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3月

39000333
Calculation of effective delayed neutron fraction with Monte Carlo perturbation techniques
長家　康展;　森　貴正
Annals of Nuclear Energy 38(2-3), p.254-260(2011) ; (JAEA-J 08564)
　モンテカルロ法による摂動計算手法(微分演算子サンプリング法と相関サンプリング法)を用いて実効遅発中性子割合(βeff)を計算する手法を提案した。特に、微分演算子サンプリング法を用いた手法は、理論的に正確なβeffを与えるという特徴がある。提案した手法を検証するため、簡単な形状の体系についてモンテカルロ計算を行った。提案された手法で得られた結果は、十分小さな統計誤差の範囲において、決定論で計算された参照解と一致することがわかった。また、正確なβeffを計算するためには、核分裂源摂動の効果を考慮しなければならないこともわかった。
39000334
Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in magnetic insulators
内田　健一*;　安立　裕人;　太田　岳*;　中山　裕康*;　前川　禎通;　齊藤　英治
Applied Physics Letters 97(17), p.172505_1-172505_3(2010) ; (JAEA-J 08565)
　We propose a longitudinal spin-Seebeck effect, in which a magnon-induced spin current is injected parallel to a temperature gradient from a ferromagnet into an attached paramagnetic metal. The longitudinal spin-Seebeck effect is measured in a simple and versatile system composed of a ferrimagnetic insulator Y3Fe5O12 slab and a Pt film by means of the inverse spin-Hall effect. The experimental results highlight the intriguing character of the longitudinal spin-Seebeck effect due to its own geometric configuration.
39000335
Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag
安立　裕人;　内田　健一*;　齊藤　英治;　大江　純一郎;　高橋　三郎;　前川　禎通
Applied Physics Letters 97(25), p.252506_1-252506_3(2010) ; (JAEA-J 08566)
　われわれは、理論的かつ実験的にスピンゼーベック効果の低温での巨大な増幅現象を議論する。われわれの理論解析は、この現象におけるフォノンの自由度の重要性を明らかとした。すなわち、スピンゼーベック効果は低エネルギースピン励起を引き起こす非平衡フォノンによって強く増幅されるのである。われわれはさらに、大域的なスピン流を伴わないスピンゼーベック効果の観測を理解する鍵が上記のフォノンドラッグのシナリオにあることを指摘し、基盤の情報がスピンゼーベック効果に影響を与えることを予言する。
39000336
Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy and near-edge X-ray absorption fine structure study on oxidative etching of diamond-like carbon films by hyperthermal atomic oxygen
田川　雅人*;　横田　久美子*;　北村　晃*;　松本　康司*;　吉越　章隆;　寺岡　有殿;　神田　一浩*;　新部　正人*
Applied Surface Science 256(24), p.7678-7683(2010) ; (JAEA-J 08567)
　超熱原子状酸素ビームに曝した水素化ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の表面構造変化を、ラザフォード後方散乱分光(RBS),放射光光電子分光(SR-PES),X線吸収端微細構造解析(NEXAFS)で調べた。DLC表面は酸化され、原子状酸素の高エネルギー衝突でエッチングされることがわかった。RBSとリアルタイム質量損失測定では原子状酸素強度とエッチング量は比例した。SR-PESでは酸化層はDLC膜の最表面に限られることがわかった。NEXAFSからはDLCのsp2構造が選択的にエッチングされ、sp3リッチ領域がDLC表面に残ることがわかった。DLC表面にsp3リッチ領域が生成すると表面荒れが起こり、初期のDLC表面に比べてエロージョン収率が減少することがわかった。
39000337
Spectroscopic characterization of β-FeSi2 single crystals and homoepitaxial β-FeSi2 films by XPS and XAS
江坂　文孝;　山本　博之;　鵜殿　治彦*;　松林　信行*;　山口　憲司;　社本　真一;　間柄　正明;　木村　貴海
Applied Surface Science 257(7), p.2950-2954(2011) ; (JAEA-J 08568)
　エネルギー可変の放射光を励起源として光電子スペクトルを観測した場合、光電子の運動エネルギーの変化に応じて電子の脱出深さが変化することから、表面の深さ方向分布を非破壊的に得ることが可能となる。本研究では放射光を用いたX線光電子分光法と、これよりも分析領域の深いX線吸収分光法(XAS)を用い、β-FeSi2単結晶上にホモエピタキシャル成長させたβ-FeSi2薄膜表面組成及び化学状態について、非破壊深さ方向分析を行った。得られたXPSスペクトルから、励起エネルギーの増大とともにSiO2及びSiOxに起因するピーク強度が減少し、相対的にシリサイドによるピーク強度が増大することを明らかにした。これらの結果をもとに深さプロファイルを評価し、単結晶表面にはそれぞれSiO2層0.8nm及びSiOx層0.2nmが形成されていること、Fe/Si組成比は深さ方向にほとんど変化しないことが確認された。発表ではXASによるFe-L及びSi-K吸収端測定から、より深い表面領域の結果について解析を行った結果についても併せて報告する。
39000338
Oxidation of TiNi surface with hyperthermal oxygen molecular beams
岡田　美智雄*;　宗和　誠*;　笠井　俊夫*;　寺岡　有殿
Applied Surface Science 257(9), p.4257-5263(2011) ; (JAEA-J 08569)
　We report results of our detailed studies on the initial oxidation process of TiNi with a 2 eV hyperthermal oxygen molecular beam (HOMB) and thermal O2 in the backfilling. The oxidation processes are monitored by X-ray photoemission spectroscopy (XPS) measurements in conjunction with synchrotron radiation (SR). In the early stages of oxidation, the precursor mediated dissociative adsorption is the dominant reaction mechanism. In the oxide formation process at higher O coverage, HOMB has the advantage in the dissociation process of O2 molecules and can make growth of TiO2 layers with the underlying TiOx-rich and/or Ni-rich layers. We succeeded in fabricating a thick Ni-free TiO2 layer, possibly blue colored rutile TiO2, combining HOMB and surface annealing.
39000339
Quantum control study of ultrafast isotope-selective vibrational excitations of the cesium iodide (CsI) molecule
黒崎　譲;　横山　啓一;　横山　淳
Computational and Theoretical Chemistry 963(2-3), p.245-255(2011) ; (JAEA-J 08570)
　We study, using quantum optimal control theory (OCT), isotope-selective vibrational excitations on the ground-state potential energy curve for the mixture of two pure ensembles for 133CsI and 135CsI. Initial states are set to the condition that both 133CsI and 135CsI are in the vibrational ground level, i.e., (v133, v135) = (0, 0), and target states are set to three: (v133, v135) = (0, 2), (0, 3), and (0, 4), where molecular orientations are fixed parallel to the field polarization vector. Three total times (i.e., pulse durations), T = 460,000 au, 920,000 au, and 1,840,000 au, are set in the calculations and nine cases for the combination of target state and total time are investigated. It is suggested from the computational results that even when T is short, high-yield transitions into energetically-separated target states are possible through excitations skipping over more than one vibrational level at a time with intense fields including high overtones.
39000340
Density functional investigation of Fen clusters (n ≤ 6) with Cr substitutions; UB3LYP/LanL2DZ calculation
中沢　哲也;　五十嵐　誉廣;　都留　智仁;　加治　芳行
Computational Materials Science 50(3), p.982-990(2011) ; (JAEA-J 08571)
　対称性のもとUB3LYP/LanL2DZレベルで構造最適化したFen, Crn, Fen-xCrx(n=2-6, x=1-6)クラスターの構造変数,結合エネルギー及び電子構造等を求めた。Fenのこれらの特性へのCr置換効果を確認した。Fenの結合エネルギーは連続的なCr置換により徐々に減少した。ほとんどのFe-CrクラスターではFe-Fe及びFe-Cr結合に比べてCr-Cr結合の方が長く、Fe-Fe, Fe-Cr, Cr-Cr結合の順に結合長は長くなっている。Fe-CrクラスターにおけるCr-Cr結合のようなより長い結合長は原子間に働く磁気的フラストレーションによる強い反発によって生じている。これはCr置換に起因した電子構造の変化、特に結合への4sや3d電子の寄与の程度と関連している。
39000341
Abundances of rare earth elements in crude oils and their partitions in water
中田　亮一*;　高橋　嘉夫*;　Zheng, G.*;　山本　祐平;　清水　洋*
Geochemical Journal 44(5), p.411-418(2010) ; (JAEA-J 08572)
　中国、新彊ウイグル自治区の泥火山より採取した原油及び共存する水の中の希土類元素の存在度を世界で初めて報告した。原油は軽希土類元素に富み、重希土類元素に枯渇した相対存在度パターンを示した。原油中の希土類元素濃度は共存水より百倍高かった。原油の疎水性と希土類元素イオンの性質を考慮すると、原油中の希土類元素は錯体として存在していると考えられる。13C-NMRの分析によると、原油中にはフェノール基とカルボキシル基が含まれており、希土類元素はそれらの官能基に錯生成していると考えられる。原油中の希土類元素の相対存在度パターンは泥火山中の泥のパターンと類似しており、原油中の希土類元素は原油が発生した岩石もしくは堆積物から供給されたと考えられる。
39000342
EXAFS study on the cause of enrichment of heavy REEs on bacterial cell surfaces
高橋　嘉夫*;　山本　美香*;　山本　祐平;　田中　万也
Geochimica et Cosmochimica Acta 74(19), p.5443-5462(2010) ; (JAEA-J 08573)
　希土類元素の相対存在度のパターン(REEパターン)はさまざまな天然の物質で観測されるユニークな地球化学的トレーサーである。バクテリアに吸着したREEのパターンは重希土類元素(HREE)を濃集し、天然試料におけるバクテリア関与の指標に成りえる。本研究では広域X線吸収微細構造(EXAFS)とバクテリアへのREEの分配パターンを用いて、バクテリアの細胞表面へのHREEの濃集機構の解明を試みた。EXAFSの結果より、HREEは低REE/バクテリア比環境では多座リン酸基に結合しているが、高REE/バクテリア比ではカルボキシル基に結合していることが示された。一方、軽希土類元素及び中希土類元素は低REE/バクテリア比において低配座数のリン酸基に結合し、高REE/バクテリア比ではカルボキシル基に結合していることが示された。REE/バクテリア比の変化に伴うバクテリアへのREEの分配パターンの変化は、EXAFSの結果と整合的であった。バクテリアの細胞表面へのHREEの濃集は多座リン酸基による安定な錯体の形成が原因であることがEXAFSによって示された。多座リン酸基はバクテリア以外の天然試料では見られない特徴であり、本研究の結果はバクテリアが関与した試料のREEパターンがバイオマーカーとして利用できる可能性を示した。
39000343
Superconducting property and strain effect study of the Nb3Sn strands developed for ITER
布谷　嘉彦;　辺見　努;　名原　啓博;　松井　邦浩;　礒野　高明;　高橋　良和;　小泉　徳潔;　奥野　清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 20(3), p.1443-1446(2010) ; (JAEA-J 08574)
　原子力機構は従来の約1.4倍の臨界電流密度を持つITER超伝導コイル用Nb3Sn超伝導素線の開発を行った。開発した素線の臨界電流値の磁場,温度、及びひずみ依存性を原子力機構が開発した装置を用いて測定した。特にひずみ特性に関して詳細に調べ、複合材に本来的にある熱収縮量の違いに起因する素線内部の残留ひずみの大きさを初めて直接測定した。さらに、超伝導特性のひとつである上部臨界磁場特性が、残留ひずみと外部から付加されるひずみを考慮に入れたひずみテンソルの高次のべき乗展開で表せることを実験的に見いだした。これらの成果に基づき臨界電流値を磁場,温度、及びひずみで表す関係式を導出した。そして、開発した素線を用いたITER超伝導コイルの超伝導特性を本関係式を用いて予測し、コイル設計の妥当性を示した。
39000344
Charge enhancement effects in 6H-SiC MOSFETs induced by heavy ion strike
小野田　忍;　牧野　高紘;　岩本　直也*;　Vizkelethy, G.*;　児島　一聡*;　野崎　眞次*;　大島　武
IEEE Transactions on Nuclear Science 57(6), p.3373-3379(2010) ; (JAEA-J 08575)
　耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、単一の重イオンが六方晶(6H)SiC電界効果トランジスタ(MOSFET)に入射した際、ドレイン,ソース,ゲート電極に誘起される過渡電流の計測を行った。重イオンがドレインに入射した際に発生したドレイン電流は、イオンの入射エネルギーから算出した電荷量よりも大きな電荷量であることがわかった。解析の結果、ソース(n+)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n+)から成る寄生npnバイポーラトランジスタによる電流増幅効果であることを明らかにした。
39000345
Estimation of three-dimensional stress distribution and elastic moduli in rock mass of the Tono area
奈良　禎太*;　Cho, S. H.*;　吉崎　貴哉*;　金子　勝比古*;　佐藤　稔紀*;　中間　茂雄;　松井　裕哉
International Journal of the Japanese Committee for Rock Mechanics (Internet) 7(1), p.1-9(2011) ; (JAEA-J 08576)
　本研究は原位置における初期応力測定結果等から広域的な応力場及び岩盤の弾性係数を同時に評価するための3次元有限要素法による逆解析手法を示したものである。本研究では、3次元応力場の評価精度を向上させるため、弾性係数の異なる不均質な地層モデルを考慮し、東濃鉱山,正馬様用地及び瑞浪超深地層研究所用地を含む領域の広域的な応力場の逆解析に適用した。
39000346
Immediate product after exposing Si(111)-7×7 surface to O2 at 300 K
吉越　章隆;　寺岡　有殿
Japanese Journal of Applied Physics 49(11), p.115704_1-115704_6(2010) ; (JAEA-J 08577)
　Si(111)-7×7表面に300KにおいてO2を暴露した直後の酸化物の酸素結合配位をリアルタイムO 1s及びSi 2p XPSによって明らかにした。Siアドアトムのバックボンドに酸素原子を一つ有するins構造が最初に形成されることがわかった。paul oxygenと呼ばれる分子状化学結合酸素は、ins構造の直上の吸着物であることがわかった。ad-ins構造及びins-tri構造が、しばらく後に現れることもわかった。この結果は、表面上で移動可能なO2の存在を示唆する結果である。
39000347
Nanoscale surface modifications and formation of conical structures at aluminum surface induced by single shot exposure of soft X-ray laser pulse
石野　雅彦;　Faenov, A. Y.*;　田中　桃子;　長谷川　登;　錦野　将元;　保　智己*;　Pikuz, T. A.*;　Inogamov, N. A.*;　Zhakhovskii, V. V.*;　Skobelev, I. Yu.*;　Fortov, V. E.*;　Khohlov, V. A.*;　Shepelev, V.*;　大場　俊幸;　海堀　岳史;　越智　義浩;　今園　孝志;　河内　哲哉
Journal of Applied Physics 109(1), p.013504_1-013504_6(2011) ; (JAEA-J 08578)
　軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを照射した。照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーション構造とは異なる微細構造(改質領域)が形成されていることを確認した。この領域には70-150nmの直径を持つ円錐状の構造物が多数確認できる。また、円錐構造は平均深さ約40nmの改質領域中に形成されていることもわかった。しかし、軟X線レーザーを複数回照射した領域の円錐構造は、成長することなく破壊されていることがわかった。今回得られた結果は、軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解だけでなく、軟X線レーザーの微細加工への応用にも重要な知見を与えると考えられる。
39000348
Radiation-induced crosslinking of Nafion® N117CS membranes
岩井　保則;　廣木　章博;　玉田　正男
Journal of Membrane Science 369(1-2), p.397-403(2011) ; (JAEA-J 08579)
　ナフィオンN117CS膜内に放射線により架橋を形成させることに成功したことを引張試験,メタノール膨潤率測定,熱機械分析(TMA),F19 MAS NMRにより実証した。今までナフィオン膜の耐熱性は低く、H型ナフィオン膜側鎖の熱分解が523Kから始まることからナフィオンN117CS膜内に放射線により架橋を形成することは不可能であると考えられていた。まずナフィオン膜の耐熱性を向上させるため、照射前のナフィオン膜を塩化ナトリウム溶液に浸漬させ、ナフィオン膜をNa型とした。耐熱性が大幅に向上したNa型ナフィオン膜を室温から618Kの温度範囲でアルゴン雰囲気下にてγ線照射した。照射後膜はH型に再置換した。アルコールで膨潤させたナフィオン膜のF19 MAS NMR測定から放射線による架橋に起因するピークが生じていることを確認した。未照射膜に比べ、598Kで照射した膜の破壊時伸び率の向上やメタノール膨潤率の低下,TMAによる軟化点温度の低下などの観測もわれわれの新たな発見を裏付けている。
39000349
Hardening of Al-Cu-Mg alloy by energetic ion irradiation
光田　智昭*;　小林　一平*;　小杉　晋也*;　藤田　直樹*;　齋藤　勇一;　堀　史説*;　千星　聡*;　金野　泰幸*;　西田　憲二*;　曽根田　直樹*;　岩瀬　彰宏*
Journal of Nuclear Materials 408(2), p.201-204(2011) ; (JAEA-J 08582)
　We irradiated Al-Cu-Mg alloy with 10 MeV iodine ions at room temperature and measured the surface microhardness. We analyzed the microstructure using a three-dimensional atom probe. Irradiation for 3.5 h led to an increase in hardness comparable to that obtained after 4 days of aging at 423 K. Precipitates of about 2.9 nm in diameter were distributed homogeneously over the irradiated region. The nanometer-sized precipitates produced by the irradiation caused a remarkable increase in hardness.
39000350
JENDL-4.0; A New library for nuclear science and engineering
柴田　恵一;　岩本　修;　中川　庸雄*;　岩本　信之;　市原　晃;　国枝　賢;　千葉　敏;　古高　和禎;　大塚　直彦*;　大澤　孝明*;　村田　徹*;　松延　広幸*;　瑞慶覧　篤*;　鎌田　創*;　片倉　純一
Journal of Nuclear Science and Technology 48(1), p.1-30(2011) ; (JAEA-J 08583)
　日本の評価済み核データライブラリー(JENDL)の第4版JENDL-4.0を作成した。JENDL-4.0の開発においてはFP及びMAデータの信頼度向上に重点を置いた。そのため、核反応モデルに基づく2つの計算コードを開発した。広い質量及びエネルギーをカバーする光学模型パラメータをチャネル結合法により求め、核データ評価に使用した。アクチノイド核種の熱中性子断面積は最新の実験値又は近傍核の系統性から決定した。重要なウラン及びプルトニウムの核分裂断面積は10keV以上のエネルギー領域で同時評価法により評価した。FPに関しても再評価を行うとともに、新規に30核種のデータを作成した。軽元素及び構造材核種についても再評価を行った。評価済みデータは2010年5月に公開されており、原子力機構核データ評価研究グループ,米国BNL国立核データセンター及びIAEA核データ部門のホームページからダウンロード可能である。
39000351
Failure mechanism of silicide and aluminide fuels during power transient
柳澤　和章
Journal of Nuclear Science and Technology 48(1), p.113-119(2011) ; (JAEA-J 08584)
　燃料破損しきい値に燃料芯材密度(2.2, 3.0、及び4.0g/cc)が及ぼす影響につき、シリサイド燃料(密度4.8g/cc)を参考データとして比較検討した。(1)供試燃料板(4.8g/cc以下)の核沸騰離脱(DNB)温度は175±24℃であり、参考燃料のそれ(180±14℃)と大きな違いはなかった。(2)参考燃料は大きな急冷温度幅(94℃以上)と短い急冷時間(0.13秒以下)で破損したが、供試燃料板は芯材アルミニウムの塑性流動性が高く106cal/g·fuel plateまで破損はなかった。燃料密度を下げると燃料の塑性性が向上する。(3)燃料密度とは無関係に、燃料板の曲がりは到達最高温度(PCST)の増加とともに大きくなった。JRR-3の曲がりに対する運転制限値(228℃以下)においては、最大曲がりは15%(0.4mm)で、ほとんどのデータは4%以内であった。(4)燃料板厚みで評価した軸方向塑性歪で見ると供試燃料は膨らんでいたが参考燃料は収縮していた。
39000352
Diverse monitoring approaches reveal 14C dispersion pattern and its impact on the environment around the Tokai reprocessing plant
小嵐　淳;　藤田　博喜;　渡辺　均;　住谷　秀一
Journal of Nuclear Science and Technology 48(1), p.120-129(2011) ; (JAEA-J 08585)
　炭素14(14C)は、核燃料サイクルに起因する線量評価において最も重要な放射性核種のひとつである。本研究では、東海再処理施設周辺において、さまざまな陸域環境試料を空間的,時間的に異なる間隔で採取し、その14C濃度を分析した。多様なモニタリング手法を駆使して、東海再処理施設から放出された14Cの時空間的分散の全体像を解明した。大気放出された14Cは、南西方向の風に運ばれ、主排気筒から2〜3km地点で最大濃度を引き起こすが、環境中における濃度増加はテンポラリであった。また、施設周辺に生育する植物は、放出された14Cによって変化した大気中CO2の14C濃度をよく反映するが、その応答は植物の種類によって異っていた。施設周辺において、最大で374Bq/kg-C-1の14C濃度が観測されたが、この濃度は、1950〜60年代前半に行われた大気圏核実験による濃度増加よりも低いものであった。観測された最大濃度を考慮しても、それに起因する年間実効線量は、公衆に対する年間実効線量限度の0.07%程度と見積もられ、東海再処理施設起源の14Cによる環境・公衆への影響が極めて小さいことを証明した。
39000353
JENDL-4.0 benchmarking for fission reactor applications
千葉　豪;　奥村　啓介;　杉野　和輝;　長家　康展;　横山　賢治;　久語　輝彦;　石川　眞;　岡嶋　成晃
Journal of Nuclear Science and Technology 48(2), p.172-187(2011) ; (JAEA-J 08586)
　新たに開発された日本の評価済み核データライブラリJENDL-4.0のベンチマークテストを種々の積分実験データを用いて実施した。計算には連続エネルギーモンテカルロコード、もしくは高速炉解析のために整備されてきた決定論的手法を用いた。JENDL-4.0を用いたベンチマーク計算により、前の版であるJENDL-3.3と比較して核分裂炉に対する性能が大幅に改善することを確認した。JENDL-4.0を用いることにより、熱中性子炉,高速中性子炉双方について、核特性パラメータのより信頼性の高い評価が可能となる。
39000354
Numerical experiment for strontium-90 and cesium-137 in the Japan Sea
川村　英之;　伊藤　集通;　小林　卓也;　乙坂　重嘉;　広瀬　直毅*;　外川　織彦
Journal of Oceanography 66(5), p.649-662(2010) ; (JAEA-J 08588)
　日本海におけるストロンチウム90とセシウム137の濃度分布と全存在量を計算するために数値実験を行った。モデル結果は、日本原子力研究開発機構が1997年から2002年の間に行った日本海海洋調査で得られた観測結果とよく一致した。表層におけるストロンチウム90濃度とセシウム137濃度は、それぞれ1.0-1.5Bq/m3と2.0-2.5Bq/m3の範囲であり、これらは北西太平洋における表層濃度と同程度である。しかしながら、中深層における濃度は外洋に比べて高く、このことは日本海において冬季の鉛直混合が活発であることを示唆している。数値実験により見積もられた日本海の海水中に含まれるストロンチウム90とセシウム137の全存在量は1.34PBq(1PBq=1015 Bq)と2.02PBqとなり、これらは日本海海洋調査で得られた観測データから計算された値と同程度であった。また、ストロンチウム90とセシウム137の全存在量の経年変化を計算し、1960年代半ばにそれぞれ4.86PBqと7.33PBqの最大値を示すことがわかった。
39000355
Atomic structure and energetic stability of complex chiral silicon nanowires
Avramov, P.;　巳波　壮馬*;　Irle, S.*;　Chernozatonskii, L. A.*;　諸熊　奎治*
Journal of Physical Chemistry C 114(35), p.14692-14696(2010) ; (JAEA-J 08589)
　Atomic and electronic structure and energetic stability of newly proposed pentagonal and hexagonal chiral complex silicon nanowires (NWs) composed of five or six <1 1 0> oriented crystalline fragments were studied using the ab initio DFT method. The chirality of the wires was caused by consecutive shifts of each fragment by 1/5 or 1/6 of the wire unit cell parameter and rotations of 4° and 3.3° for achiral pentagonal or hexagonal wires, respectively. Chirality causes the HOMO-LUMO gap to reduce by 0.1 eV. Chiral silicon nanowires are found to be metastable structures with a 4.5 (kcal/mol)/Si atom potential barrier for reversible chiral ↔ achiral transformation.
39000356
Controlling branching in streamer discharge by laser background ionization
高橋　栄一*;　加藤　進*;　佐々木　明;　岸本　泰明*;　古谷　博秀*
Journal of Physics D; Applied Physics 44(7), p.075204_1-075204_6(2011) ; (JAEA-J 08590)
　KrFレーザー照射によってアルゴンガス中のストリーマの分枝を制御する実験を行った。レーザー照射によってストリーマ前面の背景の電離状態が変わる様子を、電離電流を測定することによって解析した。鳥の羽根状のストリーマの構造の生成機構について検討したところ、レーザー照射領域において、背景ガスの電離密度が5×105/cm3以上になるとストリーマの分枝が抑制されることがわかった。ストリーマの分枝の機構を、Loeb-Meekのモデルによる、個々の電子なだれの合流の考えに基づいて検討した。
39000357
Development of spin-polarized positron source using high energy proton beam
前川　雅樹;　深谷　有喜;　薮内　敦;　河裾　厚男
Journal of Physics; Conference Series 262, p.012035_1-012035_4(2011) ; (JAEA-J 08591)
　スピン偏極陽電子を用いると、物質内部や表面・界面の余剰スピンの検出が可能となり、スピントロニクス材料分野へ応用できる。高い偏極率と強度を持つ陽電子源として、われわれは68Geに注目した。これは半減期280日で壊変し、娘核68Gaが放出する最大エネルギー1.9MeVの陽電子を利用する。理論上のスピン偏極率は90%である。線源の生成には高エネルギー陽子線による69Ga(p,2n)68Ge反応を用いる。ターゲットとして液体Ga及びGaN結晶を選択した。生成率は0.16〜0.24MBq/μA/hであった。放出される陽電子のスピン偏極率をパラポジトロニウム消滅割合の磁場反転依存性を用いて測定したところ、90%程度であることが確認された。
39000358
Experimental analyses by SIMMER-III on debris-bed coolability and metallic fuel freezing behavior
山野　秀将;　飛田　吉春
Journal of Power and Energy Systems (Internet) 5(1), p.2-18(2011) ; (JAEA-J 08592)
　この論文では、SIMMER-IIIによる実験解析について述べる。ここでは、炉心崩壊事故における主要現象である2つの分野、すなわち、デブリベッド冷却性及び金属燃料固化挙動を対象とする。関連データベースを検討し適切な実験を選択した。デブリベッド冷却性を解析するため、ACRR-D10炉内実験を選定した。SIMMER-IIIによる計算は、実験で観察された熱伝導,沸騰,チャネリングを含む熱伝達メカニズムをよく模擬できた。金属燃料炉における炉心損傷事故では共晶形成とともにステンレス・スティール(被覆管とラッパ管)で固化すると考えられる。そのような現象を調べるため二酸化ウラン燃料を用いてCAFÉ-UT2実験を実験解析の対象として選定した。SIMMER-IIIには共晶形成モデルがないにもかかわらず、計算された燃料侵入長は実験データとよく一致した。
39000359
Development of system based code, 1; Reliability target derivation of structures and components
栗坂　健一;　中井　良大;　浅山　泰;　高屋　茂
Journal of Power and Energy Systems (Internet) 5(1), p.19-32(2011) ; (JAEA-J 08593)
　本論文は、システム化規格の開発の一環として、構造信頼性の目標値を安全性の視点から設定するための新手法について記述するものである。本手法では、確率論的安全評価(PSA)解析モデルを活用して、原子力安全委員会が公表した定量的安全目標案及び日本原子力研究開発機構が高速炉サイクルの実用化研究開発プロジェクトの中で策定した定量的な安全設計要求から信頼性目標を導出する。本手法をJSFRの原子炉冷却系を構成する構造物及び機器の信頼性目標の決定へ適用した。その結果、内的事象PSA解析モデルと組合せた本手法は構造物及び機器の偶発的な破損に関連する信頼性目標の決定に適用可能であること、並びに地震を起因とする事象に関する手法は地震により重要な構造物及び機器のいずれかが破損する頻度の目標値を導出可能であることを確認した。
39000360
Effectiveness of carbon-ion beams for apoptosis induction in rat primary immature hippocampal neurons
神沼　拓也*;　鈴木　義行*;　白井　克幸*;　水井　利幸*;　野田　真永*;　吉田　由香里*;　舟山　知夫;　高橋　健夫*;　小林　泰彦;　白尾　智明*;　中野　隆史*
Journal of Radiation Research 51(6), p.627-631(2010) ; (JAEA-J 08594)
　The direct biological effects of radiation, particularly accelerated heavy particle ions, on neurons are not fully known. Hence, the direct effect of carbon-ion beams on immature neurons was investigated by comparing to the effect of X-rays in vitro using primary hippocampal neurons. Primary neurons were prepared from hippocampi of fetal rats at embryonic day 18 from timed pregnant Wistar rats and cultured with Banker's methods. At 7 Days In Vitro (DIV), the cells were irradiated with 140 kV X-ray and 18.3 MeV/amu carbon-ion beams (LET = 108 keV/μm). The cells were fixed with 4% paraformaldehyde at 12 hours after irradiation. Then, the cells were treated with terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) and DAPI staining for measuring the percentage of apoptosis (apoptotic index: AI). AI in sham-irradiated hippocampal neurons was 18%. The value of AI (AIs) of the cells irradiated with X-rays at 10 or 30 Gy were 15% or 23%, respectively. AI in cells irradiated with carbon-ion beams at 1 Gy, 3 Gy, 5 Gy and 10 Gy were 22%, 23%, 24% and 33%, respectively. AI was significantly increased by carbon-ion beams at 10 Gy (p < 0.001). The apoptosis of hippocampal neurons increased in a dose-dependent manner following both X-ray and carbon-ion beams irradiation. Carbon-ion beams were about 10-fold more effective than X-rays for apoptosis induction in immature hippocampal neurons.
39000361
Pulse radiolysis study on free radical scavenger edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one), 2; A Comparative study on edaravone derivatives
端　邦樹;　Lin, M.;　勝村　庸介*;　室屋　裕佐*;　Fu, H.*;　山下　真一;　中川　秀彦*
Journal of Radiation Research 52(1), p.15-23(2011) ; (JAEA-J 08595)
　A comparative study using the pulse radiolysis technique was carried out to investigate transient absorption spectra and rate constants for the reactions of OH radical and N3 radical with edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one) and its four analogue compounds, 1,3-dimethyl-2-pyrazolin- 5-one, 3-methyl-1-(pyridin-2-yl)-2-pyrazolin-5-one, 1-phenyl-3-trifluoromethyl-2-pyrazolin-5-one and 1-(4-chlorophenyl)-3-ethyl-2-pyrazolin-5-one. The results showed that, unlike reaction mechanisms previously proposed, the phenyl group of edaravone played an important role in the reaction with OH radical and OH adducts to the phenyl group were formed. Quantum chemical calculations also strongly supported this attribution and suggested that the most favorable site for attacks by OH radical is the ortho position of the phenyl group. Moreover, the rate constants for the reactions of edaravone and its analogues towards OH radical and N3 radical were about 8.0×109, and 4.0×109 dm3 mol-1s-1, respectively. Edaravone displayed higher reactivity compared to the others, in contrast a previous report in which 3-methyl-1-(pyridin-2-yl)-2-pyrazolin-5-one showed the highest reactivity towards OH radical.
39000362
Gaussian-like ion beam shaping by double scattering
百合　庸介
Journal of the Physical Society of Japan 79(12), p.125002_1-125002_2(2010) ; (JAEA-J 08596)
　加速器から引き出されたイオンビームの横方向強度分布は通常ガウス分布ではなく複雑で非対称である。その結果、ビーム形成や照射利用において、所定のビームスポットを形成できない等の問題が生じる場合がある。一般に、ビームをガウス分布化するには多重散乱が用いられるが、ガウス分布化の度合いは散乱体の密度や厚さの他、散乱体の設置位置にも依存する。すなわち、散乱体から観測位置までのビーム光学系に依存する。そこで、ビームライン上の異なる2か所でビームを多重散乱させることで、ビーム光学系によらず容易に強度分布をガウス分布化する手法を考案し、数値シミュレーションによりこれを確かめた。
39000363
Magnetic field and pressure phase diagrams of uranium heavy-fermion compound U2Zn17
立岩　尚之;　池田　修悟*;　芳賀　芳範;　松田　達磨;　山本　悦嗣;　杉山　清寛*;　萩原　政幸*;　金道　浩一*;　大貫　惇睦*
Journal of the Physical Society of Japan 80(1), p.014706_1-014706_8(2011) ; (JAEA-J 08597)
　重い電子系化合物U2Zn17について53Tまでの磁化測定を行った。ネール温度TN=9.7K以下の反強磁性状態で、32Tの強磁場中でメタ磁性転移が観測され、磁気相図が作成された。われわれは、U2Zn17の反強磁性転移の圧力効果をダイヤモンドアンビルセルを用いて行った。反強磁性転移温度は、4.7GPaまで圧力に強く依存せず、5GPa以上で加圧とともに増大する。電気抵抗の温度依存について理論解析の結果得られた、T2項の係数A,反強磁性ギャップΔの圧力依存について議論する。
39000364
Glass-glass transition in a Potts model
横田　光史
Journal of the Physical Society of Japan 80(1), p.014708_1-014708_6(2011) ; (JAEA-J 08598)
　局所状態が2種類あるポッツ模型を導入し、レプリカ法を用いた平均場理論で調べた。この模型には長距離の強磁性秩序を妨げるようなフラストレーションの効果が含まれている。2種類の混合グラス相間の転移線が現れることを示した。2種類の混合グラス相の出現は2種類の局所状態の存在と関係している。
39000365
Design and fabrication of novel photonic crystal waveguide consisting of Si-ion implanted SiO2 layers
Umenyi, A. V.*;　本美　勝史*;　川尻　慎也*;　品川　晃祥*;　三浦　健太*;　花泉　修*;　山本　春也;　井上　愛知;　吉川　正人
Key Engineering Materials 459, p.168-172(2011) ; (JAEA-J 08599)
　有限差分時間領域法(FDTD法)により、光通信で使われる波長1.55μm領域を対象とした新たな光導波路を設計した結果、円孔の径を465nm、周期を664nmとした三角格子フォトニック結晶導波路が有効であることが予測された。そこで、400kVイオン注入装置を用い、照射エネルギー:80keV,照射量:1×1017ion/cm2の条件の下、Siイオンを熱酸化により形成されたSi基板上のSiO2層に注入して導波路のコアとなる高屈折層を形成した。電子ビームレジストを塗布してEB描画装置で設計パターンを描画したフォトニック結晶表面を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて調べた結果、円孔の径が466nm、周期が666nmとなり、設計値どおりのフォトニック結晶導波路が作製できていることが確認できた。
39000366
A Study of atomic interaction between suspended nanoparticles and sodium atoms in liquid sodium
斉藤　淳一;　荒　邦章
Nuclear Engineering and Design 240(10), p.2664-2673(2010) ; (JAEA-J 08601)
　ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用を利用してナトリウム自身の化学的活性度を抑制の可能性を探る研究を行っている。ナトリウムと電気陰性度の差が大きい遷移金属をナノ粒子することにより、ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用が大きくなると予測し、理論計算を行った。ナトリウム原子とナノ粒子原子の原子間結合は、ナトリウム原子どうしのそれよりも大きく、ナトリウム原子からナノ粒子原子へ電荷移行が生じることがわかった。原子間結合を検証するために、ナノ粒子が分散したナトリウムを用いて、原子間結合と相関のある基礎物性を調査した。ナトリウムと比べて、ナノ粒子分散ナトリウムの表面張力は増大し、蒸発速度は低減した。このことからナノ粒子とナトリウムの原子間結合の存在を確認した。
39000367
Experimental validation of effectiveness of rod-type burnable poisons on reactivity control in HTTR
後藤　実;　塩沢　周策;　藤本　望;　中川　繁昭;　中尾　安幸*
Nuclear Engineering and Design 240(10), p.2994-2998(2010) ; (JAEA-J 08602)
　ブロック型高温ガス炉(HTGR)では、通常運転時の燃料温度を制限値以下に保つために、燃焼期間に渡り炉心への制御棒の挿入深さをできるだけ浅く保って炉心の出力分布の歪みを防ぐ必要がある。そのための方法として、軽水炉(LWR)の場合と同様に可燃性毒物(BP)を用いた反応度制御方法がある。ただし、実炉のデータを用いたHTGRにおけるBPの設計方法の検証は、検証に必要なHTGRの燃焼特性データが未だ取得されていないため、行われていない。ブロック型HTGRである高温工学試験研究炉(HTTR)の燃焼度が燃焼中期に達したことにより、反応度制御におけるBPの効果を示す燃焼特性データの取得が可能となった。そこで、ブロック型高温ガス炉であるHTTRのBPの設計手法を検証するために、その燃焼特性データとして制御棒位置の燃焼に伴う変化に着目し、運転時の制御棒の炉心への挿入深さが設計通りに燃焼期間に渡り浅く保たれているか否かを調べた。その結果、制御棒の挿入深さは設計通りに浅く保たれていることを確認し、HTTRで開発したBPの設計手法の妥当性が検証された。
39000368
Experimental investigation on self-leveling behavior in debris beds
Zhang, B.*;　原田　哲志*;　平原　大輔*;　松元　達也*;　守田　幸路*;　福田　研二*;　山野　秀将;　鈴木　徹;　飛田　吉春
Nuclear Engineering and Design 241(1), p.366-377(2011) ; (JAEA-J 08603)
　In the present study, we elected to use depressurization boiling to simulate an axially increasing void distribution in the debris bed. Bottom-heating boiling was also chosen to confirm characteristics of the self-leveling process do not depend on the boiling mode. Particle size, shape, bed volume and density along with boiling intensity and total volume were taken as experimental parameters to obtain the general characteristics of the self-leveling process. Experiments with simulant materials were conducted and analyzed. The good concordance of the transient processes obtained from the different boiling methods sufficiently demonstrates the results obtained exhibit these general self-leveling characteristics. Comparisons of deduced time variations of the inclination angle provide qualitative tendencies based on the experimental parameters considered influential to self-leveling behavior. The rationale behind the definition introduced for equivalent power density is also presented.
39000369
Quasi-monoenergetic neutron energy spectra for 246 and 389 MeV 7Li(p,n) reactions at angles from 0° to 30°
岩元　洋介;　萩原　雅之*;　佐藤　大樹;　岩瀬　広*;　八島　浩*;　糸賀　俊朗*;　佐藤　達彦;　中根　佳弘;　中島　宏;　坂本　幸夫;　松本　哲郎*;　増田　明彦*;　西山　潤*;　民井　淳*;　畑中　吉治*;　Theis, C.*;　Feldbaumer, E.*;　Jaegerhofer, L.*;　Pioch, C.*;　Mares, V.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 629(1), p.43-49(2011) ; (JAEA-J 08604)
　大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、陽子エネルギー246MeV及び389MeVの7Li(p,n)反応を用いた準単色中性子の2MeV以上のエネルギースペクトルを飛行時間法により測定・評価した。検出器には円柱型で直径及び厚さがそれぞれ5.08, 12.7, 25.4cmの3種類の液体有機シンチレータNE213を用いた。測定角度は0度から30度までの7角度である。中性子スペクトルは高エネルギーの準単色中性子ピーク部と低エネルギーまでの連続部からなり、角度ごとのピーク部と連続部の系統性をそれぞれ調べた。ピーク部の中性子強度の角度分布は、Taddeucciの経験式とよく一致し、ピーク部と連続部の中性子フラックスの絶対量はほぼ同じであった。この準単色中性子場を用いた、高エネルギー中性子モニターのDARWINやWendi等のピーク部に対する応答を測定するには、20度付近に設置したおもに連続部からなる中性子モニターの応答を差し引くことで、ピーク部の応答関数導出の補正を行う必要があることを提案した。
39000370
A Crossed photon-atom beam method for absolute measurement of total photoionization cross sections on isolated metal atoms; Measurements on Ba and Eu atoms
小原　哲*;　小林　良栄*;　八木　修一*;　遠山　裕子*;　Kutluk, G.*;　大澤　哲太郎*;　小倉　浩一;　柴田　猛順;　東　善郎*;　長田　哲夫*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 269(3), p.263-271(2011) ; (JAEA-J 08605)
　金属原子の全光イオン化断面積の絶対測定を行うための光-原子交差ビーム装置を製作した。この装置でBa及びEu原子の光イオン化断面積を4d巨大共鳴領域の110-140eV及び140-180eVで測定した。標的原子密度は水晶振動子膜厚計への蒸着速度とパルス電子銃電離イオンの飛行時間法で求めた原子速度から決めた。光子数は二重電極型イオンチェンバーを用いて決めた。得られた光イオン化断面積はこれまでの測定値や理論値とほぼ一致し、ここで用いた光-原子交差ビーム法が金属原子光イオン化絶対測定に有力であることがわかった。
39000371
Attenuation of ambient dose equivalent from neutrons by thick concrete, cast iron and composite shields for high energy proton, 3He, 48Ca and 238U ions on Cu targets for shielding design
岩元　洋介;　Ronningen, R. M.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 269(3), p.353-363(2011) ; (JAEA-J 08606)
　米国希少放射性同位元素ビーム施設(FRIB)等の重イオン加速器施設の遮蔽設計において、モンテカルロ輸送計算コードを使用することは膨大な計算時間を要する。そのため、施設の遮蔽概念設計の初期の段階では中性子線量に対する各遮蔽材の減衰定数を用いた簡易評価式が頻繁に使用される。そこで、FRIBでの使用が予定されるイオンビーム(核子あたりのエネルギーがそれぞれ200及び400MeVの238U, 300及び500MeVの48Ca, 800MeVの3He、並びに1GeV陽子)が厚い銅ターゲットへ入射した場合のコンクリート,鉄及び複合遮蔽体である鉄/コンクリートの各遮蔽体における中性子線量の減衰定数をPHITSコードで算出した。AgosteoらによるFLUKAコードの結果に対して、PHITSコードによる計算結果はよく再現した。また、1m厚さの鉄とコンクリートの複合遮蔽体での線量率減衰に関して、両遮蔽体の境界付近で中性子の線量率が大きく減少することがわかった。得られた減衰定数を組み込んだ表計算ソフトを作成した結果、遮蔽体の厚さを入力することにより各イオンビームに対する中性子線量が簡便に導出できるようになった。
39000372
Precipitation behaviors of fission products by phosphate conversion in LiCl-KCl medium
天本　一平;　小藤　博英;　明珍　宗孝;　高崎　康志*;　矢野　哲司*;　寺井　隆幸*
Nuclear Technology 171(3), p.316-324(2010) ; (JAEA-J 08607)
　RIARで廃塩処理技術として検討されているリン酸塩転換法について、金属電解法から発生する使用済み電解質再生への適用性を評価すべく、FPのリン酸塩沈澱にかかる熱力学的考察と基礎試験を行い、得られた結果から電解質中のFP分離の可能性を述べ、かつFP回収法を提案している。
39000373
Fuel assembly design for plutonium conservation in a light water reactor with hard neutron spectrum
内川　貞夫;　大久保　努;　中野　佳洋
Nuclear Technology 172(2), p.132-142(2010) ; (JAEA-J 08608)
　プルサーマル燃料技術に立脚し効率的なプルトニウム利用を実現する軽水冷却高速炉用燃料集合体として、MOX燃料とUO2燃料棒を燃料集合体内で非均質に配置した新たな設計概念を構築し、使用するMOX燃料ペレットの最大Pu富化度をプルサーマル用燃料加工施設での取扱可能範囲としながら、核分裂性Pu残存比1.0以上を実現できる見通しを得た。
39000374
Evaluation of the white neutron beam spectrum for single-event-effects testing at the RCNP cyclotron facility
岩元　洋介;　福田　光宏*;　坂本　幸夫;　民井　淳*;　畑中　吉治*;　高久　圭二*;　永山　啓一*;　浅井　弘彰*;　杉本　憲治*;　梨山　勇*
Nuclear Technology 173(2), p.210-217(2011) ; (JAEA-J 08609)
　大阪大学核物理研究センター(RCNP)の392MeV陽子による6.5cm厚さのタングステンターゲットでの核破砕反応を利用した30度白色中性子ビームラインが、1MeVから300MeVの中性子エネルギー領域における半導体シングルイベント効果(SEE)の試験を行う場として特徴づけられた。飛行時間法により得られた中性子スペクトルは、宇宙線起因の中性子の地表面におけるエネルギースペクトルとよく似ていること、RCNPの中性子強度は地表面の中性子強度の約1.5×108倍であることがわかった。また、300MeV以下の中性子強度とスペクトルは、米国ロスアラモス国立研究所の武器中性子研究施設(WNR)におけるそれとほぼ同じであり、PHITSコードによる中性子強度に関する計算結果はファクター2以内で一致した。RCNPのパルスあたりの中性子密度は、WNRのそれの約500倍ほど小さいが、シングルイベントの一時電流のパイルアップ確率や多重ビット反転の失敗を減少させることができることから、RCNPの中性子ビームは、SEEテストに関して実用的な時間枠の中で意義のある結果を得るのに適している。
39000375
Anisotropic spin freezing in lightly-doped La2-xSrxCuO4
松田　雅昌;　藤田　全基*;　武田　全康;　加倉井　和久;　山田　和芳*
Physica C 470(Suppl.1), p.S82-S83(2010) ; (JAEA-J 08611)
　We performed polarized neutron scattering experiments in lightly-doped La1.982Sr0.018CuO4, which shows both Néel ordering and spin-glass state at low temperatures. Three-dimensional neutron polarization analysis was performed on diffuse magnetic peaks in the spin-glass phase. From the analysis, we concluded that the ratio of the spin components along the a, b and c axes is 0.8, 1.0 and 0.15, respectively, indicating that the low energy spin fluctuations (|E|<1.7 meV) have the XY anisotropy.
39000376
Morphology control of single-crystalline Si3N4 nanomaterials
田口　富嗣;　山本　博之;　社本　真一
Physica E 43(1), p.539-452(2010) ; (JAEA-J 08612)
　3種類の単結晶Si3N4ナノ材料(ナノワイヤー,ナノベルト及びナノシート)を、窒素雰囲気におけるSi粉末の熱処理により作製した。熱処理温度が1300℃以下で、窒素流量が0.5l/min以下の条件でSi粉末を熱処理した場合、Si3N4ナノワイヤー及びナノベルトが生成した。Si3N4ナノワイヤーに対するナノベルトの数比は、熱処理温度及び窒素流量が増加するとともに増加した。熱処理温度が1400℃以上で、窒素流量が0.75l/min以上の条件でSi粉末を熱処理した場合、少なくとも2μm以上の幅を有し、かつ厚みが1.5から4nmと薄いSi3N4ナノシートが多く生成した。このように、熱処理温度だけでなく、窒素流量を変化させることで、生成するSi3N4の形態を制御できることを明らかにした。
39000377
EPR and ab initio calculation study on the EI4 center in 4H- and 6H-SiC
Carlsson, P.*;　Son, N. T.*;　Gali, A.*;　磯谷　順一*;　森下　憲雄;　大島　武;　Magnusson, B.*;　Janzén, E.*
Physical Review B 82(23), p.235203_1-235203_11(2010) ; (JAEA-J 08613)
　六方晶(4H及び6H)炭化ケイ素(SiC)中のEI4欠陥中心に関して電子常磁性共鳴(EPR)による評価を行った。高純度半絶縁性のSiCに電子線照射を行い、その後700〜750℃の熱処理を行うことでEI4欠陥中心が増加することが判明した。29Si及び13Cの超微細相互作用を調べ、熱処理によるEPRシグナルの変化量及び異なる炭素空孔型欠陥を考慮したab initio supercell計算の結果、このEI4センターが中性の炭素空孔とシリコンサイトに炭素が入ったアンチサイトと炭素空孔の複合欠陥((VC-CSiVC)0)であることが同定できた。
39000378
Reanalysis of the (J = 5) state at 592 keV in 180Ta and its role in the ν-process nucleosynthesis of 180Ta in supernovae
早川　岳人;　Mohr, P.*;　梶野　敏貴*;　千葉　敏;　Mathews, G.*
Physical Review C 82(5), p.058801_1-058801_4(2010) ; (JAEA-J 08614)
　われわれはニュートリノ過程における180Taアイソマーの生成を分析した。592keVに存在する(J=5)状態の影響の可能性を、計測されている半減期から導かれた遷移確率を元に分析した。この遷移確率は過去の研究で評価されたものより現実的な値である。その結果、過去の評価と比較してこの状態の影響が小さいことが判明した。アイソマー生成率は、0.39から0.38の値に変化しただけである。一方、過去に評価した遷移確率を用いた場合には0.18と劇的に変化する。この結果は、138Laと180Taの両方が電子ニュートリノの温度が4MeVの時に、超新星ニュートリノ過程で生成されたとする過去の結果を支持する。
39000379
Novel extrapolation method in the Monte Carlo shell model
清水　則孝*;　宇都野　穣;　水崎　高浩*;　大塚　孝治*;　阿部　喬*;　本間　道雄*
Physical Review C 82(6), p.061305_1-061305_4(2010) ; (JAEA-J 08615)
　殻模型は核構造を正確に記述することのできる優れた模型であるが、重い核では対角化すべき行列が大きすぎて計算できないという実用上の限界があった。モンテカルロ殻模型法は、こうした困難な問題に対しても良い近似を与える方法であるが、変分原理に基づいているため、エネルギー固有値は厳密解よりも高くなるとともに、厳密解からどれくらい離れているかわからないという問題点があった。本論文では、ハミルトニアンの期待値とその分散に非常に強い相関があることに基づき、モンテカルロ殻模型の結果から厳密解を外挿法によって求める新しい方法を導入した。また、外挿に必要なハミルトニアンの2乗の行列要素を効率的に計算する新しい公式を導いた。原子力機構及び東京大学の大型計算機を用い、厳密解がわかっている系に新しい外挿法を適用してその有用性を確かめ、さらにハミルトニアン行列が大きすぎてこれまで厳密解が計算できなかった系に対しても精度の良いエネルギーを与えることに成功した。
39000380
Signatures of hadron-quark mixed phase in gravitational waves
祖谷　元*;　安武　伸俊*;　丸山　敏毅;　巽　敏隆*
Physical Review D 83(2), p.024014_1-024014_8(2011) ; (JAEA-J 08616)
　非一様構造を持つハドロン-クォークの混合相を含む高密度天体の振動を解析し、天体が混合相を含むか否かを重力波の基本モードを観測することで区別できることを見いだした。さらに、重力波の圧力モード固有振動数が、天体の質量と物質の状態方程式に大きく依存することがわかった。特に、太陽質量の1.4倍の標準的な質量を持つ中性子星の場合、半径はクォーク物質の状態方程式にほとんどよらないのに、圧力モードの振動数は状態方程式に大きく依存する。これにより、重力波の観測によって物質の状態方程式に制限を与えることができるかもしれない。
39000381
Role of AtPolζ, AtRev1 and AtPolη in UV light-induced mutagenesis in Arabidopsis1[W]
中川　繭*;　高橋　真哉*;　田中　淳;　鳴海　一成;　坂本　綾子
Plant Physiology 155(1), p.414-420(2011) ; (JAEA-J 08617)
　損傷乗り越え複製(TLS)は、特殊なDNAポリメラーゼによって損傷DNAをバイパスすることによって複製障害を回避する機構である。われわれは高等植物における損傷乗り越え複製機構の役割を調べるため、TLS型DNAポリメラーゼを欠失させたシロイヌナズナの変異株における紫外線誘発突然変異頻度を解析した。AtPolζ及びAtRev1を欠失させた植物では突然変異頻度は低下したことから、これらのポリメラーゼは突然変異を起こしやすいことがわかった。これに対し、AtPolηを欠失した植物では突然変異頻度が上昇したことから、AtPolηは突然変異を起こしにくいことがわかった。AtPolζとAtRev1の2重変異ではAtRev1の単独変異とほぼ同等の変異頻度であったのに対し、AtPolζとAtPolηの2重変異では、AtPolηで見られた高い変異頻度がほぼ失われた。このことから、AtPolζ and AtRev1は同一の経路で働くのに対し、AtPolηはこれらとは別の経路で働くことが示唆された。
39000382
Advanced tokamak research in JT-60U and JT-60SA
諫山　明彦;　JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S1003_1-S1003_7(2010) ; (JAEA-J 08618)
　本講演では、JT-60U及びJT-60SAにおける先進トカマク研究の成果を発表する。先進トカマクプラズマにおいては、高い規格化ベータ値(βN),高い閉じ込め性能(HH98(y,2)),高い非誘導電流駆動割合等を同時に満たすプラズマを定常的に維持することが必要である。JT-60Uでは、2008年8月末の運転終了まで、先進トカマクプラズマ開発を精力的に行い、(1)ITERハイブリッド・シナリオで要求されるパラメータを満たす高ベータ・高閉じ込めプラズマの長時間維持(βN=2.6, HH98(y,2)=1.0-1.1, 自発電流割合0.43-0.46を25秒間),(2)変調した電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)による新古典テアリングモードの安定化,(3)自由境界理想MHD限界を超えた高βプラズマの長時間維持等に関する成果を上げてきた。また、JT-60SAの設計活動においては、本体機器の設計のほか、運転領域やMHD安定性などに関する物理設計も進めている。
39000383
Development of advanced tokamak operation scenarios in JT-60U and JT-60SA
鈴木　隆博;　JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S2008_1-S2008_6(2010) ; (JAEA-J 08619)
　JT-60Uは物理基盤及び先進運転シナリオの提供によりITER及びDEMOに貢献してきた。JT-60Uは2008年8月に運転を完遂し、JT-60SAの設計制作が進行中である。JT-60SAはITERを支援するとともに、ITERを補完することでDEMOによる核融合エネルギーの早期実現に貢献する。DEMOを見通したとき、先進運転シナリオには以下の要件が要請される。(1)完全非誘導電流駆動,(2)電流と圧力分布の定常状態,(3)高自発電流割合(50-75%),(4)高規格化圧力2.9-4.3,(5)適度に低い安全係数5-6。定常運転に関しては、(1)-(3)及び(5)の要件を満たす自発電流割合50%,安全係数5.8の完全非誘導電流駆動プラズマの定常状態を1.2MWのN-NB及び1.8MWのLH電流駆動により実現した。高圧力化に関しては、(3)-(5)の要件をほぼ満たす自発電流割合92%,規格化圧力2.7のプラズマを安全係数5.3で実現することに成功した。これらの成果に基づき、JT-60SAでは10MWに増強されるN-NB及び外部磁場摂動などを活用して上記要件をすべて同時に満たす先進運転シナリオを開発していく。
39000384
Transport simulation of helical plasmas using the TASK/TX code
三木　真幸*;　福山　淳*;　本多　充
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S2040_1-S2040_4(2010) ; (JAEA-J 08620)
　It is widely accepted that the radial electric field strongly affects plasma confinement through the transport process. We have analysed the time evolution of the radial electric field and the radial transport in plasmas in a helical magnetic configuration by extending the TASK/TX code, which is a one-dimensional dynamic transport code originally developed for axisymmetric plasmas. To apply TASK/TX to helical plasmas, we have included two additional effects; helical neoclassical viscosity force and diffusion due to magnetic braiding. Plasma transport simulation is carried out mainly using the LHD parameters. We obtained negative radial electric field (ion root) with ion heating and positive radial electric field (electron root) with electron heating. Effects of magnetic braiding are also studied.
39000385
Three-dimensional analysis of beamlet deflection in a MeV accelerator for ITER NBI
柏木　美恵子;　谷口　正樹;　梅田　尚孝;　水野　貴敏;　戸張　博之;　大楽　正幸;　渡邊　和弘;　井上　多加志
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S2097_1-S2097_4(2010) ; (JAEA-J 08621)
　ITER用中性粒子入射装置(NBI)では、1MeV, 40A, 3600秒の重水素負イオンを生成・加速する高パワー負イオン加速器が必要とされている。その実現に向けて原子力機構では、MeV級負イオン加速試験と並行して、3次元マルチビームレット解析によるビーム光学研究を進めている。最大30秒の長パルス負イオン加速試験後、電極の孔周辺にはビーム衝突によると思われる溶融が観測された。この原因を解明するために、3次元ビーム解析コード(OPERA-3d)に、原子力機構で開発した2次元ビームコード(BEAMORBT),ガス解析コードを組合せ、負イオンの中性化損失も考慮した詳細な負イオン軌道解析を実施した。その結果、磁場とビームレットの空間電荷反発により偏向したビームレットが、電極へ直接衝突して20kW/cm2以上の高い熱負荷を生じ、電極が溶融したことを明らかにした。この対策として、電子抑制電極の孔ずれによるビームレット偏向補正と、周辺部に電界補正板を取り付け、端部のビームレットを内側に押し戻す方法を検討し、次回試験に適用することとした。
39000386
Equation of state of structured matter at finite temperature
丸山　敏毅;　安武　伸俊*;　巽　敏隆*
Progress of Theoretical Physics Supplement (186), p.69-74(2010) ; (JAEA-J 08622)
　液相気相相転移やハドロン-クォーク相転移などの一次相転移における原子核物質の性質を調べた。荷電多成分系での一次相転移の一般的特徴として、「パスタ」と呼ばれる構造を持った混合相が現れる。それは共存する2相間に働くクーロン斥力と表面張力の釣り合いによって起こる。この非一様構造の影響で、混合相の状態方程式は、構造を考えないバルク計算やMaxwell構成法によるものとは異なる。しかし、表面張力が強い場合やクーロン斥力が遮蔽される場合は、状態方程式がMaxwell構成法によるものに近づくことがわかった。さらに、有限温度での状態方程式の特徴についても述べる。
39000387
Production of a fluorescence probe in ion-beam radiolysis of aqueous coumarin-3-carboxylic acid solution, 1; Beam quality and concentration dependences
前山　拓哉*;　山下　真一;　Baldacchino, G.*;　田口　光正;　木村　敦;　村上　健*;　勝村　庸介
Radiation Physics and Chemistry 80(4), p.535-539(2011) ; (JAEA-J 08623)
　水の放射線分解で生成するOHラジカルをクマリン-3-カルボン酸(3CCA)により捕捉させると、一部が蛍光体である7OH-3CCAになる。この7OH-3CCAの放射線化学収率(G値)を8種のイオンビーム照射に対して測定した。この際、3CCA濃度を0.1から26mMの間で変化させることで、捕捉反応が起こる時間スケールを5.6ナノ秒から1.5マイクロ秒の間で変化させた。報告のあるOHラジカル収率と比べたところ、時間スケールが数十ナノ秒よりも遅い場合には7OH-3CCA収率がOHラジカル収率の約(4.7±0.6)%で一定となることがわかり、ビームの種類に依存しないことも明らかとなった。数cGyという低線量でも検出可能なことから、3CCA水溶液中で生成する蛍光体7OH-3CCAはOHラジカルの高感度なプローブとしてさまざまな放射線に対して利用できることが示された。
39000388
Semi-empirical formula for γ-ray streaming through bend duct with arbitrary flexion angles
松田　規宏;　笹本　宣雄
Radiation Protection Dosimetry 140(3), p.211-217(2010) ; (JAEA-J 08624)
　γ線のダクトストリーミングに関する半経験式は、遮へい設計でのパラメータ決定において現在もなおよく使用されている。新しい半経験式の開発はDIN(ドイツ連邦規格)の式の手法に基づいて行い、その主な改良点は、ダクトの脚長の再定義,γ線のエネルギーに依存する全線量アルベドの導入,任意の屈曲角への対応である。新しい式による予測精度は、3つの脚を持った直角及び137度屈曲ダクトに関するベンチマーク実験の解析により検証された。
39000389
Distribution of Cs and Am in the solution-bentonite colloids-granite ternary system; Effect of addition order and sorption reversibility
飯島　和毅;　戸村　努*;　飛田　実*;　鈴木　康之*
Radiochimica Acta 98(9-11), p.729-736(2010) ; (JAEA-J 08625)
　模擬地下水-ベントナイトコロイド-花崗岩の三元系におけるCs及びAmの分配挙動を調べた。花崗岩の添加によりベントナイトコロイドから核種が脱離するのが認められたことから、ベントナイトコロイドに対するCs及びAmの収着挙動は可逆であった。また、イオン交換と表面錯体反応に基づき、ベントナイトコロイドの高いエッジサイト密度を考慮した収着モデルにより、三元系におけるベントナイトコロイドへの核種収着挙動を説明することができた。
39000390
Microwave-induced supercurrent in a ferromagnetic Josephson junction
挽野　真一*;　森　道康;　高橋　三郎*;　前川　禎通
Superconductor Science and Technology 24(2), p.024008_1-024008_5(2011) ; (JAEA-J 08626)
　We study the supercurrent resulting from coupling of the Josephson-phase and the spin-wave excited by microwave radiation in a ferromagnetic Josephson junction, in which two superconductors are separated by a ferromagnet. To explore how the spin wave excitation affects the current-voltage curve, the resistively shunted junction model, which is an equation of motion for the Josephson-phase, is extended by considering the gauge invariance including magnetization. When the magnetization is driven by the microwave adjusted to the ferromagnetic resonance frequency, the dc supercurrent is induced in the junction, and the current-voltage curve shows step structures as a function of applied voltage. The position of each step in voltage is proportional to the microwave frequency multiplied by even number. This means that the even number of magnons is necessary for the singlet Cooper pair to go through the ferromagnetic layer. The magnitudes of step-height can be controlled by tuning the shape of interface. Our results present a new route to observe the spin-wave excitation by the Josephson effect.
39000391
レーザー誘起蛍光顕微分光法によるアスベストの識別
大図　章;　江坂　文孝;　安田　健一郎
分析化学 60(1), p.75-80(2011) ; (JAEA-J 08627)
　紫外レーザー照射によってアスベスト粒子(クリソタイル)とアスベストの代替建材粒子(グラスウール)から発生するレーザー誘起蛍光を光学顕微鏡で可視化画像計測し、その蛍光特性を調査した。それらの粒子の蛍光特性をクリソタイルとグラスウールのバルク試料による分光試験結果と比較したところ、顕微鏡観察でもバルク試料を用いた分光試験結果と同様の蛍光特性が観測された。波長540nmにおいてクリソタイルとグラスウールのレーザー誘起蛍光の減衰比はほぼ一致した。また、クリソタイル粒子に対するガラスウール粒子の波長350nm以上の単位面積あたりの蛍光量比は、バルク試料による分光試験結果の蛍光量比に相当する約23倍となった。レーザー誘起蛍光を用いた光学顕微鏡によるアスベストの実用的な計測法として単位面積あたりの蛍光量と減衰比を組合せた新規識別法について報告する。
39000392
焼却灰及びセメント固化体の放射化学分析のためのマイクロ波加熱装置を用いる試料溶解法
原賀　智子;　石森　健一郎;　加藤　健一;　亀尾　裕;　高橋　邦明
分析化学 60(1), p.87-90(2011) ; (JAEA-J 08628)
　焼却灰及びセメント固化体試料の放射化学分析における前処理を迅速化することを目的として、マイクロ波加熱装置を用いる試料溶解フローを作成し、その適用性を確認した。焼却灰及びセメント固化体試料に対して、これまでに開発した溶融固化体試料に対する溶解フローを適用した場合、難溶解性の塩が多量に生成し、試料を溶解できなかったため、本報告では、溶解に使用する酸の種類や加熱条件を検討し、新たに最適な溶解フロー作成した。これにより、難溶解性の塩の生成を効果的に抑制することができ、調製した試料溶解液には放射性核種を十分回収できることがわかった。また、本溶解フローでは、沸点の高い過塩素酸を使用しないため、加熱乾固の操作を省略でき、溶解操作に要する時間を短縮することができた。
39000393
平成22年度技術士第二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る; 全体解説と必須科目の設問と解説
佐々木　聡;　須藤　俊幸;　山本　和喜
原子力eye 56(12), p.66-73(2010) ; (JAEA-J 08629)
　平成22年8月8日に実施された、技術士第二次試験「原子力・放射線部門」の筆記試験に関し、22年度及び過去6回の試験の出題を踏まえて、原子力・放射線部門の技術士第二次試験の出題傾向と対策について解説するとともに、本年度の設問のうち必須科目の問題と解答のポイントを解説した。
39000394
平成22年度技術士第二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る; 選択科目の設問と解説,1
佐々木　聡;　須藤　俊幸;　原田　晃男;　栗原　良一;　山本　和喜;　土田　昇;　清水　勇;　野村　俊文
原子力eye 57(1), p.66-75(2011) ; (JAEA-J 08630)
　平成22年8月8日に実施された技術士第2次試験「原子力・放射線部門」の筆記試験に関し、選択科目のうち「核燃料サイクルの技術」,「放射線利用」,「放射線防護」の問題と解答のポイントを解説した。
39000395
世界に誇る高性能単色中性子標準照射場が完成; 中性子利用のための技術的基盤が確立
谷村　嘉彦
原子力eye 57(2), p.37-40(2011) ; (JAEA-J 08631)
　原子力科学研究所放射線標準施設では、加速器を用いて8keVから19MeVまでの5桁に及ぶ広いエネルギー範囲の10エネルギー点の単色中性子を安定して発生することに成功した。これにより、中性子測定器の感度のエネルギー特性を一つの施設で系統的に決めることができる世界で唯一の単色中性子標準照射場が完成した。
39000396
平成22年度技術士第二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る; 選択科目の設問と解説,2
佐々木　聡;　鈴木　惣十;　中野　純一;　高松　操;　的場　一洋*;　中野　誠*;　桶谷　浩一郎*;　夏目　智弘*
原子力eye 57(2), p.66-75(2011) ; (JAEA-J 08632)
　平成22年8月8日に実施された技術士第2次試験「原子力放射線部門」の筆記試験に関し、選択科目のうち「原子炉システムの設計及び建設」,「原子炉システムの運転及び保守」の問題と解答のポイントを解説した。
39000397
次世代光源用光陰極直流電子銃
永井　良治;　羽島　良一;　西森　信行
光アライアンス 22(1), p.38-43(2011) ; (JAEA-J 08634)
　次世代光源とはこれまでの電子線加速器を基盤とした光源では成し得なかった超短パルス,高コヒーレンスを有する光源のことである。その1つが、エネルギー回収型リニアック(Energy-Recovery Linac: ERL)と呼ばれる電子線加速器を基盤とした光源である。ERLでの電子線の輝度と電流は電子銃の性能で決まるので、高輝度かつ高平均電流の電子線を発生するための電子銃はERLの性能を十分に発揮するために最も重要かつ必要不可欠な要素である。高輝度の電子線を発生する際に最も問題となるのが電子どうしの反発力であり、ERLの要求性能を満たすには電子銃の加速電圧を500kV以上として電子どうしの反発力を十分に小さくする必要がある。本稿では負の電子親和力の表面を持つ半導体光陰極を備えた光陰極直流電子銃の特徴とわれわれの500kV, 10mA光陰極直流電子銃において採用した高電圧を安定に印加するための手法と高電圧印加試験について述べる。
39000398
高経年化技術評価の課題と今後の取り組み
鈴木　雅秀;　西山　俊明*
保全学 9(4), p.2-8(2011) ; (JAEA-J 08637)
　高経年化技術評価における課題と高経年化対策の充実に向けた今後の取り組みについて、総括的に解説する。高経年化技術評価は、実用炉規則により保安規定の認可事項とすることが義務付けられ、プラント運転開始後28年を経過する日から1年以内及び以降10年ごとに、実施することが要求されている。今後、プラントの運転が長くなり、PLM評価時期を迎えるプラントが増大していくことで審査対象プラントが輻輳する可能性がある。また、これまでのPLMでは、原子炉容器の照射脆化に代表される60年間の運転を仮定した予測評価を実施しているが、それらの予測法はこれまでの運転経験や研究成果等をベースに確立されていることから、今後も継続して最新知見を逐次反映しつつ、その予測法の高度化・高精度化を図っていくことが重要である。さらに、長期的な課題ではあるが、今後50年目のPLMの実施に向けて、評価の条件設定や技術的課題の抽出,検討等を着実に実施していく必要がある。これらに鑑み、より一層のより合理的な評価手法へと高度化していくことが今後の方向となる。
39000399
76Br-MBBGを用いた褐色細胞腫のPETイメージング
渡邉　茂樹;　石岡　典子
Isotope News (680), p.2-6(2010) ; (JAEA-J 08638)
　RI・放射線に関する新研究について、その現状と将来の展望を紹介する「展望」において、76Br-MBBGを用いた褐色細胞腫のPETイメージングと題して投稿する。本投稿内容は、これまで進めてきた76Br標識MBBGの開発とPETイメージングへの応用について記述するものである。具体的には76Br標識MBBGの合成と、褐色細胞腫細胞移植モデルマウスを用いた体内分布実験及びPET実験の結果について紹介し、MBBGのPET用薬剤としての有用性について議論した。
39000400
次世代のエネルギー確保に向けた乾式再処理技術開発への取り組みについて; 使用済み電解質の処理にかかる技術開発
天本　一平
Journal of MMIJ 1(127), p.1-7(2011) ; (JAEA-J 08639)
　高速増殖炉サイクル実用化研究開発における副概念では、使用済金属燃料を乾式法で再処理することにしている。乾式再処理運転に伴い、媒質として使用した無水塩化物が使用済み電解質として発生する。使用済み電解質は、高レベル放射性廃棄物に区分されるため、使用済み電解質の成分であるFPと媒質を分離し、媒質についてはリサイクルしていくことが好ましい。本報は、乾式再処理によって発生する使用済み電解質の処理法について、これまでの開発経緯や今後の課題について、各国の開発状況も踏まえ、とりまとめたものである。
39000401
中性子回折法による応力測定技術とその応用
鈴木　裕士
Journal of the Vacuum Society of Japan 53(12), p.713-719(2010) ; (JAEA-J 08640)
　中性子回折法は、センチメートルオーダーの材料内部の残留応力を非破壊で測定できる唯一の方法であり、無応力状態からの相対的な回折角変化から格子ひずみを評価できる。また、フックの法則を用いることで、直交3方向に測定した格子ひずみから応力を算出できる。さらに、中性子回折法によって測定したミクロひずみなどの微視組織因子から、工学材料の巨視変形を評価することもできる。したがって、中性子回折法は機械構造物の開発や設計だけでなく、材料工学研究に対しても非常に有用な測定技術といえる。本稿では、中性子応力測定の原理や工学回折装置について解説するとともに、幾つかの応用例を紹介する。
39000402
回転体による半径流の生成
荻原　徳男
Journal of the Vacuum Society of Japan 53(12), p.773-776(2010) ; (JAEA-J 08641)
　Generation of radial gas flow by not only rotation of a set of screens radiating from the axis in all directions but also rotation of a combination of radial screens and disks perpendicular to the axis was investigated by Monte Carlo simulation. The followings are revealed: (1) Radial flow is effectively enhanced by rotation of the set of screens with the velocity ratio rω/<v> of greater than 2; where <v> is the mean velocity of the gas molecules, and rω is an additional circumferential velocity due to rotation. Moreover, the compression ratio becomes greater than 106 with the velocity ratio greater than 3. (2) The special combination of parallel disks and radial screens has both a large pumping efficiency greater than 0.5 and a large compression ratio greater than 105 with the velocity ratio of 3.
39000403
HTTR-IS水素製造プラントにおける可燃性ガス漏えいの確率論的安全評価
工藤　潤一*;　坂場　成昭;　高橋　信*;　若林　利男*
日本原子力学会和文論文誌 9(4), p.360-367(2010) ; (JAEA-J 08643)
　HTTR-IS水素製造プラントは、我が国唯一の高温ガス炉(高温工学試験研究炉:HTTR)からの高温核熱を利用して水素を製造するシステムであり、原子力機構において設計が進められている。本システムでは、原子炉近傍で大量の可燃性ガスを取り扱うため、可燃性ガスの爆発に対する原子炉の安全性確保が重要な課題である。本研究では、HTTR-IS水素製造プラントにおける可燃性ガス漏えいの確率論的安全評価を行った。まず、マスターロジックダイヤグラム(MLD)を用いて、システムの事故につながる可能性のある事象(起因事象)を抽出した。次いで、抽出した起因事象に対して、イベントツリー解析(ETA)及びフォルトツリー解析(FTA)を行い、HTTRの建屋に影響を与える可能性のある可燃性ガスの漏えい事象の発生頻度を定量化した。評価の結果、火災爆発事象の発生頻度を合計値は、2.5×10-4(件/年)であり、本検討での目標値を上回ったが、火災爆発事象の発生頻度低減を目的とした機器追加により、目標値以下となる7.9×10-7(件/年)に低減できることを明らかにした。
39000404
水の新たな姿を明らかに; 高温高圧領域への挑戦
池田　隆司;　片山　芳則
日本原子力学会誌 53(1), p.42-44(2011) ; (JAEA-J 08644)
　環境に応じて多様な振る舞いを示す水の性質の解明は、長い研究の歴史にもかかわらず、なお物理,化学,生物の主要な研究課題となっている。本稿ではまず、第一原理分子動力学法に基づく計算機シミュレーションと放射光X線回折実験を組合せることによって見えてきた高温高圧条件下での水の振る舞いを紹介し、次に今後の展望に触れる。
39000405
Separation of cesium from nitric acid media with mixed oxides of tantalum, titanium and silicon
山岸　功;　森田　泰治
日本イオン交換学会誌 21(3), p.175-180(2010) ; (JAEA-J 08645)
　放射性廃液からセシウム(Cs)を分離するために、ケイ素(Si),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),ニオブ(Nb)及びタンタル(Ta)から成る2元系の混合酸化物を水熱条件下で合成した。これらのCsに対する選択性並びに化学的安定性を硝酸溶液中で調べた。SiあるいはTiのタンタル酸塩は、SiとTiの混合酸化物として知られるケイ酸チタンと同様に、3M硝酸溶液中でも100ml/g以上の高い分配係数を示した。上記のタンタル酸塩中のSiあるいはTi含有率を変化させてX線回折により分析すると、ペロブスカイト構造のNaTaO3が減少してパイロクロア構造が形成されることがわかった。構造変化に対応して、3M硝酸溶液中でのCsイオン交換容量も、特定のモル比(Si/Ta=0.5あるいはTi/Ta=0.26)になるまで、SiあるいはTi含有率とともに増加することもわかった。タンタル酸塩のCs交換容量は90 ℃の3M硝酸による浸出試験後も変わらなかったが、ケイ酸チタンの場合は結晶構造破壊のために浸出前の1/20に減少した。Siのタンタル酸塩は、結晶性の高いTiのタンタル酸塩よりも吸着速度及びCs交換容量が大きいという特徴が認められた。
39000406
原子力グリッド基盤AEGISの研究開発
鈴木　喜雄;　立川　崇之;　Kim, G.;　木野　千晶;　宮村　浩子;　手島　直哉;　林　幸子*;　青柳　哲雄;　武宮　博;　中島　憲宏
日本計算工学会論文集(インターネット) 15(2), p.1051-1054(2010) ; (JAEA-J 08646)
　われわれは、原子力研究のための計算基盤を構築するために、原子力グリッド基盤AEGISの研究開発を進めてきた。本研究開発では、スパコンやデータベース等をネットワーク接続した仮想研究環境の構築を目的とした国家プロジェクトITBL(Information Technology Based Laboratory)において研究開発したITBL基盤ソフトウェアの知見と技術を発展させ、安全性と利便性の向上に取り組んだ。安全性については、個人認証とマシン認証による認証機構の二重化を行った。利便性については、利用者端末からグリッドの機能を利用可能とするアプリケーションプログラムインタフェースを開発した。これらの研究開発により、われわれは、原子力施設全体規模の3次元振動シミュレーション,原子力施設の地震耐力予測シミュレータなどの原子力研究に貢献した。
39000407
液体金属中のキャビテーション壊食に及ぼす液体金属種及び試験材料の影響
矢田　浩基;　倉地　宏晃*;　月森　和之;　服部　修次*
日本機械学会論文集,A 77(773), p.146-153(2011) ; (JAEA-J 08647)
　3種類の組成の異なる鉛ビスマス合金中で磁わい振動によるキャビテーション壊食試験を行った。試験温度を融点と沸点を百分率で整理した相対温度を使用すると、相対温度14℃における各種鉛ビスマス中の壊食速度はイオン交換水中に比べて約10〜12倍、ナトリウム中では約2〜5倍となる。また、試験後の材料の硬さを調査した結果、イオン交換水中よりも鉛ビスマス中でより加工硬化が進むことから、鉛ビスマス中ではより大きな気泡崩壊圧が作用したと考えられる。さらに、試験材料にSUS304, SUS403, 9Cr-1Mo鋼を用いて壊食試験を行い、壊食速度の違いは材料の硬さと平山のNi当量で整理が可能であることが明らかとなった。
39000408
日欧共同大型実験; JT-60SA計画の発動
森　雅博
パリティ 26(1), p.16-18(2011) ; (JAEA-J 08648)
　日欧両政府は、ITER建設時期に並行して共同で取り組むべき事業を特定して開始した。JT-60SA計画は、その一環として進める大型共同実験計画である。JT-60SAは、ITERと同じくトカマク装置で、そのサイズはITERの約半分、ITERとおおむね相似なプラズマ形状を持つ。ブレークイーブン級の重水素プラズマを定常制御する技術開発を行うために、超伝導の大型大電流コイルが必要となる。ITERに先行して実験を開始するため、この装置の開発・製作・運転そのものが大きな挑戦。プラズマの無次元量をITERのそれに一致させ、一種の風洞実験を行い、ITERの目標が速やかに達成できるよう、その成果をITERに反映させる。加えて、ITERでは実施困難な研究開発を行って原型炉の早期実現に貢献する。プラズマのβ値には磁場構造に応じて限界値があるが、さらに高βの定常運転ができれば、大きな利点が生まれる。JT-60SAでは、β値を制限する不安定現象を抑制するための幾つかの工夫を駆使して、限界値を超えてITERの倍近いβ値でかつ高自発電流のプラズマを定常制御することに挑戦する。2010年は、日本担当の実機製作が着実に進展するとともに、欧州担当分の機器製作もその5割が開始されるなど、装置製作が本格化した重要な年である。
39000409
原子力を用いた水素製造技術開発の動向
稲垣　嘉之
ペトロテック 34(1), p.49-53(2011) ; (JAEA-J 08649)
　本報は、原子力を用いた水素製造技術開発の動向について解説したものである。原子力による水素製造について、水素製造過程における二酸化炭素の排出なし、資源の制約を受けずに安定、かつ、大量に水素製造が可能等の長所を述べるとともに、高温ガス炉の概要,熱化学法による水素製造技術(ISプロセス及びハイブリッドプロセス)の化学反応構成,ISプロセスに関する原子力機構の技術開発状況(実用装置材料を用いた機器開発,水素製造効率の向上技術)のほか、海外の開発状況,将来の展望について概説した。
39000410
Radiation chemistry of liquid water with heavy ions; Steady-state and pulse radiolysis studies
山下　真一;　田口　光正;　Baldacchino, G.*;　勝村　庸介
Charged Particle and Photon Interactions with Matter; Recent Advances, Applications, and Interfaces , p.325-354(2010) ; (JAEA-J 08654)
　重イオンの照射効果は低LET放射線とは大きく異なる。このような特異性は放射線治療や表面加工,分析技術などに利用されているものの、なぜこのような特異性が生じるのか、その詳細なメカニズムには依然不明な点も残っている。本章では、原子イオンビームによる水の放射線分解について実験的にどのようなことが近年明らかになってきたか、特にこの5年間の進展を中心に取り上げる。また、定常照射とパルス照射とでは利点や制限も異なるため、別々にまとめてある。これまで報告されている水分解生成物の収量からトラック構造やトラック内ダイナミクスについても議論する。
39000411
Computational human phantoms and their applications to radiation dosimetry
斎藤　公明
Charged Particle and Photon Interactions with Matter; Recent Advances, Applications, and Interfaces , p.623-646(2010) ; (JAEA-J 08655)
　Computational human phantoms with Monte Carlo simulations have been widely utilized for dosimetry in radiation protection and other fields. This text introduces typical computational human phantoms with diverse examples on their applications. Some examples of dosimetric quantities for radiation protection purposes obtained using simulations with the phantoms are shown and discussed after brief explanation of a dosimetry system employed in radiation protection. Further, some important applications of the phantom techniques to fields other than usual perspective radiation protections are discussed. Through these examples, usefulness and potential of the phantoms will be demonstrated.
39000412
Charged particle and photon interactions with matter; Recent advances, applications, and interfaces
籏野　嘉彦;　勝村　庸介;　Mozumder, A.*
Charged Particle and Photon Interactions with Matter; Recent Advances, Applications, and Interfaces , 1045p.(2010) ; (JAEA-J 08656)
　この本は「荷電粒子及びフォトンと物質との相互作用; 最近の進歩,応用及びインターフェイス」について最近の研究成果をまとめている。この本の編集・執筆は、これと類似の題目の「荷電粒子及びフォトンと物質との相互作用; 化学,物理化学,生物学及びこれらの応用」A.Mozumder,籏野嘉彦編、Marcel Dekker, New York(2004)に対して広く国際的に多くのコミュニティーから高い評価を受けたことに、その背景がある。この前編は、キュリー,レントゲン以降100年間の放射線・物質相互作用基礎研究の成果を次世紀へ向けてまとめる目的で開催されたIAEAの10年間プロジェクトがもとになって編集・執筆された。これに対する高い評価と要望とは、このような後ろ向きのまとめでなく、前向きに、現在の進歩の状況及び将来展望、最近盛んになりつつある応用とインターフェイスの構築について編集・執筆して欲しいというものである。このようにして、この本では相互作用の初期過程及び基礎過程について最近の研究の進歩と将来展望をまとめるとともに物質,環境,バイオ,宇宙,原子力などの広範な科学・技術への応用とインターフェイスについてまとめている。
39000413
Release of mantle helium and its tectonic implications
梅田　浩司;　二ノ宮　淳;　浅森　浩一
Helium; Characteristics, Compounds, and Applications , 28p.(2010) ; (JAEA-J 08657)
　不活性の単原子ガスであるヘリウムは、その大きさや質量が小さいため、地殻内の拡散性(diffusibility)や浸透性(permeability)に優れている。そのため、マントル起源のヘリウムは、地殻中のマントル起源物質の存在を知るうえで重要な化学的指標の一つと考えられる。本報では、飯豊山地や鳥取県西部地震震源域の地下水の溶存ガスに含まれるヘリウム同位体比の特徴やその原因に関するこれまでの研究事例をレビューするとともに、北米プレートとユーラシアプレートの境界にあたる糸魚川-静岡構造線での観測結果を報告する。また、地下水中の溶存ガスを用いた地球化学的アプローチが地下深部のマグマや震源断層の検出に有効な手法であることを紹介する。
39000414
A Self-calibration method for the edge Thomson scattering diagnostic in ITER
谷塚　英一;　波多江　仰紀;　草間　義紀
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.12-17(2010) ; (JAEA-J 08658)
　Calibration of spectral transmissivity of the collection and transmission optics is one of the most crucial issues in Thomson scattering diagnostic system. In ITER, since the vacuum vessel will be radioactivated, it will not be easy to calibrate the spectral transmissivity nearby the vacuum vessel. By injecting additional calibration laser and fitting both of two Thomson scattering lights, one can obtain electron temperature Te and relative transmissivity of each spectral channel of polychromator from Thomson scattering signal itself. As a calibration laser, Ruby laser is a promissing candidate because wavelength of it is desirable not to differ from both of main laser and lower limit of observation so much. Even when spectral transmissivity is unknown, Te will be obtained with less than 10 % of accuracy, which is a requirement of edge Te measurement in ITER.
39000415
Removal of fission products in the spent electrolyte using iron phosphate glass as a sorbent
天本　一平;　三田村　直樹*;　都築　達也*;　高崎　康志*;　柴山　敦*;　矢野　哲司*;　中田　正美;　岡本　芳浩
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08661)
　乾式再処理法を実現可能なプロセスとするためには、同プロセスから発生する使用済み電解質の再生利用を図り、高レベル放射性廃棄物(HLW)の発生容量を抑制する必要がある。この取組みの一環として、原子力機構では、使用済み電解質中の核分裂生成物(FP)をリン酸塩に転換して媒質とFPを分離する技術開発を行っている。今回、固化体原料である鉄リン酸塩ガラス(IPG)をFP収着材として利用すべくその収着機構について検討したところ、ガラス製造条件で変化するIPGの鉄の価数及びガラスの結晶化が収着の要因になっていることが判明した。
39000416
Regulatory research for geological disposal of high-level radioactive waste in Japan
中山　真一;　渡部　芳夫*;　加藤　正美*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 08662)
　経済産業省原子力安全・保安院(NISA)は、日本の放射性廃棄物の処理・処分における最近の状況を踏まえ、規制の役割を見直すとともに、それに必要な規制支援研究ニーズを示した。これに対応して 技術的規制支援機関である原子力安全基盤機構(JNES)は、日本原子力研究開発機構(JAEA)及び産業技術総合研究所(AIST)との協力の下、「放射性廃棄物処理・処分にかかわる規制支援研究計画(平成22年度〜平成26年度)」という5年研究計画を平成21年に策定した。当該計画は低レベル廃棄物から高レベル廃棄物までの放射性廃棄物処理・処分を広くカバーするものである。本報告では、地層処分研究計画及び今後の研究活動について概説する。JNESは、設立された2003年に、またJAEAとAISTは、規制支援研究機関として、2005年に地層処分の安全研究に乗り出した。2007年10月、これら3機関は、共同研究,職員の相互派遣,情報の共有を目的として地層処分に関する協力研究協定を締結した。共同研究として、JAEA幌延地下研究所地区に対する広域地下水流動モデリングを進めている。
39000417
Determination of environmental uranium concentration by utilizing γ-ray emission from the progeny radionuclides
田中　忠夫;　島田　太郎;　伊東　岳志*;　助川　武則
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 7p.(2010) ; (JAEA-J 08663)
　核燃料取扱施設の運転や廃止措置においては、ウラン及び子孫核種が環境中に放出されることが想定される。Th-234, Pa-234m, Ra-226等のU-238の子孫核種から放出されるγ線はウラン濃度の評価にしばしば用いられている。本研究では、子孫核種のγ線を可搬型Ge検出器で測定することによって、広域かつバックグラウンドレベルのU-238を評価する手法について検討した。可搬型Ge検出器を用いた原位置測定結果から推算したU-238濃度は、0.01Bq/gのオーダーで検出でき、またウランの高感度分析手法として確立されているICP-MSによる分析結果と同等の値であった。本手法は、核燃料取扱施設解体後のサイト解放にあたって、残存放射能の合理的な確認手法として適用できる可能性がある。
39000418
The Long-term stability of geological environments in the various rock types in Japan from the perspective of uranium mineralization
笹尾　英嗣
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08664)
　地質学的な変動帯に位置する我が国において、地層処分の安全性に対する信頼性をさらに向上させるために、天然の事例としてウラン鉱床の保存状況に関する情報を活用して、我が国の多様な地質環境における核種の移行・保持挙動についての理解を深めることが有益である。そこで、既存の文献情報に基づいて、岩石種ごとのウラン鉱床の存在状況を整理した。国内で認められるウラン鉱床はおもに新第三紀の堆積岩中及び花崗岩中に存在する。花崗岩中のものは鉱脈型金属鉱床に伴って存在するが、同様なウラン鉱床は中生代の堆積岩及び変成岩中でも認められる。このほか、中生代の堆積岩では層状マンガン鉱床に伴うウラン鉱床も存在する。このようにさまざまな時代の多様な岩石中にウラン鉱床が存在することは、日本列島のような変動帯においても地層処分に適した地質環境が広く存在することを示している。
39000419
Development of new ultrafiltration techniques maintaining in-situ hydrochemical conditions for colloidal study
青才　大介;　山本　祐平;　水野　崇
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08665)
　元素の挙動を把握するうえで、分子のサイズ分布は重要な情報である。分子のサイズ分布は、地下水の物理的及び化学的状態に支配されるが、地下水は一般に被圧・嫌気状態で存在しており、採取時の脱ガスや酸化によって地下水の物理的及び化学的状態が変化するという問題を抱えている。そのため、地下水中における元素の挙動を把握するためには、地下水の化学的状態に関する情報を、原位置の環境を保持したまま取得することが必要である。本研究では、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過する手法を開発した。手法の開発後、岐阜県瑞浪市で建設中の瑞浪超深地層研所深度200m地点のボーリング孔を利用して地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過し採取した。ろ液について化学成分分析を実施し、得られた結果から、手法の妥当性を評価し、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過できることを確認した。
39000420
Technical know-how for modeling of geological environment, 1; Overview and groundwater flow modeling
三枝　博光;　竹内　真司;　前川　恵輔;　大澤　英昭;　仙波　毅
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08666)
　Evaluation of the impact of uncertainties in the geological environment model is important to identify and prioritize key issues for further investigations. Therefore, a plan for site characterization should be made based on the result of the modeling. In this study, externalization of technical know-how and decision-making processes regarding groundwater flow modeling to be used for the planning of surface-based site characterization has been attempted based on experiences on Underground Research Laboratory project at Mizunami and Horonobe. The groundwater flow modeling is to be used for setting the area for the geological environment modeling, which is equal to an area including the groundwater flow system within the area from recharge area to discharge area, and for characterization of groundwater flow conditions. This report is summarized the detail work and its procedure regarding groundwater flow modeling based on the literature data and decision-making processes of the modeling.
39000421
Evaluation of the long-term evolution of the groundwater system in the Mizunami area, Japan
水野　崇;　Milodowski, A.*;　岩月　輝希
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 08667)
　Palaeohydrogeologial study focused on fracture filling calcite distributed in Toki granite suggests that precipitation history of euhedral calcite can be divided into 4 periods (from I to IV in precipitation order). During precipitation period of Generation III calcite, seawater was penetrated into study area extensively. Current local distribution of Na-Cl type groundwater would be formed after the crystallization period of Generation III calcite. This suggests that source of Na-Cl type groundwater may be seawater penetrated between 18 Ma and 15 Ma. Before 1 Ma, major driving force of groundwater would be change of water table related to marine transgression/regression because landform of Tono area was almost flat. After 1Ma, groundwater flow has been controlled by topography due to uplift. The result of this study shows that detail analysis of multilayered calcite can provide a valuable information to evaluate long-term palaeohydrogeological changes of groundwater system.
39000422
In situ stress measurements in siliceous mudstones at Horonobe Underground Research Laboratory, Japan
真田　祐幸;　中村　隆浩;　杉田　裕
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 9p.(2010) ; (JAEA-J 08668)
　原子力機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発を進めている。初期応力は、処分場の設計並びに処分パネルの最適な幾何学配置を選定するうえで重要なパラメータになる。堆積岩に対する初期応力測定は、高い技術が要求されることと既存の地下施設は硬質な岩盤に設けられることが多いため、測定事例がほとんどない。本論文では、堆積岩に対する初期応力測定の既存技術の適用性検証と地層処分事業を進めるうえでの初期応力測定調査に関する方法論の構築を目的として、幌延深地層研究計画で実施された初期応力測定調査の内容と結果を述べる。調査は、水圧破砕法や応力解放法などの直接的な計測とコア法やブレイクアウトなどの間接的な評価の2項目に分け実施した。水圧破砕の結果によると、深度の増加とともに線形的に応力が増加することと最大主応力は東西方向に卓越した偏圧環境下に晒され、幌延地域周辺の造構作用と調和的であった。コア法については、AE法と比べるとDSCA法の方が水圧破砕結果と近い。ブレイクアウトについては、ボーリング孔や立坑内部で見られ、間接的に評価する方法としては、コア法に比べると効果的であった。
39000423
Advanced orient cycle; Progress on fission product separation and utilization
山岸　功;　小澤　正基;　三村　均*;　金村　祥平*;　水口　浩司*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 10p.(2010) ; (JAEA-J 08669)
　先進オリエントサイクル研究における、高レベル放射性廃液中の核分裂生成物の分離と利用の成果について報告する。発熱性元素のうち、Csをモリブドリン酸アンモニウム(AMP)を担持したシリカゲル吸着剤(AMP-SG)により、Srをクラウン化合物を内包したアルギネートマイクロカプセル吸着剤(CE-ALG)により分離する。AMP-SGは模擬廃液から99%以上のCsを吸着した。CE-ALGも0.0249mmol/gのSrを選択的に吸着した。Pd, Ru, Rh, Tcなどの希少FP元素については、電解回収後に水素製造用触媒として利用する。Pdは最も容易に還元される元素であり、Pt電極上に金属として析出した。単独では還元しにくいRu及びTcは、PdあるいはRhの共存下では還元析出が促進され、その共析効果は硝酸溶液よりも塩酸溶液で顕著であった。鉄を含む硝酸系模擬廃液では、Fe(III)/Fe(II)還元反応の影響のため、Pd以外の希少FP元素の還元が阻害された。希少FP元素を析出させたPt電極は、析出前のPt電極よりも水素製造の触媒活性が高いことを確認した。また、希少FP元素だけを含む溶液から析出させた電極よりも、模擬廃液から析出させた電極の方が高い水素製造活性を有することがわかった。
39000424
An Analytical model on the sealing performance of space for the design of buffer material and backfill material
佐藤　治夫
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 10p.(2010) ; (JAEA-J 08670)
　緩衝材や埋め戻し材として使用されるベントナイトに対しては、含水に伴って起こる膨潤によるオーバーパックや坑道壁間との隙間充填機能が期待されている。これまでに、緩衝材や埋め戻し材仕様に対するベントナイトのシーリング特性が蒸留水や海水条件で測定されており、例えば、「第2次取りまとめ」のレファレンスケースのクニゲルV1に対する実験では、乾燥密度1.8Mg/m3,隙間率10%に対して、有効粘土密度を指標とした体積膨潤量で表しており、密度1.3Mg/m3以上であれば海水条件であってもシーリングされると報告されている。これらの情報は、隙間シーリングの可否を判断するうえで有用であるが、同一の有効粘土密度に対してベントナイト含有率の異なる条件が複数存在できるため、骨材混合率やベントナイトの種類が異なる場合には原理的に適用することができない。したがって、ベントナイト乾燥密度,モンモリロナイト含有率,骨材混合率及び溶液条件を考慮したうえで個別に隙間シーリングの可否を判断する必要がある。本研究では、ベントナイト中のモンモリロナイトの膨潤特性に着目し、圧縮ベントナイトの自由膨潤平衡時の体積膨潤比の実測データに基づいて、モンモリロナイト含有率の異なるベントナイトに対して、さまざまな塩濃度,乾燥密度,骨材混合率での体積膨潤比や最大充填隙間比を解析できる理論を構築した。これにより、さまざまな条件での緩衝材や埋め戻し材の隙間充填特性を解析することができる。
39000425
Evaluation of behavior of rare earth elements based on determination of chemical state in groundwater in granite
山本　祐平;　青才　大介;　水野　崇
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 10p.(2010) ; (JAEA-J 08671)
　Chemical state of rare earth elements (REEs) in deep groundwater was determined by combination of ultrafiltration techniques maintaining in-situ pressure and anaerobic conditions, speciation considering contribution of natural organic matters, and finger-printing method using REE pattern of stability constants for probable complexes of REEs in groundwater. Groundwater samples were collected from a borehole at a depth of 200 m in the Mizunami Underground Research Laboratory (MIU), Gifu, Japan. Spectroscopic analysis for colloidal matters on a membrane filter was also conducted to estimate chemical properties of colloidal ligands. Our results suggest that REEs-humic complexes were the dominant chemical states of REEs in groundwater. Presence of humic substance in groundwater was also confirmed by spectroscopic analysis. It is expected that behavior of REEs mainly depends on humic substances.
39000426
Development of comprehensive techniques for coastal site characterisation, 1; Strategic overview
太田　久仁雄;　天野　健治;　新里　忠史;　Alexander, W. R.*;　山中　義彰*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM) , 10p.(2010) ; (JAEA-J 08672)
　地層処分システムの長期的な安全性の評価においては、地質環境の有する安全機能が長期に渡り維持されることを示すための解析結果や論拠の整備が不可欠である。このためには、まず対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要であり、その結果に基づき、将来に渡る地質環境特性の変遷を考慮した安全機能の維持や両者の関係性が評価される。我が国においては、特に地形変化や気候・海水準変動に伴う沿岸域の地質環境特性の長期変遷の評価が重要であり、このための総合的な調査・評価技術の整備が課題となっている。原子力機構では、この観点から、北海道幌延町の沿岸域を事例とした取り組みを進めており、これまでに、沿岸域における地質環境特性の長期変遷を考慮した調査・評価の体系的な枠組みを示す「統合化データフローダイアグラム」を構築し、それに基づき沿岸域の地質環境を段階的に調査・評価するための方法論を整備した。今後、幌延町の沿岸域において進めている地質環境調査を通じて方法論の見直しを図っていく。
39000427
Study of weld residual stress field in the girth seam H6a of core shroud of boiling water reactor
Li, Y.;　加治　芳行;　五十嵐　誉廣
Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM) , 6p.(2010) ; (JAEA-J 08673)
　The heat affected zone (HAZ) of the girth seams of the core shroud is sensitive to the stress corrosion cracking due to neutron irradiation, corrosion and residual stress. We are focusing on the weld residual stress field around the girth seam H6a. The stress analysis adopted different approaches in ABAQUS to simulate the multiple-bead welding process. The Fully Coupled Temperature-Displacement Analysis (FCTDA) gave the much accurate results as compared with the experimental results. The axial stress fields in the crossing section of the wall of the core shroud were also clarified.
39000428
Influence of energy of helium ions on degradation of diglycolamide in N-dodecane
須郷　由美;　田口　光正;　佐々木　祐二;　森田　泰治
Proceedings of 3rd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC 2010) and DAE-BRNS 10th Biennial Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (TSRP 2010) (CD-ROM) , p.34-35(2010) ; (JAEA-J 08681)
　A tridentate extractant, N,N,N',N'-tetraalkyldiglycolamide has high extractability for actinides such as americium and curium from nitric acid into n-dodecane. α-Radiolysis study of the organic extractants using an actinide radionuclide has some experimental difficulties. For example, a long-term exposure to actinides is required, and the extractants are contaminated with the radionuclide. These issues were solved by irradiation with helium ions provided by an accelerator. It was also found that the radiation chemical yield for the degradation of diglycolamide in n-dodecane by helium ions corresponding to the α-particles was less than that by γ-rays. In order to prove an effect of linear energy transfer (LET) on the radiolysis of diglycolamide in n-dodecane, the influence of energy of helium ions was further investigated. The radiation chemical yield gradually increased with the incident energy of helium ions. This result indicates that the degradation efficiency decreases with increasing LET value. Because the transient species are densely produced in the track by high LET radiations, and then decreased by recombination in the track at very early time.
39000429
A Maintenance method for the exhaust valves on the alpha-tight hot cell under a ventilating condition
水越　保貴;　櫛田　尚也
Proceedings of 47th Annual Meeting of the Working Group "Hot Laboratories and Remote Handling" (HOTLAB 2010) (CD-ROM) , 4p.(2010) ; (JAEA-J 08682)
　照射燃料集合体試験施設は、高速増殖炉の高性能燃料の開発を目的として、原子炉で照射された燃料要素のさまざまな研究をするための核燃料物質使用施設(以下、使用施設)である。使用施設では、非密封のプルトニウムやウランなどの核燃料物質の漏えいや作業員の放射線障害を防止するために、放射線の遮蔽,密封,負圧保持といった閉じ込め機能を有する気密型ホットセルやグローブボックスを設置し、その中で核燃料物質を取り扱う。原子炉で照射された燃料要素(ウランとプルトニウムの混合酸化物燃料等)の破壊試験を実施するため、α核種を取り扱う気密型ホットセル(αホットセル)を有している。このαホットセルでは、セル内の負圧を保持するために使用している機器などの補修は、核燃料物質の漏えいを防止し、作業員の被ばく低減に考慮しながら行う必要がある。本報では、FMFで確立したαホットセルの核燃料物質の閉じ込め機能を維持(αホットセルを運転)した状態で負圧を調整する排気弁を更新する方法について報告する。
39000430
Evaluation of required activity of SO3 decomposition catalyst for iodine-sulfur process
今井　良行;　久保　真治;　後藤　実;　島川　聡司;　橘　幸男;　小貫　薫
Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM) , 4p.(2010) ; (JAEA-J 08683)
　ヨウ素-硫黄プロセスにおけるSO3分解触媒に対する要求性能を数値解析により調べた。ヘリウム加熱シェルアンドチューブ型SO3分解器について、Yagi-Kunii式及びZukauskas式をそれぞれプロセスガス側及びヘリウムガス側の伝熱に適用して伝熱面積を算出し、反応器の空間速度として1000h-1が最適であることを明らかにした。この結果をもとに、工業的なSO3分解器で想定される0.5MPa以上の操作圧において平衡分解率を達成するために必要な触媒性能を検討し、量論速度式の速度定数k1として1.5s-1以上を確保する必要があることを明らかにした。
39000431
Long-term high-temperature operation in the HTTR, 2; Core physics
後藤　実;　藤本　望;　島川　聡司;　橘　幸男;　西原　哲夫;　伊与久　達夫
Proceedings of 5th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2010) (CD-ROM) , 8p.(2010) ; (JAEA-J 08684)
　ブロック型高温ガス炉では、反応度制御を制御棒と可燃性毒物(BP)で行うが、運転時に制御棒を炉心深く挿入した場合、軸方向の出力分布が大きく歪み、その結果、燃料温度が制限値を超えるため、制御棒の炉心への挿入深さは燃焼期間を通して浅く保つ必要がある。そのため、運転時に制御棒により制御可能な反応度は小さく、反応度制御は燃焼期間を通しておもにBPで行う。ブロック型高温ガス炉については、反応度制御におけるBPの有効性は、これまで確認されていなかった。高温工学試験研究炉(HTTR)は世界で唯一稼働中のブロック型高温ガス炉で、2010年に高温運転モードによる50日間の高温連続運転に成功するとともに、その燃焼度は約370EFPDに到達し、これにより燃焼データを用いたHTTRの反応度制御におけるBPの有効性の確認が可能となった。そこで、制御棒の炉心への挿入深さの燃焼に伴う変化を調べ、HTTRの反応度制御におけるBPの有効性を確認した。また、制御棒の挿入深さの燃焼変化について、計算値と測定値を比較し、HTTRの炉心燃焼計算手法の妥当性を確認した。
39000432
Experimental techniques for nuclear data; State of the art and future prospects
原田　秀郎
Proceedings of 5th Workshop on Neutron Measurements, Evaluations and Applications (NEMEA-5) , p.43-48(2011) ; (JAEA-J 08685)
　革新的原子炉,加速器駆動炉,革新的燃料サイクルで必要とされる核データを測定するための測定技術を、中性子捕獲断面積の測定技術を中心にレビューした。放射性核種の核データ測定の難しさを解説した後、日米欧における最新の核データ測定研究の動向を、大強度中性子源,検出器,測定手法を中心にまとめ、これらの最新技術により達成されつつある測定精度の現状を示した。特に、J-PARCの大強度中性子ビームにより切り拓かれる核データ測定研究への期待,新しい測定手法であるレーザー逆コンプトン光を用いた核データ測定研究への期待を解説した。最後に、これらの測定技術を組合せることにより核データの精度向上がどのように達成されるかについて解説した。
39000433
Estimation of digital single event transient pulse-widths in logic cells from high-energy heavy-ion-induced transient current in a single MOSFET
牧野　高紘;　小野田　忍;　平尾　敏雄;　大島　武;　小林　大輔*;　池田　博一*;　廣瀬　和之*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9) , p.169-172(2010) ; (JAEA-J 08686)
　これまで、われわれは、ソフトエラーの一因となるLSI内で発生する放射線誘起ノイズパルスの時間幅の測定を行ってきた。この測定には、LSI内にノイズパルス時間幅測定用の特殊な回路を組み込む必要があった。今回われわれは、LSIを構成する最小単位であるトランジスタ一個に注目し、その単体トランジスタのイオン入射過渡応答を測定した。そして、その過渡応答とLSIを構成する他のトランジスタとの相互作用を考慮することでLSIで発生するパルス幅の導出に成功した。今回の実証によって、ノイズパルスの幅を測定する特殊な回路をLSIへ組み込むことなく、従来の手法に比べて高速かつ簡単にノイズパルス幅を推定することが可能となった。また、従来の組み込み回路での測定は、測定の時間分解能が回路の時定数(70ps)で決まっていたのに対し、本手法では、測定の時間分解能がオシロスコープの時間分解能(20ps)で決まるため、大幅に推定精度が向上した。
39000434
Applicability of finite element method to collapse analysis of steel connection under compression
Zhou, Z.;　西田　明美;　桑村　仁*
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive) , 5p.(2010) ; (JAEA-J 08689)
　鋼部材接合部の構造力学的性能の研究には、接合部の崩壊挙動を詳細に検討する必要がある。本研究では、有限要素法と実験により、圧縮荷重を受ける角錐-角筒ソケット接合部の限界荷重を検討した。有限要素法解析においては四節点のシェル要素を使って接合部をモデル化し、三種類の解析、すなわち線形座屈解析,非線形座屈解析とRiks法解析を実施した。線形座屈解析では、座屈が起きる直前までは線形状態であることを前提とし、圧縮荷重は直接加えた。非線形座屈解析では、座屈前までは非線形解析を行い、材料非線形と大変形を考慮した。Riks法解析では、非線形と大変形を考慮し、Riksメソッドを使用した。これら有限要素解析の結果と実験結果と比較したところ、Riks法解析の結果と実験結果の一致は良好であり、鋼部材接合部の崩壊分析に適用できることがわかった。
39000435
Elastic-plastic connection model describing dynamic interactions of component connections
西田　明美;　新谷　文将;　櫛田　慶幸;　近藤　誠;　酒井　理哉*;　塩竈　裕三*
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 08690)
　本研究の目的は、シビアな地震イベント下における全体と局所挙動の両方の評価を可能とする数値評価システムの構築を通した原子力施設の耐震設計への貢献である。本目的を実現するための技術要素の一つとして、われわれは、「弾塑性接合モデル」と呼んでいる部品間の動的相互作用特性を記述する物理モデルを開発している。従来は固定やピンなどの境界条件で設計されている機器のサポート構造と建屋の接合間に着目し、その動的相互作用を考慮することを試みた。本論文では、この弾塑性接合モデルの提案と、実プラントへの適用例を示す。モデルの精度は、実験で得られたデータを用いたパラメータ調整によって、最適化された。われわれは、そのモデルを原子力機構のHTTR実プラントデータに適用し、数値シミュレーションを実施した。結果として、シビアな地震イベント下における機器応答の低減や機器固有振動数の変化が確認されたので、ここに報告する。
39000436
Measurements of thermal-neutron capture cross-sections for radioactive nuclides
中村　詔司
Proceedings of the Scientific Workshop on Nuclear Data Measurements, Theory and Applications , p.87-92(2010) ; (JAEA-J 08691)
　FP及びMA核種の核変換研究のためには、変換率を見積もるために正確な中性子捕獲断面積データが必要である。しかしながら、報告データ間には食い違いがあり、それは10〜20%に及ぶ。そのため、食い違いのあるFPとMA核種の中性子捕獲断面積を再測定することとした。本ワークショップでは、JAEAの当該グループが、中性子捕獲断面積測定において今までに得た成果を総括して紹介する。
39000437
JAEA-AMS-TONOの現状; 平成21年度
國分　陽子;　石丸　恒存;　西澤　章光*;　鈴木　元孝*;　大脇　好夫*;　西尾　智博*;　北沢　俊幸*
第12回AMSシンポジウム報告集 , p.5-8(2011) ; (JAEA-J 08692)
　日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに設置されているタンデム型加速器質量分析計JAEA-AMS-TONOの平成21年度の運転及び測定状況について報告する。導入から平成21年度までの炭素同位体比の測定時間はのべ11466時間となった。ここ数年、大きな装置の故障はなく、測定時間は順調に増加している。平成21年度は、847試料の測定を行い、さらにイオンビームの安定化に注目した装置改善も行った。装置改善では、イオンの荷電変換効率にかかわるストリップガス圧の制御及びビームラインのアライメントを行い、測定精度を向上させることができた。前処理法に関しては、微量炭素試料の試料調整法等について検討した。また、泥炭層の年代推定に適した試料の検討を行ったので、その結果も報告する。
39000438
ヨウ素129から推定した日本海の海水循環
鈴木　崇史;　皆川　昌幸*;　甲　昭二;　外川　織彦
第12回AMSシンポジウム報告集 , p.69-72(2010) ; (JAEA-J 08693)
　原子力利用によって放出された129Iは、日本海の海水循環を考察するうえで有効なトレーサーであると考えられる。そこで、日本海における129I濃度の水平及び鉛直分布を明らかにした。表面海水中の濃度レベルは核実験による濃度レベルより高かった。これは欧州及び米国の再処理工場から放出された129Iが飛来してきたものだと考えられる。日本海底層水(JSBW)では人為起源129Iが観測された。この観測された人為起源129Iの濃度レベルからJSBWのturnover timeとpotential formation rateを見積もった。結果はそれぞれ180〜210年と(3.9〜4.6)×1012 m3/yrであった。また本発表では国際原子力機関海洋環境研究所で行われた海水中の129I相互比較検定において青森研究開発センターで測定した結果が推奨値の範囲内に入っており、良い精度及び正確さを持って測定したことも併せて報告する。
39000439
幌延深地層研究所における立坑掘削に伴う周辺岩盤及び支保の挙動分析,1
稲垣　大介;　津坂　仁和;　井尻　裕二*;　小池　真史*;　羽出山　吉裕*
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , 6p.(2011) ; (JAEA-J 08694)
　日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において堆積岩を対象に地下研究施設を建設中である。立坑の施工では、ショートステップ工法を採用しており、掘削後すぐに剛性の高い覆工コンクリートを打設するサイクルを繰り返すため、立坑掘削に伴い周辺岩盤並びに支保は、NATM工法とは異なる挙動を示す。立坑掘削時に取得した周辺岩盤挙動並びに支保部材応力の計測データの分析結果より、覆工コンクリート打設後は、立坑壁面から半径方向に遠方の地山の方が立坑壁面よりも大きく内空側に変位することから、ロックボルトには圧縮方向の軸力が発生するため、引張方向の軸力による吊下げ効果等を発揮していないと考えられた。そこで、ロックボルトを打設しない区間を試験的に設定し、地山の挙動並びに覆工コンクリート応力を計測することにより、ロックボルトの作用効果を確認したうえで、最終的にロックボルトの必要性について判断することとした。その結果、懸念された壁面の崩落等の事象も発生しないことを確認できたことから、後続の施工区間において、ロックボルトを省略することとした。
39000440
幌延深地層研究所における立坑掘削に伴う周辺岩盤及び支保の挙動分析,2
津坂　仁和;　稲垣　大介;　小池　真史*;　井尻　裕二*;　羽出山　吉裕*
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.7-12(2011) ; (JAEA-J 08695)
　日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において堆積岩を対象に地下研究施設を建設中である。平成22年7月末時点で、東立坑(内径6.5m)と換気立坑(内径4.5m)は深度250.5mに到達した。立坑の施工には、ショートステップ工法を採用している。高さ2m,厚さ40cmの剛性の高い覆工コンクリートを、掘削後直ちに構築する施工サイクルを繰り返すため、立坑掘削に伴い、その周辺岩盤並びに支保部材の挙動は、一般的な吹付けコンクリートとロックボルトを用いた坑道掘削の場合と大きく異なる。ショートステップ工法に伴う岩盤並びに支保部材の力学挙動を解明し、合理的な設計と施工管理手法を確立するために、本研究では、幌延深地層研究所の東立坑の深度220m付近を対象として、立坑掘削に伴って生じる覆工コンクリート内の円周方向応力分布を、数値解析と現場計測によって分析した。数値解析では、施工手順を再現した立坑の三次元逐次掘削解析を実施した。現場計測では、覆工コンクリートの同一水平面内に応力計を配置する一般的な計測手法に対して、初期地圧の主応力方向の断面内の複数の高さに各5個の応力計を配置した。その結果、厚さ60cm(実績),高さ2mのリング形状の覆工コンクリート内の応力分布について、その最大値と最小値の生じる箇所や、その応力差が10MPa以上と顕著であることを明らかにした。今回の成果に基づいて、次年度以降の立坑の施工における覆工コンクリート応力計測手法について、その計測箇所と頻度を見直した。
39000441
瑞浪超深地層研究所における新しい定量的岩盤分類法の適用性評価
浅井　秀明;　久慈　雅栄*;　堀内　泰治;　松井　裕哉
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.13-18(2011) ; (JAEA-J 08696)
　高レベル放射性廃棄物の地層処分などの岩盤地下構造物建設においては、合理的・効果的な設計施工の観点より、地上からの調査や掘削中の壁面観察結果からサイト固有の岩盤力学的特徴を反映しつつ、設計等に必要な適切な岩盤分類を行う手法の構築が大きな課題と考えられる。このような観点から、筆者らは「岩盤の工学的分類方法JGS 3811-2004」をベースとした新しい定量的岩盤分類法を考案し、日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所における立坑2本を含む研究坑道の堆積岩部及び結晶質岩部へ適用するとともに、電研式岩盤分類法の岩盤等級と比較することによってその適用性を評価した。
39000442
瑞浪超深地層研究所深度300mにおける耐久性に優れた溶液型グラウトの試験施工
延藤　遵*;　辻　正邦*;　草野　隆司*;　見掛　信一郎;　神谷　晃;　石井　洋司
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.179-184(2011) ; (JAEA-J 08697)
　瑞浪超深地層研究所掘削工事では、排水処理費等を考慮すると極力湧水を抑制することが望ましい。換気立坑の立坑深度460mまでは、セメント材料を用いたプレグラウチングにより湧水を抑制してきたが、今後の掘削の進展に伴う湧水圧の増大により、セメント材料が浸透しない微小亀裂からもある程度の湧水が発生することが懸念される。そこで、浸透性と耐久性に優れた特殊な溶液型グラウトを用いて、深度300mの水平坑道で試験施工を実施した。その結果、1Luを下回る透水場においても十分な湧水抑制効果を有することが確認された。さらに、グラウト注入区間に9MPa強の水圧を作用させても、水圧作用前後において顕著な透水性の変化は見られず、グラウトによる湧水抑制効果が保たれていることを確認した。
39000443
瑞浪超深地層研究所深度400m以深の立坑掘削におけるプレグラウチングの施工
石井　洋司;　見掛　信一郎;　神谷　晃;　渡辺　和彦;　延藤　遵*;　草野　隆司*
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.185-190(2011) ; (JAEA-J 08698)
　岐阜県瑞浪市において建設を進めている「瑞浪超深地層研究所」は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術基盤を整備するため、おもに花崗岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。現在実施中の研究坑道掘削工事において掘削範囲の地質や地下水状況を把握するために坑道掘削に先立ちパイロットボーリング調査を行ったところ、深度400m付近の換気立坑掘削領域において深度200m付近よりも透水性は低いものの高圧の湧水が発生する可能性が高い区間が存在することがわかった。そこで坑道掘削時の湧水を抑制することを目的として掘削範囲周辺に超微粒子セメントを用いたプレグラウチングを行った。その結果、低透水性・高湧水圧の岩盤であっても湧水量低減効果を確認することができた。
39000444
瑞浪超深地層研究所における研究坑道掘削と施工対策技術の適用
見掛　信一郎;　山本　勝;　池田　幸喜
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.191-196(2011) ; (JAEA-J 08699)
　日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として、岐阜県瑞浪市では、花崗岩を主な対象として超深地層研究所計画を進めており、深地層の研究施設である瑞浪超深地層研究所の建設を行っている。超深地層研究所計画では、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」の2つを全体目標とし、現在、研究坑道の掘削を進めている。研究坑道は2010年10月現在、深度約460mまで到達している。本報告では、研究坑道掘削の概要と、掘削に伴って発生する湧水を抑制する対策として実施したプレグラウチングや、立坑掘削面の自立性が低い領域において実施した地山安定化対策などについて述べる。
39000445
弾性波トモグラフィ調査の掘削影響領域モニタリング技術への適用
杉田　裕;　中村　隆浩;　真田　祐幸
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.230-235(2011) ; (JAEA-J 08700)
　地下深部に坑道を掘削すると、坑道の周囲には掘削影響領域が発生する。この掘削影響領域は、岩盤の力学的,水理的,地球化学的特性が変化することとなり、高レベル放射性廃棄物の地層処分における放射性核種の移行経路を評価するうえで、掘削影響領域の広がりや特性の変化の度合い、それらの経時変化を把握することが重要となっている。筆者らは、幌延深地層研究計画において、珪藻質泥岩に掘削した水平坑道を対象とした掘削影響試験において、坑道周囲の岩盤の力学特性の変化を把握する目的で、弾性波トモグラフィ調査及び孔内載荷試験を実施し、弾性波トモグラフィ調査のモニタリング技術としての可能性を示した。
39000446
地下深部岩盤の歪変化のメカニズムに関する研究
堀内　泰治;　平野　享*;　池田　幸喜;　松井　裕哉
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.242-247(2011) ; (JAEA-J 08701)
　日本原子力研究開発機構は、瑞浪超深地層研究所立坑中心の深度200m付近から掘削したパイロットボーリング孔を利用し、深度500m地点に高精度歪計を設置し、200mからの研究坑道掘削中に取得した深度500m地点での岩盤の歪データを用い、地球潮汐といった定常的な外力変動や地震及び発破などの瞬間的な外力変動による岩盤の変形状況を分析した。その結果、評価できるデータの取得期間は短かったが、今回使用した高精度歪計は、地球潮汐や地震時のみならず鉛直深さで300m程度離れた場所の発破の微少変形も観測しえたことから、掘削面前方の岩盤の剛性の違いなどの岩盤状況を相当離れた位置から把握できる可能性が示された。
39000447
連続体・不連続体解析手法を用いた処分孔周辺岩盤の熱-応力連成挙動の評価
清水　浩之;　小山　倫史*;　千々松　正和*;　藤田　朝雄;　中間　茂雄
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.248-253(2011) ; (JAEA-J 08702)
　本論文では、原位置試験場における花崗岩の、坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動に対して連続体解析手法である有限要素法と不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した解析結果を比較した。有限要素法による解析結果では、掘削や加熱による応力やひずみの変化を定量的に良好に評価できることがわかった。一方、粒状体個別要素法による解析結果では試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破壊現象について考察することができた。このような数値解析手法の特徴を踏まえて解析結果を比較することで、温度,応力やひずみ,亀裂進展過程について、定性的かつ定量的により精度の高い評価を行うための手法を提案する。
39000448
せん断変形の進行に伴う堆積軟岩の透水特性の変化
郷家　光男*;　石井　卓*;　佐ノ木　哲*;　松井　裕哉;　杉田　裕
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM) , p.282-287(2011) ; (JAEA-J 08703)
　せん断変形の進行に伴う透水特性の変化を把握することを目的として、日本原子力研究開発機構が幌延深地層計画において採取した稚内層の硬質頁岩に対してせん断破壊透水試験を行った。透水試験には軸方向の一様流と半径方向の放射流による方法を採用した。その結果、軸方向の透水試験では、弾性変形状態以降に透水係数は増加し、残留強度時には初期状態の十倍程度まで増加した。一方、半径方向の透水試験では、ひずみ軟化過程に至ると透水係数は急激な増加を示し、最終的には約十万倍まで増加した。そして、支保工や掘削方法を工夫することにより、ひずみ軟化状態に至る前の状態に制御でき、さらに、拘束圧を1MPa程度に維持できるならば、透水係数の増加を抑制できることが示唆された。
39000449
原子力プラント全容解析のための接合部連成モデリングの研究開発
西田　明美
第4回原子力システム研究開発事業平成21年度成果報告会資料集(CD-ROM) , p.25-26(2010) ; (JAEA-J 08704)
　大規模地震発生時の原子力プラントの耐震性を評価し健全性の裕度を示すことは非常に重要かつ迅速な対応が望まれる課題である。本事業では、不具合の生じやすい部品と部品の接合部に着目し、接合部の接合効果を考慮できる物理モデルを提案することにより、大規模複雑構造物である原子力プラントの全体的挙動・局所的挙動双方を把握できる解析システムを構築し、これにより次世代炉設計における耐震性評価に貢献することを目的とする。平成18年度から開始された本事業における3年間の成果として、建屋-機器間の接合部連成モデルの開発,ハイブリッド実験の実施と開発した接合部連成モデルの検証,接合部連成モデルの実プラントシミュレーションへの適用についてまとめた。実プラントシミュレーション結果より、全体的挙動・局所的挙動双方を把握できることを確認し、また、建屋-機器間の接合部の部分的な損傷を許容することでプラント機器の応答が低減することを検証した。これらより、大規模地震発生時の原子力プラントの耐震性評価において、接合部の接合効果を詳細に考慮することが重要であることを示した。
39000450
東海再処理工場のフィルタ交換実績に基づく交換周期の最適化
福地　平;　算用子　裕孝;　八戸木　日出夫;　福有　義裕;　伊波　慎一
第7回再処理・リサイクル部会セミナーテキスト , p.170-171(2011) ; (JAEA-J 08705)
　東海再処理施設の換気設備には、管理区域内の放射性物質が環境に放出しないように、管理区域の排気側に高性能粒子フィルタ(HEPAフィルタ)を設置しており、このフィルタの交換基準はフィルタ差圧及び表面線量率をもとに定めている。また、交換基準に達しない場合でも、使用開始から5年を目安に定期的な交換を行ってきた。しかし、使用済みのフィルタは、低放射性固体廃棄物として取扱われることから、発生の低減化が求められる。そこで、交換実績の調査及び実際に設置されているフィルタの健全性を確認することにより、交換周期の見直しを行い、最適化を進めたのでその結果について述べる。
39000451
東海再処理施設における火災報知設備の非火災報低減化対策
石井　貴広;　清水　和幸;　酒井　克己;　伊波　慎一
第7回再処理・リサイクル部会セミナーテキスト , p.172-173(2011) ; (JAEA-J 08706)
　現在、東海再処理施設の自動火災報知設備は、約40の施設に感知器が約5000個設置されている。この自動火災報知設備では、2001年1月から2010年12月までの約10年間に57件の非火災報が発生しており、原因の約半数は感知器内部の結露によるものであった。この感知器の結露対策として、感知器取付け用の台座を製作し、取付けた。この台座は、天井面から感知器を離した状態におくことで、結露の水滴が感知器ベース部を伝い、感知器本体裏側に浸入するのを防止する。また、感知器裏面が配管経路の温度,湿度環境と接触するのを避け、室内と同じ温度,湿度環境におくことで、感知器内部の結露発生を防止するものである。この結果、対策を施した感知器については非火災報が発生していない。本報では、改善策とその他の非火災報の原因と対策について述べる。
39000452
SiCパワーデバイス開発のためのシミュレーション
大沼　敏治*;　宮下　敦巳;　吉川　正人;　土田　秀一*;　岩沢　美佐子*
平成21年度先端研究施設共用促進事業「地球シミュレータ産業戦略利用プログラム」利用成果報告書 , p.21-27(2010) ; (JAEA-J 08707)
　ワイドギャップ半導体である炭化珪素(SiC)は従来のシリコン(Si)半導体に比べて飛躍的な性能向上を実現するパワー半導体デバイスの材料として期待されている。また、SiC半導体デバイスは低損失の省エネデバイスとして開発が進められているとともに、Si半導体デバイスと同様に熱酸化により酸化絶縁膜を作製できるため、次世代のMOS型パワーデバイスとして有望である。しかし、従来のSiC MOS型パワーデバイスは、界面トラップの存在等によりチャネル移動度が理論的な予想値より遥かに小さく、優れた特性を発揮できていなかった。これらの特性を改善するためには、原子レベルで界面の構造と熱酸化の機構を明らかにすることが重要となる。SiCの熱酸化過程のシミュレーションにおいては、化学反応を伴うことと、界面においてさまざまな結合があることから、経験的なパラメータを一切用いない第一原理法が強力なツールとなるが、計算量が膨大なためこれまで行われてこなかった。地球シミュレータによる大規模な第一原理分子動力学計算によりSiCの熱酸化過程・アニーリング及び界面準位のシミュレーションが可能になったのでここに報告する。
39000453
高温ガス炉を用いた水素製造のロードマップ
國富　一彦;　小貫　薫
実装可能なエネルギー技術で築く未来; 骨太のエネルギーロードマップ,2 , p.265-270(2010) ; (JAEA-J 08708)
　高温ガス炉を用いた水素製造について、技術の現状,今後の課題をまとめるとともに、高温ガス炉水素製造システムの導入による二酸化炭素の排出量の削減について評価した。これらの検討,評価をもとに、高温ガス炉水素製造システムの導入に向けてのロードマップを作成した。熱出力600MWの小型高温ガス炉を1基導入し、製造された水素を燃料電池自動車や各種産業に利用することで、年間113万トンの二酸化炭素の排出を削減でき、原子力エネルギーの用途の拡大による地球温暖化の防止に大きく貢献できる。
39000454
構造物の衝撃解析の最先端
西田　明美
建築構造力学における最近の発展と展望,2 , p.1-10(2010) ; (JAEA-J 08709)
　兵庫県南部地震を契機に、衝突や衝撃的な荷重による構造被害に着目し、さまざまな分野で衝撃にかかわる検討がなされてきた。本稿では、衝撃問題にかかわるこれまでの成果や文献等を参考とし、衝撃問題の基礎事項(定義,事例,基礎理論)や主な数値解析法を概説する。また、土木学会で実施されたラウンドロビン解析(所定の実験に対して各々の機関が独自に再現解析を実施し、それぞれの手法や結果を比較検討すること)を紹介し、最後に設計のための耐衝撃ガイドライン作成へ向けた取り組みの現状について紹介する。
39000455
衝撃解析用ソフトの現状
西田　明美
建築物の耐衝撃設計に関するワークショップ2010資料集 , p.87-96(2010) ; (JAEA-J 08710)
　構造物の衝撃現象を把握するための数値解析法の開発や研究が各機関で盛んに行われている。近年の計算機のめざましい発展に加えて、最近の計算工学,破壊力学等の発展により、複雑な衝撃現象の時刻歴応答解析が可能となってきている。しかしながら、構成材料の速度効果,RC構造物の一次応答(局部又は応力波応答),二次応答(弾塑性応答),数値解法上の大変形問題,接触問題等、幾つかの解明すべき課題が残されている。本稿では、文献調査をもとに、衝撃に関する数値解析の現状と特徴についてまとめる。これにより、原子力施設の設計時の耐衝撃性検証のためのガイドライン作成の一助とする。
39000456
鉄骨部材の破壊モードと耐衝撃性
崎野　良比呂*;　西田　明美
建築物の耐衝撃設計に関するワークショップ2010資料集 , p.143-152(2010) ; (JAEA-J 08711)
　原子力施設の設計においては、発生確率が極めて小さい事象に対しても施設の安全性に関する検証が行われている。これらの発生確率が極めて小さい事象の中には、飛来物の衝突に伴う衝撃荷重による事象が含まれている。ここでは、屋根トラスのような鉄骨部材の耐衝撃性の検討に必要となる事項を整理し、耐衝撃設計のガイドライン作成の一助とする。鉄骨部材の耐衝撃に関する検討はRC部材に比べ非常に少ないが、最大でも毎秒数十%程度と言われている地震時のひずみ速度に対する耐衝撃性に関しては、阪神大震災後幾つかの検討がなされている。また、材料レベルではひずみ速度が材料特性に及ぼす影響に関して多くの研究がなされてきている。本稿では、まず衝撃荷重に対する鉄骨部材の限界状態について、破壊モードの分類を提示し、要求性能の指標の一つとして衝撃速度による指標の考え方について記す。次に材料のひずみ速度依存性と部材レベルでの高速載荷実験に関する事例を紹介する。最後に、衝撃荷重に対する鋼構造物の設計例として、原子力発電施設における鋼構造物の貫入・貫通に対する評価式を示す。
39000457
高温ガス炉による水素製造技術
稲垣　嘉之
水素製造・吸蔵・貯蔵材料と安全化 , p.92-98(2010) ; (JAEA-J 08712)
　本報は、二酸化炭素を排出せずに水素を大量、かつ、安定に製造する方法として、高温ガス炉と熱化学法による水素製造技術の開発状況等について解説したものである。高温ガス炉については、HTTRの構造,高温連続運転等のHTTRの運転状況のほか、海外での開発状況について概説した。熱化学法による水素製造技術については、ISプロセス及びハイブリッドプロセスの化学反応構成,ISプロセスに関する原子力機構の技術開発状況(実用装置材料を用いた機器開発,水素製造効率の向上技術)のほか、海外の開発状況について概説した。
39000458
Electron absorbed fractions and S values in a mouse voxel phantom
Mohammadi, A.;　木名瀬　栄
KEK Proceedings 2010-9 , p.65-74(2010) ; (JAEA-J 08714)
　For preclinical assessments of several radiopharmaceuticals, electron absorbed fractions (AFs) and S values were evaluated in a mouse voxel phantom. The sources were considered to be mono-energetic in the electron energy range 10 keV to 4 MeV. The radiation transport was simulated using the Monte Carlo method. Consequently, it was confirmed that the electron AFs were dependent on the masses of the source/target organs. The electron AFs for organ self-absorption (source = target) decreased with increasing electron energy which proved that it is certainly not always appropriate in small organs to assume a 100% localized electron energy absorption. The electron AFs for organ cross-fire depended on electron energy emitted by the source and the geometries of source and target. In addition, S values in the major organs of the mouse phantom were tabulated for 131I, 153Sm, 188Re, 90Y and 111In using the results of the photon and electron AFs. Comparison of S values in abdominal organs for only β-spectrum of the nuclides demonstrated that β-only S values increased with increasing mean energy of β-spectrum of the nuclide. The results of this study will be useful in determining the dose to the organs for mice similar in size to Digimouse.
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