的には、核融合試験装置JT-60を中心とした研究成果を簡潔に示すとともに、国際協力で進める国際熱核融合実験炉ITER計画の展開(設計,R&D等の技術的活動と建設に向けた経緯)、及び核融合エネルギーの実現に不可欠な核融合原型炉の実現に向けた幅広いアプローチ活動について概要を示す。

35001711
Ge/Si(111)-7×7ヘテロエピタキシャル成長におけるストレスその場測定
朝岡 秀人; 山崎 竜也; 社本 真一; Arnoldo, A.*; 後藤 成一*; 末光 眞希*
表面科学 28(9), p.500-503(2007) ; (JAEA-J 03275)
 Si/Geのヘテロエピタキシャル成長において格子定数のミスマッチに起因したストレスが界面に発生し、半導体特性や、ナノドット生成に大きな影響を及ぼすため、応用の観点からも詳細なストレス遷移の理解が重要となる。われわれはSi表面上のGeヘテロ成長過程における原子層オーダーのストレス遷移と、反射高速電子回折(RHEED)法を用いた表面構造・成長形態遷移に関する同時観測を行った。その結果、1原子層未満の初期成長とともに明瞭な圧縮応力が観測され、さらには3次元ナノドットへの成長モードへのストレス・表面形態の遷移過程を詳細に捉えることに成功した。

35001712
宇宙線被ばく線量率の高度・地域・時間依存性
佐藤 達彦
Isotope News (641), p.9-13(2007) ; (JAEA-J 03276)
 原子力機構が中心となって構築した大気中の宇宙線スペクトル計算モデルPARMAを用いて、大気圏内の宇宙線被ばく線量率が高度・地域・時間によりどのように変化するか考察した。本報告では、その考察結果について解説する。

35001713
11B4Cの中性子照射効果とその回復挙動
堂野前 貴子; 舘 義昭; 関根 学*; 諸橋 裕子; 赤坂 尚昭; 小野瀬 庄二
Journal of the Ceramic Society of Japan 115(1345), p.551-555(2007) ; (JAEA-J 03278)
 高速炉で効率的に核分裂生成物を核変換するためには減速材の利用が有効であり、11B4Cはその候補の1つとされているが、11B4Cの照射挙動は制御材用の10B4Cと異なりほとんどデータが得られていない。そこで本論文では、高速炉で照射した11B4Cペレットの外観・微細組織観察及び熱伝導率測定を行い、11B4Cの照射挙動を明らかにした。照射11B4Cの外観は10B4Cと異なり、クラックは観察されなかったが、微細組織には10B4Cと同様に粒内及び粒界にバブルが確認された。11B4Cの熱伝導率は10B4Cよりも大きく、室温から1400℃の間には、10B4Cと同様に3つの回復ステージが観察され、B4Cの回復とヘリウムの分散挙動の関連性が示された。以上から、11B4Cペレットは照射下での安定性が高いことが確認され、減速材適用の可能性が示された。

35001714
高速増殖炉
佐藤 浩司
火力原子力発電 58(10), p.1011-1028(2007) ; (JAEA-J 03280)
 我が国における高速増殖炉技術の研究開発の経緯と現状,今後の計画について、関連サイクル及び国際動向・国際協力を含めて紹介する。

35001715
高温ガス炉
小川 益郎; 日野 竜太郎; 國富 一彦; 佐藤 博之
火力原子力発電 58(10), p.1029-1037(2007) ; (JAEA-J 03281)
 高温ガス炉は原子力エネルギーの利用分野拡大のための最適な炉である。本報では、高温ガス炉の特長である、多様な産業への熱利用,高い熱効率,高燃焼度及び高い固有の安全性を述べるとともに、日本及び世界各国における高温ガス炉開発の現状を報告する。

35001716
核融合
二宮 博正
火力原子力発電 58(10), p.1038-1046(2007) ; (JAEA-J 03282)
 核融合研究開発の現状と今後の展開について解説する。はじめに炉心プラズマ研究の基礎から最近の成果について述べ、次に日,欧,米,ロシア,中,韓,インドの7極で建設が進められているITER計画について、その概要及び装置と主要技術の現状について述べる。最後に、日欧で進めることが決定した幅広いアプローチ活動の3つのプロジェクトの概要を紹介している。

35001717
完新世における阿寺断層帯湯ヶ峰断層の活動
廣内 大助*; 安江 健一; 内田 主税*; 平松 孝晋*; 谷口 薫*; 杉戸 信彦*; 金田 平太郎*
活断層研究 (27), p.201-209(2007) ; (JAEA-J 03283)
 阿寺断層帯を構成する活断層の一つである湯ヶ峰断層において、完新世の活動履歴を明らかにするためにトレンチ掘削調査を実施した。その結果、腐植土や礫層を変位させる断層を確認し、傾斜不整合などの証拠から少なくとも4回の地震活動が明らかになった。

35001718
耐放射線性SiC半導体デバイス開発の現状
大島 武
工業材料 55(10), p.60-64(2007) ; (JAEA-J 03284)
 耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体素子の開発の現状を、金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)のγ線照射効果及びpn接合ダイオードのイオン照射効果を中心にレビューする。SiC MOSFET開発では、しきい値電圧やチャンネル移動度といった素子特性とゲート酸化膜の作製方法の関係を紹介し、さらには素子特性劣化の原因となる界面準位濃度の評価方法に関して解説する。pn接合ダイオードへのイオン照射効果では、イオン誘起過渡電流評価により得られた電荷収集効率(CCE)と入射イオンの種類、エネルギーの関係を述べる。特に、十数MeV重イオン入射の際に観測されるCCE低下の原因が、高密度の電子-正孔対が発生することで電界が一時的に遮蔽され、その間に電子-正孔対の再結合が発生するためであることを明らかにした成果について紹介する。

35001719
高温耐食性を有するSiCセラミックスを用いた硫酸分解器の開発
野口 弘喜; 大田 裕之*; 寺田 敦彦; 日野 竜太郎
混相流 21(3), p.265-273(2007) ; (JAEA-J 03285)
 日本原子力研究開発機構では、高温ガス炉の核熱を利用した水素製造技術の一つである熱化学法ISプロセスの研究開発を進めている。中でも、ヘリウムガスの熱を用いて、300℃〜500℃の高温下で、濃硫酸を蒸発・分解する硫酸分解器は、一般硫酸工業での使用条件を大幅に超えた過酷な条件で使用される熱交換型化学反応器であり、ISプロセス内で最も厳しい腐食条件に曝される機器である。本稿では、ISプロセスの研究概要を述べるともに、硫酸分解器に関する研究開発について、SiCブロックの試作,シール気密性試験、及び硫酸沸騰熱伝達試験から得られた知見について報告する。

35001720
重い電子系形成途上で出現するNpPd5Al2の異方的超伝導
青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 立岩 尚之; 池田 修悟; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 安岡 弘志; 山上 浩志*; 摂待 力生*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦
固体物理 42(9), p.569-580(2007) ; (JAEA-J 03286)
 ネプツニウム化合物において初めて超伝導体を発見した。新物質NpPd5Al2は、希土類及びアクチノイドではこれまで報告されていなかった、新しい組成・構造を持つ物質である。f電子系としてはかなり高い超伝導転移温度5Kを有するほか、Np 5fによる強い磁性との共存,重い電子状態の形成とそれが作り出すクーパー対,常磁性効果を反映した上部臨界磁場における1次転移など、従来の超伝導体とは著しく異なる性質を示すことがわかってきた。

35001721
MOX燃料を使用した高温ガス炉の核熱設計
毛利 智聡; 西原 哲夫; 國富 一彦
日本原子力学会和文論文誌 6(3), p.253-261(2007) ; (JAEA-J 03287)
 日本原子力研究開発機構では、電力水素併産型高温ガス炉(GTHTR300C)の研究開発を進めている。将来、高速増殖炉サイクル実現後に、GTHTR300Cが高速炉と共存していくためには、濃縮ウランの代わりにプルトニウムを使用する必要がある。混合酸化物(MOX)燃料を使用した炉心の成立性を確認するために、核熱設計を実施した。その結果、運転期間450日,平均取出し燃焼度123GWd/tonの性能を有する炉心を設計することができた。通常運転時の燃料最高温度は1400℃以下、最大出力密度は13W/cm3以下、炉停止余裕は1.0%Δk/kk'以上、反応度係数は負となり、安全上の要求を満足した。

35001722
高温ガス炉における領域別温度係数の適用効果及び伝熱計算モデルの改良
高松 邦吉; 中川 繁昭; 武田 哲明
日本原子力学会和文論文誌 6(3), p.262-275(2007) ; (JAEA-J 03288)
 高温工学試験研究炉(HTTR)は、原子炉熱出力30MW,原子炉入口冷却材温度395℃,出口850℃/950℃の我が国初の高温ガス炉(HTGR)である。一般にHTGRは非常に大きな固有の安全性を持つとされている。HTTRでは、安全性実証試験として循環機停止試験を実施しており、冷却材流量低下事象に対して原子炉を緊急に停止させなくても、原子炉出力は安定状態に落ち着き、炉内温度の過渡変化が非常に緩慢であるという、高温ガス炉の固有の安全性を実証している。本研究では、循環機停止試験の試験データを用いて、動特性解析コードの検証を行った。検証の結果、単チャンネルモデルを用いた1点炉近似の解析結果は試験データと差があるため、新たに炉心全体のモデルを追加した結果、試験データが再現され炉心動特性解析は妥当であることを確認できた。

35001723
Solvent extraction and stripping of lanthanides into ionic liquids with a multidentate ligand
下条 晃司郎; 長縄 弘親; 久保田 冨生子*; 後藤 雅宏*
日本イオン交換学会誌 18(4), p.370-373(2007) ; (JAEA-J 03289)
 N,N,N',N'-tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine(TPEN)を配位子としてランタノイドのイオン液体への抽出挙動と逆抽出を検討した。その結果、イオン液体を用いた場合、一般有機溶媒であるクロロホルムを用いた系より大幅に高い抽出能を示すことが明らかとなった。また、逆抽出操作についても酸性水溶液を用いることで可能であった。さらに、逆抽出の際、クロロホルム系では抽出相のすべてのTPENが水相へ溶出するが、イオン液体系では全く溶出が起こらなかった。

35001724
Zirconium(IV) loaded bifunctional fiber containing both phosphonate and sulfonate as arsenate adsorbent
Awual, Md. Rabiul*; 城 昭典*; 玉田 正男; 片貝 秋雄
日本イオン交換学会誌 18(4), p.422-427(2007) ; (JAEA-J 03290)
 ホスホン酸イオンとスルホン酸イオンの双方を交換基として有する二官能性陽イオン交換繊維にZr(IV)を担持して繊維状ヒ酸イオン吸着剤を調製した。この二官能性陽イオン交換繊維は前駆体繊維へホスホン酸基とスルホン酸基を導入して合成した。前駆体繊維はポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維へクロロメチルスチレンとスチレンを共グラフト重合して得た。Zr(IV)を担持した繊維のヒ酸イオン吸着剤としての性能はカラム法によって評価した。Zr(IV)担持繊維を充填したカラムは0.016mM(1.2mg of As/dm-3)のヒ酸イオンを含む酸性溶液を流速200h-1で通液した場合でもヒ酸イオンを除去できた。塩化物イオン,硝酸イオン並びに硫酸イオンのナトリウム塩はヒ酸イオンの吸着を妨害しないのみならず、ヒ酸イオンの吸着を10%程促進した。吸着されたヒ酸イオンは水酸化ナトリウムによって定量的に溶離された。

35001725
高空げき率の異方性水平多孔質層内の自然対流発生臨界レイリー数
椎名 保顕; 菱田 誠*
日本機械学会論文集,B 73(733), p.1876-1883(2007) ; (JAEA-J 03291)
 水平伝熱面間に高い空隙率で金属細線等を挿入した場合の水平多孔質層内自然対流発生の臨界レイリー数を、流体の粘性抵抗を考慮するとともに、浸透度及び熱拡散率の異方性を考慮することにより安定性解析で求め、実験と比較した。この場合xy方向の浸透度に対するz方向浸透度の比は1/2となるが、熱拡散率の異方性は挿入する円柱細線の種類及び空隙率に依存する。解析の結果、臨界レイリー数はダルシー数が増加すると減少するが、xy方向に対するz方向の実効熱拡散率の比が減少するとともに小さくなり、ダルシー数が約1以上では一定値を示すこと、臨界レイリー数は熱拡散率の比が0の極限で最小値約690.8をとること、熱拡散率比の減少とともに、ダルシー則が成立するダルシー数の上限値は小さくなること等が明らかにされた。また、熱拡散率の比が1の条件で行われた実験と解析の結果は非常によく一致することが示された。

35001726
3Dレーザースキャナーの受光強度画像を用いた画像処理による岩相区分の試み; 瑞浪超深地層研究所に分布する瑞浪層群での適用事例
持田 裕之; 天野 健治; 鶴田 忠彦
応用地質 48(3), p.126-131(2007) ; (JAEA-J 03292)
 トンネル等の坑壁地質調査では、短時間に効率的かつ良質な地質データを取得する必要があるが、坑内照明等のデジタルカメラ画質への影響,デジタルカメラ画像を合成する際の画像補正による画質低下,地質技術者の技量による地質スケッチの品質差など、さまざまな技術的課題が挙げられる。ここでは、瑞浪超深地層研究所の立坑に分布する新第三紀中新世の瑞浪層群を対象に、坑内照明の影響を受けない3Dレーザースキャナー計測の適用試験を行い、計測で得られた白黒の受光強度画像を用いて画像処理により岩相区分を試みた。その結果、受光強度画像は照明や画像加工のノイズの少ない客観的なデータであり、複数の画像処理手法を用いてスケッチと整合的に岩相区分を行えることが明らかになった。この手法により、今後の坑壁地質調査作業の効率化,高度化が図れる可能性がある。

35001727
励起光の発散角を利用した超広帯域光パラメトリックチャープパルス増幅法
小川 奏; 赤羽 温; 張本 鉄雄*; 青山 誠; 辻 公一; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一
レーザー研究 35(9), p.596-598(2007) ; (JAEA-J 03295)
 アト秒パルス発生のための数サイクルパルス光を生成するためには、400nmを超える超広帯域な増幅帯域が必要である。この超広帯域増幅を実現するために、光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)法を用いた研究が盛んに行われている。このOPCPA法を用いた超広帯域増幅の手法としては、これまでのところnon-collinear法や種光に分散を持たせるといったことが主流であった。そこで本研究では、新たに励起光に発散角をつけることを提案した。これにより、シングルステージでありながら波長1,000nmを中心として400nmに及ぶ超広帯域増幅を達成した。このとき用いた結晶はBBO結晶であり、また、このとき得られた増幅利得は1.2×105であった。

35001728
ISプロセス水素製造装置のための耐食材料
田中 伸幸; 野口 弘喜; 岩月 仁; 久保 真治; 寺田 敦彦; 小貫 薫; 日野 竜太郎
硫酸と工業 60(10), p.171-176(2007) ; (JAEA-J 03296)
 日本原子力研究開発機構では、将来のエネルギー技術のために、熱化学ISプロセスによる水素製造法の研究開発を行っている。ISプロセスはプロセス流体として硫酸やヨウ化水素酸といった腐食性の強い物質を高温で使用するためプラント材料に優れた耐食性が要求される。これまでに多くの耐食材料に対する研究が行われてきた結果、高温の気相環境では汎用の耐熱合金が使用可能であり、液相環境についてはガラスライニングなどのコーティング技術やSiCなどのケイ素系セラミックスが候補材となることがわかった。

35001729
極微量分析における不確かさ理論; モノを測ることの科学
大澤 崇人
統計情報 56(10), p.36-40(2007) ; (JAEA-J 03297)
 極めて微量な物質を測定することは科学の発展に対して極めて重要であるが、微量になればなるほど分析の難易度は増大していく。本稿では微量な物質を測定する際に行われる統計処理について、できるかぎりわかりやすく解説した。昨今では誤差の概念が否定され、不確かさという概念が導入されつつある。この点を踏まえながら、どのように不確かさが伝播し、最終的な測定値が得られるのかを数式を用いることなく説明した。

35001730
EB-PVDによる遮熱コーティングの残留応力のX線評価
鈴木 賢治*; 和田 国彦*; 松原 秀彰*; 菖蒲 敬久; 川村 昌志*; 田中 啓介*
材料 56(7), p.588-593(2007) ; (JAEA-J 03298)
 Niベースの超合金であるIN738LCは基質材料として使われ、CoNiCrAlYはその上にボンドコートとしてプラズマスプレーにより押し固められている。その上にZrがEV-PVD法によりトップコーティングされている。本試験では基盤回転数の異なる試料に関して、組織観察及び残留応力測定を行った。SEM観察の結果から、Zrコーティングは(111)方向に成長した柱状組織を有していることがわかった。また表面の残留応力は、基盤回転数が減少するに従い圧縮の残留応力が大きくなることがわかった。

35001731
高エネルギー放射光白色X線を用いた材料内部ひずみ測定
柴野 純一*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 平田 智之*; 金子 洋; 小林 道明*
材料 56(10), p.985-992(2007) ; (JAEA-J 03299)
 高エネルギー白色X線を用いた応力測定技術開発を原子力機構専用ビームラインを用いて行った。鉄鋼材の1つであるWEL-TEN780E(JIS G3128 SHY685)に負荷ひずみを加えた状態で内部ひずみをエネルギー分散法により測定した結果、マクロひずみとほぼ同等なひずみを求めることに成功した。特に本手法では、50μm程度の微小領域のひずみを求めることができることから、今後き裂先端などの局所ひずみを求めるなどの応用が期待される。

35001732
Control of current profile and instability by radiofrequency wave injection in JT-60U and its applicability in JT-60SA
諫山 明彦; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 井手 俊介; 濱松 清隆; 藤田 隆明; 細山 博己; 鎌田 裕; 長崎 百伸*; 大山 直幸; 小関 隆久; 坂田 信也; 関 正美; 末岡 通治; 武智 学; 浦野 創; JT-60チーム
AIP Conference Proceedings 933 , p.229-236(2007) ; (JAEA-J 03300)
 電流分布及び不安定性を制御することは、高ベータプラズマを維持するうえで重要である。JT-60Uでは、2GHz帯の低域混成波(LH)入射装置を用いた実時間電流分布制御、及び110GHz電子サイクロトロン波(EC)入射装置を用いた新古典テアリング不安定性(NTM)の安定化を行った。実時間電流分布制御においては、モーショナル・シュタルク計測により実時間で安全係数を測定し、LH波を最適なパワーで入射するシステムを開発した。その結果、LH波入射により安全係数の極小値qminを指令値通りに制御することに成功した。NTM安定化に関しては、EC電流駆動によりm/n=2/1のNTMの安定化を行った(m, nはそれぞれポロイダルモード数、及びトロイダルモード数)。特に、ECCD位置の違いによる安定化効果及び不安定化効果を実験的に明らかにした。また、TOPICSコードを用いてNTMの時間発展のシミュレーションを行った結果、実験において観測されたNTMの安定化及び不安定化が再現されることを明らかにした。また、TOPICSコードを用いてJT-60SAにおけるNTM安定化のシミュレーションを行った。シミュレーションにおいて必要となる未定乗数はJT-60UのNTM実験により得られたものを用いた。その結果、EC波入射角度を最適化すると、空間的に非常に局在化した電流駆動が得られ低いEC波パワーでNTMが安定化できることが明らかになった。

35001733
Application of a comprehensive sensitivity analysis method on the safety assessment of TRU waste disposal in Japan
大井 貴夫; 高瀬 博康*; 稲垣 学; 小山田 潔*; 曽根 智之; 三原 守弘; 江橋 健; 仲島 邦彦*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.985 , p.129-134(2007) ; (JAEA-J 03301)
 放射性廃棄物の地層処分の安全評価の信頼性を得るためには、多様な不確実性の影響を考慮する必要がある。本研究では、統計的手法に基づいて不確実性の観点から決定論的影響解析を補完することができる包括的感度解析手法を開発した。この手法は、キーパラメータや任意の目標値を下回るためのパラメータ値の組合せである成立条件を抽出することができる手法である。このアプローチを日本のTRU廃棄物の地層処分の安全評価に適用し、システムの安全性に対する不確実性の影響を包括的に評価するとともに、システムの性能の特性や今後の重要な研究課題をわかりやすく示した。

35001734
Evaluation of fracturing process of soft rocks at great depth by AE measurement and DEM simulation
水戸 義忠*; Chang, C. S.*; 青木 謙治*; 松井 裕哉; 丹生屋 純夫; 南 将行*
Proceedings of 11th Congress of the International Society for Rock Mechanics (ISRM 2007), Vol.1 , p.273-276(2007) ; (JAEA-J 03302)
 本研究では、堆積軟岩の破壊過程における応力変化とAE挙動の関連性を把握することを目的として、堆積軟岩の高剛性三軸圧縮試験時にAE計測を行うことで、AEパラメータと応力変化の関係を検討した。さらに、応力変化と破壊現象の関連性を把握することを目的として、粒状体個別要素法によって高剛性三軸圧縮試験のシミュレーションを行うことで、応力変化と破壊過程の関係を検討した。これらの検討の結果、卓越AE周波数の変化が堆積軟岩の破壊過程の評価に対して有効なAEパラメータであることが明らかとなると同時に、応力変化と破壊過程の関連性が明らかになった。また、実際に観測されたボアホール・ブレイクアウト現象をシミュレートし、原位置岩盤への適用性を検討した。

35001735
RELAP5 analysis of ROSA/LSTF vessel upper head break LOCA experiment
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) , 3p.(2007) ; (JAEA-J 03303)
 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1〜2.5%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。

35001736
Numerical analysis of melting/solidification phenomena using the extended finite element method
内堀 昭寛; 大島 宏之
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 12p.(2007) ; (JAEA-J 03304)
 核燃料サイクルには燃料や廃棄物の融解・凝固プロセスが存在する。それらプロセスの成立性評価には数値解析が有効であることから、本研究では拡張有限要素法(eXtended Finite Element Method: X-FEM)を用いた融解・凝固現象の数値解析手法を開発している。X-FEMは、固液界面の移動を固定メッシュ上で精度よく再現することが可能な手法であり、ほかの解析手法に比べて適用範囲が広いと考えられるが、液相流動を含む問題に対して検証解析を実施した報告例はまだない。本研究では、融解・凝固問題に対するX-FEMの適用方法を検討するとともに、多次元系で液相流動を考慮する場合の検証解析を実施した。

35001737
Application of LES with near wall model in nuclear plant thermal hydraulics
高田 孝*; 山口 彰*; 田中 正暁; 大島 宏之
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 12p.(2007) ; (JAEA-J 03305)
 ラージエディシミュレーション(LES)は、時間平均乱流モデルと比べて振動や周波数特性といった乱流特性を分析するのに優れる反面、壁面が存在する体系や高精度SGSモデルを使用した場合は多大な解析コストがかかるという欠点を有する。本研究では、これらの欠点を緩和する可能性のあるLESとして、シンプルなSGSモデルと壁面近傍モデルを組合せた方法を提案し、この手法の工学的利用可能性を確認するため、原子炉熱流動の課題でもある温度揺らぎ現象や燃料集合体内flow pulsation現象への適用解析を実施した。この結果、現象を十分再現できることを確認した。

35001738
Thermal influence on steam generator heat transfer tube during sodium-water reaction accident of sodium-cooled fast reactor
山口 彰*; 高田 孝*; 大島 宏之; 栗原 成計
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 12p.(2007) ; (JAEA-J 03306)
 ナトリウム-水反応はナトリウム冷却高速炉の設計基準事故である。蒸気発生器で伝熱管が破損すると、高圧の水蒸気がナトリウム中に噴出、ナトリウム-水反応を引き起こし、隣接する伝熱管に破損が伝播する可能性がある。安全性を確認するためには、隣接伝熱管の温度変化を評価する必要がある。そこで本研究では、伝熱管の温度変化を求める解析手法を開発した。また、本手法をJAEAで実施した実験解析に適用し、その良好な予測精度を確認するとともに、多成分・多相流の特性把握及び伝熱管表面の熱伝達評価を実施した。

35001739
Core dynamics analysis on reactivity insertion and loss of coolant flow tests for HTGRs
高松 邦吉; 中川 繁昭; 武田 哲明
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 13p.(2007) ; (JAEA-J 03307)
 HTTRを用いた安全性実証試験は、高温ガス炉(HTGR)の固有の安全性を実証し、安全評価及び設計手法を高度化するために実施されている。反応度添加試験はHTTRの安全性実証試験の一つであり、原子炉出力制御系が動作しない状態で制御棒を引き抜くことで、急激な原子炉出力の上昇を模擬する。また、冷却材流量喪失試験は循環機3台中の1台又は2台を停止することで、原子炉出力の急激な減少を模擬する。本報告では、これら安全性実証試験の実測値を用いて新しい解析モデルを評価した結果を示す。特に、領域別温度係数,領域別温度上昇及び出力密度分布の関係を表す数式を用いて反応度の変化を明らかにした。

35001740
Experimental study of gas entrainment phenomena; Developing process of surface vortex
江連 俊樹; 木村 暢之; 林 謙二; 上出 英樹
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 13p.(2007) ; (JAEA-J 03308)
 原子炉容器のコンパクト化に伴い、炉容器内のナトリウム自由液面からのガス巻き込み防止が炉設計上の重要課題となっており、ガス巻き込みの発生基準や裕度を明らかにすることが求められている。本研究では、水-空気系の実験装置にて自由表面渦によって発生するガス巻き込みに関する可視化実験を行い、スキャニングミラーを用いた複数断面でのPIVを適用し、渦周囲の速度場の時間及び、空間的な発達過程を調査した。その結果、渦発達の重要な因子である下降流速の空間的な発達過程を明らかにした。

35001741
Study on thermal striping phenomena in triple-parallel jet; Investigation on non-stationary heat transfer characteristics based on numerical simulation
木村 暢之; 上出 英樹; Emonot, P.*; 長澤 一嘉*
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 14p.(2007) ; (JAEA-J 03309)
 温度の異なる流体の混合により発生する温度変動に起因する高サイクル熱疲労現象を評価するために、平行三噴流水流動試験体系を対象とした流体構造連成解析を実施した。これにより、構造材表面での温度変動強度の減衰を定量的に明らかにするとともに、温度変動の伝達挙動の評価を行った。

35001742
Development of numerical method for simulation of gas entrainment phenomena
伊藤 啓; 山本 義暢*; 功刀 資彰*
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM) , 15p.(2007) ; (JAEA-J 03310)
 ガス巻込み現象の直接数値解析を目的として高精度気液二相流解析手法の開発を行っている。本件では、構造格子系において開発されたMARS法のコンセプトに基づき、体系形状模擬性に優れる非構造格子系における手法開発を実施した。検証解析の結果、開発した手法が従来の高精度手法と同等以上の解析精度を有することを確認した。また、各相の体積保存性を満足させるために流体率輸送に関する修正手法を構築した結果、修正を行わない場合と比較して非構造格子系において高精度な解を導くことが可能となった。表面張力計算手法についても検討を行い、界面からの距離関数を再構築して界面曲率の計算を行う手法が最も高精度であることを確認した。

35001743
System chemical decontamination technology by the IF7 gas
江間 晃; 杉杖 典岳; 財津 知久
Proceedings of 2007 ANS Topical Meeting on Decommissioning, Decontamination and Reutilization & Technology Expo (DD&R 2007) (CD-ROM) , 3p.(2007) ; (JAEA-J 03311)
 ウランで汚染された機器をデコミッションするとき、解体プロセスと放射性廃棄物の処分プロセスが行われるが、これらプロセスは、膨大なコストを要する。そこで、これらのコストを最小化するため、われわれは、解体前にクリアランスレベルまで対象機器を除染する、新しい除染技術を開発している。

35001744
Activities of OECD/NEA expert group on assay data of spent nuclear fuel
Rugama, Y.*; 須山 賢也; Brady Raap, M.*
Proceedings of 2007 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2007) (CD-ROM) , 4p.(2007) ; (JAEA-J 03312)
 OECD/NEA原子力科学委員会臨界(NSC)安全性専門家会合(WPNCS)のメンバーは、使用済燃料同位体組成の測定データの重要性を以前より認識していた。これらのデータは、燃焼度クレジットの適用に関連した臨界安全評価と同様に地層処分場における臨界性の評価や、燃料が解体された状態で扱われる核燃料再処理のような分野で重要である。本レポートは、OECD/NEA/NSC/WPNCS 傘下に新しく設立された、使用済燃料同位体組成データ(PIEデータ)に関する専門家会合の概要を与える。

35001745
Separation of actinides(III) from lanthanides(III) by extraction chromatography using new N,N'-dialkyl-N,N'-diphenylpyridine-2,6-dicarboxyamides
有阪 真; 渡邉 雅之; 木村 貴海
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.111-113(2007) ; (JAEA-J 03313)
 3価アクチノイドのランタノイドからの分離に関して、ピリジンジカルボキシアミド(PDA)を抽出剤とする抽出クロマトグラフィーの有効性を調べた。また、カラム操作の際、抽出剤の溶出(=吸着剤の劣化)がしばしば問題となるため、側鎖のアルキル基の長さが異なるブチル-PDA,オクチル-PDA,デシル-PDA,ドデシル-PDAを用いて実験を行い、溶出に対する側鎖の影響も併せて調べた。Am(III)及びEu(III)の硝酸溶液からPDA-吸着剤への分配係数(K d)をバッチ法で測定し、それらの吸着挙動を調べた。どのPDAを用いた場合も、Am(III)とEu(III)のK dは、水相の硝酸濃度の増加に伴いともに増加した。一方、それらの吸着挙動は側鎖の長さにはほとんど依存しなかった。Am(III)/Eu(III)間の分離係数(= K d(Am)/Kd(Eu))は、オクチル-PDAで約7、デシル-PDAで約8と両元素を分離するには十分な値を示した。また、抽出剤の溶出は、側鎖の長さが長くなるにつれて抑制されることを明らかにした。

35001746
Separation of Actinide(III) from Lanthanide(III) by thermosensitive gel copolymerized with TPEN derivatives
竹下 健二*; Fugate, G.*; 松村 達郎; 中野 義夫*; 森 敦紀*; 福岡 幸雄*
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.120-125(2007) ; (JAEA-J 03314)
 TPENの誘導体であるN,N,N',N'-tetrakis(4-propenyloxy-2-pyridylmethyl)ethylenediamine(TPPEN)をpoly-N-isopropylacrylamide(NIPA)に共重合して合成した感温性ゲルを利用し、温度スイング抽出法によるAm(III)とEu(III)の抽出分離を試みた。Am(III)とEu(III)の分離はゲルが膨潤状態である5℃において観察され、pH5.2において分離係数18であった。ゲルに抽出されたAm(III)の90%以上が、膨潤状態(5℃)から収縮状態(40℃)へのゲルの体積相転移に伴って、ゲルから放出された。また、Am(III)の模擬としてソフト金属であるCd(II)を使用した温度スイング抽出繰り返し試験を行った結果、5℃-40℃間での温度スイング操作によってCd(II)は安定して抽出・放出を繰り返した。さらに、放射線照射のAmとEuの抽出に対する効果を、γ線照射(10kGy)とα核種(244Cm)長期吸着試験によって評価し、TPPEN-NIPAゲルは、これらの照射試験によって損傷を受けることはないことを確認した。これらの結果は、温度スイング抽出法が、分離変換技術に不可欠なMA/Ln分離プロセスに適用可能であることを示唆している。

35001747
Launch of fast reactor cycle technology development project in Japan
佐賀山 豊
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.251-258(2007) ; (JAEA-J 03315)
 日本原子力研究開発機構(JAEA)は、電気事業者と協力して、高速増殖炉サイクル実用化研究開発プロジェクト(FaCTプロジェクト)を開始した。FaCTプロジェクトは、過去7年間実施してきた実用化戦略調査研究(FS)の結果に基づいたものである。FSでは、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、主として開発を進めていくべき主概念として選定した。2015年のマイルストーンに向けて、主概念の概念設計研究及び革新技術の研究開発を実施する。FSの開始段階で設定した開発目標について、FSの成果及び社会環境や世界情勢の変化を踏まえてFaCTプロジェクトのための開発目標として見直しを行った。また、国際標準に値する高速増殖炉サイクル技術とその効率的な開発を目指して国際協力を推進していく。

35001748
Conceptual study of measures against heat generation for TRU fuel fabrication system
川口 浩一; 滑川 卓志
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.290-295(2007) ; (JAEA-J 03316)
 環境負荷低減を目的にマイナーアクチニド(MA)を炉内で燃焼させるTRU燃料は、含有するMAの崩壊熱により、高い発熱を示す。簡素化ペレット法燃料製造システムにおいては、原料粉末やペレットの酸化,被覆管の酸化等の影響が懸念される。発熱量20W/kgHM程度の燃料を扱う燃料製造システムにおける除熱対策の概念検討を行い、粉末容器,O/M調整炉,燃料要素バンドルについて熱流動解析によって対策の有効性を確認した。

35001749
Development of centrifugal contactor with high reliability
岡村 信生; 竹内 正行; 荻野 英樹; 加瀬 健; 小泉 務
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1070-1075(2007) ; (JAEA-J 03317)
 JAEAでは、20年に渡り遠心抽出器の開発を実施してきた。RETFに導入する第1世代遠心抽出器の開発は、10年前に終了している。現在は、実プラントへ適用するために、より高信頼性を有する遠心抽出器の開発を実施している。この第2世代遠心抽出器開発では、長寿命化,機械的信頼性が重要となる。本発表は、機械的信頼性の向上を目的とした転がり軸受けと磁気軸受けという2種類の駆動系の耐久試験結果について報告するものである。

35001750
Chemical separation of actinides from high level radioactive liquid waste using diglycolamide (DGA) compounds
佐々木 祐二; 北辻 章浩; 須郷 由美; 朝倉 俊英; 木村 貴海
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1117-1120(2007) ; (JAEA-J 03318)
 高レベル廃液(HLW)の処理に関して革新的な化学分離プロセスを当研究グループで開発中である。これには二つの主要な分離ステージが存在する。一つはTRU,ランタノイド(Ln)の共抽出ステージで、もう一つはTRUをLnから分離するものである。前者で用いるジグリコールアミド(DGA)化合物は幾つかの優れた特徴を持っているが、中でも硝酸溶液から高いアクチノイドの分配比を示す。DGA化合物はアミドの窒素原子に結合するアルキル基を代えることにより水溶性,疎水性などの物性を変化させることができる。テトラデシル(TDd)DGAは疎水性が高くNd抽出で第三相を生成しない、またテトラメチル(TM)DGAは水溶性であり、アクチノイドを一括逆抽出できる。これらDGAの特徴を把握し、有効に用いることで効率的な化学分離プロセスを検討した。

35001751
Study on selective separation of uranium(VI) by new N,N-dialkyl carboxyamides
鈴木 伸一; 矢板 毅; 須郷 由美; 木村 貴海
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1137-1141(2007) ; (JAEA-J 03319)
 われわれの研究グループでは、FBRの使用済燃料再処理において、ウラン(VI)を選択的に分離回収できる化合物として、N,N-di-(2-ethl)hexyl-(2,2-di-methyl)-propanamide(D2EHDMPA)を提案した。しかし、このD2EHDMPAは、プルトニウム(IV)やネプツニウム(VI)からウラン(VI)を選択的に分離回収できるが、有機相へのウラン(VI)の抽出容量が小さいということが明らかになった。そこで、ウラン(VI)高除染選択分離のために19種類の新規化合物を合成し、U(VI)/Pu(IV)の分離特性,高濃度ウラン(VI)の抽出特性について検討した。その結果、U(VI)-Pu(IV)の分離性を維持し、D2EHDMPAよりもU(VI)の抽出容量の大きなN,N-di-hexyl-(2-ethyl)-butanamide(DH2EBA)やN,N-di-octyl-(2-ethyl)-butanamide(DO2EBA)などの新規化合物を開発した。また、N,N-ジアルキルアミドの耐放射線性評価においては、リン酸トリブチル(TBP)と同等の耐放射線性であることを確認できた。

35001752
An Effective loading method of americium targets in fast reactors
大木 繁夫; 佐藤 勇; 水野 朋保; 林 秀行; 田中 健哉
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1280-1288(2007) ; (JAEA-J 03320)
 Recently, the development of target fuel with high americium (Am) content has been launched for the reduction of the overall fuel fabrication cost of the minor-actinide (MA) recycling. In the framework of the development, this study proposes an effective loading method of Am targets in fast reactors. As a result of parametric survey calculations, we have found the ring-shaped target loading pattern between inner and outer core regions. This loading method is satisfactory both in core characteristics and in MA transmutation property. It should be noted that the Am targets can contribute to the suppression of the core power distribution change due to burnup. The major drawback of Am target is the production of helium gas. A target design modification by increasing the cladding thickness is found to be the most feasible measure to cope with the helium production.

35001753
Development of uranium crystallization system in "NEXT" reprocessing process
大山 孝一; 野村 和則; 鷲谷 忠博; 田山 敏光; 矢野 公彦; 柴田 淳広; 小巻 順; 近沢 孝弘*; 菊池 俊明*
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1461-1466(2007) ; (JAEA-J 03321)
 次世代の再処理技術として、安全性の向上と高経済性が要求される中、晶析技術は将来技術として最も注目されている技術である。原子力機構は、三菱マテリアル,埼玉大学及び早稲田大学とともに晶析プロセス開発と連続処理が可能な晶析装置開発を並行して行ってきた。晶析プロセス開発においては、原子力機構の高レベル放射性物質研究施設(CPF)を中心に、国内外の研究機関のフィールドにて、照射済燃料溶解液等を用いた基礎試験を実施し、フローシート検討を行うとともに、さらにより純粋な結晶を得るために、結晶精製研究を行っている。また、晶析装置開発においては、各種の晶析装置構造の検討を経て、最も有望な晶析装置として、回転キルン型連続晶析装置の型式を選定し、ウラン溶液での基本特性データを取得した。また、工学規模の晶析装置を製作し、システム性能試験を実施した。本報において、晶析プロセスの技術開発を報告する。

35001754
Development of advanced head-end systems in "NEXT" process
鷲谷 忠博; 小巻 順; 船坂 英之
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1467-1473(2007) ; (JAEA-J 03322)
 日本原子力研究開発機構では、FBRサイクル実用化研究の一環として、再処理コストの低減とプロセスの簡素化,廃棄物発生量の低減等の特徴を有する先進湿式法再処理技術(NEXTプロセス)の開発を行っている。この先進湿式法再処理では、合理的な燃料集合体の解体及びせん断システムの開発と連続溶解システムの開発を行っている。解体システムでは信頼性の高い機械式ラッパ管切断技術を採用し、せん断及び溶解システムでは、後の晶析工程に最適なシステムとして、燃料ピンの短尺せん断技術,燃料の連続溶解技術を採用している。JAEAでは、これまでに基礎試験から工学規模での機器開発を実施し上記システムの成立性の見通しを得てきた。本発表では、これらの前処理システムの開発概要について報告するものである。

35001755
Development of advanced reprocessing system based on use of pyrrolidone derivatives as novel precipitants with high selectivity and control ability, 1; Concept of advanced reprocessing system and precipitation behavior of U(VI)
池田 泰久*; 鷹尾 康一郎*; 原田 雅幸*; 森田 泰治; 野上 雅伸*; 西村 建二*
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1503-1507(2007) ; (JAEA-J 03323)
 ピロリドン誘導体を用いた沈殿法による高速炉燃料の高度化再処理システムを開発している。これまでの試験で、U(VI)を硝酸溶液から沈殿させるN-シクロヘキシルピロリドン(NCP)を用い、選択的U沈殿工程及びU-Pu共沈工程の2工程からなるプロセスを開発した。さらに、現在はプロセスをより選択的に、より経済的にするため、他のピロリドン誘導体によるU及びPuの沈殿挙動について研究している。本研究では、NCPより疎水性が低い沈殿剤の選択的U沈殿工程への適用性を検討するため、N-ブチルピロリドン(NBP)及びN-プロピルピロリドン(NProP)によるU(VI)の沈殿試験を行い、核分裂生成物に対する除染係数を測定した。その結果、U(VI)の沈殿挙動には大きな差はなく、核分裂生成物に対する除染係数はNCPより大きな値が得られることがわかった。

35001756
Development of an advanced reprocessing system based on use of pyrrolidone derivatives as novel precipitants with high selectivity and control ability; Precipitation behavior of plutonium
森田 泰治; Kim, S.-Y.; 池田 泰久*; 野上 雅伸*; 西村 建二*
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM) , p.1508-1512(2007) ; (JAEA-J 03324)
 ピロリドン誘導体を用いた沈殿法による高速炉燃料の高度化再処理システムを開発している。これまでの試験で、U(VI)を硝酸溶液から沈殿させるN-シクロヘキシルピロリドン(NCP)を用い、選択的U沈殿工程及びU-Pu共沈工程の2工程からなるプロセスを開発した。さらに、現在はプロセスをより選択的に、より経済的にするため、他のピロリドン誘導体によるU及びPuの沈殿挙動について研究している。本研究では、NCPより低疎水性で選択的U沈殿工程の適用が期待されるN-ブチルピロリドン(NBP)及びN-プロピルピロリドン(NProP)を用いてPuの沈殿挙動を調べた。Pu(IV)あるいはPu(VI)の単独溶液及びU(VI)-Pu(IV)混合溶液による試験の結果、NBP及びNProPは、NCPと比べて、Puを沈殿させにくく、U(VI)をより選択的に沈殿させることがわかった。この結果より、NBPあるいはNProPの利用は、選択的U沈殿工程をより選択的に、より効率的にすることが期待できる。

35001757
High-energy colliding crystals; A Theoretical study
Wei, J.*; 岡本 宏巳*; 杉本 寛*; 百合 庸介; Sessler, A. M.*
Proceedings of Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL '07) , p.91-95(2007) ; (JAEA-J 03325)
 Recent theoretical investigations of beam crystallization using computer modeling based on the method of molecular dynamics (MD) and analytical approach based on the phonon theory are motivated by the study of colliding crystalline beams. In order to investigate the stability of 1D crystals at high energies, we present a newly developed phonon theory in a time-dependent Hamiltonian system representing the actual alternating-gradient focusing ring. Using the theory, we explore ring lattices appropriate for beam crystallization at high energies. In comparison, we study both 1D and multi-dimensional high-energy crystals using the MD method. Both theoretical and numerical results show that it is possible to form 1D crystalline beams at high energies in rings that have high (γT >> νx) and imaginary (γT2 < 0) transition energy. Finally, we present examples of ion-ion and electron-ion colliders with 1D ordered ions.

35001758
Cd-Yb alloy rich in order-disorder transitions; Clue to understanding of nature of quasicrystalline icosahedral lattice
綿貫 徹
SPring-8 Research Frontiers 2006 , p.58-59(2007) ; (JAEA-J 03326)
 われわれは、カドミウム-イッテルビウム(Cd-Yb)合金において、合金内部に規則的に配列するカドミウムの原子団が、冷却及び加圧することにより敏感に向きを変え、原子団同士が8種類ものパターンに及ぶ向きの揃え方を示すことを発見した。これは、準結晶物質群が多様な低温高圧特性を持ち得ることを示した世界初の成果である。通常、合金内部の原子配置は低温高圧下では固定されたままであるが、今回このように多様な変化を示したのは、近似結晶と呼ばれるこの合金の「準結晶」に関連した特性が現れたことによると考えられ、合金内に新しいタイプの遠隔的な原子間作用(電子-格子相互作用)が発生したことを示唆するものである。

35001759
Innovative oxide fuels doped with minor actinides for use in fast reactors
逢坂 正彦; 三輪 周平; 田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 大林 弘; 門藤 健司; 圷 葉子; 石 洋平; 小山 真一; 吉持 宏; 田中 健哉
WIT Transactions on Ecology and the Environment, Vol.105 , p.357-366(2007) ; (JAEA-J 03327)
 将来高速炉サイクル確立において、マイナーアクチニドの取扱いはキーとなる技術である。マイナーアクチニドのうちおもにアメリシウムを対象として、高速炉用の革新的な酸化物燃料の研究開発を行ってきた。コンクリートセルを改造し、遠隔操作にてアメリシウム含有燃料を製造する設備を整備し、関連する特性評価とともに、照射試験用燃料ピンの作製に成功した。本燃料は現在高速炉にて照射中であり、多くの実用的な成果が期待される。本件で得られた知見を元に、さらに高性能なマイナーアクチニド含有燃料のコンセプトを提案し、基礎的な試験を開始した。

35001760
懸濁型グラウト材料による目詰まり特性の検討; 高圧目詰まり試験
延藤 遵*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 西垣 誠*; Larry Pax, C.*
土木学会平成19年度全国大会第62回年次学術講演会講演論文集 , p.269-270(2007) ; (JAEA-J 03328)
 懸濁型グラウト材料を微小亀裂に注入する場合には、亀裂入口や亀裂幅減小部においてグラウト材が堆積する結果、グラウト材の浸透を阻害する目詰まり現象が発生する。このため、グラウトによる止水改良効果を高めるうえでは、目詰まり現象の解明が大変重要となる。注入圧力を高めることによる目詰まり抑制効果を調べるために高圧目詰まり試験を実施した。その結果、亀裂幅に対して十分に粒径の小さいセメント材料を使用した場合は、低圧で目詰まりが生じても、注入圧力を高めることによりある程度注入可能であることが確認できた。

35001761
高速炉の直管型2重管蒸気発生器管板の熱応力評価, 1; 熱応力発生機構
笠原 直人; 高正 英樹*; 安藤 勝訓
日本機械学会2007年度年次大会講演論文集, Vol.1 , p.683-684(2007) ; (JAEA-J 03329)
 次世代高速増殖炉において、安全性と経済性を達成するための革新技術の一つとして、もんじゅで採用された単管ヘリカルコイル型蒸気発生器とは異なる直管2重伝熱管蒸気発生器の採用が検討されている。蒸気発生器の構造設計では、多数の伝熱管を束ねる管板の設計が、その形状の複雑さと過渡運転時の厳しい熱応力により難しい。特に、伝熱管本数が多く大型化した直管2重伝熱管蒸気発生器では、耐圧上有利な球形管板の採用と新規材料である高クロム鋼の採用が検討されており、従来の設計法の適用範囲を超える。このため、平成18年度に原子力機構次世代原子力システム研究開発部門,システム計算科学センター及びプラントメーカーが協力し、プラント過渡運転時の最大応力発生位置,最大応力値の把握,応力発生機構の研究を行った。

35001762
不規則流体温度ゆらぎによる熱疲労損傷簡易評価指針
岡島 智史*; 本田 圭*; 酒井 信介*; 泉 聡志*; 大石 邦央*; 笠原 直人
日本機械学会M&M2007材料力学カンファレンス講演論文集(CD-ROM) , p.262-263(2007) ; (JAEA-J 03331)
 温度の異なる流体が合流する配管部位において、不規則流体温度ゆらぎによる高サイクル熱疲労損傷の発生が知られており、設計段階での対策が要求される。笠原らは本現象に対して、パワースペクトル密度(PSD)に基づく損傷評価手法を提案している。しかし本手法は、熱応力PSDより疲労損傷量評価を行う段階において、応力時刻暦のシミュレーション等の複雑な手順を含むため、設計現場での実用には困難を伴う。本研究では、熱応力PSDからの疲労損傷評価手順を簡略化した、現場で実用可能な熱疲労損傷簡易評価指針の提案を行う。

35001763
Influence of crack initiation, propagation and coalescence on load in fatigue test at elevated temperature
Bubphachot, B.*; 渡部 修*; 川崎 信史; 笠原 直人
日本機械学会M&M2007材料力学カンファレンス講演論文集(CD-ROM) , p.346-347(2007) ; (JAEA-J 03332)
 有孔平板の高温疲労におけるき裂の発生と進展がCCDカメラにより観察された。試験片はSUS304製であり、55℃の疲労試験を実施した。なお、有孔平板は孔径をパラメータとして製作している。き裂に発生を観察するため、各サイクルの画像データが取得された。試験結果は、応力再配分軌跡法(SRL法)とノイバー則によって比較検討された。

35001764
正三角形配列多孔板の有効応力
笠原 直人; 高正 英樹*
日本機械学会M&M2007材料力学カンファレンス講演論文集(CD-ROM) , p.421-422(2007) ; (JAEA-J 03333)
 熱交換器に使用される多数の伝熱管を集合させる正三角配列多孔板は形状が複雑であることから、マクロな等方性に着目して等価な中実板に置き換えた解析が行われている。等価中実板から求まる平均的な応力とひずみに設計係数を乗じることにより簡易にリガメント部の挙動を評価する。著者らは、多孔板の弾塑性クリープ挙動を分析する中で、母材の材料特性と多孔板の平均挙動の間には、構成式によらず形状のみで記述される関係があることを発見した。この関係は、多孔板の平均応力とリガメント部の有効応力との比を意味していると考察される。

35001765
花崗岩の未固結期に形成・記録された構造と割れ目や断層の分布・特性について; 特に貫入岩の特性について
鶴田 忠彦; 中俣 公徳
日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集 , p.205-206(2007) ; (JAEA-J 03334)
 瑞浪超深地層研究所(以下、「研究所」という)及びその周辺において実施している深地層の科学的研究にあたって、水理場に対して遮水性断層が大きな影響を与えることがこれまでの調査から判明しており、遮水性断層の構造と水理特性との関係が大きな課題の一つとなっている。そのような遮水性断層と考えられていた断層が研究所の立坑に沿って出現し、その中に塩基性貫入岩(以下、「貫入岩」という)の分布を確認した。しかし、貫入岩とその周辺については粘土化変質が著しく、特に産状に関する情報が少ないことから、地質構造発達過程の理解にあたっての大きな不確実性の一因となっている。一方で研究所用地以外では、変質等の影響が比較的小さく産状等についての情報が入手できる貫入岩がボーリング調査により確認されている。そこで、研究所に分布する貫入岩の特に産状に関する情報を補完することを目的として、研究所用地以外で実施したボーリング調査により確認された貫入岩の特性について調査を実施した。今回はこれまでの知見に関して報告する。

35001766
遮水性構造としての機能する断層の内部構造と変形・変質作用; 瑞浪超深地層研究所に分布する土岐花崗岩での研究事例
中俣 公徳; 鶴田 忠彦; 天野 健治; 西本 昌司*; 吉田 英一*
日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集 , p.207-208(2007) ; (JAEA-J 03335)
 遮水性構造として機能する断層は、広域的な地下水流動系に影響を与える地質構造として高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価や石油などの貯留層の評価などの観点から特に重要であるほか、地下構造物の建設において、多量の地下水が突発湧出するリスク要因としても注視する必要がある。一般に低い透水性を生じさせる成因としては、粘土鉱物を多く含む断層岩によるものと考えられ、変位の大きな断層ほど厚化したガウジ部が形成され、断層に直交した方向の透水性が低くなる傾向が知られている。一方で、より詳細なスケールにおける断層の透水性は、断層を構成する変形小構造の分布状況に応じて大きく変化することがあり、水理地質構造の観点から断層の内部構造とそれを解釈する際に必要不可欠な変形・変質作用を幅広いスケールで検討する必要がある。以上のような背景に基づき、本検討では、日本原子力研究開発機構が建設工事を進めている瑞浪超深地層研究所内で確認されている遮水性の断層を対象に、坑道壁面やボーリングコアに分布する割れ目のマッピング並びに変形・変質作用の記載に基づく構造・変質区分を行った。

35001767
3Dレーザースキャナーを用いた坑壁地質観察の効率化; 瑞浪超深地層研究所における適用事例
早野 明; 鶴田 忠彦; 天野 健治
日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集 , p.211-212(2007) ; (JAEA-J 03336)
 日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で実施している瑞浪超深地層研究所(以下、「研究所」という)研究坑道掘削工事においては,坑壁地質観察を効率的かつ高品質で実施するため、3Dレーザースキャナー(以下、「3D-LS」という)による計測を導入している。これまでに研究所の立坑の深度170m以浅に分布する堆積岩を対象とした計測を実施し、3D-LSにより取得した受光強度画像の画像処理を行った結果、砂岩系と泥岩系の岩相区分を客観的かつ定量的に行えることを確認している。本研究では堆積岩と並んで代表的な岩種の一つである花崗岩を対象として、3D-LSの受光強度特性に着目した坑壁岩盤の区分を試みた。また、3D-LSにより取得したデータのもう一つの活用事例として、3次元座標を利用した割れ目の走向・傾斜の算出を試みた。その結果、これらの手法の適用可能性を確認することができた。今後はこれらの手法を坑壁地質観察作業に取り入れ、作業のさらなる効率化を目指していきたい。

35001768
立坑掘削工事に伴う振動を利用した地質構造探査
程塚 保行; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*
日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集 , p.213-214(2007) ; (JAEA-J 03337)
 建設中の立坑の掘削に伴い発生するさまざまな工事振動を地表に展開した受振器で測定し、立坑の切羽前方を含む花崗岩中の割れ目帯や断層などの地質構造の可視化を試みた。その結果、抽出精度に違いが見られるものの、適用したそれぞれのデータ処理法の結果において、ボーリング孔データで確認される地質構造と対応付けられる反射イベントが抽出できることを確認した。

35001769
岩盤物性評価における多変量データ解析の導入
菊地 輝行*; 天野 健治; 鶴田 忠彦; Cheikhna, D.*
日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集 , p.223-224(2007) ; (JAEA-J 03338)
 岩盤強度などの推定を行う岩盤分類は、建設工事の安全かつ迅速な設計・施工を行ううえで、必要不可欠な調査項目である。しかし、国内外で多数提案されている分類手法の中から、最適な手法を選択する基準が存在しないほか、定性的な目視観察のみに依存した分類を行った場合、地質条件の複雑さや観察者の熟練度などにより、実際の物性値との乖離や分類結果にバラツキが生じる可能性がある。そこで本研究では、日本原子力研究開発機構が深地層の科学的研究の一環として岐阜県瑞浪市で建設工事を進めている瑞浪超深地層研究所において、岩盤強度に関連する各種物性に着目した多変量解析を試み、岩盤分類の客観的尺度としてより効果的と考えられる評価手法の導入と評価を行ったので、その概要について報告する。

35001770
長時間測定の微動を用いた地震波干渉法
山田 信人*; 石垣 孝一*; 山口 伸治*; 成田 憲文*; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 松岡 俊文*
社団法人物理探査学会第117回(平成19年度秋季)学術講演会講演論文集 , p.146-148(2007) ; (JAEA-J 03339)
 地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの雑信号を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、ある受振器を震源とした合成波形記録を、全受振点において得る手法である。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、これまでに同研究所内の立抗掘削時の発破信号を利用した地震波干渉法を行い、同測線で実施された既存の反射法地震探査と整合的な結果が得られた。本研究では、長時間取得した微動記録に地震波干渉法を適用した。

35001771
Progress in development of collective Thomson scattering diagnostic with high power CO2 laser
近藤 貴; 河野 康則; 波多江 仰紀; 杉江 達夫; 林 利光; 草間 義紀
NIFS-PROC-68 , p.126-129(2007) ; (JAEA-J 03340)
 燃焼プラズマのα粒子計測を確立するために、協同トムソン散乱計測用の高パワー高繰返し周期の炭酸ガスレーザーを開発した。単一モードでパルスエネルギー17J,繰返し周期15Hzの出力を得ること成功した。この結果により、国際熱核融合実験炉(ITER)におけるα粒子計測に必要とする20J,40Hzのレーザー出力を実現する見通しを得た。また、電気ノイズと迷光が受信システムの出力信号へ及ぼす影響を調べるために、JT-60U真空容器へレーザーを入射した。その結果、電気ノイズは以前に比べて大きく減少した。しかしながら、約30%のパルス出力には、多モード発振のために迷光が発生しており、さらなるレーザーの改善が必要であることが明らかになった。

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