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。

Submicron scale image observation with a grazing incidence reflection-type single-shot soft X-ray microscope

馬場 基芳*; 錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹

Japanese Journal of Applied Physics, 53(8), p.080302_1 - 080302_4, 2014/08

https://doi.org/10.7567/JJAP.53.080302

軟X線光源として波長13.9nm、パルス幅8ピコ秒の軟X線レーザーを用 いたシングルショット斜入射反射型軟X線顕微鏡の開発を行っている。結像光学素子としてフレネルゾーンプ レートを用いることで高空間分解能を達成している。サブミクロンスケールの溝構造をつけたプラチナサンプルの表面を約360nmの空間分解能でシングルショット撮像に成功した。ケーラー照明を用いることで100ミクロンの幅広い空間視野を保ち、また、この軟X線顕微鏡は100ミクロン以上の深さの焦点深度を持つことを確認した。この高空間分解能の軟X線顕微手法により、単一パルスのフェムト秒レーザーによって引き起こされる レーザーアブレーションの過程や表面の微細構造を高空間,高時間分解能で観察することが可能となった。

軟X線レーザー干渉計と反射率計を用いたフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスの計測

錦野 将元; 長谷川 登; 石野 雅彦; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 末元 徹; et al.

JAEA-Conf 2013-001, p.16 - 19, 2013/09

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2013-001

フェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。そこでプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について研究を開始した。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測の結果からは、局所照射フルエンスに対して閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が計測されている。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。

高温ガス炉ガスタービン発電システム(GTHTR300)使用済燃料再処理

武井 正信; 片西 昌司; 國富 一彦; 泉谷 徹*

日本原子力学会和文論文誌, 2(4), p.490 - 499, 2003/12

https://doi.org/10.3327/taesj2002.2.490

我が国では、使用済燃料を再処理し、回収されたプルトニウムなどを有効利用する核燃料サイクルを原子力政策の基本としており、高温ガス炉についても使用済燃料のリサイクルを検討する必要がある。そこで、前処理後のウランを六ヶ所再処理施設で処理することを想定し、GTHTR300使用済燃料の再処理について、技術的成立性及び経済性を検討した。その結果、前処理工程については、燃焼法により被覆燃料粒子を取り出し、回転ディスク式粒子破壊機によりSiC層を破壊し焙焼することによりウランを取出せることが示された。さらに、劣化ウランにより希釈することにより六ヶ所村再処理施設で処理できる見通しを得た。経済性については、前処理施設の概略設計を行いGTHTR300使用済燃料の再処理単価を評価した。その結果、GTHTR300の廃棄物処理・処分単価を軽水炉と同等と仮定して燃料サイクルコストを評価すると約1.32円/kWh,再処理コストは約0.18円/kWhと評価でき、軽水炉と同等以上の経済性の見通しが得られた。

高温ガス炉タービン発電システム(GTHTR300)の燃料サイクルコストの検討(受託研究)

武井 正信; 片西 昌司; 中田 哲夫; 小田 耕史*; 泉谷 徹*; 國富 一彦

JAERI-Tech 2002-089, 44 Pages, 2002/11

JAERI-Tech-2002-089.pdf:3.35MB

高温ガス炉ガスタービン発電システム(GTHTR300)の基本設計において、プラント全体の経済性向上を図るには、発電コストに大きな比重を占めている燃料費(燃料サイクルコスト)の削減が不可欠である。そこで、GTHTR300を対象に、燃料サイクルコストの評価を行った。高温ガス炉燃料製造について、商用規模での製造実績がないことから、GTHTR3004基の燃料製造を想定し、年間加工量約7.7ton-Uの燃料製造プラントの概略設計を行い、燃料製造コストを評価した。次に、GTHTR300の平衡サイクルを想定して、燃料サイクルコストの算出を行った。燃料サイクルのステージとしてウラン採鉱・製錬,転換,濃縮,再転換・成型加工,中間貯蔵,再処理,廃棄物処理・処分を考慮した。検討の結果、GTHTR300の燃料サイクルコストはウラン採鉱・製錬から中間貯蔵までを対象とすると約1.07円/kWh,バックエンドコストが軽水炉とほぼ同等と仮定し、再処理,廃棄物処理・処分まで含めると約1.31円/kWhとなる見通しが得られた。また、燃料の仕様が変更された場合として、濃縮度10~20wt%,被覆粒子の種類数1~4種類,被覆粒子第一層の厚さ60~90mの変動について検討したが、燃料製造コストへの影響は無視できるとの評価を得た。

軟X線レーザーを用いたフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスの時間分解計測

錦野 将元; 山本 稔*; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 寺川 康太*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 大西 諒*; 石野 雅彦; 海堀 岳史; et al.

no journal, , 

フェムト秒レーザー照射によるアブレーション等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠である。高空間・高時間分解能で取得したダイナミクスに関する情報は、フェムト秒レーザーによるアブレーション現象を直接知ることができるため有効な手段である。そこで低密度プラズマの影響を受けずに物質表面の構造変化を直接観察することが可能な軟X線レーザーをプローブ光とするポンプ・プローブ計測を行い、レーザーアブレーション過程の時間分解イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた計測結果について講演を行う。

フェムト秒レーザーアブレーション過程における軟X線反射率の局所フルエンス依存性,1

錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 大西 諒*; 石野 雅彦; 山本 稔*; 寺川 康太*; 海堀 岳史; et al.

no journal, , 

フェムト秒レーザー照射によるアブレーション等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠であるが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。単一パルス照射によって引き起こされる過程を高空間・高時間分解能で取得したダイナミクスに関する情報は、フェムト秒レーザーによるアブレーション現象を理解するうえで重要である。そこで低密度プラズマの影響を受けずに物質表面の構造変化を直接観察することが可能な軟X線レーザーをプローブ光とするフェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブの時間分解反射率イメージングを行い、レーザーアブレーション過程の時間分解イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた時間分解計測結果について講演を行う。

軟X線レーザー反射イメージングによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の時間分解計測

長谷川 登; 錦野 将元; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 山極 満; 山本 稔*; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 末元 徹

no journal, , 

われわれは、フェムト秒レーザー照射によるレーザーアブレーションの初期過程の解明のために、プラズマ軟X線レーザー(波長13.9nm,パルス幅7ps)をプローブ光源として、金属表面の過渡的な変化の観測を行っている。今回、軟X線と赤外レーザーからFiducial光を作成しX線ストリークカメラでパルス間隔を常時モニターすることによって時間同期の精度を改善し、プラチナ表面での軟X線反射率変化を数ピコ秒以内の時間精度で観測を行うことに成功した。これにより、照射強度が1J/cm以上の領域では10ピコ秒以内に反射率が消失することに対して、1J/cm以下の領域では比較的穏やかに(40ps以上)反射率が低下することを明らかにした。

軟X線プローブによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の直接観測

長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹; 富田 卓朗*; 馬場 基芳*; 寺川 康太*; 南 康夫*; 武井 亮太*

no journal, , 

フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、特異的な構造の形成(ナノバブル構造)や極めて微小な掘削(ナノアブレーション)等の興味深い現象が観測されているが、その初期過程は高速かつ微細であるため観測が難しい。われわれはプローブ光をプラズマ軟X線レーザー(SXRL:波長13.9nm,パルス幅7ps)とすることで、物質の表面のみをシングルショットでの観測を可能とした。さらにダブルロイズ鏡を用いた軟X線干渉計(深さ分解能1nm)を開発し、白金薄膜の100ps以内のアブレーション初期過程の時間分解計測に成功した。ポンプ光(Ti:Sレーザー、ピーク強度3.3J/cm)照射後10ps以内で既に明確なフリンジシフトが観測されており、その後の膨張を観測することによって、100ps以内の初期状態における膨張速度(約1500m/s)の計測に成功した。

軟X線レーザー干渉計測による白金のフェムト秒レーザーアブレーション

錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 河内 哲哉; 山極 満; 末元 徹

no journal, , 

近年、リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。われわれはプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について議論を開始している。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光(795nm)を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測においては、局所照射フルエンスに対して明確な閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が起こることが明らかになりつつある。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。