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。

2010年3月


38000311
Study on double heterogeneity effect of Pu-rich agglomerates in mixed oxide fuel using cross section homogenization method for particle-dispersed media
山本 俊弘
Annals of Nuclear Energy 37(3), p.398-405(2010) ; (JAEA-J 06910)
 粒子がランダムかつ一様に分散している媒質に対する均質化断面積計算法がShmakovらによって提唱されているが、この手法(Shmakov法)をプルトニウムスポットを含むMOX燃料に対して適用した。この手法を連続エネルギーモンテカルロコードMCNPに組み込み、MOX燃料棒の無限配列の格子計算に適用した。Shmakov法は、プルトニウムスポットを実際に非均質に分散させたときの臨界計算結果を正確に再現できる。Shmakov法において実効的な微視的断面積を求めるために定義される補正因子は、プルトニウムスポットを含むMOX燃料の二重非均質性の定量的な指標となり得るものである。この補正因子によれば、MOX燃料ペレット中に分散するプルトニウムスポットの二重非均質効果は顕著に現れている。プルトニウムスポットを含むMOX燃料中のプルトニウム同位体の実効的な微視的断面積は、均質なMOX燃料に比べると、自己遮へい効果によってかなり小さくなる。しかし、プルトニウムスポットの二重非均質効果は、反応率の共鳴エネルギー領域での過小評価と熱エネルギー領域での過大評価が打ち消しあうことにより、実効増倍率に与える影響は予想外に小さい。

38000312
Bibliometric study of radiation application on microdose useful for new drug development
菰田 文男*; 鈴木 晶子*; 柳澤 和章; 井上 登美夫*
Annals of Nuclear Medicine 23(10), p.829-841(2009) ; (JAEA-J 06911)
 公的機関だけでなく民間においてもR&D資金の急激な増加が続いてきたのにも拘わらず、市場において新たに承認された薬の数は1990年以来減少している。これは、臨床前試行における動物モデルと臨床試行におけるヒトモデルとの間に大きな阻害要因が存在しそのためにクリティカルパスに隘路が生じてしまっている事が大きな原因である。この障害は、マイクロドーズングに基づくドラッグ開発のモデルチェンジにより取り除くことができると期待されるが、それを可能にするのが放射線を使ったイメージ技術である。しかしながらそれを可能にするには関係方面の共同研究が必須であり、医学校や病院に勤務するクリニカル研究者が一番決定的な役割を演じることになる。本論文では、米国に比較して我が国の研究者は放射線技術を使った研究を駆使しようという積極的態度が見られないばかりか、クリニカル前段階のフェーズにおけるクリニカル研究員の役割が米国と比べると余り大きくないという理由のため、ドラッグ研究活動を大いに推進させようという機会がないということを、計量書誌学的な観点から検証した。

38000313
Influence of water concentrations to chemical forms of tritium generated in mercury through a nuclear reaction
真辺 健太郎; 横山 須美
Applied Radiation and Isotopes 68(3), p.418-421(2010) ; (JAEA-J 06912)
 J-PARCの物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源においては、水銀ターゲットの核破砕反応により、トリチウムが生成する。このトリチウムによる潜在的な内部被ばくに対する評価を行ううえで重要となるトリチウムの化学形について調べた。水銀ターゲット内でのトリチウムの生成を模擬するために、少量の金属リチウムを含む液体水銀試料を熱中性子ビームで照射した。リチウムの(n,α)反応から生成するHTOとHTの比率と、試料中の水分含有量との関係を調べたところ、水分含有量の増加に伴い、HTOの比率が増加することが見いだされた。この関係に基づき、液体水銀ターゲットシステム内の気相の水分圧からHTOとHTの比率を評価するための式を導出した。この式を用いて、運転中の水銀ターゲットシステムの気相中のトリチウムは、約70%がHTOで存在することが予測された。

38000314
Ion-induced self-organized ripple patterns on graphite and diamond surfaces
高廣 克己*; 尾崎 孝一*; 川面 澄*; 永田 晋二*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋*
Applied Surface Science 256(4), p.972-975(2009) ; (JAEA-J 06913)
 In order to investigate the allotropic effect on ripple pattern formation, highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and single crystalline diamond were irradiated with 10-200 keV Xe+ at an incident angle of 60° with respective to the surface normal. The irradiation fluence was 2 × 1017 cm-2 for all irradiations. Ripple patterns were observed on both HOPG and diamond surfaces. However, large differences in ripple wavelengths, amplitudes and surface roughnesses between HOPG and diamond were recognized. The reason for these differences is discussed.

38000315
Application of X-ray photoelectron spectroscopy to characterization of Au nanoparticles formed by ion implantation into SiO2
高廣 克己*; 大泉 信之助*; 森本 圭一*; 川面 澄*; 一色 俊之*; 西尾 弘司*; 永田 晋二*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋*
Applied Surface Science 256(4), p.1061-1064(2009) ; (JAEA-J 06914)
 In X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of Au nanoparticles, the width of 5d valence band changes with Au particle size. This enables us to estimate the size of Au nanoparticles by using XPS. In this work, the 5d-band width has been measured for Au nanoparticles formed by ion implantation into SiO2. The 5d-band width is found to be correlated strongly with the Au concentration. As the Au concentration increases, the 5d-band width becomes larger, indicating that the Au nanoparticles with the larger size tend to be formed in the vicinity of the projected range of Au ions. This correlation agrees very well with the results from transmission electron microscopy.

38000316
MINERVA; Ideal MHD stability code for toroidally rotating tokamak plasmas
相羽 信行; 徳田 伸二; 古川 勝*; Snyder, P. B.*; Chu, M. S.*
Computer Physics Communications 180(8), p.1282-1304(2009) ; (JAEA-J 06915)
 トカマクプラズマにおける線形理想MHD安定性に対するトロイダル回転の影響を調べるために新たな数値安定性解析コードMINERVAを開発した。このコードは、Frieman-Rotenberg方程式を一般化固有値問題のみならず初期値問題としても取り扱って解を求めることができる。このコードは並列化されており、これにより長波長及び短波長の理想モードの安定性を短時間で評価することが可能である。また、このコードの妥当性は複数のベンチマークテストにより確認された。さらに、このコードを用いて周辺MHD安定性に対するトロイダル回転の影響を解析した結果、トロイダル回転は長・短波長の周辺局在MHDモードを不安定化させるが、周辺回転シアは長・中波長のMHDモードは不安定化させる一方、短波長のMHDモードは安定化させることを明らかにした。

38000317
Interlaminar shear properties of composite insulation systems for fusion magnets at cryogenic temperatures
進藤 裕英*; 竹田 智*; 成田 史生*; 三浦 正哉*; 渡邉 慎也*; 小泉 徳潔; 出崎 亮; 奥野 清
Cryogenics 50(1), p.36-42(2010) ; (JAEA-J 06916)
 ITER-TFコイル用の複合材電気絶縁システムの層間せん断強度を常温,77K,4Kにて評価した。試験サンプルは、耐放射線性の観点から含浸樹脂の候補と期待されている3種類の樹脂(2種類のエポキシ(EP)樹脂と、EP樹脂とシアネート・エステル(CE)樹脂の混合樹脂)を用いたものである。試験サンプルには、30MGyまでのγ線照射も行い、層間せん断強度の耐放射線性も評価した。試験の結果、EPとCEの混合樹脂が耐放射線性に優れていることがわかり、ITER-TFコイルの照射線量(約10MGy)では、本樹脂を採用することが望ましいことがわかった。

38000318
Energy spectra of bremsstrahlung X-rays emitted from an FRP insulator
田中 豊; 池田 佳隆; 花田 磨砂也; 小林 薫; 鎌田 正輝; 木崎 雅志; 秋野 昇; 山納 康*; 小林 信一*; Grisham, L. R.*
IEEE Transactions on Plasma Science 37(8), p.1495-1498(2009) ; (JAEA-J 06918)
 JT-60負イオン源の耐電圧は、FRP絶縁体の真空沿面放電により制限されていることが示唆されており、耐電圧改善には真空沿面放電の理解が必要である。真空沿面放電では、電子エネルギーが重要なパラメータであるものの、計測が困難なために、電子のエネルギーはほとんど実測されていなかった。そこで、本研究では、FRP沿面から放射された制動放射X線のエネルギー分布を測定し、それから電子のエネルギーを評価し、電子の挙動を明らかにした。FRP沿面からのX線のエネルギースペクトルを、3か所の視線において計測し、電極間放電のスペクトルと比較した。アノード付近のX線スペクトルは、電極間の場合と似ており、単一エネルギー電子によるものであることが判明した。カソード付近のX線スペクトルは、アノード付近と比べ、ピーク位置が低エネルギー側にシフトしていた。これは、カソード近傍における低エネルギー電子の生成を示すものである。

38000319
First principle calculation for high harmonic generation in diamond
乙部 智仁; 矢花 一浩*; 岩田 潤一*
Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 6(12), p.2545-2549(2009) ; (JAEA-J 06920)
 多電子系の第一原理計算法である時間依存密度汎関数法を用いてダイアモンド結晶とレーザーの相互作用による高次高調波発生過程をシミュレートした。その結果ダイアモンドがダメージを受けないようなレーザー強度領域(1×1014W/cm2)でも11次までの高調波が発生することが確認できた。またこれまでの解析的手法による予測よりも強い非線形性の発露には数桁強いレーザーが必要であることがわかった。これは電子運動の結果現れる表面電荷とそれによる内部誘起電場による遮蔽効果が主な原因であることがわかった。

38000320
High-temperature pyrolysis of ceramic fibers derived from polycarbosilane-polymethylhydrosiloxane polymer blends with porous structures
北 憲一郎; 成澤 雅紀*; 中平 敦*; 間渕 博*; 伊藤 正義*; 杉本 雅樹; 吉川 正人
Journal of Materials Science 45(1), p.139-145(2010) ; (JAEA-J 06923)
 ポリカルボシラン(PCS)と高分子量のポリヒドロメチルシロキサン(PMHS-h)からポリマーブレンドを作製し、粘度測定,質量変化率,発生ガス量等を測定した。その中で、260℃において粘度が極小値を示す、PMHS-hを15mass%混合させたポリマーブレンドを選び、これを紡糸して熱酸化不融化後に1273Kで焼成した。得られたファイバーのSEM観察を行ったところ、ファイバー断面に均一に複数の孔が存在していた。引張強度は約2.14GPaを示した。このファイバーを1773Kでさらに焼成したところ、通常のSiCファイバー表面に形成されるはずのβ-SiC結晶塊が観察されず、引張強度は0.56GPaと非常に高い値を示した。1273Kの焼成後に1773Kで再焼成する新手法をPMHS-hとPCSのポリマーブレンドに適用することにより、高強度・高耐熱性の複数孔を有するSiC系セラミックスファイバーが作製可能であることがわかった。

38000321
Algebraic instability caused by acoustic modes in supersonic shear flows
廣田 真; 吉田 善章*
Journal of Math-for-Industry (Internet) 1, p.123-130(2009) ; (JAEA-J 06924)
 シア流中の揺らぎは複雑な挙動を示し、指数関数的な不安定モードが存在しない場合でも揺らぎは代数的な成長をする可能性がある。シア流は揺らぎの固有値問題を非エルミートにすると同時に、無限自由度系に特有な連続スペクトルをもたらす。本論文ではラプラス変換を用いて初期値問題を解くことにより、音響モード(点スペクトル)と渦の連続モード(連続スペクトル)の共鳴に起因する新しい代数的不安定性を見つけた。このような共鳴は速度シアの変化が音速に近くなると起こり得る。

38000322
Monte Carlo simulation using Japanese voxel phantoms to analyze the contribution of particle types and their energy distributions to organ doses upon external neutron exposure
佐藤 大樹; 佐藤 薫; 高橋 史明; 遠藤 章
Journal of Nuclear Science and Technology 47(1), p.62-69(2010) ; (JAEA-J 06927)
 原子力機構が開発した日本人成人男女の精密ボクセルファントムを汎用放射線輸送コードPHITSに組み込み、中性子被ばくにおける人体内放射線挙動を詳細に解析する手法を開発した。熱エネルギーから150MeVの照射エネルギー範囲において、単位中性子フルエンスあたりの各臓器の吸収線量を計算し、数式ファントムと中国人ボクセルファントムから得られた計算値と比較した。これにより、ファントムの違いに起因する吸収線量の差は、多くの臓器において30%以内に収まることがわかった。さらに、PHITS独自の機能であるEvent generator modeを利用して、臓器吸収線量に寄与した荷電粒子の種類とエネルギー分布を解析した。この解析から、照射中性子エネルギー及び標的臓器の体内深度に依存して、人体内でのエネルギー付与過程が複雑に変化することを定量的に示した。10-8MeVの中性子照射に対して、身体表面を占める皮膚における吸収線量への陽子の寄与は、身体深部に位置する胃に比べ約10倍大きい。

38000323
Acoustic leak detection system for sodium-cooled reactor steam generators using delay-and-sum beamformer
近澤 佳隆
Journal of Nuclear Science and Technology 47(1), p.103-110(2010) ; (JAEA-J 06928)
 遅延和法ビームフォーミングを用いた新しい音響計蒸気発生器水リーク検出器を提案した。本手法の利点は遅延和ビームフォーミングにより音源の指向性の分析が可能になる点にある。水リーク音はリーク部に集中するのに対し蒸気発生器の運転ノイズは管束部に一様に分布する。このため音源の指向性分布を解析することにより通常運転時の平坦な音源分布に対してリーク時はリーク方向に集中した分布を得ることが可能である。このことを利用してリーク音とノイズを分離できる可能性がある。数値解析では45°及び15°の角度を例にとり、リーク音源方向に音圧のピークが得られることを確認した。また、ノイズとリーク音の大きさが同等程度で従来手法で水リーク音の検出が難しい条件において本手法を用いることでリーク発生を明白に検出可能であることを示した。

38000324
Relationship between average and local crystal structure and the ferroelectric properties of a Sr-Bi-Ta-Si-O ferroelectric material
井手本 康*; 谷山 敏*; 飯久保 智*; 社本 真一; Richardson, J. W.*
Journal of Physics and Chemistry of Solids 70(8), p.1156-1165(2009) ; (JAEA-J 06929)
 We investigated the relationship between the average and local crystal structures and the ferroelectric properties of Bi2SiO5, Bi4Si3O12, or Bi2O3 added Sr1-xBi2+xTa2O9 (x=0, 0.2) produced by a solid-state reaction. The average crystal structures were determined by the Rietveld method. On the other hand, the local structure is important, because the ferroelectric property is related to the distortion, and ferroelectric complex oxides have domains. We also investigated the local crystal structure using atomic pair distribution function (PDF) analysis. Based on the results, the distortion and symmetry of TaO6 are found to contribute to the remanent polarization.

38000325
Numerical simulation of boiling two-phase flow in tight-lattice rod bundle by 3-dimensional two-fluid model code ACE-3D
吉田 啓之; 三澤 丈治; 高瀬 和之
Journal of Power and Energy Systems (Internet) 3(1), p.393-404(2009) ; (JAEA-J 06930)
 Japan Atomic Energy Agency (JAEA) develops three dimensional two-fluid model analysis code ACE-3D, which adopts boundary fitted coordinate system in order to simulate complex shape flow channel. In this paper, boiling two-phase flow analysis in a tight-lattice rod bundle was performed by ACE-3D code. In the results, the void fraction, which distributes in outermost region of rod bundle, is lower than that in center region of rod bundle. The tendency of void fraction distribution is qualitatively agreement with the measurement results by neutron radiography. To evaluate effects of two-phase flow model used in ACE-3D code, numerical simulation of boiling two-phase in tight-lattice rod bundle with no lift force model was also performed. From the comparison of numerical results, it was concluded that the effects of lift force model were not so large on overall void fraction distribution in tight-lattice rod bundle. However, the lift force model is important for local void fraction distribution in rod bundles.

38000326
Superconductivity in a ternary silicide Ca2Pt3Si5
竹内 徹也*; 村中 大志*; 摂待 力生*; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦
Journal of the Physical Society of Japan 78(8), p.085001_1-085001_2(2009) ; (JAEA-J 06931)
 Single crystals of a new ternary compound Ca2Pt3Si5 are synthesized by means of the Sn-flux method. Crystal structure as well as the composition was determined experimentally. Superconductivity was found by resistivity and specific heat measurements.

38000327
Effect of Fermi surface topology on inter-layer magnetoresistance in layered multiband systems; Application to LaFeAsO1-xFx
森成 隆夫*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 遠山 貴巳*
Journal of the Physical Society of Japan 78(11), p.114702_1-114702_7(2009) ; (JAEA-J 06932)
 In layered single band systems, the interlayer conductivity depends on the orientation of the in-plane magnetic field and takes maximum values when the magnetic field is perpendicular to flat regions of the Fermi surface. Extending this known results to multi-band systems, we propose an experiment to extract information about their Fermi surface topology. We discuss application of the formula to a FeAs-based superconductor, LaFeAsO1-xFx. We show that the magnetically ordered state in the parent compound is clearly distinguished from the paramagnetic state by the oscillation period in the interlayer conductivity. We demonstrate that evolution of the Fermi surface topology by changing the doping concentration is reflected to the interlayer conductivity oscillation patterns.

38000328
First-principles study for the anisotropy of iron-based superconductors toward power and device applications
中村 博樹; 町田 昌彦; 小山 富男*; 浜田 典昭*
Journal of the Physical Society of Japan 78(12), p.123712_1-123712_4(2009) ; (JAEA-J 06933)
 Performing the first-principles calculations, we investigate the anisotropy in the superconducting state of iron-based superconductors to gain an insight into their potential applications. The anisotropy ratio γλ of the c-axis penetration depth to the ab-plane one is relatively small in BaFe2As2 and LiFeAs, i.e., γλ ∼ 3, indicating that the transport applications are promising in these superconductors. On the other hand, in those having perovskite type blocking layers such as Sr2ScFePO3 we find a very large value, γλ > 200, comparable to that in strongly anisotropic high-Tc cuprate Bi2Sr2CaCu2O8-δ. Thus, the intrinsic Josephson junction stacks are expected to be formed along the c-axis, and novel Josephson effects due to the multi-gap nature are also suggested in these superconductors.

38000329
Experiment and theory of Pb(In1/2Nb1/2)O3; Antiferroelectric, ferroelectric, or relaxor state depending on perovskite B-site randomness
大和田 謙二; 富田 裕介*
Journal of the Physical Society of Japan 79(1), p.011012_1-011012_10(2010) ; (JAEA-J 06934)
 We have reviewed the effect of B-site randomness in PIN from the experimental and theoretical viewpoints. Lattice dynamics measured in ordered and disordered PINs represent the existence of ferroelectric (FE) instability regardless of B-site randomness. It shows the coexistence of FE and antiferroelectric (AFE) instabilities in PIN. B-site randomness controls the balance between FE and AFE instabilities. We constructed a minimal model that includes dipolar interaction and easy-axis anisotropy which depends on B-site randomness. The results from Monte Carlo simulations show that the model well reproduces the phase diagram and the dielectric constant of PIN qualitatively.

38000330
Highly two-dimensional electronic structure and strong fermi-surface nesting of the iron-based superconductor Sr2ScFePO3; A First-principles study
中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan 79(1), p.013705_1-013705_4(2010) ; (JAEA-J 06935)
 We perform first-principles calculations for a newly discovered iron-based superconductor Sr2ScFePO3 whose blocking layer is a thick perovskite-based oxide (Sr2ScO3) and systematically compare its results with those of other typical iron-based superconductors. We find that the thick blocking layer (Sr2ScO3) gives alomost perfectly cylindrical hole and electron Fermi surfaces compared to other types whose Fermi surfaces wind along kz-axis. This high two-dimensionality can bring about the best nesting condition between the Fermi surfaces. This explains why Sr2ScFePO3 exhibits an exceptionally high-Tc among non-arsenic iron-based superconductors and suggests a strategy to enhance the superconducting transition temperature.

38000331
Characterization of the excess carrier lifetime of as-grown and electron irradiated epitaxial p-type 4H-SiC layers by the microwave photoconductivity decay method
松下 由憲*; 加藤 正史*; 市村 正也*; 畑山 智亮*; 大島 武
Materials Science Forum 645-648, p.207-210(2010) ; (JAEA-J 06936)
 耐放射線性半導体デバイスへの応用が期待される炭化ケイ素(SiC)の電子線照射による伝導キャリアの寿命変化をマイクロ波光伝導減衰法(μ-PCD)により評価した。試料は、ボロン添加p型六方晶(4H)SiC基板上に作製したアルミニウム添加p型4H-SiCエピタキシャル膜を用い、160keVの電子線を1×1016cm-2 (ele-16)又は1×1017cm-2(ele-17)照射することで損傷を導入した。μ-PCDの結果、未照射, ele-16, ele-17の試料のキャリアの寿命は、それぞれ、0.14μs, 0.07μs及び0.04μsとなり、電子線照射量の増加とともに、低下することが判明した。これより、160keV電子線照射により導入される損傷はキャリアの再結合中心として働くことが結論できた。

38000332
The Carbon vacancy related EI4 defect in 4H SiC
Son, N. T.*; Carlsson, P.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; Magnusson, B.*; Janzén, E.*
Materials Science Forum 645-648, p.399-402(2010) ; (JAEA-J 06937)
 耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)の照射欠陥を電子常磁性共鳴(EPR)を用いて調べた。試料には半絶縁性の六方晶(4H)SiCを用い、2MeV電子線を室温にて照射した。照射後750℃までの熱処理を行うことで、今回対象とするEI4と呼ばれる照射欠陥の濃度を増加させた。29Si及び13Cの超微細相互作用を調べることでEI4の構造同定を試みた。EI4がC1h対称性を有することと、熱処理による挙動も併せて解釈することで、EI4が二つの炭素空孔と炭素アンチサイトが複合化し、中性を示す欠陥(VCVCCSi0)であることを見いだした。EI4の生成メカニズムに関しては、熱拡散したシリコン空孔に炭素が入り込むことで、炭素空孔と炭素アンチサイトペアを生成し、それが別の炭素空孔と複合化することで解釈できる。

38000333
New lines and issues associated with deep defect spectra in electron, proton and 4He ion irradiated 4H SiC
Yan, F.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*; 木本 恒暢*; 大島 武; Pensl, G.*; Gali, A.*
Materials Science Forum 645-648, p.411-414(2010) ; (JAEA-J 06938)
 耐放射線性が期待される炭化ケイ素(SiC)半導体へ電子,陽子又は4Heイオン照射を行い、発生する欠陥を低温でのフォトルミネッセンス(LTPL)測定により評価した。照射後、7KでのLTPL測定を行ったところ、2.48から2.62eV範囲に照射欠陥に起因する複数の新たな発光ピークが観察された。これら発光ピークの熱処理による挙動を調べたところ、すべてのピークが同様な振る舞いを示し、1300から1400℃の熱処理によりすべてのラインが消滅することが判明した。このことより、これらのピークは同一の欠陥に起因することが明らかとなった。さらに、理論計算による解析を行ったところ、SiCのシリコン格子位置を占有した炭素原子(カーボンアンチサイト)が二つ並んだダイカーボンアンチサイトがこの発光ピークの原因であることが判明した。

38000334
Thermal histories of defect centers as measured by low temperature photoluminescence in n- and p-type 4H SiC epilayers generated by irradiation with 170 KeV or 1 MeV electrons
Yan, F.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*; 旦野 克典*; Alfieri, G.*; 木本 恒暢*; 小野田 忍; 大島 武; Reshanov, S. A.*; Beljakowa, S.*; Zippelius, B.*; Pensl, G.*
Materials Science Forum 645-648, p.419-422(2010) ; (JAEA-J 06939)
 電子線照射により、炭化ケイ素(SiC)半導体中に発生する欠陥に関してフォトルミネッセンス(PL)測定により調べた。試料はn型,p型の六方晶(4H)SiCエピタキシャル膜を用い、170keV又は1MeVの電子線を室温にて照射した。照射後、1700℃まで100℃間隔で熱処理を行い、それぞれの熱処理後に2KでのPL測定を行った。その結果、照射後に2.9eV付近にL1と呼ばれる欠陥起因の発光ラインが観察された。これまで、L1ラインは、深部準位スペクトロスコピー(DLTS)測定で観察されるZ11/Z2と呼ばれる炭素空孔に関連する欠陥中心と相関があると言われているが、L1及びZ11/Z2両者の熱処理による挙動を調べたところ、その変化に相関はなく、L1とZ11/Z2は異なる起源の欠陥であると結論できた。

38000335
Thermal stability of defects centers in n- and p-type 4H-SiC epilayers generated by irradiation with high-energy electrons
Reshanov, S. A.*; Beljakowa, S.*; Zippelius, B.*; Pensl, G.*; Danno, K.*; Alfieri, G.*; 木本 恒暢*; 小野田 忍; 大島 武; Yan, F.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*
Materials Science Forum 645-648, p.423-426(2010) ; (JAEA-J 06940)
 六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)に電子線を照射することで生成される欠陥の熱処理による安定性を調べた。試料はn型,p型4H-SiCを用い、SiC中の炭素(C)のみをはじき出す170keV、又はシリコン(Si)、Cともにはじき出す1MeV電子線を室温で照射し、アルゴン中、30分間の熱処理を1700℃まで行った。欠陥はDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)により調べた。その結果、n型4H-SiCでは、170keV, 1MeVともに、照射により生成される主要な欠陥はZ1/Z2及びEH7と呼ばれる欠陥であった。両者とも170keV照射により生成されることからC起因の欠陥であることが推測される。また、熱安定に関しては、両者ともに1100℃の熱処理により減少するが、1400℃で再度現れ、1600℃の熱処理により消失することが判明した。p型4H-SiCではUK1, UK2と名付けられた欠陥が発生したが、熱的に非常に安定で1700℃熱処理によっても消失しなかった。

38000336
Shallow defects observed in as-grown and electron-irradiated or He+-implnated Al-doped 4H-SiC epilayers
Beljakowa, S.*; Reshanov, S. A.*; Zippelius, B.*; Krieger, M.*; Pensl, G.*; 旦野 克典*; 木本 恒暢*; 小野田 忍; 大島 武; Yan, F.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*
Materials Science Forum 645-648, p.427-430(2010) ; (JAEA-J 06941)
 アルミニウム添加によりp型とした炭化ケイ素(SiC)半導体中に存在する結晶欠陥をアドミッタンススペクトロスコピー(AS)により調べた。また、電子線又はヘリウムイオン注入を行い、欠陥を導入した試料についてもAS測定を行った。その結果、未照射試料において170meVの活性化エネルギーを持つ浅い欠陥準位(欠陥)が存在することが見いだされた。この欠陥によるキャリアの捕獲断面積を調べたところ3.5×10-16/cm2と非常に小さいことが判明した。また、電子線及びヘリウムイオン照射を行ってもこの欠陥濃度に大きな変化はなく、さらに、1800℃熱処理後も濃度に変化はなかった。このことより、この欠陥は非常に安定な真性欠陥であると結論できる。

38000337
Metastable defects in low-energy electron irradiated n-type 4H-SiC
Beyer, F. C.*; Hemmingsson, C.*; Pedersen, H.*; Henry, A.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; Janzén, E.*
Materials Science Forum 645-648, p.435-438(2010) ; (JAEA-J 06942)
 炭化ケイ素(SiC)半導体へ電子線を照射することで発生する欠陥に関して、DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)を用いて調べた。n型六方晶(4H)SiCに200keV電子線を照射したところ、Z1/2, EH6/7, EH1及びEH3と呼ばれる欠陥が観測された。さらに、照射した試料へ650Kまでの熱処理をしたところ、EH1及びEH3が消失すると同時に、新たに、EBセンターと名付けられた欠陥群が発生することが観察された。200keV電子線がSiC中の炭素のみをはじき出すことを考慮すると、今回観察された欠陥は、すべて炭素起因であると言える。

38000338
Deep defects in 3C-SiC generated by H+- and He+-implantation or by irradiation with high-energy electrons
Weidner, M.*; Trapaidze, L.*; Pensl, G.*; Reshanov, S. A.*; Schöner, A.*; 伊藤 久義; 大島 武; 木本 恒暢*
Materials Science Forum 645-648, p.439-442(2010) ; (JAEA-J 06943)
 耐放射線性半導体として期待される立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)中に発生する照射欠陥をDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)により調べた。H+, He+イオン、又は、電子線照射により3C-SiC中へ欠陥を導入したところ、W1〜W9までの欠陥準位が観測されたが、すべての照射でW6と名付けられた欠陥準位が主要な欠陥であることが見いだされた。W6について詳細に調べたところ、電子を放出後に中性化することが判明した。これより、W6はアクセプタ型の深い準位を持つ欠陥(ディープレベル)であると帰結できた。

38000339
Charge collection efficiency of 6H-SiC P+N diodes degraded by low-energy electron irradiation
岩本 直也; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
Materials Science Forum 645-648, p.921-924(2010) ; (JAEA-J 06944)
 耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、六方晶(6H)SiCエピタキシャル基板上に作製したp+nダイオードの電荷収集効率(CCE)の電子線照射による低下を調べた。電子線のエネルギー範囲を100keVから1MeVとし、室温にて照射を行い、電子線照射前後のCCEをアルファ線を用いて調べた。その結果、100keV電子線照射では、CCEの低下は見られなかった。原子のはじき出しエネルギーの計算から、100keVではSiC中には空孔型欠陥は生成されないことが導出されるが、今回の実験結果はそれを支持する結果といえる。一方、200keV以上では、照射量の増加とともにCCEの低下が観測された。エネルギー依存性に注目すると、エネルギーが高い方が劣化が大きいことが判明したが、これは、今回のエネルギー領域ではエネルギーが高い程、結晶損傷が大きく欠陥の生成量が多くなるというはじき出し損傷のメカニズムで解釈できた。

38000340
Fast dynamics of type I and grassy ELMs in JT-60U
小島 有志; 大山 直幸; 坂本 宜照; 鎌田 裕; 浦野 創; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 相羽 信行; JT-60チーム
Nuclear Fusion 49(11), p.115008_1-115008_8(2009) ; (JAEA-J 06945)
 本論文は、ITERにおけるダイバータ設計の大きな問題となっているELMによる熱負荷をELM制御によって低減するための物理研究の成果である。新たにプラズマ周辺部の電子密度及びイオン温度を高時間・空間分解能を有する計測器を開発し、その実験結果からトロイダル回転によるELMの変化を観測した。本計測によりELMサイクル中の圧力分布が初めて詳細に観測でき、プラズマ回転をプラズマ電流と逆方向にすることによりtype I ELMによる密度崩壊が小さくなることを示し、その原因がプラズマ周辺部の圧力勾配の違いであることを示した。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

38000341
Development of CAD-to-MCNP model conversion system and its application to ITER
佐藤 聡; 飯田 浩正; 落合 謙太郎; 今野 力; 西谷 健夫; 諸田 秀嗣*; Nashif, H.*; 山田 政男*; 益田 福三*; 玉水 重幸*; 前坂 博之*
Nuclear Technology 168(3), p.843-847(2009) ; (JAEA-J 06947)
 3次元CADデータからモンテカルロコードMCNP入力データへの変換システムを開発した。遮蔽計算ではCADデータで定義されている物体領域に加えて、CADデータには含まれていない空間領域を設定する必要がある。本システムは、空間領域データ作成プログラム(CrtVoid)及びCADデータからMCNP入力データへの変換プログラム(GEOMIT)から構成される。CrtVoidでは、ブーリアン演算により、指定した領域から物体領域データを差し引くことにより、空間領域データを作成する。核融合炉のようなCADデータの場合、空間領域データは、非常に大規模で複雑な形状をしており作成することが困難である。CrtVoidでは、多数の小さな領域に分割し、分割した各領域ごとに、空間領域データを作成する。GEOMITでは、物体及び空間領域のCADデータに基づいて、MCNPサーフェイスデータ,セルデータを作成する。セルデータを作成する際に、追加のサーフェイスを自動的に作成し、未定義や重複に定義したセルを削除している。開発したシステムをITERモデルに適用し、ITERモデルに対して、空間領域データ及びMCNPデータの作成に成功した。作成したMCNPデータを用いて、中性子束及び核発熱を計算した。計算結果は、他の手法により同じCADデータから作成したMCNPデータによる結果と一致した。

38000342
Identification of the gallium vacancy-oxygen pair defect in GaN
Son, N. T.*; Hemmingsson, C. G.*; Paskova, T.*; Evans, K. R.*; 碓井 彰*; 森下 憲雄; 大島 武; 磯谷 順一*; Monemar, B.*; Janzén, E.*
Physical Review B 80(15), p.153202_1-153202_4(2009) ; (JAEA-J 06958)
 耐放射線性半導体デバイスとして応用が期待される窒化ガリウム(GaN)中に、電子線照射により発生する欠陥を電子スピン共鳴(ESR)により調べた。2MeV電子線を1×1019/cm2照射することで欠陥を導入したGaNに対し、77KでESR測定を行ったところ、D1からD4までの4種類の欠陥に起因するESRシグナルが観測された。このうちD2について、14Nの超微細相互作用を詳細に調べたところ、Nサイトを置換した酸素とGa空孔のペア複合欠陥であり、その電荷状態がマイナスであることが判明した。

38000343
Bulk 5f electronic states of the uranium monochalcogenide US as seen via soft X-ray photoemission
竹田 幸治; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳*; 落合 明*
Physical Review B 80(16), p.161101_1-161101_4(2009) ; (JAEA-J 06959)
 ウラン化合物は超伝導と磁性の共存という特異な物性を示し、ウラン化合物の電子状態を明らかにすることは固体物理の重要な研究テーマである。本研究では、ウラン化合物強磁性体の中でも最も典型的な物質であるウランモノカルコゲナイドUSに対して、軟X線光電子分光実験とバンド計算を用いてバルク電子状態を明らかにしたものである。これまでUSにおけるU5f電子状態は遍歴性と局在性の両方を示すと考えられていたが、本研究により局在性の証拠と考えられていたものが、表面電子状態を強く反映したものであり、実験的に得られたUSのバルクのU5f電子状態はバンド計算でよく説明できることを示し、これまでの解釈を刷新する結果を得た。

38000344
First-principles calculations of the effect of pressure on the iron-based superconductor LaFeAsO
中村 博樹; 町田 昌彦
Physical Review B 80(16), p.165111_1-165111_5(2009) ; (JAEA-J 06960)
 We perform first-principles calculations for an iron-based superconductor LaFeAsO in order to study its pressure effects. As the pressure increases, we find a change from monotonic to non-monotonic shrinking manner in lattice constants and related crystalline parameters at 20 GPa and a structural transition from the orthorhombic to the tetragonal crystal with a disappearance of the antiferromagnetically ordered moment at 24 GPa in an excellent agreement with an experimental observation. Moreover, the calculations reveal that the structural transition is almost the phase transition of the second order. We further explore a very high-pressure range and find that the contraction of the distance between As and Fe plane stops above 100 GPa although the c-axis lattice constant continues to shrink.

38000345
X-ray magnetic circular dichroism of a valence fluctuating state in Eu at high magnetic fields
松田 康弘*; Ouyang, Z. W.*; 野尻 浩之*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 鈴木 基寛*; 河村 直己*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*
Physical Review Letters 103(4), p.046402_1-046402_4(2009) ; (JAEA-J 06961)
 価数揺動を示す二つの物質(EuNi2(Si0.18Ge0.82)2とEuNi2P2)についてEuのL吸収端でX線磁気円二色性(XMCD)を40Tの高磁場まで測定した。磁気的な2価のEuからの主要なXMCDに加え、非磁性の3価のEuからの明瞭なXMCDが観測された。この結果はどちらの価数の5d電子は磁気的に偏極していることを示している。また、それぞれの価数での5d電子の偏極度の比は物質依存であることも示された。XMCDの起源に対する可能な説明と偏極度の比の物質依存性についての説明を伝導電子とf電子の混成の点から議論する。

38000346
A Matching problem revisited for stability analysis of resistive wall modes in flowing plasmas
白石 淳也; 徳田 伸二; 相羽 信行
Physics of Plasmas 17(1), p.012504_1-012504_9(2010) ; (JAEA-J 06962)
 高性能定常トカマクにおいて、プラズマ流による抵抗性壁モード(Resistive Wall Mode: RWM)の安定化は最も重要な物理・工学的課題の一つである。RWMの安定化における流れの効果、特に、流れが本質的になる場所(有理面,共鳴面,プラズマ表面等々)を明らかにするため、安定性解析における接続問題を再考する。流れの効果を取り入れると、接続理論で中心的な役割を果たすNewcomb方程式(RWMの共鳴が起きない外部領域を支配する)は一般化される。流れによるDopplerシフトにより、Newcomb方程式の特異点が分離する。流れがない場合には、RWMの共鳴面(内部層と呼ぶ)と特異点は一致する。しかし、流れがある問題では、不安定なRWMは実周波数を持つため、共鳴面が特異点からずれる。実周波数は問題を解かないとわからないから、共鳴を起こす場所があらかじめわからない。よって、本研究で指摘するように、無限に薄い内部層を用いる従来の漸近接続法は適用できない。本研究では、有限な厚みを持つ内部層を持つよう漸近接続法を一般化することにより、上記の問題を解決できることを示す。

38000347
Oxidation of dimethyl sulfide in air using electron-beam irradiation, and enhancement of its oxidation via an MnO2 catalyst
箱田 照幸; Chowdhury, M. A. Z.*; 島田 明彦; 広田 耕一
Plasma Chemistry and Plasma Processing 29(6), p.549-557(2009) ; (JAEA-J 06963)
 ガス中の臭気物質の分解・脱臭技術の開発のために、ごみ処理場などのガス中で検出される硫化ジメチル(DMS)の電子ビーム照射による分解挙動を調べるとともに、分解促進のための触媒併用処理を試みた。その結果、DMSの照射生成物として、CO2やCOのほかに、有機化合物としてギ酸やジメチルスルフォキシド,極微量のメタノールやジメチルスルフォンを同定した。これらの照射生成物を含むガスをオゾン分解触媒であるMnO2層に通過した結果、初期濃度10.6ppmvのDMSの場合に6.3kGyにおいて照射のみで41%であった無機化率を100%にすることに成功した。また同4.6ppmv, 3kGyで25%であった無機化率についても同様の結果が得られた。本研究の結果から、臭気物質の分解・脱臭においては電子ビームと触媒の併用プロセスが有効であることを明らかにした。

38000348
Alignment creation and deviation from statistical population distribution in hydrogen n=3 levels observed on MSE spectra of LHD plasma
岩前 敦; 坂上 篤史*; 安宅 誠*; 澤田 圭司*; 後藤 基志*; 森田 繁*
Plasma Physics and Controlled Fusion 51(11), p.115004_1-115004_15(2009) ; (JAEA-J 06964)
 We have observed motional-Stark-effect (MSE) spectra of Balmer-α line emitted from a heating neutral-hydrogen beam on the Large Helical Device. Polarization-resolved spectral profile indicates that the magnetic-sublevel populations in the upper level slightly deviate from the statistical distribution, i.e., alignment is created. The theoretical proton-impact cross sections with the assumption of corona equilibrium, however, lead to a profile in gross disagreement with the observed one. It is suggested that, the observed profile is the result of time integration of light emission of atoms during the relaxation process, i.e., the aligned population distribution is created by the directional proton collisions and elastic proton collisions destroy the alignment, finally leading to statistical distribution.

38000349
EPR study of radiation damage to DNA irradiated with synchrotron soft X-rays around nitrogen and oxygen K-edge
横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*
Radiation Physics and Chemistry 78(12), p.1211-1215(2009) ; (JAEA-J 06966)
 DNA損傷が生じる物理化学的メカニズムを解明するため、グアニンとアデニンの二種類の核酸塩基の蒸着試料に対して真空中で単色のシンクロトロン軟X線を照射し、電子常磁性共鳴信号を「その場」観測した。その結果照射中にのみ、極めて短寿命の不対電子種が現れることが明らかになった。得られたEPRスペクトルは軟X線のエネルギーに明らかに依存し、得られた不対電子種のスピン濃度は軟X線の吸収スペクトルに現れる微細構造と似たスペクトルを示した。またアデニン試料に対しわずかな水を配位させると、スピン濃度は大きく変化した。光電効果の結果生じる光電子あるいはオージェ電子が、新たに形成されたポテンシャルに捕捉されることで、このような短寿命の不対電子種が生成することが示唆された。

38000350
Ion exchange fabric synthesized by graft polymerization and its application to ultra-pure water production
竹田 俊英*; 玉田 正男; 瀬古 典明; 植木 悠二
Radiation Physics and Chemistry 79(4), p.223-226(2010) ; (JAEA-J 06967)
 スルホン基を有するイオン交換布をポリエチレン製不織布へのグリシジルメタクリレートの放射線グラフト重合と化学処理により合成した。イオン交換布から溶出する全炭素量は有機溶媒で洗浄することにより、1ppbまで低減することができた。イオン交換布は10ppbのNa+水溶液により評価した。内径7mmのカラムにイオン交換布を20mmの高さで充填したカラムは、400m/hの線速度で、1.2×107の濃縮係数を示した。この場合のカラム使用率は3.9%であるが、捕集布の充填高さを95mmとすることで、破過点は2.0×105に達した。これらの結果から、グラフト重合で作製したイオン交換布は、超純水製造のための水の浄化に応用可能であることがわかった。

38000351
TEMPO addition into pre-irradiated fluoropolymers and living-radical graft polymerization of styrene for preparation of polymer electrolyte membranes
澤田 真一; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 前川 康成
Radiation Physics and Chemistry 79(4), p.471-478(2010) ; (JAEA-J 06968)
 燃料電池用電解質膜のプロトン伝導性向上を目的とし、プロトン伝導チャンネルの構造を精密制御するため、放射線グラフト法とリビングラジカル重合法を組合せることで、均一な長さのグラフト鎖を有する電解質膜を作製した。はじめに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)又はエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)に対して前照射を行い、2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxy(TEMPO)を付加した。ここで、TEMPOの溶媒や濃度,反応温度などを検討し、最適なTEMPO付加条件を見いだした。TEMPOを付加した高分子膜を基材とし、スチレンのリビングラジカル重合を125℃で行った後、スルホン化することで電解質膜が得られた。この電解質膜は、従来の放射線グラフト法で作製した膜と比較して高いプロトン伝導性を示したことから、均一な長さのグラフト鎖が形成する特異的な親水性領域がプロトン伝導を促進したことが示唆される。

38000352
Demonstration of a highly coherent 13.9 nm X-ray laser from a silver tape target
錦野 将元; 越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 山谷 寛*; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 永島 圭介
Review of Scientific Instruments 80(1), p.116102_1-116102_3(2009) ; (JAEA-J 06969)
 光量子科学研究ユニットで開発した0.1Hz高繰り返しレーザーとテープターゲットシステムを用いて波長13.9nmの高繰り返し高コヒーレントX線レーザーの生成を行った。イオン発生やインコヒーレントX線の発生等に利用されてきたテープターゲットであるが、これまでにX線レーザーを発生させることはできなかった。新しく開発したテープターゲット装置では、テープターゲットの上下方向から張力をかけてレーザー照射面でのテープターゲットの平面一様性を向上させることによりX線レーザーの発生に成功した。2台のテープターゲット装置を使うことによりダブルターゲット方式のX線レーザー発生実験を行い、通常使用される銀コート個体ターゲットと比較して出力や指向性(ビーム発散角)は同程度であること、また、ビーム水平方向のポインティング安定性はテープターゲット装置を使うことにより向上したことを確認した。

38000353
Evaluations of pressure-transmitting media for cryogenic experiments with diamond anvil cell
立岩 尚之; 芳賀 芳範
Review of Scientific Instruments 80(16), p.123901_1-123901_7(2009) ; (JAEA-J 06970)
 10万気圧までの低温/高圧下物性測定実験で使用される圧力媒体の性能評価をルビー蛍光法を用いて室温、77K, 4.2Kで行った。フロリナート混合液,メタノール/エタノール混合液,窒素,アルゴン,ヘリウムなど合計14種類の圧力媒体を評価した。ルビー蛍光スペクトルR1 lineのピーク幅(FWHM)から圧力媒体中に発生する圧力分布や一軸圧力などの非静水圧性を議論する。室温では圧力媒体が液体状態にある限りR1ピークは鋭くブロード化が見られない。しかし圧力が増大し液体媒体が固化するとピーク幅は大きくなる。低温では低圧領域からR1 lineのピーク幅(FWHM)は連続的に増大する。媒体中の非静水圧性の程度をピーク幅から見積もり、14種類の圧力媒体の評価を行う。

38000354
Thermo-responsive extraction of cadmium(II) ion with TPEN-NIPA gel; Effect of the number of polymerizable double bond toward gel formation and the extracting behavior
福岡 幸男*; 木田 達也*; 中島 康孝*; 津曲 孝之*; 渡部 渉*; 稲葉 優介*; 森 敦紀*; 松村 達郎; 中野 義夫*; 竹下 健二*
Tetrahedron 66(9), p.1721-1727(2010) ; (JAEA-J 06972)
 ピリジン環に結合させた重合性二重結合を持つアルコキシ基の数を1-4に変化させたTPEN誘導体を合成し、それぞれN-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)とAIBN存在下において共重合させた。得られたポリTPEN-NIPAゲルについて、膨潤/収縮特性の温度応答性と、水相中からのカドミウム(II)の抽出に温度変化を観察した。特に重合性二重結合を3個以上持つTPEN誘導体から構成されるポリマーゲルは、水中において温度に依存して明確な膨潤収縮性を示した。これらのゲルは、Cd(II)イオンを5℃における膨潤状態で効率的に水相中から抽出したが、収縮状態である45℃では抽出はわずかに観察されたのみであった。

38000355
堆積岩地域における広域地下水流動特性の評価方法に関する検討; 房総半島の一事例
酒井 隆太郎; 宗像 雅広; 木村 英雄
地下水学会誌 51(4), p.311-329(2009) ; (JAEA-J 06973)
 広域地下水流動に関する評価手法確立のための調査の一環として、千葉県養老川流域の支流域において、河川流量観測、及び観測点付近の河川水,湧水,井戸水の水質,酸素・水素同位体比等の分析を行い、これらに基づいて当該領域の地下水流動に関する水文学的及び地化学的考察を行った。その結果、高透水性を持つ砂岩優勢互層(大福山)で涵養された(Na)Ca-HCO3型地下水の大部分は、地層の走向方向に流動した後、Ca-HCO3型地下水として中・下流域において流出するが、一部は深部まで流動してNa-HCO3型地下水に進化した後、低透水性の砂泥互層の亀裂等を通じて下流域において流出する可能性が推定された。

38000356
日本原子力研究開発機構における研究開発の現状
経営企画部
電気評論 95(2), p.68-86(2010) ; (JAEA-J 06974)
 独立行政法人日本原子力研究開発機構(以下「原子力機構」という)が平成17年に発足してから5年目となり、第1期中期目標期間(2005年10月1日〜2010年3月31日)の最終年度を迎えている。この間、原子力機構は、環境問題への意識の高まりと相まって、世界的にその重要性が再認識されている原子力エネルギーに関する研究開発に加え、原子力による新しい科学技術や産業の創出を目指して基礎研究から応用研究にいたるまで幅広い研究開発を行い、我が国の総合的原子力研究開発機関としての役割を果たすための研究開発を推進してきた。本稿では原子力機構における2009年度の研究開発の主な成果を中心に、現状と動向を紹介する。

38000357
格子ガスオートマトン法によるせん断変形時の岩盤不連続面内の透水特性に関する研究
西山 哲*; 大西 有三*; 澤田 淳; 矢野 隆夫*
土木学会論文集,C 65(4), p.776-788(2009) ; (JAEA-J 06975)
 単一の不連続面を含む岩石を模擬した試料のせん断透水実験において、せん断応力-せん断変位曲線の比例限界点の前後で透水特性が変化するという結果に着目し、不連続面内の水の流れが表現できる解析手法の構築と実験結果に対するメカニズムの考察を試みたものである。具体的には不連続面の表面の構造を再現した解析モデルにおいて、水を仮想粒子に置き換えて、粒子同士及び不連続面の壁面との衝突・散乱を繰り返すという単純な計算によって水の流れを表現する格子ガス法に基づく解析手法の構築を試み、本手法がNavier-Stokes方程式から導かれる流れを表現するものであることを平行平板モデルを用いて検討するとともに、比例限界点前後で不連続面内の水の流れが相違するメカニズムを論じる。

38000358
平成21年度技術士第一次試験「原子力・放射線部門」専門科目の解説(上); 試験の概要とエネルギー分野
中野 智仁*; 阿部 定好
原子力eye 56(2), p.72-76(2010) ; (JAEA-J 06976)
 本件は、平成21年度技術士第一次試験専門科目(原子力・放射線部門)についての概要、及びエネルギー分野に関する解説である。

38000359
4次元空間中性子探査装置「四季」
梶本 亮一; 中村 充孝
波紋 20(1), p.8-12(2010) ; (JAEA-J 06977)
 The 4D space access neutron spectrometer (4SEASONS) is a high-intensity Fermi-chopper spectrometer. It is intended to provide high counting rate for thermal neutrons with medium resolution (Δ E/Ei ∼ 6% at E=0) to efficiently collect weak inelastic signals from novel spin and lattice dynamics especially in high-Tc superconductors and related materials. To achieve this goal, the spectrometer equips advanced instrumental design such as an elliptic-shaped ready for converging neutron guide coated with high-Qc (m=3-4) supermirror, and long-length (2.5 m) 3He position sensitive detectors (PSDs) arranged cylindrically inside the vacuum scattering chamber. Furthermore, the spectrometer is multi-incident-energy measurements by the repetition rate multiplication method, which greatly improves the measurement efficiency.

38000360
中性子源特性試験装置(BL10)始動
及川 健一; 前川 藤夫; 原田 正英
波紋 20(1), p.34-38(2010) ; (JAEA-J 06978)
 2008年5月30日、JSNSのNOBORU実験装置(BL10)において初の中性子パルスビームの観測に成功した。それ以来、JSNSの中性子性能評価を行ってきた。その結果、中性子強度の絶対値の測定値と予測計算値はおおむね20%程度で非常によく一致し、JSNS設計が適切であることを示した。NOBORUはテストビームポートとしてもユーザーに利用され、大強度パルス中性子の特徴を活かしたさまざまな先端研究が開始された。

38000361
J-PARC超高圧中性子回折装置PLANETの設計思想と建設状況
服部 高典; 有馬 寛; 内海 渉
波紋 20(1), p.39-44(2010) ; (JAEA-J 06979)
 高圧研究に特化した新しい中性子ビームラインがJ-PARC/MLFに現在建設されている。その設計思想と建設状況を紹介する。このビームラインの最大の特徴は最大加重1500トンを持つ巨大な高圧プレスである。この装置と、最新の中性子技術を組合せることにより、数十GPa,数千度における物質,鉱物中の水素位置及びそれらが及ぼす物性への影響を明らかにすることができる。このことは、このビームラインが、水素に富んだ地球及び惑星の内部を探査するための強力なツールとなることを約束する。

38000362
高分解能Ge検出器による即発γ線分析
大島 真澄; 藤 暢輔; 木村 敦; 小泉 光生; 金 政浩
放射線 34(4), p.238-245(2009) ; (JAEA-J 06981)
 多重γ線検出法は放射性核種分析において、高分解能かつ高感度の方法であることが実証された。同検出法の原理について紹介する。この方法を即発γ線分析に適用した多重即発γ線分析を開発するために、JRR-3中性子ガイドホールにおいて多重γ線検出装置を建設した。この装置はまた、中性子放射化分析に適用した多重γ線放射化分析法(NAAMG)にも適用が可能である。MPGA、またNAAMGにおいて期待される性能を紹介すると同時に、今後の計画について概括する。

38000363
汎用照射試験炉JMTRの改修状況と国際的拠点化を目指した取り組み
河村 弘
保全学 18(4), p.43-45(2010) ; (JAEA-J 06982)
 JMTRは平成23年度の再稼動後、少なくとも20年間の運転を予定しており、運転の安全確保や稼働率向上の観点から更新機器を選定して改修工事を行っている。改修工事は計画通り進んでおり、工事期間中の保全については、効率的な保全を実施して施設の安全確保を行っている。また、JMTRは世界的な中性子照射試験に関する標準場の創成を目指しており、それに向けた活動について述べる。

38000364
Environmental behavior of plutonium isotopes studied in the area affected by the Chernobyl accident
松永 武; 長尾 誠也*
Humic Substances Research 5/6(1), p.19-33(2009) ; (JAEA-J 06983)
 チェルノブイリ事故に由来するプルトニウムについて、事故影響を受けたウクライナの土壌環境並びに水環境における挙動をレビューした。チェルノブイリ由来プルトニウムでは、環境に放出された燃料粒子の溶解がその環境中での移動の最初の過程になっている。溶解の後は表面土壌に固着して、浸透能が少ない挙動を示した。化学相分別による研究に基づくと、土壌環境で見いだされた不動性は土壌有機物へのプルトニウムへの親和性にあると考えられる。不動性の性質は、ドニエプル川における河川水によるその運搬においても見いだされた。湖水中では、腐植物質と推定される溶存有機物が溶存態プルトニウムの安定化に寄与していると考えられる。

38000365
希土類金属水素化物における圧力誘起構造相転移と長周期構造
町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏
日本結晶学会誌 51(6), p.320-326(2009) ; (JAEA-J 06986)
 希土類金属水素化物の静水圧下における圧力誘起構造相転移の研究を行っている。代表的なイットリウム3水素化物は室温常圧下で六方晶構造をとり、水素原子は四面体サイトと八面体サイトを占める。また高圧力下で格子が圧縮されることにより水素-金属の相互作用に加えて水素-水素の相互作用も強くなり、相転移が誘起されると考えられる。そこでダイヤモンドアンビルセルを用いて高圧力下の放射光X線回折実験を行い、圧力による構造変化を詳細に調べた。その結果、12〜22GPaの広い圧力領域に渡る中間状態を経て六方晶構造から立方晶構造へ結晶構造が変化すること、また中間状態の構造は六方晶型の積層と立方晶型の積層の交互配列の長周期積層構造で表せることを明らかにした。観測された長周期構造は希土類金属水素化物においては新しい構造である。本稿ではこの長周期積層構造についてその構造モデルと構造相転移の過程について紹介する。

38000366
水中に噴出する高圧ガスの不足膨張噴流に関する研究
染矢 聡*; 内田 光則*; 内堀 昭寛; 大島 宏之; Li, Y.*; 岡本 孝司*
日本機械学会論文集,B 75(759), p.2173-2181(2009) ; (JAEA-J 06987)
 ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時安全評価を目的として、ナトリウム-水化学反応を伴う噴流の挙動や、その影響で発生する周辺伝熱管ウェステージ現象を評価するための数値解析手法を開発している。解析手法の開発において、液体中への高圧気体噴出挙動を解明するとともに検証用データを取得することが重要な課題となっていることから、本研究では、水中窒素ガス不足膨張噴流の可視化実験を実施した。窒素ガスの圧力条件を実験パラメータとして、噴流形状,到達距離,拡がり角度,周囲液体の連行挙動,噴流中の液滴速度等、解析手法の検証に有用なデータを取得した。

38000367
高精度気液二相流数値解析における非構造解適合格子法の開発,2; 2次元非構造解適合格子系における気液二相流解析
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之
日本機械学会論文集,B 75(760), p.55-64(2009) ; (JAEA-J 06988)
 ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み現象を解析するため、非構造格子系における高精度気液二相流数値解析手法の開発を実施している。本研究では、非構造格子系において開発した高精度Volume-of-fluid法を(第1報で開発した)解適合格子系に拡張した。その際、流体率及び気液各相の運動量に関して、物理的に適切な再配分計算手法を構築した。検証として、切欠き付き円板回転問題の解析を行った結果、比較的少ない格子数でも円板形状をよく保存することを確認した。また、ダム崩壊問題の解析を行った結果、気液界面近傍で詳細化された格子によって、界面の非定常挙動が正確に解析できることを確認した。

38000368
新第三紀堆積岩中の割れ目は主要な水みちとなり得るか?
舟木 泰智; 石井 英一; 常盤 哲也
応用地質 50(4), p.238-247(2009) ; (JAEA-J 06989)
 堆積岩において、割れ目がどの程度地層中の主要な水みちとして機能しているかを把握することは、地下水の流れに関するモデル化及び数値解析を行ううえで重要な基盤情報となる。本報告では、北海道北部の幌延地域に分布する新第三紀の堆積岩(声問層と稚内層)中の割れ目がどの程度主要な水みちとして機能しているかを、ボーリング孔における割れ目と地下水の流出入箇所との対応関係から把握するために、コア観察,超音波型孔壁画像検層及び流体電気伝導度検層を実施した。その結果、声問層の割れ目はほとんど主要な水みちとして機能せず、稚内層の割れ目はある程度主要な水みちとして機能していることが定量的に示された。その原因を検討するためにさらなる統計処理を行った結果、声問層の割れ目は連続性・連結性に乏しく、稚内層の割れ目はある程度の連続性・連結性を有す(少なくとも声問層のそれより連続性・連結性に富むこと)が示唆された。加えて、稚内層の割れ目は声問層のそれより全体的に開口性に富むことが示唆された。このことから、声問層は多孔質媒体として、稚内層は声問層と比べ亀裂性媒体としての性質が強いと考えられる。

38000369
核融合中性子の挙動を追跡する!!; 二重微分断面積に関する最新の研究
村田 勲*; 近藤 恵太郎; 宮丸 広幸*; 落合 謙太郎
プラズマ・核融合学会誌 85(11), p.762-773(2009) ; (JAEA-J 06990)
 核融合炉の核設計に不可欠な、14MeV中性子と核融合炉構成材料核種との核反応断面積の高精度測定を目指し、過去約10年間にわたって、大阪大学が日本原子力研究開発機構との共同研究を通じて2つの新しい二重微分断面積測定手法の開発を進めてきた。日本原子力研究開発機構FNS施設において利用可能な世界で唯一のDT中性子ペンシルビームを用いる本測定手法により、放出中性子スペクトル測定に基づく(n,2n)反応断面積の直接測定、及び極めて高精度な荷電粒子放出二重微分断面積測定が可能となった。本記事では測定手法の概要と、これまでに得られた世界初となるベリリウム,ジルコニウム,フッ素の最新の詳細断面積測定結果についてわかりやすく解説した。

38000370
照射された生マンゴーに誘起されたラジカルのESR測定
菊地 正博; Hussain, M. S.*; 森下 憲雄; 鵜飼 光子*; 下山 雄平*; 小林 泰彦
Radioisotopes 58(12), p.789-797(2009) ; (JAEA-J 06992)
 本論文では、電子スピン共鳴(ESR)法を用いて、放射線照射により生マンゴー果肉と果皮に誘起されたラジカルを凍結乾燥後に検出できたので報告する。フィリピン産の生マンゴーをγ線照射し、その凍結乾燥粉末をESR装置で測定した。水分含量の高いマンゴー果肉・果皮の検体を用いてg=2.004を中心とする鋭い1本線のメインピークと一対のサイドピークが検出された。果肉・果皮で測定されたメインピーク高は照射後数日で減衰して安定しないため、検知法として利用できなかった。一方、一対のサイドピークは照射当日から9日後まで線量依存性が変化しなかったことから、生マンゴーの検知法として利用可能であると考えられた。本サイドピークを利用することで、これまで乾燥食品に限定して用いられてきたESR法が、生マンゴーをはじめとする熱帯果実や生鮮野菜など多くの生鮮食品へ適用できる可能性がある。

38000371
60Coγ線照射場における線量率分布のシミュレーション手法
金子 広久; 春山 保幸; 清藤 一; 山縣 諒平; 花屋 博秋; 小嶋 拓治
Radioisotopes 59(1), p.11-19(2010) ; (JAEA-J 06993)
 媒質中における光子等の3次元的な挙動を計算できるモンテカルロ計算コード(EGS4-SPG)を用いて、γ線照射施設の照射室内線量率分布を計算により求めた。また、照射室構成部材であるしゃへい壁,照射テーブル及び線源保護板が線量率に与える影響について検討した。その計算の妥当性の評価のため、計算結果と電離箱型線量率計及びアラニン線量計による実測値とを比較した。この結果、測定値と計算値の差は、幅広い面積の板状線源の直近を除くと±数%以内で一致した。一般的に幅広い面積の板状線源の線量率分布の実測には、数日間を要し、線量計は40個程度を必要とする。しかし、単位線源量あたりの計算結果を用いることにより、板状線源の配置検討段階であらかじめ線量率分布を知ることができ、さらに線源配置後の線量率分布測定は、線源直近についてのみ実施すればよく、線量計の節約及び線量測定時間の大幅短縮につなげることができた。

38000372
大気沈着,3; 雲・霧沈着
大河内 博*; 堅田 元喜
大気環境学会誌 45(1), p.A1-A12(2010) ; (JAEA-J 06994)
 大気環境のさまざまな問題、特に酸性雨・越境大気汚染問題において極めて重要な過程である大気沈着のうち、地表面(おもに、植生)への雲・霧沈着について概説した。内容は、以下の通りである。(1)雲・霧とそれらの沈着過程に関する基本的な用語や知見をまとめた。(2)粒子状物質の沈着理論に基づき、沈着量の測定法・推定法を含めた雲・霧沈着の物理的側面を説明した。(3)霧水の酸性化等を含めた雲・霧沈着の化学的側面を解説した。(4)森林生態系の水資源や物質供給における雲・霧沈着の重要性を、既往の研究成果と合わせて説明した。

38000373
沸騰硝酸溶液中のバナジウム及びクロムイオンの再酸化速度とステンレス鋼への腐食影響
本岡 隆文; 加藤 千明; 山本 正弘
材料と環境 59(1), p.18-24(2010) ; (JAEA-J 06995)
 沸騰硝酸溶液中のステンレス鋼の腐食に与えるクロムとバナジウムイオンの影響を、腐食に伴うイオン価数分布の時間変化に着目して検討した。Cr(VI)含有沸騰硝酸溶液では、腐食進行とともにCr(VI)濃度は減少し溶液の腐食作用は弱くなった。一方、V(V)含有沸騰硝酸溶液では、V(V)濃度は腐食進行しても初期濃度を保持し、溶液の腐食作用は一定に維持された。沸騰硝酸環境では、還元体からのV(V)の生成速度は速く、Cr(VI)のそれは遅かった。V(V)含有沸騰硝酸溶液中では、ステンレス鋼腐食に伴うV(V)の消費速度よりもV(V)の生成速度が速いため、V(V)濃度が一定に保持され、ステンレス鋼は定常速度で腐食した。Cr(VI)含有沸騰硝酸溶液中では、Cr(VI)の消費速度よりもCr(VI)の生成速度が遅いため、Cr(VI)濃度は減少してステンレス鋼の腐食速度が低下する傾向を示した。

38000374
Japanese computational phantoms; Otoko, Onago, JM, JM2, JF, TARO, HANAKO, pregnant woman, and deformable child
斎藤 公明; 佐藤 薫; 木名瀬 栄; 長岡 智明*
Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry , p.221-253(2009) ; (JAEA-J 06998)
 日本人のボクセルモデルとこれを用いた線量計算全般について紹介する記事である。日本原子力研究開発機構ではCT画像に基づき成人日本人男性3体,女性2体のボクセルファントムを開発し、これらを用いて放射線防護のための基礎データを取得してきた。一方、情報通信研究機構ではMRI画像から男女各1体のボクセルファントムを開発したのに加え、ファントムの変形技術を利用して子供のファントム,妊婦のファントム,任意の姿勢をとれるファントム等を開発し、電磁波に対する曝露量の計算に用いてきた。これらのファントムとそれぞれの特徴をまとめて紹介するとともに、内部被ばく評価,外部被ばく評価,体外計測のための校正定数の計算,医療被ばく評価への応用例について紹介する。さらに、今後の日本におけるボクセルファントム開発と応用の見通しについて議論する。

38000375
Applications to environmental exposures
Petoussi-Henss, N.*; 斎藤 公明
Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry , p.413-424(2009) ; (JAEA-J 06999)
 環境中に分布した放射性核種から放出されるγ線による外部被ばくに対する線量評価に関する一連の研究成果、並びにこれらの研究で得られた線量換算係数について紹介する。原子力機構では、典型的な環境中線源を想定しモンテカルロ計算とファントムを用いて、環境γ線の特性解析,環境中における被ばく線量評価,被ばく線量の変動要因解析等を行い研究成果を挙げてきた。さらに、ドイツ放射線防護研究所においては、原子力機構で以前に行った環境γ線の特性解析結果と最近の各種ボクセルファントムを組合せて環境中被ばくシミュレーションを実施してきた。本稿では、これらの成果について概説するとともに、国際放射線防護委員会が新たに定義した西欧標準人ボクセルファントムの線量換算係数データを、多くの放射性核種を対象に示している。

38000376
Construction of vibration table in an extended world for safety assessment of nuclear power plants
山田 知典; 新谷 文将
High Performance Computing on Vector Systems 2009 , p.223-232(2009) ; (JAEA-J 07000)
 We, CCSE/JAEA, are constructing a vibration table in an extended world for safety simulation of nuclear power plants. In our vibration table, the balancing domain decomposition method is adopted to reduce the computation cost. In this research, a prediction methodology of optimal number of subdomains, which has great influence on the computational cost, is introduced and numerical validation is performed with a component of an actual nuclear power plant.

38000377
Disruptive effects on a HLW repository due to uplift-erosion in the distant future
宮原 要; 稲垣 学; 川村 淳; 蛯名 貴憲*; McKinley, I. G.*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1193 , p.177-184(2009) ; (JAEA-J 07001)
 注意深いサイト調査と処分場の設計により高レベル廃棄物処分場への隆起・侵食の影響は長期に渡り回避できると考えられるものの、安全規制において評価期間が定められていない我が国においては、隆起・侵食の継続により処分場の深度が時間とともに浅くなり遠い将来において処分場が地表に到達する可能性について適切なシナリオにより評価することが求められる。本研究では、隆起・侵食による処分場への破壊的な影響について科学的根拠に基づきシナリオや概念モデルを設定する手順を示すとともに、解析結果を天然の放射性核種のフラックスと比較することにより、処分システムの有効性と頑健性を例示した。

38000378
Leak detection technology
廣木 成治; 阿部 哲也; 丹澤 貞光
Nuclear Reactors, Nuclear Fusion and Fusion Engineering , p.367-403(2009) ; (JAEA-J 07002)
 最近の大型核融合炉では安全対策上や高性能プラズマを実現するうえでリーク探知技術が極めて重要であるが、巨大で複雑かつ人的アクセス困難なため、通常のヘリウムリーク探知技術を使えない場合が多い。この章では原子力機構がこれまでに開発したリーク探知関連技術を紹介している。高分解能四極子質量分析計(HR-QMS)はD2中の4Heを10-4まで検出できた。また、真空容器内水冷機器の冷却水を循環させたまま水リーク探知を行う方法として、クリプトン(Kr)を水に溶解してからリークしたKr検出までの時間遅れを計測して12.6%の誤差でリーク箇所を特定できることを示した。さらに、指向性全圧計を真空用マニピュレーターに搭載して模擬リーク付近を走査した実験では10-8 Pa-m3/sまでの空気リークを検出できた。一方、特殊QMS測定子を真空中で走査した結果、10-5 Pa-m3/sのアルゴンリークを検出できた。これらの技術は今後の大型核融合炉にも十分適用可能である。

38000379
Status of 9-cell superconducting cavity development for ERL project in Japan
梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet) , p.355-358(2009) ; (JAEA-J 07003)
 大電流ERL実現のための超伝導空洞の開発を行った。超伝導主加速器においては加速電界15〜20MV/mを達成することと同時にHOMを強力に減衰させることも重要である。HOM減衰強化の空洞を設計し、ニオブ製の9連モデル空洞を製作した。表面処理後、縦測定を行い、フィールドエミッションにより現在加速電界は15〜17MV/mに制限されている。回転式X線マッピングシステムを開発し、幾つかのX線のスポットが観測されている。

38000380
Development of input power coupler for ERL main linac in Japan
阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 篠江 憲治*; 沢村 勝
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet) , p.684-688(2009) ; (JAEA-J 07004)
 ERL用超伝導主加速器用入力カップラーの開発を始めている。カップラーに要求される性能は20MV/mの加速電界、100mAのエネルギー回収モードでの運転で20kWである。入力カップラーの製作にあたってSTF-BLのカップラーをもとに20kWのCW運転用に改良を行った。セラミック窓やベローズなどのカップラー構成要素の製作を行い、30kWのIOTによる大出力試験を行った。

38000381
ERL HOM absorber development
沢村 勝; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet) , p.698-701(2009) ; (JAEA-J 07005)
 ERL用超伝導主加速器においてHOMダンパーは大電流加速時に問題となる高調波(HOM)対策を施された空洞のHOM性能を決定する重要なコンポーネントである。ビームラインHOMダンパーはビームパイプを伝播するHOMを減衰させるが、HOMダンパーがクライオモジュールに収納される場合、液体窒素温度程度に冷却される。そのため広範囲の周波数特性を持つだけでなく、冷温における温度特性も高周波吸収体に要求される。GM冷凍機を用いて常温から40Kまで温度制御可能な低温試験装置を用いてさまざまなフェライト,セラミックなどの高周波吸収体の誘電率,透磁率の周波数・温度特性の測定を行い、HOMダンパーに最適な高周波吸収体を選択した。また電磁波解析コードを用いてHOMダンパーにおける高周波吸収体のサイズや位置を最適化し、HOMダンパーの設計を行った。これらの結果をもとにHOMダンパーの試作機の製作を進めており、高周波特性をはじめ、機械強度,冷却性能や温度特性などの試験をする予定である。

38000382
Compact ERL linac
梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; 篠江 憲治*; 沢村 勝
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet) , p.896-901(2009) ; (JAEA-J 07006)
 将来のERLをもとにしたX線光源実現のための基盤技術確立のためコンパクトERLの建設が計画されている。ビームエネルギーは60〜200MeVで、電流は100mAである。超伝導空洞は重要な開発項目の1つで入射器と主加速器部分に使われる。入射器における重要項目は300kWの入力カップラーの開発である。またビーム不安定性や冷凍機の負荷を削減するために強力なHOM減衰が主加速器の重要項目である。空洞開発の現状について報告する。

38000383
Heat transfer in a seven-rod test bundle with supercritical pressure water, 2; Numerical simulation
三澤 丈治; 中塚 亨; 吉田 啓之; 高瀬 和之
Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM) , p.9487_1(2009) ; (JAEA-J 07012)
 Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been enhancing the three-dimensional two-fluid model analysis code ACE-3D, which has been originally developed for the thermal design procedure on two-phase flow thermal-hydraulics of light water reactors, to predict thermal hydraulics characteristics of the supercritical water-cooled nuclear energy system under operation and transient conditions. To verify the prediction performance of the ACE-3D code, numerical analyses have been performed based on some experimental data. As a part of these verifications, a present paper describes the predicted results of seven-rod bundle heat transfer experiments with supercritical pressure water performed at JAEA. As a result, the calculated wall temperatures on the surface of simulated fuel rods were in agreement with the experimental results. One of future subjects is important in the prediction accuracy on the heat transfer deterioration.

38000384
Conceptual design of the HTTR-IS nuclear hydrogen production system; Detection of the heat transfer tube rupture in intermediate heat exchanger
佐藤 博之; 坂場 成昭; 佐野 直樹; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
Proceedings of 4th NEA Information Exchange Meeting on Nuclear Production of Hydrogen (CD-ROM) , 10p.(2009) ; (JAEA-J 07013)
 高温ガス炉水素製造システムの安全評価において、中間熱交換器伝熱管破損事象は大きな課題の1つである。本研究では、HTTR-ISシステムにおける中間熱交換器伝熱管破損に対して、伝熱管破損検出方法の提案,プラント過渡挙動評価を行った。評価結果から、1次2次ヘリウム圧力制御系による2次ヘリウム供給積算量のモニタリングにより伝熱管破損検出が可能であり、本検出信号による格納容器隔離弁の作動を連成させることで、1次系から2次系へのヘリウム移行量を低減できることを明らかにした。加えて、中間熱交換器伝熱管破損事象について安全解析を実施した結果、HTTR安全審査時における評価項目について判断基準を満足することを明らかにした。

38000385
Accurate measurement of surface tension using a levitated liquid droplet
渡辺 正
Proceedings of 6th International Conference on Electromagnetic Processing of Materials (EPM 2009) , p.403-406(2009) ; (JAEA-J 07014)
 原子力プラントシミュレーションのための要素技術開発の一環として、浮遊液滴の界面変形の数値シミュレーションを行った。浮遊液滴は、容器壁の影響を受けないため、高温溶融金属の物性測定に利用される。表面張力は、形状振動の周波数から線形理論に基づいて求められるため、振動振幅は十分小さくなければならないが、計測上は大きい方が望ましい。本報告では、非圧縮性流体と液滴界面の運動方程式を解き、液滴の振動振幅及び回転数と周波数変化との関係を調べた。その結果、液滴内部の応力分布と形状変形が振動周波数変化と密接に関連しており、振幅と回転数を制御することにより、正確な周波数測定が可能であることが明らかになった。

38000386
Design of scientific concept vocabulary for annotation method of visualization system
木野 千晶; 鈴木 喜雄; 武宮 博
Proceedings of Asia Simulation Conference 2009 (JSST 2009) (CD-ROM) , 7p.(2009) ; (JAEA-J 07015)
 著者らは認識能力を備えたデータ解析システムを実現するために科学概念語彙モデル(SCV: Scientific Concept Vocabulary)を提案している。SCVは物理的・工学的な意味情報を数値的に扱うための情報モデルである。SCVではすべての物理的意味情報には数値データとその数値データを生成するためのアルゴリズムが対応付けられており、データ解析システムはこの語彙によって記述されたデータ解析プロセスの物理的意味を数値的に認識することができる。本論文ではこれまで提案してきた、科学概念語彙モデルから科学的知見の記述を可能とする新しい情報記述モデルである知見フレームを拡張し、従来以上に詳細かつ多様な科学的知見情報が記述できることを示した。さらに、提案手法を可視化システムに適用し、可視化結果に物理的意味情報をアノテーションすることで、効率的・効果的な数値シミュレーションのデータ解析が可能であることを示した。以上より、本提案モデルが工学的に有用性の高いものであることが示された。

38000387
Transient extraction behavior analysis of reprocessing plant with SAFE code
内山 軍蔵; 阿部 仁
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM) , p.304-308(2009) ; (JAEA-J 07016)
 日本原子力機構では再処理施設の抽出工程において想定される異常な過渡変化事象の安全解析コードとしてSAFEコードを開発している。本報では、抽出工程、特にPu精製サイクルについてPu濃度異常上昇事象の発生とさまざまな運転操作条件変動との関係をSAFEコードを用いて検討した結果について報告する。

38000388
Application of thermochemical hydrogen production iodine-sulfur process to shaft furnace direct reduction ironmaking process
笠原 清司; 久保 真治; 野口 弘喜; 大橋 弘史; 小川 益郎
Proceedings of International Symposium on Ironmaking for Sustainable Development 2010 , p.84-87(2010) ; (JAEA-J 07018)
 ISプロセスは約900℃の熱を利用して水素を製造するプロセスである。ISプロセスとシャフト炉水素直接還元を組合せた製鉄プラントを提案し、フローシート計算により熱物質収支解析を行った。本プロセスを通常の高炉製鉄プラント,改質ガス直接還元プラントと比較した結果、所要投入熱量はこれらよりも高くなるものの、製鉄プラントの課題であるCO2発生量については、高炉プラントの発生量の8%と極めて大きく削減できることを明らかにした。

38000389
Effects of γ-ray irradiation and crevice-like shape on the corrosion of type 316L stainless steel in high-temperature water
中原 由紀夫; 加藤 千明; 山本 正弘; 渡辺 敦志*; 布施 元正*
Proceedings of Symposium on Water Chemistry and Corrosion in Nuclear Power Plants in Asia 2009 (CD-ROM) , p.226-231(2009) ; (JAEA-J 07020)
 原子炉内での高温水の放射線分解は、原子炉材料の腐食及び応力腐食割れを抑制するうえで重要な要因の一つと考えられている。しかしながら、腐食等の材料表面での反応やすき間等の形状が放射線照射を受けた高温水中での水化学に及ぼす影響については、環境を測定することが困難なため、ほとんど研究されていない。本研究では、水化学に対してγ線照射及びすき間部模擬形状が及ぼす影響を評価するため、SUS316Lについて高温水中で腐食試験を実施した。試験では、試験片を288℃のγ線照射された高温水中に500時間浸漬した。γ線の吸収線量率は、評価した結果30kGy h-1だった。円板型試験片(直径16mm,厚さ0.5mm,表面#800研磨紙仕上げ)を、1枚単独と、すき間部を模擬するため2枚を重ね合わせて浸漬した。試験後の試験片表面をSEM, TEM,レーザーラマン分光装置で分析した結果、γ線照射によって表面での鉄酸化物の析出が促進され、また、内層酸化物層の厚さが厚くなった。すき間部模擬環境に面した表面でも、γ線照射によって表面酸化物の形態が変化した。

38000390
The Electrochemical impedance spectroscopy of stainless steel exposed to high temperature water containing hydrogen peroxide
佐藤 智徳; 野田 和彦*; 加藤 千明; 山本 正弘; 中野 純一; 塚田 隆
Proceedings of Symposium on Water Chemistry and Corrosion in Nuclear Power Plants in Asia 2009 (CD-ROM) , p.232-237(2009) ; (JAEA-J 07021)
 過酸化水素を含む高温水中でのステンレス鋼の表面における腐食挙動及び形成される酸化皮膜の電気化学的特性を評価するため、高温水中での皮膜形成時における電気化学インピーダンスの変化を測定した。その結果、皮膜抵抗は大きな変化は示さなかったが、電荷移動抵抗は浸漬直後に減少し、その後増加してある一定値となった。これは、過酸化水素注入直後には、皮膜と母材の界面における腐食反応が過酸化水素により加速されるが、その後、皮膜の成長と安定化により皮膜と母材との界面における腐食反応は抑制され、30時間程度で皮膜と母材界面における腐食反応は一定となったためであると推測された。また、316Lステンレス鋼の過酸化水素への耐食性は304Lステンレス鋼より高いことが示唆された。

38000391
T字合流部における渦構造と温度変動に関する実験研究
田中 正暁; 黒川 康治*; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*
第14回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集 , p.449-450(2009) ; (JAEA-J 07023)
 本研究では、サーマルストライピング現象が発生する代表部位としてT字合流部を選定し、数値解析コードの検証用データの取得,流体-構造間の熱伝達モデルの開発、並びに流体混合時に発生する渦構造と温度変動特性との相互関係の解明を目的とした水流動実験を行っている。主流に流入する枝管噴流の挙動に着目し、粒子画像計測法(PIV)により混合領域での速度場を計測して混合場で形成される渦構造について検討するとともに、熱電対による壁面近傍の流体温度計測を行い周波数特性に着目して渦構造と温度変動発生メカニズムとの関係について調べた結果を報告する。

38000392
非構造格子系における気液界面の高精度再構築法の開発
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之
第23回数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM) , 6p.(2009) ; (JAEA-J 07024)
 ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み現象評価を目的として、非構造格子系における高精度気液二相流数値解析手法の開発を行っている。その一環として、本研究では、界面勾配ベクトル計算の高精度化を行った。各界面セルにおいて定義される高さ関数を最小二乗近似することで界面勾配ベクトルを計算する手法を開発し、加えて、各界面セルにおける気液体積を保存するような幾何学的関係式を導出した。基礎検証の結果、開発した高精度界面勾配ベクトル計算手法が非構造格子系において直線界面を正しく再現できることを確認した。

38000393
超深地層研究所計画; 第2段階の力学調査結果に基づく岩盤力学概念モデルの妥当性評価
松井 裕哉; 平野 享
第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.48-53(2010) ; (JAEA-J 07025)
 日本原子力研究開発機構では、結晶質岩を対象として実施中の超深地層研究所計画において、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を進めている。本報では、この一環として地表からの調査予測研究段階(第1段階)で構築した岩盤力学概念モデルの妥当性の検討結果を報告する。具体的には、第1段階で構築した研究所用地の岩盤力学概念モデルの妥当性評価として、深度300mまで展開した研究坑道において岩盤力学調査を実施し、その結果を概念モデルと比較・検討した。その結果、第1段階で予測した岩石物性や初期応力状態は、深度300mまでの範囲ではほぼ妥当と評価できる反面、巨視的物性に影響を及ぼす割れ目の分布特性は予測精度の向上が必要と考えられる。

38000394
岩石試料の研削による亀裂形状計測データを用いた透水トレーサー試験の評価
澤田 淳; 佐藤 久; 鐵 桂一*; 坂本 和彦*
第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.54-59(2010) ; (JAEA-J 07026)
 亀裂性岩盤を対象とした地下水流動評価や核種移行評価には、亀裂を一枚の均質な平行平板に近似したモデルを一般的に用いる。実際の亀裂は複雑な形状を呈しており、これを平行平板モデルで表現する際、透水量係数や亀裂開口幅の値をどのように設定するかが課題となる。この課題解決に向けた研究の一つとして、天然の亀裂を含む50cmスケールの岩石試料を対象とした透水トレーサー試験を行い、岩石試料を1mmごとに精密研削して亀裂形状を観察し、1mmピッチで亀裂表面形状と亀裂幅データを取得した。このデータを用いて数値モデルを作成して、亀裂内充填物の影響を考慮した補正が必要なものの、実測された透水量の不均質性などの再現に加えて、亀裂内の不均質なトレーサー移行の様子をシミュレートした。

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三乗則成立条件下での局所レイノルズ数による透水挙動の評価
岸田 潔*; 澤田 淳; 佐藤 久; 音田 慎一郎*; 細田 尚*
第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.287-292(2010) ; (JAEA-J 07027)
 自然の亀裂は、複雑な開口幅分布を有することが知られているが、透水挙動を評価する場合、一般には平行平板モデルに代表される等価な亀裂開口幅として扱い、三乗則が適用される。平行平板モデルで三乗則が適用されるのは、レイノルズ数が1以下の極めて遅い流れであり、移流項が流れに影響しないとされている。本研究では、レイノルズ数が1以下の三乗則が成立する条件下での単一亀裂透水実験に対し、慣性項を考慮したモデルによる2次元浸透流解析を行った。得られた結果から、局所レイノルズ数を算定し、三乗側成立条件下での単一亀裂透水実験における亀裂内の局所三乗則の成立性に関する検討を行った。

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液体Gaを用いた高効率マイナーアクチノイド分離回収技術の開発
林 博和
第3回原子力システム研究開発事業平成20年度成果報告会資料集(CD-ROM) , 2p.(2009) ; (JAEA-J 07028)
 原子力システム研究開発事業「液体Gaを用いた高効率マイナーアクチノイド分離回収技術の開発」の背景とねらい,研究開発成果,今後の展望等について紹介する。本技術開発では、液体金属抽出法においてこれまで研究開発が行われてきたCdやBiより優れた性能を示す可能性のある液体金属であるGaの適用性を確認し、経済性の飛躍的向上が可能な乾式法による高効率MA分離回収プロセスの成立性を確認することを目的とし、平成17年度から19年度に研究開発を行った。Am及びCeを用いた基礎試験によって液体Ga/溶融塩系においてMAと希土類の分離が可能であることを、プロセス検討によってMA分離回収プロセスの成立性を確認した。また、773KでのGa中のAm及びCeの活量係数の比が1073Kで報告されているPuとCeの活量係数の比よりも2桁程度小さいことが、本研究で得られたAm/Ce分離性能がPuとCeの活量係数の比から予想される値よりも小さいという実験結果の主な原因であることを示した。

38000397
化学的不純物アクティブ制御による原子炉材料長寿命化の研究開発
坂場 成昭
第4回原子力システム研究開発事業平成21年度成果報告会資料集(CD-ROM) , p.117-118(2010) ; (JAEA-J 07029)
 文部科学省受託事業である「化学的不純物アクティブ制御による原子炉材料長寿命化の研究開発」における平成18年度から平成20年度の成果について報告する。主な成果は以下のとおりである。(1)高温機器の構造健全性維持に重要な一酸化炭素の挙動が、高温照射環境下における二酸化炭素の放射線分解に支配されることを初めて明らかにした。(2)化学組成の制限値及び制御アルゴリズムを提案した。また、必要な化学組成が維持できない場合には、一酸化炭素濃度を高く保つことが重要であることを見いだし、10ppmの一酸化炭素注入により効果的に安定領域に導けることを明らかにした。(3)耐熱合金(ハステロイXR)の腐食における酸素分圧及び炭素活量が同一の場合には、個々の化学組成へ依存しないことを見いだした。

38000398
原子力教科書; 原子力熱流動工学
秋本 肇; 安濃田 良成; 高瀬 和之; 玉井 秀定; 吉田 啓之
原子力教科書; 原子力熱流動工学 , 336p.(2009) ; (JAEA-J 07030)
 原子力熱流動工学は、原子炉設計において原子炉の出力や発電システムの熱効率などの重要なパラメータを決定するための基礎となっている。また、原子炉事故時の安全性を評価するうえでも、原子炉の冷却の健全性を評価するための基礎となっている。本書は、原子炉の設計・安全評価を行うために必要となる熱工学的な基礎についてまとめたものである。

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イオン照射及び透過型電子顕微鏡を用いた高Niステンレス鋼のスエリング挙動研究
笹瀬 雅人*
平成20年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究成果報告集,11 , p.75-77(2009) ; (JAEA-J 07031)
 高速増殖原型炉「もんじゅ」の高度化炉心に対応する炉心構造材の候補材料である高Niステンレス鋼(以下PNC1535)について、加速器イオン照射によるスエリング特性を明らかにするために、イオン照射試験を行った。10MeV炭素イオン及び3MeVヘリウムイオンを連続的に照射したPNC1535の照射挙動を透過型電子顕微鏡により評価した。はじき出し損傷量を100dpaで一定とし、照射温度を450℃から650℃まで変化させ、PNC1535の照射試料のスエリングピーク温度を調べた。この結果、ピーク温度650℃でスエリング率は0.48%であった。この値は非常に低く、本試料が耐スエリング特性に優れた材料であることを確認した。また、タンデム加速器を使用する本実験システムの再現性を確認する試験を行った。さらに、同じく候補材料であるODS鋼の組成、結晶中転移密度について、高分解能透過型電子顕微鏡によるナノ組織の動的観察からスエリング特性について系統的な評価・検討も併せて行った。無転位試料である再結晶ODS鋼のスエリング挙動との比較から、材料中の転位密度がスエリング率を低下させていることを明らかにした。

38000400
放射光による応力とひずみの評価
田中 啓介*; 鈴木 賢治*; 秋庭 義明*; 菖蒲 敬久
放射光による応力とひずみの評価 , 238p.(2009) ; (JAEA-J 07032)
 本書では、第1章で結晶回折法による応力ひずみ測定の原理と、放射光の発生原理と利用できる放射光施設について述べた後、第2,3章で放射光による応力評価の基礎と実際測定のノウハウを説明する。次いで、第4,5章で放射光の各種の研究開発への応用例を述べ、さらに放射光による応力評価の将来技術、X線CTによる材料内部の欠陥評価や動的な材料特性評価など、応力評価以外の期待される将来の放射光技術の展開について述べる。発展する放射光による応力評価技術の基本,基礎をまとめるとともに実験のノウハウなどを述べており、実際に実験する場合の入門書として技術者・実験者に役立つことを願っている。また、将来に対する新しい展開及び産業利用への応用を述べることから、放射光の産業利用の一層の発展を引き起こすことも期待している。

38000401
伝熱管内壁検査補修技術開発,2; ソフトウェア開発と性能試験準備
西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; Mihalache, O.; 島田 幸洋; 田川 明広; 山下 卓哉
日本保全学会第6回学術講演会要旨集 , p.250-253(2009) ; (JAEA-J 07033)
 高速増殖炉の熱交換器伝熱管の保守保全のため、新型のプローブシステムの設計及び製作を行った。本報告ではシステムの要素技術のうち、複合型光ファイバスコープとレーザー及び画像撮影システムを結合させるカップリング装置及びレーザー加工ヘッドとECT探勝システムを動作させるソフトウェアの開発について述べる。

38000402
放射光を利用した水素貯蔵材料研究の可能性と最近の研究成果
町田 晃彦; 齋藤 寛之; 片山 芳則; 青木 勝敏
日本材料学会第46回X線材料強度に関する討論会講演論文集 , p.9-13(2010) ; (JAEA-J 07034)
 放射光X線は物質中の原子間の結合状態を詳細に調べる一つの有力なツールである。放射光は物質中の電子に対して優れたプローブの一つであり、化学結合状態の研究にその威力を発揮する。水素と結合している相手の原子に着目することで、水素化に伴う構造変化や物性変化を観測可能であり、水素化反応過程を精密に測定することが可能となる。最も一般的な実験手法であるX線回折法による水素化,脱水素化に伴う結晶構造変化測定をはじめとして、電子状態変化についても吸収分光法などから研究がなされている。本講演ではSPring-8において実施している放射光を用いた水素貯蔵材料研究について述べる。特に高圧下における高濃度金属水素化物の構造研究や高温高圧下における水素と金属との直接反応過程のその場観察について紹介する。

38000403
核不拡散・保障措置・核セキュリティ分野の人材育成の課題
千崎 雅生
NSA/Commentaries, No.17 , p.38-43(2009) ; (JAEA-J 07035)
 原子力平和利用における核不拡散・保障措置・核セキュリティ確保の重要性を述べるとともに、その分野の人材育成の必要性・重要性と原子力機構におけるその経験について述べる。原子力機構では、この分野の人材育成を東京大学と連携する形でも進めている。最後に著者は、人材育成の課題を指摘し、その解決策を提案する。

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