※下記の研究開発成果は資料名順に並んでいます。
2011年8月
39000960
Temporal donor generation in undoped hydrogenated amorphous silicon induced by swift proton bombardment
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Applied Physics Express 4(6), p.061401_1-061401_3(2011) ; (JAEA-J 09207) [link]
- 非ドープ水素化アモルファスシリコン半導体の高エネルギー陽子線照射によるゼーベック係数の変化について調べた。3.0MeV陽子線を3.1×1011から5.0×1012/cm2照射すると負のゼーベック係数を示したが、5.3×1013/cm2以上照射するとゼーベック効果が現れなかった。この結果は伝導電子を発生させるドナー型の欠陥中心が低フルエンスの領域において生成するが、このドナー型の欠陥中心は高フルエンス領域では消失するか、あるいは他に発生する照射欠陥によって補償されてしまうことを示唆している。また、これらの現象は時間とともに減衰することから、ドナー型の欠陥中心は一時的にしか生成しない不安定なものであるといえる。
39000961
Spin current generation due to mechanical rotation in the presence of impurity scattering
松尾 衛*; 家田 淳一; 齊藤 英治; 前川 禎通
Applied Physics Letters 98(24), p.242501_1-242501_3(2011) ; (JAEA-J 09208) [link]
- スピン依存伝導方程式に基づき不純物散乱を伴う力学的回転によるスピン流生成を理論的に研究する。サイクロトロン周波数が緩和時間の逆数より小さいとき、回転軸と平衡に弱い磁場を印加した場合スピン流はおもに動径方向に生成される。スピン拡散方程式を解くことによりスピン蓄積を見積もる。逆スピンホール効果により回転誘起スピン流の検出が可能であることを示す。
39000962
Production of the p-process nuclei in the carbon-deflagration model for type Ia supernovae
日下部 元彦*; 岩本 信之; 野本 憲一*
Astrophysical Journal 726(1), p.25_1-25_11(2011) ; (JAEA-J 09209) [link]
- 炭素爆燃型超新星モデルにおけるp-過程元素の合成計算を行った。p-核は爆燃波がCO白色矮星の外層を通過するときに、その領域に存在していた重い原子核の光分解反応により合成される。p-核の約50%が太陽系組成と同じ分布をもって合成されることを見いだした。また、II型超新星では過少生成されていたMoやRuが他のp-核と同程度に合成されることを確認した。この研究結果から、II型とI型超新星での酸素,鉄,p-核のイールドを比較することにより、Ia型超新星爆発が太陽系に存在しているp-核へ重要な寄与をしていることを指摘した。
39000963
Local structure around Ge atoms in IV-VI ferromagnetic semiconductor Ge0.6Mn0.4Te by X-ray fluorescence holography
八方 直久*; 竹原 祐紀*; 藤原 真*; 田中 公一*; 仙波 伸也*; 細川 伸也*; 林 好一*; Hu, W.; 鈴木 基寛*; 浅田 裕法*
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet) 9, p.247-250(2011) ; (JAEA-J 09211) [link]
- Local atomic structure around Ge atoms in Ge1-xMnxTe thin film single crystal has been investigated by X-ray fluorescence holography (XFH) at room temperature. Obtained atomic image suggests that the Ge position is not stable in the exact positions of the anion fcc sublattice of the anion, and reveals the fluctuation of the Ge positions or the existence of cation vacancies.
39000964
Dynamic responses of a solid wall in contact with a bubbly liquid excited by thermal shock loading
二川 正敏; 直江 崇
Experimental Thermal and Fluid Science 35, p.1177-1183(2011) ; (JAEA-J 09212) [link]
- 核破砕中性子源ターゲットにおける液体水銀中の圧力波を気泡の吸収・減衰効果により低減するために、マイクロバブルを注入することが検討されている。マイクロバブルによる圧力波低減効果は、気泡サイズと圧力上昇速度に依存する。本研究では、注入するマイクロバブルの効果を調べるために陽子線入射に励起されるMPa/μsオーダーの圧力上昇を気泡流中で放電法により模擬した。圧力波によって励起される壁面の振動を加速度計により計測するとともに、マイクロバブルの挙動を超高速度ビデオカメラにより観察した。また、気泡流中の音速を差分画像処理法により評価した。その結果、圧力波によって励起される気泡流に接する壁面の振動がマイクロバブルにより低減されることを確認した。
39000965
Hydraulic analysis of the water-cooled blanket based on the sub-critical water condition
Liu, C.; 飛田 健次
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.979-982(2010) ; (JAEA-J 09214) [link]
- This study focused on the thermal transfer and the pressure drop under the subcritical water condition. The temperature field distribution is discussed with the solid zones (breeder, multiplier and F82H material) and the coolants. The peak temperature of beryllium zones reaches about 600 ℃ and most of the breeder zones (Li4SiO4, Li4SiO4 and Be12Ti) would be nearly 900 ℃, which meets the thermal design requirements of the blanket material. For the pressure drop, the piping circuit assumes most of the pressure drop (72.68) comparing to the other two, the FW (first wall) channel (23.96) and the header (3.36), and the total value of blanket cooling system would be under 0.5MPa which could be satisfied with the design guideline. In addition, by comparing on pressure drop between the simulation and the empirical results, it is confirmed the empirical rules of pressure drop could be applied to estimate the preliminary values on relevant cooling structure.
39000966
R&D on major components of control system for ITER blanket maintenance equipment
武田 信和; 角舘 聡; 松本 泰弘; 小坂 広; 油谷 篤志; 根岸 祐介; 中平 昌隆*; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1190-1195(2010) ; (JAEA-J 09215) [link]
- ITERブランケット遠隔保守システムについての研究開発は、工学設計活動の時期以来現在まで続けられており、制御システムに関する若干の技術的課題を残すのみとなっている。技術的課題の例としては、スリップリングによるノイズ,ケーブル取扱装置の制御,超長距離ケーブルを通じた信号伝送,耐放射線性アンプ等である。本研究ではこれらの課題に着目している。結論として、制御システムに関する主な課題は解決され、ITERブランケット遠隔保守システムの実現性がより高まった。
39000967
Non-destructive examination with infrared thermography system for ITER divertor components
関 洋治; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 横山 堅二; 榎枝 幹男; 森 清治
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1451-1454(2010) ; (JAEA-J 09216) [link]
- 日本原子力研究開発機構(原子力機構)は、ITER機構との協力により、ITERダイバータ外側ターゲットの調達を実施する予定である。調達開始の準備として、原子力機構は調達実施能力をITER機構に示す必要がある。この評価試験は、品質評価試験体を製作し試験に合格することによって達成される。この評価試験の中に、赤外サーモグラフィを用いた非破壊検査(NDE)が適用されている。この検査では、CFCモノブロック内部の欠陥や冷却管との接合欠陥を調査することを目的としている。温水によりCFCモノブロックを95度に定常加熱し、冷水により5度に急冷する。熱過渡応答における試験体の温度変化と、欠陥なしの試験体の温度変化の差を取ることにより、欠陥を検査する。この研究開発で、赤外サーモグラフィNDE試験装置(FIND)を原子力機構内に製作した。FINDにより、CFC内部や冷却管接合の欠陥位置や欠陥度合いを精度よく予測することに成功した。高熱負荷試験結果との相関も高く、ITERダイバータだけでなくJT60SAのダイバータの品質維持に貢献可能な非破壊検査手法を確立した。
39000968
Neutronics experiments on HCPB and HCLL TBM mock-ups in preparation of nuclear measurements in ITER
Batistoni, P.*; Angelone, M.*; Carconi, P.*; Fischer, U.*; Fleischer, K.*; 近藤 恵太郎; Klix, A.*; Kodeli, I.*; Leichtle, D.*; Petrizzi, L.*; Pillon, M.*; Pohorecki, W.*; Sommer, M.*; Trkov, A.*; Villari, R.*
Fusion Engineering and Design 85(7-9), p.1675-1680(2010) ; (JAEA-J 09217) [link]
- EUが開発を進めているITERで試験をする2つのテストブランケットモジュール(TBM)のうち、ヘリウム冷却リチウム鉛型TBMのモックアップ体系を用いた中性子工学実験を行った。種々の測定手法を用いて体系内のトリチウム生成率分布を詳細に測定した。また、TBM実機での中性子モニタとして開発されたリチウムダイアモンド検出器によるトリチウム測定も試みた。さらに、体系内の放射化反応率分布も測定した。これらの実験データはMCNP, FENDL-2.1を用いた計算と10%程度で一致し、計算の予測精度が高いことがわかった。感度,不確定解析も行い、核データの不確かさによるトリチウム生成率の不確かさはおおむね2%以下と小さかった。
39000969
Heat transfer characteristics of the first wall with graphite sheet interlayer
正木 圭; 三代 康彦; 櫻井 真治; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 逆井 章
Fusion Engineering and Design 85(10-12), p.1732-1735(2010) ; (JAEA-J 09218) [link]
- ～MW/m2クラスの熱負荷に対して、十分な除熱性能が得られるボルト締結第一壁構造の開発を目的として、カーボンタイルとヒートシンク間に数種類の黒鉛シートを挿入した第一壁構造に対してJEBISを用いた熱負荷試験を実施し、その除熱特性を評価した。冷却水条件を1MPa, 5m/s固定とし、1MW/m2×60sの熱負荷において黒鉛シートの厚みによる除熱特性の比較を行った結果、最も熱伝導率の高いパナソニックグラファイトシート(PGS)0.1mm厚3枚を使用した場合、他の黒鉛シート(PERMA FOIL 0.2～0.6mm)より接触熱伝達係数を大きく改善できることがわかった。さらに、PGSを用いた試験体で除熱実証試験を実施した結果、1MW/m2×100sにおいてはタイル表面温度500℃(IRTV)でほぼ定常に達し、3MW/m2×20sにおいても800℃程度と運転可能な範囲であることを確認した。
39000970
Status and prospect of the JT-60SA project
石田 真一; Barabaschi, P.*; 鎌田 裕; JT-60SAチーム
Fusion Engineering and Design 85(10-12), p.2070-2079(2010) ; (JAEA-J 09219) [link]
- JT-60SAは、ITERへの支援研究と原型炉に向けた補完研究を行い、ITERと原型炉のための物理課題の解決に取り組むことにより、核融合エネルギーの早期実現に貢献することを目標とする。JT-60SAの建設と運転は、幅広いアプローチ活動における日欧協力によるサテライトトカマク計画と日本の国内計画の下に行われる。2007年から約1年かけてプロジェクトの再設定を完了させ、装置の本格的な建設段階に入った。2007年から日欧実施機関間による調達取決めが順次締結され、日本の調達分担であるポロイダル磁場コイル,真空容器及び真空容器内機器等の部品調達は既に始まっており、今年からは欧州の調達分担であるトロイダル磁場コイル等の部品調達が開始される。本講演では、新設計の概要と調達活動の現状及び運転計画等への展望について講演する。
39000971
Design of lower divertor for JT-60SA
櫻井 真治; 東島 智; 林 孝夫; 芝間 祐介; 増尾 大慈*; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 柴沼 清
Fusion Engineering and Design 85(10-12), p.2187-2191(2010) ; (JAEA-J 09220) [link]
- 「幅広いアプローチ活動」におけるサテライトトカマクと国内計画の共同計画として臨界プラズマ試験装置JT-60SAの主要機器の製作が開始された。高加熱パワーでの長パルス放電に対応するため、すべてのプラズマ対向機器は水冷されるとともに、将来の高放射化時には遠隔保守装置での修理点検が必要となる。JT-60SAの下側ダイバータはITERと同様に垂直ダイバータターゲットとプライベートドームを有し、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成される。熱負荷が2MWm-2以下の領域には水冷ヒートシンクに炭素アーマタイルをボルト固定する。10-15MWm-2の高熱負荷領域には、ITERと同様のCFCモノブロックターゲットを試験的に導入する。ダイバータカセットの基本設計及び電磁力及び構造解析結果等について報告する。
39000972
Effect of thermal neutrons on fusion power measurement using the microfission chamber in ITER
石川 正男; 近藤 貴; 西谷 健夫; 草間 義紀
Fusion Engineering and Design 86(4-5), p.417-420(2011) ; (JAEA-J 09221) [link]
- ITERではマイクロフィッションチェンバー(MFC)を用いた中性子計測から核融合出力の評価を行う。しかし、MFC近傍に設置される水冷管が計測に影響を及ぼす可能性があるため、その影響を中性子輸送解析コード(MCNP)を用いて評価した。その結果、水冷管内の冷却水によって、中性子束はほとんど影響を受けないものの、MFCの応答は約40%増大すると評価された。これはMFCで用いるウラン235が中性子のエネルギーが低いほど高い反応断面積を持つために、冷却水による中性子の減速の効果がMFCの応答に影響を及ぼすことが原因と考えられ、特に熱中性子の影響が大きいことがわかった。この影響を低減する方法として、カドミウムのような熱中性子を吸収する材質をMFCの周りに設置することが挙げられる。そこで、中性子輸送解析を行って評価した結果、冷却水によって40%増大していたMFCの応答を、カドミウムをMFCの周りに巻くことにより10%以内に低減できることを示した。
39000973
Effect of residual tritiated water on air detritiation dryer packed with silica gel
岩井 保則; 山西 敏彦
Fusion Science and Technology 60(1), p.144-149(2011) ; (JAEA-J 09223) [link]
- シリカゲルは水分吸着容量が大きく、トリチウム水の選択的吸着性能に優れ、またトリチウム水吸着に対する水蒸気圧依存性が小さいため、トリチウム取扱施設に設けられる雰囲気トリチウム除去用水分吸着塔の乾燥剤候補である。現状、多サイクル運転時の性能評価データが限られていることを鑑み、再生後にシリカゲル内に残留するトリチウム水の影響を中心に性能評価を行った。シリカゲル内に残留するトリチウム水はその後の吸着操作における除染係数を大きく低下させた。除染係数1000以上を得るためにはシリカゲル充填吸着塔の設計時,運転時の空間時間を100h-1以下に設定する必要があることを示した。多サイクル運転における分離係数として1.17が得られた。この値はゼオライト充填吸着塔の値より優れている。再生時の脱水性能としてシリカゲル充填吸着塔はゼオライト充填吸着塔と比して室温における脱水に極めて優れている。脱水は室温下で十分であり、脱水率はパージガス量に依存し、流量には依存しない。これら結果から、シリカゲルは雰囲気トリチウム除去用水分吸着塔の有望な水分吸着剤候補であるといえる。
39000974
Explosive volcanic eruptions triggered by cosmic rays; Volcano as a bubble chamber
戎崎 俊一*; 宮原 ひろ子*; 片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 石峯 康浩*
Gondwana Research 19(4), p.1054-1061(2011) ; (JAEA-J 09224) [link]
- 火山には、Siを多く含むタイプと含まないタイプがある。Siを多く含むタイプは、表面圧力が高く、その内部のマグマは、過飽和状態になる。そして、そのような状態の火山は、何らかの外的要因により噴火を引き起こすと考えられている。しかし、何がその外的要因となるかは、まだわかっていない。そこで、本論文では、その外的要因の新たな候補として、宇宙線(おもにミューオン)によるマグマ内の電離作用を提案する。その仮説の妥当性を検証するため、過去304年間における火山活性度と宇宙線強度の変動の相関を調査した。その際、長期間における宇宙線強度の変動は、原子力機構が開発したPARMAモデルを用いて推定した。その結果、Siを多く含むタイプの火山活性度は、含まないタイプと比較して、統計的に有意な差で宇宙線強度と相関があることがわかった。この仮説は、1991年のピナトゥボ火山噴火や、過去に起きた全球凍結(スノーボールアース)の原因を説明できる可能性がある。
39000975
Neutron diffraction measurements of internal strain in Nb3Sn cable-in-conduit conductors
辺見 努; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 相澤 一也; 鈴木 裕士; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 土屋 佳則*; 長村 光造*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity 21(3), p.2028-2031(2011) ; (JAEA-J 09227) [link]
- 熱処理温度923Kから運転温度5KまでのNb3Sn素線とステンレス鋼の熱膨張率の違いによって導体内には残留歪が生じる。Nb3Sn素線の超伝導特性は残留歪の状態によって大きく変化するため、その特性を評価するためには残留歪の状態を把握する必要がある。しかし、複雑な構造とジャケット材の内側に素線が配置されているため、導体内の素線の歪を直接測定した研究はこれまでない。一方、J-PARCで2008年から運転が開始された工学材料回折装置「匠」は中性子回折を用いて歪として相対精度0.02%で測定することが可能である。本研究では、匠による中性子回折をITER TF導体の残留歪の測定に適用した。中性子回折では格子面間隔の変化により導体内の各相の歪を決定することが可能である。これにより、素線の残留歪の発生機構及び歪状態と超伝導性能の関係を明らかにすることが可能となった。
39000976
On the similarity solution of micropolar power law fluid over a vertical plate
Ferdows, M.; Olajuwon, B. I.*
International Journal of Contemporary Mathematical Sciences 6(3), p.133-143(2011) ; (JAEA-J 09228) [link]
- 垂直板上のべき乗則偽塑性流体によって決定された安定した2-Dマイクロポーラ対流境界層を調べた。適した相似変換を用いることによって、非定形境界層の支配方程式が、3つのパラメーター(結合定数,マイクロ回転パラメーター、及びべき乗則指数)を含む常微分方程式に変形される。結果として生じた問題の数値解法は、Mathcadを使って得られる。これらのパラメータの効果は、速度と角速度プロファイルとしてグラフを使って表される。さらに結果は、パラメーターが相当な影響を流量に及ぼしていることを示している。
39000977
Interface properties of Ag and Au/graphene heterostructures studied by micro-Raman spectroscopy
圓谷 志郎; 境 誠司; 松本 吉弘; 楢本 洋*; Hao, T.; 前田 佳均
Japanese Journal of Applied Physics 50(4), p.04DN03_1-04DN03_5(2011) ; (JAEA-J 09229) [link]
- We have studied the influence of the interface formation of graphene with noble metals (Ag and Au) on its vibrational properties by using confocal micro-Raman spectroscopy. The interactions at the metal/graphene interface are investigated by comparing the results from two different regions, the heterostructure and pristine graphene regions, with and without noble metals on the same graphene sheet. In Ag/graphene, the Raman signal intensity was increased by the surface enhanced Raman scattering process, and the enhanced signals are found to be composed of the broadened D and G peak components emitted from the Ag/graphene interface. The precise evaluation of graphene-layer-number-dependence of the D and G bands revealed that the disordered graphitic carbons were adhered on the glass substrate during the sample preparation by the micromechanical cleavage method. In the 2D band, no obvious peak shift induced by the heterostructure formation was observed in Ag/graphene, whereas a large shift (more than ～15 cm-1) was observed at Au/single layer graphene. This is considered to be due to the difference in the amount of the doped carriers in graphene between two heterostructures.
39000978
Three-dimensional atomic images of TlInSe2 thermoelectric material obtained by X-ray fluorescence holography
細川 伸也*; 八方 直久*; 林 好一*; 三村 功次郎*; 脇田 和樹*; Hu, W.; 石井 啓文*; 吉村 政人*; Jeyakanthan, J.*; Mamedov, N.*
Japanese Journal of Applied Physics 50(5), p.05FC06_1-05FC06_2(2011) ; (JAEA-J 09230) [link]
- Three dimensional (3D) atomic images around the Tl atoms in single crystal TlInSe2 thermoelectric material in the incommensurate phase were reconstructed by using Tl LIII X-ray fluorescence holography measured at room temperature. In the obtained 3D image, the In atoms are clearly visible at the proper positions in the normal phase. However, the Tl atomic images are also observed but very weak. By comparing the experimental image with a theoretically calculated one, it is concluded that only the Tl atoms have large spatial fluctuations, which are related to the incommensurate phase of this material.
39000979
Local structure around Mn atoms in IV-VI ferromagnetic semiconductor Ge0.6Mn0.4Te investigated by X-ray fluorescence holography
八方 直久*; 竹原 祐紀*; 藤原 真*; 田中 公一*; 仙波 伸也*; 細川 伸也*; 林 好一*; Hu, W.; 鈴木 基寛*; 浅田 裕法*
Japanese Journal of Applied Physics 50(5), p.05FC11_1-05FC11_2(2011) ; (JAEA-J 09231) [link]
- The local atomic structure around Mn atoms in Ge1-xMnxTe thin-film single crystal has been investigated by X-ray fluorescence holography (XFH) at room temperature. The obtained atomic image suggests that the Mn atoms replace the Ge atoms in the host GeTe, and the Mn position is stable in the exact positions of the anion fcc sublattice. The XFH result also suggests the fluctuation of the Ge positions or the cation vacancies.
39000980
Effect of the laser contrast ratio within picosecond timescales on generating a high-quality electron beam by laser-plasma interaction
小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 亀島 敬*; 川瀬 啓吾*; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; Koga, J. K.; 桐山 博光; 近藤 修司; 金沢 修平; 中井 善基*; 下村 拓也; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; Bulanov, S. V.
Japanese Journal of Applied Physics 50(6), p.066401_1-066401_3(2011) ; (JAEA-J 09232) [link]
- The laser contrast ratio within picosecond timescales is one of the important parameters for laser acceleration. For a high laser contrast ratio, a 140 MeV monoenergetic electron beam with a charge of 44 pC is obtained by using a 20 TW Ti:sapphire laser. For a low laser contrast ratio, a low quality electron beam or no electron beam is generated, because the pre-pulse blows out plasma electrons and puts the plasma into disorder before the main pulse interacts with the plasma. The laser contrast ratio should be high enough in order to generate a high quality electron beam with a large amount of charge.
39000981
Annealing behavior of the EB-centers and M-center in low-energy electron irradiated n-type 4H-SiC
Beyer, F. C.*; Hemmingsson, C.*; Pedersen, H.*; Henry, A.*; Janzén, E.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄*; 大島 武
Journal of Applied Physics 109(10), p.103703_1-103703_6(2011) ; (JAEA-J 09233) [link]
- 耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)の照射欠陥に関する知見を得るため、n型六方晶(4H)SiCへ200keVの電子線を5×1016/cm2照射した。DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)測定の結果、Mセンターと呼ばれる欠陥が観測された。試料を熱処理することでMセンターの振舞いを調べたところ、Mセンターが消滅する過程で、新たにEBセンターと呼ばれる欠陥が発生することが判明した。EBセンターの増加の振る舞いがMセンターの減少と一致することから、EBセンターはMセンターが熱処理により構造を変化させて新たな欠陥構造になったと結論できた。さらに熱処理温度を上昇させると、700℃でEBセンターも消滅することも判明した。使用した電子線のエネルギーがSiC中のシリコン(Si)のはじき出しのしきい値エネルギー以下であることから、今回観察されたMセンター,EBセンターともに炭素(C)が関連する欠陥中心であることが示唆された。
39000982
Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in metallic systems
安藤 和也*; 高橋 三郎; 家田 淳一; 梶原 瑛祐*; 中山 裕康*; 吉野 達郎*; 針井 一哉*; 藤川 安仁*; 松尾 衛*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics 109(10), p.103913_1-103913_11(2011) ; (JAEA-J 09234) [link]
- 強磁性/常磁性複層系において、スピンポンピングによって誘起された逆スピンホール効果(ISHE)の系統的な研究を行う。強磁性共鳴により駆動されたスピンポンピングが常磁性層にスピン流を注入し、常磁性層におけるISHEの作用によりスピン流に対して横向きに起電力が生じる。Ni81Fe19/Pt薄膜系では、強磁性共鳴条件において印加磁場の向きと直交する方向に起電力が発生することがわかった。起電力のスペクトル形状はローレンツ関数を用いてよく再現され、観測された起電力は完全にスピンポンピング誘起のISHEによるものであることを示している。すなわち、本実験ではその他の外的な磁気電圧効果は排除されている。起電力はマイクロ波強度,印加磁場の方向,薄膜の大きさに対し系統的に変化する。この振る舞いはLandau-Lifshitz-Gilbert方程式に基づく理論計算によりよく再現される。また、この起電力は、Ni81Fe19を強磁性絶縁体Y3Fe4GaO12で置き換えたPt/Y3Fe4GaO12複層膜系においても観測され、スピンポンピング誘起ISHEが起電力の起源となっていることを示唆している。
39000983
Application of ionic liquids to extraction separation of rare earth metals with an effective diglycol amic acid extractant
久保田 富生子*; 下堀 陽佑*; 馬場 雄三*; 小柳 裕介*; 下条 晃司郎; 神谷 典穂*; 後藤 雅宏*
Journal of Chemical Engineering of Japan 44(5), p.307-312(2011) ; (JAEA-J 09235) [link]
- 本研究ではレアアース金属のリサイクルのためにイオン液体を用いた抽出分離プロセスを構築した。レアアース金属の抽出分離効率の鍵を握る抽出剤としてグリコールアミド型抽出剤を使用した。その結果、遷移金属とレアアース金属の混合液からレアアース金属のみを選択的に抽出することに成功した。また、一般有機溶媒の代わりにイオン液体を抽出媒体として使用することで飛躍的に抽出能が向上した。また、酸性溶液を使用することで定量的な逆抽出も可能であった。
39000984
Influence of nitric acid and nitrous acid on oxidation and extraction of neptunium with double scrub flow sheet in simplified solvent extraction process
中原 将海; 駒 義和
Journal of Chemical Engineering of Japan 44(5), p.313-320(2011) ; (JAEA-J 09236) [link]
- 本研究では、ネプツニウムの挙動に及ぼすフィード溶液及び洗浄液の硝酸濃度の影響を実験的に調べた。さらにネプツニウムのラフィネートへのリーク率におけるフィード溶液の亜硝酸濃度依存性を計算により評価した。フィード溶液の硝酸濃度を4.9mol/dm3とし、洗浄液として9及び1mol/dm3の硝酸を供給するとほとんどのネプツニウムをプロダクトへ回収できることがわかった。多段向流抽出試験において、ネプツニウムの酸化にはフィード溶液及び抽出段の硝酸濃度の寄与が大きいことが示された。また、フィード溶液の亜硝酸濃度が高い場合は、ネプツニウムのラフィネートへのリーク率が増加する傾向にあることを計算により見いだした。
39000985
Growth temperature dependence of strain relaxation during InGaAs/GaAs(0 0 1) heteroepitaxy
佐々木 拓生*; 鈴木 秀俊*; 崔 炳久*; 高橋 正光; 藤川 誠司; 神谷 格*; 大下 祥雄*; 山口 真史*
Journal of Crystal Growth 323(1), p.13-16(2011) ; (JAEA-J 09237) [link]
- In0.12Ga0.88As/GaAs(001)の分子線エピタキシャル成長中のひずみ緩和の様子をその場X線逆格子マッピングにより解析した。成長温度420, 445, 477℃における残留ひずみ・結晶性の変化の様子が測定された。Dodson-Tsaoの運動学的モデルは、実験による残留ひずみの測定結果とよく一致することがわかった。さらにひずみ緩和過程における転位の運動の温度依存性の解析から、転位の運動の熱励起を議論することが可能になった。
39000986
Experimental studies on penetration of pulverized clay-based grout
藤田 朝雄; 杉田 裕; 戸井田 克*
Journal of Energy and Power Engineering 5(5), p.419-427(2011) ; (JAEA-J 09238)
- 高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために建設した地下構造物を埋め戻し材,プラグ(粘土,コンクリート),グラウトといった要素技術により閉鎖し、処分場の安全性に悪影響を与えないようにする必要がある。地下空洞周辺岩盤に存在する掘削影響領域、あるいは周辺岩盤/支保工間などは、将来的に水みちとなる可能性がありえる。これらの水みちになりうる部分に対しては、埋め戻し材やプラグによっての対応を行うとともに、必要に応じたグラウトの施工によってこれら閉鎖要素の機能発揮を補助することも考えられている。ここでは、これまでプラグ周りのグラウト材として、釜石鉱山及びカナダ原子力公社の地下研究施設でその適用性を検討してきた粘土系グラウトに関して、浸透性の向上を目的とした、材料の微粉砕化についての基礎的検討を行った。その結果、粘土系グラウト材料の微粉砕化による浸透性の向上が認められた。
39000987
A One-dimensional propagation of shock wave supported by atmospheric millimeter-wave plasma
小田 靖久; 山口 敏和*; 白石 裕也*; 小紫 公也*; 梶原 健; 高橋 幸司; 春日井 敦; 坂本 慶司
Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 32(6), p.877-882(2011) ; (JAEA-J 09239) [link]
- A shock wave supported by an atmospheric breakdown plasma caused by a high-power millimeter-wave beam was studied. The shadow graph image in a shock tube visualized the one-dimensional shock-wave generated by the millimeter-wave breakdown in atmosphere for the first time. It was revealed that a normal shock wave propagated through the tube at the constant velocity while it was detached from the ionization front of the plasma whenever the propagation velocity of the ionization front was supersonic or subsonic. And it was visually clarified that the atmospheric millimeter-wave breakdown had the combined structure of the normal shock wave and the heating region of the millimeter-wave plasma. The measured pressure of the shock front was as equal as the normal shock which propagated at measured Mach number.
39000988
QA/QC activities and estimation of uncertainty for ultra-trace analysis of uranium and plutonium in safeguards environmental samples
臼田 重和*; 間柄 正明; 江坂 文孝; 安田 健一郎; 國分 陽子; Lee, C. G.; 宮本 ユタカ; 鈴木 大輔; 伊奈川 潤; 桜井 聡; 村田 富士夫*
Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences 11(2), p.A5-A9(2011) ; (JAEA-J 09240) [link]
- 保障措置にかかわる環境試料分析では、おもに極微量核物質(ウランやプルトニウム)の同位体比を測定する。その際要求される国際標準レベルの極微量分析におけるQA/QC活動と測定の不確かさ評価について、高度環境分析研究棟(CLEAR)で実施している保障措置環境試料に含まれる極微量核物質(ウランやプルトニウム)の同位体比分析を例に現状と課題を紹介する。
39000989
Selective adsorption of trivalent actinides from lanthanides onto activated carbons in acidic aqueous solution
有阪 真; 渡邉 雅之; 木村 貴海
Journal of Nuclear Materials 407(2), p.116-118(2010) ; (JAEA-J 09241) [link]
- 酸性水溶液中での三価アクチノイドとランタノイドの活性炭への吸着について検討した。pH1から4の液性において、活性炭への三価アクチノイドの吸着はランタノイドの吸着に対して十分に選択的であることを明らかにした。また、その吸着選択性は、活性炭の原料,賦活法,比表面積に依存しないことを見いだした。
39000990
Heat capacities and thermal conductivities of AmO2 and AmO1.5
西 剛史; 伊藤 昭憲*; 市瀬 健一; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Materials 414(2), p.109-113(2011) ; (JAEA-J 09242) [link]
- AmO2及びAmO1.5の熱拡散率はレーザフラッシュ法で、比熱は投下型熱量法で測定し、実測した熱拡散率,比熱及び密度を用いてAmO2及びAmO1.5の熱伝導率を算出した。その結果、AmO2の比熱はAmO1.5の比熱よりも大きく、UO2及びNpO2の比熱と同程度であること、AmO2及びAmO1.5の熱伝導率は測定した温度領域において温度の上昇に伴い減少することなどが明らかとなった。また、473から773KまでのAmO2の熱伝導率はUO2及びPuO2の熱伝導率よりも若干小さく、NpO2の熱伝導率にほぼ近い値を示すこと、希土類A型構造を持つAmO1.5の熱伝導率は蛍石型構造を持つAmO2の熱伝導率よりも小さく、非化学量論組成のAmO1.73の熱伝導率よりも大きな値を示すことも明らかとなった。
39000991
Influence of O/M ratio on sintering behavior of (U0.8,Pu0.2)O2±x
武内 健太郎; 加藤 正人; 砂押 剛雄*
Journal of Nuclear Materials 414(2), p.156-160(2011) ; (JAEA-J 09243) [link]
- 熱天秤及び熱膨張計を用いて焼結中のMOXペレットのO/M比及び収縮率を測定し、MOXペレットの焼結挙動を評価した。試料にはPu富化度を20wt%に調整したMH-MOX粉末をダイ潤滑法で成型した試料を用い、雰囲気中の水素水分比をパラメータとして等速度昇温試験及び等温保持試験を行った。等速度昇温試験では、水素水分比の減少に伴って収縮速度及びO/M比が増加した。等温保持試験では、O/M比1.98から2.0005の範囲で試験を実施した。得られた結果は式(1)を用いて解析し、焼結メカニズムに関連する定数nを評価した。y=(ΔL/L0)=K(T)n tn, (1)解析結果から、MOXペレットの焼結はO/M及び温度によってそのメカニズムが変化することを確認した。
39000992
Annealing behavior of (Pu,Cm)O2 lattice and bulk expansion from self-irradiation damage
高野 公秀; 赤堀 光雄; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Materials 414(2), p.174-178(2011) ; (JAEA-J 09244) [link]
- マイナーアクチノイド含有酸化物燃料ペレットの自己照射損傷とHe蓄積の影響を評価するため、(Pu0.95Cm0.05)O2固溶体試料の結晶格子と焼結体寸法の膨張及び焼鈍挙動を調べた。室温における格子定数と焼結体寸法は、保管時間に対して同様の依存性を示しながら膨張し、60日で0.3%の膨張率に飽和した。2年保管(0.33%壊変)してHeを蓄積させた後、1433Kまでの温度範囲で焼鈍試験を行った結果、格子定数は未損傷の値まで回復したものの、焼結体寸法は1433Kでの加熱時に再び膨張し、未損傷時の値まで回復しなかった。焼結体試料の破面を走査電子顕微鏡で観察した結果、粒界に沿って直径200から300nmの気泡状組織が確認された。結晶粒内に溶存していたHe原子が、1433Kでの加熱中に拡散により粒界に集まり、気泡を形成した結果、Heガススエリングを引き起こしたと考えられる。
39000993
Electrochemical behavior and electronic absorption spectra of uranium trivalent ions in molten LiCl-CsCl mixtures
永井 崇之; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 佐藤 修彰*; 山名 元*
Journal of Nuclear Materials 414(2), p.226-231(2011) ; (JAEA-J 09245) [link]
- We investigated the redox reactions and coordination circumstances of uranium ions in molten LiCl-CsCl mixtures by cyclic voltammetry and spectrophotometry. The redox potential of U3+-U with the CsCl mole fraction of 0.1 to 0.2 was slightly more positive than that in LiCl melt. This potential became more negative than that in LiCl melt with the increase of CsCl mole fraction. The CsCl system showed the most negative potential. Though the averaged alkali cationic radius of the melt increases with the increase of CsCl mole fraction, the redox potential with the low CsCl mole fraction was not proportional to the radius. The result indicates that the Gibb's free energy change of U3+ was not in good correlation with the radius. The electronic absorption spectra of U3+ showed that the intensities of absorption peaks decreased with the increase of CsCl mole fraction. The oscillator strength of the f-f hypersensitive transition decreased with the increase of CsCl mole fraction.
39000994
Thermal conductivity evaluation of high burnup mixed-oxide (MOX) fuel pellet
天谷 政樹; 中村 仁一; 永瀬 文久; 更田 豊志
Journal of Nuclear Materials 414(2), p.303-308(2011) ; (JAEA-J 09246) [link]
- 高燃焼度の混合酸化物(MOX)燃料の挙動を評価するためには、燃料温度を正確に評価することが重要である。その燃料温度評価に必要なMOX燃料ペレットの熱伝導率評価式を提案した。Klemensの理論、未照射(U,Pu)O2及び照射済UO2ペレットの熱伝導率を利用し、燃焼度とPu濃度の影響を含むMOX燃料ペレットの熱伝導率評価式を導出した。高燃焼度MOX燃料の温度を上記評価式及び熱伝導率積分法で評価し、試験炉照射中の燃料温度測定値と比較した。両者はよく一致したことから、提案したMOXペレットの熱伝導率評価式は妥当と考えられる。
39000995
Separation of trivalent minor actinides from fission products using single R-BTP column extraction chromatography
松村 達郎; 松村 和美; 森田 泰治; 駒 義和; 佐野 雄一; 野村 和則
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.855-858(2011) ; (JAEA-J 09248) [link]
- FaCTの一環として、抽出クロマトグラフ法によるMA回収技術を確立するため、担体であるSiO2-P粒子に抽出剤を担持させた吸着材を用いるフローシートを検討している。抽出クロマトグラフ法においても、抽出剤は溶媒抽出法と同様な特性を発揮すると考えられるため、MA・Ln回収工程とMA/Ln分離工程の2サイクルから構成して進められているのが一般的である。本研究では、高性能なMA/Ln分離用抽出剤として知られている2,6-bis(5,6-isohexyl-1,2,4-triazine-3-yl)pyridine (isoHEX-BTP)を担持した吸着材を用いて、模擬再処理抽残液からMA(III)を単サイクルで直接回収することを試みた。その結果、単サイクルによる分離フローシートの実現性を確認した。isoHEX-BTPは化学的安定性に問題があることが知られているが、抽出クロマトグラフ法の特性を生かすことによって、単純なフローシートによるMA(III)回収の可能性を示すことができた。
39000996
A Thermoelectric-conversion power supply system using a strontium heat source of high-level radioactive nuclear waste
近澤 佳隆
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.859-864(2011) ; (JAEA-J 09249) [link]
- 高レベル廃棄物中のセシウムとストロンチウムは崩壊熱が大きく廃棄物の貯蔵容積増加,貯蔵前冷却の原因となっている。一方で発熱密度が高く半減期も長いため、長寿命,高出力,コンパクトな熱源となる可能性がある。ここでは高レベル廃棄物中に含まれるストロンチウムを例として高出力,コンパクト,長寿命な熱電発電システムを提案した。
39000997
Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources, 3; Consideration of the effect of microbubbles on pressure wave propagation through a water test
直江 崇; 粉川 広行; 二川 正敏; 井田 真人
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.865-872(2011) ; (JAEA-J 09250) [link]
- J-PARC核破砕中性子源水銀ターゲットでは、高出力化への障壁となっている圧力波励起水銀キャビテーションを抑制するための方策として、水銀中にマイクロバブルを注入することを計画している。本研究では、立ち上がりの早い圧力波に対するマイクロバブル注入の効果を水中放電により実験的に評価した。特に、伝播する圧力波に対するマイクロバブルの影響に着目し、マイクロバブルの半径、及びボイド率による減衰効果を調べた。その結果、半径約50μmをピークとするマイクロバブルにおいて圧力波によって励起される壁面の振動が、ボイド率の増加に従って著しく低減されることを確認した。マイクロバブルによる立ち上がりの早い圧力波の抑制効果について、数値解析によって予測された結果と合致する実験的確証を得た。
39000998
Effect of tritium and dissolved oxygen on anodic polarization of SUS304 stainless steel in sulfuric acid solution
小栁津 誠; 磯部 兼嗣; 林 巧; 山西 敏彦
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.880-884(2011) ; (JAEA-J 09251) [link]
- Since exotic corrosion of stainless steels in tritiated water can be expected, anodic polarization of SUS304 stainless steel sample in approximately 5wt.% sulfuric acid solution were performed at various concentrations of tritium and dissolved oxygen (hereafter DO) in the electrolyte. The inhibitory effect of tritium on the passivation could be observed with DO even at a tritium concentration electrolyte as low as 2.2 kBq cm-3. This effect became more pronounced as the tritium concentration increased. It was suggested that the inhibitory reaction depending on tritium concentration would compete with the self-passivation depending on DO concentration (hereafter [DO]), since there was found to be a threshold [DO] for self-passivation at each tritium concentration.
39000999
Experiment and modeling for solvent leaching from paint matrix considering equilibrium
森山 清史; 千葉 慎哲; 田代 信介; 丸山 結; 中村 秀夫; 渡部 厚*
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.885-891(2011) ; (JAEA-J 09252) [link]
- エポキシ系塗料に残存する溶媒が水中に浸漬したときに溶出する挙動について実験を行い、塗膜と水中における濃度の平衡を考慮した速度論モデルを開発した。モデルに含まれる3つのパラメータ、平衡定数K,溶出速度kd、及び塗膜内初期残存濃度Cp0を実験結果に基づいて評価し、これらに関する実験式を得た。モデルによる計算は、実験で得られた溶出量の時系列変化データと定性的にも定量的にもよく一致し、さらに、Ballら(2003)によるデータとも整合性を示した。
39001000
An Autoradiographical method using an imaging plate for the analyses of plutonium contamination in a plutonium handling facility
高崎 浩司; 佐川 直貴; 黒澤 重行; 水庭 春美
Journal of Nuclear Science and Technology 48(6), p.911-918(2011) ; (JAEA-J 09253) [link]
- プルトニウムを取扱施設において、プルトニウム汚染を分析するためのイメージングプレート(IP)を使ったオートラジオグラフィ法が開発し、ウランプルトニウム混合酸化物(MOX)燃料製造施設の作業場所のモニタリングに適用された。フェーディングの影響を考慮し、IPの光刺激蛍光(PSL)強度と放射線計測器で測定された放射能量との良い関係が、最小二乗法により得られた。このIP法によりプルトニウム汚染のα放射能量はPSL画像から得られた。そして、それらの相対誤差は照射時間から評価された。
39001001
Nuclear level densities with microscopic statistical method using a consistent residual interaction
湊 太志
Journal of Nuclear Science and Technology 48(7), p.984-992(2011) ; (JAEA-J 09254) [link]
- 微視的統計法を用いて核準位密度を理論的に導出した。一粒子準位と大分配関数の計算はSkyrme-Hartree-Fock+BCS法をもとにした計算式から導かれた。この理論計算の特徴は一粒子準位と大分配関数において同じ残留相互作用を用いて計算していることである。その結果、この研究で用いられた理論法は既知の準位数及びS波中性子共鳴領域の平均準位幅をよく再現できることがわかった。また従来の計算では無視されてきたrenormalization項の効果についても議論を行い、その影響が小さいことがわかった。また中性子捕獲断面積の計算を行い、実験データを従来型の準位密度に比べてよく再現できることを示した。
39001002
Measurement of 76Se and 78Se (γ, n) cross sections
北谷 文人; 原田 秀郎; 後神 進史*; 宇都宮 弘章*; 秋宗 秀俊*; 豊川 弘之*; 山田 家和勝*
Journal of Nuclear Science and Technology 48(7), p.1017-1024(2011) ; (JAEA-J 09255) [link]
- The (γ, n) cross section of Se isotopes (76Se, 78Se) were measured to supply fundamental data for the estimating inverse reaction cross section, i.e., the 79Se(n, γ) 80Se cross section. The enriched samples and a reference 197Au sample were irradiated with laser-Compton scattering (LCS) γ-rays. The excitation function of each (γ, n) cross section was determined for the energy range from each near neutron separation energy to the threshold energy of (γ, 2n) reaction. The energy point corresponding to each cross section was deduced using the accurately determined energy distribution of LCS γ-rays. Systematic (γ, n) cross sections for Se isotopes including 80Se were compared with those calculated by using a statistical model calculation code TALYS.
39001003
Preliminary estimation of release amount of 131I and 137Cs accidentally discharged from the Fukushima Daiichi nuclear power plant into the atmosphere
茅野 政道; 中山 浩成; 永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 山澤 弘実*
Journal of Nuclear Science and Technology 48(7), p.1129-1134(2011) ; (JAEA-J 09256) [link]
- 福島第一原子力発電所事故による131I, 137Csの放出総量が、モニタリングデータと単位放出(1Bq/h)による大気拡散シミュレーション結果を組合せることにより暫定的に推定された。その結果、特に2011年3月15日には10ペタBq/hの131Iが放出され、16日以降は0.1ペタBq/hであり、3月24日から4月5日にかけて、放出率は0.1-1.0テラBq/h程度まで減少していったことなどが明らかになった。131I, 137Csの3月12日から4月5日までの放出総量はそれぞれ、150,13ペタBq程度と推定される。
39001004
Long-lived, highly excited neutral hydrogen atom production following oxygen 1s photoexcitation of gas-phase water molecules
Harries, J.; 下條 竜夫*; 本間 健二*; 國分 美希*; Sullivan, J. P.*; Lebech, M.*; 東 善郎*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics 44(9), p.095101_1-095101_7(2011) ; (JAEA-J 09257) [link]
- We have studied the production of long-lived, highly-excited, neutral hydrogen atom fragments following oxygen 1s inner-shell excitation/ionization of gas-phase water molecules using synchrotron radiation. Striking differences to fragment ion and low-n neutral H yields are observed close to threshold. To investigate the decay pathways involved the neutral fragments were also detected in coincidence with H+, O2+, O+, and OH+ fragments.
39001005
Magnetic structure and local lattice distortion in giant negative thermal expansion material Mn3Cu1-xGexN
飯久保 智*; 樹神 克明; 竹中 康司*; 高木 英典*; 社本 真一
Journal of Physics; Conference Series 251, p.012014_1-012014_4(2010) ; (JAEA-J 09259) [link]
- Magnetic and local structures in an antiperovskite system, Mn3Cu1-xGexN, with a giant negative thermal expansion have been studied by neutron powder diffraction measurement. We discuss (1) an importance of an averaged cubic crystal structure and a Γ5g antiferromagnetic spin structure for the large magneto-volume effect (MVE) in this itinerant electron system, (2) an unique role of a local lattice distortion well described by the low temperature tetragonal structure of Mn3GeN for the broadening of MVE.
39001006
Determination of trace amounts of plutonium in low-active liquid wastes from spent nuclear-fuel reprocessing plants by flow injection-based solid-phase extraction/electrochemical detection system
田口 茂郎; 山本 昌彦; 駿河谷 直樹; 黒沢 明; 檜山 敏明; 田中 龍彦*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 288(2), p.435-441(2011) ; (JAEA-J 09260) [link]
- A flow injection (FI)-based electrochemical detection system coupled to a solid-phase extraction column was developed for the determination of trace amounts of plutonium in liquid wastes from spent nuclear-fuel reprocessing plants. The relative standard deviation of ten analyses was 1.1% for a plutonium standard solution of 25 μg L-1 containing 0.05 μg of Pu. The detection limit calculated from three-times the standard deviation was 0.82 μg L-1 (1.64 ng of Pu).
39001007
Numerical-diagonalization study of spin gap issue of the kagome lattice Heisenberg antiferromagnet
中野 博生*; 坂井 徹
Journal of the Physical Society of Japan 80(5), p.053704_1-053704_4(2011) ; (JAEA-J 09261) [link]
- カゴメ格子ハイゼンベルグ反強磁性体におけるシングレット・トリプレット励起ギャップのシステム・サイズ依存性について、数値対角化により研究した。われわれは42サイトのクラスターの新しい計算結果を求めることに成功した。偶数サイトと奇数サイトという二つの系列について独立に扱った。慎重な解析の結果、この系はギャップレスであることを結論した。
39001008
Mass enhancement in an intermediate-valent regime of heavy-fermion systems
久保 勝規
Journal of the Physical Society of Japan 80(6), p.063706_1-063706_4(2011) ; (JAEA-J 09262) [link]
- We study the mechanism of the mass enhancement in an intermediate valent regime of heavy fermion materials. We find that the crossovers between the Kondo, intermediate valent, and almost empty f-electron regimes become sharp by the Coulomb interaction between the conduction and f electrons. In the intermediate valent regime, we find a substantial mass enhancement, which is not expected in previous theories. Our theory may be relevant to the observed non-monotonic variation of the effective mass under pressure in CeCu2Si2 and the mass enhancement in intermediate valent compounds α- and β-YbAlB4.
39001009
60Coγ-ray irradiation effects on pentacene-based organic thin film transistors
Cai, L.*; 平尾 敏雄; 矢野 博明*; Duan, Z.*; 高柳 佑太郎*; 植木 秀治*; 大島 武; 西岡 泰城*
Materials Science Forum 687, p.576-579(2011) ; (JAEA-J 09263) [link]
- 無機材料を用いた電子デバイスに替わるものとして有機半導体を用いた電子デバイスが近年注目されている。特に誘電体材料としてベンゼン構造を有するペンタセンが見いだされ、GaAsに匹敵する移動度が得られるようになったことで有機デバイスの開発が盛んになっている。本研究では、有機デバイスの電気特性に及ぼす放射線の影響について評価を行った。実験にはトップコンタクト型のペンタセン/酸化膜/シリコン及びペンタセン/ポリイミド/シリコンから構成されたOTFTs(Organic thin films field effect transistor)を用いた。試料へコバルトγ線を、照射線量率200Gy/hで全線量1200Gyまで照射した。その結果、両試料とも照射量の増加に伴い出力電流(ドレイン電圧ードレイン電流)が減少すること、さらにその減少が移動度の低下に依存することが明らかとなった。また、絶縁層として用いた酸化膜とポリイミドについては、ポリイミドの方の放射線による劣化が少ない傾向を示すことがわかった。
39001010
Applicability of Al-powder-alloy coating to corrosion barriers of 316SS in liquid lead-bismuth eutectic
倉田 有司; 佐藤 英友*; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*
Materials Transactions 52(5), p.1033-1040(2011) ; (JAEA-J 09265) [link]
- 加速器駆動システムに用いる液体鉛ビスマス中での耐食材料を開発するため、Al, Ti, Fe粉末を用いた新しい被覆法をSUS316に適用した。異なるAl濃度の被覆を施したSUS316試験片を用いて、10-6～10-4mass%に酸素濃度をコントロールした550℃の鉛ビスマス中で、1000hの腐食試験を実施した。被覆なしのSUS316では鉛ビスマスの侵入を伴う粒界腐食などが観察されたが、Al合金被覆はそのような厳しい腐食を防ぐのに有効であることがわかった。2.8mass%のAlを含む被覆層は必ずしも十分な腐食抵抗を示さない場合があったが、4.2mass%のAlを含む被覆層は優れた耐食性を示した。Al濃度が17.8mass%の被覆層では、被覆処理中にクラックが発生した。Al濃度を約4mass%以上とした粉末Al合金被覆は、液体鉛ビスマスに対する耐食被覆として有望である。
39001011
Gas permeation property of SiC membrane using curing of polymer precursor film by electron beam irradiation in helium atmosphere
武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人
Materials Transactions 52(6), p.1276-1280(2011) ; (JAEA-J 09266) [link]
- 化学的に安定で耐蝕性に優れる炭化珪素(SiC)セラミック薄膜は、高温で使用される水素分離膜への応用が期待されているが、その実現のためには、欠陥(ピンホールやクラック)のないSiCセラミック薄膜を円筒形多孔質基材表面に作製する方法の確立が課題となっている。本報ではSiCの原料となる前駆体高分子のコーティング方法に着目し、欠陥を低減させたSiCセラミック薄膜の実現を目指した。初めに円筒形多孔質基材を濃度10%のポリカルボシラン(PCS)溶液に浸漬してから徐々に引き上げる手法を2回繰り返すことにより、その表面にPCS薄膜を形成した。ついで作製したPCSコート円筒形多孔質基材を回転させながら、ヘリウム中、線量12MGyの電子線を照射して表層のPCS薄膜を架橋・不融化した後、アルゴン中923Kで焼成して炭化珪素(SiC)セラミック薄膜へと転換した。得られたSiCセラミック薄膜について、水素透過率、及び窒素透過率の温度依存性を測定したところ、分離比がクヌッセン拡散の理論値約4を超え、水素透過率が温度とともに向上した。このことから作製したSiCセラミック薄膜にはクラックやピンホール等の欠陥が極めて少なく、分子ふるい効果が水素の透過メカニズムの支配因子であることが確かめられた。SiCセラミック薄膜の分離比は、焼成温度が923Kのときに最大となり、測定温度523Kにおいて分離比51、水素透過率3.1×107mol/m2/s/Paを得ることができた。
39001012
Deposition of boron on fuel rod surface under sub-cooled boiling conditions; An Approach toward understanding AOA occurrence
内田 俊介; 朝倉 大和*; 鈴木 洋明*
Nuclear Engineering and Design 241(7), p.2398-2410(2011) ; (JAEA-J 09267) [link]
- PWR一次冷却水中では、サブクール沸騰下でボロンとリチウムが燃料表面に付着し、燃料表面上でニケッル・鉄酸化物との化学反応で化学形態が変化する。こうして燃料表面に蓄積したボロンが軸方向出力異常(AOA)発生の要因となる。燃料表面のボロン蓄積量を二つの方向から評価した。ひとつは、改良型薄膜蒸発乾固モデル(MEDモデル)による蓄積量の計算で、もうひとつは、反応度の視点(中性子経済計算)からの蓄積量の予測である。本評価により、(1)計算された燃料表面へのボロンの蓄積量は、測定されるニッケル・鉄酸化物との複合体に比べ1-2桁多く、その溶解速度から燃料付着物の分析では定量化が難しいこと、(2)冷却水中のボロン濃度が高いため、原子炉停止持のハイドアウトリターンは観測が難しいこと、(3)炉運転中のボロン蓄積量を評価するための有力な手段はMEDモデルによる計算であること、最後に、(4)ニッケル酸化物がボロン溶解を遅らせ、燃料表面でのボロンの平均滞在時間を伸張させるため、冷却水中のニッケル濃度の抑制がAOA発生抑制に効果的であること、を示した。
39001013
Spatio-temporal structure of the edge radial electric field during H-mode in JT-60U
神谷 健作; 坂本 宜照; 松永 剛; 小島 有志; 浦野 創; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; 居田 克巳*; Kurki-Suonio, T.*; JT-60チーム
Nuclear Fusion 51(5), p.053009_1-053009_3(2011) ; (JAEA-J 09271) [link]
- 高イオン温度モードにおけるイオンのダイナミックスについて、2段階で閉じ込め改善モードへ遷移する現象を新しいCXRSシステムで測定した。異なる電場強度を持つ2状態が観測され、一方は大きなポロダル回転なしでイオン温度勾配が大きい状態で中間状態の電場構造、他方は大きなポロイダル回転によって深い電場が形成される。中間状態から完全状態への遷移には径電場シアによる乱流の抑制が本質的である可能性がある。
39001014
Core transport properties in JT-60U and JET identity plasmas
Litaudon, X.*; 坂本 宜照; de Vries, P. C.*; Salmi, A.*; Tala, T.*; Angioni, C.*; Benkadda, S.*; Beurskens, M. N. A.*; Bourdelle, C.*; Brix, M.*; Crombé, K.*; 藤田 隆明; Futatani, S.*; Garbet, X.*; Giroud, C.*; Hawkes, N. C.*; 林 伸彦; Hoang, G. T.*; Hogeweij, G. M. D.*; 松永 剛; 仲野 友英; 大山 直幸; Parail, V.*; 篠原 孝司; 鈴木 隆博; 武智 学; 竹永 秀信; 滝塚 知典; 浦野 創; Voitsekhovitch, I.*; 吉田 麻衣子; ITPA Transport Group*; JT-60チーム; JET-EFDA Contributors*
Nuclear Fusion 51(7), p.073020_1-073020_13(2011) ; (JAEA-J 09272) [link]
- 内部輸送障壁の発生機構や構造形成は、装置や運転シナリオによって多様性があることが知られている。その多様性を理解するために、装置サイズがほぼ同じのJT-60と英国のJET装置において、同様の運転シナリオで形成した内部輸送障壁の輸送特性の比較を行った。特に、両装置のプラズマ形状,規格化衝突周波数,規格化ラーモア半径等の無次元変数を揃えた場合に着目した。その結果、内部輸送障壁の形成機構については、共通の形成条件があるが、定常状態での密度分布に大きな差異があることが明らかになった。この差異は、中心付近の磁気シアの違いに起因していると考えられる。
39001015
Significant effect of plasma compressibility on nonlinear mode coupling of Alfvén eigenmodes
廣田 真; 相羽 信行
Nuclear Fusion 51(7), p.073037_1-073037_10(2011) ; (JAEA-J 09273) [link]
- 高エネルギー粒子等によって不安定化されたアルフベン固有モードの飽和機構を理解するため、磁気流体(MHD)方程式の非線形性に起因するモード間相互作用の効果を調べた。モード間の結合係数や共鳴条件からのズレを評価することにより、モードの線形成長があるレベルの振幅に抑制されることがわかる。弱非線形摂動に対するラグランジアン理論に基づき、結合係数を数値的に直接計算するコードを、円柱系及びトーラス系においてそれぞれ開発した。アルフベン固有モードは、比較的小さいとされる圧縮的な揺動成分を介して互いに相互作用することが理論的に導かれる。低ベータのプラズマを仮定することにより、円柱プラズマにおいてその結合係数を解析的に評価することができた。トーラスプラズマの反転磁気シアアルフベン固有モードでは、ポロイダル側帯成分の存在により、さらに強い結合が起きる。
39001016
Consequences of profile shearing on toroidal momentum transport
Camenen, Y.*; 井戸村 泰宏; Jolliet, S.; Peeters, A. G.*
Nuclear Fusion 51(7), p.073039_1-073039_11(2011) ; (JAEA-J 09274) [link]
- Turbulent transport of toroidal momentum is investigated in global linear gyrokinetic simulations. The poloidal tilt of the global mode structure arising from the radial variation of the equilibrium (profile shearing) is shown to induce non-diagonal non-pinch momentum transport (residual stress). Local simulations performed at finite radial wave vector show that the effect is mainly due to the antisymmetric radial component of the magnetic drift. The residual stress resulting from profile shearing enhances co-current rotation for ion temperature gradient turbulence and counter-current rotation for trapped electron mode turbulence (for positive magnetic shear).
39001017
Feasibility study of ECE measurement in JT-60SA
佐藤 正泰; 諫山 明彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 623(2), p.653-655(2010) ; (JAEA-J 09275) [link]
- 原子力機構は、JT-60Uを超伝導化する計画(JT-60SA)を進めている。電子サイクロトロン放射(ECE)を観測することにより、電子温度分布を測定する。ECE計測から見て、JT-60SAはJT-60Uに比べ、低アスペクト比,弱磁場になっている。ECEによる電子温度分布の測定の可能性を放射輸送,レイトレースの観点から2倍高調波異常波と基本波正常波のそれぞれの測定可能領域を調べ、得失を評価した。JT-60SAの運転密度領域が高くなると予想されることと、弱磁場になりプラズマ周波数と電子サイクロトロン周波数の比が大きくなることにより、カットオフや屈折効果の影響を受けやすい。このために、2倍高調波異常波を選択して測定することが望ましい。また、低アスペクト比になったことにより、2倍高調波と3倍高調波の重なりが測定空間領域を狭くする。これは、相対論的効果によりさらに領域を狭くする。
39001018
Measurement of neutron-production double-differential cross-sections on carbon bombarded with 290-MeV/nucleon carbon and oxygen ions
佐藤 大樹; 森口 大輔*; 梶本 剛*; 上原 春彦*; 執行 信寛*; 上山 正彦*; 吉岡 正勝*; 魚住 裕介*; 佐波 俊哉*; 古場 裕介*; 高田 真志*; 松藤 成弘*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 644(1), p.59-67(2011) ; (JAEA-J 09276) [link]
- 重粒子線がん治療の普及に伴い患者体内に入射した重イオンビームの核反応で生成される二次中性子の放射線影響に関心が集まっている。しかし、二次発がんの潜在的なリスク評価のために必要となる重イオンビームと生体構成元素との核反応に関する実験データは整備されておらず、放射線輸送コードの計算精度も十分に検証されていない。そこでわれわれは、放射線医学総合研究所HIMAC加速器を利用し、炭素+炭素反応及び酸素+炭素反応における中性子生成二重微分断面積(DDX)を測定した。論文では、有機シンチレータと飛行時間法を利用した測定手法の詳細を説明し、得られた結果を過去の実験データ及びPHITSコードの計算値と比較することで、測定手法の妥当性や放射線輸送コードの有用性について議論した。実験データは、数百MeVから0.6MeVまでの極めて広いエネルギー領域で精度よく取得されており、PHITSの結果は全エネルギー領域に渡りファクター2以内で実験値を再現した。
39001019
Photoelectron spectra produced from the irradiation of X-ray free-electron laser light pulses onto non-spherically symmetric targets
森林 健悟
Physica Scripta T144, p.014049_1-014049_3(2011) ; (JAEA-J 09277) [link]
- X線自由電子レーザーなど最近、短パルス短波長高輝度X線源の開発が盛んに行われており、このX線源を用いた生体分子観測等の応用研究が検討されている。この開発や応用には、パルス幅やX線フラックスなどX線源の装置パラメータを知ることが不可欠である。ここでは中空原子(内殻電子が全くない状態)の発生及び光電子スペクトルを用いた観測手法の提案を行う。高輝度X線照射で生成された中空原子からの蛍光X線発生量と内殻励起状態(内殻電子が1つだけ電離した状態)からの蛍光X線の発生量の比は生体分子に照射されるX線フラックスに比例することがわかった。この比の観測が標的に照射されたX線フラックスの見積りになる可能性があることを明らかにした。高輝度X線照射で発生する光電子は、標的内に生じる電荷によってエネルギーを損失する。このエネルギーの損失によりX線フラックスを見積もれることを提案し、さらに、簡単な近似式を導きだし、それが、この観測に有効であることを示した。
39001020
Radiation damage of C1H1, N1H1 and O1H1 clusters induced by irradiation with X-ray free electron lasers
甲斐 健師
Physica Scripta T144, p.014050_1-014050_4(2011) ; (JAEA-J 09278) [link]
- In X-ray free electron laser (XFEL) application, the analysis of three-dimensional structures of single bio-molecules is one of the critical issues. In this case, target samples are damaged by photo-absorption ionization, Compton scattering, Auger decay, electron impact and field ionization by the irradiation of high-intense X-rays. To obtain optimal condition for the three-dimensional structure determination, we performed a parameter survey for the radiation damage using various XFEL's parameters and target radii of C1H1, N1H1 and O1H1 clusters (pseudo biomolecules). We found that the upper limit of X-ray fluxes became about 1019 photons/mm2 at the X-ray energy of 12.4 keV, and the radiation damage of the clusters slightly increased as atomic number of atoms in targets increased.
39001021
Critical magnetization behavior of the triangular- and Kagome-lattice quantum antiferromagnets
坂井 徹; 中野 博生*
Physical Review B 83(10), p.100405_1-100405_4(2011) ; (JAEA-J 09279) [link]
- 数値的厳密対角化を用いて、S=1/2量子スピン三角格子及びカゴメ格子反強磁性体の磁化過程を理論的に解析した。特に飽和磁化の1/3における磁化の異常な振る舞いに焦点を当てた。臨界指数の解析によると、三角格子反強磁性体では従来の磁化プラトー現象が起きるのに対し、カゴメ格子では磁化ランプとも呼ぶべき異常な現象が起きることがわかった。
39001022
Determination of the pairing state in iron-based superconductors through neutron scattering
永井 佑紀; 黒木 和彦*
Physical Review B 83(22), p.220516_1-220516_4(2011) ; (JAEA-J 09280) [link]
- 鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構については、いまだに謎が多く確立していない。特に、超伝導を担う電子のクーパーペアがどのようなペアリングをしているのかを解明することは、超伝導発現機構を理解するうえで重要である。本論文発表では、上記課題に対し、J-PARC等で実施される中性子散乱実験に着目し、実験結果からペアリング状態を判断する手法を確立し、シミュレーションにより実験との比較を行った結果を報告する。なお、課題解決にあたっては、現実の物質に対応するパラメータ領域での結果を得るために、スーパーコンピュータBX900により、今までにない高精度計算を実施した。以上、本成果は、計算機シミュレーションとJ-PARCによる中性子散乱実験を併せて、研究を深化させ超伝導発現機構等の物質機能の解明に迫り、今後の材料研究の革新的モデルとなりうる成果である。
39001023
Polarization-analyzed resonant inelastic X-ray scattering of the orbital excitations in KCuF3
石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; 新岡 真也*; 備前 大輔*; 安藤 悠也*; 水木 純一郎; 前川 禎通; 遠藤 康夫*
Physical Review B 83(24), p.241101_1-241101_4(2011) ; (JAEA-J 09281) [link]
- We report a Cu K-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of orbital excitations in KCuF3. By performing the polarization analysis of the scattered photons, we disclose that the excitation between the eg orbitals and the excitations from t2g to eg exhibit distinct polarization dependence. The polarization dependence of the respective excitations is interpreted based on a phenomenological consideration of the symmetry of the RIXS process that yields a necessary condition for observing the excitations. In addition, we show that the orbital excitations are dispersionless within our experimental resolution.
39001024
Effective radii of deuteron-induced reactions
橋本 慎太郎; 八尋 正信 *; 緒方 一介*; 蓑茂 工将*; 千葉 敏
Physical Review C 83(5), p.054617_1-054617_11(2011) ; (JAEA-J 09282) [link]
- 重陽子(d)入射反応におけるさまざまな種類の反応断面積を離散化チャネル結合法(CDCC)とアイコナール反応理論(ERT)により理論的に解析した。CDCCによる理論計算は200MeV/nucleonにおけるd+58Niの弾性散乱の実験データを再現し、ERTによる結果は40MeVにおける7Li(d,n)の中性子ストリッピング反応のデータを再現した。入射エネルギーが200MeV/nucleonの重陽子入射反応における反応,弾性分解反応,核子ストリッピング反応,核子リムーバル反応,完全・不完全融合反応の各断面積が示す標的核依存性を簡単な式で説明した。また、グラウバー模型の理論精度についても調べた。
39001025
Structural and valence changes of europium hydride induced by application of high-pressure H2
松岡 岳洋*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 三井 隆也; 増田 亮; 瀬戸 誠*; 依田 芳卓*; 清水 克哉*; 町田 晃彦; 青木 勝敏
Physical Review Letters 107(2), p.025501_1-025501_4(2011) ; (JAEA-J 09284) [link]
- 1万気圧を超える高い水素圧力に晒されたユーロピウム水素化物の結晶構造と原子の価数状態を観測し、それらの変化を捉えることに成功した。その結果、従来知られている2水素化物よりも水素濃度が高く、ユーロピウムの価数が+3価で、面心立方金属格子を持つ結晶構造相が出現すること、すなわちユーロピウム水素化物も従来の水素化物の構造則に従うことが確認された。これによって、すべての希土類金属水素化物に共通する、水素濃度によってとりうる結晶構造の一般則が確立された。
39001026
Optimization of ion-beam irradiation for mutagenesis in soybean; Effects on plant growth and production of visibly altered mutants
荒瀬 幸子*; 長谷 純宏; 阿部 純*; 河西 めぐみ*; 山田 哲也*; 喜多村 啓介*; 鳴海 一成; 田中 淳; 金澤 章*
Plant Biotechnology 28(3), p.323-329(2011) ; (JAEA-J 09286) [link]
- We describe for the first time the dose response and mutagenic effects of ion-beam irradiation in soybean. We irradiated the hilum side of dried mature soybean seeds with 320 MeV carbon ions. The number of plants that survived until seed-set decreased with the increase of the irradiation dose and was very low in plants irradiated at doses higher than 5.0 Gy, whereas the frequency distribution of the number of seeds produced by each seed-setting plant was not affected by lower doses of irradiation. We produced plant populations irradiated at 2.5 Gy and 5.0 Gy on a large scale to obtain M2 seeds. Despite the duplicate composition of the soybean genome, chlorophyll-deficient mutants were detected with a frequency of 0.47% in the M2 generation of plants irradiated at 5.0 Gy. These results demonstrate that irradiation of the hilum side of dried soybean seeds with carbon ion beams at a dose range around 2.5-5.0 Gy induces genetic changes while also allowing the production of a considerable number of seed-setting plants.
39001027
Observation of ion cyclotron emission owing to DD fusion product H ions in JT-60U
佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; 小島 有志; 篠原 孝司; 坂本 宜照; 渡辺 二太*; 北條 仁士*; 今井 剛*
Plasma and Fusion Research (Internet) 5, p.S2067_1-S2067_4(2010) ; (JAEA-J 09287) [link]
- JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。
39001028
An in-situ relative calibration method for Thomson scattering diagnostics using a double-pass scattering system
東條 寛; 波多江 仰紀; 伊丹 潔
Plasma and Fusion Research (Internet) 6, p.1302018_1-1302018_3(2011) ; (JAEA-J 09288) [link]
- 本論文では、トムソン散乱計測においてダブルパス散乱法を用いた新たなその場相対較正法を提案する。第一パス,第二パスそれぞれの散乱光からの信号の比はプラズマの電子温度に依存することから、各分光チャネルの相対的な透過率を考慮せずに電子温度の評価が可能となる。また、それら各分光チャネルの相対透過率も同時に求めることも可能である。JT-60SAトムソン散乱計測の仕様パラメータに基づいてこの較正法の実現性も評価する。
39001029
Dose estimation for astronauts using dose conversion coefficients calculated with the PHITS code and the ICRP/ICRU adult reference computational phantoms
佐藤 達彦; 遠藤 章; Sihver, L.*; 仁井田 浩二*
Radiation and Environmental Biophysics 50(1), p.115-123(2011) ; (JAEA-J 09289) [link]
- 粒子線輸送計算コードPHITSとICRP/ICRUファントムを組合せて計算した線量換算係数を用いて、宇宙飛行士の被ばく線量を計算した。その計算値を宇宙機内外で測定したさまざまな実験値と比較し、その精度を検証した。その結果、計算は実験を精度よく再現できることがわかり、線量換算係数を用いた宇宙飛行士の被ばく線量評価法の妥当性が証明された。また、宇宙飛行士の実効線量と実効線量当量の計算値を比較し、実効線量は実効線量当量を大幅に過大評価することを定量的に明らかにした。これは、国際放射線防護委員会(ICRP)が定義した高エネルギー荷電粒子に対する放射線荷重係数と線質係数に数値的な整合性がなく、宇宙飛行士に対しては、実効線量を用いた線量評価が適切でないことを示す。これらの成果は、ICRP宇宙飛行士被ばく防護タスクグループの報告書を作成するうえで、極めて重要となる。
39001030
Dose assessment in the criticality accident at Tokai-mura
遠藤 章
Radiation Measurements 45(10), p.1484-1490(2010) ; (JAEA-J 09290) [link]
- 本発表では1999年9月、東海村のJCOにて発生した臨界事故における線量評価についてレビューする。JCO臨界事故における主たる放射線被ばくは、ウラン溶液が注がれた沈殿槽内の核分裂反応で発生した中性子及びγ線によってもたらされた。事故による線量評価の対象として考えなければならない範囲は広く、現場で作業をしていた3名,敷地内にいたJCO及び関連会社の従業員,事故対策支援者を含む防災関係従事者,周辺住民等を対象に、日本原子力研究所,核燃料サイクル開発機構及び放射線医学総合研究所の専門家によって実施された。線量評価は、線量計等の記録,周辺のモニタリング結果,人体組織を含む試料の放射化量の分析結果,計算シミュレーション結果等の利用可能な情報を最大限活用して行われた。その結果、事故現場で作業をしていた3名を除き、被ばく線量は確定的影響が発生するレベルではなく、また、確率的影響の発生確率も極めて小さいと結論された。
39001031
Analysis of the effect of structural materials in a wall-less tissue-equivalent proportional counter irradiated by 290 MeV u-1 carbon beam
津田 修一; 佐藤 達彦; 高橋 史明; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 佐々木 慎一*; 波戸 芳仁*; 岩瀬 広*; 伴 秀一*; 高田 真志*
Radiation Protection Dosimetry 143(2-4), p.450-454(2011) ; (JAEA-J 09291) [link]
- 重粒子線に対する生物効果を評価するうえで、重粒子線の飛跡及びその近傍における詳細なエネルギー付与分布に関する知見は重要である。本研究では重イオンの飛跡沿いに生成される高エネルギー電子(δ線)を含んだ線エネルギー分布(y分布)を精密に測定するために、壁なし型の組織等価比例計数管を製作し、放射線医学総合研究所HIMACにおいて核子あたり500MeVのアルゴンビームを用いた直径0.72μmの細胞サイズを模擬した領域に対する照射実験を行った。本実験で得た測定データを粒子・重イオン汎用モンテカルロコードPHITSに組み込まれた生物線量計算モデルによる計算と比較し、線量平均したyを算出した結果、アルゴンビームによるエネルギー付与割合はLETに基づく推定値の約50～60%となり、40～50%のエネルギーは飛跡から離れた位置に付与されることがわかった。講演では実験の詳細を述べるとともに、δ線の生成に関する検討結果等について発表する。
39001032
Analysis of cell-survival fractions for heavy-ion irradiations based on microdosimetric kinetic model implemented in the particle and heavy ion transport code system
佐藤 達彦; 渡辺 立子; 加瀬 優紀*; 鶴岡 千鶴*; 鈴木 雅雄*; 古澤 佳也*; 仁井田 浩二*
Radiation Protection Dosimetry 143(2-4), p.491-496(2011) ; (JAEA-J 09292) [link]
- 粒子線治療計画の立案や宇宙放射線に対する防護の目的から、従来、さまざまな種類の重イオン照射に対する細胞生存率が測定されてきた。それらは、一般に、LETの関数として表現されるが、細胞生存率のLET依存性は、照射する重イオンの種類により異なることが知られていた。そこで、粒子線輸送計算コードPHITSに組み込んだマイクロドジメトリック運動学モデル(MKモデル)を用いて、これまで測定されてきた重イオン照射細胞生存率データを再解析した。その結果、MKモデルを用いれば、ただ1つのパラメータy*によりすべての重イオン照射に対する細胞生存率が再現できることがわかった。これにより、y*を指標とすれば、LETを指標として開発された従来の粒子線治療計画システムや宇宙放射線に対する防護体系を、より洗練されたものに改良できる可能性が示された。
39001033
Microdosimetric evaluation of the neutron field for BNCT at Kyoto University Reactor by using the PHITS code
馬場 大海*; 鬼塚 昌彦*; 中尾 稔*; 深堀 麻衣*; 佐藤 達彦; 桜井 良憲*; 田中 浩基*; 遠藤 暁*
Radiation Protection Dosimetry 143(2-4), p.528-532(2011) ; (JAEA-J 09293) [link]
- ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)治療場における腫瘍細胞及び正常細胞内のエネルギー付与分布の評価は、その治療効果推定のために不可欠である。そこで、京都大学原子炉実験所のBNCT治療場において、腫瘍細胞及び正常細胞を模擬した2種類の組織等価比例計数管(TEPC)を用いて、その付与エネルギー分布を測定した。得られた結果と、PHITSのマイクロドジメトリ計算機能を用いて計算した微少領域内付与エネルギー分布を比較したところ、両者は、比較的よく一致することが判明した。このことから、PHITSは、BNCTの治療場設計のために極めて有用なツールであることがわかった。
39001034
Development of a hand-held fast neutron survey meter
吉田 忠義; 辻村 憲雄; 山野 俊也*
Radiation Protection Dosimetry 146(1-3), p.72-75(2011) ; (JAEA-J 09294) [link]
- 反跳陽子を測定するZnS(Ag)シンチレータを用いた中性子サーベイメータを開発した。プローブはコンパクトな大きさで携行性に優れ、重量は約2kgである。MOX燃料施設を模擬した減速中性子校正場を用いた性能試験とMOX燃料施設内の中性子スペクトルが既知の実際の作業場において、減速材を用いた従来の測定器との比較測定試験を行った。その結果、MOX燃料施設の作業場で満足な性能を示すことを確認した。本測定器によって、従来の測定器では難しかった、より細やかな中性子モニタリングが可能になると期待される。なお、本論文は、2010年5月に東京で開催された国際会議AOCRP-3(3rd Asian and Oceanic Congress on Radiation Protection)においてCD-ROMとして発表された後、Radiation Protection Dosimetry誌特集号として収録・発刊されたものである。
39001035
Prediction analysis of dose equivalent responses of neutron dosemeters used at a MOX fuel facility
辻村 憲雄; 吉田 忠義; 高田 千恵
Radiation Protection Dosimetry 146(1-3), p.198-201(2011) ; (JAEA-J 09295) [link]
- MOX燃料製造施設作業環境において中性子線量計がどれだけ正確に中性子線量当量(率)を測定することができるか予測するため、中性子線量計の線量当量レスポンスの計算をスペクトルフォールディング法によって行った。選択した線量計は、二種類の個人線量計(熱ルミネセンスアルベド中性子線量計,電子式中性子線量計),三種類の減速材付き中性子サーベイメーター,Hp(10)モニタと呼ばれる特別の計測器だった。本計算によって、仕事場中性子フィールドで観測された中性子スペクトルの変動範囲におけるそれらのエネルギー依存性が明らかになった。なお、本論文は、2010年5月に東京で開催された国際会議AOCRP-3(3rd Asian and Oceanic Congress on Radiation Protection)においてCD-ROMとして発表された後、Radiation Protection Dosimetry誌特集号として収録・発刊されたものである。
39001036
Nitration activates tyrosine toward reaction with the hydrated electron
Shi, W.-Q.*; Fu, H.-Y.*; Bounds, P. L.*; 室屋 裕佐*; Lin, M.; 勝村 庸介*; Zhao, Y.-L.*; Chai, Z.-F.*
Radiation Research 176(1), p.128-133(2011) ; (JAEA-J 09296) [link]
- 3-ニトロチロシン(3NT)は酸化ストレスや活性酸素(Reactive Oxygen Species)の発生源の重要な生物的マーカーであることが報告されている。本研究では、3-NTとその誘導体と、水和電子の反応で生ずる反応中間体の紫外,可視吸収スペクトルを測定し、芳香族ニトロアニオンとしての特徴を多く有することを明らかにした。また、3-NT,N-アセチル-3-ニトロチロシンエチルエーテル(NANTE),ニトロチロシンを含有するペプチド、及びグリシン-ニトロチロシン-グリシンと水和電子との反応性を中性水溶液中で測定し、その反応性がニトロ化していない物質との反応性より約二桁高いことを見いだした。さらに、3-NT存在下での水和電子の減衰速度のpH依存性も測定した。
39001037
Correlation effects among thermal displacements of atoms in KBr
佐久間 隆*; Xianglian*; 清水 識文*; Mohapatra, S. R.*; 磯崎 信宏*; 上原 寛之*; 高橋 東之*; Basar, K.*; 井川 直樹; 神嶋 修*
Solid State Ionics 192(1), p.54-57(2011) ; (JAEA-J 09298) [link]
- 第3近接原子までの熱変位による相関効果を用いてKBr粉末の中性子散漫散乱を解析した。KBrの散漫散乱の振動項は、その他のイオン結晶と同様に第1,第2及び第3近接元素間の熱変位による相関効果によって説明でき、これら相関効果から、第1,第2及び第3近接元素間の力定数は各々0.83eV/Å2, 0.50eV/Å2, 0.41eV/Å2と求めることができた。
39001038
Thermodynamic and spectroscopic studies on Am(III) and Eu(III) in the extraction system of N,N,N',N'-tetraoctyl-3-oxapentane-1,5-diamide in n-dodecane/nitric acid
有阪 真; 木村 貴海
Solvent Extraction and Ion Exchange 29(1), p.72-85(2011) ; (JAEA-J 09299) [link]
- 3価f-元素であるアメリシウム及びユウロピウムのN,N,N',N'-テトラオクチル-3-オキサペンタン-1,5-ジアミド(TODGA)を用いた抽出反応に関する熱力学的パラメータ(ΔG, ΔH, ΔS)を決定した。TODGAによるそれらの抽出反応は、オクチル(フェニル)-N,N-ジイソブチルカルバモイルメチルフォスフィンオキサイド(CMPO)やジヘキシル-N,N-ジエチルカルバモイルメチルフォスフォネート(DHDECMP)によるものに比べ、より発熱的であった。抽出剤によるΔHの違いは抽出剤と金属イオンの結合様式すなわち二座配位か三座配位かの違いに帰結された。また、蛍光寿命の測定から抽出されたユウロピウムの内圏は完全に脱水和され、TODGAやNO3-により占められていることがわかった。
39001039
Sub-channel analysis of innovative fuel assembly concept; FAIDUS for sodium-cooled fast reactor
岡野 靖; 大島 宏之; 大久保 努
Transactions of the American Nuclear Society 104, p.1049-1051(2011) ; (JAEA-J 09300)
- JSFRの燃料集合体内部にはCDA対応強化策として菱形状の内部ダクトが設けられる。一方、燃料集合体の熱設計、特に定格運転状態に対する最高点温度評価の観点からは、内部ダクトによる流動特性への影響や感度を精度良く把握する必要がある。本報では内部ダクト型燃料集合体のサブチャンネル解析における工学モデルや出力分布の影響を評価した。
39001040
幅広いアプローチ活動の取組及び研究の進展と課題
二宮 博正
電気評論 96(6), p.17-23(2011) ; (JAEA-J 09302) [link]
- 幅広いアプローチ(BA)活動は、核融合エネルギーの早期実現を目指してITERと並行して進める日欧共同事業である。2005年10月、文部科学省により、青森県六ヶ所村に国際核融合材料照射施設の工学実証・工学設計活動(IFMIF-EVEDA)及び国際核融合エネルギー研究センター活動(原型炉設計R&D調整センター,ITER遠隔実験センター,核融合計算センター),茨城県那珂市にサテライト・トカマク(JT-60の超伝導化改修)を実施することが決定された。その後、幅広いアプローチを実施するための日欧核融合エネルギー協定を締結し、日本原子力研究開発機構は文部科学省により日本の実施機関に指定された。このBA活動で実施する研究開発事業は、核融合原型炉への位置づけと、ITER計画への有益な支援活動を担う重要な役割がある。
39001041
核不拡散・核セキュリティ総合支援センターの設置とその活動
千崎 雅生
電気協会報 (1039), p.26-29(2011) ; (JAEA-J 09303) [link]
- 2010年4月の核セキュリティ・サミットにおいて日本政府は、核セキュリティ対策にかかわる支援を制度化し、恒常的なものとするため、アジア諸国をはじめとするグローバルな核セキュリティ体制強化に貢献するための「核不拡散・核セキュリティ総合支援センター」(以下、「総合支援センター」)を日本原子力研究開発機構に設置する旨表明した。これは、2008年7月のG8洞爺湖サミットにおいて、日本が3S、すなわち保障措置(Safeguard/nonproliferation),原子力安全(Nuclear Safety),核セキュリティ(Nuclear Security)に立脚した原子力エネルギー基盤整備に関する国際イニシアティブを開始することを提案したことに始まる。原子力に対する3S確保の重要性はますます高まっている。北朝鮮による核兵器の拡散や核テロの現実化といった懸念等は、原子力発電の深刻な事故と同じく国際社会にとって大変な脅威であり、その対策として核不拡散・核セキュリティの確保は、原子力安全とともに極めて重要である。かかる認識のもとで、総合支援センターは、核不拡散・核セキュリティ分野についてアジアを中心とした原子力新興国の支援を行うために、対象国のニーズを十分に把握し、日本政府,国内の関係機関、またIAEAをはじめ、EU,アメリカ,韓国など関係国と十分な連携を取りつつ、総合的な取組を行い、国際拠点としてふさわしい事業を今後展開していく。本稿では、総合支援センターの設置及びその活動について紹介する。
39001042
堆積岩分布地域における地形変化のモデル化に関する研究; 房総半島における検討
花谷 育雄; 宗像 雅広; 木村 英雄; 三箇 智二*
原子力バックエンド研究 18(1), p.3-23(2011) ; (JAEA-J 09304) [link]
- 高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、その長期的な安全性を確保するうえで、地下水流動に伴う人間社会への核種移行を評価する必要がある。本研究はその評価手法整備の一環として、地形変化による長期的な地下水流動への影響を評価するために、堆積岩分布地域である房総半島の4河川を対象として、河床縦断形変遷のシミュレーションを実施し、線的侵食プロセスを再現するとともに、氷期～間氷期の1サイクル分に相当する12.5万年間の侵食量を求めた。その結果、4河川ともほぼ類似したパラメータを使用して河床縦断形の再現ができた。また、房総半島の場合は地質が比較的軟らかいため従順化しやすく、隆起速度に見合った河床縦断形に変化することがわかった。地域的には、内湾に注ぐ河川と外洋に注ぐ河川とでは異なる地形変化を生じ、前者では期間を通じて河床高度があまり変わらず、海域は広範囲にわたって凹型の縦断形が現れるのに対し、後者では海水準変動の影響が大きく、期間中に河床高度が20～30m程度変化するとともに、現在の水深が30m以深の海域に凸型の縦断形が現れることが明らかになった。
39001043
MOX燃料施設から発生するプルトニウム系固体廃棄物の焼却技術
柴田 祐一
原子力eye 57(6), p.60-63(2011) ; (JAEA-J 09305) [link]
- 高速増殖原型炉「もんじゅ」及び高速実験炉「常陽」用のMOX燃料製造に伴い、プルトニウムで汚染したさまざまな固体廃棄物が発生する。これらの固体廃棄物は処分方法が確定するまでの間、当該サイトに保管している。保管の際の管理の合理化及び処分時のコストを低減するため、廃棄物の発生量の低減だけではなく、減容処理が必要となっている。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、MOX燃料製造開始当初から固体廃棄物の減容技術の開発を行ってきた。それらの成果の集大成としてプルトニウム廃棄物処理開発施設(PWTF)を建設し、減容技術の実証試験を行ってきた。実証試験において実廃棄物を処理して得られた知見を元に、MOX燃料製造設備から発生する廃棄物に最適化した焼却技術を新たに開発した。本稿ではMOX燃料製造設備から発生する廃棄物の焼却処理技術について述べる。
39001044
原子力機構・放射線標準施設棟に単色中性子校正場が完成
谷村 嘉彦
放計協ニュース (47), p.2-3(2011) ; (JAEA-J 09306) [link]
- 日本原子力研究開発機構では、中性子測定器の特性試験に必要な単色中性子校正場を放射線標準施設棟に完成させた。本校正場では、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供給できる。これにより、中性子測定器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可能となった。
39001045
Utilisation of OSL from table salt in retrospective dosimetry
藤田 博喜; Jain, M.*; Murray, A. S.*
保健物理 46(1), p.60-65(2011) ; (JAEA-J 09308)
- 食塩を利用した緊急時線量測定法は、これまでに幾つか提案されてきている。本研究では、日本で購入できる食塩を緊急時線量測定に利用するための基礎的研究及びその適用可能性を検討した。はじめに、食塩のうちアジ塩を使用して、光励起蛍光(OSL)線量測定法を適用するための条件について検討した。その結果、OSL法において必要となる加熱条件や測定条件を確立することができた。この測定条件を確立する中で、その発光源が、光励起蛍光(TL)の発光源と関連があることも見いだした。次に、確立した測定条件の汎用性を確認するために、種類の異なる食塩を用いて、OSL法による線量測定の可能性を検討した。その結果、今回用いた10種類の食塩のうち、6種類の食塩に適用可能であることがわかった。最後に、本測定方法の検出下限値を求め、15mGy程度と他の物質を用いたOSL法と比較して十分に低いものであることがわかった。以上のことから、さらなる検討は必要ではあるが、食塩を使ってOSL線量測定法により、緊急時の線量を求めることが可能であることを見いだした。
39001046
電子線と触媒を併用した揮発性有機物の実規模処理技術の開発
箱田 照幸
放射線と産業 (128), p.34-37(2010) ; (JAEA-J 09309) [link]
- 塗装・印刷工場などからの換気ガスに含まれる揮発性有機化合物(VOC)の電子線(EB)照射による分解処理を目的として、実験室規模の実験においてEB照射と触媒との組合せたVOCの分解や照射生成物の無機化技術の開発を進めてきた。この処理技術を、実際の大流量のVOC排ガスに適用するためには、実規模ガス流量条件に適した電子加速器や触媒装置の選定や、この条件下での動作確認並びに経済性評価などが必要である。本稿では、この目的のために実施した、数百m3/hの実規模ガス流量条件のVOC含有空気に適した処理試験装置を構築や、これを用いたVOC分解や照射生成物の無機化に関する試験結果を中心に紹介する。
39001047
ポーランドにおける電子線排ガス処理技術とその他の放射線工業利用技術の開発
Chmielewski, A. G.*; 箱田 照幸
放射線と産業 (130), p.15-19(2011) ; (JAEA-J 09310) [link]
- 本報告は、放射線利用振興協会が発行する雑誌「放射線と産業」第130号で特集される「国際的に展開する放射線産業利用の潮流」に、ポーランドの核化学研究所のAndrzej G. Chmielewski博士が寄稿した論文"Success of Flue Gas Cleaning by Electron Beam and Other Industrial Applications of Radiation Processing in Poland"の邦訳である。ポーランドにおける電子線排ガス浄化技術の開発状況,同研究所が所有する殺菌や高分子改質用などの電子線,γ線照射施設や、これらの施設を利用して開発された製品などについて紹介されている。
39001048
韓国における電子線を用いた排水処理の成功例
Han, B.*; Kim, J. K.*; Kim, Y.*; Choi, J. S.*; Lee, M. J.*; 田口 光正
放射線と産業 (130), p.20-23(2011) ; (JAEA-J 09311) [link]
- 繊維の染色プロセスでは、大量の水や水蒸気を消費し、着色排水が排出される。実験室規模の試験やコスト試算の結果、日量1,000m3の排水に対し、1MeV, 40kWの電子加速器が選定され、1997年に電子線を用いたパイロットプラントが韓国の大邱染色工業団地(DDIC)に建設された。このプラント試験では、電子線照射による排水の一次処理により、生物処理に必要な時間が短縮され、TOC(全有機炭素)やCODCr(化学的酸素要求量), BOD5(生物学的酸素要求量)が著しく減少する結果が得られた。このようにプロセスの経済性や処理効率の向上が確認されたことを受け、2005年にDDIC内の既存の排水処理施設内に1MeV, 400kWの電子線加速器を用いた、排水処理能力10,000m3/日の商業プラントが建設された。この商業プラントでは、1kGyの照射により排水の処理効率が改善され生物処理の時間が短縮できた。このプラントの全建設費は400万ドルで、運転費用は年間100万ドル未満に抑えられ、排水1m3あたり約0.3ドルで処理される。
39001049
オーステナイト系ステンレス鋼の高ひずみ速度による微視的残留応力
鈴木 賢治*; 田邊 裕治*; 菖蒲 敬久
保全学 10(1), p.57-63(2011) ; (JAEA-J 09312) [link]
- 低速から高速のひずみ速度で塑性変形させたオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの微視的残留応力について評価した。SPring-8による放射光応力測定の結果、微視的残留応力の形成にはひずみ速度依存性が存在することを明らかにした。加えて、111回折のように弾性異方性を考慮したヤング率が大きくなる回折面では圧縮応力、200回折のようにヤング率が小さくなる回折面では引張応力が得られることを明らかにした。
39001050
耐放射線性の炭化ケイ素半導体デバイスの開発
大島 武; 小野田 忍; 田中 保宣*; 新井 学*
Isotope News (686), p.8-12(2011) ; (JAEA-J 09313)
- 耐放射線性炭化ケイ素(SiC)デバイスの開発に関して、原子力機構がこれまで行ってきた研究・開発を中心にレビューする。具体的には、SiC金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET),金属-半導体FET(MESFET)及び静電誘導型トランジスタ(SIT)といった、異なる構造を有するSiCトランジスタのγ線耐性を検討した結果について紹介する。SiC MOSFETでは、従来のシリコン(Si)MOSFETに比べて二桁高い、数MGyまでの耐放射線性を示すことを紹介する。加えて、MOSFETの耐放射線性は酸化膜の作製方法により異なり、水蒸気による酸化の方が乾燥酸素による酸化に比べて優れた耐性を示すこと、この理由が、γ線照射により酸化膜/半導体界面に発生する欠陥(界面準位)量が酸化方法により異なるためであることを説明する。さらに、酸化膜を有さないMESFET及びSITでは、MOSFETを超える10MGy耐性を有することを紹介する。
39001051
マルチスケールシミュレーションを用いた放射線被ばく影響評価; 放射線生物学と放射線防護学を繋ぐ新たなツール
佐藤 達彦
Isotope News (687), p.12-16(2011) ; (JAEA-J 09314)
- 近年急速に普及しつつある粒子線治療の治療効果推定や宇宙飛行士の宇宙線被ばくリスク評価のためには、被ばくに起因するDNA損傷や細胞致死などを全身スケールで評価する必要があり、ミクロとマクロを融合したマルチスケールシミュレーションが不可欠となる。そこでわれわれは、ミクロスケールとマクロスケールの解析手法を有機的に統合し、DNAや細胞などミクロスケールにおける電離密度分布(通称y分布)を全身スケールで計算可能な新たなマルチスケールシミュレーション手法を確立した。そして、得られたy分布をRBEの指標とした新たな放射線被ばく影響評価モデルを構築した。本稿では、LETとyの概念の違いについて解説するとともに、確立したマルチスケールシミュレーション手法の概要及び応用例を紹介する。
39001052
放射光X線光電子分光を用いた超熱酸素分子線に誘起されるNiTi表面酸化過程の解明
山崎 大地*; 宗和 誠*; 岡田 美智雄*; 寺岡 有殿; 笠井 俊夫*
Journal of the Vacuum Society of Japan 54(5), p.307-312(2011) ; (JAEA-J 09315)
- Dtailed studies on the initial oxidation process of NiTi with a 2 eV hyperthermal oxygen molecular beam (HOMB) and thermal O2 in the backfilling have been conducted. The oxidation processes are monitored by X-ray photoemission spectroscopic measurements in conjunction with synchrotron radiation. In the oxide formation process at higher oxygen coverage, HOMB has the advantage in the dissociation process of O2 molecule and can grow TiO2 layers with the underlying TiOx-rich and/or Ni-rich layers even at room temperature. Surface annealing enhances the diffusion atoms and as a result, the efficiency of Ti oxide formation. We succeeded in fabricating thick Ni-free TiO2 layer, possibly blue colored rutile TiO2, combining HOMB and surface annealing.
39001053
有害金属を捕まえろ!; 水銀を検出,除去するDNA結合ハイドロゲル
下条 晃司郎
化学 66(6), p.65-66(2011) ; (JAEA-J 09316)
- 2010年の注目論文の紹介として、有害金属の1つである水銀イオンの検出・除去を可能にする新規バイオマテリアルを解説した。ここではチミンと水銀イオン間の相互作用によるオリゴヌクレオチドの構造変化を利用して、水銀イオンの目視蛍光検出が達成された。さらに、アクリルアミドを共重合することで、水銀イオンを大量に処理するハイドロゲルが開発された。
39001054
期待の若きケミカルエンジニア,1; 異端児からのメッセージ
下条 晃司郎
化学工学 75(4), p.244-245(2011) ; (JAEA-J 09317)
- 化学工学会の研究奨励賞の受賞対象となった研究の経緯と将来の抱負について紹介した。ただし、研究内容の詳細ではなく、研究の経緯,ブレークスルー,将来展望といった苦労や夢を語る読みものとして解説した。
39001055
大強度中性子源を用いた中性子ビジュアルセンシング技術
呉田 昌俊; 瀬川 麻里子; 高峰 潤
可視化情報 31(122), p.116-121(2011) ; (JAEA-J 09318)
- 研究用原子炉や大型加速器で発生させた大強度の中性子を利用することにより、類似の技術では実現できなかったさまざまな可視化や計測が実現している。本稿では、中性子ビジュアルセンシングの基礎と特長、定常中性子源を用いた高速度連続可視化計測技術、高速スキャン3次元動体可視化技術、マルチビーム3次元速度計測技術、パルス中性子源を用いた中性子エネルギー選択型可視化計測技術に関して原子力分野への適用例を中心に体系的に紹介する。これらの技術は、非接触で金属容器内の動体の高時間分解能での可視化、3次元速度の計測、物質を識別した可視化や計測などが実現しており、原子力機器の研究開発や産業機器内の可視化などに利用されている。
39001056
原子炉ドシメトリーの高精度化・高信頼化に向けた中性子スペクトルアンフォールディング法の現状と課題
前田 茂貴; 井口 哲夫*
日本原子力学会和文論文誌 10(2), p.63-75(2011) ; (JAEA-J 09319) [link]
- 中性子スペクトルアンフォールディングは多重放射化箔の反応率から逆問題を解くことによってスペクトルを求める手法であり、原子炉ドシメトリーにおいて中性子照射場のキャラクタリゼーションで用いられる技術である。今日まで、多くのスペクトルアンフォールディングコードが開発され、性能が相互比較,検証されてきているが、使用するアンフォールディングコード,応答関数及び初期推定スペクトルやその共分散などの入力データの準備における標準的な手法は確立されているとは言えない。本論文は、放射化箔を用いた原子炉ドシメトリーにおける中性子スペクトルアンフォールディングの現状について調査し、典型的な高速中性子照射場において異なるコードから得られた解スペクトルを比較することで、その妥当性等について確認した。解スペクトルは使用する理論,解析コード及び初期推定スペクトルに大きく依存する結果となった。また、原子炉ドシメトリーの高精度化,高信頼化に向けた中性子スペクトルアンフォールディングの核データ,手法の標準化等の課題についてまとめた。
39001057
イオン認識を利用したイオン液体抽出システム
下条 晃司郎; 後藤 雅宏*
日本イオン交換学会誌 22(2), p.65-72(2011) ; (JAEA-J 09320) [link]
- イオン液体は水や有機溶媒と異なる特徴を持つため、第3の液体として注目を浴びている。われわれはイオン液体の特異的な性質に注目し、イオン液体を抽出媒体とした液-液抽出法の開発を重ねてきた。本稿では環状化合物のサイズ認識を利用したイオン液体-水二相系における金属イオン及びタンパク質の抽出について解説する。さらに、イオン液体に抽出されたタンパク質を生体触媒反応へ応用し、イオン液体の生体触媒反応場としての可能性についても議論する。
39001058
架橋型キレート多孔性シートの動的吸着容量の空間速度依存性
和田 剛*; 石原 量*; 三好 和義*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 浅井 志保; 山田 伸介*; 廣田 英幸*
日本イオン交換学会誌 22(2), p.47-52(2011) ; (JAEA-J 09321) [link]
- 無機イオンを分析する際には、ターゲットとなるイオンの濃縮や精製が必要となる。これらの操作を迅速に行うためには動的吸着容量が大きいことが有利である。本研究では、架橋した高分子鎖を多孔性高分子の細孔表面へ修飾することにより、動的吸着容量に優れた分離材料の開発を目指した。基材には細孔径1μmのポリエチレン製多孔体を採用し、放射線グラフト重合によってイミノ二酢酸基を持つ架橋高分子鎖を付与した。本材料では、多孔体細孔表面に付与した高分子鎖へ効率よくターゲットが接触でき、さらに、架橋することによって、イミノ二酢酸基に捕捉されたターゲットの高分子鎖相内における拡散が抑制され、非架橋型の多孔体に比べて動的吸着容量が向上する。イミノ二酢酸基だけでなく、イオン交換基の場合でも、架橋によって同様の効果が期待される。
39001059
弾塑性破壊力学パラメータに基づく繰返し過大荷重による配管材のき裂進展評価法の提案
山口 義仁; Li, Y.*; 杉野 英治*; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄
日本機械学会論文集,A 77(777), p.685-689(2011) ; (JAEA-J 09322) [link]
- 耐震設計時に想定した地震動を超える大きさの地震動が観測された新潟県中越沖地震や残余のリスクも考慮するよう改定された耐震設計指針を受けて、原子炉機器の耐震安全性に関し、大規模な塑性変形を伴う繰返し荷重によるき裂進展評価が重要である。繰返し荷重による疲労き裂進展速度は通常、応力拡大係数範囲(ΔK)を用いて評価される。しかし、応力拡大係数は小規模降伏条件下で適用可能な概念であるため、それを超える負荷に対して弾塑性破壊力学パラメータJ積分を用いたき裂進展評価方法を検討した。配管材料を用いたき裂進展試験結果から、繰返しき裂進展には疲労き裂進展と延性き裂進展が重畳していることが示された。また、過大荷重後のき裂進展速度の遅延効果に関して、ΔKに基づくWheelerモデルにJ積分を導入した新たなモデルを提案し、実験から得られた遅延効果を評価するためΔJを適用したモデルを提案した。これらから、疲労き裂進展及び延性き裂進展並びに過大荷重後の遅延効果を考慮したき裂進展評価法を提案した。
39001060
原型炉ブランケット設計用2次元核熱連成コードDOHEATの開発
宇藤 裕康; 飛田 健次; 染谷 洋二
プラズマ・核融合学会誌 87(2), p.118-124(2011) ; (JAEA-J 09323) [link]
- 多様なブランケットについて、より適切なモデル化で核熱設計を行うため、2次元輸送計算コードDOT3.5と2次元伝熱解析コードを組合せた2次元核熱連成コードDOHEATを開発した。DOHEATは、Sn法に基づく2次元輸送計算コードDOT3.5及びJENDL-3.1をもとにした群定数ライブラリーFUSION-40を用いて輸送計算を行い、得られた中性子及びγ線スペクトルから2次元化したAPLLE-3を介して、核発熱率やTBR等の物理量を計算する。また、得られた核発熱率及び材料物性データを用いて伝熱解析を行い定常状態における温度分布を算出する。DOHEATには、描画形式で計算体系を構築できるユーザーインターフェイスを導入し、2次元的に配置された内部構造を適切に模擬し、解析することが可能となった。常に多くの計算回数を要する増殖材及び増倍材等の量の最適化では、1次元ANIHEATコードとDOHEATコードを組合せて用いることによりさまざまなブランケット概念設計が効率よく進められると考えられる。
39001061
水中レーザ切断による原子炉解体技術
小林 紘二郎*; 井田 俊雄*; 山口 健志*; 大道 博行; 村松 壽晴; 佐野 一哉; 坪井 昭彦*; 社本 英泰*; 池田 剛司*
溶接技術 59(7), p.64-69(2011) ; (JAEA-J 09325)
- 福井県庁と福井県の「エネルギー研究開発拠点化計画」をコーディネートする若狭湾エネルギー研究センター(以下、「エネ研」)が連携し、原子炉廃止措置研究開発センター(以下、「ふげん」)の新型転換炉原型炉施設の廃止措置とレーザ応用技術の研究を進める日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」)敦賀本部の協力を得て、高品質固体レーザ(ファイバーレーザ)を利用した原子炉や大型構造物の解体技術の実証化研究を行い、福井発の先端技術を国内外にアピールするとともに、原子炉解体技術等への応用展開を図る研究開発を進めている。廃止措置関連技術の研究やレーザ関連技術の産業利用を推進する中、エネ研とレーザックスは、原子力機構・大学・公設試験研究機関・福井県内企業等の協力も得て、運転終了後の原子炉解体に適した複数技術を比較検討した結果、水中レーザ切断法を有効な原子炉施設の廃止措置技術として選定した。本投稿では、われわれが進める水中レーザ切断の研究開発の取組概要について紹介する。
39001062
粒状体個別要素法によるHLW処分坑道における熱-応力連成解析
清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
材料 60(5), p.470-476(2011) ; (JAEA-J 09326) [link]
- 本研究では、HLW地層処分において廃棄体定置後にニアフィールド環境に生じる熱-水-応力連成現象を評価することを目的とし、まずは粒状体個別要素法を用いた岩盤を対象とした熱-応力連成解析モデルの開発を行った。さらに、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施された室内及び原位置試験結果と数値解析結果の比較により開発した熱-応力連成解析モデルの検証を行った。その結果、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的よい一致を示すことがわかった。しかし、定量的により精度の高い解析を行うためには、今後、粒子の微視的パラメータの温度依存性などといったさらなる改良が必要である。
39001063
In situ neutron diffraction during thermo-mechanically controlled process for low alloy steels
友田 陽*; 徐 平光; Oliver, E. C.*; Paradowska, A.*
In-Situ Studies with Photons, Neutrons and Electrons Scattering , p.175-190(2010) ; (JAEA-J 09328) [link]
- Neutron diffraction has been employed to study microstructural evolution in situ during heat treatment or thermo-mechanically controlled process for low alloy steels. Transformation kinetics, texture, carbon enrichment and internal stresses can be tracked and these data are useful to develop new processing to realize optimum microstructures.
39001064
Numerical analysis of a toroidal rotation effect on the type-I ELM in JT-60U
相羽 信行; 大山 直幸; 小島 有志; 徳田 伸二*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.74-78(2010) ; (JAEA-J 09329) [link]
- JT-60Uにおける実験で観測されている"プラズマの回転周波数とELMの発生周波数との相関"を引き起こす物理機構を解明するため、JT-60Uにおいて回転分布の異なる2つのtype-I ELMが発生している放電の数値安定性解析を行った。その結果、プラズマ電流と同じ方向に回転しているプラズマでは回転の影響を考慮しなくても周辺MHDモードが不安定になり得る状態であるが、逆方向に回転しているプラズマは実験的にtype-I ELMの発生しているプラズマにもかかわらずMHDモードに対して安定な状態であることがわかった。そこで、この逆方向に回転しているプラズマにおいて"プラズマ回転の影響"を考慮した安定性解析を行い、その結果この平衡も不安定になり得る状態になることを明らかにした。この結果は、プラズマ回転がELMの発生条件に影響を与えるパラメータであり、前述の"ELM発生周波数"に影響を与えうることを数値的にも示したものである。
39001065
Simulation of power exhaust in edge and divertor of the SlimCS tokamak demo reactor
朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 川島 寿人; 飛田 健次; 滝塚 知典
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.136-141(2010) ; (JAEA-J 09330) [link]
- 原型炉SlimCS(核融合出力3GWクラス、プラズマからの排出されるパワーはおよそ500MW)における熱処理について、SONICコードにより検討を行った。SONICコードは、磁力線に沿う方向と垂直な方向の2次元メッシュ上で、プラズマ流体コード(SOLDOR),モンテカルロ法による中性粒子輸送コード(NEUT2D)及び不純物輸送コード(IMPMC)を収束まで反復計算を行う複合コードである。周辺プラズマへアルゴンガスの入射を行い、プラズマ周辺部とダイバータにおける放射損失パワーを増加させダイバータ板への熱負荷は低減する際の放射損失パワーの分布を検討した。以前のモデル計算(不純物イオンの分布をプラズマイオンに対する割合と仮定し、放射損失モデルを使用)では、ダイバータ板への熱・粒子輸送による熱負荷は低減するが、ダイバータ板上流での放射パワーが局所的で大きく、ダイバータ板で7MWm-2以下に低減することは難しい結果であった。今回の不純物イオンの物理的輸送過程を考慮したモデルでの解散結果と比較した。
39001066
Design study of the divertor Thomson scattering system for JT-60SA
梶田 信*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔; 大野 哲靖*; 仲野 友英
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.157-162(2010) ; (JAEA-J 09331) [link]
- Feasibility study of the divertor Thomson scattering measurement system for JT-60SA is carried out. A case study of different optical configuration reveals that both laser transmission optics and collection optical system are to be embedded in the lower narrow port plug. From the perspective of the laser induced damage threshold, the size and the material for the laser transmission mirror are assessed. Moreover, the performance of the detection system with using polychromator is investigated by use of numerical method, and the transmission wavelength ranges of optical filters are optimized. It is shown that four detector channels are at least necessary for the polychromator, and the measurement accuracy becomes best when the detector channel is six.
39001067
Present status of the accelerator system in the IFMIF/EVEDA project
神藤 勝啓; Vermare, C.*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.174-179(2010) ; (JAEA-J 09332) [link]
- 国際核融合材料照射施設(IFMIF)は核融合材料開発のための重要な施設であり、その工学実証及び工学設計活動(EVEDA)が2007年7月から開始されている。IFMIFは三つの主要なシステムから構成されているが、そのうちの一つである加速器系の主な目的は、下流の液体リチウムターゲットシステムに安定に供給して1018個/m2/sの中性子束を発生させるために、2機の線形加速器で40MeV/250mAの重水素正イオン(D+)の連続ビームを生成することである。EVEDAにおける加速器系の主な活動は、IFMIF加速器実機の低エネルギー部にあたる入射器,RFQリナック,超伝導リナックの初段で構成される原型加速器による工学実証と、その成果を含めたIFMIF加速器の工学設計である。この論文では、日本と欧州の各実施機関で設計,製作及び個別試験をして、六ヶ所村の国際核融合エネルギー研究センター内IFMIF/EVEDA開発試験棟で統合試験をする9MeV/125mA D+ビームの原型加速器の各構成機器の事業開始から2年間に行った設計及びその基礎となるビーム力学研究の成果について、事業チームの観点から報告する。
39001068
Radiation shielding design for IFMIF/EVEDA accelerator vault
大西 世紀; 前原 直; 榊 泰直; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 今野 力
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.190-192(2010) ; (JAEA-J 09333) [link]
- 現在IFMIF/EVEDA計画では六ヶ所サイトに試験用の重陽子加速器施設が建設されている。この建設に先立ち、加速器室の遮へい設計を行った。当研究ではIFMIF/EVEDA加速器室のプロトタイプモデルに対し、モンテカルロ輸送計算コードMCNPとFENDL/MC-2.1断面積ライブラリを用いた。計算の結果、実効線量率は加速器室外壁上のビームダンプ最近傍点で0.5μSv/h、ビーム軸延長線上の点では0.05μSv/hとなり、常時立入り可能な管理区域の基準を満たしていることを確認した。
39001069
Numerical simulation analysis for the divertor plate of DEMO reactor
Liu, C.; 飛田 健次
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.197-201(2010) ; (JAEA-J 09334) [link]
- 原型炉のダイバータ板で除熱可能な最大熱流束をFLUENTコード解析によって調べた。ダイバータ板はモノブロック型タングステンアーマと低放射化フェライト鋼配管から構成され、290℃, 150気圧の加圧水で冷却すると仮定した。この結果、タングステンの熱膨張率はフェライト鋼よりも小さいため、タングステンアーマが冷却配管の内圧を支えることになり、一次応力はほとんど問題にならないことがわかった。フェライト鋼の使用温度上限と配管内の熱応力による二次応力が最大熱流束の決定要因であり、この評価値は5MW/m2であった。熱流束を改善する方策として、配管径を小さくする方法及びSiC/SiC配管にする方法を提案した。
39001070
Development and design of the negative-ion-based NBI for JT-60 Super Advanced
花田 磨砂也; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 菊池 勝美; 小又 将夫; 小島 有志; 藻垣 和彦; 根本 修司; 能登 勝也; 大麻 和美; 大島 克己; 佐々木 駿一; 清水 達夫; 田中 豊; 梅田 尚孝; 薄井 勝富; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.208-213(2010) ; (JAEA-J 09335) [link]
- 原子力機構では、JT-60SAに向けた負イオンNBI装置の開発及び設計を進めている。特に、開発に関しては、500keV, 22Aの重水素負イオンビームの生成に向けて、既存のJT-60負イオン源を改良し、JT-60負イオンNBI装置に取り付けて、試験を行っている。現在、開発の最優先課題である負イオン源の高エネルギー化を精力的に進めている。負イオン源内の電極間のギャップ長を従来よりも伸張することによって、イオン源に印加可能な加速電圧を従来の400kVから要求性能である500kVまで改善した。加えて、イオン引き出し領域の1/5を用いて、世界に先駆けて、500keV, 3Aの高エネルギー水素負イオンビームの生成に成功した。負イオン源の高エネルギー化と並行して、JT-60SAにおける100秒入射に向けて、既設のJT-60負イオンNBI装置の長パルス化を図った。負イオン源内の電極熱負荷を従来より20%低減し、同装置の限界である30秒入射を実現した。その結果、入射時間とパワーの積である入射エネルギーは世界最大値80MJに到達し、プラズマの高性能化に大きく貢献した。
39001071
Development of prototype YAG laser amplifier for the edge Thomson scattering system in ITER
波多江 仰紀; 林 利光; 谷塚 英一; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 矢作 鎌一*; 信夫 克也*; 小野 武博; 草間 義紀
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.253-258(2010) ; (JAEA-J 09336) [link]
- An edge Thomson scattering system for ITER is a diagnostic system which measures electron temperature and density at the peripheral region in the plasma (r/a > 0.85). Required measurement ranges for the electron temperature and density are 50 eV < Te < 10 keV and 5×1018 < ne < 3×1020 m-3, respectively. The spatial and the temporal resolutions are 5 mm and 10 ms, respectively. A high-energy (5 J) and high repetition-rate (100 Hz) Q-switch Nd:YAG laser system is necessary to satisfy measurement requirements above. We have been developing the YAG laser system for ITER. We have developed a prototype high-power laser amplifier. Since the laser efficiency of solid-state laser is low in generally (～ 2%), heat removal from the amplifier is crucial. In the amplifier design, we carried out heat analysis to optimize the cooling design. To realize 5 J of output energy, more than 1.6 J of energy needs to be extracted from one laser rod. In the initial laser amplification test, the extracted energy was limited ～1.4 J by a lateral depumping effect. We have changed a cooling flow tube for the laser rod made by borosilicate glass to samarium-doped glass in order to deplete an infrared light emission. The Sm-doped flow tube was successfully suppressed the lateral depumping, and consequently the extracted energy reached up to 1.76 J. We have obtained a prospect of the real laser amplifier production from the results.
39001072
Conceptual design of polychromator for Thomson scattering system in JT-60SA
東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 伊丹 潔
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.288-293(2010) ; (JAEA-J 09337) [link]
- トムソン散乱計測用の光伝送ファイバー透過率の大幅な損失がJT-60Uの18年間の運転後に確認された。よって、JT-60SAにおいて高温の電子温度を計測するために、ポリクロメータ内のフィルター構成の最適化が必要である。そのために光ファイバーの中性子やγ線からの影響を評価する必要がある。本発表では、ポリクロメータ内のフィルター構成の最適化をJT-60SAのプラズマパラメータを対象に行った。計測における電子温度(Te)や電子密度の誤差(相対誤差)の時間発展を、耐放射線ファイバーの使用した場合での見積もりを行い、同時に、JT-60Uにおいて使用された放射線耐性のない光ファイバーを採用した場合の相対誤差も算出し、耐放射線ファイバーとの比較を行った。耐放射線ファイバーでのTe>10keVにおける平均相対誤差の時間発展は運転開始から11年程で3～5%から1%程度しか増加しない。しかし、JT-60Uでのファイバーを使用した場合、平均相対誤差は7～8%程度で、特に温度によっては相対誤差が10%を超える場合もあり測定が困難になりうることがわかった。
39001073
SCONE code; Superconducting TF coils design code for tokamak fusion reactor
宇藤 裕康; 礒野 高明; 長谷川 満*; 飛田 健次; 朝倉 伸幸
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.304-309(2010) ; (JAEA-J 09338) [link]
- 炉概念を幅広くサーベイするため、TFコイルを簡便かつシステマティックに設計できるTFコイルの設計コードを開発した。トカマク型核融合炉において、トロイダル磁場(TF)コイルは最重量物であり、炉の出力密度に直結する最大磁場を決める重要なコンポーネントの一つである。TFコイルで生成可能な最大磁場は、導体の運転電流密度及び、構造材の設計応力,クエンチ対策の安定化銅の量によって求められる。本設計コードでは、コイルの高さや幅などのサイズ,超伝導線材の種類,運転条件を与えることにより、常伝導遷移時のヒートバランスから安定化銅の占有面積を求め、コイルに掛かる電磁応力としてフォン・ミーゼス応力を計算し、それらを満足する最大形成磁場をシステマティックに求めることが可能である。このTFコイル設計コードを用いて、ITERのTFコイルシステムによる最大形成磁場と比較したところ、ほぼ一致する結果が得られた。
39001074
Action-angle representation of waves and instabilities in flowing plasmas
廣田 真
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.463-470(2010) ; (JAEA-J 09339) [link]
- プラズマの安定性に対する流れの効果は近年の核融合研究や宇宙物理学において解明すべき重要な課題である。これに対する普遍的な理解を得るには、ハミルトン系の安定性理論に基づいて、モードのエネルギー(波のエネルギー)を求めるのが有用であり、負のエネルギーを持つモードは流れの不安定性メカニズムと密接に関連する。ただし、プラズマのような無限自由度系において存在する連続モード(連続スペクトル)に対しては、波のエネルギーの計算は自明でなく、ハミルトン力学的研究も未開拓である。本研究は揺らぎの作用・角変数表示を行うことに成功し、連続モードも含めた波のエネルギーの計算法を導出した。これにより、さまざまな流れの不安定性に対して力学的な解釈が可能となる。
39001075
Development of virtual private network for JT-60SA CAD integration
大島 貴幸; 藤田 隆明; 関 正美; 川島 寿人; 星野 克道; 柴沼 清; Verrecchia, M.*; Teuchner, B.*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9 , p.620-624(2010) ; (JAEA-J 09340) [link]
- JT-60SA計画では、日欧に分散する原子力機構とEUがCADを使用し、調達機器の設計が進められている。CADデータは、機器ごとにファイルサーバで管理されるが、それらを共通のデータとして扱うには、日本の実施機関である原子力機構のイントラとは物理的に切り離されたJT-60SA用の独立ネットワークを日欧間で構築することとした。このたび、VPN暗号化技術を使い、ネットワークセキュリティを維持しつつ、低価格で、機動性の高いネットワークを目指して開発を進め、2009年7月に、那珂とEUガルヒンとの間でVPN通信を開通させた。設計統合の進捗に合わせて、日欧のネットワークインフラの共有化を段階的に構築していく予定である。さらに、JT-60SAの運転開始時には、BA活動を同センターで展開するIFERCプロジェクトと協力して、六ヶ所サイトからJT-60SAへの遠隔実験参加の試験を行うことが計画されており、また、JT-60SA実験時には、EUから大規模な実験データへアクセスすることも想定する必要があることから、今後は、遠隔実験参加にかかわる技術開発への貢献も視野に入れ開発を進める。
39001076
Grain boundary characteristics evaluation by atomistic investigation methods
加治 芳行; 都留 智仁; 渋谷 陽二*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1215 , 6p.(2010) ; (JAEA-J 09341) [link]
- 本研究では、粒界の代表的な例として、対応(CSL)粒界,小角度(SA)粒界及びランダム粒界の3タイプについて検討した。最初に、CSL粒界の粒界エネルギーと原子配置について第一原理密度汎関数法(DFT)と原子埋め込み法(EAM)を用いて評価した。その後、SA及びランダム粒界を同じEAMを用いて構築し、その基礎特性を離散転位動力学モデルとボロノイ多面体解析手法により評価した。その結果、CSL及びSA粒界の応力分布は、粒界コア周辺に局所化していることがわかった。それに対して、ランダム粒界は、五角形面を多く持つ多面体で校正されており準結晶に近い、CSL粒界等とは全く異なる構造を示すことがわかった。
39001077
Multiscale modeling of helium-vacancy cluster nucleation under irradiation; A Kinetic Monte-Carlo approach
鈴土 知明; 山口 正剛; 蕪木 英雄; 海老原 健一
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1215 , 7p.(2010) ; (JAEA-J 09342) [link]
- 第一原理計算法とオブジェクトキネティックモンテカルロ法を組合せて、照射下におけるヘリウム空孔クラスター形成研究を行った。対象とした材料はbcc鉄及びfcc鉄であり、これらはそれぞれフェライト・マルテンサイト鋼及びオーステナイト鋼の代替材料である。第一原理計算では点欠陥に移動エネルギーやヘリウムや空孔のそれらのクラスターからの分離エネルギーを計算して、オブジェクトキネティックモンテカルロ計算の入力パラメータとした。われわれは特にヘリウム注入などの高ヘリウム生成の照射条件でのシミュレーションに注目した。そしてクラスター形成や空孔,格子間原子やヘリウム原子などの点欠陥の行き先を追跡した。その結果、カスケード内のクラスター形成を無視した場合、2つの結晶間で点欠陥の移動エネルギーが著しく異なるにもかかわらずヘリウム空孔クラスター形成については大きな違いがないことがわかった。
39001078
Electronic structure of La(Fe0.88Si0.12)13
鎌倉 望; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 藤田 麻哉*; 藤枝 俊*; 深道 和明*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1262 , 6p.(2010) ; (JAEA-J 09343) [link]
- La(Fe0.88Si0.12)13 shows peculiar magnetic properties such as the first order paramagnetic-ferromagnetic transition and magnetic-field induced metamagnetic transition accompanied by the lattice expansion. The practical application using the magnetic transition temperature controlled by hydrogen absorption is expected in this compound. Here, the electronic structure of La(Fe0.88Si0.12)13 has been investigated by photoemission spectroscopy using synchrotron soft X-rays. The Fe 3s core-level photoemission spectra below and above the Curie temperature TC exhibit a satellite structure at ～ 4.3 eV higher binding energy than the main peak, which is attributed to the exchange splitting due to the local moment of Fe. The valence band photoemission spectrum shows temperature dependence across the TC. The temperature dependence of the photoemission spectra is discussed based on the difference between the electronic structure in the ferromagnetic phase and that in the paramagnetic phase.
39001079
Anisotropy of antiferromagnetic spin fluctuations in the heavy fermion superconductors of CeMIn5 and PuMGa5 (M=Co, Rh)
酒井 宏典; 神戸 振作; 徳永 陽; 芳賀 芳範; Baek, S.-H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1264 , p.69-79(2010) ; (JAEA-J 09344) [link]
- 重い電子系CeMIn5とPuMGa5 (M=Co, Rh)において、核磁気共鳴(NMR)法を用いて微視的に反強磁性スピン揺らぎの異方性を調べた。ナイトシフトと核スピン格子緩和率1/T1のデータは、これらの非通常型超伝導体の通常状態におけるXY型の異方性を示唆した。さらに、正方晶115型超伝導体では、常伝導体であるUFeGa5や反強磁性体UPtGa5や、NpCoGa5, NpFeGa5などに比べて、その異方性は大きくなっており、XY型の反強磁性揺らぎの強い系ほど超伝導転移温度が高いということがわかった。
39001080
Seismic tomography investigation in 140m gallery in the Horonobe URL project
杉田 裕; 中村 隆浩; 真田 祐幸; 相澤 隆生*; 伊東 俊一郎*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1265 , p.39-44(2010) ; (JAEA-J 09345) [link]
- 日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町に分布する堆積岩の深部地質環境を調査することにより地層処分技術に関する信頼性の向上を行っている。放射性廃棄物を深部地層に処分するために坑道を地下深部に掘削する場合、坑道の周囲には掘削影響領域が発生する。地下140mの調査坑道において、原位置掘削影響試験を行った。試験では、弾性波トモグラフィー調査を行った。調査領域は、坑道壁面近傍の3m四方のエリアである。調査坑道の掘削の進捗とともに弾性波トモグラフィー調査を繰り返し行い、坑道周囲に弾性波速度の変化領域が観測された。弾性波トモグラフィー調査は、坑道周囲に発生した掘削影響領域を捉えることができた。
39001081
Prevention of segregation of pore former by granulating with MOX powder in low density pellet fabrication for fast breeder reactors
村上 龍敏; 青野 茂典
Proceeding of 5th International Granulation Workshop (CD-ROM) , 10p.(2011) ; (JAEA-J 09346)
- 原子力機構では、高速増殖炉もんじゅのMOX燃料製造技術の開発を行っている。MOX燃料ペレットは、原料となるMOX粉末をタブレット造粒法により造粒した後、圧縮成型,焼結して製造する。高速増殖炉もんじゅ燃料ペレットは、低密度仕様であるため、MOX粉末に有機添加物である密度降下剤を添加・混合して製造する。ペレットに含まれる密度降下剤は、焼結中に熱分解し、MOXペレット中に気孔を形成させる。従来、密度降下剤は、造粒粉末に添加・混合していたが、密度降下剤の比重がMOX粉末に比べ非常に軽いため、MOX粉末中に偏析し、燃料ペレットの密度のばらつきが大きくなるという問題があった。このため、造粒前の粉末に添加・混合し、造粒粉末内に密度降下剤を閉じ込めることとした。この結果、密度降下剤の偏析が抑制され、密度のばらつきが小さくなった。
39001082
Estimation of acceptable beam trip frequencies of accelerators for ADS and comparison with performances of existing accelerators
武井 早憲; 西原 健司; 辻本 和文; 大井川 宏之
Proceedings of 1st International Workshop on Technology and Components of Accelerator-driven Systems (TCADS-1) , p.231-241(2011) ; (JAEA-J 09347)
- 現存する大出力陽子加速器では経験上頻繁にビームトリップ事象が発生するため、加速器駆動核変換システム(ADS)の未臨界炉を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。このビームトリップがADSの未臨界炉を構成する4か所の部位(ビーム窓,燃料被覆管,内筒,原子炉容器)に与える影響を調べるため熱過渡解析を実施した。熱過渡解析では、歪み振幅から許容トリップ頻度を算出する方法を統一するなど、従来の解析に修正を加えた。その結果、許容ビームトリップ頻度は年間50～ 2 × 104回となった。この許容ビームトリップ頻度を現状の加速器の運転データから推測されるADS用陽子加速器のビームトリップ頻度と比較したところ、既にビームトリップ時間が10秒以下のビームトリップ頻度は許容値を満足していた。一方、ビームトリップ時間が5分を超えるビームトリップ頻度については許容値を満足するために、約30分の1に減少させる必要があることがわかった。
39001083
Quantitative evaluation of gas entrainment by numerical simulation with accurate physics model
伊藤 啓; 小泉 安郎*; 大島 宏之; 河村 拓己*
Proceedings of 2011 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '11) (CD-ROM) , p.2085-2092(2011) ; (JAEA-J 09349)
- ナトリウム冷却大型炉の設計研究において、原子炉容器のコンパクト化に伴う熱流動課題の評価が重要である。ガス巻込み現象もその1つであり、自由液面渦によって誘起されるガス巻込みの発生条件については多くの研究が実施されている。しかし、ガス巻込み現象が高速炉に与える影響を明らかにするためには、ガス巻込み発生のみでなくガス巻込み量の評価を行うことが重要であり、本研究では、くぼみ渦実験を対象とした数値解析を行うことでガス巻込み量の評価を実施した。その結果、数値解析結果はガス巻込み量を過大評価したが、液相流量とガス巻込み量の関係を定性的に再現することには成功しており、数値解析によってガス巻込み量を評価できる見通しを得た。
39001084
Development of full-size mockup bushing for 1 MeV ITER NB system
戸張 博之; 井上 多加志; 花田 磨砂也; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 山中 晴彦; 武本 純平; 土田 一輝; 坂本 慶司; 田中 政信*; 栗山 正明*; Hemsworth, R.*
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM) , 8p.(2011) ; (JAEA-J 09350) [link]
- ITER NBI用高電圧(HV)ブッシングは、ガス絶縁方式である-1MV高圧電源伝送系と真空中に設置する負イオン源及び静電加速器の間の圧力隔壁であり、かつ電力を絶縁導入する重要な機器である。原子力機構では、これまでに5段重ねのHVブッシングの絶縁材に用いる世界最大(外径1.56m)の大口径セラミックの開発に成功した。また、サンプル試験や強度解析を行い、セラミックと金属を一体化する接合技術の開発を進めてきた。そして今回、この大口径セラミックに適用可能な厚肉コバール材を用いたロウ付け接合技術の開発に成功した。さらに、大口径セラミック,金属フランジなどを一体に組み上げHVブッシングの1段分を実サイズで模擬したモックアップを試作し、耐電圧試験を実施した。その結果、1段あたりの定格電圧の20%上回る240kVを1時間以上に渡り安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。
39001085
Numerical simulations for the coupled thermal-mechanical processes in Äspö Pillar Stability Experiment; Continuum and discontinuum based approaches
小山 倫史*; 清水 浩之*; 千々松 正和*; 小林 晃*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM) , 11p.(2011) ; (JAEA-J 09351)
- 本研究では、スウェーデンのエスポ地下研究所で結晶質岩を対象として実施された原位置試験(Pillar stability test)を対象とし、2次元粒状体個別要素法(2D-DEM)による熱-応力連成解析を適用し、原位置における計測結果との比較を行った。解析においては、新たに熱の移動及び熱-力学連成項を定式化し解析コードに導入した。また、原位置試験の解析結果は3次元有限要素法(3D-FEM)によるものと比較を行い、新たに開発した解析コードの妥当性を検討した。試験中の主応力・温度などの変化は原位置試験における観測結果及び3D-FEMによる解析結果と定性的に良好な一致がみられた。また、掘削・加熱工程において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砕,V字型に破壊し欠落する現象について考察することができると考えられる。
39001086
Simulation of the spalling phenomena at the Äspö Pillar Stability Experiment by the coupled T-H-M analysis using the damage model
千々松 正和*; 小山 倫史*; 小林 晃*; 清水 浩之*; 中間 茂雄
Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM) , 13p.(2011) ; (JAEA-J 09352)
- 国際共同研究DECOVALEX-2011では、Äspö Pillar Stability Experimentの解析評価が実施された。試験坑道に2本の試験孔が掘削され、Pillarとは2本の試験孔に挟まれた幅1.0m程度の部分のことである。解析は損傷力学モデルを組み込んだ熱-水-応力連成解析コードを用いて実施した。損傷力学モデルに必要な損傷パラメータはSKBにより実施された一軸圧縮強度試験より設定した。この損傷パラメータを用いて解析を実施したところ、損傷は発生しなかった。これは、一軸圧縮強度試験は岩石コアを用いて実施されており、実際の岩盤の強度は岩石コアの強度より劣っているためであると考えられる。そこで、損傷パラメータのキャリブレーションを実施した。キャリブレーションにより得られた損傷パラメータを用いて解析を行ったところ、解析結果は測定結果を良く再現できた。掘削時に損傷の発生が生じており、発生した損傷領域と観察された剥離領域とは整合している。以上より、適切なパラメータを用いることにより有限要素法を用いた連続体モデルでも実際に観測された剥離現象をある程度は再現できることがわかった。
39001087
Performance of steam reforming technology in a long term treatment of waste TBP/dodecane
中川 明憲; 曽根 智之; 佐々木 紀樹; 中澤 修; 田代 清
Proceedings of International Waste Management Symposia 2011 (WM 2011) (CD-ROM) , 7p.(2011) ; (JAEA-J 09355)
- A long term pilot scale experiment with steam reforming treatment technology was conducted for volume and weight reduction of uranium contaminated waste tri-n-butyl phosphate/n-dodecane solvent (TBP/dodecane) which was difficult to incinerate. The technology consists of a steam reforming process and a submerged combustion process. In the first process, TBP/dodecane is vaporized and pyrolyzed with superheated steam in a reducing atmosphere. In the second process, the decomposition gases are completely burned in a submerged combustion reactor. A short term treatment test was carried out before the long term test. The test achieved high mass reduction rate of the waste TBP/dodecane at least 99.3% though severe corrosion of the gasification chamber were observed. This problem was solved by sacrificial anode. After the improvement, the system could be operated safely for 960 hours, the averaged mass reduction rate was 99.6% that was slight higher than the short test one.
39001088
Radiobiology with laser-accelerated quasi-monoenergetic proton beams
余語 覚文; 前田 拓也*; 堀 利彦*; 榊 泰直; 小倉 浩一; 西内 満美子; 匂坂 明人; Bolton, P.; 村上 昌雄*; 河西 俊一*; 近藤 公伯
Proceedings of SPIE Europe Optics + Optoelectronics 2011, Vol.8079 , 8p.(2011) ; (JAEA-J 09356)
- Human cancer cells are irradiated by laser-driven quasi-monoenergetic protons. Laser pulse intensities at the 5× 1019 W/cm2 level provide the source and acceleration field for protons that are subsequently transported by four energy-selective dipole magnets. The transport line delivers 2.25 MeV protons with an energy spread of 0.66 MeV and a bunch duration of 20 ns. The survival fraction of in-vitro cells from a human salivary gland tumor is measured with a colony formation assay following proton irradiation at dose levels up to 8 Gy, for which the single bunch does rate is 1 × 107 Gy/s and the effective dose rate is 0.2 Gy/s for 1-Hz repetition of irradiation. Relative biological effectiveness at the 10% survival fraction is measured to be 1.20 ± 0.11 using protons with a linear energy transfer of 17.1 ± 2.8 keV/μm.
39001089
詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,2; 高流量に対する境界条件の検討
吉田 啓之; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之; 生田 隆平*; 小泉 安郎*
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集 , p.103-106(2011) ; (JAEA-J 09357)
- 燃料集合体における沸騰限界発生の要因は幾つかあるが、伝熱面表面のドライパッチ形成は最も重要な要因の一つである。これを数値解析する場合、自由界面に対する予測精度向上が求められる。そこで本研究では原子力機構で開発している詳細二相流解析コードTPFITのドライパッチ形成過程に対する適用性評価の第一段階として、静止大気中の準定常的な水噴流崩壊現象を対象とし、検証データベースを取得するとともにTPFITの検証を行っている。本報では、高流量域に対する計算を安定かつ高精度で実施するため境界条件の検討を行った。その結果、ソンマーフェルト放射境界条件と流出条件を組合せることで、水噴流に対して安定な計算が行えることを確認した。
39001090
地層処分の安全評価における混合型有限要素法の適用性の検討
操上 広志
日本地下水学会2011年春季講演会講演要旨 , p.28-33(2011) ; (JAEA-J 09359)
- 地下水流動解析に基づく流線解析は、地層処分の安全評価における地下水移行シナリオにおいて重要である。混合型有限要素法は、連続体を対象とした有限要素解析手法であるが、従来のガラーキン有限要素法と異なり、流速の要素間の連続性が確保されることから、流線解析に優れた特徴を持っている。そのため、混合型有限要素法の地層処分への適用性を検討するために、本研究では、2次元四角形要素の混合型有限要素法コードを開発し簡易モデルに対して試計算を実施した。それに基づき、地層処分の安全評価にかかわる流線解析に対する今後の展望について考察した。
39001091
J-PARC RCS供用運転時のH0ダンプビーム電流のオンラインモニター
畠山 衆一郎; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 山本 風海; 林 直樹; 佐藤 健一郎*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM) , p.1013-1015(2010) ; (JAEA-J 09360) [link]
- J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)ではLINACで加速された負水素イオン(H-)は、RCS(Rapid Cycling Synchrotron)に入射する前に荷電変換フォイルによって陽子(H+)に変換される。約99.7%のH-が第1荷電変換フォイルで2つの電子を剥ぎ取られる。残りのH0とH-は第2,第3荷電変換フォイルでH+に変換されH0ダンプに捨てられる。H0ダンプに流れ込むビーム電流をモニターすることで加速器の供用運転中の安定したビーム供給のために有益な情報を得ることができる。本稿ではH0ダンプビームラインのビーム電流を見積もるためのオンラインモニターの方法を述べる。
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2011年8月
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