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論文

Development of engineering scale extraction chromatography separation system, 2; Spray drying granulation of silica support for adsorbent

長谷川 健太; 後藤 一郎*; 宮崎 康典; 安倍 弘; 渡部 創; 渡部 雅之; 佐野 雄一; 竹内 正行

Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 5 Pages, 2023/05

JAEA has been working on development of extraction chromatography technology for recovery of trivalent minor actinides (MA(III): Am, Cm) from high-level radioactive waste generated in reprocessing of spent fuel. The technology utilizes porous silica particles with about 50 micrometre diameter for support of adsorbents. The particles are coated by styrene-divinylbenzene copolymer, and an extractant for MA recovery is impregnated into the polymer. Pressure drop of the packed column depends on characteristics of the particle (diameter, uniformity and pore size). Large pressure drop of the column is not favorable for safety assessment of the technology although a certain level of the pressure drop is indispensable for excellent separation performance. In this study, spray drying granulation experiments and fundamental characterization of the product particle were carried out to find optimal specs of the particle and conditions of the granulation operation.

論文

Grain orientation dependence of deformation microstructure evolution and mechanical properties in face-centered cubic high/medium entropy alloys

吉田 周平*; Fu, R.*; Gong, W.; 池内 琢人*; Bai, Y.*; Feng, Z.*; Wu, G.*; 柴田 曉伸*; Hansen, N.*; Huang, X.*; et al.

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 1249, p.012027_1 - 012027_6, 2022/08

https://doi.org/10.1088/1757-899X/1249/1/012027
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.83(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

This study revealed characteristics of the deformation behavior in high/medium entropy alloys (HEAs/MEAs) with face-centered cubic (FCC) structure. A Co$$_{60}$$Ni$$_{40}$$ alloy and a Co$$_{20}$$Cr$$_{40}$$Ni$$_{40}$$ MEA having low and high friction stresses (fundamental resistance to dislocation glide in solid solutions), respectively, but similar in other properties, including their stacking fault energy and grain sizes, were compared. The MEA exhibited a higher yield strength and work-hardening ability than those in the Co$$_{60}$$Ni$$_{40}$$ alloy at room temperature. Deformation microstructures of the Co$$_{60}$$Ni$$_{40}$$ alloy were composed of coarse dislocation cells (DCs) in most grains, and a few deformation twins (DTs) formed in grains with tensile axis (TA) nearly parallel to $$<$$111$$>$$. In the MEA, three microstructure types were found depending on the grain orientations: (1) fine DCs developed in TA$$sim$$//$$<$$100$$>$$-oriented grains; (2) planar dislocation structures (PDSs) formed in grains with other orientations; and (3) dense DTs adding to the PDSs developed in TA$$sim$$//$$<$$111$$>$$-oriented grains. The results imply difficulty in cross-slip of screw dislocations and dynamic recovery in the MEA, leading to an increase in the dislocation density and work-hardening rate. Our results suggest that FCC high-alloy systems with high friction stress inherently develop characteristic deformation microstructures advantageous for achieving high strength and large ductility.

論文

The $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the $$^{60}$$Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10

https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac12ce
 被引用回数：1 パーセンタイル：8.53(Astronomy & Astrophysics)

The long-lived $$^{60}$$Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe on $$^{59}$$Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of $$^{60}$$Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 $$gamma$$-ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5$$pm$$3.5 mb at $$kT$$ = 30 keV and 13.4$$pm$$1.7 mb at $$kT$$ = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of $$^{60}$$Fe from the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe rate are at most 25$$%$$. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of $$^{60}$$Fe.

論文

Formation of $$alpha$$ clusters in dilute neutron-rich matter

田中 純貴*; Yang, Z.*; Typel, S.*; 足立 智*; Bai, S.*; van Beek, P.*; Beaumel, D.*; 藤川 祐輝*; Han, J.*; Heil, S.*; et al.

Science, 371(6526), p.260 - 264, 2021/01

https://doi.org/10.1126/science.abe4688
 被引用回数：50 パーセンタイル：99.36(Multidisciplinary Sciences)

$$alpha$$ノックアウト反応を用いることで、中性子過剰な錫同位体の核表面での$$alpha$$クラスター形成を実験的に確かめた。実験で得られた、質量数とともに単調に減少するノックアウト断面積は理論による予言と非常に良く一致し、$$alpha$$クラスター形成率と中性子スキン厚との関係を示唆している。

論文

Effect of seawater components on corrosion behavior of SUS316L in nitric acid solution containing metal ions

安倍 弘; 西塚 雄介*; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(2), p.193 - 200, 2019/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1552212
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.81(Nuclear Science & Technology)

東京電力福島第一原子力発電所の事故において、使用済核燃料プールに多量の海水が冷却剤として投入された。当該使用済燃料が再処理される場合、海水成分が核燃料再処理工程における金属イオンを含む硝酸溶液に混入することが予想される。本研究においては、高レベル放射性廃液(HAW)貯槽に典型的に使用されるSUS316Lの腐食挙動に関して、海水成分の影響を評価した。人工海水と金属イオンを含む模擬HAWを使用し、腐食試験を実施した。HAWを含む硝酸溶液においては、人工海水の有無に関わらず、Ruが腐食電位を過不働態まで貴化させたために生じる粒界腐食が観察された。海水成分濃度の増加は腐食速度を低下させ、粒界腐食を抑制した。広域X線吸収微細構造やサイクリックボルタンメトリーといった分析により、Ru-塩化物イオン間の反応と腐食機構との関与が示されている。

論文

Corrosion behaviour of FeCrAl-ODS steels in nitric acid solutions with several temperatures

高畠 容子; 安倍 弘; 佐野 雄一; 竹内 正行; 小泉 健治; 坂本 寛*; 山下 真一郎

Proceedings of Annual Topical Meeting on Reactor Fuel Performance (TopFuel 2018) (Internet), 9 Pages, 2018/10

https://euronuclear.org/events/topfuel/topfuel2018/fullpapers/TopFuel2018-A0080-fullpaper.pdf

事故耐性軽水炉燃料の燃料被覆管として開発されているFeCrAl-ODS鋼の硝酸腐食評価を、使用済燃料再処理工程に対して燃料被覆管腐食生成物が与える影響を評価するために実施した。3mol/L硝酸における腐食試験を、60$$^{circ}$$C, 80$$^{circ}$$C,沸騰条件において実施し、浸漬試験の試験片に対してはXPS分析を行った。沸騰条件にて最も腐食が進展し、腐食速度は0.22mm/yであった。酸化被膜内のFe割合は減少しており、CrとAlの割合は増加していた。腐食試験の結果、FeCrAl-ODS鋼は高い硝酸腐食耐性を持つため、再処理工程中の溶解工程において許容可能であることを確かめた。

論文

Effect of chloride ion on corrosion behavior of SUS316L-grade stainless steel in nitric acid solutions containing seawater components under $$gamma$$-ray irradiation

佐野 雄一; 安倍 弘; 竹内 正行; 飯嶋 静香; 内田 直樹

Journal of Nuclear Materials, 493, p.200 - 206, 2017/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.06.017
 被引用回数：7 パーセンタイル：56.46(Materials Science, Multidisciplinary)

福島第一原子力発電所事故に関連し、再処理に用いられる機器の代表的な材料であるSUS316Lについて、海水成分を含むHNO$$_{3}$$溶液中の腐食挙動に及ぼす塩化物イオンの影響を、$$gamma$$線照射条件下を含め、調査した。HNO$$_{3}$$と人工海水(ASW)の混合物を用いて電気化学試験及び浸漬試験を実施し、高濃度のASWを含むHNO$$_{3}$$溶液では、カソード電流密度が増加し、均一な腐食が進行することを確認した。これは、HNO$$_{3}$$とCl$$^{-}$$イオンとの反応で生成されるCl$$_{2}$$やNOCl等の強い酸化剤によって引き起こされたものと考えられる。腐食速度は、HNO$$_{3}$$濃度が低い条件では浸漬時間とともに減少し、高い条件では増加した。$$gamma$$線照射条件下では、上記酸化剤と放射線分解により生成したHNO$$_{2}$$との反応によるカソード反応の抑制により腐食速度が低下した。

論文

高放射性廃液貯槽環境におけるSUS316Lの腐食に及ぼす硫酸イオンの影響

安倍 弘; 佐野 雄一; 西塚 雄介*; 飯嶋 静香; 内田 直樹

材料と環境, 66(5), p.169 - 172, 2017/05

https://doi.org/10.3323/jcorr.66.169

高放射性廃液貯槽環境における腐食挙動について、海水成分やコンクリート成分の1成分である硫酸イオンに着目した評価を実施した。SUS316Lを対象に、各種金属元素と硝酸からなる模擬高放射性廃液を用いて腐食試験を行った結果、硫酸イオンにより腐食速度が緩和されることを確認した。これは、XPSによる分析から、硫酸イオンが材料表面に吸着することでアノード反応が抑制されたためと考えられる。

論文

Effect of seawater on corrosion of SUS316L in HAW under $$gamma$$-ray irradiation

安倍 弘; 西塚 雄介*; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香

QST-M-2; QST Takasaki Annual Report 2015, P. 90, 2017/03

https://repo.qst.go.jp/records/73804

東京電力福島第一原子力発電所に貯槽されている使用済み燃料は、海水注入により、海水環境に曝されている。このため、当該燃料を再処理する場合には、海水成分が工程に同伴することが予想され、その影響について調査する必要がある。我々は、高放射性廃液貯槽材料に対する$$gamma$$線照射環境における腐食評価を実施し、海水が腐食に大きな影響を及ぼさないことを明らかにした。

論文

Corrosion behavior of SUS316L in nitric acid solution containing seawater components

佐野 雄一; 安倍 弘; 竹内 正行; 飯嶋 静香; 内田 直樹

Proceedings of European Corrosion Congress 2016 (EUROCORR 2016) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/09

東京電力福島第一原子力発電所の事故では、使用済燃料プール内に冷却用として多量の海水が注入された。本研究では、再処理工程において使用される機器材料の一つであるSUS316Lの硝酸溶液中での腐食挙動について、硝酸/人工海水(ASW)混合溶液を用いた浸漬試験及び電気化学試験により、海水成分が与える影響を調査した。ASWを多く含む条件では、塩化物イオンと硝酸との反応により生成する塩素や塩化ニトロシル等の酸化種に起因すると思われるカソード反応の活性化及び全面腐食の進展が観察された。さらに硝酸濃度が低い条件では、孔食の発生が認められた。腐食速度については、低硝酸濃度では経時的に低下したのに対し、高硝酸濃度では逆に増加した。硝酸濃度が低い系では、カソード反応の活性化による影響(腐食促進)に対して酸化皮膜の成長に伴うアノード反応の不活性化による影響(腐食抑制)が徐々に大きくなるため、経時的に腐食速度が低下するものと考えられる。これに対し、硝酸濃度が高い系では、カソード反応の活性化による影響がアノード反応の不活性化による影響を上回るため、経時的に腐食速度が上昇するものと推定される。

論文

Examination of the surrogate ratio method for the determination of the $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr cross section with $$^{90,92}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{92,94}$$Zr reactions

Yan, S. Q.*; Li, Z. H.*; Wang, Y. B.*; 西尾 勝久; 牧井 宏之; Su, J.*; Li, Y. J.*; 西中 一朗; 廣瀬 健太郎; Han, Y. L.*; et al.

Physical Review C, 94(1), p.015804_1 - 015804_5, 2016/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.015804
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.35(Physics, Nuclear)

The relative $$gamma$$-decay probability ratios of the neutron resonance states in $$^{94}$$Zr and $$^{92}$$Zr populated via two neutron transfer reactions, $$^{92}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{94}$$Zr and $$^{90}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{92}$$Zr, have been measured to test the validity of the surrogate ratio method (SRM) in determining the (n,$$gamma$$) reaction cross section. The cross sections of the $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr reaction are derived from the experimentally obtained ratios and the cross sections of the $$^{91}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{92}$$Zr reaction in the equivalent neutron energy range of $$E_{rm n}$$ = 0 - 8 MeV. The deduced cross sections of $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr reaction agree with the directly measured ones in the low-energy region, and with the evaluated ENDF/B-VII.1 data at higher energies of $$E_{rm n} >$$ 3 MeV. The agreement supports the concept of the SRM method to indirectly determine the (n,$$gamma$$) reaction cross sections.

報告書

遠心抽出器によるTDdDGA溶媒系での向流多段抽出/逆抽出試験

木部 智; 藤咲 和彦*; 安倍 弘; 坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 鈴木 英哉; 津幡 靖宏; 松村 達郎

JAEA-Research 2015-021, 40 Pages, 2016/02

JAEA-Research-2015-021.pdf:2.3MB

PUREXプロセスの抽出ラフィネートからMAを回収するプロセス開発の一環として、抽出剤にTDdDGAを用いたフローシートの開発を進めている。これまでに、小型ミキサセトラを用いたMA回収試験を実施し、各元素の抽出・逆抽出挙動を評価しているが、油水間の不十分な相分離に起因するものと考えられる各元素の回収率の低下等の問題が確認されている。そのため本試験では次世代センターと基礎工センターの連携の下、油水間の相分離性に優れる遠心抽出器を用いて、模擬ラフィネートを対象とした向流多段抽出/逆抽出試験を実施し、各元素の抽出・逆抽出挙動を評価するとともに、ミキサセトラを用いた際の同挙動との違いについて、比較・検討した。本試験を通して、エントレイメントやオーバーフロー等の異常は認められず、相分離性も良好であった。MAと同様の挙動を示す希土類元素では、ミキサセトラを用いた際と同等の抽出挙動が得られ、相分離性の違いにもとづく影響は認められなかった。逆抽出効率は若干低下する傾向が認められたが、これは遠心抽出器特有の二相混合時間の短縮が一因として示唆される。

論文

Signature splitting inversion and backbending in $$^{80}$$Rb

He, C.*; Shen, S.*; Wen, S.*; Zhu, L.*; Wu, X.*; Li, G.*; Zhao, Y.*; Yan, Y.*; Bai, Z.*; Wu, Y.*; et al.

Physical Review C, 87(3), p.034320_1 - 034320_10, 2013/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.034320
 被引用回数：6 パーセンタイル：43.56(Physics, Nuclear)

High-spin states of $$^{80}$$Rb are studied via the fusion-evaporation reactions $$^{65}$$Cu+$$^{19}$$F, $$^{66}$$Zn+$$^{18}$$O, and $$^{68}$$Zn+$$^{16}$$O with the beam energies of 75 MeV, 76 MeV, and 80 MeV, respectively. Twenty-three states with twenty-eight $$gamma$$ transitions are added to the previously proposed level scheme, where the second negative-parity band is significantly pushed up to spins of 22$$^-$$ and 15$$^-$$ and two sidebands are built on the known first negative-parity band. Two successive band crossings with frequencies 0.51 MeV and 0.61 MeV in the $$alpha$$ = 0 branch as well as another one in the $$alpha$$ =1 branch of the second negative-parity band are observed. Signature inversions occur in the positive-parity and first negative-parity bands at the spins of 11$$hbar$$ and 16$$hbar$$, respectively. The signature splitting is seen obviously in the second negative-parity band, but the signature inversion is not observed. It is also found that the structure of the two negative-parity bands is similar to that of its isotone $$^{82}$$Y. Signature inversion in the positive-parity yrast band with configuration $$pi$$g9/2 $$otimes$$ $$nu$$g9/2 in this nucleus is discussed using the projected shell model.

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064903
 被引用回数：184 パーセンタイル：99.45(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$や$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.044912
 被引用回数：9 パーセンタイル：49.6(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.052004
 被引用回数：177 パーセンタイル：98.48(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$と$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

口頭

廃スラッジ貯槽材料の耐食性評価,2; 大気送気による撹拌系における腐食挙動

安倍 弘; 佐野 雄一; 竹内 正行; 坂内 信行; 星 真之; 荻野 英樹; 小泉 健治

no journal, , 

大気送気による撹拌系において廃スラッジ貯槽材料である炭素鋼の腐食挙動を評価した。大気送気により腐食速度は上昇するが、廃スラッジの共存により上昇傾向は抑制された。送気流量の低減や不活性ガスへの変更が防食策として有効であることを確認した。

口頭

廃スラッジ貯槽材料の耐食性評価

安倍 弘; 佐野 雄一; 竹内 正行; 駒 義和

no journal, , 

大気送気による撹拌系において廃スラッジ貯槽材料である炭素鋼の腐食挙動を評価した。大気送気により腐食速度は上昇するが、廃スラッジの共存により上昇傾向は抑制された。送気流量の低減や不活性ガスへの変更が防食策として有効であることを確認した。

口頭

再処理機器の腐食に及ぼす海水成分の影響評価,3; 高放射性廃液貯槽材料の腐食評価

安倍 弘; 西塚 雄介; 佐野 雄一; 内田 直樹; 田口 克也; 竹内 正行

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の使用済燃料貯蔵プールに保管されている使用済燃料について、再処理施設での取扱時における課題評価の一環として、海水成分が高放射性廃液貯槽材料の腐食に与える影響を評価した。模擬高放射性廃液を用いた腐食試験を実施した結果、海水成分により腐食が抑制されることを確認した。

口頭

再処理機器の腐食に及ぼす海水成分の影響評価,4; 高放射性廃液貯槽材料の腐食評価

安倍 弘; 西塚 雄介; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の使用済燃料貯蔵プールに保管されている使用済燃料の再処理に係る検討の一環として、海水成分が高放射性廃液貯槽材料の腐食に与える影響を評価した。$$gamma$$線環境において腐食試験を実施し、海水成分が腐食に対して大きな影響を与えないことを確認した。

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