Chemical kinetic uncertainty quantification for Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulations of turbulent premixed combustion

茂木 孝介; 塩津 弘之; 松本 俊慶; 日引 俊詞*; 柴本 泰照

International Journal of Heat and Mass Transfer, 258, p.128275_1 - 128275_15, 2026/05

https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.128275

We established a methodology to quantify chemical kinetic uncertainties, specifically the uncertainty in reaction rate constants, in Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulations of turbulent premixed combustion. The methodology consists of three main steps. First, an uncertainty database for the hydrogen combustion reaction was constructed. Second, these uncertainties were propagated to the laminar flame speed, which served as the input data for the subsequent RANS simulation, through a freely propagating flat flame simulation. Third, the uncertainty in the laminar flame speed was propagated to quantities of interest (QoIs) through the RANS simulation. We employed the non-intrusive polynomial chaos method to reduce the number of demanding RANS simulation runs. The established methodology was applied to the flame acceleration benchmark experiments in the ENACCEF facility, revealing that the analysis successfully quantified the uncertainty within an acceptable computational cost. The uncertainty analysis showed that the uncertainty in the propagating flame was closely related to the physical mechanisms involved in the acceleration process. Finally, we discussed the factors influencing the results and examined the validity of the proposed uncertainty analysis.

OSCAAR version 2.0のユーザーマニュアル

原子力安全・防災研究所 安全研究センター リスク評価・防災研究グループ

JAEA-Testing 2025-007, 110 Pages, 2026/03

JAEA-Testing-2025-007.pdf:2.57MB

日本原子力研究開発機構安全研究センターでは、原子力発電所事故の確率論的リスク評価(PRA: Probabilistic Risk Assessment)研究の一環として、レベル3PRAコードOSCAARの開発を行っている。OSCAARはレベル2PRAで得られたソースタームを基に、環境中に放出された放射性物質の移流、拡散、沈着を様々な気象条件に対して評価し、これらの放射性物質によって公衆が受ける被ばく線量および健康影響を確率論的に評価することができる計算コードである。OSCAARでは、実際の原子力発電所事故時に実施される防護措置による被ばく線量低減効果を考慮することができ、原子力発電所周辺住民の事故時の被ばくを低減するための対策や計画の事前策定に資する。本報告書はOSCAARコードバージョン2.0の使用方法を説明したユーザーマニュアルである。

令和5・6年度JRR-3中性子ビーム利用における独自利用研究・技術開発報告

物質科学研究センター

JAEA-Review 2025-058, 175 Pages, 2026/03

JAEA-Review-2025-058.pdf:8.17MB

JRR-3 (JapanResearchReactorNo.3)には、日本原子力研究開発機構(原子力機構)が所管する15台の中性子ビーム利用実験装置が設置されており、装置高度化を含めた原子力機構の独自利用を行うとともに施設供用装置として外部利用者に供し、様々な研究成果を創出している。本報告書は、運転再開後の令和5年度、令和6年度の独自利用研究および中性子ビーム利用実験装置の高度化などの技術開発の進捗状況を取りまとめたものである。

J-PARC安全管理年報(2024年度)

J-PARCセンター 安全ディビジョン

JAEA-Review 2025-056, 145 Pages, 2026/03

JAEA-Review-2025-056.pdf:9.08MB

本報告書は、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の安全管理(放射線安全及び一般安全)について2024年度の活動をとりまとめたものである。放射線管理については、施設及び周辺環境の放射線管理、個人線量の管理、放射線安全管理設備の維持・管理等の業務の概要、その他の関連業務について記述した。一般安全については、検討会及び各種専門部会、安全衛生会議、教育・講習会、訓練、さらに安全巡視等について記述した。また、安全文化醸成活動及び安全管理業務に関連して行った技術開発・研究についても、章を分けて記述した。

原子力人材育成センターの活動(令和6年度)

原子力人材育成・核不拡散・核セキュリティ総合支援センター

JAEA-Review 2025-051, 73 Pages, 2026/03

JAEA-Review-2025-051.pdf:1.59MB

本報告書は、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という。)原子力人材育成センターにおける令和6年度の活動をまとめたものである。令和6年度は、年間計画に基づく国内研修のほか、外部ニーズに対応した随時の研修、大学との連携協力、国際研修、原子力人材育成ネットワーク、人材育成コンシェルジュ等に関する取組を行った。国内研修については、年間計画に基づくRI・放射線技術者、原子力エネルギー技術者、国家試験受験者向けの研修に加え、外部ニーズへの対応として、原子力機構外組織を対象とした出張講習等を実施した。大学等との連携協力については、東京大学大学院工学系研究科原子力専攻の学生受入れを含む連携大学院方式に基づく協力や特別研究生等の受入れを行った。また、大学連携ネットワークでは、7大学との遠隔教育システムによる通年の共通講座に対応したほか、夏期集中講座や核燃料サイクル実習を行った。国際研修については、文部科学省からの受託事業「放射線利用技術等国際交流(講師育成)」として、原子炉工学等の講師育成研修及び講師育成アドバンス研修並びに放射線基礎教育等の原子力技術セミナーを実施した。原子力人材育成ネットワークについては、共同事務局として運営を着実に推進するとともに、一般者対象の講演会やウェビナー(オンラインセミナー)、学生対象の原子力関連施設見学会等を開催した。人材育成コンシェルジュについては、原子力機構内外からの人材育成に係る窓口を通じて、問合せや相談への回答のみならず、関西原子力オープンキャンパスの企画運営に携わるなど、人材育成コンシェルジュ活動を推進した。

In situ study of growth mechanism of germanene segregated through Ag(111) thin films by Raman and X-ray photoelectron spectroscopy

寺澤 知潮; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 小澤 孝拓*; 津田 泰孝; 吉越 章隆; 朝岡 秀人; 鈴木 誠也

Chemistry of Materials, 38(6), p.2933 - 2945, 2026/03

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5c03462

Germanene, a honeycomb lattice of Ge atoms, has attracted attention for next-generation electronics and as a topological material. Among reported synthesis routes, the segregation method enables reproducible monolayer germanene formation on Ag(111) through simply annealing an Ag(111) thin film on a Ge(111) substrate. Despite this success, the physical origins of its monolayer selectivity and the mechanism for suppressing competing Ge phases remain unclear. Here, we investigate germanene formation via Ge segregation using in situ Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy to directly track Ge behavior during annealing and cooling. In situ observations revealed that annealing at 500C yielded no Ge-related byproducts, and the system reached a high-temperature surface equilibrium state, independent of the initial Ge amount. Cooling from this state produced a Ge-enriched surface that stabilizes the formation of monolayer germanene. In contrast, heating only to 300C produced three-dimensional Ge islands without Ge-enrichment, followed by Ge-Ag alloy formation upon subsequent cooling. By integrating the temperature-dependent diffusion length and the process-dependent diffusion direction, we established a unified description of Ge behavior on Ag/Ge(111) substrates, in which cooling-induced Ge-enrichment at the surface reproducibly stabilizes the selective formation of monolayer germanene.

原子力緊急時支援・研修センターの活動(令和6年度)

原子力緊急時支援・研修センター

JAEA-Review 2025-052, 143 Pages, 2026/02

JAEA-Review-2025-052.pdf:3.95MB

日本原子力研究開発機構は「災害対策基本法」及び「武力攻撃事態等及び存立危機事態における我が国の平和と独立並びに国及び国民の安全の確保に関する法律」に基づき、指定公共機関(国や地方公共団体と協力して緊急事態などに対処する機関)として国及び地方公共団体等に対し、原子力災害または放射線災害への対処において、技術支援をする責務を有している。このため、日本原子力研究開発機構は原子力緊急時支援対策規程、防災業務計画及び国民保護業務計画を作成し、それらに基づき、原子力緊急時支援・研修センターは緊急時には支援活動の中心となり、全国を視野に入れた専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のための自らの訓練・研修のほか、国、地方公共団体の原子力防災関係者のための実践的な訓練・研修、原子力防災に関する調査研究及び国際協力を実施している。本報告は、原子力緊急時支援・研修センターが令和6年度に実施した活動実績を記載する。

Accurate meshfree particle framework for interfacial heat transfer incorporating thermal contact resistance

Wang, Z.; 柴本 泰照

International Journal of Heat and Mass Transfer, 255(Part 1), p.127701_1 - 127701_16, 2026/02

https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127701

Accurate modeling of heat transfer across material interfaces is essential for predicting thermal performance of a wide range of engineering systems, such as electronic packaging and composite materials. However, it becomes particularly challenging in the presence of thermal contact resistance (TCR), which introduces temperature discontinuities and nonlinear interfacial behavior, especially when countering complex geometries or dynamically evolving interfaces. To address this, this study presents a robust meshfree particle framework specifically designed to model interfacial heat transfer and accurately capture TCR effects. The framework is compatible with general particle methods, such as smoothed particle hydrodynamics (SPH) and moving particle semi-implicit (MPS). Its key innovation lies in a novel interfacial flux formulation based on pairwise thermal resistance, enabling a mathematically consistent treatment of temperature discontinuities by rigorously accounting for both interfacial thermal conductivity and contact resistance. The method is validated through a series of benchmark problems, including interfacial conductive and conjugate heat transfer in both two- and three-dimensional domains, demonstrating superior accuracy and convergence compared to existing models. The influence of TCR is further explored through representative conjugate heat transfer scenarios. Results confirm that the framework effectively captures interfacial temperature discontinuities and maintains consistent performance across a wide range of material property contrasts. Overall, the method provides a physically consistent, accurate, and versatile tool for simulating interfacial heat transfer in complex multiphase thermal systems.

令和6年度大型計算機システム利用による研究成果報告集

システム計算科学センター 高性能計算技術利用推進室

JAEA-Review 2025-044, 140 Pages, 2026/01

JAEA-Review-2025-044.pdf:8.77MB

日本原子力研究開発機構では、原子力の総合的研究開発機関として原子力に係わるさまざまな分野の研究開発を行っており、これらの研究開発の多くにおいて計算科学技術が活用されている。日本原子力研究開発機構における計算科学技術を活用した研究開発の論文発表は、過去十数年にわたり、毎年度、全体の約2割を占めている。大型計算機システムはこの計算科学技術を支える重要なインフラとなっている。大型計算機システムは、第4期中長期計画にて重点化して取り組むとされた「安全性向上等の革新的技術開発によるカーボンニュートラルへの貢献」、「原子力科学技術に係る多様な研究開発の推進によるイノベーションの創出」、「東京電力福島第一原子力発電所事故の対処に係わる研究開発の推進」、「高レベル放射性廃棄物の処理処分に関する技術開発の着実な実施」、「原子力安全規制行政及び原子力防災に対する支援とそのための安全研究の推進」等の研究開発活動に利用された。本報告は、令和6年度における大型計算機システムを利用した研究開発の成果を中心に、それを支える利用支援、利用実績、システムの概要等をまとめたものである。

Collapse of Jahn-Teller phonons in LaSrMnO with weak magnetoresistance

Sterling, T. C.*; Savici, A. T.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; Khan, N.*; Weber, F.*; Reznik, D.*

Communications Materials (Internet), 32 Pages, 2026/00

https://doi.org/10.1038/s43246-026-01139-4

We investigated phonons and spin-phonon coupling in ferromagnetic colossal magnetoresistance (CMR) manganites LaSrMnO () that have a relatively small CMR associated with the melting of the magnetic order above room temperature. High-resolution neutron scattering experiments combined with density functional theory (DFT) show that the low-temperature ferromagnetic phase is conventional: neutron scattering intensities from phonons agree with DFT predictions, magnons follow sinusoidal dispersions, and no phonon-magnon hybridization occurs. Fluctuations of Mn moments and low-energy phonons involving Mn and La vibrations remain conventional in the high temperature paramagnetic phase, indicating that the Mn and La/Sr sublattices are not strongly perturbed by the melting of magnetic order. In sharp contrast, the Jahn-Teller active optical oxygen vibrations collapse entirely above the Curie temperature, in spite of the low CMR in these compositions, with at least part of the lost spectral weight reappearing as quasielastic scattering. We attribute this highly anomalous behavior to giant electron-phonon coupling (EPC) in the charge and/or orbital channel. It drives cooperative diffusive motion of quasistatic carrier-trapping oxygen sublattice distortions once ferromagnetism disappears. We hypothesize that the magnitude of magnetoresistance correlates with the rate of this diffusion rather than with the strength of Jahn-Teller EPC.