※下記の研究開発成果は資料名順に並んでいます。
2010年6月
38000701
Uphill transport of rare-earth metals through a highly stable supported liquid membrane based on an ionic liquid
久保田 富生子*; 下堀 陽佑*; 小柳 裕介*; 下条 晃司郎; 神谷 典穂*; 後藤 雅宏*
Analytical Sciences 26(3), p.289-290(2010) ; (JAEA-J 07314)
- 本研究ではイオン液体を液膜の媒体とすることで希土類金属の液膜分離システムを構築した。キャリアとしてアミド酸誘導体を用いることでイットリウムとユーロピウムの定量的な輸送が可能であり、遷移金属との完全な分離が1ステップで達成できた。一般有機溶媒を用いた液膜では揮発による劣化が起こるが、イオン液体を使用することで長期間安定な液膜システムを構築することが可能となった。本システムは産業廃棄物から希土類金属のみを回収する技術として有用である。
38000702
High spatiotemporal-quality petawatt-class laser system
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; 金沢 修平; 匂坂 明人; 大東 出; 若井 大介*; 笹尾 文崇*; 鈴木 将之; 小瀧 秀行; 近藤 公伯; 杉山 僚; Bulanov, S. V.; Bolton, P.; 大道 博行; 河西 俊一; Collier, J. L.*; Hernandez-Gomez, C.*; Hooker, C. J.*; Ertel, K.*; 木村 豊秋*; 田島 俊樹
Applied Optics 49(11), p.2105-2115(2010) ; (JAEA-J 07315)
- 近年の高強度レーザー発生技術の急速な進展により、ペタワット(PW)級のピーク出力を有するレーザー装置が開発され、粒子加速,高エネルギー物理等多くの研究に利用されようとしている。このようにレーザー装置の高強度化が進むとともに、実際の応用に向けての研究開発として、時間構造や空間構造の向上に移行しつつある。本論文では、高強度レーザーの時間制御技術として背景光抑制、及び空間制御技術としてビーム均質化を原子力機構で開発されたJ-KARENレーザーに適用した実験結果について報告する。
38000703
X-ray photoelectron and X-ray absorption spectroscopic study on β-FeSi2 thin films fabricated by ion beam sputter deposition
江坂 文孝; 山本 博之; 松林 信行*; 山田 洋一*; 笹瀬 雅人*; 山口 憲司; 社本 真一; 間柄 正明; 木村 貴海
Applied Surface Science 256(10), p.3155-3159(2010) ; (JAEA-J 07316)
- 放射光を用いたX線光電子分光法(XPS),X線吸収分光法(XAS)を用い、イオンビームスパッタ蒸着法により作製したβ-FeSi2薄膜の表面化学状態及び深さプロファイルを非破壊的に解析した。873∼1173Kで成膜した試料についてXPS測定を行った結果、基板温度973Kでは、励起エネルギー(分析深さ)の減少とともにSiO2及びSiO2-xに起因するピークの割合が増加することを明らかにした。この結果から、最表面に1nm以下のSiO2層が、さらにその直下にSiO2-x層が形成されていることを確認した。また、XASによるFe-L吸収端測定では、873Kで成膜した場合には未反応のFe、1173Kではα-FeSi2の存在する可能性が示唆された。
38000704
Modelling of ion kinetic effects for SOL flow formation
滝塚 知典; 星野 一生; 清水 勝宏; 矢木 雅敏*
Contributions to Plasma Physics 50(3-5), p.267-272(2010) ; (JAEA-J 07318)
- トカマクのSOL流には逆流等の複雑構造が形成されるが、その物理機構はおもにイオンの有限軌道巾の効果であることを、最近われわれは粒子シミュレーションにより明らかにした。このシミュレーション結果に基づいて、イオン軌道により誘起されるプラズマ流を流体近似で記述するモデルを構築した。トカマクプラズマを中心領域/遷移層/SOL領域に3分割し、イオン流体の磁場非捕捉成分と捕捉成分の効果を分離して、軌道誘起流のモデル式を構成する。衝突効果とポロイダル方向分布も取入れる。軌道誘起流はプラズマ境界域で大きくなる。この軌道誘起流の項を加えたイオン流体の新方程式を提示する。
38000705
Accumulation process of high-Z impurity in toroidal rotating tokamak plasma
星野 一生; 滝塚 知典; 仲野 友英
Contributions to Plasma Physics 50(3-5), p.386-391(2010) ; (JAEA-J 07319)
- JT-60Uタングステン実験から、プラズマ電流と逆方向にトロイダル回転速度を上げていくと、タングステンの炉心蓄積量が増加することがわかっている。解析を進めたところ、従来は考えられていなかった高Z不純物に特有と考えられる新しい炉心蓄積機構を発見した。トロイダル回転している炉心プラズマに混入した高Z不純物は、衝突により背景プラズマのトロイダル回転速度程度まで加速され、磁気面からの粒子軌道のずれが大きくなる。この結果、粒子軌道に沿って電子温度が変化するため、粒子軌道上に電荷分布が形成され、ポロイダル位置による磁気ドリフト速度の差から内向きピンチが生じる。この内向きピンチの大きさは、ポロイダル回転周期に大きく依存する。径方向電場によるポロイダル方向のE×Bドリフトはポロイダル回転周期を遅くし、この時のピンチ速度は数m/sと見積もられる。このような、粒子軌道の磁気面からのずれと原子過程に伴う内向きピンチは、モンテカルロ不純物輸送コードIMPGYROによるシミュレーションにおいても確認された。
38000706
From waste to resource, nuclear rare metals as a dream of modern alchemists
小山 真一; 鈴木 達也*; 小澤 正基
Energy Conversion and Management 51(9), p.1799-1805(2010) ; (JAEA-J 07320)
- 235Uの核分裂により40元素及び400を超える核種が生成する。特に、Ru, Rh, Pd, Tc, Mo, Cs, Srや希土類が多く生成する。これを原子力レアメタルとする。高速炉における使用済燃料1トンあたりのPd, Ru, Rh及びTc生成量は、それぞれ11kg, 13kg, 4kg及び3kgと評価される。また、MoやDyといった幾つかの希土類は5年程度の冷却で非放射性といえる状況になる。99Ru, 102Ru, 103Rh, 106Pd及び107Agといった核種は、同位体分離を行わなくても安定に存在し、高レベル廃液から分離した後、触媒電解法で得られる。本論文は、原子力レアメタルのリサイクルと軽白金族元素利用を提案する。原子力レアメタルと超半減期FPの分離は燃料サイクルのミッションに新たな方向性を与えるだけでなく、現放射性廃棄物処理の劇的な改善効果を生む。
38000707
Mutational effects of different LET radiations in rpsL transgenic Arabidopsis
吉原 亮平; 長谷 純宏; 佐藤 良平*; 滝本 晃一*; 鳴海 一成
International Journal of Radiation Biology 86(2), p.125-131(2010) ; (JAEA-J 07321)
- LETの異なる放射線により高等植物内で誘発される突然変異の特徴を解析するために、シロイヌナズナ内における炭素イオンビーム及びγ線による変異誘発効果を調査した。変異検出は、rpsL遺伝子導入シロイヌナズナを用いた突然変異検出システムを用い、遺伝子内変異の解析を行うこととした。われわれは、208-MeV炭素イオンビームとγ線をrpsL遺伝子導入シロイヌナズナに照射し、変異頻度及び変異スペクトルの解析を行った。その結果、208-MeV炭素イオンビームとγ線は、シロイヌナズナ種子内で異なる変異誘発効果を示すことが示唆された。
38000708
On artificial frequency shifts in infrared spectra obtained from centroid molecular dynamics; Quantum liquid water
Ivanov, S. D.*; Witt, A.*; 志賀 基之; Marx, D.*
Journal of Chemical Physics 132(3), p.03110_1-03110_4(2010) ; (JAEA-J 07322)
- セントロイド分子動力学法は経路積分理論から近似的に量子動力学を得る方法の一つである。この論文では、凝集系、特に液体の水において、セントロイド分分子動力学法を用いると、高振動のOHバンドの赤方偏移を過大評価してしまうことを示す。このセントロイド分分子動力学法に特有な振る舞いは、簡単な「調和曲率補正」を用いることで改良することができる。
38000709
Sequential separation of U, Th, Pb and lanthanides with a single anion-exchange column
宮本 ユタカ; 安田 健一郎; 間柄 正明; 木村 貴海; 臼田 重和*
Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences 10(2), p.7-12(2009) ; (JAEA-J 07324)
- 単一イオン交換カラムと酢酸と塩酸/硝酸の混合溶媒を用いて50ngのウラン,トリウム,鉛そしてランタノイドを逐次分離した。これらの元素は回収率がどれも95%以上で除染係数は100以上であった。この分離技術で特別な試薬や装置を使うことなしに分離にかかる時間を減らし、既存の複雑な分離過程を単純化することができる。
38000710
Calculation of neutron nuclear data on selenium isotopes for JENDL-4
鎌田 創*; 柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢
Journal of Nuclear Science and Technology 47(4), p.329-339(2010) ; (JAEA-J 07326)
- 評価済み核データライブラリーJENDL-4のために74,76,77,78,79,80,82Se中性子核データの理論計算を行った。計算した物理量は、全断面積,弾性・非弾性散乱断面積,(n,p),(n,d),(n,t),(n,3He),(n,α),(n,np),(n,nd),(n,nα),(n,2n),(n,3n)反応断面積,放出粒子の角度分布及び放出粒子,γ線のエネルギー分布である。計算には統計模型コードであるPODを用いた。中性子に対しては、国枝等によって求められたチャネル結合光学模型パラメータを使用した。複合核過程に加えて、前平衡及び直接反応過程を考慮した。計算結果は、既存の実験値をよく再現しており、JENDL-4のデータとして採用することになった。
38000711
Fuel pin behavior up to cladding failure under pulse-type transient overpower in the CABRI-FAST and CABRI-RAFT experiments
深野 義隆; 小野田 雄一; 佐藤 一憲
Journal of Nuclear Science and Technology 47(4), p.396-410(2010) ; (JAEA-J 07327)
- In the CABRI-FAST and CABRI-RAFT programs within a collaboration with the IRSN and FZK, five pulse-type transient overpower tests were performed in order to study fuel pin behavior and failure condition in the Unprotected Loss-of-Flow (ULOF) accident. In these tests, two types of low-smear-density fuels irradiated in the French Phenix reactor at different burn-up levels were used so that an experimental database extension from the former CABRI-1 and CABRI-2 programs can be obtained. Pin failure took place in three of these tests giving information on the failure threshold. In two tests, no pin failure took place and useful information related to the transient fuel behavior up to failure and failure mechanism was obtained. These test results were interpreted through detailed analysis of experimental data and PAPAS-2S code calculations. In these calculations, pretransient fuel characteristics obtained from the sibling fuels were reflected, such that the uncertainty of the boundary condition can be minimized. Through the comparison among these tests and formerly existing CABRI tests, generalized understanding on the transient fuel behavior was obtained. It was concluded that the low-smear-density fuel mitigates cavity pressurization, thereby enhancing the margin-to-failure. It was also understood that this failure-threshold enhancing capability is dependent on the type of transient.
38000712
Investigation of microstructural change by X-ray tomography and anisotropic effect on thermal property of thermally oxidized 2D-C/C composite for Very High Temperature Reactor
角田 淳弥; 柴田 大受; 國本 英治*; 山地 雅俊*; 小西 隆志*; 沢 和弘
Journal of Nuclear Science and Technology 47(4), p.411-420(2010) ; (JAEA-J 07328)
- 2次元炭素繊維強化炭素複合材料(2D-C/Cコンポジット)は、高温下でも高い強度を維持するなど優れた機械的・熱的特性を有しており、超高温ガス炉(VHTR)の炉内構造物、例えば制御棒要素等の候補材の一つである。VHTRの炉内構造物として適用するうえで、2D-C/Cコンポジットの異方性がその特性に与える影響を明らかにしておくことが重要である。特に、2D-C/Cコンポジットの熱特性はその微細構造に強く依存するため、特性変化と微細構造変化の関係を明らかにするためには内部の微細構造を調べる必要がある。本研究では、X線トモグラフィーを用いて酸化した2D-C/Cコンポジットの層間ボイドやトランスバースクラックを明瞭に観察し、酸化した2D-C/Cコンポジットの熱伝導率変化及び熱膨張率変化と酸化率の関係が、繊維の向きごとに経験式を用いて表すことができることを明らかにして、異方性による特性の違いが黒鉛の結晶構造の向きと2D-C/Cコンポジットの微細構造の変化により説明できることを示した。
38000713
Evaluation of initial temperature effect on transient fuel behavior under simulated reactivity-initiated accident conditions
杉山 智之; 宇田川 豊; 更田 豊志
Journal of Nuclear Science and Technology 47(5), p.439-448(2010) ; (JAEA-J 07329)
- To evaluate possible effect of initial temperature on the fuel behavior, such as cladding deformation and fission gas release, in a reactivity-initiated accident, two comparative tests were performed on identical high burnup PWR fuel rods at different temperatures in the NSRR. Two tests RH-1 and RH-2 were performed, respectively, at room temperature and ∼280 ℃ which corresponds to the hot zero power of PWR. The test rods did not fail in the both tests against fuel enthalpy increases of 462 and 378 J/g, respectively. The results of the two tests were consistent to those of previous tests at room temperature, if data were plotted as a function of the peak fuel enthalpy, not of the maximum increase of enthalpy. Computer analysis with the RANNS code confirmed that the cladding residual strain in RH-2 was driven only by the pellet thermal expansion and that the gas-induced strain did not occur because the cladding temperature did not reach high enough to enhance creep deformation.
38000714
A Statistical-mechanical method to evaluate hydrogen solubility in metal
小河 浩晃
Journal of Physical Chemistry C 114(5), p.2134-2143(2010) ; (JAEA-J 07330)
- 金属中への水素溶解において、従来のサイトブロッキングモデル(SBM)の概念と実験事実との間に矛盾があるため、サイト占有モデル(SOM)を提案する。SOMは、金属中の水素は、1MPa以下の水素圧条件下では、互いに0.21nm以内に近づくことができないと言う実験事実に基づいている。水素溶解度は、並進運動,配置,回転運動の分配関数とスピン重率を考慮した統計力学的手法を展開し、解析されている。本手法の妥当性は、水素溶解度の実験データとの一致によって判断している。従来のSBMとSOMの比較も行っている。SOMからの理論曲線は、原子比0.5H/Mを超える高い水素溶解度でさえも、従来のSBMのそれらと比較して、実験データとよく一致する。
38000715
Partial order of frustrated Potts model
五十嵐 亮; 小形 正男*
Journal of Physics; Conference Series 200, p.022019_1-022019_4(2010) ; (JAEA-J 07331)
- We investigate a 4-state ferromagnetic Potts model with a special type of geometrical frustration on a three dimensional diamond lattice. We find that the model undergoes unconventional phase transition; half of the spins in the system order in a two dimensional hexagonal-sheet-like structure while the remaining half of the spins stay disordered. The ordered sheets and the disordered sheets stack one after another. We obtain fairly large residual entropy using the Wang-Landau Monte Carlo simulation.
38000716
In situ X-ray diffraction measurement of the hydrogenation and dehydrogenation of aluminum and characterization of the recovered AlH3
齋藤 寛之; 櫻井 陽子; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏
Journal of Physics; Conference Series 215, p.012127_1-012127_4(2010) ; (JAEA-J 07332)
- Pristine aluminum was hydrogenated to form AlH3 at 8.9 GPa and 600 ℃. The cyclic formation and decomposition of the hydride were measured by in situ synchrotron X-ray diffraction measurement. AlH3 synthesized under high pressure and temperature was recovered at ambient conditions. The recovered AlH3 was characterized by the conventional powder X-ray diffraction measurement and Raman spectroscopy. The result of the characterizations was consistent with that obtained for chemically prepared AlH3 and indicated that single phase α-AlH3 was obtained.
38000717
Network computing infrastructure to share tools and data in global nuclear energy partnership
Kim, G.; 鈴木 喜雄; 手島 直哉
Journal of Power and Energy Systems (Internet) 4(1), p.180-190(2010) ; (JAEA-J 07333)
- CCSE/JAEA integrated a prototype system of a network computing infrastructure for sharing tools and data to support international collaboration in GNEP (Global Nuclear Energy Partnership). We focused on three technical issues, accessibility, security, and usability. For the accessibility issue, we adopted SSL-VPN technology for the access beyond firewalls. We developed an authentication gateway based on PKI used shared key based encryption method to strengthen the security. In addition, we set fine access control policy for authorization of tools and data. For the usability issue, we chose Web browsers as user interface and developed Web application to provide functions to support sharing tools and data. By using WebDAV function, users can manipulate shared tools and data through the Windows-like folder environment. We implemented the prototype system in Grid infrastructure called AEGIS. The prototype system was applied for the trial use in the first period of GNEP.
38000718
Development of short stroke shearing technology for FBR fuel pin
樋口 英俊; 小泉 健治; 平野 弘康; 田坂 應幸*; 鷲谷 忠博; 小林 嗣幸*
Journal of Power and Energy Systems (Internet) 4(1), p.244-251(2010) ; (JAEA-J 07334)
- 高速炉燃料の効率的な溶解に有効と考えられる燃料片の小粒径化を目的とした短尺せん断技術を開発している。燃料片を効率的に小粒径化するせん断条件等を把握するため、せん断速度,ギャグ固定圧力等をパラメータとして、工学規模の試験装置を用いて、模擬FBR燃料ピン束の短尺せん断試験を実施した。本試験で得られたせん断片の測定データ(せん断片の長さ及び開口率,燃料片の粒度分布)から、短尺せん断の基礎特性を把握するとともに、短尺せん断による燃料片の小粒径化の見通しを得た。
38000719
Radiation biology of Caenorhabditis elegans; Germ cell response, aging and behavior
坂下 哲哉; 高浪 タカ子*; 簗瀬 澄乃*; 浜田 信行*; 鈴木 芳代; 木村 孝文*; 小林 泰彦; 石井 直明*; 東谷 篤志*
Journal of Radiation Research 51(2), p.107-121(2010) ; (JAEA-J 07335)
- 線虫の放射線影響に関する研究は、過去30年以上にわたって行われ、現在、分子,細胞及び個体レベルでの線虫における放射線の影響機構の理解が進みつつある。本論文では、生殖細胞,老化、及び行動に焦点を当てて、これまでに蓄積された知見を解説する。生殖細胞に関しては、アポトーシス,セルサイクルの停止,DNA損傷の修復について概説し、老化については、放射線で誘導される酸化ストレスに着目してホルミシス効果とともに述べる。最後に、最近報告された行動への興味深い影響について、他の生物種への放射線影響と比較しながらまとめる。本解説にて触れた多くの研究で得られた知見から、線虫は放射線生物学の分野でも、よいin vivoモデル生物であることが示唆される。
38000720
Determination of the variation of environmental radiation due to the ground deposition of atmospheric 222Rn decay products during rainfall; Utilization of the correlation between the variations observed at neighboring monitoring posts
竹安 正則; 小沼 利光; 武石 稔
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 284(3), p.635-639(2010) ; (JAEA-J 07337)
- 降雨時に大気中222Rn壊変生成物の地表沈着により環境放射線線量率が上昇する。この変動は、原子力施設から放出される放射性物質による線量率上昇を弁別するうえで障害となっている。降雨時には、隣接したモニタリングポストで観測された線量率変動には相関があることが提案された。本研究では、2007年の降雨時に東海再処理施設周辺に設置した10基のモニタリングポスト及びモニタリングステーションにおいて観測した線量率の上昇について、相関を調査した。さらに、降雨時に東海再処理施設から放出された85Krによる線量率上昇を降雨時の222Rn壊変生成物の地表沈着による線量率上昇成分から弁別することを試みた。
38000721
Electronic properties of femtosecond laser induced modified spots on single crystal silicon carbide
富田 卓朗*; 岩見 勝弘*; 山本 稔*; 出来 真斗*; 松尾 繁樹*; 橋本 修一*; 中川 圭*; 北田 貴弘*; 井須 俊郎*; 齋藤 伸吾*; 阪井 清美*; 小野田 忍; 大島 武
Materials Science Forum 645-648, p.239-242(2010) ; (JAEA-J 07338)
- フェムト秒レーザーを用いて炭化ケイ素(SiC)の改質を試みた。フーリエ変換赤外分光法(FTIR)法を用いて改質領域を調べた結果、残留線バンドの強度が減少し、この現象が結晶性の劣化によるものと説明できた。また、残留線バンドが偏波依存性を有することがわかり、この特性を活かすことで赤外領域で動作する光学素子への応用が期待できる。電流電圧特性測定とホール係数測定の結果、改質後の電気伝導度が改質前に比べて4桁以上も大きい5.9×10-2Ωmになることがわかり、フェムト秒レーザーによりSiCの電気特性を改質できることを明らかにした。
38000722
Radiation hardness evaluation of SiC-BGSIT
田中 保宣*; 小野田 忍; 高塚 章夫*; 大島 武; 八尾 勉*
Materials Science Forum 645-648, p.941-944(2010) ; (JAEA-J 07339)
- 炭化ケイ素(SiC)埋込みゲート静電誘導型トランジスタ(BGSIT)と一般的なシリコン(Si)金属・酸化膜・半導体トランジスタ(MOSFET)の放射線耐性を評価し、その耐放射線性の比較を行った。Si MOSFETの場合、100kGy程度と低い照射量で、オン電圧が劣化した。この原因は結晶欠陥にあると考えられる。また、閾値電圧も放射線に対して非常に敏感に応答し、正電荷捕獲と界面準位の競合の結果として劣化することがわかった。さらに、降伏電圧と漏れ電流も減少することがわかった。一方、SiC-BGSITは10MGyという高線量域まで、すべての特性が維持され、高い耐放射線性があることがわかった。
38000723
Current transient effect in N-channel 6H-SiC MOSFET induced by heavy ion irradiation
Lee, K. K.*; Laird, J. S.*; 大島 武; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 伊藤 久義
Materials Science Forum 645-648, p.1013-1016(2010) ; (JAEA-J 07340)
- 六方晶(6H)炭化ケイ素(SiC)の電界効果トランジスタ(MOSFET)に対して重イオンを照射した際、ドレイン,ソース、及び背面電極において発生する過渡電流を計測した。その結果を、半導体デバイスシミュレータ(TCAD)を用いて解析した結果、MOSFETが動作していないOFF状態であっても、動作状態であっても、MOSFETのソース-ウェル-ドレインからなる寄生バイポーラトランジスタが原因となる両極性の過渡電流が発生することがわかった。
38000724
Compact DEMO, SlimCS; Design progress and issues
飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; 林 巧; 朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 西谷 健夫; 小関 隆久; 安堂 正己; 江里 幸一郎; 濱松 清隆; 廣瀬 貴規; 星野 毅; 井手 俊介; 井上 多加志; 礒野 高明; Liu, C.; 角舘 聡; 河村 繕範; 森 清治; 中道 勝; 西 宏; 野澤 貴史; 落合 謙太郎; 荻原 寛之; 大山 直幸; 坂本 慶司; 坂本 宜照; 関 洋治; 芝間 祐介; 清水 勝宏; 鈴木 哲; 高橋 幸司; 谷川 尚; 鶴 大悟; 山西 敏彦; 吉田 徹
Nuclear Fusion 49(7), p.075029_1-075029_10(2009) ; (JAEA-J 07342)
- 最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m2以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。
38000725
Preliminary result of dissolved organic radiocarbon in the western North Pacific Ocean
田中 孝幸; 乙坂 重嘉; 脇田 昌英*; 天野 光*; 外川 織彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 268(7-8), p.1219-1221(2010) ; (JAEA-J 07343)
- 海水中溶存有機炭素(DOC)は、地表面で最大の有機炭素貯蔵庫であり、大気中二酸化炭素量に匹敵する量の炭素が存在する。この量的な重要性により、DOCの動態は地球の炭素循環を考えるうえで重要な課題となっている。DOCの動態を研究するうえで、時間軸を与え得る溶存有機炭素中放射性炭素(DO14C)が非常に有用であるが、測定の困難さから、世界的に見てもデータ数が極めて少ない。本研究の対象海域である西部北太平洋は、深層大循環の終点、高生物生産の海域であるという観点から、海洋炭素循環において大きな役割を担っている。しかし、西部北太平洋におけるDO14Cのデータはこれまで、全く測定されていない。本研究では、炭素循環において重要海域である西部北太平洋で、世界に先駆けてDO14Cの鉛直分布を得ることに成功した。
38000726
Bridging the nuclear structure gap between stable and super heavy nuclei
Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Eeckhaudt, S.*; Greene, J. P.*; Greenlees, P. T.*; Gros, S.*; Hauschild, K.*; Heinz, A.*; Herzberg, R. -D.*; Janssens, R. V. F.*; Jenkins, D. G.*; Jones, G. D.*; Ketelhut, S.*; Lauritsen, T.*; Lister, C. J.*; Lopez-Martens, A.*; Marley, P.*; McCutchan, E. A.*; 中務 孝*; Papadakis, P.*; Peterson, D.*; Qian, J.*; Rostron, D.*; Stefanescu, I.*; Tandel, U. S.*; Wang, X. F.*; Zhu, S. F.*
Nuclear Physics A 834(1-4), p.357c-361c(2010) ; (JAEA-J 07344)
- 陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは252No及び254Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また257Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、257Rfのα崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。
38000727
Study of oxygen ion diffusion in (Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O2.33-δ through in-situ neutron diffractions at 300 and 720 K
伊藤 孝憲*; 平井 岳根*; 山下 純一*; 渡部 昌司*; 川田 悦也*; 北村 尚斗*; 井手本 康*; 井川 直樹
Physica B; Condensed Matter 405(8), p.2091-2096(2010) ; (JAEA-J 07345)
- 酸素イオン伝導体(Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O2.33-δについて、高温中性子回折実験を行い、リートベルト法,最大エントロピー法(MEM)及びMEMに基づくパターンフィッティング法(MPF)解析によって、本物質における酸素拡散機構を解析した。720Kでは、多量の欠損が生じている4cサイト上に存在する酸素の異方性原子変位パラメータと中性子散乱長密度は4c及び8dサイト方向を向いていることから、酸素イオンは4c-4cサイト間及び4c-8dサイト間を経由して拡散していることを明らかにした。
38000728
Growth of single crystal PrFeAsO1-y and its characterization
石角 元志; 社本 真一; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 伊藤 利充*; 富岡 泰秀*
Physica C 469(15-20), p.901-904(2009) ; (JAEA-J 07346)
- 酸素欠損オキシニクタイド超伝導体PrFeAsO1-yの単結晶をベルト型アンビル装置を用いて高圧合成法で育成した。板状の単結晶は多結晶ペレットの中から機械的に取り出し、光沢状のab面を有している。典型的な結晶の大きさは100×100×15μ m3である。講演では詳細な育成条件と試料評価,X線回折,帯磁率,電気抵抗測定について報告する。
38000729
Isoscalar giant resonances in the Sn nuclei and implications for the asymmetry term in the nuclear-matter incompressibility
Li, T.*; Garg, U.*; Liu, Y.*; Marks, R.*; Nayak, B. K.*; Madhusudhana Rao, P. V.*; 藤原 守*; 橋本 尚信*; 中西 康介*; 奥村 瞬*; 與曽井 優*; 市川 雅浩*; 伊藤 正俊*; 松尾 亮*; 寺園 知広*; 内田 誠*; 岩尾 快彦*; 川畑 貴裕*; 村上 哲也*; 坂口 治隆*; 寺嶋 知*; 安田 裕介*; 銭廣 十三*; 秋宗 秀俊*; 川瀬 啓悟; Harakeh, M. N.*
Physical Review C 81(3), p.034309_1-034309_11(2010) ; (JAEA-J 07347)
- We have investigated the isoscalar giant resonances in the Sn isotopes using inelastic scattering of 386-MeV α particles at extremely forward angles, including 0°. The strength distributions for various multipoles were extracted by a multipole decomposition analysis based on the expected angular distributions of the respective multipoles. We find that the centroid energies of the isoscalar giant monopole resonance (ISGMR) in the Sn isotopes are significantly lower than the theoretical predictions. In addition, the asymmetry term, Kτ, in the expression for the nuclear incompressibility has been determined from the ISGMR data in Sn isotopes and is found to be consistent with a number of indirectly extracted values for this parameter.
38000730
Verification of the surrogate ratio method
千葉 敏; 岩本 修
Physical Review C 81(4), p.044604_1-044604_6(2010) ; (JAEA-J 07348)
- 代理反応と中性子入射反応におけるスピン・パリティー分布の違いの影響を調べた。その結果、代理比反応が(1)この論文で導いた弱いWeisskopf-Ewing条件を満たす、(2)二つの代理反応で生成する複合核のスピン・パリティー分布が等価であり、(3)中性子反応と代理反応における平均的なスピン値の違いが10ℏฺ程度以内であれば成立することがわかった。期待される精度は、核分裂断面積に対して5%、中性性捕獲断面積に対して10%程度である。これに対し、代理絶対反応法の適用は、代理反応と中性子反応で生成するスピン・パリティー分布が等しいか、違いを理論的に補正しなければ困難である。
38000731
An Evolutional approach to the numerical construction of polycrystalline structures using the Voronoi tessellation
鈴土 知明; 蕪木 英雄
Physics Letters A 373(48), p.4484-4488(2009) ; (JAEA-J 07349)
- 遺伝的アルゴリズムを用いて、指定された粒サイズ分布を持つ多結晶構造をボロノイ分割で数値的に作成する方法を開発した。遺伝的アルゴリズムは複雑なパラメータ空間においてグローバルな最適化に向いている。従来法に比較してわれわれの新しい方法は、最適化過程で局所的な最適値につかまりにくく、その上並列計算にも向いている。新しい方法によって、再結晶,粒成長,変形,破壊などの微細構造発達の数値シミュレーションへの入力データを効率的に作成できる。
38000732
Efficient induction of flower-color mutants by ion beam irradiation in petunia seedlings treated with high sucrose concentration
長谷 純宏; 岡村 正愛*; 竹下 大学*; 鳴海 一成; 田中 淳
Plant Biotechnology 27(1), p.99-103(2010) ; (JAEA-J 07350)
- We examined the effect of pretreatment on the frequency of flower-color mutants induced by ion beams. We found that petunia seedlings treated with 3% sucrose from 8 days after sowing accumulated significant amount of pigments within 4 days compared to non-treated control seedlings. The petunia seedlings treated with sucrose were exposed to 320-MeV carbon ions. The sucrose treatment did not affect the survival rate and seed fertility of the M1 plants. In the M2 lines obtained by self-pollination of individual M1 plants, chlorophyll mutants were obtained in both treated and non-treated groups with a similar frequency. Flower-color mutants that included magenta, purple, light pink and white were obtained from the original violet color. The frequency of flower-color mutants was significantly higher in the sucrose-treated group than in the non-treated group. These results suggest that sucrose pretreatment specifically increases the frequency of flower-color mutation following ion beam irradiation.
38000733
Tracing cadmium from culture to spikelet; Noninvasive imaging and quantitative characterization of absorption, transport, and accumulation of cadmium in an intact rice plant
藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 伊藤 小百合; 茅野 充男*; 中村 進一*
Plant Physiology 152(4), p.1796-1806(2010) ; (JAEA-J 07351)
- We characterized the absorption and translocation of cadmium (Cd) in rice using serial images observed with a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). We fed a positron-emitting 107Cd tracer to the hydroponic culture. The absorption rates by the root were proportional to Cd concentrations in the culture within the tested range below 100 nM. It was estimated that the radial transport from the culture to the xylem in the root tissue was completed in less than 10 min. Cd moved up through the shoot with velocities of a few centimeters per hour, which was obviously slower than the bulk flow in the xylem. Cd reached the panicles 7 h after feeding and accumulated there constantly. The nodes exhibited the most intensive Cd accumulation in the shoot and Cd transport from the basal nodes to crown root was observed. We concluded that the nodes are the central organ where xylem-to-phloem transfer occurs and play a pivotal role in the half-day travel of Cd from the soil to the grains.
38000734
Integrated performance and critical issues for steady-state operation in JT-60U
坂本 宜照; JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S1008_1-S1008_7(2010) ; (JAEA-J 07352)
- ITER定常運転や定常核融合炉を目指した炉心プラズマ開発には、閉じ込め,規格化ベータ値,自発電流割合,非誘導電流駆動割合,燃料純度,放射損失割合,規格化密度の7要素を、バランス良く同時に高めた総合性能プラズマの実証が必要である。高総合性能を達成するためには、特に高閉じ込めと高規格化ベータ値及び高閉じ込めと高規格化密度を両立することが主要課題として挙げられる。JT-60Uでは、導体壁によるMHD安定化効果を利用して高閉じ込め性能を維持しつつ高規格化ベータ値を得るとともに、燃料ペレット入射による燃料供給法の適用や広い内部輸送障壁の生成によって高閉じ込め性能を維持しつつ高規格化密度を得た。その結果、ITERの定常運転シナリオに匹敵する高総合性能プラズマを生成した。ただし、経済的に優れた定常核融合炉を目指すためには、規格化ベータ値と放射損失割合をITER定常運転シナリオよりも1.5倍程度に高める必要があり、MHD制御コイルや大容量ダイバータ排気を用いた研究開発が必要である。
38000735
Degradation of hydroxymaleimide in 2-propanol by irradiation of energetic heavy ions, 2; N2-saturated system
中川 清子*; 田口 光正; 広田 耕一; 村上 健*
Radiation Physics and Chemistry 79(8), p.890-893(2010) ; (JAEA-J 07353)
- 重イオンの線質・線量率効果を解明することを目的に、窒素飽和により脱酸素したヒドロキシマレイミドの2-プロパノール溶液試料に、2から400eV/nmのLET値を有するHe, C及びNeイオン照射を行った。ヒドロキシマレイミドの分解G値(収率)は、LET値が8eV/nmより小さい場合にはγ線で得られている値(0.78)ものよりもやや低い値(0.65)を示すものの、LETが増加するに伴い0.02程度にまで減少した。さらに、同じLET値で比較した場合ではイオン種が重くなるほど小さくなった。また、5.0×108ions/cm2/s程度のフルエンス率でイオン照射した場合と比べ、フルエンス率を一桁下げると分解G値は約1.5倍大きくなり、線量率依存性が観測された。以上、重イオン照射によって生成する活性種の空間及び時間分布が反応収率に大きく関与することを明らかにした。
38000736
Stability study of all-permanent-magnet electron cyclotron resonance ion source
吉田 健一; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 横田 渉
Review of Scientific Instruments 81(2), p.02A312_1-02A312_4(2010) ; (JAEA-J 07354)
- The beam intensity fluctuation was investigated using an electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) of an all-permanent-magnet type under development for high stability of the beam intensity. While the source has achieved the stability better than 3.2% with strict regulation of the coolant temperature change within ±0.1℃, the intensity varies strongly depending on the temperature of the plasma chamber coolant when it is changed intentionally. The influence of the temperature on chamber expansion, magnetic field strength and vacuum was measured or estimated in detail. The result shows that the slight change in vacuum has significant influence on the intensity.
38000737
Development of an H- ion source for Japan Proton Accelerator Research Complex upgrade
大越 清紀; 滑川 裕矢; 上野 彰; 小栗 英知; 池上 清*
Review of Scientific Instruments 81(2), p.02A716_1-02A716_4(2010) ; (JAEA-J 07355)
- A cesium (Cs)-free H- ion source driven with a lanthanum hexaboride (LaB6) filament was adopted as the ion source for the first stage of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). At present, the maximum beam current from the ion source is 38 mA, with which J-PARC can produce a proton beam power of 0.6 MW at 3 GeV. In order to satisfy the beam power of 1 MW required for the final stage of J-PARC in near future, we have to increase ion source beam current to more than 60mA. Therefore, we started to develop a Cs-seeded type ion source by adding an external Cs injection system to the same type ion source as the present J-PARC ion source. As a result, the negative ion beam current of 70 mA from the source using a tungsten-filament instead of a LaB6-filament was obtained with the low arc discharge power of 15 kW (100 V × 150 A). The test is now in progress.
38000738
An Innovative high-power constant-current pulsed-arc power-supply for a high-density pulsed-arc-plasma ion-source using a LaB6-filament
上野 彰; 小栗 英知; 池上 清*; 滑川 裕矢; 大越 清紀; 徳地 明*
Review of Scientific Instruments 81(2), p.02A718_1-02A718_3(2010) ; (JAEA-J 07356)
- A constant-current pulsed-arc-power-supply (CCPAPS) is indispensable to operate a high-density pulsed-arc-plasma ion-source using a lanthanum hexaboride filament stably, since its emission current dependence on temperature is rather steep. The deviation of arc-current is positively feed-backed if power-supply is constant-voltage controlled. Furthermore, it shortens the rising time of arc-current by naturally produced overshoot voltage. Although a CCPAPS was developed using an IGBT-switch, a constant-current DC power-supply and a large 700 kg inductor for an H- ion source, a significant sag of about 5% of arc-current was produced. The sag was reduced by an innovative CCPAPS using two IGBT-switches, a constant-current DC power-supply, a constant-voltage DC power-supply, a inductor and a capacitor. It succeeded in producing a flat arc-pulse with a peak-power of 60 kW (400A × 150V) and a pulse width of more than 600 us. Its architecture and performance are described in this paper.
38000739
Improvement of voltage holding capability in the 500 keV negative ion source for JT-60SA
田中 豊; 花田 磨砂也; 小島 有志; 秋野 昇; 清水 達夫; 大島 克己; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 戸張 博之; Grisham, L. R.*; JT-60NBI開発グループ
Review of Scientific Instruments 81(2), p.02A719_1-02A719_3(2010) ; (JAEA-J 07357)
- JT60負イオン源は、JT-60SAへ向けて、1台あたり22A, 500keVのD-ビームを生成することが要求されている。これまで、負イオン源は、真空絶縁破壊のために、設計性能を満足していなかった。真空絶縁破壊の原因を調べるために、実機JT-60負イオン源の耐電圧試験やイオン源内部の電界計算を行ったところ、電極支持枠の端部において、加速電極間の平等電界(3kV/mm)よりも高い電界(5.2∼5.5kV/mm)領域において絶縁破壊が生じている可能性が高いことが判明した。そこで、局所電界強度の緩和のための改造を行い、その後耐電圧試験を実施した。3秒パルスで高電圧を印加し、負イオン源のコンディショニングを進め、15時間後、定格500kVを達成するとともに、同電圧を、絶縁破壊することなく、電源の制限パルス幅である40秒間安定に維持した。
38000740
Time structure of an accelerated beam using a ratio-frequency quadrupole linac with direct plasma injection scheme
柏木 啓次; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*
Review of Scientific Instruments 81(2), p.02B724_1-02B724_4(2010) ; (JAEA-J 07358)
- The relation between ion current from a laser ion source and accelerated beam using direct plasma injection scheme was studied. Accelerated beam time-structure was well reproduced by series of analysis: evaluating beam current at extraction from a measured plasma parameters using a scaling law, beam emittance at the entrance of acceleration electrode region by ion extraction simulation, and the beam acceleration simulation. The extraction simulation revealed the time variation of the injected beam parameter to the RFQ linac. It is proved that time-structure of accelerated beam was different to that of injection beam because degree of the matching between the injected beam emittance and the RFQ acceptance varied with time.
38000741
Measurement of type-I edge localized mode pulse propagation in scrape-off layer using optical system of motional Stark effect diagnostics in JT-60U
鈴木 隆博; 大山 直幸; 朝倉 伸幸
Review of Scientific Instruments 81(4), p.043502_1-043502_5(2010) ; (JAEA-J 07359)
- JT-60UにおいてタイプIのELMパルスにより放出されたプラズマのスクレイプオフ層(SOL)における伝搬を、モーショナルシュタルク効果(MSE)計測の光学系をビーム放出分光(BES)計測として用い測定した。本MSE/BES計測器は加熱中性粒子ビームがプラズマとの衝突により励起された後に放出される信号光を制動放射などの背景光とともに測定する。ELM伝搬計測の妨げとなる背景光を信号光と分離するためにMSE/BES計測器に2波長検出器を導入した。2波長検出器は同一空間点での異なる2つの波長の光の強度を2つの光電子増倍管により測定する。一方はビームからの信号光及び背景光を測定し、他方は背景光のみを測定する。背景光を差し引くことにより信号光の時間変化をSOLのさまざまな位置で測定した。594個のELMパルスを平均し、SOLにある5空間点(ほぼプラズマ赤道面外側で主プラズマから0.02∼0.3m外側の範囲)でELMパルスの伝搬を測定したところ、伝搬速度は0.8∼1.8km/s程度(最小二乗フィッティングでは約1.4km/s)であった。
38000742
Ray florets color and shape mutants induced by 12C5+ ion beam irradiation in chrysanthemum
松村 篤*; 野水 利和*; 古谷 規行*; 林 健*; 南山 泰宏*; 長谷 純宏
Scientia Horticulturae 123(4), p.558-561(2010) ; (JAEA-J 07360)
- We investigated the effect of ion beam irradiation on induction of ray florets color/shape mutants from two strains of chrysanthemum to create new flower cultivars. The ray florets and leaf explants of chrysanthemum cultured on MS medium were irradiated with 12C5+ ion beam at doses of 1, 2, 4 and 8 Gy. The frequency of shoot primordia formation on ray florets explants of cultivar "Shiroyamate" and shoot bud formation on leaf explants of cultivar "H13" was decreased by 8 Gy and 4 Gy irradiation, respectively. The effective dose of ion beam was less than 4 Gy in "Shiroyamate" and less than 2 Gy in "H13". Yellow ray florets mutants from "Shiroyamate", and various ray florets color mutants (dark-red, light red, pink, pink spray) and a flower shape mutant (double-ray florets) from "H13" were induced by ion beam irradiation. Furthermore, a white mutant was obtained from a chimeric mutant. These results suggest that the combination of ion beam irradiation and tissue culture would be an effective means of generation mutants at a high efficiency.
38000743
Ultra-high-speed image signal accumulation sensor
江藤 剛治*; Son, D.*; 秋濃 俊昭*; 秋濃 俊郎*; 西 謙二*; 呉田 昌俊; 新井 正敏
Sensors (Internet) 10(4), p.4100-4113(2010) ; (JAEA-J 07361)
- 超高速度イメージングに関して低いS/N比の画像信号データを積算平均処理することで画質の改良が可能となる。本報では、素子内部に信号積算機能を付加した超高速度撮像センサーの構造案を提案する。本技術では各CCD素子内部に信号記録部を内蔵することにより、極めて高い記録速度を達成できる。また、信号積算機能は、CCD内部の信号記録の最初と最後を直接接続することで実現する。本センサーにより、超高速度で多重露光を繰り返すことにより、高品質の連続画像が取得可能となる。本信号積算機能を有する素子内記録型画像記録センサーを"画像信号積算型センサー(ISAS)"と呼ぶ。
38000744
High pressure and temperature synthesis of Bi-based perovskite Bi0.5Na0.5-xLix)TiO3
福永 正則; 米田 安宏; 福山 諒太*; 齋藤 寛之; 池田 直*; 片山 芳則
Transactions of the Materials Research Society of Japan 35(1), p.111-114(2010) ; (JAEA-J 07362)
- ビスマスペロブスカイト(Bi0.5Na0.5-xLix)TiO3の高圧合成を行った。固相反応により作製された単相のBNLTはx=0.1より小さい試料でペロブスカイト構造が観測された。固相反応は6∼10GPaの圧力範囲と800∼1200℃の温度範囲で合成された。単相が得られたBNLT(x=0.1)は、(Bi,Na)TiO3と同様の二つの熱異常が観測された。210℃に見られる熱異常はRohmbohedral-Tetragonalの構造相転移に起因するものと考えられる。x=0.2より大きい組成で得られた最終生成物は3種類の不純物を含んでおり、これらは出発物質の選択により影響を受ける。
38000745
フィッショントラック-表面電離質量分析法による保障措置環境試料のパーティクル分析
Lee, C. G.
ぶんせき 2010(4), p.181-186(2010) ; (JAEA-J 07363)
- 原子力関連施設から回収した個々の粒子の同位体比を測定する保障措置環境試料パーティクル分析法は、その施設の原子力活動の履歴がわかるので、保障措置上重要な手法となっている。その中で、フィッショントラック(FT)法と表面電離質量分析(TIMS)法の組合せによるパーティクル分析法は、他の分析法では分析が難しいサブミクロンサイズの粒子に対しても高感度な検出と高精度の同位体比測定ができる。本研究で開発したFT-TIMS法では、従来法において問題点であった目的粒子特定の難しさや、濃縮度の異なる粒子が混合されている試料の複数個の粒子が一緒に測定され中間の濃縮度として分析される、いわゆるミキシング効果の問題等を解決した。また、濃縮度別粒子検出法により、質量分析の前に高い濃縮度の粒子を優先的に検出することが可能になり、保障措置上重要な手法として応用が期待される。TIMSによる同位体比測定法に関しては、極微量の試料量でも安定な測定が可能な連続昇温測定法を開発した。本稿では、われわれが開発したFT-TIMS法の一連の分析手法について解説を行った。
38000746
Poly(vinylidene fluoride)-based ion track membranes with different pore diameters and shapes; SEM observations and conductometric analysis
Nuryanthi, N.*; 八巻 徹也; 越川 博; 浅野 雅春; 榎本 一之; 澤田 真一; 前川 康成; Voss, K.-O.*; Trautmann, C.*; Neumann, R.*
電気化学及び工業物理化学 78(2), p.146-149(2010) ; (JAEA-J 07364)
- われわれは、従来から検討がなされてきたポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートなどの炭化水素系高分子ではなく、フッ素系高分子からなるイオン穿孔膜に着目し、そのエッチング挙動や応用性に関する研究を進めている。今回は、穿孔形成の重要なパラメータであるエネルギー付与の大きさを計算によりあらかじめ予測し、その変化を利用してポリフッ化ビニリデン(PVDF)イオン穿孔膜における孔のサイズ,形状(円柱,円錐状)の制御を試みたので報告する。走査型電子顕微鏡(SEM)観察と電気伝導度解析によるエッチング挙動の基礎的検討の中で、電気伝導度セルに高電圧を印加すると穿孔内のエッチングが加速されるという興味深い現象を見いだした。これは、穿孔内におけるエッチング溶出物の電気泳動効果に起因していると考えられる。
38000747
原子力平和利用促進における究極の核不拡散対策とは?
久野 祐輔
原子力eye 56(5), p.72-76(2010) ; (JAEA-J 07365)
- 核燃料サイクルを推進するにあたって、今後考慮すべき核不拡散対策として、保障措置,核拡散抵抗性技術,核セキュリティという3点がキーとなるが、さらに原子力平和利用における「究極の不拡散対策」として、核燃料サイクルの国際化という4つ目の視点が考えられる。本稿では、これらの関係、及び今後進むべき有効な方向性について考えを述べる。
38000748
β線線量当量測定器の校正方法に関するJIS化について
清水 滋
放計協ニュース (45), p.4-5(2010) ; (JAEA-J 07367)
- 国内のJIS原案作成委員会において、β線線量当量測定器の校正方法に関するJIS原案が新たに審議され、日本規格協会へ上申された。そこで、本原案の概要と今後の展望等について、作成委員としての知見を含めて解説する。
38000749
放射光X線吸収分光法によるアクチノイドの溶液内化学種の解明
池田 篤史
放射化学ニュース (21), p.14-17(2010) ; (JAEA-J 07369)
- 本研究では、アクチノイド溶存錯体の直接構造同定法として放射光X線吸収分光(X-ray absorption spectroscopy: XAS)法に着目し、各種溶液中でのアクチノイドの溶存錯体構造をさまざまな酸化状態で同定・比較することで、アクチノイドの水溶液中での錯体化学特性に関する系統的かつ包括的な知見を導出した。
38000750
環境試料中の極微量核物質の同位体比分析に関する研究
國分 陽子
放射化学ニュース (21), p.17-19(2010) ; (JAEA-J 07370)
- 日本放射化学会2009年奨励賞の受賞に伴い、これまで行ってきた「環境試料中の極微量核物質の同位体比分析に関する研究」について紹介するものである。本研究では、環境試料中に極微量含まれる核物質の同位体比にかかわる分析方法を確立し、長崎原爆に由来する環境中のプルトニウムの特定及び保障措置のための環境試料分析技術の向上を行った。長崎原爆に関する研究では、放出起源の情報が得られる240Pu/239Pu比に注目し、環境試料中に含まれる原爆由来プルトニウムの特定を試みた。長崎市西山貯水池堆積物及び爆心地周辺土壌中に含まれる10-10∼10-14gレベルのプルトニウムの同位体比を測定し、原爆由来プルトニウムの特定に成功した。また、保障措置環境試料分析の技術向上のため、不純物によるウラン同位体比測定の妨害を排除する新たな化学分離法の開発や分析中に外部から混入する天然ウランや不純物の低減方法について検討した。また、表面電離型質量分析装置を用いたプルトニウム及びウラン・プルトニウム混合酸化物を含む粒子状核物質のプルトニウムやウランの各同位体比測定法の開発も行った。
38000751
放射線DNA損傷の分析科学的諸問題と対策; DNAの放射線化学変化と生物応答の関係理解のために
赤松 憲
放射線化学 (89), p.3-8(2010) ; (JAEA-J 07371)
- 放射線作用によるDNAの化学構造変化は、後の細胞あるいは生物応答としてどのような形で反映されていくのか。またその化学構造変化の仕方は線質によってどのように違うのか。「線質が違えば生物応答の仕方も違ってくる」ことは半世紀以上前からわかっているが、ではなぜ違うのかについて「仮説」は数多存在するものの統一見解は得られていない。放射線の生物作用について矜持をもって語るためには、この問いに対する明瞭な回答が必要である。本稿では、DNAの放射線化学変化を知る意義についての概況、これまで開発されてきた、あるいは筆者が新規に開発したDNA損傷分析手段の特性について説明し、それらによって得られる放射線DNA損傷情報の意味について考察する。
38000752
マクロドジメトリとマイクロドジメトリの融合
佐藤 達彦
放射線化学 (89), p.25-29(2010) ; (JAEA-J 07372)
- 細胞実験など放射線生物学で得られた知見を放射線防護体系に反映させるためには、DNAや細胞など微視的な領域を対象としたマイクロドジメトリと、人体など巨視的な領域を対象としたマクロドジメトリの知見を融合する必要がある。そこで、本稿では、マイクロドジメトリとマクロドジメトリのコンセプトの違いを説明し、それらの知見を融合した例として、原子力機構が中心となって開発した、微少領域内付与エネルギー分布に基づく新たな生物学的線量評価モデルについて解説する。
38000753
生命科学分野で役立つポジトロン放出核種を用いた非侵襲的計測技術
石岡 典子; 藤巻 秀
放射線と産業 (124), p.21-26(2009) ; (JAEA-J 07373)
- 「放射線利用研究の最前線; 放射線の新たな利用手法の開発」の特集において、「生命科学分野で役立つポジトロン放出核種を用いた非侵襲的計測技術」と題して投稿する。本内容は、われわれが進めてきたポジトロン放出核種の農学・医学利用の研究成果について記述するもので、具体的には、加速器によるさまざまなポジトロン放出核種の生成、それら核種の標識化合物合成(トレーサ化)技術、PET診断薬の開発及び植物ポジトロンイメージング技術を用いた植物の生理学的知見獲得に向けた最新の研究内容を紹介する。
38000754
オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の金属組織と残留応力に及ぼす実機での高温長時間使用及び補修溶接の影響
小原 智史; 高屋 茂; 若井 隆純; 浅山 泰; 鈴木 裕士; 齊藤 徹*; Martin, L.*
保全学 9(1), p.32-38(2010) ; (JAEA-J 07374)
- 高速増殖炉(以下、FBR)の実用化に向けて、経済性向上の一方策として、プラントを長寿命化しトータルコストを低減することが検討されている。この観点から、FBRの溶接継手及び補修溶接継手の経年化評価手法の確立は重要である。本研究では、仏国の高速炉(Phenix)の二次系配管で526-545℃で約88,000h使用された304SS-304SS溶接継手並びに上記条件で使用された304SSに新材の316LSSを溶接した補修溶接継手の金属組織変化を評価した。加えて、RESA及びRESA-IIを用いてそれら継手の残留応力を測定した。実験結果から、各継手の金属組織及び残留応力は高温使用環境下及び補修溶接によってそれぞれ変化し、この変化は硬さの分布と傾向が一致した。現在、各継手に対し幾つかのクリープ試験を継続しており、金属組織や機械的性質の長時間安定性について今後評価していく必要がある。
38000755
ハイブリッド計測による配管ヘルスモニタリング法の研究
田川 明広; 小島 史男*
保全学 9(1), p.45-50(2010) ; (JAEA-J 07375)
- 本研究の目的は、1つの電磁超音波探触子を用いて、2つ以上の物理量(配管表面温度,配管板厚及び内部流体温度)を測定できる、ハイブリッドセンサを開発することである。同一測定点による測定結果を用いて、補正することで、測定精度を改善できる。配管表面温度は、EMATコイルを使用することで温度に依存するコイルの直流抵抗を測定することで測定できる。試験の結果、決定係数が0.99以上の精度再現することを確認した。配管板厚は、温度200℃でパルスエコー方法とパルスエコー共鳴法を使用することによって10mmの配管の板厚を測定することを確認した。水温は、送信波の相関係数を求めることで、超音波到達時間を計測し、音速から水温測定可能であることを確認した。
38000756
照射損傷評価のための遠隔操作式振動試料型磁力計の開発
高屋 茂; 山県 一郎; 市川 正一; 永江 勇二; 若井 栄一; 青砥 紀身
保全学 9(1), p.51-56(2010) ; (JAEA-J 07376)
- 中性子照射試験片用に遠隔操作式振動試料型磁力計(VSM)を開発した。最大印加磁界範囲は±0.5/μ0A/m以上であり、磁気モーメントの測定精度は、5×10-8A·m2以上である。中性子照射試験片の磁化曲線を本VSMを用いて測定し、代表的な照射損傷指標である弾き出し損傷量と、保磁力等の磁気特性の関係を調べた結果、両者には良い相関があることが示された。このことは、VSMを用いた照射損傷の非破壊評価の可能性を示している。
38000757
湖底堆積物から環境の変化を紐解く
國分 陽子; 山崎 秀夫*
Isotope News (673), p.8-13(2010) ; (JAEA-J 07377)
- RI・放射線に関する最近注目の新研究として、長崎市西山貯水池に堆積した長崎原爆の痕跡同定に関する研究について、その現状と将来の展望を紹介するものである。西山貯水池は、長崎原爆爆心地から東約3kmに位置し、爆発後黒い雨が降ったと言われる地域にある。本研究では、西山貯水池堆積物コアから長崎原爆により放出されたプルトニウム及び137Csの痕跡の特定及びその痕跡をタイムマーカーとして用いて、堆積物に記録された過去約100年の放射性物質や人為的汚染物質等の環境汚染の歴史を解析した。深度約4.5mのところでは、長崎原爆爆発当時に流れ込んだと考えられるプルトニウム及び137Csが見つかった。また、それ以浅では1960年代の大気圏内核実験由来の137Cs等も蓄積していることがわかった。これらをタイムマーカーとして、堆積物中の物質の蓄積を時系列に沿って解析したところ、原爆プルトニウムの蓄積変遷や鉛等の放出、さらに水害や戦前からの亜鉛等の汚染を明らかにすることができた。
38000758
イオンビームによる有用RIの生成とライフサイエンスへの応用
石岡 典子
Isotope News (673), p.14-18(2010) ; (JAEA-J 07378)
- 平成22年度オータムスクールのテーマである"イオンビーム"を用いて製造する有用RIの生成及びライフサイエンスへの応用について、これまで当該グループが取り組んできた研究とその成果について講演する。講演内容については、(1)放射性核種の製造,(2)がん診断用PET核種の開発と薬剤化,(3)RIを利用した植物における動態解析の3項目とする。(1)の放射性核種の製造については、銅-64(64Cu)を例として挙げ、64Cuがβ-とβ+壊変する核種であること、原子炉と加速器の双方で生成可能な放射性核種であることを壊変図を用いて説明する。さらに、核図表を用いて、原子炉では63Cuを標的核として中性子照射(63Cu(n,γ)64Cu反応)により生成させることができ、得られる64Cuは安定同位体である63Cuと共存すること、加速器では、64Niを標的核として陽子照射(64Ni(p,n)64Cu)により生成させることができ、共存する64Niとは陰イオン交換法等による化学分離が可能であることを説明し、同じRIでも、放射能量の多さを重視するならば前者が適しており、安定同位体の共存を避けたいのなら後者、と言った使用目的により製造法を選ぶ必要があることを理解させる。学術的な内容については、PET核種として有望な64Cuの新規製造と64Cu標識薬剤の開発,植物ポジトロンイメージング技術によって得られている最近の成果を示す予定である。
38000759
J-PARC 3GeVシンクロトロン用ターボ分子ポンプの磁場による過電流評価
荻原 徳男; 金澤 謙一郎
Journal of the Vacuum Society of Japan 53(3), p.148-150(2010) ; (JAEA-J 07379)
- 加速器及び核融合装置等で近年ターボ分子ポンプ(TMP)が多用されており、磁場中での使用の機会がふえている。TMPをこのような(静的)磁場中で使用する場合、渦電流によるローター部の温度上昇とそれに伴う熱伸びによる接触事故の危険性を評価しておく必要がある。今回、より一般性のある評価手順に基づき、J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)で使用しているTMPに対する検討を加えたので報告する。すなわち、小型TMPを用いた広範な実験から、渦電流損に対する知見を得、これを定式化した。これを半実験式として、RCS用TMPの渦電流損を磁場の関数として表す評価式を求めた。次いで、ローター温度の評価に対し、放射伝熱に対する無限平板近似式を半実験的に扱うことで定式化した。以上の定式化により、磁場をパラメータとしてローター温度及び熱伸びの評価が可能となった。評価の結果、ローターの温度上昇は、最大でも50℃程度であり、RCSにおいては問題を生じないことが明らかとなった。
38000760
J-PARC 3GeVシンクロトロン用ピラニ真空計の開発
荻原 徳男; 引地 裕輔; 吉成 洋治*
Journal of the Vacuum Society of Japan 53(3), p.158-161(2010) ; (JAEA-J 07380)
- J-PARC RCSにおいてTMPの背圧監視に使用しているピラニ真空計の測定下限が0.1Paから2Pa程度に上昇するという変化が起きている。これに対し、今回、Pt線を用いた測定子の開発及び制御方法の見直しを行い、十分実用にたえる真空計を実現した。また、本真空計をRCSに実装して、運転開始から750h経過後も、順調に稼働していることを確認した。本真空計の特徴は、以下のとおりである。(1)フィラメントには、酸化等による感度変化を起こしにくい材料として、Ptを用いた。さらに、直径100μm長さ60mm程度のPt線を12本直列に接続した構造とし、測定に有効な電気抵抗(室温時10Ω)を確保しつつ機械強度を著しく向上させた。(2)本真空計の制御には、定電流切換え方式を用いた。出力変化の比較的大きい圧力範囲が狭いという定電流特性に対し、電流値を3段階に切り替えて大きな出力変化のあるところをつなぎ合わせ、0.1から1000Paまでの圧力範囲を精度よく測定できるものとした。(3)本ピラニ真空計の応答時間は30秒程度である。また、測定範囲は、0.05Paから大気圧までと広範囲である。
38000761
超高温ガス炉用新被覆材
沢 和弘
高圧ガス 47(4), p.233-236(2010) ; (JAEA-J 07381)
- 超高温ガス炉は1000℃近い原子炉出口温度で運転できる高温ガス炉で、第4世代原子炉システムの概念の一つとして採用されている。VHTRのさらなる性能向上のためには、現在のSiC被覆燃料粒子よりも高温かつ高燃焼度まで使用できる燃料の開発が望まれている。原子力機構が進めているZrC被覆燃料粒子の製造技術及び検査技術の研究開発の現状について報告する。
38000762
Liイオンの振舞いを捉まえる; 再加速短寿命核ビーム8LiによるLi拡散実験
Jeong, S.-C.*; 須貝 宏行; 矢萩 正人*
日本物理学会誌 64(9), p.687-691(2009) ; (JAEA-J 07382)
- 加速器を使って生成した8Li短寿命核を物質中に入射しプローブとして用いると、携帯電話やノートパソコンなどで用いられている充電可能なLi電池などでLiイオンがどのように振舞っているのかを直接捉えることができる。最近、原子力機構と高エネルギー加速器研究機構が共同で運営しているTRIAC(Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex)から取り出した8Li短寿命核ビームを用いて開発された、世界でもユニークな測定の試みについて紹介する。また、この手法を用いて初めて明らかになった結晶中の格子欠陥とLiの振舞いとの相関について述べる。
38000763
巨大磁気抵抗効果(GMR)からトンネル磁気抵抗効果(TMR)へ
前川 禎通; 家田 淳一
日本物理学会誌 65(5), p.324-330(2010) ; (JAEA-J 07383)
- 数原子層の厚さの強磁性金属と非磁性金属を交互に積み重ねた金属多層膜では磁界により電気抵抗が大きく変化する。1988年に発見された、この現象、巨大磁気抵抗効果(GMR)、は磁性と電気伝導のさまざまな問題を提起するとともに、スピンエレクトロニクス(スピントロニクス)と呼ばれるナノテクノロジーの新分野を生み出した。そして、現在、数原子層の絶縁体を強磁性金属ではさんで得られるトンネル素子の磁気抵抗効果(TMR)がより大きな基礎及び応用の分野へと発展している。さらに、これらの研究はナノメートル領域での電荷の流れ(電流)と磁気の流れ(スピン流)の相互作用から生み出される物理現象としての理解が進んでいる。
38000764
高速炉蒸気発生器におけるナトリウム-水反応時の水側伝熱特性
栗原 成計; 大島 宏之; 門出 政則*
日本機械学会論文集,B 76(763), p.442-444(2010) ; (JAEA-J 07384)
- 高速炉蒸気発生器では、伝熱管損傷による水漏えいでナトリウムと水とが化学反応を起こし伝熱管損傷範囲が拡大する可能性がある(ナトリウム-水反応)。ナトリウム-水反応時の高精度予測には伝熱管内部の伝熱特性を理解することが重要であるため、純水を、内部圧力11.2∼13.4MPa,初期サブクール水温度200℃,質量流束45.7∼3630kg/(m2s)の条件で流し、高周波誘導加熱装置による急速加熱試験を実施した。実験では試験体加熱部の3断面で周方向の異なる2か所において伝熱管壁の温度変化を測定し、逆解法を用いて急速加熱時の内表面熱流束及び温度を評価した。実測した外表面熱流束と逆問題による評価値を比べ、20%以内の精度で評価できることを確認した。内表面の伝熱特性は質量流量の影響を強く受け、内表面では加熱時に核沸騰から遷移-膜沸騰へ推移し、加熱制御時に核沸騰へ戻ることを確認した。遷移沸騰域では沸騰曲線で左回りのサイクルが現れており、核沸騰と膜沸騰が時間変化に対して空間的に共存した状態となっている。併せて、高温ラプチャに適用できる伝熱相関式を確認した。
38000765
ナトリウム-水反応及び圧縮性混相流数値解析コードSERAPHIMの高度化; 高度不足膨張噴流に対する解析手法の適用性検証
内堀 昭寛; 渡部 晃*; 大島 宏之
日本機械学会論文集,B 76(763), p.445-447(2010) ; (JAEA-J 07385)
- ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器安全評価において、伝熱管の貫通破損孔から水又は水蒸気が噴出した場合に形成される反応ジェットの挙動を予測することが重要な課題となっている。そこで現在、圧縮性混相流及びナトリウム-水反応現象を対象とした数値解析コードSERAPHIMの開発を進めている。本研究では、開発の一環として、空気中あるいは水中への高圧空気噴出現象(不足膨張噴流)を対象に検証解析を実施した。空気中空気噴出の場合、実験データとの比較から、噴流の膨張挙動,衝撃波の形成,圧力分布,マッハディスクの形成位置を正しく再現できることを確認した。水中空気噴出の場合についても、噴流が減速した後浮力によって上昇する現象が再現され、おおむね妥当な結果が得られることを確認した。
38000766
高速炉の過渡自然循環崩壊熱除去時における炉心高温点評価手法の開発
大島 宏之; 堂田 哲広; 上出 英樹; 渡辺 収*; 大久保 良幸*
日本機械学会論文集,B 76(763), p.448-450(2010) ; (JAEA-J 07386)
- ナトリウム冷却高速炉は、炉心出入口温度差が大きいことから、浮力による自然循環を利用して炉心の崩壊熱を除去させるシステム設計が可能である。このため大型ナトリウム冷却炉の実用化に向けては、経済性と信頼性を高い次元で確保する1つの方策として、ポンプなど動的機器に頼らず自然循環のみで炉心崩壊熱除去を行う「完全自然循環方式」の採用が検討されている。この完全自然循環方式の成立性評価においては、適切な保守性を考慮したうえで、さまざまな想定事象に対する炉心部高温点の評価が必要となるが、従来の高温点評価法は強制循環を前提として構築されており、そのまま適用すると自然循環特有の現象を加味できず、過度な保守側評価となる。そこで本研究では、自然循環の特性を反映できる合理的な炉心部高温点評価手法を開発し、将来の安全審査に適用することを目的とする。本報では、自然循環時の熱流動特性を取り込んだ炉心高温点評価手順の構築及びその暫定適用について報告する。
38000767
高速炉上部プレナム内温度成層化に関する解析手法の基本検証; ナトリウム試験の解析
大野 修司; 菅原 章博*; 大木 裕*; 大島 宏之
日本機械学会論文集,B 76(763), p.451-453(2010) ; (JAEA-J 07387)
- 実用化高速炉の原子炉上部プレナム内温度成層化現象に関する解析評価手法整備の一環として、軸対称体系下で行われた温度成層化ナトリウム試験の解析を実施した。CFDコードを用いた3次元解析と試験測定値の比較から、RANS型乱流モデルを使用して温度成層化界面の温度勾配や上昇挙動など基本的な現象を良好に解析できることを示した。また、標準k-ε, RNGk-ε及びRSMの3つの乱流モデルに関して、モデルの違いが現象の予測性へ及ぼす影響を明らかにした。
38000768
1/1.8縮尺部分モデルによるナトリウム冷却高速炉内ガス巻込み現象に関する実験研究
江連 俊樹; 木村 暢之; 宮越 博幸; 上出 英樹
日本機械学会論文集,B 76(763), p.457-459(2010) ; (JAEA-J 07388)
- ナトリウム冷却型高速炉における炉容器内の自由液面からのガス巻込み現象評価を目的として、炉容器上部プレナム液面付近を縮尺比1/1.8で模擬した部分モデル試験装置を用いて水試験を実施した。本試験装置を用いて、実機起動時で予想されるガス巻込み発生形態及び発生条件を把握した。その結果、実機ではガス巻き込みを抑制できる見通しを得た。また、ガス巻き込みが発生しない条件では、下降流速が液面まで到達しないことにより、ガス巻込みが抑制されることを示した。
38000769
大型ナトリウム冷却高速炉(JSFR)の自然循環崩壊熱除去に関する試験研究
上出 英樹; 宮越 博幸; 渡辺 収*; 江口 譲*; 古賀 智成*
日本機械学会論文集,B 76(763), p.460-462(2010) ; (JAEA-J 07389)
- 大型ナトリウム冷却高速炉の実用化を目指し、完全自然循環方式の崩壊熱除去システムについて、試験と解析を組合せた研究開発を進めている。試験では1次主冷却系の自然循環に関する縮尺水試験,崩壊熱除去系と中間熱交換器に挿入する崩壊熱除去用冷却器の自然循環と伝熱特性に関する部分モデルナトリウム試験を実施している。ナトリウム試験では、すべての系統が自然循環となる崩壊熱除去系の2次側ナトリウム系統、空気冷却器空気側の待機運転から起動時のスムーズな自然循環流量の立ち上がりを確認した。
38000770
中性子回折による蛋白質単結晶の構造解析
栗原 和男; 岡崎 伸生; 黒木 良太
Radioisotopes 59(4), p.263-277(2010) ; (JAEA-J 07392)
- 中性子を結晶構造解析に応用すれば、物質中の水素などの軽原子の識別、存在の有無や位置の決定が容易にできる。生命現象の中で蛋白質や水和水中の水素原子の果たす役割は大変重要である。この分野での中性子結晶構造解析では、弱い線源強度を補い効率の良い測定を可能にするための回折装置や試料調製・結晶化技術の開発が成されてきた。日本では、中性子イメージングプレートを検出器として用いた単結晶中性子回折装置BIX-3, BIX-4が建設され、X線データからは予測困難な水素原子位置の決定,水素結合配置の詳細,水和水の持つ配向自由度の様式などの研究に貢献してきた。一方、X線回折との相補的な利用も進み、最近ではX線との同時構造精密化法を用いた創薬標的蛋白質に対する中性子構造解析から、その酵素反応機構の解明や水素がかかわる特殊な立体構造の観察に成功してきている。得られた水素・水和構造の情報は、世界初の生体水素水和水データベースに集約され、水素情報の統計的な様相が解析可能になっている。海外を含め、新たな回折装置,試料調製・結晶化技術や解析手法の開発への取り組みは現在もなお進められており、水素含めた機能解明や研究機会のさらなる拡大を目指している。
38000771
9Cr-W-Mo-V-Nb鋼の長時間クリープ特性に及ぼす熱処理の影響
小原 智史; 若井 隆純; 浅山 泰; 山田 芳之*; 中澤 崇徳*; 山崎 政義*; 本郷 宏通*
鉄と鋼 96(4), p.172-181(2010) ; (JAEA-J 07393)
- 高クロム鋼の高温強度特性の長時間安定性の向上に向けた検討として、既存高クロム鋼に対し広範囲かつ系統的に変化させた熱処理を施し、クリープ破断特性に及ぼす熱処理の影響について評価した。また、それら熱処理の影響の長時間有効性について検討するとともに、FBR用高クロム鋼の熱処理条件の最適化に向けた検討を行った。
38000772
オーステナイト系ステンレス鋼SUS316の水銀中曲げ疲労強度
直江 崇; 山口 義仁; 二川 正敏; 涌井 隆
材料 59(4), p.309-314(2010) ; (JAEA-J 07394)
- J-PARCに設置された高出力パルス核破砕中性子源では、核破砕標的として液体水銀を用いる。水銀を包含するステンレス鋼製のターゲット容器は、陽子線の入射によって励起される圧力波に起因する繰返し応力負荷を受ける。同時に、圧力波の伝ぱ過程で生じるキャビテーションによるピッティング損傷を受ける。その際、液体金属脆化及びキャビテーション損傷による容器の健全性低下、すなわち疲労強度劣化が危惧される。本研究では、ピットによる応力集中を模擬した試験片に対して、水銀環境下での疲労試験を行い、疲労強度に及ぼす水銀の影響について調べた。さらに、冷間加工材を用いた疲労試験を行い、照射による転位導入模擬,ピッティング損傷,水銀の重畳効果について検討した。その結果、水銀浸漬下では、浸漬時間に依存して低サイクル疲労強度が低下すること、また、その傾向は、照射効果を模擬した冷間加工材で顕著になることを明らかにした。
38000773
Laser-driven proton acceleration research and development
Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 西内 満美子; 小倉 浩一
Advances in Solid State Lasers; Development and Applications , p.609-630(2010) ; (JAEA-J 07395)
- APRC, JAEAにあるJ-KARENレーザーを使用して、陽子線加速とプラズマによる加速状況の計測方法の開発を行ったので報告をする。特にレーザーとターゲットパラメータによる加速された陽子線の最大エネルギーの関係を記述する。ターゲットにおけるレーザーの反射率とレーザーのコントラストの関係を計測した。レーザー駆動陽子線のPMQを用いた収束と、MeV級陽子線を使った放射化の実験についても報告する。
38000774
Thermal expansion of TRU nitrides as the fuel materials for transmutation of minor actinides
高野 公秀; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 07396)
- マイナーアクチノイド核変換用燃料材料の物性データベース構築の一環として、超ウラン元素窒化物の熱膨張を高温X線回折法により測定した。まず、単元素窒化物のNpN, PuN及びAmNの格子定数の温度依存性を測定し、線熱膨張を温度の関数として定めた。293Kから1273Kまでの平均線熱膨張係数は、それぞれ8.8, 11.1, 11.2×10-6K-1であった。次に、窒化物固溶体試料である(Np,Am)N, (Pu,Am)N, (Np,Pu,Am,Cm)N及び(Pu,Am,Zr)Nについて測定を行い、熱膨張の組成依存性を検討した。その結果、これら窒化物固溶体の平均線熱膨張係数は、各成分窒化物の値から線形混合則で近似でき、その誤差は2∼3%以内であることを明らかにした。
38000775
Evaluation of the acceptable frequency of beam trips based on thermal responses of the ADS reactor system
武井 早憲; 西原 健司; 辻本 和文; 大井川 宏之
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 07397)
- 現存する高出力陽子加速器では経験上頻繁にビームトリップが起こるため、加速器駆動核変換システム(ADS)を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。このビームトリップがADSの未臨界炉を構成する4か所の部位(ビーム窓,燃料被覆管,内筒,原子炉容器)に与える影響を調べるため熱過渡解析を実施した。その結果、許容ビーム停止頻度はビームトリップ時間が10秒以下の場合年間2.5×104回、一方ビームトリップ時間が5分を超える場合年間43回となった。
38000776
Thermal conductivities of neptunium and americium mononitrides
西 剛史; 高野 公秀; 伊藤 昭憲; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 07398)
- 窒化物はマイナーアクチノイド(MAs)核変換のための燃料物質として幾つかの長所を持ち合わせている。しかし、窒化物燃料(特にMA窒化物)の熱的性質のデータベースに関しては十分な整備がなされていないのが現状である。そこで、本研究では、原料二酸化物から窒化ネプツニウム(NpN)と窒化アメリシウム(AmN)を炭素熱還元法により調製し、レーザフラッシュ法により熱拡散率を、投下型熱量法により比熱を測定した。NpNの熱拡散率は473から1473Kまでの温度範囲において温度依存性はほとんどなく、AmNの熱拡散率は同温度領域において温度の増加とともにわずかではあるが減少する傾向を示した。また、NpNの比熱はUNとPuNの比熱と同程度の大きさであるが、AmNの比熱はUN, NpN, PuNの比熱よりもわずかではあるが小さい値を示した。NpNとAmNの熱拡散率,比熱,試料の密度から熱伝導率を算出した結果、NpN及びAmNの熱伝導率は温度の増加とともにわずかではあるが増加する傾向があることが明らかとなった。
38000777
Continuous-energy cross-section library based on JENDL high energy file 2007
佐々 敏信; 菅原 隆徳; 深堀 智生; 小迫 和明*
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 07399)
- 最新版のJENDL高エネルギーファイル(JENDL/HE-2007)は、核破砕中性子源や加速器駆動システムを模擬するための106核種に対する3GeVまでの陽子・中性子断面積を収納している。NJOY-99.251コードを改造し、JENDL/HE-2007からMCNPX用の連続エネルギー断面積ライブラリを作成した。原子炉システムをより正確に模擬するため、高温ライブラリの作成も行った。高速炉や加速器駆動システムに関する複数の試計算を行い、既存のJENDL-3.3に基づくライブラリから求めた実効増倍率との良好な一致を確認した。
38000778
Electrolyses of burn-up simulated uranium nitride fuels and actinide nitrides containing inert matrix materials in a molten LiCl-KCl eutectic
佐藤 匠; 岩井 孝; 荒井 康夫
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 07400)
- 本研究は、窒化物燃料の乾式再処理技術開発に資するため、代表的な核分裂生成物であるMo, Pd, Ndを添加した模擬照射済みウラン窒化物及びイナートマトリックスの候補材であるZrN及びTiNを含むアクチノイド窒化物について、約0.5wt.% UCl3又は約1.1wt.% PuCl3を添加した溶融LiCl-KCl共晶塩中、773Kにおいて電解試験を行い、その電気化学的挙動を調べた。模擬照射済みウラン窒化物については、いずれの試料もUN単体と同じく参照電極に対して-0.75Vよりも貴の電位でUNが陽極溶解した。UN+TiN及びPuN+TiNについては、UN, PuNはTiNと固溶体を形成せずに互いに分散した2相を形成するため、UN, PuN単体とほぼ同じ電位で陽極溶解が始まった。一方、(U,Zr)N及び(Pu,Zr)Nについては、UN, PuNはZrNと固溶体を形成して活量が低下するため、UN, PuN単体よりも貴の電位で陽極溶解が始まった。
38000779
Study on pyrochemical process for the treatment of spent nitride fuel containing americium
林 博和; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 07401)
- 原子力機構は窒化物燃料を用いた加速器駆動システム(ADS)による長寿命のマイナーアクチノイド(MA)の核変換に関する研究開発を行っている。使用済燃料の再処理では、崩壊熱及び高速中性子放出が大きな使用済燃料を取扱い、高濃縮の15Nを回収する必要があるため、乾式再処理法が適していると考えられている。乾式再処理プロセスでは、溶融塩電解によって、プルトニウム(Pu)とMAはLiCl-KCl共晶溶融塩中に溶解し、カドミウム(Cd)陰極に選択的に回収される。われわれは溶融塩電解における電気化学的挙動や液体カドミウム陰極に回収されたPu及びMAの再窒化挙動を研究している。ここでは、窒化物燃料の乾式再処理プロセスにおけるアメリシウム(Am)の挙動研究に関する最近の成果を報告する。内容は(1)試験に用いる塩化アメリシウム(AmCl3)の調製方法として開発した腐食性ガスを使用しない方法である窒化アメリシウムと塩化カドミウムの固相反応について、及び(2)AmCl3を含んだLiCl-KCl共晶溶融塩試料におけるCd電極又は固体金属(Mo)電極反応測定から得られたAmの電気化学的挙動についてである。
38000780
Flow measurement of high temperature liquid metal using ultrasonic doppler profiling
大林 寛生
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 07402)
- 高温液体金属流動場中の流速計測は極めて難しく、実機配管等での速度分布計測を可能とする手法は超音波流速分布測定法(UVP)に限られる。本研究では、溶融鉛ビスマス流動場へUVPを適用した実験計測結果と、高温対応化に向けた音響ガイドシステムの開発,多次元計測化を目的とした新たな計測システムの開発について紹介する。
38000781
Preparation of TRU alloys by electrochemical or lithium reduction method
中島 邦久; 岩井 孝; 荒井 康夫; 倉田 正輝*; 中村 勤也*; 有田 裕二*
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 07403)
- 超ウラン元素(TRU)の核変換用金属燃料の燃料製造や燃料設計開発には、TRU合金の状態図や熱力学データに関する情報が欠かせない。本研究では、これらデータベース構築のための試験に供するTRU合金試料を酸化物原料粉から調製することにした。TRU元素を含んだ数グラムの母合金をその混合酸化物の電解還元により調製したが、Pu酸化物単体の電解還元では試料の表面のみしか金属まで還元が進まないことが判明した。NpやPuを高濃度に含んだ混合酸化物の電解還元については、低融点の金属が生成し難しくなることが予想されたため、リチウム(Li)還元法を適用することでTRUを高濃度に含有した合金試料については調製した。
38000782
Liquid-fuelled accelerator-driven transmutation system
佐々 敏信; 西原 健司; 菅原 隆徳; 大井川 宏之
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 07404)
- 持続的な核エネルギー利用のためには、アメリシウム(Am)とキュリウム(Cm)の管理が重要である。AmとCmの効率的な核変換を行う液体溶融塩燃料を用いた加速器駆動システムを提案する。この概念では、AmとCmは使用済燃料から分離されて塩化物溶融塩に転換される。液体燃料とすることで、AmとCmの欠点である高い放射線と発熱や燃料中での化学的不安定性は問題にならない。システムは10MW級のサイクロトロン,タングステン製核破砕ターゲット及び未臨界炉心から構成される。溶融塩燃料を用いた加速器駆動システムと専用の燃料サイクル概念を紹介する。
38000783
Importance of reactor physics experiment using MA-bearing fuel
菅原 隆徳; 佐々 敏信; 大井川 宏之
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 10p.(2010) ; (JAEA-J 07405)
- マイナーアクチノイド(MA)装荷炉心の核設計精度向上は、核変換技術の研究開発における重要な課題の一つとなっている。MA核データの不確かさは、他の主要な核種に比べて大きいと考えられることから、MA装荷高速炉や加速器駆動未臨界システム(ADS)の核設計精度は、一般的な原子炉よりも多くの不確かさを含むと考えられる。この不確かさを補うため、設計余裕を多くとる必要があり、経済性などに影響する。本研究では、J-PARC第II期計画で建設予定の核変換物理実験施設(TEF-P)において、MAを用いた臨界実験を行うことで、核変換炉の核設計精度がどの程度向上するかを定量的に示す。
38000784
Investigation of beam window structure for accelerator-driven system
菅原 隆徳; 鈴木 一彦; 西原 健司; 佐々 敏信; 倉田 有司; 菊地 賢司; 大井川 宏之
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 07406)
- 加速器駆動未臨界システム(ADS)の成立性にかかわる課題の1つであるビーム窓の健全性確保について、有限要素法による構造解析を行い、成立性の高い設計概念の検討を行った。これまでの研究から、座屈防止が最も重要であることが確認されていたので、座屈防止を図るため、ビーム窓の板厚について、有限要素法コードによるパラメトリックサーベイを行い、ビーム窓形状の最適化を行った。併せて座屈評価上の安全率を合理化することを目的に、不整量を考慮した座屈解析も行い、ビーム窓のための安全率について検討を行った。検討の結果、ビーム窓の安全率として3程度を確保すれば十分であることを確認し、これによりビーム窓の基本的な成立性の見通しを得ることができた。安全率3、設計外圧を1.0MPaとして、パラメトリックサーベイの結果を評価した結果、先端部の板厚を2.0-2.4[mm]とし、遷移部の板厚を2.0-4.0[mm]の範囲とする長円型の概念が、現在のADS設計概念に対して最も成立性が高いことがわかった。
38000785
Results of corrosion tests in liquid Pb-Bi at JAEA; Temperature and oxygen concentration dependence, and corrosion properties of Si-enriched steels
倉田 有司; 斎藤 滋
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 07407)
- 加速器駆動核変換システムの核破砕ターゲット及び冷却材の候補材料である液体鉛ビスマス中での腐食特性を調べるため、種々の鋼材の静的腐食試験を実施した。実験結果より、温度,鉛ビスマス中の酸素濃度,鋼材中のCr, Ni, Siの腐食挙動に及ぼす影響を評価した。試験温度範囲は450-600℃である。温度の上昇は腐食の活性化をもたらし、550℃以上では、粒界腐食,鉛ビスマスの浸入,フェライト化が激しくなる。酸素濃度が下がると、450℃では、純鉄,316SSで明らかな影響が認められ、550℃では、低酸素濃度で、腐食はさらに激しくなる。Siを1.5%添加したMod.9Cr-1Mo鋼及びSiを2.5%添加した316SSでは、550℃飽和酸素の条件下で、添加したSiの耐食性改良効果が認められた。
38000786
Concept of waste management and geological disposal incorporating partitioning and transmutation technology
大井川 宏之; 西原 健司; 中山 真一; 森田 泰治
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.123-131(2010) ; (JAEA-J 07408)
- 分離変換技術の導入効果を示すことを目的に、廃棄物管理及び地層処分の幾つかの概念を、廃棄体定置面積の観点から検討した。長期に渡る発熱源である241Amの核変換は、プルトニウム利用で予想される処分場規模の増大を抑制するのに効果的であることがわかった。処分場規模をさらに大幅に削減するには、MA核変換とともにSr及びCsの分離後の長期貯蔵(100-300年)が必要であることを示した。
38000787
Development of nitride fuel and pyrochemical process for transmutation of minor actinides
荒井 康夫; 赤堀 光雄; 湊 和生; 宇埜 正美*
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.189-197(2010) ; (JAEA-J 07409)
- マイナーアクチノイド核変換のための窒化物燃料と乾式処理技術に関する研究の進展を報告する。窒化物燃料は炭素熱還元で調製し、X線回折や化学分析によってその特性を把握した。マイナーアクチノイド窒化物のほか、非放射性の核分裂生成物元素を添加した燃焼度模擬窒化物や核的に不活性な希釈材を含む窒化物を調製し、熱伝導度をはじめとする熱物性値を取得した。乾式処理技術に関しても、上記の窒化物試料を用いて溶融塩電解挙動をおもに電気化学的測定によって明らかにしたほか、液体カドミウム陰極に回収したアクチノイドを再窒化して窒化物ペレット調製の原料とした。このほか、原子力機構が進めている窒化物燃料の照射試験についても述べる。
38000788
Experimental evaluation of Am-and Np-bearing mixed-oxide fuel properties
加藤 正人; 森本 恭一; 米野 憲; 中道 晋哉; 鹿志村 元明
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.201-209(2010) ; (JAEA-J 07410)
- JAEAでは、マイナーアクチニドを含有したMOX燃料の開発を進めている。そのような新しい燃料の物性を測定することは燃料開発を進めるうえで不可欠である。本報告では、これまで得られた燃料の融点,熱伝導率,格子定数,酸素ポテンシャル,相分離挙動に関するデータをレビューし、Np及びAmの各特性に与える影響を評価した。得られたデータは、JSFRの燃料の挙動評価に反映した。
38000789
Recent progress on R&D of innovative extractants and adsorbents for partitioning of minor actinides at JAEA
木村 貴海; 森田 泰治; 駒 義和
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.243-249(2010) ; (JAEA-J 07411)
- 原子力機構におけるマイナーアクチノイド(MA)分離の研究開発では、基盤研究として革新的抽出剤及び吸着剤の開発・改良、及びFaCTプロジェクトとして先進再処理システムのMA回収プロセス開発が進められてきた。本報では、溶媒抽出法によるMAと希土類元素(RE)の回収としてTRUEX法とジグリコールアミド抽出,溶媒抽出法によるMAとREの相互分離としてSETFICS法,TALSPEAK法,新規抽出剤、さらにクロマトグラフ法の応用として抽出クロマトグラフ法,3級ピリジン樹脂について、その現状と課題をレビューする。
38000790
Material development in lead-bismuth spallation target system
菊地 賢司; 斎藤 滋; 濱口 大; 手塚 正雄; 大林 寛生
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.315-320(2010) ; (JAEA-J 07412)
- ADSビーム窓の耐久性を評価する研究開発を、陽子照射後試験、及び3つの鉛ビスマスループ試験により実施した。陽子照射実験の結果、オーステナイト鋼の延性は低下し、耐力は増加した。8-9Cr鋼は、他の研究所のデータによれば、照射量の増加とともに破壊モードが脆性に遷移した。疲労データは現在取得中である。いずれも組織観察の結果、母材中に多数のバブルの生成が確認された。ナノスケールの観察結果と機械的試験結果の関連は調査中である。腐食試験ループでの材料試験では、流動の影響を反映したと見られる腐食が観察された。この現象を理解するため、超音波ドップラー法による鉛ビスマス流動の可視化を試み、まず超音波を透過するために必要な材料表面の濡れ性付与技術を手に入れた。今後局所の流れ場の調査を行う予定である。熱流動試験ループでは、ビーム窓の熱伝達性能を知るため、大流量試験を行った。実験式を定式化した結果、ビーム窓の熱応力の大きさを評価可能になった。
38000791
Status of J-PARC transmutation experimental facility
佐々 敏信; 菅原 隆徳; 西原 健司; 武井 早憲; 大井川 宏之
Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM) , p.349-356(2010) ; (JAEA-J 07413)
- 核変換実験施設(TEF)は、J-PARC計画の中で建設が予定されている。現在の予定では、臨界集合体と30kWビームダンプを先行的に建設し、鉛・ビスマス核破砕ターゲットを持つ施設と超伝導LINACはその後に建設することとしている。この計画をもとに、JAEAでは予備的な実験計画の募集を行った。30以上の提案が集まり、これをもとに施設の再検討や新しい実験装置の設計を進めている。重要な実験装置の一つはマイナーアクチノイド燃料の臨界集合体での利用に関連しており、高い放射線を持つ燃料の取り扱いに関する開発を行っている。また、パルス駆動される未臨界炉心のためのレーザー荷電変換技術やパルス駆動に対応した計装設備の開発を行っている。これらの成果を反映した施設概念案を紹介する。
38000792
Numerical study on correlation of heat transfer coefficient with void fraction at heat transfer tube surface in sodium water reaction
松本 俊慶*; 高田 孝*; 山口 彰*; 栗原 成計; 大島 宏之
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM) , 10p.(2009) ; (JAEA-J 07414)
- 高速炉蒸気発生器でのナトリウム-水反応領域にある伝熱管の高温ラプチャ評価には流体-伝熱管の熱移行量評価が必要となる。管表面熱伝達率は伝熱管周囲の流体速度やボイド率の影響を受けるため、本報では、ナトリウム-水反応時の伝熱管近傍の流動様式を定量評価し、反応流域での管外熱伝達率とボイド率の相関関係を構築し、相関図をもとにナトリウム-水反応実験時のボイド率分布の時間変化を評価した。
38000793
Development of a numerical method for compressible multi-phase flows including highly underexpanded jets
内堀 昭寛; 大島 宏之; 渡部 晃*
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM) , 12p.(2009) ; (JAEA-J 07415)
- 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、圧縮性混相流・ナトリウム-水反応現象解析コードSERAPHIMを開発している。SERAPHIMコードの開発において、高圧気体噴出挙動に対する再現性を検証することが重要な課題の一つとなっている。これまでの研究で、空気中に噴出する空気の不足膨張噴流に対して精度の良い予測結果が得られることを確認したが、本件では、伝熱管破損時により近い状況で再現性を検証する観点から、水中への高圧空気噴出実験を対象に検証解析を実施した。本解析では、二流体モデル,圧縮性混相流用のHSMAC法,2次精度TVDスキームを使用した。また、気液相間摩擦相関式に関しては、RELAPコードでも用いられている流動様式遷移条件や、適用性が高いと考えられる抵抗係数を選択して定式化を行った。検証解析により、水中空気噴流の挙動を正しく再現できることを確認し、開発した数値解析手法が適用可能であることがわかった。
38000794
Preliminary experiments with an underexpanded gas jet into water
内田 光則*; 染矢 聡*; 岡本 孝司*; 大島 宏之
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM) , 13p.(2009) ; (JAEA-J 07416)
- 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、水中空気不足膨張噴流の可視化実験を実施した。実験により、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。また、空気側圧力の変化が噴流の挙動に及ぼす影響を明らかにした。
38000795
Development and validation of unstructured adaptive mesh technique for gas-liquid two-phase flows
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM) , 13p.(2009) ; (JAEA-J 07417)
- ナトリウム冷却炉におけるガス巻込み現象の直接解析を目的として、高精度気液二相流数値解析手法の開発を行っている。ガス巻込み現象を再現するためには、(1)体系形状依存性,(2)界面の動的挙動及び3局所性に関する検討が必須であり、(1)及び(2)に対しては、非構造格子の採用及び高精度界面追跡法の開発を実施している。加えて、(3)に関しては、局所的なガス巻込み発生領域に対して自動的に詳細格子を形成する非構造解適合格子の開発を実施しており、単相流解析においては渦流れを少ない計算コストで高精度に再現できることを確認している。本研究では、非構造解適合格子を気液二相流に拡張するため、気液二相流における保存法則に基づいて物理量のセル間再配分手法を開発した。Slotted-disk回転問題及びDam-break問題を対象として検証を行った結果、非構造解適合格子を用いることによって、比較的少ないセル数にもかかわらず1回転後もSlotted-disk形状をよく保ち、また、Dam-break問題における界面の動的挙動を高解像度で解析することができた。
38000796
Void fraction measurement of gas jet in sodium pool
西崎 雅則*; 鶴岡 北斗*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之
Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM) , 6p.(2009) ; (JAEA-J 07420)
- 高速炉蒸気発生器ではナトリウム-水反応時の高温ラプチャにより伝熱管の二次破損が起こりうる。高温ラプチャ評価において、ナトリウム中のボイド分布を把握することが非常に重要となる。本実験では、直径3.5mmのノズルから流速17.3m/s∼129.8m/sのアルゴンガスを、温度443K及び293Kのナトリウム中へ噴出させ、ガスジェットの中心軸上で化学反応を伴わないボイド率分布を測定した。その結果、ノズルからの距離が減少するにつれてボイド率は増加し、ノズルからの距離が1mmの位置でボイド率が一定となることを確認した。水中よりナトリウム中のボイド率が低かったが、これはナトリウムの表面張力が水よりも大きいためと推定される。
38000797
Development and verification of unstructured adaptive mesh technique with edge compatibility
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之
Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM) , 9p.(2009) ; (JAEA-J 07421)
- ナトリウム冷却大型高速炉の設計合理化においてガス巻込みの抑制が重要な課題となっているため、著者らはガス巻込み現象を再現でき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2次元非構造解適合格子の開発と検証を行う。開発においては、分割を繰返し行った際のセルの歪みを防止するために等方的セル分割手法を採用し、また、細分化セルと非細分化セル間におけるエッジの非整合(ハンギングエッジやハンギングノードが存在する状況)を防止するため、周囲セルの分割状態に応じて特殊分割を行う接続セルを導入した。正方形キャビティ問題を対象とした検証を行った結果、開発した2次元非構造解適合格子を用いることで、構造格子よりも少ない格子数で高い解析精度が得られることを確認した。
38000798
Molecular imaging for plant physiology; Imaging of carbon translocation to sink organs
河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 菊地 郁*; 塚本 崇志*; 草川 知行*; 藤巻 秀
Proceedings of 2009 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2009 NSS/MIC) (CD-ROM) , p.1257-1258(2009) ; (JAEA-J 07422)
- In recent years, radionuclide-based imaging technologies have been providing researchers with exciting new opportunities to study biology. The positron-emitting tracer imaging system (PETIS), which has a planar PET scanner, is one of the most powerful techniques used for conducting plant researches in order to study the distribution and translocation of water, sugar, nutrients, and environmental pollutants. In the sink-source relationship in the plant body, source abilities of a leaf imaged using a compartmental model analysis with PETIS data. In this case, to clarify the mechanism of the growth and development of the agricultural produces, we performed imaging experiments of sugar translocation to sink organ of fruits. A near leaf of the target fruits (Eggplant and Tomato) inhaled carbon-11 labeled carbon dioxide (100 MBq), and the translocation of carbon-11 labeled photoassimilate into fruits was imaged by PETIS for two hours. As a result, serial images of graduate increasing 11C activity and its ununiformly distribution in the fruit were acquired successfully. And also velocities of photoassimilate translocation and changes in the contributing rate with time of translocation from the leaf were estimated by analysis of PETIS data.
38000799
Study on in-pile performance of silicide fuel under power transient
柳澤 和章
Proceedings of 31st International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR 2009) (Internet) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 07423)
- 未照射シリサイド小型燃料板を用いた出力過渡試験を実施した。試験燃料板の破損しきい値は82から94カロリー/グラム燃料板の間にあることを見いだした。発生した燃料板の貫通割れは急冷時に発生する大きな温度差(94度以上)と極端に短い急冷時間(0.13秒以下)の組合せから生じる熱応力に起因する。さらに、単一燃料板と3枚組燃料板を用い、燃料板表面温度(PCST)をパラメータとした冷却材の流路閉塞(燃料板の曲がり)についても研究した。冷却材の流路閉塞については、安全審査の判断基準温度として228度が採用されているが、この値がJRR-3やJMTR燃料に対して妥当であることを実験的に明らかにした。
38000800
Relationship between fault system estimated by the fault-striation analysis of drilling cores and rock mass behavior induced by shaft excavation in the Horonobe area, northern Japan
常盤 哲也; 石井 英一; 舟木 泰智; 津坂 仁和; 真田 祐幸
Proceedings of 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009 (CD-ROM) , p.159-168(2009) ; (JAEA-J 07424)
- 原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発として、幌延地域において地下施設を用いた幌延深地層研究計画を進めており、現在換気立坑と東立坑の坑道掘削を行っている。本研究は、小断層解析によって断層系の特性を把握し、断層系と坑道掘削に伴う岩盤挙動との関係について調べた結果である。本地域では、ボーリング孔を用いた初期地圧測定が行われており、最大主応力方向は東西方向であるという結果が得られている。一方、換気立坑における内空変位の最大圧縮方向は北北東-南南西から北東-南西方向であり、両者の結果は異なる。その原因として、初期地圧測定は健岩部を対象とした測定であり、断層系を考慮していないことが考えられる。そこで、断層系の特性を把握するため、換気立坑近傍で行われた先行ボーリングにより得られたコアを用いて小断層解析を行った。その結果、小断層解析によって得られた最大主応力方向は、換気立坑における内空変位の最大圧縮方向と調和的であり、断層系が岩盤挙動に影響を与えている可能性を示唆する。今後、立坑において今回のようなアプローチを行うことで断層系と岩盤挙動の関係を詳細に把握できると考えられる。
38000801
Study of estimation of hydrogeological structures based on fluctuation of groundwater pressure at Horonobe area, Hokkaido, northern Japan
横田 秀晴; 戸村 豪治; 前川 恵輔
Proceedings of 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009 (CD-ROM) , p.169-178(2009) ; (JAEA-J 07425)
- 原子力機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術開発の一環として、水理地質構造や坑道掘削に伴う地下水圧の変化を把握する技術の信頼性向上のため、北海道幌延地域においてボーリング孔(HDB-1, 3, 4, 6∼11孔)を用いた地下水圧等の長期モニタリング試験を行っている。これまでのモニタリングの結果、現在掘削中の立坑に最も近い2つのボーリング孔(HDB-3, 6孔)では、地表からの深度が異なるにも拘らず特定の地層境界付近において立坑掘削に伴うと考えられる水圧の低下が認められた。また、各ボーリング孔における季節変動に連動すると考えられる地下水圧の変動域は地表から地層境界までの区間であることから、本地域のような堆積岩分布域における水理地質構造は深度ではなく大局的な地質構造に支配されることが示唆される。今後、モニタリングを継続し、表層水理調査結果や坑道掘削により取得される地質構造に関するデータとの比較から、地質構造と地下水圧の応答の関係を整理することにより、堆積岩分布域における水理地質構造に関する知見を深める。
38000802
Development of a remote inspection system for spent-nuclear-fuel dissolvers in the Tokai Reprocessing plant
照沼 朋広; 大関 達也; 岩崎 省悟
Proceedings of 7th International Conference on NDE in relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurized Components (CD-ROM) , p.424-429(2010) ; (JAEA-J 07430)
- 使用済燃料は、機械的にせん断された後、溶解槽において高温の硝酸で溶解される。この溶解液は、抽出工程を経て、Pu, U, FPに分離される。使用済燃料を溶解する溶解槽は、ステンレスで製作されているが、高温の硝酸溶液,硝酸ヒューム等の環境下で使用しているため、腐食が懸念される。溶解槽は、高い放射線環境下で使用するため、遮蔽セル内に設置されており、人が容易に近づくことができないことから、この溶解槽を、遠隔で補修・検査できる装置を開発した。
38000803
International PFM Round Robin analyses by Japanese participants on reactor pressure vessel integrity during pressurized thermal shock
鬼沢 邦雄; 関東 康祐*; 吉村 忍*
Proceedings of 8th International Workshop on the Integrity of Nuclear Components 2010 , p.137-146(2010) ; (JAEA-J 07431)
- 加圧熱衝撃(PTS)時における原子炉圧力容器(RPV)の健全性に関する国際ラウンドロビン(RR)が日本溶接協会のPFM小委員会において開始された。本報告は、このRRに国内から参加した6機関の結果を取りまとめたものである。本RRは、温度及び応力に対する決定論的解析とRPVの破壊確率に関する確率論解析から構成されている。決定論的解析では、新開発の有限差分法解析コード以外は2種類の有限要素法解析コードについてすべて結果は一致した。確率論解析については、全機関でPASCAL2コードを利用したことから、非破壊検査の精度の影響など、ほぼ一致する結果となった。一方、入力データの相違により、破壊確率の小さい場合に結果が異なる場合があるという知見が得られた。このほか、各機関による感度解析として、高温予荷重や上部棚破壊靱性の影響に関する結果が得られた。
38000804
Standard data of dose conversion coefficients in Japan
坂本 幸夫; 佐藤 理*; 平山 英夫*
Proceedings of 8th Specialists' Meeting on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-8) , p.25-33(2010) ; (JAEA-J 07432)
- 旧原研の研究成果を取り入れた「放射線遮へい計算のための線量換算係数:2004」が、日本原子力学会の標準委員会から公刊された。この標準は、ICRP1990年勧告に基づいた実効線量に対するもので、エネルギーが10GeVまでの光子及び5GeVまでの中性子に対する日本での評価データが含まれている。また、遮へい計算で用いられるエネルギー多群の断面積データに対応した群平均の線量換算係数も示されている。
38000805
Thick target neutron yield at 0 degree by 250 and 350 MeV protons
岩元 洋介; 谷口 真吾*; 中尾 徳晶*; 糸賀 俊朗*; 中村 尚司*; 中根 佳弘; 中島 宏; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 山川 裕司*; 大石 晃嗣*; 民井 淳*; 畑中 吉治*
Proceedings of 8th Specialists' Meeting on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-8) , p.195-203(2010) ; (JAEA-J 07433)
- 250, 350MeV陽子入射による0度方向における厚い炭素,アルミニウム,鉄,鉛のターゲットからの中性子エネルギースペクトル測定を大阪大学核物理研究センター(RCNP)の中性子実験室で行った。中性子エネルギーは、陽子入射エネルギーから10MeVまでの範囲で飛行時間法により導出した。実験データと比較するために、粒子・重イオン輸送計算コードシステムPHITS及びMCNPXコードによる計算を行った。計算結果は、すべてのターゲットにおいて、中性子エネルギー20MeV以上で実験結果を過小評価することがわかった。
38000806
The Present status of the PHITS code
仁井田 浩二*; 中島 宏; 佐藤 達彦; 松田 規宏; 岩元 洋介; 坂本 幸夫; 岩瀬 宏*; Sihver, L.*; Mancusi, D.*
Proceedings of 8th Specialists' Meeting on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-8) , p.313-320(2010) ; (JAEA-J 07434)
- 粒子・重イオン輸送計算コードは、放射線治療,核破砕中性子源そして宇宙技術などさまざまな目的で用いられるとともに加速器施設の設計に必要不可欠なものである。そこで原子力機構は粒子・重イオン輸送計算コードシステムPHITS(Particle and Heavy Ion Transport code System)を開発している。PHITSは(1)200GeVまでのハドロン-原子核反応,(2)10MeV/核子から100GeV/核子までの核子-核子衝突,(3)重イオン及び10-5eVまでの低エネルギー中性子を含むハドロン,レプトンの輸送をそれぞれシミュレーションできる3つの重要な機能を持つ。この報告では、PHITSコードに組み込まれているモデルの紹介と加速器施設に関するPHITSコードのベンチマークテストについて述べる。
38000807
Ultrafast pulse radiolysis methods
Belloni, J.*; Crowell, R. A.*; 勝村 庸介; Lin, M.; Marignier, J. L.*; Mostafavi, M.*; 室屋 裕佐*; 佐伯 昭紀*; 田川 精一*; 吉田 陽一*; De Waele, V.*; Wishart, J. F.*
Recent Trends in Radiation Chemistry , p.121-160(2010) ; (JAEA-J 07435)
- 放射線誘起高速現象を測定するための高速分光装置の開発と応用について、世界各国で進められているプロジェクトも合わせてまとめた。
38000808
Radiolysis of supercritical water
Lin, M.; 室屋 裕佐*; Baldacchino, G.*; 勝村 庸介*
Recent Trends in Radiation Chemistry , p.255-277(2010) ; (JAEA-J 07436)
- 高温・超臨界水の放射線化学研究に関するこの10年の研究成果(放射線分解生成物の収量や反応性,過渡的化学種のスペクトル変動,超臨界状態下における密度効果等)についてまとめた。
38000809
JAEA-AMS-MUTSUの現状2008-2009
鈴木 崇史; 乙坂 重嘉; 田中 孝幸; 甲 昭二; 木下 尚喜; 山本 信夫
第22回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集 , p.107-110(2010) ; (JAEA-J 07437)
- 日本原子力研究開発機構むつ事務所のタンデトロン加速器質量分析装置(JAEA-AMS-MUTSU: High Voltage Engineering Europa製Model 4130-AMS)は、最大加速電圧3MVのタンデム型加速器と炭素及びヨウ素同位体比測定用の2本のビームラインから構成されている。炭素とヨウ素の定常測定はそれぞれ平成11年12月,平成15年5月から開始され、これまで海洋環境における放射性核種の移行挙動にかかわる研究等におもに利用されてきた。平成18年度からは共用施設となり、原子力機構内外の種々のテーマでの測定に利用されている。本稿では、平成20年度の運転状況と測定データのクオリティの確認結果について報告する。
38000810
イオン液体中への酵素の導入
下条 晃司郎; 後藤 雅宏*
イオン液体III; ナノ・バイオサイエンスへの挑戦 , p.169-177(2010) ; (JAEA-J 07438)
- イオン液体を酵素反応の媒体として利用する研究が近年注目されている。しかし、酵素は本来水溶性であるため、イオン液体中に溶解させることは難しい。仮に溶解できたとしても、イオン液体により相互作用を受ける酵素は、天然状態の高次構造を維持することが困難であり、その機能が低下することが一般的である。本稿では、イオン液体へ酵素を安定に導入する手法として、(1)ポリエチレングリコール(PEG)被覆酵素,(2)PEGによる酵素の化学修飾,(3)酵素包括固定化ゲル,(4)クラウンエーテルによるタンパク質超分子錯体,(5)逆ミセルによる酵素の固定化について概説する。
38000811
HCl分子の複数軌道からのレーザー電場トンネルイオン化
赤木 浩; 乙部 智仁
Japanese Scientists in Science 2009 , p.49(2010) ; (JAEA-J 07439)
- Science誌に発表した論文"Laser tunnel ionization from multiple orbitals in HCl" [Science vol.325, p.1364-1367 (2009)]の内容及び研究グループを紹介する。
38000812
14C実験室間の比較研究; 名古屋大学と原子力機構むつAMSシステム
中村 俊夫*; 田中 孝幸; 甲 昭二; 太田 友子*
名古屋大学加速器質量分析計業績報告書,21 , p.159-165(2010) ; (JAEA-J 07440)
- AMSによる14C年代測定の研究室間比較研究を名古屋大学と原子力機構で行った。使用した考古学試料は、2種類であり、山梨県韮崎市教育委員会より提供された。1つは、年代既知の炭化米であり、新府城跡から採取された。この試料は、武田勝頼が1582年に、織田・徳川連合軍との戦により、火を放ち落城させた際、炭化した米である。もう一方の試料は、宿尻第二遺跡より採取された桃の種子及びオニグルミの殻の炭化物である。これらの試料での2研究室におけるAMSによる14C年代測定の結果は、統計誤差内でよく一致していた。また、年代既知の炭化米の較正年代は、新府城が落城した年代と一致していた。
38000813
Suppression of beam loss at the bending magnet of the first arc in the J-PARC linac
佐甲 博之; 池上 雅紀*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.217-219(2010) ; (JAEA-J 07441)
- J-PARCリニアックでの最大ビームロスが第一アーク部の第一偏向磁石のH-ビーム偏向方向と反対側で観測された。このロスの発生源の有力候補はLEBTでイオン化したH+であったが、実際H+はMEBT1においてステアリング磁石でH+と分離されワイヤスキャナーモニターで測定された。このH+はMEBT1の偏向磁石とステアリング磁石によりH-と分離され、ビームチョッパー用のスクレーパーで除去された。この方法により、チョッピング性能は以前と同じ水準を保ちながら、ビームロスと残留放射能を格段に減少させることができた。
38000814
Wire scannerモニターを用いたJ-PARC MEBTチョッパーの調整
佐藤 進; 三浦 昭彦; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 吉川 博; 長谷川 和男; 小林 鉄也
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.298-300(2010) ; (JAEA-J 07442)
- J-PARCでは、数百マイクロ秒の幅を持ったマクロパルスを、MEBTにおいて1MHz程度のRFチョッパーを用いることにより、中間バンチ構造を形成させて、下流のDTL加速空洞に入射する。ビームの蹴り残しは、チョッパーより下流に設置されたワイヤースキャナーからの信号を、直後におかれたプリアンプで増幅することにより、測定した。その結果を報告する。
38000815
J-PARC RCSキッカーシステムにおける高電圧コネクタの絶縁耐圧の改善
菅沼 和明; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 高柳 智弘; 富樫 智人; 植野 智晶
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.569-571(2010) ; (JAEA-J 07443)
- J-PARC RCSキッカーシステムは、充電電圧60kV,繰返し25Hzのパルス電磁石システムである。これまで、3500時間程度の運転を行い、高電圧パルス伝送用同軸ケーブルのコネクタで、絶縁油が茶褐色に変色し、粘着性の固形物が発生した。このため電源の保守頻度が非常に増え問題となっていた。原因調査のため、変色した絶縁油について油中に含まれるガスの分析を実施した。300℃以下でおこる油の劣化と放電による油の劣化が推測された。また、コネクタ形状のシミュレーションを行った。絶縁油上部の空気層や、受側コネクタのポリエチレン先端で、電界の集中が起きやすいことがわかった。電界が緩和される構造をシミュレーションにより決定し、実際に通電し内部の状況を観察した。結果としてコネクタ内部の空気層をなくすことと、外筒の内径を広くすることで、油の劣化が減少し絶縁耐圧を改善することができた。
38000816
J-PARC DTL・SDTL空洞トラブル報告
伊藤 崇; 浅野 博之; 田中 宏和*; 久保田 親*; 南茂 今朝雄*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.690-692(2010) ; (JAEA-J 07444)
- J-PARCリニアック部を構成しているDTL及びSDTLは、加速器トンネル内へのインストール後2006年10月から運転を開始し、2009年6月まで3年弱運転を行ってきた。現在DTL及びSDTLはほぼ安定に稼働しビーム加速を行っているが、これまでトラブルが皆無だったわけではない。メンテナンス期間中に判明し対策を行ったトラブルもあるが、ビーム加速中に発生したトラブルもある。後者の場合ビーム加速を停止してしまうため、ユーザーへのビーム供給時間を奪い多大な迷惑をかけることになる。本稿では、これまでに起こったトラブルの中からおもにDTL・SDTL空洞本体、及びその付属機器に起因して発生したトラブルについて報告する。
38000817
J-PARCにおけるRFQの現状
長谷川 和男; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 小林 鉄也; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 川又 弘史*; 堀 洋一郎*; 齊藤 芳男*; 山口 誠哉*; 久保田 親*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.693-695(2010) ; (JAEA-J 07445)
- J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきたが、2008年秋の運転からRFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。これを受けて、継続したコンディショニングによる状態の回復を試みると同時に、RF制御の改善,真空ポンプ増強,イオン源運転パラメータの変更などの改善に努め、ビーム運転を継続するまでに回復した。本発表では、こうしたJ-PARC-RFQの状況と改善点について報告する。
38000818
J-PARCリニアックACS加速空洞増強におけるモニターシステムの設計
三浦 昭彦; 佐藤 進; 佐甲 博之; 吉川 博; 長谷川 和男; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.733-735(2010) ; (JAEA-J 07446)
- J-PARC線形加速器(リニアック)は、現在181MeVのビームエネルギーにて運転を行っているが、より高エネルギーの粒子を下流のシンクロトロンに入射するため、平成20年度末より、ACS加速空洞の増強を行う計画が開始した。これに伴い、ACS加速空洞におけるビームコミッショニングを行うためのモニター類の設計を開始し、製作を進めている。本稿では、ビームコミッショニングに用いられるモニター類について紹介するとともに、ACS加速区間におけるモニターシステムの設計について言及する。また、縦方向のミスマッチを診断するための縦方向プロファイルモニターの導入について紹介する。
38000819
J-PARC RFQ用RFカップラの設計
近藤 恭弘; 長谷川 和男; 森下 卓俊; 内藤 富士雄*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1038-1040(2010) ; (JAEA-J 07447)
- J-PARCでは、大強度での安定運転にむけて、現行RFQを置き換えるRFQを製作中である。このRFQの諸元は、現在運転中のものと同様で、周波数324MHz,入射エネルギー50keV,出射エネルギー3MeV,ビーム電流30mA,高周波デューティー3%である。しかしながら、放電の原因となりうるπモード安定化ループに代わり、端版の4本のロッドで2重極モードの周波数を調整するダイポール安定化ロッドを採用し、また、接合方法にロー付けを採用するなど、信頼性向上のための改良が施される。高周波電力を投入するための結合器(カップラ)についても、構造の単純化のために、従来の2本フィードから1本フィードに変更するべく検討中である。最大投入電力は、400kW強,デューティー3%である。本稿では、J-PARCの新RFQ用のRFカップラに関して、その電磁気的設計に関して述べる。
38000820
J-PARCリニアックにおけるRFQ工学設計
森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*; 飯野 陽弼*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1047-1049(2010) ; (JAEA-J 07448)
- J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2007年9月には後段の加速器であるRCSにビーム供給を開始した。2008年秋の運転中、RFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。この事態を受けて、バックアップRFQの製作に着手している。バックアップ機の製作において、ユーザーへのビーム供用が開始されたJ-PARCでの運転を念頭に置き、空洞の安定性に主眼を置いた設計方針を基本としている。本発表では、安定性向上のための工学設計に関する試験結果及び設計進捗状況について報告する。
38000821
J-PARCリニアックにおけるRFQ高周波設計
森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1050-1052(2010) ; (JAEA-J 07449)
- J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。2009年6月より本格的にJ-PARCにおけるビーム供用が開始された。2008年秋の運転中、RFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。そこで、現在使用しているRFQのバックアップ機として、RFQを新規に製作することとした。本発表では、3次元電磁界シミュレーションを用いたRFQにおける高周波設計検討結果について報告する。
38000822
J-PARCリニアックのデジタルLLRF制御における空洞起ち上げのための入力周波数変調制御
小林 鉄也; 穴見 昌三*; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1065-1067(2010) ; (JAEA-J 07450)
- J-PARCリニアックの低電力高周波制御では、空洞に電力を入れ始める際に、空洞チューナー共振周波数の自動制御を行っている。このチューナー制御に代わって新たに、空洞入力の周波数を離調度に合わせて変調させる方式をデジタルFB制御システムに導入する。その方法として、出力制御するIQ変調器で位相を回転させることで周波数変調を行う。離調度は、RFパルス後の空洞減衰時(自由振動)の位相変化を測定することで求められ、それにより、FPGAでIQ変調器の位相回転を自動制御する。この方式の導入においてはハードウェアの変更を全く必要とせず、チューナー製造におけるコストダウンもしくは耐久性の向上が期待される。
38000823
J-PARCリニアック972MHz高周波デジタルフィードバック制御システム
小林 鉄也; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 松本 利広*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*; 岡田 喜仁*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1068-1070(2010) ; (JAEA-J 07451)
- J-PARCリニアックでは972MHzのRFシステムによる400MeVエネルギーへの増強計画が進められている。その加速電界の安定性は振幅,位相それぞれ±1%, ±1度以内が要求されている。デジタルFBの基本コンセプトは現在の324MHzのシステムと同じでコンパクトPCI筐体を用いる。大きな違いは、RF信号/クロック信号発生器(RF&CLKボード),ミキサー及びIQ変調器(IQ&Mixerボード)、そしてデジタル制御のアルゴリズムである。現在の324MHzの空洞に比べ、高い周波数により減衰時間が速くなるため、チョップドビーム負荷補償が大きな開発要素の一つである。この報告では972MHzデジタルフィードバックシステムの特徴や性能について、模擬空洞を用いた評価結果をまとめた。
38000824
ACS TUNERコントローラの開発
鈴木 浩幸; 小林 鉄也; 平野 耕一郎; 内藤 富士雄*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM) , p.1074-1076(2010) ; (JAEA-J 07452)
- J-PARC linacは、エネルギー増強計画のため、ACS加速管の開発及び試験を行ってきた。そこで使用されているチューナーコントローラは、SDTLやDTLなどで開発されたものを流用している。しかしながら近年、製作費の低減及び性能の改善要望から、既存のチューナーではノイズによるポジション位置のチラツキ、制御方式がパルス制御ではないために起こる精度(±10μm)の限界などの理由から、新たに開発した場合の方が低価格で高性能なコントローラが製作できると考え、チューナーコントローラの試作機の開発を行った。それにより、高精度な制御精度(±5μm)が得られ、ノイズが原因のポジション位置のチラツキもなくなり、なおかつ製作コストも従来の1/2以下にできたのでそれらについて詳しく報告する。
38000825
Non-destructive depth profiling for the surface of β-FeSi2 thin films by XPS and XAS
山本 博之; 江坂 文孝
Photon Factory Activity Report 2008, Part B , p.74(2010) ; (JAEA-J 07455)
- β-FeSi2は受発光素子など幅広い応用が期待される半導体材料である。しかしながらその表面に関しては未知な点も多く、正確な構造・組成の把握及びその制御が、実用化に向けた課題の一つである。本研究では、放射光を励起源としたX線光電子分光(XPS)法及びX線吸収分光法により、イオンビームスパッタ蒸着法により成膜したβ-FeSi2薄膜表面の化学状態について分析を行った。基板温度973Kで成膜したβ-FeSi2薄膜のXPS測定結果から、励起エネルギーの減少とともにSiO2及びSiOxに起因するピークの割合が増加した。解析の結果、最表面に1nm以下のSiO2層が、さらにその直下にSiOx層が形成されていることが確認された。またXASによるFe-L吸収端測定では、873Kで成膜した場合には未反応の鉄、1173Kではα-FeSi2の存在の可能性が示唆された。
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