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。

2011年1月


39000017
Fluorine-vacancy defects in fluorine-implanted silicon studied by electron paramagnetic resonance
梅田 享英*; 磯谷 順一*; 大島 武; 小野田 忍; 森下 憲雄; 小此木 堅祐*; 白竹 茂*
Applied Physics Letters 97(4), p.041911_1-041911_3(2010) ; (JAEA-J 08248)
 In this study, fluorine-vacancy defects (FnVm) in Silicon (Si) were investigated by electron paramagnetic resonance, EPR. The FnVm vacancies in Si were created using fluorine ion implantation at room temperature and subsequent annealing up to 700 ℃. As a result, the most primitive center was FV2 (the F0 center) in the case of initial stage of F implantation. With increasing the implanted F ions or annealing to the sample, other FnVm defects with more accumulation of F atoms appeared. Then, the F1 center (FnV5) was observed as the most stable center. The next one was the F2 center (FnV2). FnV3 defects were not found in this study. FnV4 defects were probably detected as the F3 center.

39000018
Activities on public awareness of a prototype fast breeder reactor, Monju, and casebook of potential troubles
柳澤 務; 田畑 広明; 森 将臣
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet) 2(1), 7p.(2010) ; (JAEA-J 08249)
 高速増殖原型炉もんじゅでは、1995年に発生したナトリウム漏えい事故後、失った信頼を回復するためさまざまな理解活動に取り組んできた。その中で、「もんじゅ」のプラント状況の進捗に応じて「想定される事故・トラブル等の事例とその対応」を取りまとめ、作成・配布し、運転再開に向けた理解活動を続けており、これらの取り組みについて紹介する。また、「もんじゅ」の概要・特徴などについても紹介するとともに、最近「もんじゅ」で発生したトラブルや国内外のトラブル事例も踏まえ、さらに、運転再開(性能試験開始)時に実施する炉心確認試験のときに想定されるトラブル事例と合わせて追補版として取りまとめており、これらの運転再開に向けた取り組みを紹介する。

39000019
A Review of fusion and tokamak research towards steady-state operation; A JAEA contribution
菊池 満
Energies (Internet) 3(11), p.1741-1789(2010) ; (JAEA-J 08250)
 核融合研究開発50年を記念して核融合の基礎と定常トカマク炉の概念とそれに向けた研究の進展についてのレビューである。1990年に筆者が検討したブートストラップ電流を用いた定常トカマク炉SSTRの概念形成以降、トカマク研究は先進トカマク研究として大きく発展してきた。本レビューではトカマクにおける電流形成とMHD安定性に絞ったレビューを行った。

39000020
Proton resonance elastic scattering in inverse kinematics on the medium heavy nucleus 68Zn
今井 伸明*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 牧井 宏之; 光岡 真一; 長江 大輔*; 西中 一朗; 西尾 勝久; 山口 香菜子*
European Physical Journal A 46(2), p.157-160(2010) ; (JAEA-J 08251)
 An isobaric analog resonance of 69Zn was studied by the resonance elastic scattering of p(68Zn,p) with a 5.5-MeV/nucleon 68Zn beam and a thick polyethylene target. The excitation function of the differential cross section of proton elastic scattering was measured around 0 degrees in the laboratory frame by the thick target inverse kinematics method. The angular momentum, and proton and total widths of the resonance assigned using an R-matrix calculation are in good agreement with earlier measurements performed using normal kinematics, demonstrating that the thick target inverse kinematics method is a useful tool for studying the single particle structures of neutron-rich nuclei.

39000021
Tritium permeation behavior in SiC/SiC composites
磯部 兼嗣; 山西 敏彦; 小西 哲之*
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1012-1015(2010) ; (JAEA-J 08252)
 SiC/SiC複合材料の一つであるNITE-SiC/SiCのトリチウム透過について、低水素分圧及び軽水素で希釈された場合の透過挙動を調べた。トリチウムを用いることで、0.6Paの低水素分圧における水素透過を測定することに成功し、その定常透過フラックスが9.5×10-12[mol/m2sec]であることを明らかにした。トリチウムを軽水素で希釈した場合、同一のトリチウム分圧(0.6Pa)であっても、希釈度が増加するに伴い透過フラックスが減少することが明らかになった。

39000022
Measurement of TPR distribution in natural Li2TiO3/Be assembly with DT neutrons
近藤 恵太郎; 立部 洋介; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 高倉 耕祐; 大西 世紀; 今野 力
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1229-1233(2010) ; (JAEA-J 08253)
 原子力機構FNS施設で過去に実施したブランケット核特性実験で、以下のような実験と解析の不一致が指摘されている。(1)6Li濃縮Li2TiO3とベリリウムを用いた体系で、SS316製の中性子反射体でDT中性子源を囲むと、トリチウム生成率(TPR)が10%程度過大評価になる。(2)天然Li2Oペブルをベリリウムで挟んだ体系で、後ろのベリリウム境界付近でTPRが10%程度過大評価になる。これらの問題点をよりはっきり調べるため、本研究では天然Li2TiO3とベリリウムを用いた体系を構築し、リチウム層でのTPRを測定して計算値と比較を行った。Li2CO3ペレット検出器を用い、リチウム層中でのTPR分布を詳細に測定し、反射体を使用した場合と使用しなかった場合の影響を調べた。その結果、TPRの測定値と計算値は6%の測定誤差の範囲内でよく一致し、過去の実験で見られた反射体による計算の過大評価、及び後ろのベリリウム層との境界付近での計算の過大評価は認められなかった。

39000023
Search for reality of solid breeder blanket for DEMO
飛田 健次; 宇藤 裕康; Liu, C.; 谷川 尚; 鶴 大悟; 榎枝 幹男; 吉田 徹; 朝倉 伸幸
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1342-1347(2010) ; (JAEA-J 08254)
 出力2.95GWの核融合原型炉における実現可能性の高いブランケット概念を明確にするため核熱解析による設計検討を行った。ITER-TBMの日本案との連続性を考慮し、水冷却固体増殖ブランケット概念とし、トリチウム増殖材及び中性子増倍材の使用温度を満足するよう内部構造を決定した。また、冷却材領域比を低減し必要なトリチウム増殖比を確保するため、冷却水条件は23MPa, 290〜360℃とした。ピーク中性子負荷(Pn=5MW/m2)となる外側赤道面付近のブランケットではトリチウム自給条件には達しないが、低Pn領域のブランケットではトリチウム増殖に余剰があり、全体で見るとトリチウム自給を何とか満足できることを示した。本研究に基づく将来の研究の方向性を併せて提示する。

39000024
Recent R&D results on polymeric materials for a SPE-type high-level tritiated water electrolyzer system
岩井 保則; 佐藤 克美; 廣木 章博; 玉田 正男; 林 巧; 山西 敏彦
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1421-1425(2010) ; (JAEA-J 08255)
 固体高分子電解型高濃度トリチウム水電解システムに使用する高分子材につき耐酸性や耐放射線性を精査した。バイトン,アフラス,変性PPE樹脂,カプトンポリイミドを二年間にわたり高濃度硫酸に浸漬した結果、伸び率等の機械的特性に大きな変化が生じないことを明らかとした。また、1500kGyまで電子線で照射したナフィオン電解膜の室温水蒸気飽和条件におけるイオン伝導度では1000kGyを超える試料で若干の低下が見られた。Oリングシールに使用するゴム材のデュロメータ硬度の放射線影響については1500kGyまで照射したバイトン,アフラス等は若干硬度が上昇することを明らかとしたが、Oリングシールとして十分に使用可能な柔軟性は維持をしていた。放射線照射に伴う架橋や分解の進展により、一般に照射量の上昇とともに大きく増加するゴム材中のトリチウム水滞留量について、バイトンは1500kGyまでトリチウム水滞留量がほぼ一定値に安定することを見いだした。

39000025
Failure and its mechanism of LWR and research reactor fuels
柳澤 和章
International Journal of Nuclear Safety and Simulation 1(3), p.246-257(2010) ; (JAEA-J 08256)
 軽水炉燃料はUO2ペレットを円筒状のジルカロイの鞘で被覆したものであるし、研究炉燃料はUAlx又はU3Si2を芯材とし、Al-Mg合金で板状に被覆したものである。(1)軽水炉燃料はノルウェーにあるハルデン炉(HBWR)で最大約20MWd/kgUまでベース照射しその後出力急昇試験に掛けてPCI破損の有無を確かめた。結果は、HBWR条件で得た破損しきい値よりもLWR条件で得た破損しきい値のほうが低かった。炉内実験データは燃料ふるまい計算コードFEMAXIに供給し、PCI破損応力とFPガス放出率(FGR)を求めた。(2)未照射又は照射済軽水炉燃料をNSRRRにてパルス照射し、破損とそのメカニズムを調べた。未照射燃料は260cal/g·fuelで破損し、溶融脆化が破損メカニズムである。照射済燃料はPWRについて調べたが、118cal/g·fuelで燃料は縦方向に一稜線沿いに大きく裂けた。大きなPCMI(ペレット-被覆管機械的相互作用)と過渡的FGR(核分裂ガス放出)の重畳がメカニズムとして考えられる。研究炉用シリサイド燃料は、溶融点以下において被覆を貫通する割れで破損した。これは燃料板上に生じた局所的な不均一温度分布により発生するクェンチ時の引張応力がメカニズムである。

39000026
Composition dependence of magnetic and magnetotransport properties in C60-Co granular thin films
菅井 勇*; 境 誠司; 松本 吉弘; 楢本 洋*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅; 前田 佳均
Journal of Applied Physics 108(6), p.063920_1-063920_7(2010) ; (JAEA-J 08257)
 Composition dependence of magnetic and magnetotransport properties in C60Cox thin films exhibiting large magnetoresistance TMR effect was investigated in the Co composition range of x=8-20, where x denotes the number of Co atoms per C60 molecule. The composition dependence of magnetic property revealed a structural transition from well-defined granular structures in the range of x=8-17 to magnetically and electronically coupled states of Co nanoparticles over x=17. As a result of the structural change, the MR behavior became different between the two composition regions separated at x=17. It is found that the zero-bias MR ratio and also the strength of the voltage dependence are in proportion to the charging energy to Co nanoparticles in the samples with well-defined granular structures. The present results indicate that the charging effect of Co nanoparticles plays an important role in the anomalously large MR effect of C60-Co granular films.

39000027
Iron distributions in the water column of the Japan Basin and Yamato Basin (Japan Sea)
藤田 聡志*; 久万 健志*; 石川 聡子*; 西村 将太郎*; 中山 雄太*; 牛坂 理美*; 磯田 豊*; 乙坂 重嘉; 荒巻 能史*
Journal of Geophysical Research 115(C12), p.C12001_1-C12001_12(2010) ; (JAEA-J 08259)
 海洋において鉄は、生物生産を制御する栄養元素として機能することが知られているが、海水中での挙動は未解明な点が多い。本研究では、海水中の鉄の分布を決定する因子を明らかにするため、日本海の7観測点で海水を採取し、全鉄(未濾過)及び溶存鉄(0.22マイクロメートル以下の成分)の濃度を測定した。併せて、海水の生物・化学特性を示す成分(栄養塩,酸素,クロロフィル,腐植物質濃度等)を測定した。海水中の溶存鉄濃度は、表層では極めて低く、中層(1km深)に極大を示し、底層(2km以深)で一定値となった。この分布は、表層での生物活動による鉄の取り込みと、生物粒子の中層での無機化によって決定付けられると推測された。海域によってその絶対値は異なるものの、底層における全鉄濃度は透過率の減少とともに指数関数的に増加することがわかった。この結果から、底層における懸濁物の輸送が、海水中の全鉄濃度を決定付けていると考えられる。

39000028
Measurement of neutron capture cross section ratios of 244Cm resonances using NNRI
後神 進史*; 木村 敦; 原田 秀郎; 大島 真澄; 太田 雅之*; 古高 和禎; 金 政浩; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 鬼柳 善明*; 木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 堀 順一*; 藤井 俊行*; 福谷 哲*; 高宮 幸一*
Journal of Nuclear Science and Technology 47(12), p.1097-1100(2010) ; (JAEA-J 08262)
 核変換システムや革新的核燃料サイクルシステムに必要なマイナーアクチノイド核種の正確な核データを得るために、J-PARC MLFのBL04に設置されたNNRIにて244Cmの中性子捕獲反応断面積測定を行った。測定の結果から244Cm中性子共鳴の捕獲反応断面積比率を導出し、実験結果とJENDL-3.3の評価値との比較を行った。既存データは原爆実験による1件のみであり、今回の結果は加速器施設にて行われた世界初の実験結果である。今後、詳細なデータ解析や実験条件の改善を行うことで、捕獲断面積の絶対値取得が期待される。

39000029
Reliability of core exit thermocouple for accident management action during SBLOCA and abnormal transient tests at ROSA/LSTF
鈴木 光弘; 中村 秀夫
Journal of Nuclear Science and Technology 47(12), p.1193-1205(2010) ; (JAEA-J 08263)
 機構が、PWRを模擬するROSA計画大型非定常試験装置(LSTF)を用いて行った小破断冷却材喪失事故(SBLOCA)と異常過渡事象に関する13回の模擬実験を対象に、炉心の過熱を検出してアクシデントマネジメント策開始の判断に用いられる炉心出口温度計(CET)の特性を系統的に調べ、あらためて次の諸点をまとめた。LSTFは、高さ実寸,実機圧力で容積比1/48を有する世界最大のPWR模擬装置である。(1)一般にCETで炉心過熱の検出が可能であるが、炉心過熱部と比べて検出時間と温度上昇に遅れを伴う。(2)この遅れの共通原因の1つは、炉心出口と外周部の金属構造材による冷却効果である。(3)著しく高圧あるいは低圧の条件下では、CET温度の代替指標として、その過熱度が必要である。(4)ホットレグから著しい量の流下水がある場合には、CETは過熱温度を検出しなかった。さらに、これらの実験結果のPWRへの適用性を検討した。

39000030
Reply to comment on "A Statistical-mechanical method to evaluate hydrogen solubility in metal"
小河 浩晃
Journal of Physical Chemistry C 114(36), p.15544-15545(2010) ; (JAEA-J 08264)
 Boureau教授のコメントに対する回答書である。

39000031
The Configuration and electronic state of SO3 adsorbed on Au surface
鈴木 知史; 中桐 俊男
Journal of Physics and Chemistry of Solids 72(1), p.10-16(2011) ; (JAEA-J 08265)
 日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉で(FBR)発生する熱と電気を利用した水素製造プロセスとして、ハイブリッド熱化学法を開発している。このプロセスには、三酸化イオウ(SO3)分解が含まれている。しかしながら、SO3の電気分解の反応機構は明らかでなく、さらなる高性能化には、反応機構を明らかにする必要がある。これまでに、第一原理計算を実施してSO3のPt電極表面への吸着・解離反応を明らかにしてきた。さらに電極の高性能化のため、実験より比較的優れた特性を示したAuについての検討を行うため、第一原理計算を実施した。計算結果より、Au表面上でSO3は6種類の安定構造を取ることが明らかとなった。

39000032
First-principles description for coherent phonon generation in diamond
篠原 康*; 川下 洋輔*; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Journal of Physics; Condensed Matter 22(38), p.384212_1-384212_4(2010) ; (JAEA-J 08266)
 時間依存密度汎関数法に基づいたダイアモンド内部のコヒーレントフォノンの第一原理計算を行った。時間依存Kohn-Sham方程式を実時間実空間法を用いて解き短パルスレーザーと結晶中の電子ダイナミクスを計算した。その結果イオンに働く力の選択則について計算結果と実験結果が定性的に一致することがわかった。

39000033
Orientation dependence of Pd growth on Au electrode surfaces
高橋 正光; 田村 和久; 水木 純一郎; 近藤 敏啓*; 魚崎 浩平*
Journal of Physics; Condensed Matter 22(47), p.474002_1-474002_9(2010) ; (JAEA-J 08267)
 Thin Pd films which were electrochemically grown on Au(111) and Au(001) electrodes have been investigated by surface X-ray scattering. Comparison of Pd/Au(111) and Pd/Au(001) growth modes shows similarity in the first layer deposition. On Au(111) and Au(001) substrates, Pd follows the crystal structure of the substrates and forms a pseudomorphic monolayer. Beyond 2 ML, however, Pd films grown on Au(111) are relaxed, although there are still pseudomorphic layers at the interface. In contrast, Pd films on Au(001) continue to grow pseudomorphically over 10 ML. The difference in the growth mode between (111) and (001) surfaces is not ascribable only to anisotropy in the elasticity of the film. The relationship between a growing surface and an allowed gliding plane in misfit dislocations is presented as a crucial factor determining the critical thickness of the film.

39000034
Magnetic properties and ferromagnetic microstructures in Al-doped La1-xSrxMnO3
森 茂生*; 吉留 和弘*; 永峰 佑起*; 戸川 欣彦*; 吉井 賢資; 竹中 康司*
Journal of Physics; Conference Series 200, p.012129_1-012129_4(2010) ; (JAEA-J 08268)
 ぺロスブスカイトマンガン強磁性酸化物La1-xSrxMnO3のマンガンサイトにアルミニウムをドープした場合の磁性の変化について、磁化測定とローレンツ顕微鏡を使って調べた。x=0.175でアルミ置換量5%のLa0.825Sr0.175Mn0.95Al0.05O3は、116Kで菱面体晶から斜方晶への転移が起こることがわかった。この転移温度以下では、強磁性磁化の微かな減少が見られた。また、ローレンツ顕微鏡観察からは、この転移に伴い、強磁性ドメインにはストライプパターンが出現することがわかった。この試料の帯磁率測定からは、65K以下で帯磁率ピークの周波数依存性が見られた。これらの実験結果などから、非磁性のアルミニウムイオンをマンガンに置換した場合の磁性に関する影響について考察する。

39000035
Electrodynamics and intrinsic Josephson effects in multi-gap superconductors
小山 富男*; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Journal of Physics; Conference Series 248, p.012036_1-012036_6(2010) ; (JAEA-J 08269)
 本論文では、2ギャップ超伝導体固有ジョセフソン接合列におけるジョセフソン効果の理論を構築する。低エネルギー有効ラグランジアンからシステムを記述する運動方程式が導出される。この方程式から接合列と垂直方向に伝播する集団励起モードとして縦ジョセフソン・プラズマモード及びジョセフソン・レゲットモードが出現することがわかる。運動方程式の数値シミュレーションにより電流-電圧特性が求められる。電流-電圧特性はBi-2212固有ジョセフソン接合列とよく似た多重分岐構造を有する。ジョセフソン振動数がジョセフソン・レゲット振動数に近づくとき、ジョセフソン・レゲットモードが励起される。われわれは、その共鳴電圧では、電流-電圧特性の低電圧分岐においてステップ状の構造が出現することを示す。

39000036
Theory of Josephson effects in iron-based multi-gap superconductor junctions
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
Journal of Physics; Conference Series 248, p.012090_1-012090_8(2010) ; (JAEA-J 08270)
 鉄系超伝導の発見以来、この新規超伝導材料を利用したジョセフソン接合に関する精力的な研究が行われている。鉄系超伝導体の興味深い性質の一つとして、複数の超伝導ギャップが存在する点がある。こうして、鉄系超伝導体を含むジョセフソン接合は多重トンネル径路を持つデバイスとなり、その特性を明らかにすることは緊急の課題である。本講演ではこうしたジョセフソン接合に関する理論解析を行い、複数ギャップ間の相対ゆらぎと鉄系超伝導のペア対称性が典型的なジョセフソン効果であるシャピロステップを劇的に変化させることを示す。

39000037
X-ray photoemission spectroscopy analysis of N-containing carbon-based cathode catalysts for polymer electrolyte fuel cells
丹羽 秀治*; 小林 正起*; 堀場 弘司*; 原田 慈久*; 尾嶋 正治*; 寺倉 清之*; 池田 隆司; 腰越 悠香*; 尾崎 純一*; 宮田 清蔵*; 上田 茂典*; 山下  良之*; 吉川 英樹*; 小林 啓介*
Journal of Power Sources 196(3), p.1006-1011(2011) ; (JAEA-J 08271)
 固体高分子形燃料電池用窒素含有炭素ベース正極触媒3種類の電子構造を硬X線光電子分光で調べた結果を報告する。炭素1sスペクトルから酸素還元活性にはsp2炭素ネットワークが重要であること、窒素1sスペクトルから高活性なサンプルはグラファイト様窒素をより多く含むことがわかった。

39000038
Magnetic and dielectric study of R0.5Sr0.5MnO3 (R = Gd, Tb and Dy)
吉井 賢資; 平光 雄介*; 岡島 由佳*; 米田 安宏; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 中村 彰夫; 下条 豊; 石井 慶信*; 森井 幸生; 池田 直*
Materials Research Bulletin 45(11), p.1574-1580(2010) ; (JAEA-J 08272)
 R0.5Sr0.5MnO3 (R=Gd, Tb, Dy)の磁性と誘電性を調べた。磁気測定からは、すべての系において40K以下でスピングラス的な相が観測され、中性子散乱の結果と定性的に一致した。このグラス相の起源は、R3+とSr3+のサイズの違いによるランダムネス効果であると考えられる。誘電率測定からは、50Kから300Kの間で5000-10000程度の誘電率が観測され、誘電率はスピングラス転移温度付近でブロードなピークとなった。誘電分散の解析からは、誘電応答の乱雑性が見いだされ、磁性の結果同様、これはR/Srサイトのランダムネスに起因すると考えた。さらに、放射光測定の結果などから、この系の誘電応答はMn-3d電子に由来することが示唆された。

39000039
New surprises "down below"; Recent successes in the synthesis of actinide materials
Sarrao, J. L.*; 芳賀 芳範; Ward, R. C. C.*
MRS Bulletin 35(11), p.877-882(2010) ; (JAEA-J 08273)
 Recent discoveries of novel electronic states, including relatively high-temperature superconductivity, in the actinides point to exciting prospects for future discoveries at the bottom of the periodic table. A key ingredient in all of the successes discussed here is the role of high-quality synthesis in enabling advances. Results on PuCoGa5, NpPd5Al2, and single crystal uranium are discussed.

39000040
Empirical scaling of sawtooth period for onset of neoclassical tearing modes
Chapman, I. T.*; Buttery, R. J.*; Coda, S.*; Gerhardt, S.*; Graves, J. P.*; Howell, D. F.*; 諫山 明彦; La Haye, R. J.*; Liu, Y.*; Maget, P.*; Maraschek, M.*; Sabbagh, S.*; Sauter, O.*; ASDEX Upgrade*; DIII-D*; HL-2A*; JT-60U*; MAST*; NSTX*; TCV*; Tore Supra Teams*; JET-EFDA Contributors*
Nuclear Fusion 50(10), p.102001_1-102001_7(2010) ; (JAEA-J 08275)
 本論文では、ASDEX-U, DIII-D, HL-2A, JET, JT-60U, MAST, NSTX, TCV, Tore Supraにおいて鋸歯状振動と新古典テアリングモード(NTM)の発生について調べた結果について記述している。データベース解析の結果、鋸歯状振動がNTMを誘起したときのベータ値は鋸歯状振動の周期とともに低下することがわかった。また、装置間で鋸歯状振動を比較する場合、鋸歯状振動周期を抵抗性拡散時間で規格化し、プラズマ圧力として規格化ベータ値(βN)を用いることがよいことがわかった。今回の結果をITERに外挿した場合、鋸歯状振動周期が10秒の場合はβN 〜4でNTMが誘起されると予想されるのに対し、鋸歯状振動周期が100秒の場合はβN 〜2でNTMが誘起されると予想されることがわかった。

39000041
Fuelling characteristics of supersonic molecular beam injection in JT-60U
竹永 秀信; 三代 康彦; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; 浦野 創; 朝倉 伸幸; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣
Nuclear Fusion 50(11), p.115003_1-115003_10(2010) ; (JAEA-J 08276)
 JT-60Uにおいて超音速分子ビーム入射による粒子供給に成功した。パルス入射に対応した主プラズマでの密度上昇が観測された。供給効率は背圧や入射方向(低・高磁場側)に大きく依存しないことを明らかにした。同程度の密度まで到達するために必要な供給量は、ガスパフに比べて小さい。ペレット入射と比較すると、供給位置が浅いにもかかわらずほぼ同じである。時間分解能0.167msの高速カメラで測定した発光分布は、背圧6気圧の方が広がっているが、6気圧と2気圧では同程度の侵入位置を示している。この観測結果は、供給効率の弱い背圧依存性と矛盾しない。発光が示す電離領域の先端は、最初のフレームと2番目のフレームを比べると内側に侵入しており、2番目のフレームではセパラトリックスの直ぐ内側近傍に達している。電離領域は、ビームの大きさから十分に拡大しており、拡大度も2番目のフレームで大きくなっている。この結果は、超音速分子ビームとプラズマの相互作用が、超音速分子ビーム入射による粒子供給分布に大きく影響していることを示している。

39000042
Low temperature structure of FeSr2YCu2O6+δ magnetic superconductor
茂筑 高士*; 畑 慶明*; Wuernisha, T.*; 井川 直樹; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 安岡 宏*; 平田 和人*
Physica C 470(Suppl.1), p.S158-S159(2010) ; (JAEA-J 08277)
 FeSr2YCu2O6+δ系超伝導体における結晶構造と超伝導物性との相関を明らかにするため、超伝導体FeSr2YCu2O6+δとCuサイトの一部をZnで置換することで超伝導を発現しない試料FeSr2Y(Cu0.95Zn0.05)2O6+δについて中性子回折実験を行った。その結果、本超伝導体中では磁気超格子に起因する反射は観察されず、磁気秩序は長距離秩序を持たないことが明らかになった。この超伝導体では30K付近で非超伝導体では観測されないCuに関連する特異点が見られたことから、この温度で電荷分布変化が生じている可能性がある。

39000043
Spin excitations in iron oxypnictide superconductor system
社本 真一; 石角 元志; 脇本 秀一; 樹神 克明; 梶本 亮一; 新井 正敏; 福田 竜生; 中村 博樹; 町田 昌彦; 永崎 洋*
Physica C 470(Suppl.1), p.S284-S287(2010) ; (JAEA-J 08278)
 The spin excitations in the LaFeAsO1-xFx system have been studied by inelastic neutron scattering measurements with powder samples. In the parent compound, the spin excitation was observed as a magnetic rod at (π, π, ℓ) in the downfolded tetragonal Brillouin zone. It persisted even in the tetragonal phase at T = 280 K. In the superconducting compounds with x = 0.057 and 0.082, the spin excitations developed below the superconducting transition temperatures up to the same order of magnitude as that in the parent compound, and they were peaked at about 11 meV. The spin excitation, however, almost disappeared in an overdoped compound with x = 0.158, which exhibited only filamentary superconductivity below 7 K. These results indicate that the present superconductivity intimately correlates with the spin fluctuation possibly in relation to the nesting condition between the Fermi surfaces at Γ and M points.

39000044
Magnetic ordering in blocking layer and highly anisotropic electronic structure of high-Tc iron-based superconductor Sr2VFeAsO3: LDA+U study
中村 博樹; 町田 昌彦
Physical Review B 82(9), p.094503_1-094503_5(2010) ; (JAEA-J 08279)
 40K以上の高い超伝導転移温度を示す鉄系高温超伝導体Sr2VFeAsO3は、これまでの第一原理計算による研究では他の鉄系超伝導体とは異なる電子状態を持っており、まったく別の超伝導発現機構を持っているのではないかと疑われていた。本論文ではこの問題に対して、ブロック層のバナジウム原子の電子が強相関系であることを仮定して、新たに電子状態の計算を行い、従来の鉄系超伝導体と同様の電子状態を得たことを報告する。なお、本成果を得るに当たり、強相関電子の効果をLDA+U法を用いて導入し、さらにバナジウム電子に関して反強磁性秩序を仮定したことが解決の糸口となった。これにより、この物質が他の鉄系超伝導体と同様の超伝導発現機構を持っていることが明らかとなり、同種の物質でのより高温での超伝導体開発の可能性を示すものとなった。なお、本成果は原子力分野の材料研究開発にも資する成果である。

39000045
La substitution effect and hyperfine-enhanced 141Pr nuclear spin dynamics in PrPb3; 139La NMR study in Pr0.97La0.03Pb3
徳永 陽; 酒井 宏典; 中堂 博之; 神戸 振作; 安岡 弘志; 鈴木 博之*; Walstedt, R. E.*; 本間 佳哉*; 青木 大*; 塩川 佳伸*
Physical Review B 82(10), p.104401_1-104401_6(2010) ; (JAEA-J 08280)
 PrPb3における長周期構造を持った四極子秩序の発見は、これまでなかった伝導電子を介した長距離型の四極子間相互作用の存在を示唆しており極めて重要である。この四極子秩序はPrサイトへのわずかなLa置換により消失することが知られている。そこでわれわれはLaを3%ドープしたPrPb3において139La NMR測定を行い、La置換がPrPb3に与える局所的な影響を微視的に探った。その結果、Laを置換しても最隣接のPrサイトの結晶場は大きく乱されておらず、非磁性の基底状態は保存されていることが確認された。さらにスピン-格子緩和時間の測定から、低温での予期されない磁気揺らぎの発達を観測した。解析の結果、この揺らぎの発達はPr増強核スピンとLa核との強い結合に起因することを明らかにした。

39000046
Shapiro steps as a direct probe of ±s-wave symmetry in multigap superconducting Josephson junctions
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
Physical Review B 82(14), p.140509_1-140509_4(2010) ; (JAEA-J 08281)
 超伝導デバイス分野では超伝導特性を鋭敏に反映するデバイスの研究開発が要求されている。本発表では、上記課題に関連し、多ギャップ超伝導ジョセフソン接合の理論基盤を構築し、その代表例である鉄系超伝導体の基礎物性を探索するプローブを提案したので報告する。課題解決にあたり、本システム特有の位相モードであるレゲットモードの寄与を適切に取り入れ、その結果、従来とは大きく異なる新たな交流ジョセフソン効果(新たなシャピロ・ステップ)の予言に成功した。また、本成果は新規超伝導体の物性探索のみならず、鉄系超伝導体の新規デバイス応用に対し有用な知見も与えうる。なお、本成果は科学技術振興機構・受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーション研究開発にも資する成果である。

39000047
Quantum critical behavior in heavy-fermion superconductor CeIrIn5
神戸 振作; 酒井 宏典; 徳永 陽; Walstedt, R. E.*
Physical Review B 82(14), p.144503_1-144503_7(2010) ; (JAEA-J 08282)
 重い電子系超伝導体CeIrIn5115In-NMRのスピン-格子緩和時間解析を行い、反強磁性波数付近での動的帯磁率Imχ(qn)のq-, w, T-依存を決定した。それから得られた温度依存:Imχ(Qn)〜 T-3/2と反強磁性相関長ξ〜 T-3/4は3次元のスピン密度波の磁気不安定点に対する理論値と一致した。

39000048
Coherent phonon generation in time-dependent density functional theory
篠原 康*; 矢花 一浩*; 川下 洋輔*; 岩田 潤一*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Physical Review B 82(15), p.155110_1-155110_10(2010) ; (JAEA-J 08283)
 時間依存密度汎関数法(TDDFT)を強レーザー場によるシリコンでのコヒーレントフォノン発生の記述に適応した。われわれの計算は以下のような主な実験的事実を再現した。(1)偏光方向依存性,(2)レーザーの振動数が直接ギャップ以上になった場合のフォノンの増強,(3)振動数をバンドギャップ以下から以上になるときの位相の変化。TDDFTはラマン散乱と電子励起という二つのフォノン励起機構の違いを再現することを明らかにした。計算により得られたフォノン振動の位相は実験結果と定性的に一致した。さらにレーザーの振動数がバンドギャップより遥かに高くなると既存のモデル計算では現れない現象がある可能性を示唆した。

39000049
Effects of spin-orbit coupling and strong correlation on the paramagnetic insulating state in plutonium dioxides
中村 博樹; 町田 昌彦; 加藤 正人
Physical Review B 82(15), p.155131_1-155131_6(2010) ; (JAEA-J 08284)
 MOX燃料の主要成分である二酸化プルトニウムの第一原理計算による研究分野では、多くの場合、正しい電子状態が計算できないことが問題となっていた。本論文では適切な第一原理計算を行うと正しい電子状態が得られることを報告する。なお、問題解決に関しては強相関効果とスピン軌道相互作用の両方を考慮することが重要であり、その理論的根拠も十分である。この解決により、今後、二酸化プルトニウムの第一原理計算による物性評価の精度を大幅に向上させることが可能となり、シミュレーション研究の重要性がますます高まると期待できる。なお、本成果は原子力分野の核燃料研究開発における重要な成果である。

39000050
Inelastic neutron scattering study of the resonance mode in the optimally doped pnictide superconductor LaFeAsO0.92F0.08
社本 真一; 石角 元志; Christianson, A. D.*; Lumsden, M. D.*; 脇本 秀一; 樹神 克明; 伊豫 彰*; 新井 正敏
Physical Review B 82(17), p.172508_1-172508_4(2010) ; (JAEA-J 08285)
 最適ドープされたTc=29Kの超伝導体LaFeAsO0.92F0.08粉末試料の低エネルギースピン励起を非弾性中性子散乱で調べた。その結果、Tc以下のQ=1.15Å-1で磁気散乱強度が増大し、共鳴モードとしてEres=13meVでピークを示した。

39000051
Direct observation of low-temperature superstructure in spin- and charge-frustrated ferrite YFe2O4-δ
堀部 陽一*; 池田 直*; 吉井 賢資; 森 茂生*
Physical Review B 82(18), p.184119_1-184119_5(2010) ; (JAEA-J 08286)
 電子強誘電性を示す標記酸化物につき、透過電子線回折により低温構造を調べた。100K以下で、1/14 2/7 1/14という特徴的な長周期構造を持つ鉄電荷秩序が現れることを見いだした。これは誘電性を持たない構造であり、また、室温近傍の強誘電状態である、1/3 1/3 l/2(l:整数)とは全く異なる状態である。低温での高分解能実空間像からは、FeとY相両方に超格子変調構造が見られた。これらにより、この系特有の長周期構造がY層の格子歪に由来すること、すなわちこの系の誘電性がFe層の電荷秩序状態のみならず希土類層の歪みに左右されていることを議論する。

39000052
Signature of hidden order and evidence for periodicity modification in URu2Si2
吉田 力矢*; 中村 祥明*; 福井 仁紀*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 大川 万里生*; Shin, S.*; 平井 正明*; 村岡 祐治*; 横谷 尚睦*
Physical Review B 82(20), p.205108_1-205108_6(2010) ; (JAEA-J 08287)
 The detail of electronic structures near the Fermi level in URu2Si2 has been investigated employing state-of-art laser angle-resolved photoemission spectroscopy. The observation of a narrow dispersive band near the Fermi level in the ordered state as well as its absence in RH-substituted sample strongly suggest that the emergence of the narrow band is a clear signature of the hidden-order transition.

39000053
Schwinger limit attainability with extreme power lasers
Bulanov, S. S.*; Esirkepov, T. Z.; Thomas, A. G. R.*; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.
Physical Review Letters 105(22), p.220407_1-220407_4(2010) ; (JAEA-J 08288)
 High intensity colliding laser pulses can create abundant electron-positron pair plasma, which can scatter the incoming electromagnetic waves. This process can prevent reaching the critical field of Quantum Electrodynamics at which vacuum breakdown and polarization occur. Considering the pairs are seeded by the Schwinger mechanism, it is shown that the effects of radiation friction and the electron-positron avalanche development in vacuum depend on the electromagnetic wave polarization. For circularly polarized colliding pulses, which force the electrons to move in circles, these effects dominate not only the particle motion but also the evolution of the pulses. While for linearly polarized pulses, where the electrons (positrons) oscillate along the electric field, these effects are not as strong. There is an apparent analogy of these cases with circular and linear electron accelerators with the corresponding constraining and reduced roles of synchrotron radiation losses.

39000054
Effect of magnetic island associated with neoclassical tearing modes on plasma rotation in JT-60U
諫山 明彦; 松永 剛; 石井 康友; 坂本 宜照; 森山 伸一; 鎌田 裕; 小関 隆久; JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.037_1-037_6(2010) ; (JAEA-J 08290)
 本論文では、JT-60Uにおけるm/n=2/1の新古典テアリングモード(NTM)の回転周波数の磁気島幅依存性について記述している(mはポロイダルモード数、nはトロイダルモード数)。電子サイクロトロン電流駆動の位置を変えることにより磁気島幅を能動的に変化させた結果、磁気島幅の増加とともに回転周波数が減少することがわかった。また、モード周波数が「NTM安定化後のモード周波数」の半分程度になったとき、モード周波数が遷移的に変化し、回転周波数が遷移前の20%程度までに減少することがわかった。また、高いモード周波数から低いモード周波数への遷移時の磁気島幅はその逆の遷移時の磁気島幅より20%程度大きく、ヒステリシスが存在することがわかった。さらに、一連の変化は、プラズマと周辺導体との相互作用を考慮したモデルとよい一致を示すことがわかった。

39000055
Anhydrobiosis-associated nuclear DNA damage and repair in the Sleeping Chironomid; Linkage with radioresistance
Gusev, O.*; 中原 雄一*; Vanyagina, V.*; Malutina, L.*; Cornette, R.*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 黄川田 隆洋*; 小林 泰彦; 奥田 隆*
PLoS ONE (Internet) 5(11), p.e14008_1-e14008_9(2010) ; (JAEA-J 08291)
 これまでに、クリプトビオシス状態(体内の水分をほぼ完全に失っても生命を維持できる状態)のネムリユスリカは放射線耐性が上昇していることを明らかにしてきた。その原因として考えられてきたトレハロースによる生体分子保護機構に加えて、今回、高いDNA修復能力と活性酸素除去機構を発見した。コメットアッセイを用いて、クリプトビオシス状態でも70GyのHeイオンを浴びた幼虫と同程度の損傷(DNA切断)を負っていること、蘇生後約4日間でほぼ完全にこの損傷が修復できることがわかった。また、遺伝子発現解析により、クリプトビオシス誘導時には、DNA修復や活性酸素除去,シャペロンにかかわる遺伝子の発現が上昇することが明らかとなった。

39000056
Simulations of the MATROSHKA experiment at the international space station using PHITS
Sihver, L.*; 佐藤 達彦; Puchalska, M.*; Reitz, G.*
Radiation and Environmental Biophysics 49(3), p.351-357(2010) ; (JAEA-J 08292)
 粒子線輸送計算コードPHITSを用いて、国際宇宙ステーション(ISS)において行ったMATROSHKA実験に対するシミュレーションを実施し、PHITSの宇宙飛行士に対する被ばく線量計算精度を検証した。MATROSHKA実験とは、約6000個の放射線検出器を埋め込んだ人体模型をISSの内外に設置し、人体内における宇宙線被ばく線量分布を精緻に測定する欧州宇宙局(ESA)主導のプロジェクトである。実験により測定した人体内の被ばく線量分布と、PHITSにより計算した結果を比較したところ、両者は比較的よく一致することがわかった。このことから、PHITSは宇宙飛行士の被ばく線量評価の際に有用なツールであることが示された。

39000057
Neutron, photon and proton energy spectra at high altitude measured using a phoswich-type neutron detector
高田 真志*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*; 佐藤 達彦; 中村 尚司*
Radiation Measurements 45(10), p.1297-1300(2010) ; (JAEA-J 08293)
 航空機乗務員の被ばく線量を実測により評価するためには、1MeV以上の高エネルギー中性子スペクトルを測定することが重要となる。そのために、液体シンチレータとプラスチックシンチレータを組合せ、中性子による信号とそれ以外の放射線による信号を弁別可能なフォスウィッチ型検出器を製作した。また、その検出器からの信号を解析するため、12bit·500MHzのフラッシュADCを搭載したDAQシステムを開発した。開発したDAQシステムの最大適応計数率は約350/秒であり、航空機高度における中性子を測定するためには十分な性能を有する。この測定システムを航空機に搭載し、日本上空(北緯42度,高度11km付近)の中性子スペクトルを測定した。その結果、開発したシステムは、陽子と中性子による信号を明確に弁別できるものの、高エネルギー電子による信号と中性子による信号を的確に弁別できないことがわかった。現在、この問題の対処法を検討中であり、会議では、日本上空の中性子スペクトルを報告する予定である。

39000058
Design of a graphite-moderated 241Am-Li neutron field to simulate reactor spectra
辻村 憲雄; 吉田 忠義
Radiation Measurements 45(10), p.1359-1362(2010) ; (JAEA-J 08294)
 原子炉外部における中性子場を模擬するため、241Am-Li中性子線源と減速材からなる中性子場を設計した。設計のため選択された減速材は、50cm×50cm×50cmの黒鉛立方体であり、その内部に241Am-Liを置く。モンテカルロ計算によって、線源を置く深さは15cmに最適化された。本減速中性子線源は、MeV成分をほとんど含まない中速中性子からなる実験フィールドを生成する。

39000059
Degradation mechanisms of cable insulation materials during radiation-thermal ageing in radiation environment
瀬口 忠男*; 田村 清俊; 大島 武; 島田 明彦; 工藤 久明*
Radiation Physics and Chemistry 80(2), p.268-273(2011) ; (JAEA-J 08295)
 原子力発電所のケーブル経年劣化における加速試験の劣化反応機構を解明する研究である。放射線と熱劣化の複合劣化において、加速倍率が高くなると酸化反応速度が不連続になる原因を究明した。微量安定剤である酸化防止剤の濃度が放射線で分解し、また、熱劣化では高分子から飛散することを見いだし、これが劣化速度不連続の要因であることを明らかにした。

39000060
Sorption and diffusion of Eu in sedimentary rock in the presence of humic substance
清田 佳美; 寺島 元基; 舘 幸男; 飯島 和毅; 中澤 俊之*; 山田 憲和*; 油井 三和
Radiochimica Acta 98(9-11), p.703-709(2010) ; (JAEA-J 08296)
 フミン物質共存下で堆積岩におけるEuの収着,拡散挙動について調べた。拡散挙動はリザーバー減衰拡散試験法により観察した。リザーバーにおける核種濃度の減衰曲線から、フミン物質と核種の間に錯形成などの相互作用が働いているものと推察された。一方、リザーバー内のフミン物質濃度の有意な減少は認められなかった。フミン酸の共存によりEuの岩石に対する収着量が低下する条件があることが明らかとなった。Euの収着,拡散挙動は、フミン酸の影響を受けることが明らかとなった。

39000061
Diffusion and sorption of neptunium(V) in compacted montmorillonite; Effects of carbonate and salinity
舘 幸男; 中澤 俊之*; Ochs, M.*; 四辻 健治; 陶山 忠宏; 清田 佳美; 山田 憲和*; 油井 三和
Radiochimica Acta 98(9-11), p.711-718(2010) ; (JAEA-J 08297)
 放射性廃棄物地層処分の安全評価において重要となる圧縮ベントナイト中の核種の収着・拡散挙動を把握・評価するため、圧縮モンモリロナイト中のNp(V)の収着・拡散挙動に及ぼす炭酸濃度と塩濃度の影響を、実験とモデルの両面から調査した。密度800kg/m3の圧縮モンモリロナイト中のNp(V)の実効拡散係数(De)と分配係数(Kd)が、塩濃度(0.05, 0.5MのNaCl)と炭酸濃度(0, 0.01MのNaHCO3)の異なる4種類の条件下で取得した。炭酸が存在しない系ではDeは塩濃度とともに減少し、炭酸共存系では逆の傾向を示した。Kdは炭酸が共存する系で1桁減少する結果が得られた。これらの収着・拡散挙動は、地球化学平衡計算,イオン交換と表面錯体反応を考慮した収着モデル,狭隘間隙中の電気二重層を考慮した拡散モデルによって解釈された。現象論収着・拡散モデルが、圧縮系での複雑な化学種の収着・拡散挙動の予測評価に有効であることを示した。

39000062
Isotope ratio analysis of individual sub-micrometer plutonium particles with inductively coupled plasma mass spectrometry
江坂 文孝; 間柄 正明; 鈴木 大輔; 宮本 ユタカ; Lee, C. G.; 木村 貴海
Talanta 83(2), p.569-573(2010) ; (JAEA-J 08298)
 本研究では、サブミクロンサイズの単一プルトニウム粒子の同位体比分析を可能とするために、化学分離と誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)を組合せた方法の開発を行った。プルトニウム同位体標準物質から作製した粒子を用いて開発した分析法の検証を行った結果、測定精度,確度とも非常に良好な結果が得られた。特に、これまで分析が困難であった241Pu/289Puの同位体比を正確に測定することに成功した。以上より、本法は個々のプルトニウム粒子の同位体比分析法として非常に有効であることが示された。

39000063
High sensitive and reliable FFDL technique for SFR using laser resonance ionization mass spectrometry
伊藤 主税; 岩田 圭弘; 原野 英樹*; 井口 哲夫*; 青山 卓史
Transactions of the American Nuclear Society 102(1), p.416-417(2010) ; (JAEA-J 08299)
 高速炉プラントの安全性向上を目指して、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた破損燃料位置検出技術の高感度化と信頼性向上に関する研究を進めている。本研究では、燃料ピン中に封入されたタグガスによって被覆管が破損した燃料集合体を識別するタギング法にRIMSを適用し、カバーガスAr中にわずかに存在するXe及びKrの同位体比を測定する装置を開発した。この装置を「常陽」で実施した炉内クリープ破断試験に適用して、破断した試料から放出されたタグガスを分析し、試料を同定した。さらに、「常陽」における燃料破損模擬試験にも本装置を適用して、模擬破損ピンから放出されてカバーガスに移行したFPガスの分析に成功し、FPガスの燃焼度推定による被疑破損燃料集合体の絞り込みに適用できる可能性を示した。本研究により高速炉プラントの安全性をより一層向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与していく。

39000064
Candidate iodides for LLFP transmutation in FR core
舘 義昭; 若林 利男*
Transactions of the American Nuclear Society 103(1), p.268-269(2010) ; (JAEA-J 08300)
 放射性ヨウ素のような使用済燃料に含まれる長寿命核分裂生成物の核変換技術は、高レベル放射性廃棄物の処分に伴う環境負荷やリスクの軽減にとって非常に有望な技術である。ヨウ素は低い融点や高い蒸発性のため、また、鉄基材料に対する高い腐食性のために、高速炉炉心への適用性に優れる化合物形態を選定することが重要な課題となっている。融点や核的特性,ステンレス鋼との反応性,製造性の観点から高速炉での核変換のための候補化合物形態としてMgI2, CuI, RbI, YI3, BaI2の5種類のヨウ素化合物を選定した。これらについて、高温での安定性を評価するためにTG-DTAを、被覆管材料との共存性を評価するために600℃で最長5000時間の共存性試験を実施した。TG-DTAの結果、BaI2は優れた高温安定性を有していることが、CuI, RbI, YI3は融点付近で著しい重量損失を生じることが明らかとなった。被覆管材料との共存性試験の結果、MgI2, YI3と試験したSUS316鋼やPNC-FMS鋼,ODS鋼で腐食の痕跡が認められた。BaI2と試験したSUS316鋼やODS鋼では、表面に酸化物層が形成されたが、これはBaI2中に残留していた水分によるものであると考えられた。また、共存性試験の試験体上部においては、RbやYによるSUS316鋼の腐食が認められた。高温での安定性や被覆管材料との共存性の観点から、高速炉でのヨウ素の核変換のための化合物形態としてはBaI2が有望であることが明らかとなった。

39000065
Radiolytic iodine volatilization with organic impurities and low oxygen concentrations
森山 清史; 中村 秀夫; 中村 康一*
Transactions of the American Nuclear Society 103(1), p.463-464(2010) ; (JAEA-J 08301)
 原子力機構において、軽水炉事故時の格納容器内における放射線化学的な揮発性ヨウ素生成の影響を評価するために、ヨウ素挙動解析コードKicheを開発した。同コードは、水の放射線分解,その生成物とヨウ素化学種及び有機物を含む反応系の、反応速度論モデルの数値解析を行う。反応と速度係数は既存文献等から収集したものを用いている。Kicheの有機ヨウ素生成モデルとして、当初カナダAECLによるLIRICのモデルを参照した。これは空気雰囲気の実験に対して検証されていたが、BWRの格納容器を想定した酸素濃度の低い条件への適用性は充分でなかった。これに対し酸素の有無による反応経路の変化に着目して修正を行い、有機物濃度及び酸素濃度を変えて行った著者らの実験データと、良い一致が得られた。

39000066
Thirty years experience at the experimental fast reactor Joyo; High quality core management and irradiation field characterization technique
前田 茂貴; 伊藤 主税; 青山 卓史; 前田 幸基; 茶谷 恵治
Transactions of the American Nuclear Society 103(1), p.581-582(2010) ; (JAEA-J 08302)
 高速実験炉「常陽」は、日本で最初に建設された高速炉である。1977年の初臨界以来、順調に運転を続け、設計,建設,約30年間の運転実績は、ナトリウム冷却型高速増殖炉の技術的知見の蓄積・向上、安全性及び信頼性を示すことができた。また、1982年には照射試験用のMK-II炉心に改造され、さらに2003年には照射能力を向上させるため、より高性能なMK-III炉心への改造が行われ、MA含有MOX燃料,ODS鋼被覆管燃料等の高速増殖炉の燃料・材料開発のための高速中性子照射場として利用されてきた。これらの技術的知見・データ保存の一環でMK-II炉心の炉心・燃料管理に関する諸データを炉心特性データベースとして公開し、OECD/NEAにも登録した。今後も高速増殖炉開発に貢献するべく、多くのデータを公開する予定である。また、現在は炉内干渉物対策で停止中であるが、再起動後には高速炉のみならず基礎・基盤的な研究用途への利用拡大を図り、世界で数少ない高速中性子照射炉及びプラント技術の実証の場として貢献していく予定である。

39000067
Monju reactor physics experiments in the restart core
北野 彰洋; 大川内 靖; 岸本 安史*; 羽様 平
Transactions of the American Nuclear Society 103(1), p.785-786(2010) ; (JAEA-J 08303)
 2010年5月に運転を再開した高速原型炉「もんじゅ」で実施された臨界性,制御棒価値,等温温度係数の測定実験について概要を述べる。再起動炉心の最大の特徴は、再開前の炉心に比べて241Puの組成が半減し、241Amの組成が倍増している点である。241Puの崩壊に伴うものである。燃料交換に伴い、238Uと239Puの組成が若干変化したが、241Puと241Amの組成にはほとんど変化はない。その結果、再起動炉心で取得される炉物理データは、241Puと241Amの核データ検証のために有用と期待される。再開前の炉心と再起動炉心の臨界性の解析精度について差分をとると、炉心の変化に対する解析精度が把握できる。主要な核データ間での精度比較により、JENDL-3.3に比べて、JENDL-4やENDF/B-VIIの解析精度が優れていることを確認した。JENDL-4やENDF/B-VII間では差異は小さいが、JENDL-4の方が優れており、唯一実験誤差の範囲で一致している。再起動炉心で取得されたデータは241Puと241Amの核データを検証するうえで貴重であることが確認できた。

39000068
ボロンドープダイヤモンド電極を用いたストリッピングボルタンメトリーによる微量ウランの定量
田口 茂郎; 駿河谷 直樹; 黒沢 明; 檜山 敏明; 田中 龍彦*
分析化学 59(11), p.1035-1041(2010) ; (JAEA-J 08305)
 ボロンドープダイヤモンド電極を用いたストリッピングボルタンメトリーによる微量ウランの定量法を確立した。ウラン試料溶液(pH3)をキャリア溶液により、-2.5V vs. Ag/AgClを印加した電極表面に連続的に供給(流量0.10mL min-1)し前電解を行い、ウランを電極上に電析させた。試料溶液が電極上を完全に通過した後、キャリア溶液の送液を停止し、1.0V vs. Ag/AgClまで電位走査して溶出曲線を記録した。この溶出曲線の電流ピーク高さからウランを定量した。ウラン試料溶液を0.50mL導入した際、0ng mL-1から1270ng mL-1の範囲でウラン濃度と電流ピーク高さの間には良好な直線関係が得られ、127ng mL-1のウランを相対標準偏差5%程度で定量が可能であった。核燃料再処理廃液中のウランを固相抽出による分離後、本法による測定を試み、良好な結果を得た。

39000069
放射光光電子分光法によるSiO2薄膜の有効減衰長の実験的決定
井上 敬介; 寺岡 有殿
電気学会論文誌,C 130(10), p.1817-1818(2010) ; (JAEA-J 08306)
 SiO2薄膜の膜厚をXPSで求めるうえで、有効減衰長(EAL)の値は重要なパラメーターである。しかし、それは実験的に求められていないことが多く、非弾性平均自由行程IMFPの値が代用される。EAL値を放射光光電子分光を使い放射光エネルギー480eVから800eVの範囲で決定した。すべての実測EALはIMFPの計算値と異なった。EALの評価にサブオキサイドを考慮しない場合がIMFPに最も近い値を示した。

39000070
日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所における量子ビーム利用研究
辻 宏和
放射線と産業 (128), p.2-3(2010) ; (JAEA-J 08307)
 高崎量子応用研究所が有する世界最先端のイオン照射研究施設(TIARA(Takasaki Ion Accelerators for advanced Radiation Application)),電子線照射施設,γ線照射施設といった照射施設群から得られる量子ビームを利用して行われている環境・エネルギー分野,生命科学・バイオ分野などの研究開発及びビーム発生技術・照射技術・解析技術の開発・高度化研究の現状と今後の展望について説明するとともに施設群の利用状況についても説明する特集記事の巻頭言として、高崎量子応用研究所がイオンビーム,電子線,γ線利用研究のCOEの地位を築いていること、「地域に必要不可欠な研究開発拠点」としての地位を確立していることを述べた。

39000071
TIARAにおける新たなビーム技術開発
田中 茂; 横田 渉; 神谷 富裕
放射線と産業 (128), p.16-22(2010) ; (JAEA-J 08308)
 おもに2005年10月の原子力機構発足後にイオン照射研究施設(TIARA)において開発された新たなビーム技術を紹介する。第2章ではAVFサイクロトロンでフラットトップ加速技術を用いて世界で初めて成功した数百MeV級重イオンのマイクロビーム形成技術と高速自動照準シングルイオンヒット技術について解説し、第3章では静電加速器を用いたマイクロ・ナノビーム生成技術とその微細加工への応用、大気マイクロPIXE技術の開発とその応用、及びクラスターイオンビームの研究開発とその応用について解説する。

39000072
高崎研における放射線照射施設の運転・利用状況
小嶋 拓治
放射線と産業 (128), p.23-28(2010) ; (JAEA-J 08309)
 高崎量子応用研究所には、世界最先端のイオン照射研究施設(TIARA),電子線照射施設,γ線照射施設等の照射施設群があり、これらを利用して、国内外,日本原子力研究開発機構内外の研究者・技術者が、RI・放射線を用いた基礎から応用までの幅広い研究開発を進めている。ここでは、これらの放射線照射施設群の概要,運転状況、及び機構内・共用における実験利用状況について述べる。

39000073
光ファイバーを利用した多段式岩盤内変位計の開発
真田 祐幸; 杉田 裕; 大丸 修二; 松井 裕哉; 柏井 善夫*
Journal of MMIJ 126(10,11), p.569-576(2010) ; (JAEA-J 08310)
 坑道周辺岩盤の長期的な挙動の把握は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価や坑道の設計・施工を行ううえで重要である。坑道近傍の変位を計測するためには、通常、電気式の地中変位計が埋設される。従来型の電気式地中変位計は数年に渡る使用では絶縁不良を生じるなど長期的な計測が困難であった。また、岩盤へのインパクトが小さい小口径のボーリング孔では多段化できないという問題があった。本論文では小口径で長期耐久性を有し、多段かつ高い精度での計測を可能にするために、光ファイバーを使用した地中変位計の開発を実施した。恒温槽内にて変位,温度を変化させた室内検定試験を行い、ブラッグ波長の変化量との対応関係を整理し、校正式の算出と測定精度の検証を行った。その結果、測定精度は測定範囲の0.5%又は1/100mmと今回設定した測定精度をおおむね満たしていた。また、変位計の性能の確認のために行った原位置性能確認試験結果から、ブラッグ波長の変化量から算出した変位は、実際に与えた変位量と良い一致を示した。さらに、作業性や作業時間については、通常用いられる電気式の地中変位計と同程度であり、原位置での実現可能性に対する見通しを得た。

39000074
実験炉物理:未来へのメッセージ; 次世代の安全基盤の確立に向けて,5; JAEAの熱炉体系炉物理実験
外池 幸太郎
日本原子力学会誌 52(12), p.819-823(2010) ; (JAEA-J 08311)
 旧日本原子力研究所で最初の臨界実験装置の運用が始まってから50年が経とうとしている。旧動力炉・核燃料開発事業団も含めて現在の日本原子力研究開発機構(JAEA)に至るまで種々の臨界実験装置が炉物理の実験的研究に供されてきた。その歴史は日本の原子力開発の歩みを反映していると言ってよい。炉開発の観点では、現在でこそ軽水炉が日本の原子力発電を支えているが、開発の草創期から軽水炉が自明な炉型だったわけではない。臨界実験装置を用いて黒鉛炉や重水炉の概念が研究され、熱炉体系による増殖さえ検討された。軽水炉の範疇でも、発電炉の炉心・燃料設計手法の高度化や、舶用炉,高転換軽水炉の開発などさまざまな目的の研究が行われてきた。臨界安全もまた重要な分野である。炉開発が臨界を達成・維持し、燃料をよく燃やす研究であるのに対して、臨界安全は臨界を防止する研究である。燃料の臨界量を測定したうえで、そこからどれだけ減らせば十分に安全に燃料を未臨界で取り扱えるか、という考察が基本である。このため臨界量測定が重要視され、臨界安全と臨界実験は不可分の関係にある。本稿では、このような臨界実験のうちJAEAで実施された熱炉体系のものに着目し、過去から現在までの変遷と将来の展望を述べる。

39000075
Novel system for recovering scandium from hot spring water with fibrous graft adsorbent
瀬古 典明; 保科 宏行; 笠井 昇; 植木 悠二; 玉田 正男; 桐生 俊幸*; 田中 和也*; 高橋 牧克*
日本イオン交換学会誌 21(3), p.117-122(2010) ; (JAEA-J 08312)
 The concentration of scandium dissolved in the hot spring water of Yukawa River, which is located in Kusatsu Town, Gunma, Japan is 17 mg-Sc/ton; this resource corresponds to 1.2 tons in daily flow. We have developed experimental equipment that uses fibrous adsorbents and is capable of selectively collecting scandium from hot spring water. Scandium recovery was carried out by pumping into hot spring water an adsorbent that was packed into a column of 155 mm in inner diameter and 500 mm in height. Such equipment was placed in the Yukawa River at Kusatsu Town. This equipment could be scaled up from lab scale to pilot scale. We found that this system is capable of collecting 200 g/yr of scandium per column when hot spring water flows with 1,000 L/day.

39000076
Aminated adsorbent synthesized by radiation-induced graft polymerization of 4-chloromethylstyrene onto nonwoven polylactic acid fabric and its adsorption capacity for metal ions
Liyanage Don, C. N.*; 植木 悠二; 瀬古 典明; 保科 宏行; 玉田 正男
日本イオン交換学会誌 21(3), p.123-126(2010) ; (JAEA-J 08313)
 Graft adsorbent attracts much attention as a superior metal adsorbent since its adsorption rate is over 10 times higher than that of a commercial granular resin. However, most of metal adsorbents are synthesized from non-biodegradable petroleum materials. The disposal of non-degradable adsorbent disturbs and damages the global environment. Polylactic acid (PLA) is a well-known biodegradable and plant-derived polymer. In this study, nonwoven PLA fabric was used as a trunk polymer of grafting to conserve the global environment and to reduce the consumption of petroleum resources. PLA-based metal adsorbent was synthesized by radiation-induced graft polymerization of 4-chloromethylstyrene onto a nonwoven PLA fabric followed by amination with ethylenediamine. The degree of grafting reached 80% under the optimized grafting conditions. The aminated adsorbent could effectively capture metal ions from weak acid and neutral solutions, and the adsorption capacities at pH 6 were 2.37, 0.32, 0.21 and 0.19 mmol/g for Cu2+, Cd2+, Pb2+ and Zn2+, respectively.

39000077
Recovery of scandium with phosphoric chelating adsorbent prepared by direct radiation graft polymerization
Basuki, F.*; 瀬古 典明; 玉田 正男
日本イオン交換学会誌 21(3), p.127-130(2010) ; (JAEA-J 08314)
 Scandium (Sc) was recovered from aqueous solution by using fibrous phosphoric adsorbent which was prepared directly by radiation-induced grafting of 2-hydroxyethyl methacrylate phosphoric acid onto polyethylene nonwoven fabrics. In batch adsorption evaluation, the grafted fibrous phosphoric adsorbent (FPA) has a high absorption rate for Sc uptake of 100 μg/L, which was 99% adsorbed in contact time of 40 min. In column mode adsorption, the breakthrough point of Sc was independent of flow rate up to 1740 h-1 in terms of space velocity. In the range of pH 1-3, no significant change in the breakthrough point was observed, which was 700 bed volume (BV) and 250 BV for feeding solutions of 1 and 5 mg/L, respectively. The adsorbed Sc on FPA could be completely eluted by triammonium citrate and the FPA maintained its adsorption capability without any significant loss until 12 cycles of use.

39000078
肉盛溶接による熱影響部の材質変化を考慮した原子炉圧力容器の溶接残留応力評価
西川 弘之; 勝山 仁哉; 宇田川 誠; 中村 光行; 鬼沢 邦雄
日本機械学会論文集,A 76(770), p.56-64(2010) ; (JAEA-J 08315)
 原子炉圧力容器の肉盛溶接及び溶接後熱処理による溶接残留応力を評価するため、熱影響部の材質変化を考慮した熱弾塑性クリープ解析を行った。熱影響部の材質変化を考慮することで、解析で得られた応力分布は平板型試験体から実測された応力分布によく一致した。この解析手法を用いて、原子炉圧力容器形状を模擬したモデルに対して、肉盛溶接,溶接後熱処理,耐圧試験,通常運転及び加圧熱衝撃時における応力分布を算出し、肉盛溶接が圧力容器の応力分布に及ぼす影響を評価した。得られた応力分布を用いて、PTS時におけるき裂を想定した際の応力拡大係数について検討を行った。

39000079
はじめに; 核融合発電への鍵を握るプラズマ分布制御
栗原 研一
プラズマ・核融合学会誌 86(9), p.517-518(2010) ; (JAEA-J 08318)
 核燃焼プラズマを実現する国際熱核融合実験炉ITERが南仏で建設を開始し、原型炉の設計や炉工学的な研究開発も本格化することが見込めるようになってきた。ITERを補完し原型炉に直結する先進的炉心プラズマ研究を担当するサテライトトカマクJT-60SA計画が、日欧共同の幅広いアプローチ事業の一つとして既に始動している。このような背景のもと、燃焼・高ベータプラズマは、核反応生成物であるアルファー粒子が自己加熱を行う結果、自律性が高く、不安定性を回避しプラズマ閉じ込め性能を高めるために、ポロイダル断面内での電流,密度,温度,回転速度などの分布物理量の制御が必須の克服課題である。そこで、「1章はじめに」では、今後の研究開発に道標を提供する小特集の導入として、各章の内容と重要性や意義を、困難さと面白さを交えて論述する。

39000080
制御目的と制御対象
鎌田 裕
プラズマ・核融合学会誌 86(9), p.519-523(2010) ; (JAEA-J 08319)
 原型炉では、求められる総合的性能を有するプラズマを高い信頼性で定常的に維持する必要がある。そのためには、自律・複合系を成す燃焼・高ベータプラズマシステムにおいて、その制御応答特性を理解し、運転限界・運転裕度・制御範囲,アクチュエータ及び被制御量・モニター量,制御ロジックを適切に選択し、計測・予測・制御・判断を必要な時定数で行う必要がある。その研究開発の方向は、高度な科学が支える制御の簡素化である。

39000081
分布制御と応答特性
坂本 宜照
プラズマ・核融合学会誌 86(9), p.524-529(2010) ; (JAEA-J 08320)
 核融合炉の経済性を左右する高ベータ燃焼プラズマを実現するためには、各種要素性能の最高値を目指すのではなくバランス良く成立させる分布の最適化を通じて、ベータ限界を高めつつ高い燃焼度を得る必要がある。細密な分布制御のためにはプラズマの応答特性を明らかにする必要があり、これまで実験及びシミュレーションによって研究が行われてきた。本解説では、これまでの研究に基づいて分布制御と応答特性の実例と今後の課題について述べる。

39000082
実時間制御実験の進展と課題
鈴木 隆博
プラズマ・核融合学会誌 86(9), p.530-535(2010) ; (JAEA-J 08321)
 発電実証炉DEMOにおける燃焼・高ベータプラズマの実現に向けて必要とされる実時間制御の検討がITER及びJT-60SAで進んでいる。それに先駆けてJT-60Uでは分布制御を含む実時間制御システムの開発を推進してきた。ここではJT-60Uの実験を例に実時間制御の進展の現状を概説するとともにITER及びJT-60SAで解決すべき課題についてまとめる。

39000083
中性子反射率測定による表面界面構造解析の基礎
武田 全康
Radioisotopes 59(11), p.675-692(2010) ; (JAEA-J 08324)
 進行する波が平坦な境界(界面)に当たると反射,屈折現象が起こることはよく知られている。中性子は粒子であるとともに波の性質も併せ持つため、ある条件下で光学的性質を示す。中性子反射率法は、この中性子が示す光学的性質を利用して、物質がそれぞれ固有に持つ散乱長密度の深さ方向の変化を測定することによって、測定対象となる物質の厚さ方向の構造変化を非破壊的に調べる手法である。中性子反射率法は、ナノサイエンス,ナノテクノロジーの研究において、新規な物理現象や機能発現の場となっている積層構造を持つ物質の、埋もれた界面に関する構造情報を得るのに、X線反射率法と並び重要な研究手法となっている。

39000084
放射線照射によるニンニクの萌芽発根抑制効果
小林 泰彦; 菊地 正博; 等々力 節子*; 齊藤 希巳江*; 桂 洋子*; 亀谷 宏美*; 市川 まりこ*; 飯塚 友子*; 千葉 悦子*; 鵜飼 光子*
食品照射 45(1, 2), p.26-33(2010) ; (JAEA-J 08325)
 収穫から約2か月後の青森県産ニンニクに30Gy以上のγ線を照射することによってほぼ完全に萌芽と発根を抑制できることがわかった。現在行われている低温倉庫でのCA貯蔵と高温処理の組合せよりも、低コストでニンニクの品質保持と周年供給が可能になるかもしれない。照射時期が1か月遅くなると萌芽抑制の効果は若干低下した。照射後の貯蔵温度による影響も考えられる。我が国で照射によるニンニク芽止め処理を実用化するには、生産地での収穫から出荷までの貯蔵環境を模擬しつつ、現在行われている周年供給のための長期貯蔵法と、品質及びコストの両面で比較検討する必要がある。

39000085
照射された生鮮果実パパイヤにおけるラジカル緩和現象
菊地 正博; 垣田 大介*; 下山 雄平; 鵜飼 光子*; 小林 泰彦
食品照射 45(1, 2), p.34-38(2010) ; (JAEA-J 08326)
 Electron spin resonance spectrometry of the γ-irradiated fresh papayas followed by freeze-drying and powderization was performed. We found a strong single peak in the flesh was observed at g = 2.004 and attributed to organic free radicals. Using the method of Lund et al., relaxation times of the peak from 0 to 14 days-stored samples after γ-irradiation were calculated. T2 showed a dose response, while T1 kept almost constant by the increment of doses. The γ-radiation-induced radicals showing progressive saturation behaviors can be caused through a different pathway from indirect effects by the low LET radiations.

39000086
生物行動のシステム論的解釈と工学応用; 線虫,ラット,メダカを手掛かりとして
辻 敏夫*; 鈴木 芳代; 曽 智*; 寺脇 充*; 滝口 昇*; 大竹 久夫*
ソフトウェアバイオロジー 9, p.3-12(2010) ; (JAEA-J 08327)
 生物は現在の工学技術では実現することができないような複雑で優れた環境適応・運動制御メカニズムを有しており、そのメカニズムを知能機械の設計や制御に採り入れることができれば、現存する知能機械の性能を飛躍的に向上できる可能性がある。著者らの研究チームでは、工学的な視点から生物の優れた情報処理能力に着目し、線虫,げっ歯類(ラット及びマウス),小型魚類(メダカ及びゼブラフィッシュ)を対象として、生物の情報処理メカニズムの工学的理解とその利用に関する研究課題に取り組んでいる。本稿では、特に、(1)線虫の神経-筋モデルの構築とシミュレーション,(2)ラットの嗅覚系モデルの構築と糸球体活動パターン予測シミュレーション,(3)メダカを「生きたセンサ」として利用したバイオアッセイシステムの開発という3つの研究課題の概要と現在までの取り組みを紹介する。

39000087
低酸素濃度下での模擬地下水の飽和した圧縮ベントナイト中における炭素鋼の腐食挙動
谷口 直樹; 川崎 学; 内藤 守正
材料と環境 59(11), p.418-429(2010) ; (JAEA-J 08328)
 低酸素の濃度下、圧縮ベントナイト中において10年間に渡る炭素鋼の浸漬試験を行った。XRD, XPSにより、ほとんどの条件で腐食生成物として2価鉄の炭酸塩化合物が確認された。炭酸塩濃度の高い溶液中では10年間の試験期間を通して他の条件よりも腐食量は小さくなった。また、50℃の条件では初期の腐食速度は80℃よりも小さいが、数年後にはむしろ大きくなった。これら炭酸塩濃度と温度による長期的な腐食速度への影響は鉄炭酸塩の沈殿・溶解挙動が関連していると推察された。また、初期腐食量と皮膜の保護性の関係を調べると、高炭酸塩溶液を除き初期腐食量の大きいほど皮膜の保護性も高くなる傾向が認められた。実験結果の外挿により炭素鋼の長期的な腐食量を推定すると、推定値の範囲と考古学的鉄製品の腐食量の範囲はおおむね一致した。

39000088
Lifetime measurements for the first 2+ states in 162,164Gd populated by the β decay of 162,164Eu
長江 大輔*; 石井 哲朗; 高橋 竜太*; 浅井 雅人; 牧井 宏之; 長 明彦; 佐藤 哲也; 市川 進一; 清水 良文*; 小路 拓也*
AIP Conference Proceedings 1224 , p.156-160(2010) ; (JAEA-J 08329)
 Lifetimes of the first 2+ states in 162,164Gd have been measured by means of β - γ delayed coincidence technique for mass-separated 162Eu and 164Eu isotopes. Using the obtained lifetimes τ(162Gd) = 3.98(8) ns and τ(164Gd) = 4.0(2) ns, B(E2;0+→ 2+) values were deduced as B(E2;0+→ 2+)(162Gd) = 5.45(11) e2b2 and B(E2;0+→ 2+)(164Gd) = 5.2(3) e2b2.

39000089
E1 and E2 cross sections of the 12C(α,γ)16O reaction at Eeff 〜 1.2 MeV using pulsed α beams
牧井 宏之; 上田 仁*; 天満 康之*; 永井 泰樹*; 嶋 達志*; 藤本 臣哉*; 瀬川 麻里子; 三島 賢二*; 西山 潤*; 井頭 政之*
AIP Conference Proceedings 1269 , p.283-288(2010) ; (JAEA-J 08330)
 12C(α,γ)16O反応はHe燃焼期における恒星の進化を理解するうえで非常に重要な反応である。しかしながら、低エネルギー領域での断面積の測定結果には大きな不確定性がある。われわれは大立体角・高効率NaI(Tl)検出器,パルス化αビーム,標的膜厚モニターからなる新しいシステムの構築を行った。この測定システムを用いて12C(α,γ)16O反応により発生したγの角度分布を行い、重心系エネルギー1.2MeV付近でE1及びE2断面積の絶対値を導出した。

39000090
Analytic approaches to the structure formation in the accelerating universe
立川 崇之; 水野 俊太郎*
Dark Energy; Theories, Developments, and Implications , p.241-294(2010) ; (JAEA-J 08331)
 The existence of dark energy is a serious problem in modern cosmology. For the origin of the dark energy, many models including a cosmological constant have been proposed. Although these models can explain the present acceleration of the Universe, some of the models would not be able to explain the observed large-scale structure of the universe. Therefore, in order to constrain the models of the dark energy, we should consider the structure formation in the universe. From primordial density fluctuation, the large-scale structure is formed via its own self-gravitational instability. In this review, we summarise various analytic approaches to the evolution of the density fluctuation in Newtonian cosmology and show they can be helpful to distinguish models when applied to the quasi-nonlinear region. We also mention several applications of the analytic approaches including the initial condition problems for cosmological N-body simulations, higher-order Lagrangian perturbation theory.

39000091
Modeling of subgrain growth kinetics; 3D Monte-Carlo simulation
鈴土 知明; 蕪木 英雄; 板倉 充洋
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1225E (Internet) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 08332)
 亜結晶成長を研究するために3次元のモンテカルロ法を応用したシミュレーションを行った。われわれは異なった平均粒界方位差を入力した幾つかのケーススタディを行った。その結果、異常粒成長が比較的大きな平均方位差を入力した場合に観測された。その他のケースではよく知られた指数関数的な挙動となり、その指数は入力した平均方位差にかかわらずほぼ4.4になった。ほかに、粒成長によって方位差分布が自己相似的に変化することが確認された。

39000092
A Basic radiation-education method using a handy-type cloud chamber and natural radiation sources
櫛田 浩平
Proceedings of 17th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-17) (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 08333)
 日本原子力研究開発機構原子力人材育成センターでは、その半世紀に渡る歴史を通してさまざまな原子力・放射線教育訓練を行ってきた。原子力発電にかかわる専門技術者には高度の教育が要請されるが、学生・生徒あるいは一般人に対しては原子力また特に放射線と放射性同位元素に関する基礎的知識の教育が求められる。そのような、放射線基礎教育に有用な実験の一つに霧箱実験がある。ここでは、当センターで開発した新型霧箱を用いて、放射線と放射性同位元素の性質・特徴をより深く理解できる教育手法を開発したので報告する。それは天然ウラン鉱石の放射線源とトリウム含有製品から放出されるラドン-220を用いる霧箱実験であるが、単に放射線の軌跡を目視するのみではなく、その長さや数の変化を計測することにより、アルファ線のエネルギーやラドン-220の半減期を推定する手法である。これは高校生や大学生、一般社会人レベルを対象として行う放射線教育実験として有用で効果的な手法である。

39000093
Study the effects of proton irradiation on GaAs/Ge solar cells
Elfiky, D.*; 山口 真史*; 佐々木 拓生*; 高本 達也*; 森岡 千晴*; 今泉 充*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Elnawawy, M.*; Eldesuky, T.*; Ghitas, A.*
Proceedings of 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-35) (CD-ROM) , p.002528-002532(2010) ; (JAEA-J 08334)
 Ge基板上に作成したGaAs太陽電池にさまざまなエネルギーの陽子線を照射し、発電特性の劣化を調べるとともに、放射線損傷の陽子線エネルギー依存性をデバイスシミュレータを用いて検討した。その結果、開放電圧の劣化は50keVの陽子線照射で最も大きく、9.5MeVで最も小さいことが明らかとなった。デバイスシミュレータによる解析の結果、太陽電池の損傷領域が陽子線のエネルギーによって異なり、低エネルギーでは太陽電池のpn接合付近に大きな損傷を形成するために劣化も大きくなるということがわかった。

39000094
Photo- and dark conductivity variations of solar cell quality a-Si:H thin films irradiated with protons
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Proceedings of 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-35) (CD-ROM) , p.002620-002624(2010) ; (JAEA-J 08335)
 We investigated conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and following 10 MeV proton irradiations at the fluences of 2.0×1013 or 4.0×1014/cm2. In addition, we compared behaviors of the light-induced degradations before and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivity during the irradiation initially increased and after that decreased. These conductivity behaviors were in good agreement with the photoconductivity variations. The conductivity value never fell below the value before the irradiation even in the case of 4.0×1014/cm2 irradiation.

39000095
Function as a natural barrier of various geological units in Japan from the perspective of uranium mineralization
笹尾 英嗣
Proceedings of 3rd East Asia Forum on Radwaste Management Conference (2010 EAFORM) , p.270-281(2010) ; (JAEA-J 08336)
 我が国のウラン鉱床では長期間に渡ってウランが保持されてきており、地層処分に適した安定な地質環境が維持されてきた事例とみなされている。さらに、ウランが移行するような場合でも、吸着などによってその移行が遅延されることが考えられる。ウラン鉱床は日本列島に広く分布するため、我が国のさまざまな地質体がこのような天然バリアとしての機能を有することを定性的に示すことができる可能性がある。そこで、既存の文献からウランの産状を整理した。ウランは、結晶質岩ではおもに粘土や褐鉄鉱,ビスマスの二次鉱物などに吸着して、堆積岩では粘土や褐鉄鉱,炭質物,黄鉄鉱などに吸着して存在する。このような産状は、地下水に溶存していたウランがこれらの鉱物等に吸着されたことを示している。また、二次鉱物は酸化帯におけるウランの鉱物化を示している。我が国におけるウランの産状は、ウランの吸着及び鉱物化が結晶質岩及び堆積岩の双方で期待されることを示している。吸着や鉱物化は天然バリアにおける物質の遅延機構として期待されるものであることから、我が国のさまざまな地質環境において、物質の移行を遅延するという天然バリアとしての機能が期待される。

39000096
Impact of capture cross-section of carbon on nuclear design for HTGRs
島川 聡司; 後藤 実; 中川 繁昭; 橘 幸男
Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08337)
 炭素の熱エネルギー領域の捕獲断面積はわずか3mbと小さいため、その精度は、一般的な原子炉の核設計においては重要視されてこなかったが、高温ガス炉(HTGR)のように黒鉛リッチな原子炉の核設計においては無視できない。5%の炭素の捕獲断面積の違いは、原子力機構の高温工学試験研究炉(HTTR)の臨界近接試験を対象としたモンテカルロ計算において、0.24から0.47%Δkの実効増倍率の違いをもたらす。JENDL-3.3, ENDF/B-VII、又はJEFF-3.1を用いたモンテカルロ計算は、HTTRの実効増倍率を過大評価する。JENDL-3.3を用いた場合、他のライブラリを用いた場合に比べて測定値に近い計算値が得られるものの、HTTRの臨界近接試験結果を、0.4から1.0%Δk過大評価する。JENDLの最新版であるJENDL-4では、われわれのHTTRの核特性解析に関する知見に基づき、熱領域の炭素の捕獲断面積は3.86mbに見直された。この値は、ENDF/B-VII及びJEFF-3.1の3.36mb、JENDL-3.3の3.53mbに比べて10から15%大きい。その結果、JENDL-4をHTTRのモンテカルロ計算に用いることで、従来の実効増倍率の過大評価を予想通り大幅に改善することができた。

39000097
Numerical analysis of windowless target in accelerator driven system by use of TPFIT
吉田 啓之; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 08338)
 A windowless target is currently developed within EUROTRANS. The target couples an Accelerator Driven Systems (ADS) to a subcritical reactor core. In the windowless target, heavy liquid metal is flowing downwards through a concentric feeder surrounding the beam tube and forms a conical free surface. Then, to design the windowless target, a numerical simulation method for this free surface is required. In this paper, as a first step of development of the numerical simulation method for free surface in the windowless target, the detailed two-phase flow simulation code TPFIT developed in JAEA is applied to steam-water experiments that modeled the windowless target. In the results, TPFIT could simulate complicated two-phase flow structure in the windowless target. In addition, recirculation at the center of the free surface was reproduced very well by the present numerical simulation.

39000098
Current research activities on thermal hydraulics in Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR)
上出 英樹; 早船 浩樹
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 08339)
 ナトリウム冷却高速炉JSFRの設計と関連する研究開発が進められている。JSFRの設計では、高い経済性と安全性を達成するために、コンパクト化炉容器,2ループ冷却系,完全自然循環崩壊熱除去,再臨界排除炉心など幾つかの革新技術が導入された。現在は、これら革新技術の予備的な採用評価を行っている。ここでは、これら革新技術に関する設計の進捗と関連する研究開発の成果を紹介する。

39000099
Numerical simulation of air-water two-phase flow in 38 mm diameter pipe by advanced two-fluid model including effects of turbulent diffusion on bubbles
細井 秀章*; 吉田 啓之
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08340)
 In the Japan Atomic Energy Agency, an advanced two-fluid model has been developed for analytical procedure for nuclear reactor systems. In the model, an interface tracking method is combined with the two-fluid model to predict large interface structure behavior accurately. The turbulent dispersion force term is one of the most important constitutive equations for the advanced two-fluid model. Then, in this study, we proposed a new turbulent dispersion force term model based on the analogy of Brownian motion. The turbulent kinetic energy and bubble-induced kinetic energy are considered to evaluate the driving force in the turbulent diffusion of small bubbles. The advanced two-fluid model and the model for turbulent diffusion term were incorporated to the 3-dimensional two-fluid model code ACE-3D, and verification analyses were performed with the air-water two-phase flow experimental data in vertical pipes with diameters of 200 mm and 38 mm. From these results, the qualitative phenomena could be expressed and the model constants including suggested model were selected.

39000100
Influences of fluid viscosity on the occurrences of cavitation due to sub-surface vortex
江連 俊樹; 木村 暢之; 飛田 昭; 上出 英樹
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08341)
 液中渦によるキャビテーションに対して流体の粘性の違いが与える影響を調査するため、円筒容器体系での基礎的な水試験を実施した。水温を10℃から80℃の範囲で変化させることで、動粘性係数(ν)を1.3×10-6から3.7×10-7m2/sの範囲で変化させ、粘性の影響を調査した。液中渦によるキャビテーション発生は、CMOSカメラにより撮影したデジタル画像を画像処理することにより検出した。そのうえで、νの異なる条件下での、液中渦の発生状況を発生率とキャビテーション係数との関係により整理した。実験の結果、νの影響はνが大きい条件下では顕著であるものの、νが減少するにつれ、影響が小さくなることがわかった。

39000101
Study on flow-induced vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor; Study on unsteady flow structure and characteristics of pressure fluctuation
小野 綾子; 木村 暢之; 上出 英樹; 飛田 昭
Proceedings of 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-7) (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 08342)
 アドバンスドループ型高速炉は、ループ数を削減するため、従来炉よりも一次冷却系配管の口径が大型化し管内流速も増加する設計となるため、エルボ部での流れの偏りに起因する流力振動の発生が懸念されている。本研究では、実機1/8縮尺のショートエルボとロングエルボを用いて、PIV速度計測試験と圧力変動測定を行った。試験流体は水である。Re数34から54万の範囲においてショートエルボとロングエルボ内での非定常的な流動構造と、流動変動に起因するエルボ腹側壁面の圧力変動特性を明らかにした。

39000102
Growing mechanism of dendritic oxide during sodium combustion
西村 正弘; 上出 英樹; 杉山 憲一郎*; 大竹 志朗*
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 08343)
 この研究は、FRのナトリウム燃焼に対する安全のためにナトリウムの酸化反応挙動を詳細に理解することを目的としている。これまでの研究で、樹氷状の酸化物が、反応界面へのナトリウム供給というように燃焼反応に重要な役割を果たすことがわかっている。本報では、燃焼中の樹氷状酸化物の成長挙動観察結果に基づいて樹氷状酸化物を介した液体ナトリウムの供給機構モデルを提案した。このモデルでは、化学種に着目している。ナトリウム過酸化物の形成は、樹氷状酸化物の中にナトリウムの供給ルートを与える。一方、ナトリウム一酸化物の形成は、ナトリウムの供給をブロックする。化学種は、温度や酸素濃度といった反応場におけるギブスの自由エネルギーによって熱力学的に決定される。このモデルは、観察結果から得られた酸化反応挙動を説明することができる。

39000103
Effects of wire spacer contact and pellet-cladding eccentricity on fuel cladding temperature under natural circulation decay heat removal conditions in sodium-cooled fast reactor
堂田 哲広; 大島 宏之; 上出 英樹; 渡辺 収*; 大久保 良幸*
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 08344)
 ナトリウム冷却高速炉の実用化に向けたJSFR(Japan Sodium Cooled Fast Reactor)の設計研究においては、完全自然循環システムの採用が検討されている。われわれは完全自然循環システムの成立性を評価する目的で、定格運転状態から自然循環崩壊熱除去状態への移行時における炉心最高温度評価手法の開発を行っている。本論文では、その評価の不確かさ要因の一部であるワイヤースペーサーコンタクトと燃料ペレット偏心が被覆管最高温度へ与える影響に着目し、自然循環時におけるこれら2つの影響を定量的に評価した。商用CFDコードを用いて3次元熱流動解析を実施し、19本ワイヤ巻き燃料集合体における詳細な冷却材の流速・温度分布及び被覆管の温度分布を求めた。結果として、被覆管の最高温度に対するこれら2つの不確かさ要因の影響は発熱が崩壊熱レベルとなる自然循環状態においても無視できず、外部電源喪失事象の場合にはこれらの影響によって2次ピーク時の被覆管最高温度が数℃上昇することがわかった。

39000104
COMPASS code development; Validation of multi-physics analysis using particle method for core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors
越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; 岡田 英俊*; 上原 靖*; 井上 方夫*; 長峰 康雄*; 油江 宏明*; 山本 雄一*; 氷見 正司*; 平野 悦丈*; 清水 泉介*; 大上 雅哉*
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 08345)
 本論文では、COMPASSコード開発の2009年度成果を報告する。融体固化・閉塞形成,金属燃料の共晶反応,ダクト壁破損(熱流動解析),燃料ピン破損、及びダクト壁破損(構造解析)に関する検証計算が示される。位相計算,古典及び第一原理分子動力学研究は金属燃料とスティール及び制御棒材料とスティールの共晶反応の物性を調べるために用いられた。粒子法の基礎研究やSIMMER計算もまたCOMPASSコード開発に役立った。COMPASSは、SIMMERコードで用いられている実験相関式の基盤を明らかにするものと期待される。SIMMERとCOMPASSの結合はCDAの安全評価並びに炉心設計最適化に有効になるだろう。

39000105
Development of level 2 PSA methodology for sodium-cooled fast reactors, 5; Development of technical basis for the protected loss of heat sink
飛田 吉春; 山野 秀将
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 11p.(2010) ; (JAEA-J 08346)
 ナトリウム冷却高速炉のレベル2PSA手法の開発の一環として、JSFRにおける除熱源喪失事象(PLOHS)の現象論的イベントツリーを構築した。冷却材昇温,沸騰,炉心露出に至るPLOHS初期過程はARGOコードによって解析を行った。炉心の溶融と再臨界による出力過渡が生じる炉心崩壊過程はAPPLOHSコード及びSIMMER-IIIコードによる解析を行った。これらの解析と事象推移の現象論的考察からPLOHSにおける事象推移を支配する要因を摘出した。これらの支配要因をヘディングとして現象論的イベントツリーを構築し、各ヘディングにおける分岐確率を定量化するための既存知見をレベル2PSAを実施するためのデータベースとして整備した。

39000106
Development of level 2 PSA methodology for sodium-cooled fast reactors, 6; Development of technical basis in ex-vessel accident sequences
大野 修司; 清野 裕; 宮原 信哉
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 12p.(2010) ; (JAEA-J 08347)
 ナトリウム冷却高速炉のレベル2PSAを実施するために必要な技術的根拠を整備した。事故影響が冷却材バウンダリ外に及ぶ場合における格納容器内の重要現象を対象として、現象の支配因子に関する既往知見の調査整理を行うとともに、現象が格納容器へ与える負荷を把握するための実験的知見及び解析的知見を蓄積した。

39000107
Development of Level 2 PSA methodology for sodium-cooled fast reactors, 2; Development of technical basis in the initiating phase of unprotected events
佐藤 一憲; 飛田 吉春; 山野 秀将
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM) , 12p.(2010) ; (JAEA-J 08348)
 ナトリウム冷却高速炉のレベル2PSA評価手法整備の一環として、スクラム失敗事象(ATWS)起因過程におけるイベント・ツリーを構築した。流量減少時スクラム失敗事象(ULOF),過出力時スクラム失敗事象(UTOP)及び、除熱源喪失時スクラム失敗事象(ULOHS)を典型的かつ重要な事故事象として選定した。最新の知見を基盤として、事象推移に支配的な要因を代表できるように、これらの事象に対するイベント・ツリーのヘディングを選定した。これらの各ヘディングに対して、分岐判断に活用できる情報をレビューしレベル2PSAのためのデータベースとして整備した。ULOF事象にかかわるヘディングに対しては、これまでの研究によって実験的知見とモデル開発が進められ、信頼性の高い評価手法が確立されているが、これが多くの他の事象にも共通に適用できることを確認した。また、UTOPやULOHSに特有の事項が確認された。1次系の冷却材温度が顕著に上昇するULOHS事象においては、炉心崩壊に先立ち、炉心損傷に至る過程でのイベント・ツリーを構築し、炉心損傷の境界条件を得る必要がある。

39000108
Change in current induced from silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitors by oxygen ions
大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 出来 真斗; 野崎 眞次*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.85-88(2010) ; (JAEA-J 08349)
 In order to investigate radiation response of Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) devices, current induced from SiC MOS capacitors by oxygen (O) ion was investigated. MOS capacitors were fabricated on an n-type 6H-SiC epitaxial layer, and charge induced in the MOS capacitors by 15 MeV oxygen ion microbeams was measured using Transient Ion Beam Induced Current (TIBIC). As a result, the peak amplitude of TIBIC signals decreases and the fall time increases with increasing number of incident ions. The decrease in peak amplitude of the TIBIC signal eventually saturated after an incidence of 1000 ions. The TIBIC signal peak value can be refreshed to its original value by applying a positive bias of 1V to the oxide electrode. Charge collection, also, shows similar behavior to that of the TIBIC peak. These results can be interpreted in terms of charge trapping or de-trapping by deep hole traps near the interface of SiC and SiO2.

39000109
Reduction in majority-carrier concentration in N-doped or Al-doped 4H-SiC epilayer by electron irradiation
松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 小野田 忍; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.89-91(2010) ; (JAEA-J 08350)
 Change of temperature dependence of hole concentration (p(T)) in lightly Aluminium (Al)-doped 4H-SiC (Silicon Carbide) epilayers by 100 or 150 keV electron irradiation was investigated. Moreover, the decrease in the electron concentration (n(T)) in lightly Nitrogen(N)-doped n-type 4H-SiC epilayers by 200 keV electron irradiation was investigated. In the lightly Al-doped 4H-SiC, p(T) was unchanged by 100 keV electron irradiation at fluences up to 7×1016 cm-2. However, 150 keV electron irradiation, the reduction of p(T) was observed. This suggests that the 150 keV electron irradiation can displace substitutional carbon (C) atoms in SiC. In the lightly N-doped 4H-SiC, n(T) over the temperature range of the measurement was reduced by 200 keV electrons. This result is quite different from that in the lightly Al-doped 4H-SiC, because p(T) in Al-doped 4H-SiC was reduced only at low temperatures by 200 keV electrons.

39000110
Electric conductivity of device grade hydrogenated amorphous silicon thin films irradiated with protons
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.183-186(2010) ; (JAEA-J 08351)
 In this paper, we present in-situ measurement results of the conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivities drastically increased at first and turned into decrease with further irradiation. On the other hand, the photosensitivity had a minimum value at around a maximum value of the conductivity. This fact indicates that the conductive carriers generated by light illumination are not dominant to the electric conduction in this regime, and thus the extremely high conductivity cannot be explained by a general interpretation of radiation induced conductivity.

39000111
Laser modification aiming at the enhancement of local electrical conductivities in SiC
出来 真斗; 伊藤 拓人*; 富田 卓朗*; 松尾 繁樹*; 橋本 修一*; 北田 貴弘*; 井須 俊郎*; 小野田 忍; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.218-221(2010) ; (JAEA-J 08352)
 Femtosecond laser exhibits extremely high peak intensity and short pulse duration, and can process inside transparent materials without damaging the surface of sample. In this study, the local electrical conductivity in Silicon Carbide (SiC) is evaluated. As a result of femtosecond laser irradiation with various irradiation fluences, the drastic change of electrical conductivity is observed in resistivity ranges from 109 to 107 Ω. It is found that the local conductivity strongly depends on the fluence. We suggest that the local conductivity is attributed to the phase transition. From the surface observations by Secondary Electron Microscopy (SEM), we conclude that the formation of the classical laser-induced periodic structures causes the sudden increase in the electrical conductivities.

39000112
Time-dependent collected charges of 6H-SiC p+n diodes measured using alpha particles
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.222-225(2010) ; (JAEA-J 08353)
 Time-dependent collected charges of 6H-SiC (Silicon Carbide) p+n diodes have been studied by using alpha particles. To investigate the impact of electron irradiation-induced defects on the time-dependent collected charges, temperatures of the samples were varied from 180 K to 310 K during the measurements. For electron-irradiated diode, the collected charges increase promptly and continue to increase slightly for tens of microseconds. The slight increases of charges are results of carrier detrapping by the electron irradiation-induced defects. It is also found that amount of detrapped charges depends on the temperatures. Two clear peaks at 205 K and 280 K are found for the electron-irradiated diode. These peaks are considered to be attributed to the defects which located at two different energy levels in the band gap.

39000113
Raman and FT-IR spectroscopy of electron irradiated LiNbO3
宮崎 尚*; 守本 純*; 戸田 耕司*; 小野田 忍; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.226-229(2010) ; (JAEA-J 08354)
 LiNO3 has several advantages for opto-electronic and acousto-optic applications including waveguides, modulators, second harmonic generators and surface acoustic wave (SAW) devices. In this study, we characterized the defects in electron irradiated LiNbO3 single crystal substrates using Raman. The Raman peak of symmetrical O-Nb-O bending mode drastically decreased with increasing electron irradiation. It is thought that the electron irradiation gives the biggest influence on the Nb-O bond.

39000114
Enhanced charge collection in drain contact of 6H-SiC MOSFETs induced by heavy ion microbeam
小野田 忍; Vizkelethy, G.*; 牧野 高紘; 岩本 直也; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.230-233(2010) ; (JAEA-J 08355)
 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) fabricated on Silicon Carbide (SiC) is regarded as a promising candidate for high-power and high-frequency electronic devices because of its excellent electrical and thermal properties. Transient currents were measured for 6H-SiC MOSFETs fabricated with three different gate oxides by using 18 MeV Oxygen and 50 MeV Cu microbeams at JAEA and Sandia National Laboratories. The 2-Dimensional Technology Computer Aided Design (TCAD) simulations were performed to clarify the mechanisms behind the transient events. According to both experiments and simulations, the typical parasitic bipolar amplification is observed when an ion strikes the drain contact. As a result of bipolar amplification, the drain current is larger than the ideal value.

39000115
Verification of LSD spikes prepared in Japan from a MOX source material
角 美香; 阿部 勝男; 影山 十三男; 中沢 博明; 黒沢 明; 山本 昌彦; Mason, P.*; Neuhoff, J.*; Doubek, N.*; Balsley, S.*; Verbruggen, A.*; Richter, S.*; Jakopič, R.*; Zuleger, E.*; van-Belle, P.*
Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 08356)
 現在、同位体希釈質量分析法(IDMS)によってPu, Uの計量分析を行っている国内外の多くの施設において、LSD(Large Size Dried)スパイクが使用されている。日本の核燃料サイクルに関連する施設でも、多くのPu標準物質が必要とされており、一方で長期に渡るPu標準物質の供給や、輸送が困難さを増すことが予想されていることから、原子力機構ではプルセンターに保管されているMOXから、LSDスパイクの原料となるPuの標準試料を調製する可能性について検討してきた。プルセンターでは、MOX中に含まれていたPuをUと分離,精製を行った。調製されたPu硝酸溶液中のPu濃度は、再処理施設においてクーロメトリによって測定され、同位体組成についてはPFDCにおいて質量分析により測定された。原子力機構では、このPu硝酸溶液を用いて2種類のLSDスパイクを調製し、それらを国内外の研究所に配付し、共同分析により値を確認している。Puの値付け分析,LSDスパイク調製及び確認分析結果の詳細について報告する。

39000116
Numerical visualization on melting and solidification of micron-sized metallic particles by laser irradiation
高瀬 和之; 村松 壽晴; 菖蒲 敬久
Proceedings of International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation (Visual-JW 2010) , p.54-55(2010) ; (JAEA-J 08357)
 原子炉本体やその付帯設備等の健全性を確保する補修技術の確立を目的として、3次元微細加工が可能なレーザーを利用した金属材料溶接技術の開発を行っている。この開発の一環として、金属材料溶接技術の最適化を図るため、レーザー照射時の金属材料の相変化挙動を数値シミュレーションによって定量評価する手法の開発を次世代部門と協力して行っている。本報では、実験体系を模擬した9×9個の金属粒子に対して行ったレーザー照射による相変化シミュレーションの結果について述べる。金属粒子の配置によって、レーザー照射を受ける粒子と受けない粒子が存在する。初めに、レーザー照射を受ける位置に配置された金属粒子が溶融し、高温の液体金属になる。一方、レーザー照射を受けない位置に配置された金属粒子は、生成された高温液体金属によって熱を与えられて溶融し、液体金属になる。レーザー照射を停止すると液体金属温度は低下して時間とともに凝固が始まる。本研究によって、このような一連の物理現象を数値シミュレーションによって明らかにできた。

39000117
First-principles study of the grain-boundary embrittlement of metals
山口 正剛; 海老原 健一; 板倉 充洋; 鈴土 知明; 蕪木 英雄
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive) , 4p.(2010) ; (JAEA-J 08358)
 粒界脆化のメカニズムは長年の間謎とされ、溶質元素がどのぐらい粒界偏析するとどのぐらい粒界の凝集エネルギーが低下するのかもわからなかった。われわれは第一原理計算により、鉄粒界の粒界凝集エネルギーがホウ素,炭素,リン,硫黄元素の偏析によってどの程度変化するのかを計算した。その結果、ホウ素,炭素は粒界凝集エネルギーを増大させ、逆にリンと硫黄は粒界凝集エネルギーを減少させることを示した。その変化分は、実験的に観測されている延性脆性遷移温度の変化とよく相関しており、粒界凝集エネルギーが粒界脆化の鍵を握る物理量であることを示している。

39000118
Two-phase flow simulation of gas entrainment phenomena in large-scale fast reactor
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之; 河村 拓己*
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08359)
 ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)におけるガス巻込み現象を解析するため、高精度気液二相流数値解析手法の開発を進めている。本研究では、開発した手法によって大規模実機形状模擬水試験の解析を行った結果を示す。解析には約100万セルの非構造格子を用い、後流渦とそれに伴うガス巻込み現象を発生させる配管近傍には詳細な格子を配置した。非定常解析の結果、ガスコア(界面くぼみ)の発生と発達を捕らえることに成功し、開発した手法がJSFRガス巻込み現象の評価に適用できることを確認した。

39000119
Evaluation of local stress and local hydrogen concentration at grain boundary using three-dimensional polycrystalline model
海老原 健一; 板倉 充洋; 山口 正剛; 蕪木 英雄; 鈴土 知明
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08360)
 鉄鋼材料の水素脆化を説明するモデルとして、鉄鋼中の粒界に水素が偏析し粒界強度が低下するとした粒界剥離モデルが提唱されているが、このモデルの妥当性を検証するためには、実際の引張試験条件下において、粒界での応力と水素濃度を評価する必要がある。そこで、本研究では三次元多結晶体モデルを用い、その粒界において応力及び水素濃度の評価を行った。なお、多結晶は、乱数を用いたボロノイ分割により生成し、各粒には異なる結晶方向を与えた。また、計算の境界条件としては、引張試験条件の下で、切欠き付き丸棒試料モデルにおいて計算した結果から切り抜いたデータを用いた。得られた粒界応力の評価結果によると、評価した応力は評価した水素量の条件下で第一原理計算により見積もられた破断応力には達せず、結晶の異方性のみによる応力集中では粒界剥離は起こらないと考えられ、他の要因を考察する必要があることが明らかとなった。

39000120
Numerical simulation of boiling two-phase flow in a simulated subchannel of fuel assemblies excited by earthquake oscillation
三澤 丈治; 吉田 啓之; 高瀬 和之
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08361)
 As a part of development of a thermal-structure coupling analysis method, we have performed evaluation of boiling two-phase flow in a nuclear reactor core under an earthquake condition by using three-dimensional two-fluid model code ACE-3D. The ACE-3D code was improved so that the boiling two-phase flow in a fuel assembly excited by earthquake acceleration can be calculated. The boiling two-phase flow behavior in 2×2 subchannels of the fuel assembly with the earthquake acceleration was analyzed numerically. The flow condition in the present analysis simulates the operating condition of current BWRs. The earthquake acceleration is simulated by the sine wave which oscillates in the horizontal and axial directions. As a result, it was confirmed that the time-averaged void fraction distribution in the horizontal direction under the earthquake condition is different from that under no oscillation case, and the region in 2×2 subchannels where the void fraction fluctuation is large moves from near wall to subchannel center. Finally, we could make sure that the improved ACE-3D code is able to predict the boiling two-phase flow characteristics in fuel assemblies excited by the earthquake acceleration.

39000121
改良9Cr-1Mo鋼の疲労寿命及びクリープ疲労寿命に及ぼす進行性ひずみの影響
安藤 勝訓; 磯部 展宏*; 伊達 新吾*; 菊地 浩一*; 江沼 康弘*
第48回高温強度シンポジウム前刷集 , p.110-114(2010) ; (JAEA-J 08362)
 次世代高速炉の冷却系機器に採用予定の改良9Cr-1Mo鋼に対して、進行性ひずみが疲労及びクリープ疲労寿命に及ぼす影響を調査した。単軸丸棒試験片に対して定ひずみ範囲に加えて、進行性ひずみとして各サイクルで非弾性ひずみを与えながら疲労及びクリープ疲労試験を実施した。累積非弾性ひずみ量などをパラメータとして試験を実施し、高速炉で規定される非弾性ひずみの制限の範囲内では進行性ひずみが疲労及びクリープ疲労寿命に有意な影響を与えないことを明らかにした。

39000122
加速器照射による中性子照射スエリング予測研究
笹瀬 雅人*
平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12 , p.52(2010) ; (JAEA-J 08363)
 高速炉用炉心構造材の実用化段階の照射環境下(高温・高照射量)でのスエリング特性評価を目的とし、高エネルギーイオン照射と電子顕微鏡観察等を通じて、炉心構造材候補材料のスエリング挙動に関する研究を、平成18〜平成21年の研究期間で実施した。平成21年度研究として、照射損傷量をパラメータとし、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構造材試料(PNC316, PNC1535, 9Cr-ODS鋼, 12Cr-ODS鋼、及び再結晶-ODS鋼)の照射挙動を透過型電子顕微鏡により評価した。その結果、次期候補材料であるPNC1535, 9Cr-ODS鋼において、250dpaの高損傷領域まで10%以下の低スエリング率に抑えることができ、耐スエリング特性に優れた材料であることが証明された。また、ステンレス鋼の組成,結晶中の転移が、スエリング特性に与える影響について系統的な評価・検討も合わせて行った。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、材料中の転位がスエリング率を低下させていることを、定性的に明らかにした。

39000123
機械的及び熱的切断による解体粉じん挙動データ取得・調査
重田 達雄*; 天田 健一*; 笹瀬 雅人*; 遠藤 伸之*; 長友 仁郎*
平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12 , p.78(2010) ; (JAEA-J 08364)
 新型転換炉原型炉施設「ふげん」の廃止措置においては、放射能レベルが比較的高い原子炉を水中解体することとしており、原子炉解体時における粉じんをいかに抑制していくかという点が、作業安全上重要となる。「ふげん」は、炉心を構成する圧力管(Zr-2.5%Nb合金),カランドリア管(Zry-2)にジルコニウム合金が使用されているが、これらの水中切断時における粉じん挙動データにかかわる知見が少ないことから、炉心を構成する材料の水中解体を模擬できる水中切断時粉じん挙動評価試験システムを構築し、粉じん挙動データを取得している。平成22年度は、21年度までに水中熱的切断の代表として実施してきたプラズマ切断工法に引き続き、水中機械切断の代表としてアブレイシブウォータージェット(AWJ)切断工法にて、圧力管,カランドリア管,上部圧力管延長管,炭素鋼及びステンレス鋼の平板材を対象とした切断試験を実施するとともに、プラズマ切断工法の追加試験として、ステンレス鋼,炭素鋼,アルミニウムの平板材を対象とした切断試験を実施し、切断時に発生した気中及び水中浮遊物,沈降固形物の重量測定や成分分析を行った成果を報告する。

39000124
水素分離(不純物)装置の基礎試験を含む調査,6
天田 健一*; 長友 仁郎*; 小林 重忠*
平成21年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター年報,12 , p.61-62(2010) ; (JAEA-J 08365)
 高速増殖炉の熱を用いて水素生成が行えるハイブリッド熱化学法を念頭に、同法で発生することが懸念されている硫化水素等の不純物ガスを対象として、吸着剤を使用して除去分離回収することにより水素を精製する方法を調査する目的で、2008年度までに実施した基礎試験をもとに、除去効率の効率化が図れる温度・圧力スイング濃縮法に関する基礎試験と自動化連続運転の可能性を評価する試験を実施した。また、今後の設計研究に資するためHy2S法のパイロット規模施設の設計・建設技術に関する情報を調査し整理した。

39000125
北海道幌延調査流域における水収支法による地下水涵養量の推定; 2004年12月〜2009年11月
横田 秀晴; 山本 陽一; 山崎 雅則; 前川 恵輔
日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨 , p.160-165(2010) ; (JAEA-J 08366)
 日本原子力研究開発機構では、幌延深地層研究計画の一環として、北海道幌延町において表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析に用いる上部境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量の算出を目的の一つとして、気象観測や河川流量等の水収支観測を行っている。水収支法は、対象流域における降水量から河川流出高と蒸発散量を差し引いた量を地下水涵養量とする手法である。幌延地域における観測結果を用いて当該地域に設定した調査流域の地下水涵養量の算出を行ったが、その過程で、算出に用いる諸量のもととなる各気象観測要素や河川流量観測結果の取り扱いに関して、1水文年の開始時期やデータ処理方法,推定式の違いにより、算出結果が大きく異なることが明らかとなった。本報告では、幾つかのデータ処理方法や推定式等による降水量及び蒸発散量の算出結果の差異を比較し、本調査流域における地下水涵養量の適切な算出方法を検討した結果を示す。

39000126
北海道幌延調査流域における水文諸量の空間分布推定
山本 陽一; 前川 恵輔; 藪内 聡; 横田 秀晴
日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨 , p.166-171(2010) ; (JAEA-J 08367)
 日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うこととしている。しかしながら、調査対象とする流域の範囲に対してそれぞれの水文諸量の観測点には限りがあるので、地下水涵養量の推定精度向上には、対象とする流域の水文諸量の空間・時間変動を明らかにして、流域の水循環プロセスを説明できることが必要である。そこで、水文要素の空間分布推定方法を検討し、推定された要素を入力データとした長期流出解析を実施した。そして、流出解析結果を観測データと比較することにより、モデル化の妥当性と水収支及び地下水涵養量について検証した。

39000127
分布型タンクモデルを用いた涵養量評価
池田 誠; 宗像 雅広; 酒井 隆太郎; 渕脇 博孝; 木村 英雄; 松葉 久*
日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨 , p.282-287(2010) ; (JAEA-J 08368)
 本研究は、北海道北部に位置する幌延地域を包括する天塩川流域を対象に、分布型タンクモデルを構築し、流域内の涵養量を評価することを目的とする。当該地域は、冬季に積雪、春季に融雪を伴う地域であるため、積雪・融雪を再現するモデルも設置している。モデルの構築を行った後に、気象データ(メッシュ気候値2000),地質データ(国土数値情報)を用いて流域内での水収支シミュレーションを実施し、タンクモデルからの流出量と実測河川流量との比較からモデルの再現性の検討を行い流域内の毎月の涵養量を評価した。その結果、月平均で1.8mmの涵養量であると評価できた。融雪によって水量が増加する時期では涵養量が増加し、冬期の積雪により水量供給が減少する時期では貯留量の減少に伴い、涵養量の減少が示され、融雪の開始前後では涵養量が大きく異なる結果となった。また、月ごとの涵養量が月降水量に対して単純にどの程度の割合であるかについて検討を行ったところ、積雪・融雪の影響を受ける期間を除く7月から10月までの各月では、約6%前後となったことから、当該地域における月降水量に対する月涵養量の割合は約6%であることが示唆された。

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