Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化; NUMO-JAEA共同研究報告書(2011年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB

原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。

高圧純水洗浄による超伝導ブースターの性能回復

株本 裕史; 竹内 末広; 石崎 暢洋; 吉田 崇宏*; 石黒 貴之*; 山口 和司*

第22回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.129 - 132, 2010/01

原子力機構東海タンデム加速器の後段には重イオンのエネルギーを増強するための超伝導ブースターが設置されており、1994年の運転開始以来、毎年40日程度のマシンタイムを提供している。建設当初は1空洞あたりに4WのRF電力を入力したときの加速電界が5.0MV/m前後であったが、現在では4.0MV/m付近まで低下してきている。超伝導加速空洞では表面のクリーンさが非常に重要であり、内部のニオブ表面へ金属粉やゴミ等が蓄積すると、高電界を発生させた時にトンネル効果で電子の電界放出現象(フィールドエミッション)が起こる。電子は高周波電場により加速されてニオブ表面に衝突し、発熱や2次電子放出を引き起こすため加速電界が著しく制限される。われわれは高圧純水洗浄の技術を用いて性能の回復を試みることにした。洗浄装置を製作して試験を行ったところ良好な結果が得られており、オンラインの空洞に対しても適用する予定である。

CARS study of deuterium clusters stabilized in solid helium

Gordon, E. B.*; 熊田 高之; 石黒 正純; 荒殿 保幸

Journal of Experimental and Theoretical Physics, 99(4), p.776 - 783, 2004/10

固体ヘリウム中への重水素分子のドープ法の開発と、1.3K, 3Mpaの固体ヘリウム中にドープされた重水素クラスターのCARS(Coherent anti-Stokes Raman spectroscopy)法による分光研究を行った。ドープされた重水素のオルト,パラ体の含有量,クラスターサイズを関数としてスペクトルの、強度,線幅,シフト等を検討し、オルト,パラ体のラマン散乱断面積の比が、気相とは10000倍異なることなどを明らかにした。

堆積岩地域の特徴を考慮した地下水流動現象の解明とモデル化に関する研究

井上 博之*; 石黒 健*; 久慈 雅栄*; 吉野 尚人

JNC TJ8400 2004-013, 137 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-013.pdf:22.48MB

本委託業務では、幌延地域における地下深部の特徴を堆積岩地域の特徴の一例として取り上げ、それらが性能評価上重要となる地下水の流動や移行経路にどのように影響を及ぼすのかを把握することを目的として、以下の項目の検討を行った。1) 堆積岩地域における密度流解析手法の研究 2) 幌延地域のモデル化および間隙水圧、塩分濃度に関する基礎検討 3) 地下水流動、地温勾配および岩盤応力変形の連成解析手法に関する基礎研究 4) 堆積岩地域の地下水流動シミュレーション解析の高速化に関する検討 その結果、既往の研究(今井他2002など)を参考として、2002年度までの調査データを入力データとして盛り込んだ幌延地域の水理地質構造をモデル化した。また、堆積岩地域における密度流解析手法として多成分多層流解析コードTOUGH2(Karsten Pruess, et al., 1999)の適用性を確認し、岩盤中の異なる塩分濃度や特異な間隙水圧を考慮した解析が可能であるとの見通しを得た。また、TOUGH2と岩盤応力変形解析コードFLAC3D(Itasca Consulting Group 1997)をカップリングしたTOUGH-FLAC(Rutquvist J, et al.,2002)の適用性についても見通しを得た。さらに、大規模な計算に対応するためにTOUGH2の高速化に関する検討を行い、効率的な高速化の方法と高速化が可能であることを示した。

ベントナイト及び岩石中での核種の分配係数

澁谷 朝紀; 吉川 英樹; 佐藤 治夫; 油井 三和; 梅木 博之; 石黒 勝彦

PNC TN8410 92-163, 51 Pages, 1992/09

PNC-TN8410-92-163.pdf:1.18MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおける性能評価においては、緩衝材として考えられているベントナイトや、多種類の岩石中の核種移行に関する基礎データを必要とする。本報告書では、それらデータの一つである分配係数について、ベントナイトおよび岩石中での核種の収着挙動に関する理論的・実験的背景を確認した上で、これまでの報告値を整理し性能評価に用いるための値の設定について検討を行なった。これにあたっては、国際的レベルで進められてきたOECD/NEAのSDB(収着データベース)を基に、データの典拠している文献の中から、収着に影響を及ぼす因子(溶液条件・固液比・雰囲気等)を考慮し、性能評価上重要と考えられる14元素のベントナイトおよび岩石への分配係数を整理した。ベントナイトの分配係数については、さらに、我が国においてよく知られているクニピアF及びクニゲルVIの2種類のベントナイトの分配係数に関するこれまでの研究成果を取り込むことにより、 以下のように設定した。(1)圧縮ベントナイトについての分配係数が存在する場合には、この値を基本的にオーダーのレベルで優先するが、バッチ法の文献値の範囲も考慮した。(2)バッチ法の文献値しかない場合には、範囲内の低い方の値をオーダーで設定した。(3)データが両者にない場合には化学的類似性に基づき設定した。また、岩石の分配係数の設定は、我が国に一般に分布する岩石を分類、選定した上で、文献値の適合性を検討し、その範囲をオーダーで設定した。

高速炉用群定数セットJFS3-J3Tの作成とZPPR-9の解析

高野 秀機*; 金子 邦男*; 石黒 幸雄*

PNC TJ9500 89-001, 75 Pages, 1989/03

PNC-TJ9500-89-001.pdf:1.82MB

JENDL-3T核データより70群高速炉用炉定数セットJFS-3-J3Tを作成し、1次元ベンチマーク計算及びZPPR-9とFLA-VI-2炉心の解析を行った。その結果は次のように要約される。(1)kはPu炉心で0.6%過小評価、U炉心で2%過大評価(2)中心反応率比は(Pu-239)/(U-235)は実験値との一致がよいが、(U-238)/(Pu-239)と(U-238)/(U-235)は過大評価(3)ドップラー及びNa-ボイド反応度は実験値との一致が良く、JENDL-2の結果を改善している。(4)反応率分布はJENDL-2のC/E-値の半径方向依存性を幾分改善しているが十分ではない。以上の結果を参考に重要接種の接データについて改訂されたJENDL-3T/Rev.1についてもベンチマーク・テストを実施した。JENDL-3T/Rev.1の核特性予測精度はJENDL-2よりも、中心反応率比(U-238)/(Pu-239)と(U-238)/(U-235)の過大評価を除いて優れていた。

Experimental Approach to Performance of Engineered Barriers under Repository Conditions

石黒 勝彦; 河村 和廣; 園部 一志; 野高 昌之*; 新井 隆; 湯佐 泰久; 角田 直己

PNC TN8410 87-071, 37 Pages, 1987/08

PNC-TN8410-87-071.pdf:0.62MB

本論文は、「処分環境下における人工バリア材の性能に関する実験的研究」と題して1987年8月24、25日にスイスのローザンヌで開催された会議で発表した内容の詳細を記述したものである。処分環境下における人工バリア材(ガラス固化体、オーバーパック材及び緩衝材)の耐久性を評価する目的で実施した実験的研究は、次のようにまとめられる。(1)ガラス固化体浸出特性: 1年以上の浸出試験の結果、高いSA/V比(試料表面積/浸出液量比)の条件で浸出が抑制された。これは、浸出液中のシリコン濃度の飽和により、他の元素の浸出が抑制されたためと考えられる。(2)オーバーパック候補材の腐食挙動: 炭素鋼とチタンについて模擬地下水及びベントナイト共存下で試験をした結果、局部腐食は認められなかった。炭素鋼の腐食速度はベントナイト/水比に依存することがかった。また、チタン系材料について、すきま腐食発生の臨界条件を求めた。(3)緩衝材(圧縮ベントナイト)の止水性能:ベントナイト密度の増加とともに透水係数は小さくなり、膨潤圧は大きくなる。ベントナイトにクラックが存在しても著しい透水性能の劣化は起きなかった。また、処分開始時を想定し、乾燥ベントナイトへの水の浸入速度を評価した。

重水均質系の臨界実験と解析; 20%濃縮ウラン重水反射体

弘田 実彌; 黒井 英雄; 後藤 頼男; 古橋 晃; 安野 武彦; 山本 研; 三谷 浩; 大部 誠; 一守 俊寛; 小山 謹二; et al.

JAERI 1034, 50 Pages, 1962/08

JAERI-1034.pdf:3.64MB

水性均質臨界実験装置が建設され、20%濃縮ウランの硫酸ウラニル重水溶液に、重水反射体を付した系について一連の臨界実験が行われた。溶液中の重水分子とU原子の比は炉心の直径に依存し、3600から800の範囲にあった。これらの系において熱中性子スペクトルの空間依存性が、Luを使用して積分法により研究された。熱外中性子スペクトルの1/分布からのずれもまた、In, Au, Pd, Coを使用してカドミ比法により研究された。これらの系の理論的解析においては、速中性子の炉心からのもれ、及びもれと炉心での共鳴吸収との競争が重要な因子である。このため共鳴を逃れる確率が厳密に定義され、多群模型が使用され、群常数はGREULING GOERTZEL近似で計算されたスペクトルから決定された。理論的結果と実験的結果の間の一致は、摂動項を除外すれば満足なものである。すなわち、実効増倍率間の矛盾は1%以下であり、熱中性子束,In共鳴中性子束並びに速中性子束も理論的によく再現されている。炉心におけるカドミ比に関する一致は、炉心からの速中性子のもれが適切に取り扱われていることを示している。