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入澤 歩*; 佐久間 一幸; 竹内 幸生*; 谷口 圭輔*; 恩田 裕一*
KEK Proceedings 2023-2, p.29 - 33, 2023/11
昨今の地球温暖化に伴う気象災害の激甚化など、河川を取り巻く環境が変化すると考えられるが、それが放射性セシウム流出量に与える影響の有無については必ずしも自明ではない。そこで、IPCC第5次報告書に基づく複数のシナリオを用いた降水量を入力条件として、河川から海洋に流出するセシウムを迅速に算出できる計算モデルMERCURYを用いた流出量予測計算を行った。対象流域は福島県阿武隈川二本松地点とした。気候変動シナリオは、RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5の3つとし、近未来(2031年7月31日から2049年8月1日まで)と未来(2081年7月31日から2099年8月1日まで)のそれぞれのシナリオにおける日降水量と日平均気温を用いた。年間平均土砂流出量は近未来と未来あるいはシナリオごとに大きな差は見られなかった。放射性セシウム流出量(Bq)は、最新データ以降の河川水中放射性セシウム濃度変化を物理学的半減期のみの減衰として計算したところ、2031-2049年および2081-2099年の期間の年間平均流出量は、それぞれ初期沈着量に対し0.05%、0.02%程度となった。
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
被引用回数：44 パーセンタイル：97.1(Astronomy & Astrophysics)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300
C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。
野田 章*; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; 頓宮 拓*; 想田 光*; 大道 博行; 森 道昭; 加道 雅孝; 匂坂 明人; et al.
International Journal of Modern Physics B, 21(3&4), p.319 - 330, 2007/02
レーザーイオン源は癌治療用の加速器になる可能性を持つ。今回、レーザーの光学調整,プレパルス調整,ターゲット調整,レーザーパルス幅などを行い、レーザー駆動プロトン加速のスペクトルTOF測定をプラスチックシンチレーターを使って行った。プロトンの最大エネルギーは900keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)と600keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)であった。また、生成されたレーザー駆動プロトンのスオエクトルはマクスウェルボルツマン分布をしており、これにFR電場(レーザーとシンクロナイズされた)をかけることによって最初の位相回転に成功した。
松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.
Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11
被引用回数：136 パーセンタイル：95.24(Physics, Multidisciplinary)東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度6
10
W/cm
でコントラストは10
程度,ターゲットは厚さ5
mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。
今野 力; 前川 藤夫; 大山 幸夫; 宇野 喜智; 和田 政行*; 前川 洋; 池田 裕二郎; 竹内 浩
Fusion Technology 1998, 2, p.1263 - 1266, 1998/00
ITERの遮蔽設計計算の妥当性を検証するために、SUS316遮蔽実験、SUS316/水遮蔽実験、ボイド効果実験、超伝導コイル模擬実験を原研FNSで実施した。実験体系は、直径1.2m,厚さ1.2mのテスト領域と厚さ0.2mのSUS316でできた中性子源反射体からできている。テスト領域の物質は実験毎に変更した。テスト領域内の0.91mの深さまで、ほぼ全エネルギーにわたる中性子スペクトル、
線スペクトル、様々な反応率、線発熱率等の実験データを取得した。実験解析は、MCNP-4A,DORT3.1コード及びFENDL/E-1.1,JENDL Fusion Fileライブラリーを用いて行った。その結果、ITERの基本性能段階でのバルク遮蔽設計計算の精度が30%以下であることがわかった。
坂本 淳志; 竹内 正行; 荻野 英樹; 小泉 健治; 澤幡 治*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*
no journal, ,
これまでの研究により、遠心抽出器の処理液にスラッジが共存する条件では、その大部分が遠心力によりロータ内壁全周にわたってほぼ均等に捕捉され、時間経過とともに堆積する傾向にあることを確認している。抽出装置では、水相と有機相の混合、分離が行われ、その過程においてウランやプルトニウム等の抽出、逆抽出が行われる。遠心抽出器の場合には、混合された溶液はロータ内で相分離されることから、スラッジ堆積の影響は、遠心抽出器の相分離性能の低下につながることが懸念される。この点から、本件では、スラッジ堆積を模擬したロータを製作し、ロータ内のスラッジ堆積割合と遠心抽出器の相分離が可能である流量領域の関係を水力学試験により評価した。結果として、スラッジの堆積にともない、主に相分離性能が低下する傾向を確認した。
岡村 信生; 坂本 淳志; 竹内 正行; 小泉 健治; 坂本 幸生*
no journal, ,
使用済燃料再処理へ遠心抽出器を適用するに際して、処理液中に共存する固体成分(不溶解性スラッジ)の影響を無視することはできない。そこで、遠心抽出器内における固体成分の捕捉状況やその洗浄方法について検討を行ってきた。ここでは、スラッジの捕捉挙動を理論的に予測することを目的とした。最初に、遠心抽出器内に取り込まれたスラッジの自由沈降速度を計算することで、処理液中に存在するスラッジの濃度と粒径分布に依存した捕捉率を求めるためのモデルを構築した。その予想結果の妥当性を確認するために、スラッジの模擬物質としてアルミナを用いて、遠心抽出器内での捕捉挙動を確認する試験を実施した。両者を比較した結果、補正係数を設定することで通常の運転条件の範囲内では、スラッジの挙動を予測できることが判明した。次に、2段階でスケールアップした遠心抽出器に対しても、同モデルによる予想と実験結果を比較したところ、スケールに関係なく理論的に評価できることが確認できた。
大畠 史一; 坂本 淳志; 竹内 正行; 小泉 健治; 澤幡 治*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*
no journal, ,
これまでの研究結果から、遠心抽出器の処理溶液に固体微粒子等の不溶解成分(スラッジ)が共存する場合、ロータ内にその多くが捕捉・堆積する傾向が明らかになっている。抽出器内にスラッジの堆積が進行した場合、抽出や相分離を支配するプロセス液の流動異常とともに、崩壊熱や軸受部の過負荷による発熱から、溶媒火災の発生につながる可能性がある。よって、使用済燃料再処理への遠心抽出器の適用を図る上で、システムの安定運転を長期間確保するためには遠心抽出器内に捕捉されるスラッジの定期的な洗浄除去が不可欠となる。本件では、模擬スラッジを遠心抽出器に捕捉させた条件でスラッジ洗浄方法の検討を行い、全体として100%に近い洗浄率を達成できる見通しを得た。
坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 伊藤 和之*; 関田 智*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*
no journal, ,
遠心抽出器内にスラッジが堆積した状態を模擬したロータを用いて、スラッジ堆積時の相分離性能へ及ぼすスケールアップの影響を評価した。遠心抽出器のスラッジ耐性に関しては、これまでにロータ内への堆積によって影響が現れることを確認している。その結果、スケールアップが相分離性能に対してさらなる影響を与えることが確認された。
竹内 正行; 坂本 淳志; 佐野 雄一; 伊藤 和之*; 関田 智*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*
no journal, ,
遠心抽出器は機器の小型化や溶媒劣化低減等の利点から、次世代の再処理プラントへの適用を図るため、開発を進めている。実用化に向けた課題の一つとして、遠心抽出器の性能に対するスラッジの影響が挙げられる。遠心抽出器にスラッジ等の固体粒子が同伴する場合、一部は遠心力でロータ内に捕捉され、その堆積量によって、運転性能に影響を与える可能性がある。本件では、遠心抽出器のロータ内堆積挙動と流入スラッジ濃度の関係を評価し、その結果、ロータ内のスラッジ堆積量は流入スラッジ濃度によらず、流入量で評価できる見通しを得た。
坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 伊藤 和之*; 関田 智*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*
no journal, ,
遠心抽出器はその処理性能の高さから、将来の再処理プラントへの適用が期待されているが、処理液中にスラッジが流入する場合には強い遠心力によりロータ内部にスラッジが捕捉・堆積され、その条件によっては、運転時間の経過とともに処理性能の低下が懸念される。スラッジ堆積状態からの回復手段としては、これまでにハウジング内に洗浄液を一定量貯留しロータの低速回転によって形成される流れを利用した洗浄方法(滞留法)を検討したが、洗浄は可能であるものの更なる性能の向上が課題であった。本研究ではスラッジ洗浄性能の向上を目的として、遠心抽出器への洗浄ノズルの適用を検討し、その効果を確認した。
坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 松浦 孝信*; 坂本 幸生*; 関田 智*
no journal, ,
本研究では、遠心抽出器内へ堆積したスラッジの洗浄性について、実験的な評価を行った。結果として、遠心抽出器内へスプレーノズルを適用することにより、洗浄液量、並びに洗浄時間を大幅に削減させることが可能であることを確認した。
坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 松浦 孝信*; 坂本 幸生*; 関田 智*
no journal, ,
遠心抽出器のスラッジ耐性に関して、スラッジの堆積が抽出性能へ及ぼす影響に関して報告する。既報のとおり、遠心抽出器において、スラッジの堆積が現れるのはロータ内部(分離部)にのみ限定される一方で、ロータ外部(混合部)においては、スラッジが堆積しないことが確認されている。遠心抽出器においては、混合部において二相が強力に攪拌されることで抽出操作が行われるが、このとき、抽出性能に寄与する因子としては、混合部における二相の混合時間、並びに分散状態が挙げられる。本研究では、これらを踏まえた抽出性能に関する一連の調査を行い、スラッジ堆積による影響について評価した。結果として、ロータ内部へのスラッジの堆積は、混合時間や分散状態へ影響を及ぼさないことが確認され、抽出性能に対して影響がないものと推測された。最終的には、ウランを用いた抽出性能の評価を行い、これらの傾向が妥当であることが確認された。
中野 寛子; 広田 憲亮; 武内 伴照; 柴田 裕司; 根本 忠洋*; 花本 行生*; 土谷 邦彦
no journal, ,
原子力発電所における監視システムの高度化の一環として、過酷事故時でも炉内の計測データを伝送可能な高温型MIケーブルを開発している。特に、過酷事故時の原子炉内は、窒素, 酸素, 水素, 水蒸気のほかに核分裂生成物等が含まれた混合ガス雰囲気に暴露されることから、シース材の早期破損が懸念される。本研究では、MIケーブル用シース材として選定したSUS316及びニッケル基合金NCF600について、過酷事故環境を模擬した雰囲気(O
, O/HO, I, I/O/HO等)中における耐食性評価を行った。その結果、700
1000CのO及びO/HO雰囲気では、SUS316及びNCF600ともほぼ均一な酸化被膜の形成が観測され、酸化現象は放物線法則が成立することが分った。一方、I雰囲気では、温度の上昇とともにSUS316表面の孔食が増加すること、Iを含んだ混合ガス雰囲気では、Iの影響と思われる孔食と酸化被膜の形成という複雑な腐食挙動を示していることが分った。
中野 寛子; 広田 憲亮; 武内 伴照; 柴田 裕司; 根本 忠洋*; 花本 行生*; 土谷 邦彦
no journal, ,
軽水炉における過酷事故環境下でも炉内の計測データを伝送可能な金属被覆無機絶縁材(MI)ケーブルを開発している。本研究では、過酷事故時の環境を模擬したMIケーブル用シース材の耐食性を調べるため、選定したSUS316及びニッケル基合金NCF600について、過酷事故時の環境を模擬した雰囲気(O, O/HO, I,I/O,I/HO,I/O/HO, I/O/HO/CO等)中における加熱試験を行い、腐食特性を調べた。その結果、O及びO/HOの雰囲気では、両材料の表面には均一な酸化皮膜が形成されていたが、SUS316の方がNCF600よりも重量増加量は大きく、腐食度が大きかった。Iガスを含んだ雰囲気では、SUS316表面には酸化皮膜の形成のみならず、孔食が見られた。この孔食は、ガス種の違いにより発生形態が異なっていた。以上から、過酷事故時の雰囲気により、シース材は複雑な腐食挙動を示すことが分かった。
谷口 圭輔*; 竹内 幸生*; 藤田 一輝*; 土肥 輝美; 林 誠二*; 倉元 隆之*; 野村 直希*; 青野 辰雄*
no journal, ,
福島県では、帰還困難区域を除き面的除染が完了した一方で、森林の大半は未除染のまま残されている。この森林流域から、放射性セシウムが河川に流入し下流に影響を及ぼす可能性がある。そのため、福島県内に位置する七日沢・猿田川・布川という3つの森林流域を対象に、流出する放射性セシウムの量と特徴を把握するための調査を実施した。各流域において、浮遊砂サンプラーによる懸濁粒子(SS)の捕集、数か月おきの沢水採取、水位および流量の測定を実施した。SS試料については、凍結乾燥後、ゲルマニウム半導体検出器により懸濁態Cs-137濃度を測定した。沢水試料については、孔径0.45mのメンブレンフィルターでろ過したのち、固相ディスク法またはAMP共沈法で溶存態の放射性セシウムを捕集し、ゲルマニウム半導体検出器で溶存態Cs-137濃度を測定した。これまでに得られた2019年4月以降の溶存態Cs-137濃度の範囲は、猿田川で69-190mBq/L、七日沢で9.7-16mBq/L、布川で検出下限以下-3.2mBq/Lであった。ポスターでは、SSの測定や流量観測の結果をあわせて紹介する。
竹内 幸生*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 吉田 博文*; 藤田 一輝*; 高橋 勇介*; 倉元 隆之*; 野村 直希*; 萩原 大樹; 土肥 輝美; et al.
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故によって陸域に沈着したCs-137は、河川を介して海洋へと移行している。河川におけるCs-137濃度は低下傾向が続いているが、懸濁態については、一時的に高い濃度が観測される場合がある。不溶性放射性セシウム粒子(CsMP)の存在が、その一因となっている可能性が指摘されている。例えば、阿武隈川水系の口太川で2011-2016年に採取された6つの浮遊砂試料から、1-17個のCsMP(0.1Bq以上)が発見され、試料全体に占めるCsMP由来の放射能の比率が1.30-67.4%であると報告された事例がある。しかし、FDNPPに近い浜通り地域では、CsMPが河川水中の懸濁態Cs-137濃度に与える影響について、定量的に評価された事例はない。そこで、本研究では、浜通り地域を中心に幅広いCs-137沈着量を示す複数の流域で浮遊砂試料を採取し、オートラジオグラフィーによるCsMPの検出を試み、試料全体の放射能濃度に占めるCsMP由来のCs-137の割合の算出を試みた。福島県浜通りに位置する猿田川、七日沢、高瀬川と、阿武隈川流域に位置する布川に計5か所の河川観測点を設け、浮遊砂サンプラーにより浮遊砂試料を採取した。各試料は、凍結乾燥の後、Ge半導体検出器によりCs-137濃度を測定した。その後、各試料(1.5-3.0g)をポリ袋に封入し、濃度既知の2個のCsMP(基準粒子)とともにイメージングプレートを用いて60分間曝射するオートラジオグラフィーを行った。IP像の輝度と放射能の関係から、0.25Bq(基準粒子の放射能)を超える粒子をCsMPとして取り扱うこととした。その結果、阿武隈川水系の布川では検出されなかったが、浜通りの4地点の浮遊砂試料からは、いずれもCsMPとみられる粒子の存在が確認された。CsMP由来のCs-137濃度の割合は2.3-5.3%程度であった。このことから、CsMP由来の放射能の比率は低いものの、CsMPが浜通りの河川水中の懸濁物質に一般的に含まれる可能性があることが示唆された。
