Application of the modified neutron source multiplication method to the prototype FBR Monju

Truchet, G.*; Van Rooijen, W. F. G.*; 島津 洋一郎*; 山口 勝久

Annals of Nuclear Energy, 51, p.94 - 106, 2013/01

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2012.07.040

修正中性子増倍法(MNSM)を高速原型炉「もんじゅ」に適用した。「もんじゅ」の特異性のうちMNSM因子に大きな影響を及ぼす要素は、炉心近傍にカリフォルニウム中性子源があることと、中性子検出器が炉容器外の離れた位置にあること。検出器の計数率の評価では、炉容器から外部の検出器までの伝播計算を実施した。二つの未臨界状態に対して反応度を評価し、2010年の再起動試験データと比較した。MNSM法による反応度計算結果は、他の方法から得られた反応度とよい一致を見た。

Phase diagram and equation of state of TiH at high pressures and high temperatures

遠藤 成輝; 齋藤 寛之; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏

Journal of Alloys and Compounds, 546, p.270 - 274, 2013/01

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.08.083

In the present study, we clearly determined the phase diagram of TiH at high pressures and high temperatures, and were the first to report the equation of state (EoS) of TiH with an fcc phase. Compression induced strain inhibited the phase transition from the low-temperature bct phase to the high-temperature fcc phase, making the phase diagram difficult to determine. Thus, the phase boundary was appropriately determined using a sample which was treated at high temperature to remove strain. The obtained phase boundary was considerably lower than the experimental data reported by Vennila et al (2008). Additionally, we successfully obtained the high temperature Birch-Murnaghan EoS of TiH, and reported the thermoelastic parameters of fcc TiH.

Positron lifetimes and mechanical properties of -irradiated ultra high molecular weight polyethylene

小林 慶規*; 山脇 正人*; 岡 壽崇; 佐伯 誠一; Mohamed, H.*; 服部 兼久*; 渡邊 吉弘*

Materials Science Forum, 733, p.147 - 150, 2013/00

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.733.147

陽電子消滅寿命測定法は非破壊に材料中の空孔構造を分析可能な手法であり、広く使用されている。しかし、2種類の全く同じ測定用試料を材料から切り出す必要があるため、必ずしも「非破壊」であるといえなかった。そこで、われわれは試料を切り出すことなく、文字通り「非破壊」で陽電子消滅寿命測定を行う手法を開発した。本研究では、新規開発した非破壊陽電子消滅寿命測定法を用いて、線照射を行った超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命と力学特性の関係を調べた。超高分子量ポリエチレン内でのポジトロニウム形成割合は、高密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンと同じように、低線量の線照射によって著しく抑制された。通常、ポリエチレンに打ち込まれた陽電子は、陽電子によって形成されたブロッブ内の電子と対消滅するが、線を照射した場合、照射によって形成された空隙に陽電子がトラップされてしまうためにポジトロニウムを形成し難くなったと考えられる。また、延伸した超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命は破断強度と伸びに相関することが明らかになった。

Quantification of fatigue crack propagation of an austenitic stainless steel in mercury embrittlement

直江 崇; 山口 義仁; 二川 正敏

Journal of Nuclear Materials, 431(1-3), p.133 - 139, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.11.026

液体金属は、その優れた熱伝導特性から原子力材料としての利用が期待されている。しかしながら、液体金属と固体金属の組合せによっては、構造健全性に影響を及ぼす液体金属ぜい化が懸念される。本研究では、核破砕パルス中性子源のターゲット容器構造材として使用されているオーステナイト系ステンレス鋼と、ターゲット材である水銀との組合せについて、切欠き試験片を用いた水銀中疲労試験により調査した。破面解析手法の一つであるFRASTA法と、切欠きの開口変位計測を組合せることにより、水銀浸漬下における疲労き裂進展速度の評価を試みた。その結果、低サイクル疲労領域において、水銀中の疲労き裂進展速度は、大気中の場合と比較して早くなる傾向、すなわち、水銀浸漬によりき裂進展が加速されることを示唆した。

FEMAXI-7 analysis on behavior of medium and high burnup BWR fuels during base-irradiation and power ramp

扇柳 仁; 塙 悟史; 鈴木 元衛; 永瀬 文久

Nuclear Engineering and Design, 253, p.77 - 85, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2012.07.021

中高燃焼度BWR燃料の発電炉ベース照射中及び研究炉出力急昇試験中の照射挙動を、燃料挙動解析コードFEMAXI-7を用いて評価した。ベース照射後のFPガス放出率(FGR)及び出力急昇試験前後の被覆管外径プロファイルの計算値は、照射後試験による実測値とほぼ一致した。出力急昇試験中のFGRに関しては、Turnbullモデルによって得られるFPガスのペレット内拡散係数を100倍にすることで、既存のFGRモデルを用いて燃料中心温度1800CまでのFGRを再現できることがわかった。出力急昇試験前後の被覆管のリッジング変形に関しては、FEMAXI-7の二次元局所PCMI解析により、PIEデータをほぼ再現できた。以上の結果から、FEMAXI-7により、中高燃焼度BWR燃料における複雑な熱的・機械的相互作用を適切に評価できることが示された。

Ab initio study on the low-lying potential energy curves of the diatomic cesium iodide cation (CsI)

黒崎 譲; 横山 啓一

Computational and Theoretical Chemistry, 999, p.239 - 245, 2012/11

https://doi.org/10.1016/j.comptc.2012.09.007

Potential energy curves (PECs) for the low-lying states of the diatomic cesium iodide cation (CsI) have been calculated using the internally-contracted MRSDCI method with relativistic pseudpotentials. First, we calculate PECs for spin-orbit (SO)-free -S states, and , stemming from the triply degenerate P state of I. Then we obtain PECs for SO-included states, X3/2, 1/2(I), and 1/2(II), by diagonalizing the matrix of the electronic Hamiltonian plus SO coupling. It is found that all of the three state PECs, X3/2, 1/2(I), and 1/2(II), have shallow wells with the depths of 1.4-4.6 kcal mol. It is also predicted that transition dipole moments (TDMs) among these states have values of non-negligible amounts around equilibrium internuclear distances and the TDMs can contribute to the optical transition between the states.

Three-dimensional fracture distribution in relation to local cooling in a granitic body; An Example from the Toki granitic pluton, Central Japan

湯口 貴史; 田上 雅彦*; 鶴田 忠彦; 西山 忠男*

Engineering Geology, 149-150, p.35 - 46, 2012/11

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.08.009

本紙は、中部日本に位置する土岐花崗岩体の割れ目頻度の空間分布を示し、それと岩体中の冷却挙動との関連について評価を行った。19本のボーリング孔のBTV情報から、割れ目頻度の空間分布は2つの傾向を示す。1つは花崗岩体の中心部分で高い頻度を持ち、もう1つは標高が下がるにつれ頻度が減少する。サブソリダス反応組織の発達の程度は、花崗岩体の冷却過程の指標となるパラメータである。隣り合う2つの位置で測定したサブソリダス組織の発達程度の差を、この2点間の距離で割った値を、局所冷却速度と定義する。土岐花崗岩体中のこの局所冷却速度の分布を明らかにしたところ、割れ目頻度の高い領域で大きな局所冷却速度を持つという相関が認められる。この相関は、割れ目の発生が熱歪という概念を通じ局所冷却速度によって説明できることを示す。ゆえに、花崗岩体中の局所冷却速度の3次元パターンを明らかにすることは、割れ目頻度分布を評価する有用な手法である。

原子炉事故情報アーカイブの構築に向けて

中嶋 英充; 池田 貴儀; 米澤 稔; 板橋 慶造; 桐山 恵理子*; 岩田 修一*

情報知識学会誌, 22(4), p.344 - 353, 2012/11

BB2012-1951.pdf:2.04MB

https://doi.org/10.2964/jsik.22_344

日本原子力研究開発機構(JAEA)図書館では、福島第一原子力発電所事故に関する参考文献情報を収録したウェブサイトを構築し、2011年4月よりインターネットを通じて発信している。発信する情報は毎月更新され、その数は約1万5千件に達している。JAEA図書館では、国及び東京電力のホームページ上に公表された放射線モニタリングデータ、原子炉プラント状況等の情報を収集・整理し、福島原発事故アーカイブとして運用することを検討している。本稿では、JAEA図書館が発信している福島事故参考文献情報の内容を紹介し、併せて福島原発事故アーカイブ構築に関する課題を提起する。

Shielding study at the Fukui Prefectural Hospital Proton Therapy Center

佐藤 大樹; 前田 嘉一*; 為重 雄司*; 中島 宏; 柴田 徳思*; 遠藤 章; 津田 修一; 佐々木 誠*; 前川 素一*; 清水 康弘*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(11), p.1097 - 1109, 2012/11

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.730900

陽子線がん治療施設における放射線安全設計の健全性及び妥当性を検証するため、福井県立病院陽子線がん治療センターにおいて中性子線量測定を実施し、施設の安全設計に用いた解析モデル及びモンテカルロコードPHITSの計算値と比較した。実験では、治療に用いる235MeV陽子ビームを水平照射室に設置した水ファントムに入射し、前方及び直上方向の遮蔽壁後方で中性子モニタDARWIN, Wendi-2及びレムメータを用いて中性子線量を測定した。また、照射室と入り口とをつなぐ迷路に固体飛跡検出器を配置し、迷路中の中性子線量分布を取得した。本研究により、国内の陽子線がん治療施設の設計に広く使われてきた解析モデルとパラメータセットによって、十分な安全裕度を持つ施設設計が可能であることを実験的に明らかにした。また、モンテカルロコードを利用することで、複雑な構造下で複数の線源から飛来する中性子の線量を、適切に評価できることを示した。この成果は、今後建設される陽子線がん治療施設における安全設計の最適化に、大きく寄与すると期待される。

診断と治療が同時に可能な複合型光ファイバー内視鏡システム

岡 潔; 関 健史; 赤津 朋宏

光学, 41(11), p.576 - 578, 2012/11

https://cir.nii.ac.jp/crid/1570009751236763136

原子力機構において技術開発を進めてきた複合型光ファイバーは、高エネルギーと映像情報の両方を扱うことができる特殊なファイバーである。この複合型光ファイバーは、核融合炉及び大型原子力施設における保守保全技術開発に役立つ特殊ツールとして誕生した。原子炉内部の燃料集合体や熱交換器の伝熱配管など、本ファイバーが役立つ狭隘箇所は数多くある。本技術は汎用性が高いため、現在では、種々の計測機器と統合された診断治療機器として医療分野への応用を積極的に推進中である。本報では、複合型光ファイバーの基本構造及び医療分野への応用例について紹介する。特に、複合型光ファイバーを利用した胎児外科治療装置の開発について述べるとともに、産婦人科への応用として、子宮がん治療への適用の試みについて紹介する。

Effects of local toroidal field ripple due to test blanket modules for ITER on radial transport of thermal ions

大山 直幸; 浦野 創; 篠原 孝司; 本多 充; 滝塚 知典; 林 伸彦; 鎌田 裕; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 52(11), p.114013_1 - 114013_9, 2012/11

https://doi.org/10.1088/0029-5515/52/11/114013

ITERのテストブランケットモジュール(TBM)に起因する局所トロイダル磁場リップルが熱化イオンの径方向輸送に与える影響を完全3次元磁場起動追跡モンテカルロコード(F3D-OFMC)を使って調べた。ITERプラズマ条件下でのシミュレーションの結果、TBMの個数を増加すると、TBMに起因する局所トロイダル磁場リップルによる粒子損失が線形に増加することがわかった。一方、1つのTBMポートにおける局所磁場リップルの値を増加させた場合、粒子損失の増加はとても急であった。粒子損失量の比較から、ITERプラズマ条件であるTBMポート三か所は、1つのTBMポートのリップル率を1.7倍に増加したことに対応する。

Energy confinement of hydrogen and deuterium H-mode plasmas in JT-60U

浦野 創; 滝塚 知典*; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 仲野 友英; 大山 直幸; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 52(11), p.114021_1 - 114021_10, 2012/11

https://doi.org/10.1088/0029-5515/52/11/114021

軽・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。同一加熱パワー条件下において、重水素の蓄積エネルギーは軽水素の約1.7-2.0倍であった。同一の蓄積エネルギーでは、軽水素で必要なパワーは重水素の約1.7倍であり、同一の電子密度,電子温度,イオン温度の空間分布が得られた。セパラトリクスを通過するパワーを一定にすると、軽水素のELM周波数は重水素の約2倍であった。また、重水素のペデスタル圧力は軽水素の約2倍であり、特に周辺温度の増加によるものである。ペデスタル圧力は全ポロイダルベータに比例する関係が得られ、これは同位体の種類に依存しないことがわかった。

Benchmarks of the full configuration interaction, Monte Carlo shell model, and no-core full configuration methods

阿部 喬*; Maris, P.*; 大塚 孝治*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Vary, J. P.*

Physical Review C, 86(5), p.054301_1 - 054301_18, 2012/11

AA2012-0120.pdf:1.12MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.86.054301

核子間の相互作用として正の相互作用を用いた核構造計算は第一原理計算と呼ばれるが、その中でも一粒子状態を非常に数多くの調和振動子波動関数で展開した殻模型的手法は有力な手法として知られている。本論文では、殻模型的手法のうち、完全配位相互作用計算(FCI),モンテカルロ殻模型計算(MCSM),無芯殻模型計算(NCSM)の3手法を多体計算手法の観点から比較した。FCIは、与えられた一粒子空間内すべての多体状態を取り入れるもので、計算が可能ならば最も正確な値を出す方法である。しかし、4主殻取り入れた場合、炭素12など核子数が多い系のFCI計算は現段階では不可能である。NCSMは、多体状態の調和振動子量子数で制限をかける計算であり、多くの一粒子状態数を取り入れることはできるが、多粒子多空孔状態の記述に難がある。一方、MCSMは、FCI計算可能な系ではFCIとほとんど同じエネルギー値を与え、それが不可能な系においても計算可能なことが示され、今後非常に有力となる手法であることがわかった。

Lung dosimetry of inhaled radon progeny in mice

迫田 晃弘; 石森 有; 深尾 光佑*; 山岡 聖典*; 片岡 隆浩*; 光延 文裕*

Radiation and Environmental Biophysics, 51(4), p.425 - 442, 2012/11

https://doi.org/10.1007/s00411-012-0431-z

ラドン子孫核種への曝露に対する生体応答が動物実験で検討されてきたが、マウスの肺の吸収線量は評価例がない。本研究では、マウスにおける吸入ラドン子孫核種の肺線量を評価した。すなわち、粒子の気道沈着,除去、及びターゲット組織へのアルファ線の沈着エネルギー割合を体系的に計算した。参考のため、ラットとヒトに対しても同様に行った。まず、気管支,気管支,胞領域,全肺について、平衡等価ラドン濃度1Bq m(平衡係数0.4、非付着成分比0.01)の下で、単分散ラドン粒子径に対する吸収線量を評価した。この結果に基づき、(1)標準的な鉱山環境、及び(2)先行動物実験の曝露条件における吸収線量を求めた。鉱山環境におけるマウス,ラット,ヒトの全肺の線量は34.8, 20.7, 10.7nGy(Bq m)h、同様に動物実験条件においては16.9, 9.9, 6.5nGy(Bq m)hであった。両曝露条件において、マウスの数値はラットの約2倍、ヒトの約3倍であった。ラットとヒトの数値を文献値と比較すると、許容範囲内で一致しており、本研究でマウスに適用したモデルが妥当であると示唆された。今後は、マウスへの適用モデルをより高度化し、解剖学的・生理学的・環境パラメータが線量へ及ぼす影響を検討することが望まれる。

Time-evolution of thermal oxidation on high-index silicon surfaces; Real-time photoemission spectroscopic study with synchrotron radiation

大野 真也*; 井上 慧*; 森本 真弘*; 新江 定憲*; 豊島 弘明*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 尾形 祥一*; 安田 哲二*; 田中 正俊*

Surface Science, 606(21-22), p.1685 - 1692, 2012/11

https://doi.org/10.1016/j.susc.2012.07.011

The initial oxidation on high-index silicon surfaces with (113) and (120) orientations at 820 K has been investigated by real-time X-ray photoemission spectroscopy (Si 2p and O 1s) using 687 eV photons. The time evolutions of the Si (n=1-4) components in the Si 2p spectrum indicate that the Si state is suppressed on high-index surfaces compared with Si(001). The O 1s state consists of two components, a low-binding-energy component (LBC) and a high-binding-energy component (HBC). It is suggested that the O atom in strained Si-O-Si contributes to the LBC component. The reaction rates are slower on high-index surfaces compared with that on Si(001).

Radiation transport calculations for cosmic radiation

遠藤 章; 佐藤 達彦

Annals of the ICRP, 41(3-4), p.142 - 153, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.icrp.2012.06.010

宇宙船の内部には、宇宙起源の一次放射線とそれが宇宙船の壁,機器等と相互作用した結果発生するさまざまな二次放射線が混在している。宇宙飛行士の体内の放射線場は、身体の自己遮へいや宇宙線が体内で引き起こす原子核反応により、体外の放射線場とは異なる。物質中における陽子,高エネルギー重イオン、また、それらが原子や原子核との相互作用により生成する二次放射線の輸送をシミュレーションするさまざまな計算コードが、これまでに開発されてきた。これらのコードは、宇宙船や宇宙基地の遮へい計算,放射線検出器の応答評価,臓器線量の解析等、宇宙における放射線防護に利用されている。本発表では、宇宙線の輸送計算に使われる手法と計算コードに焦点をあて、それらを用いた宇宙船内の放射線場の解析,臓器線量や線質係数の評価,ICRPのリファレンスファントムを用いた線量換算係数の計算についてレビューする。

Study on the oxygen adsorption property of nitrogen-containing metal-free carbon-based cathode catalysts for oxygen reduction reaction

木内 久雄*; 丹羽 秀治*; 小林 正起*; 原田 慈久*; 尾嶋 正治*; 畳開 真之*; 難波江 裕太*; 黒木 重樹*; 柿本 雅明*; 池田 隆司; et al.

Electrochimica Acta, 82(1), p.291 - 295, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.06.036

含窒素ポリアミド(PA)と窒素を含まないフェノール樹脂(PhRs)由来の金属を含まない炭素触媒への酸素吸着特性を調べた。電気化学分析及びラマン分光からPA由来の炭素触媒はPhRs由来の物よりもより高い2電子酸素還元活性を示し、またより多くの欠陥を含むことがわかった。X線光電子分光からグラファイト状窒素が酸素吸着に寄与しPA由来の触媒ではC=Oが主な成分であることがわかった。これらの実験結果はグラファイト状窒素の近傍に吸着したC=O成分が2電子酸素還元の活性点であることを示唆している。

呼吸追随型電動ファン付全面マスクの防護性能試験

中川 雅博; 野嶋 峻; 藤井 克年; 宍戸 宣仁; 酒井 俊也; 梅原 隆; 清水 勇

保健物理, 47(3), p.189 - 193, 2012/10

https://doi.org/10.5453/jhps.47.189

内部被ばくを防護する手段として防塵マスク等の呼吸用保護具の着用がある。呼吸用保護具の一種として、電動ファン付呼吸用保護具があるが、近年では、着用時の呼吸を補助し、バッテリーやフィルタの消耗を抑える呼吸追随型電動ファン付全面マスクが開発されている。本試験では、呼吸追随型電動ファン付全面マスクについて、マンテスト装置を用いて防護性能試験を行い、ファンのない全面マスクと比較するとともに放射線作業において使用する際の着用基準となる防護係数の算出を行った。測定終了後にはマスク着用時の作業者の負担に関するアンケート調査を行った。試験の結果、呼吸追随型電動ファン付全面マスクはファンのない全面マスクと比較して安定した防護性能を維持でき、着用基準として防護係数2000以上の設定が可能であることが確認できた。また、アンケート調査により着用時の作業者の負担軽減が確認できた。

Energy requirement of HI separation from HI-I-HO mixture using electro-electrodialysis and distillation

Guo, H.*; 笠原 清司; 田中 伸幸; 小貫 薫

International Journal of Hydrogen Energy, 37(19), p.13971 - 13982, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.07.078

熱化学水素製造法ISプロセスにとって、HI-I-HO混合溶液からのHIの分離工程の所要熱がプロセス全体の熱効率に大きく影響する。電解電気透析(EED)と蒸留を用いたHI-I-HO混合溶液からのHI分離工程のシミュレーションを行い、EEDにおける理想的な分離膜とNafion膜の実験値を用いた現実的な分離膜の場合での所要熱評価を行った。操作パラメータとして、蒸留塔内圧,蒸留塔フィード内HI濃度,蒸留塔流出量に対する工程入口流量の比を検討した。理想的分離膜の場合、低圧,高フィードHI濃度が望ましかったのに対し、Nafion膜の場合、塔内圧は1.0MPaで十分で、フィードHI濃度は最適化を行うことが望まれた。流量比に関しては、理想的分離膜の場合その影響は小さかったが、Nafion膜の場合、到達しうる最小値付近に所要熱の最小値があった。これらの操作条件の最適化によって、Nafion膜の場合、所要熱は3.0710 J/mol-HIとなり、理想的分離膜の所要熱はその12.5%となった。

Atmospheric discharge and dispersion of radionuclides during the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident, 2; Verification of the source term and analysis of regional-scale atmospheric dispersion

寺田 宏明; 堅田 元喜; 茅野 政道; 永井 晴康

Journal of Environmental Radioactivity, 112, p.141 - 154, 2012/10

AA2011-0927.pdf:5.35MB

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.05.023

原子力機構で開発した緊急時大気拡散予測システムWSPEEDI-IIを用いた東日本域大気拡散シミュレーションにより、福島第一原発事故により2011年3月12日から4月30日に放出されたIとCsの放出率推定値の検証と大気拡散解析を行った。これまでの研究で推定された放出率を日及び月間降下量の測定値をもとに修正した。これを用いた日降下量の計算結果は測定値とおよそファクター10以内の誤差で一致し、陸上に拡散した期間の放出率が妥当であることを確認した。大気拡散解析の結果、現在のCs沈着量分布の大部分は3月12日, 1516日, 20日, 2123日の4つのイベントにより形成されたことが示唆された。全沈着量に対する湿性沈着量の比はそれぞれの沈着イベントの影響により大きく変動していた。

Synthesis of copolymer grafts containing sulfoalkyl and hydrophilic groups in polymer electrolyte membranes

榎本 一之; 高橋 周一; Rohani, R.; 前川 康成

Journal of Membrane Science, 415-416, p.36 - 41, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.04.035

次世代燃料電池に不可欠な高温低加湿下でも高イオン伝導性と機械強度を併せ持つグラフト型電解質膜の合成を目的に、イオン伝導を担うスルホン酸と低加湿下での保水性が期待できる親水性水酸基を有するアルキルグラフト鎖を導入した電解質膜を作製し、その導電率の相対湿度依存性を評価した。VAcモノマーのETFE基材への放射線グラフト重合とその鹸化反応により得られたグラフト鎖の水酸基の1,3-プロパンスルトンへの求核開環付加反応で、スルホン化率が39%で目的のグラフト型電解質膜が得られた。同じイオン交換容量(IEC)のグラフト型電解質膜について、低加湿下(30%RH, 80C)での導電率を比較したところ、これまで報告してきた従来型のポリスチレンスルホン酸電解質膜を凌ぐ1.210 S/cmを示した。さらに、ナフィオンや芳香族炭化水素電解質膜の機械強度を凌ぐことから、水酸基を有するグラフト型電解質膜は、低膨潤(機械強度)を維持したまま、低加湿下での高導電性を実現することを明らかにした。

Measurement and analysis of reflector reactivity worth by replacing stainless steel with zirconium at the fast critical assembly (FCA)

福島 昌宏; 北村 康則; 安藤 真樹; 久語 輝彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(10), p.961 - 965, 2012/10

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.723173

Zirconium alloy instead of stainless steel (SS) has been considered as an effective reflector to improve the neutron economy in the experimental fast reactor JOYO. The aim of the present study is to demonstrate the effectiveness of the zirconium (Zr) reflector compared with the SS reflector in a fast reactor core. The FCA-XXVIII-1(3) core was built at the fast critical facility (FCA) and the reflector reactivity worth was measured by replacing SS with Zr at the peripheral region of the core. The experimental result of the positive reflector reactivity worth demonstrates the effectiveness of the Zr reflector compared with the SS reflector in the fast reactor core. This paper also focuses on the validation of standard calculation methods used for fast reactors with JENDL-4.0. As a result, it is confirmed that the standard calculation methods for the reflector reactivity worth show agreement within the experimental error.

Interference pattern formation between bound solitons and radiation in momentum space; Possible detection of radiation from bound solitons with Bose-Einstein condensate of neutral atoms

藤嶋 浩史*; 奥村 雅彦; 峰 真如*; 矢嶋 徹*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(10), p.104003_1 - 104003_7, 2012/10

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.104003

原子物理学分野の最新の進展として、原子ガス集団をレーザー冷却することでボース・アインシュタイン凝縮を起こすことが見いだされており、その凝縮状態を制御することで原子レーザーへの応用等が提案され、多くの研究者の注目を受けている。本論文発表では、上記凝縮体に着目し、得られた研究成果を発表する。具体的な成果は以下の通りである。1次元凝縮系では、ソリトンが安定な存在形態であることが知られているが、そこからずれた初期状態を時間発展させた場合には、「輻射」と呼ばれる微小成分を放出して、最終的にソリトンになることが示唆されている。しかし、これまでこの輻射現象は実験で確認されていない。その理由の一つは、放出される輻射の振幅が小さすぎて観測が大変困難だからである。われわれは、ソリトンと輻射が波動であることに注目し、実空間での輻射自体の観測が難しい場合でも、輻射とソリトンの束縛状態との運動量空間での干渉が観測可能であることを示した。特に、中性原子気体のボース・アインシュタイン凝縮では、運動量分布が主な観測量となるため、運動量空間での干渉はこの系において容易に観測されることが期待される。また、本系において、この干渉を観測するための実験パラメータについても示した。

角度分散法中性子回折集合組織測定技術環境の構築と応用

徐 平光; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 盛合 敦

軽金属学会平成24年度第2回加工と熱処理による優先方位制御研究部会公開講演会資料, p.19 - 20, 2012/10

Though the X-ray diffraction and the electron backscattering diffraction are usually used in the texture evaluation, the neutron diffraction can directly measure the bulk textures of various materials and provide high statistical texture information for predicting the material anisotropic property thanks to the large beam spot and the high matter penetrability, and it can also help to clarify the in situ microstructure evolution under various loading/temperature environments. According to the difference in neutron beam sources, the neutron diffractometers are generally divided into the nuclear reactor-based angle-dispersive instruments and the spallation source-based time-of-flight instruments. At the Japan Research Reactor No.3 and the Japan Proton Accelerator Research Complex, the angle dispersive neutron diffractometers and the time-of-flight neutron diffractometers provide us the possibility to develop and apply the bulk texture evaluation technique to study metallic, ceramic, polymeric, and geologic crystallographic materials. In this presentation, the characteristics of single-tube and 1-demisional position- sensitive-detector angle dispersive neutron diffractometer was simply introduced and its application on the bulk texture evaluation of a magnesium alloy before and after warm press deformation is reported.

放射性廃棄物処理用ガラス; さらなる性能向上を目指した開発

都築 達也*; 三田村 直樹*; 天本 一平

未来材料, 12(10), p.43 - 47, 2012/10

http://ci.nii.ac.jp/naid/40019449254

ガラスは、他の材料にはみられないさまざまな特性があるので、工業界において幅広く活用されている。原子力の分野でも、ホウケイ酸塩ガラスが高レベル放射性廃棄物の安定化処理に用いられている。一方、これまで乾式再処理工程から排出される高レベル放射性廃棄物の固化媒体として検討を行ってきた鉄リン酸塩ガラスにも多様な放射性廃棄物の安定化処理に利用できる可能性があり、今後の活用に期待できることがわかった。

The Unified effect of counter-toroidal rotation and power across separatrix on type-I ELMs in JT-60U

浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 相羽 信行; 鎌田 裕; 藤田 隆明; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 52(10), p.103012_1 - 103012_7, 2012/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/52/10/103012

逆方向トロイダル回転とセパラトリクスを通過するパワーによるType-I ELM特性に対する統合的効果をJT-60U装置を用いて調べた。実験はプラズマ電流に対して順方向、無回転、逆方向の接線NBを入射し、その後垂直NBを用いたパワースキャンを実施した。ELM周波数はセパラトリクスを通過するパワーをとともに単調増加したが、垂直NBの入射時には比例関係よりも強い依存性が観測された。これは、垂直NBを入射すると、周辺部でのトロイダル回転速度を逆方向へシフトすることが原因であり、周辺トロイダル回転速度を一定にするとELM周波数は、接線NBの入射方向によらず、セパラトリクスを通過するパワーに比例することがわかった。

In-situ vacuum deposition technique of lithium on neutron production target for BNCT

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 288, p.18 - 22, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.07.024

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の中性子源として、原子炉の中性子以外に、加速器から発生する中性子を用いることが計画されており、そのための中性子発生用ターゲット材として金属リチウムが候補にあがっている。しかしリチウムターゲットは高フルエンスのプロトンの照射効果によってブリスタリングを起こすため、リチウムを真空中で繰り返しその場蒸着して安定なリチウム層を作成する技術の開発が必要である。そこで本研究では、銅表面上にパラジウムを電着した基板に真空中でリチウムを蒸着する3層構造のターゲットを提案し、作成した3層構造の表面・界面の化学結合状態を放射光を用いたX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収微細構造法(XAFS)により調べた。その結果、蒸着したリチウム表面には、1層以下のごく薄い水,炭酸などが吸着しているものの、バルクの化学状態は金属リチウムであり、真空中でのその場蒸着によって新たな金属リチウム層を繰り返し作成できることがわかった。またリチウムとパラジウムの界面にはPd-Li合金と思われる層が生成しており、それがリチウム薄膜の安定性に寄与していることが明らかとなった。

The SNARE protein SYP71 expressed in vascular tissues is involved in symbiotic nitrogen fixation in nodules

箱山 雅生*; 多井 諒*; 弭間 和哉*; 須賀 江里*; 足達 由佳*; 小林 麻由美*; 赤井 理恵*; 佐藤 修正*; 深井 英吾*; 田畑 哲之*; et al.

Plant Physiology, 160(2), p.897 - 905, 2012/10

https://doi.org/10.1104/pp.112.200782

Rhizobial symbiotic nitrogen fixation in root nodules is regulated by the host legume genes. Fix- mutants that exhibit lower or no nitrogen-fixation activity are useful to identify host plant genes required for symbiotic nitrogen fixation. Here, we show a novel Fix- mutant defective of a SNARE protein. The mutant formed nodules that displayed lower nitrogen fixation activity, and the growth of the host plant was retarded. Exogenous combined nitrogen almost recovered the growth of the mutant. Numbers of nodules formed on the mutant were similar to those on the wild-type plant. However, the mutant nodules were smaller and showed early senescence. The causal gene was identified by map-based cloning, and the predicted protein was appeared to be homologous to one of SNARE proteins found in Arabidopsis thaliana. The responsible gene was expressed ubiquitously in shoot, roots and nodules. In roots and nodules, the transcripts were detected in vascular bundles. These results indicated that a SNARE protein expressed in vascular tissues is required for nitrogen fixation activity of rhizobia in nodules.

Development of grouting technologies for HLW disposal in Japan, 1; Overall program and key engineering technologies

藤田 朝雄; 川口 昌尚; Walker, C.; 笹本 広; 油井 三和; 大西 有三*

Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.675 - 681, 2012/10

高レベル放射性廃棄物などの地層処分に求められる性能を満足するグラウト技術の高度化開発プロジェクトに平成19年度より取り組んできた。本プロジェクトでは、設計技術,施工技術,分布確認技術,影響評価技術に分類して地層処分におけるグラウト技術を開発してきた。本報告では、開発してきた地層処分におけるグラウト技術を概括するとともに、本プロジェクトにおいて開発を行ってきた技術を処分場に適用する際の考え方、許容湧水量の目安、グラウト材料、注入工法及び注入装置等の例について報告する。

「超高速分子分光の最前線」解説小特集号によせて

板倉 隆二

レーザー研究, 40(10), p.737 - 738, 2012/10

http://ci.nii.ac.jp/naid/10031117516

レーザー学会の学会誌「レーザー研究」にて「超高速分子分光の最前線」の解説小特集号を組んだ。その企画趣旨や超高速分子分光の動向に関して6件の依頼論文と関連づけながら解説を行った。

Spin Hall effect

前川 禎通; 高橋 三郎

Spin Current (2nd Edition), p.194 - 208, 2012/10

http://ci.nii.ac.jp/ncid/BB0995604X

We consider the effect of spin-orbit scattering on spin and charge transport in nonmagnetic metals (N) such as Cu, Al, and Ag, and discuss SHE by taking into account the side-jump (SJ) and skew-scattering (SS) mechanisms, and derive formulas for the SHE induced by spin-orbit scattering in nonmagnetic metals.

放射線取扱主任者

駿河谷 直樹

ぶんせき, 2012(9), p.505 - 506, 2012/09

https://ci.nii.ac.jp/naid/10031069577

分析化学に関係する資格として、放射線を取り扱う実験や分析を行う場合に必要となる放射線取扱主任者について解説した。本稿では、放射線取扱主任者に関する基本情報や関連業務、資格受験に関する情報等を中心に概説している。

臨界プラズマ試験装置JT-60; その技術史上の意義

栗原 研一

電気学会研究会資料,電気技術史研究会(HEE-12-016023), p.29 - 33, 2012/09

トカマク型臨界プラズマ試験装置JT-60は大規模な電気システムであり、大容量の電動発電機,大電流サイリスタ変換器,大出力マイクロ波管などの電気技術開発との相互発展のもとに建設及び実験運転され、臨界条件を達成するとともに持続的な原子核反応を高効率で発生できることを実証し、国際熱核融合実験炉ITERの建設へと道を拓いた。このJT-60について技術史における位置づけを試みる。

中性子反射率法による薄膜の界面構造解析

武田 全康

エレクトロニクス実装学会誌, 15(6), p.492 - 499, 2012/09

https://doi.org/10.5104/jiep.15.492

本解説では、中性子の「波」としての性質が顕著に現れる「中性子光学」現象を使って、nmから数mの厚さの層が積み重なった多層膜構造を非破壊的に調べることのできる中性子反射率法について紹介する。

円錐孔底ひずみ法による初期応力測定時に発生したコアディスキングについて

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 加藤 春實*

平成24年度(2012年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.221 - 222, 2012/09

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として、応力解放法による初期応力測定を実施している。本報告では、地表からの深度200mの花崗岩に掘削された坑道内において円錐孔底ひずみ法による測定を実施した際にコアディスキングが発生したため、その発生条件について検討した結果、既往のディスキング発生の条件式を支持するものであった。

Simulation study about the effect of pressure on purification of HSO and HIx phases in the iodine-sulfur hydrogen production cycle

Wang, L.*; 今井 良行; 田中 伸幸; 笠原 清司; 久保 真治; 小貫 薫; Chen, S.*; Zhang, P.*; Xu, J.*

International Journal of Hydrogen Energy, 37(17), p.12967 - 12972, 2012/09

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.05.070

熱化学水素製造法ISプロセスの工業化に向けた課題の一つに、ブンゼン反応で生成する2種の溶液(HSO相とHIx相)に含まれる不純物(HSO相中のHI, HIx相中のHSO)を除去する精製操作の最適化がある。その検討に役立てるため、Mixed Solvent Electrolyte Modelに基づく熱力学データベースを備えた化学プロセスシミュレーターESPを用いて、HSO相及びHIx相の精製における圧力効果のシミュレーションを行った。HSO相について、絶対圧0.26barの範囲において、反応平衡及び相平衡を検討した結果、大気圧以下の低圧条件下で、気液分離による不純物の除去、精製操作に伴う副反応の抑制のいずれについても効果的に実施できる可能性があることを見いだした。一方、HIx相では、平衡論的に有利な圧力条件は認められなかった。

Influence of microstructure on IASCC growth behavior of neutron irradiated type 304 austenitic stainless steels in simulated BWR condition

加治 芳行; 三輪 幸夫*; 柴田 晃; 中野 純一; 塚田 隆; 高倉 賢一*; 仲田 清智*

International Journal of Nuclear Energy Science and Engineering, 2(3), p.65 - 71, 2012/09

JMTRにおいて288C、BWR模擬水質で照射したコンパクトテンション(CT)試験片を用いてき裂進展試験を実施した。腐食電位が高い条件で応力拡大係数が10から30MPamの範囲では、2dpaまでは中性子照射量が増加するにしたがって、き裂進展速度が増加するが、2から10dpaの範囲ではほぼ同じ値となる。ミクロ組織観察や析出物周辺の局所ひずみ測定などにより、き裂進展速度に及ぼすミクロ組織の影響を調べた。本論文では、き裂進展速度とミクロ組織,照射硬化,照射誘起偏析の関係について議論した。

Development of wavelength-dispersive micro-IBIL for the chemical structure analysis of micrometer-sized particles

加田 渉; 横山 彰人; 江夏 昌志; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

International Journal of PIXE, 22(1&2), p.21 - 27, 2012/09

https://doi.org/10.1142/S0129083512400037

アスベストやエアロゾルといった微小な無機物試料の化学形態は、その毒性や機能を決定するうえで非常に重要な役割を果たす。しかしながらこれはマイクロPIXE分析では計測できない。他方、現在開発しているマイクロIBIL分析法は、試料の化学形態や結晶構造に関する情報をイオンマイクロビーム照射野から取得することが可能である。従来のイオンマイクロビーム分析技術にない、試料の化学形態を分析する手法として、マイクロIBIL分析法を確立するため、本研究では同システムを高度化しながら、基礎的なデータを取得した。3-MeV-HをプローブとしたマイクロPIXE/IBILにより幾つかのアスベスト試料を分析し、珪素や鉄酸化物を試料とした結果を比較することで、その分析結果が試料内の化学的な変化により異なることを確認した。

Local structure analysis of BiWO

米田 安宏; 小原 真司*; 武田 博明*; 鶴見 敬章*

Japanese Journal of Applied Physics, 51(9), p.09LE06_1 - 09LE06_6, 2012/09

https://doi.org/10.1143/JJAP.51.09LE06

高エネルギーX線回折で得られた2体相関分布関数を用いて層状化合物であるBiWOの局所構造解析を行った。BiWOは660Cで相転移を起こすが、この時の平均構造の変化が非常に小さいために相転移機構がよくわかっていない。高エネルギーX線回折を用いて得られた平均構造は室温では構造で660C以上では構造であった。しかし、両者の原子位置は非常によく似ており、Bragg反射の分裂や消滅は観測することができなかった。局所構造解析を行ったところ、平均構造のでもでも実験的に得られた2体相関分布関数を再現することはできなかった。そこで、層方向にBiを平均構造からシフトさせたところ、実験データと非常に良い一致を得ることができた。また、このBiの平均構造からのシフトは660C以上で消失しており、相転移とかかわりがあることは明らかである。BiWOは層状化合物であるため、BiO layerとWO layerとで異なったコヒーレント長を持っている。このコヒーレント長の変化を2体相関分布関数によって可視化することに成功した。

Effect of swirl inflow on flow pattern and pressure fluctuation onto a single-elbow pipe in Japan Sodium-cooled Fast Reactor

山野 秀将; 佐郷 ひろみ*; 廣田 和生*; 早川 教*; Xu, Y.*; 田中 正暁; 堺 公明

Journal of Fluid Science and Technology (Internet), 7(3), p.329 - 344, 2012/09

https://doi.org/10.1299/jfst.7.329

JSFR1次冷却系配管のための流力振動評価手法開発の一環として、ホットレグ配管の流力振動評価において重要な因子を論じた。ホットレグ配管入口近くの複雑な流れを調べるため、1/10縮尺炉上部プレナム試験を模擬した数値解析が実施された。この解析に基づき、重要因子として旋回流と偏流が同定され、それらに関する実験条件がホットレグ配管のみを模擬した流力振動実験のために定められた。本研究では、配管への圧力変動と流動状況に対する旋回流入の影響を1/3縮尺ホットレグ配管試験で調べた。その実験から、旋回流によって流動剥離領域はわずかに影響を受けるものの、圧力変動に対しては有意ではないことが示された。本論文ではホットレグ配管への適用性に着目して、流動シミュレーションの結果もまた述べられる。

Temporal electric conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon due to high energy protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Journal of Non-Crystalline Solids, 358(17), p.2039 - 2043, 2012/09

https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.111

非ドープ, n型, p型水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜に陽子線照射した時の光伝導度及び暗伝導度の変化について系統的に調べた。非ドープa-Si:Hは照射とともに一旦光伝導度や暗伝導度は上昇したが、さらに照射を続けると減少に転じた。ただしこの伝導度の上昇は準安定なものであり、時間とともに減衰してくことも明らかとなった。同様の結果がn型a-Si:Hに対しても得られたが、p型a-Si:Hについては単調な減少が観察された。非ドープ及びn型a-Si:Hにおいて観察される光伝導度及び暗伝導度の上昇はドナー中心の生成に起因していること、また高照射量域で見られる減少は、照射欠陥によって作られる深い準位のキャリア捕獲中心やキャリア補償効果に起因していることが明らかとなった。

Applicability of a catalytic reduction method using a palladium-copper catalyst and hydrazine for the denitration of a highly concentrated nitrate salt solution

門脇 春彦; 目黒 義弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(9), p.881 - 887, 2012/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.712483

Denitration of a highly-concentrated sodium nitrate (NaNO) aqueous solution was studied with a catalytic reduction method using a catalyst of palladium-copper supported on carbon powder (Pd-Cu/C) and hydrazine (NH). It was demonstrated that nitrate ion (NO) in 5 mol L NaNO solution was completely reduced through an intermediate nitrite ion (NO) to a nitrogen compound such as nitrogen, nitrous oxide or ammonia. By comparing reaction rates of NO and NO obtained using catalysts with various Pd-Cu composition and different reductants (hydrogen (H) or NH), it was found that the catalyst having metal ratio of Pd : Cu = 1 : 0.66 brought maximum reaction rate of NO and NO by using NH, and that not only reactions of NO and NO but also reaction of NH were affected by the Pd-Cu composition.

Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFeGaO (x =0, 0.018)

中島 多朗*; 満田 節生*; 高橋 慶一郎*; 吉冨 啓祐*; 増田 一也*; 金子 周史*; 本間 勇紀*; 小林 悟*; 北澤 英明*; 小坂 昌史*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094710_1 - 094710_8, 2012/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.094710

We have investigated effects of applied uniaxial pressure () on magnetic phase transitions in a triangular lattice antiferromagnet CuFeO (CFO) and a slightly Ga-substituted compound CuFeGaO (CFGO) with = 0.018. We have performed neutron diffraction, spherical neutron polarimetry, magnetic susceptibility and pyroelectric measurements under up to 100 MPa applied on the [10] surfaces of the single crystal samples.

The Spin Hall effect as a probe of nonlinear spin fluctuations

Wei, D. H.*; 新見 康洋*; Gu, B.; Ziman, T.*; 前川 禎通; 大谷 義近*

Nature Communications (Internet), 3, p.1058_1 - 1058_5, 2012/09

https://doi.org/10.1038/ncomms2063

The spin Hall effect (SHE) and its inverse have key roles in spintronic devices as they allow conversion of charge currents to and from spin currents. The conversion efficiency strongly depends on material details, such as the electronic band structure and the nature of impurities. Here we show an anomaly in the inverse SHE in weak ferromagnetic NiPd alloys near their Curie temperatures with a shape independent of material details, such as Ni concentrations. By extending Kondo's model for the anomalous Hall effect (AHE), we explain the observed anomaly as originating from the second-order nonlinear spin fluctuation of Ni moments. This brings to light an essential symmetry difference between the SHE and the AHE, which reflects the first-order nonlinear fluctuations of local moments. Our finding opens up a new application of the SHE, by which a minuscule magnetic moment can be detected.

黒鉛・炭素材料

柴田 大受; 沢 和弘

日本原子力学会誌ATOMO, 54(9), p.616 - 620, 2012/09

https://doi.org/10.3327/jaesjb.54.9_616

高温ガス炉(HTGR: High Temperature Gas-cooled Reactor)は、黒鉛減速、ヘリウムガス冷却の原子炉であり、燃料には、熱分解炭素や炭化ケイ素等のセラミックスで多重に被覆した直径1mm程度の被覆粒子燃料を用いており、炉心から最高1000C近くの高温のヘリウムガスを取り出し、水素製造等の熱源や高効率発電に用いることができる。高温となる炉内の主要な構造物には、黒鉛・炭素材料が用いられており、高温・中性子照射環境下で構造物としての健全性を保つ必要がある。本稿では、黒鉛・炭素材料を炉内構造物に使用するうえで留意する点を述べ、今後の高温ガス炉の実用化に向けた黒鉛・炭素材料に関する研究開発課題等を紹介する。

Evaluation of JSFR key technologies

近澤 佳隆; 青砥 紀身; 早船 浩樹; 小竹 庄司; 大野 裕司; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*

Nuclear Technology, 179(3), p.360 - 373, 2012/09

https://doi.org/10.13182/NT179-360

JSFRの革新技術10項目について採否判断を行った結果をまとめた。高燃焼度燃料,安全性向上,コンパクト原子炉構造,冷却系2ループ化,ポンプ組込IHI,高信頼性SG,自然循環崩壊熱除去系,簡素化燃料取扱設備,SCCV,免震建屋の10項目すべてについて採用可能であることを確認した。

レーザー核融合の産業波及効果

中井 貞雄*; 井澤 靖和*; 藤田 雅之*; 近藤 公伯; 大道 博行; 三間 圀興*; 佐宗 章弘*

オプトロニクス, 31(9), p.134 - 142, 2012/09

http://ci.nii.ac.jp/naid/40019432124

高強度レーザーを用いた研究としてレーザー核融合の研究は歴史が古く、特に、この研究から派生した技術や新たな研究分野は多い。本論文では、そのようなレーザー核融合研究に関連する、特に産業分野への応用研究として、EUV光源,非熱加工,粒子線加速,中性子源,宇宙応用,原子炉除染・解体といったトピックを紹介する。

Rotational isotropy breaking as proof for spin-polarized cooper pairs in the topological superconductor CuBiSe

永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦

Physical Review B, 86(9), p.094507_1 - 094507_5, 2012/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.094507

物質端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想されるトポロジカル絶縁体と呼ばれる物質群が、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され盛んに研究されている。一方、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製された超伝導体CuBiSeは、端のみで電流を運ぶという物性を持ちながら超伝導となるため、新しいデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本論文では、このトポロジカル超伝導体CuBiSeの超伝導発現機構を探るための実験手法を提案する。具体的には、異方的な熱伝導率を測定することにより、超伝導化による回転対称性の破れを検出できるため、超伝導状態の決定が可能となることを指摘した。

Irradiation capability of Japanese materials test reactor for water chemistry experiments

塙 悟史; 端 邦樹; 知見 康弘; 西山 裕孝; 中村 武彦

Proceedings of 2012 Nuclear Plant Chemistry Conference (NPC 2012) (CD-ROM), 9 Pages, 2012/09

原子力機構では、材料試験炉(JMTR)を用いた照射下水化学試験を計画している。照射下水化学試験で重要なのは、実炉に近い環境で試験を行うこと、また試験パラメータの変更に伴う照射場の水質/腐食環境の変化を測定し評価できることである。そこで、試験の開始に先立ち、水化学試験の実施に対するJMTRの照射能力を検討した。JMTRの各照射孔内における水の吸収エネルギーを予備的に評価し、BWR炉内における水の吸収エネルギーと比較した結果、JMTRではBWRの炉内に近い条件で照射試験が可能であることがわかった。また、照射試験装置内の水質分布をラジオリシス解析により評価した結果、供給水質などの試験パラメータの変更に対して、照射場の環境変化をECP測定やサンプル水の化学種分析により評価できることがわかった。

Development of failure probability evaluation methodology of passive safety function in level-1 PSA for sodium-cooled fast reactors; Identification of important uncertainty parameters

山野 秀将; 堺 公明; 栗坂 健一

Proceedings of 9th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-9) (CD-ROM), 16 Pages, 2012/09

本研究は、受動安全機能の喪失確率評価手法の開発を目的とする。本研究に続いて行われる重要な不確実さパラメータの感度解析に向けて、本開発の第一歩として、受動炉停止及び崩壊熱除去システムすなわち受動安全機能の喪失原因の同定が行われる。本研究は故障原因,ランク表,重要な不確定パラメータの同定を説明する。

Experimental study on thermal stratification in a reactor vessel of innovative sodium cooled fast reactor; Characteristics of stratification interface under natural circulation operation

木村 暢之; 小野島 貴光; 上出 英樹

Proceedings of 9th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-9) (CD-ROM), 12 Pages, 2012/09

ナトリウム冷却高速炉のスクラム過渡時温度成層化現象に関して、1/11縮尺炉上部プレナム水流動試験装置を用い、トリップ後の系統運用を自然循環に変更した場合の温度成層界面挙動を評価した。その結果、成層界面での温度勾配が、強制循環除熱条件に比べて、1/2.61/6.2程度となった。すなわち、系統運用の変更により、温度成層化現象による原子炉容器壁への熱応力を大幅に低減できることがわかった。

Numerical simulation of two-phase critical flow in a convergent-divergent nozzle

石垣 将宏; 渡辺 正; 中村 秀夫

Proceedings of OECD/NEA and IAEA Workshop on Experimental Validation and Application of CFD and CMFD Codes in Nuclear Reactor Technology (CFD4NRS-4) (CD-ROM), 11 Pages, 2012/09

本研究では、Super Moby Dickノズル(収縮-拡大ノズル)内における相変化を伴う二相臨界流をCFDコードFLUENTにより解析した。質量流量,圧力,ボイド率の計算結果を実験結果と比較することにより解析コードの性能評価を行った。相変化のシミュレーションを行うため、蒸発・凝縮モデルとともにキャビテーションモデルを適用した。管の軸方向の圧力差が小さい場合、質量流量の計算結果は実験結果とよく一致した。一方、圧力差が大きい場合、質量流量を過小評価した。また、壁からの発泡の効果を導入することにより、質量流量の計算結果が大きく改善されることがわかった。

除染効果評価システムCDEを用いた除染計画の検討

佐藤 大樹; 大泉 昭人; 松田 規宏; 小嶋 健介; 久語 輝彦; 坂本 幸夫*; 遠藤 章; 岡嶋 成晃

RIST News, (53), p.12 - 23, 2012/09

http://www.rist.or.jp/rist/rnews/53/53s3.pdf

福島第一原子力発電所の事故により、環境中に放出された放射性物質に対する効率的な除染計画の立案を支援するために、除染効果評価システムCDEを開発した。CDEはグラフィカル・ユーザー・インターフェースを通した簡便な操作で、除染前後の空間線量率と除染効果(線量率減少係数)をシミュレーションし、その結果を除染対象領域の地形図上に可視化する。本稿では、CDEを用いた除染計画の検討方法の例として、福島県伊達市下小国地区を対象としたケーススタディの結果を示した。具体的には、集落において除染対象領域を順次拡大していった場合や除染方法を変更した場合の除染効果への影響を調べた。その結果、下小国地区の家屋周辺の空間線量率を効果的に低減させるには、一般的な除染方法を採用して、その周辺部の除染から実施することが望ましく、また畑やグラウンドを除染することで集落全体の空間線量率を下げることができるとわかった。本研究により、CDEのようなコンピュータ・シミュレーションを用いた除染計画検討の有用性が示された。

放射線

高橋 直樹

生理人類士入門, p.170 - 175, 2012/09

生理人類士認定委員会編「生理人類士入門」は、大学等において生理人類学を学ぶ学生や生理人類学士を目指す学生等の受験対策用の教科書として、生理人類学士資格認定を行う日本生理人類学会が発行しているものである。生理人類学とは、ヒトを取り巻くさまざまな環境とヒトとのかかわり、及びそれらがヒトの生理活動に対してどのような影響を及ぼすかを研究する学問分野である。福島第一原子力発電所事故以降、生理人類学会ではヒトを取り巻く環境の一つとして放射線についても正しい知識の習得と理解を深めるため、2012年度改訂される「生理人類士入門」に放射線に関する章が追加されることとなった。日本生理人類学会 資格認定担当の実践女子大学 山崎和彦教授からの執筆依頼(執筆者は、日本生理人類学会員)に基づき、「生理人類士入門8.7放射線」として(1)放射線と人類とのかかわり、(2)放射線を理解するうえでの基礎的な知識、(3)放射線による人体影響について、その執筆を行った。

Pulse-ESRとCW-ESRによる照射黒コショウ中のラジカルの緩和時間解析

亀谷 宏美*; 菊地 正博; 等々力 節子*; 古田 雅一*; 小林 泰彦; 原 英之*; 下山 雄平; 鵜飼 光子*

食品照射, 47(1), p.6 - 10, 2012/09

https://doi.org/10.5986/jrafi.47.6

本研究では、パルスESRと連続波(CW)ESRを用いて照射黒コショウ中のフリーラジカルを測定し相互比較を行った。まず、照射黒コショウを検体としてパルスESRでの測定条件を検討し、初めてエコー観測に成功した。そこで、黒コショウ中のラジカルの緩和時間(T, T)をパルスESRで測定すると、Tは線量依存性を示さなかったが、Tは照射につれて増加した。一方、CW-ESRで測定したシグナル飽和挙動の理論解析からもTとTを計算した。その結果、パルスESRとCW-ESRで求めたTとTの値に一致は見られなかったが、線量増加したときの数値の変化の傾向は同じであった。パルスESRで測定されるTの値は線量依存性が非常に強かった。今後、実用線量で照射された試料で検討を行うことで、新たな照射検知に応用できる可能性がある。

水素熱脱離曲線における試料サイズと初期状態の影響; 数値シミュレーションによる考察

海老原 健一; 蕪木 英雄

水素脆化研究の基盤構築中間報告会予稿集, p.27 - 34, 2012/09

鉄鋼材料の水素脆化機構の解明に不可欠な水素の存在状態の知見を得る有効な実験的方法として水素熱脱離解析(TDA)がある。TDAでは加熱した鉄鋼試料から放出される水素量と試料温度の関係である水素熱脱離曲線が得られ、その曲線から水素存在状態を推定するのに重要な水素と欠陥の結合エネルギーを算出することができる。熱脱離曲線は鉄鋼中の水素の存在状態を反映しているが、試料サイズや昇温前の水素の初期状態にも影響されるため、それらの熱脱離曲線への影響を理解する必要がある。今回は、マルテンサイト鋼の実験熱脱離曲線を再現できる計算パラメータを組み入れた一次元反応拡散方程式を用いたシミュレーションによって、試料サイズと初期状態の熱脱離曲線への影響を考察した。その結果、試料サイズについては、大きくなるほど熱脱離曲線のピークが広がり、計算される結合エネルギーが小さくなることが確認された。初期状態については、水素分布が平衡となる前の過渡状態を初期状態としたサイズの大きい試料では、欠陥の水素放出と水素拡散に関する2つのピークが見られることがわかった。

炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉の検討

笠原 清司; 佐藤 博之; 稲垣 嘉之; 小川 益郎

材料とプロセス(CD-ROM), 25(2), p.647 - 650, 2012/09

製鉄におけるCO排出量の削減、並びに還元材である炭素資源の供給安全保障を目的として、製鉄プロセスへの炭素循環エネルギーシステム(ACRES)の適用が検討されている。ACRESは炭素資源利用後に発生するCOを非炭素系一次エネルギーによって炭素資源(CO)に再生し、再利用するものである。この適用性を評価するためには、非炭素系一次エネルギーやCO再生技術の選定が重要な課題となる。CO再生には電気・水素・高温熱等の利用が考えられることから、これらの供給が可能な高温ガス炉がその候補として挙げられる。ここでは、炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉について、熱・物質収支等の検討を行った。また、再生可能エネルギーである太陽光・熱もACRESの非炭素系一次エネルギーとして有望と考えられる。そこで、高温ガス炉と太陽光・熱による電気・熱供給の併用を想定して、高温ガス炉における負荷変動追従の成立性についても検討し、高温ガス炉と太陽光・熱の併用が可能であることを示した。

低温領域の熱年代に基づいた木曽・赤石山脈の隆起・削剥史

末岡 茂

地学団体研究会第66回総会(長野)講演要旨集・巡検案内書, p.21 - 22, 2012/08

地殻変動の長期予測を行ううえで、山地の隆起開始時期や高度の変遷といった発達過程の把握が重要となる。本研究では、木曽山脈と赤石山脈を事例として、フィッション・トラック(FT)熱年代及び(U-Th)/He(He)熱年代をもとに、山地の隆起・削剥史の解明を試みた。木曽山脈では、アパタイトFT年代及びアパタイトHe年代の若返りから、削剥速度が1.3-4.0mm/yr、基盤隆起速度の上限が3.4-6.1mm/yrと求められた。また、木曽山脈は、東西両側の断層運動によって西に傾動しながら隆起していることが示唆された。赤石山脈北部では、ジルコンHe年代及びアパタイトFT年代の若返りから、削剥速度が1.2-2.2mm/yr以上と推定された。赤石山脈南部の既報のアパタイトFT年代・ジルコンFT年代を含めた検討からは、赤石山脈は南北で隆起開始時期や隆起様式が異なる可能性が示唆された。

大気擾乱が日本海低次生態系に与える影響

鬼塚 剛*; 柳 哲雄*; 鵜野 伊津志*; 川村 英之; Yoon, J.-H.*; 山中 康裕*

沿岸海洋研究, 50(1), p.45 - 51, 2012/08

https://doi.org/10.32142/engankaiyo.50.1_45

日本海では、光・栄養塩の季節変動によって、表層の植物プランクトン濃度が顕著な季節変動を示す。一方、季節変動とは別に、台風等の大気擾乱が表層の低次生産に一定の役割を果たしていることが考えられる。本研究では、さまざまな時間スケールの外力で3次元物理・生態系モデルを駆動し、それらの結果を比較することで、大気擾乱が日本海の低次生態系に及ぼす影響を検討した。その結果、大気擾乱が日本海の基礎生産量を高めることが示唆された。

Comparative study of laser and TIG weldings for application to ITER blanket hydraulic connection

谷川 尚; 油谷 篤志; 重松 宗一郎; 武田 信和; 角舘 聡; 森 清治*; Jokinen, T.*; Merola, M.*

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.999 - 1003, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.055

本論文では、ITERブランケットの冷却配管へ適用するために開発したレーザー及びTIG溶接ツールを比較検討する。対象とする配管は外径が48.26mmで肉厚が2.77mmである。再溶接性を考慮して、フィーラー材なしの単パス溶接が要求されている。レーザー溶接では、許容ミスアライメントを大きくするために、スポット径を拡大した。TIG溶接では、トーチの溶着を防ぐと同時に許容ミスアライメントを大きくするために、AVC機構を採り入れた。これらの工夫を施したツールについて、実機への施工で予想される全姿勢溶接の条件を最適化した。溶接入熱,許容ミスアライメント,ツールの寿命,スパッタもしくはヒュームの生成量などについて比較検討した。

RAMI analysis of ITER CODAC

北澤 真一; 岡山 克己*; 閨谷 譲; Sagot, F.*; Van Houtte, D.*; Abadie, L.*; 米川 出*; Wallander, A.*; Klotz, W.-D.*

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.1510 - 1513, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.03.046

ITERプロジェクトでは、機器の設計と運転及び保守の準備の指針となる技術的リスク管理に、信頼性・可用性・保守性・検査性(RAMI)手法が用いられている。プラント制御システムであるITER CODACシステムの概念設計の段階でのRAMI解析を行った。ボトムアップ手法を用いた機能分析により、5つの主要機能と下位機能に分析した。次に、リスクの緩和対策を行うために、故障モード・影響及び致命度解析を行った。また、致命度マトリックスを用いた解析により、故障の発生頻度と可用性に与える影響からさまざまな故障モードのリスクの評価を行った。ここで特に影響が大きいと分析されたリスクは、データ保存用ハードウェアや制御用ソフトウェアであった。さらに、与えられた運転条件の下でそれぞれの機能の信頼性と可用性を行うために信頼性ブロック図を作成した。計算により、是正を行った後のプラズマ実験に必要不可欠な機能の固有の可用性は、プロジェクト要求値98.8%より高い99.2%と計算された。さらなるリスクレベルの低減のために、設計・試験・操作手順・保守要件の事項を提案した。

Development of a synthesis method of beryllides as advanced neutron multiplier for DEMO reactors

中道 勝; 金 宰煥; 若井 大介; 米原 和男

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.896 - 899, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.053

DEMO reactors require advanced blanket functional materials of neutron multiplier that have higher stability at high temperature. Development of advanced neutron multiplier has been started between Japan and the EU in the DEMO R&D of the International Fusion Energy Research Centre (IFERC) project as a part of the Broader Approach activities. Development of beryllides as advanced neutron multiplier has been started. In this study, it reports on the trial synthesis results of beryllides by a plasma sintering method and a high-frequency heating method. The plasma sintering method, one of the sintering process, results in starting powder particle surface activation that enhances powder particle sinterability and reduces high temperature exposure. Plasma sintering is a non-conventional consolidation process and has some advantage such as easy process and low impurity level compared with existing HIP method. From the result of the sintering test, it is assumed that the beryllides could be directly synthesized by the plasma sintering method from mixed powder particles of Be and Ti at a lower temperature than melting point. In this report, trial synthetic results of beryllides by a melting process using high-frequency heating method will be also present.

Effects of lithium burn-up on TBR in DEMO reactor SlimCS

佐藤 聡; 西谷 健夫; 今野 力

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.680 - 683, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.006

核融合DEMO炉のブランケットにおいて、トリチウム増殖材であるリチウムは核反応(トリチウム生成反応)により燃焼し、減少する。SlimCSブランケット設計を対象に、1次元Sn計算コードANISNを用いて、リチウム燃焼度を考慮しながらトリチウム増殖比(TBR)を計算した。1年運転ごとに、リチウム燃焼度によりリチウム原子個数密度を変化させ、TBRを計算した。SlimCSブランケット設計では、トリチウム増殖材層は厚さ方向に10層あり、10年連続運転後のLiの燃焼度は最大で約80%に達した。TBRは、各層によりTBRの増減が大きく異なり、最もTBRが減少する層では約40%減少したが、TBRが増加する層もあり、ブランケット全体では、TBRの減少は約4%にとどまった。リチウム燃焼度によるTBRの影響は大きくないことがわかった。

Evaluation of local deformation behavior accompanying fatigue damage in F82H welded joint specimens by using digital image correlation

中田 隼矢; 谷川 博康

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.589 - 593, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.01.048

溶接接合部では、母材,溶接金属、そして数種類の熱影響部が層状に存在し、各々強度特性も大きく異なり、強度特性が劣化した熱影響部を起点として、早期に破壊に至るケースが多い。しかし、これらの極めて狭い領域の強度特性を定量的に評価することは難しく、接合部の損傷挙動を把握することは容易ではない。そのため、実機構造物に溶接部が含まれる場合は、強度低下を考慮して、一定の安全率を適用して運用される。そこで本研究では、画像解析法の一つであるデジタル画像相関法を用いて、核融合炉用構造材料である低放射化フェライト鋼F82Hの電子ビーム溶接接合材の疲労試験中の各局所領域の変形挙動を評価し、溶接接合材の疲労損傷挙動を評価した。その結果、溶融部と熱影響粗粒域については、変形はわずかしか生じないものの、熱影響細粒域及び焼戻熱影響部については、試験の進行に伴ってひずみが集中し、両者の境界付近で破断が生じた。溶接接合材の破断サイクルは母材の6割程度まで低下していた。これは、相対的に強度の低い熱影響部に負荷が集中することによって、早期のき裂発生を招き、疲労寿命を低下させたものと推察される。

Change in activity of catalysts for the oxidation of tritium during a fire event

岩井 保則; 佐藤 克美; 山西 敏彦

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.946 - 950, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.056

核融合プラントにおける安全性確保のため、異常事象発生時においてもトリチウムを酸化する触媒の性能は維持する必要がある。火災時には電気ケーブル等から有機ガスが発生し、トリチウム酸化触媒の性能を阻害する可能性が指摘されてきた。これを踏まえて、白金アルミナ触媒及び原子力機構が企業と共同開発した疎水性白金触媒H1Pの二種につき、火災時の触媒の活性度変化を実験的に検証した。火災模擬試験から、火災時に発生する主要有機ガスはエチレン,メタン,ベンゼンであることを明らかとした。触媒温度423Kでは試験した二種の触媒とも火災による活性度低下は見られなかった。293Kでは火災初期に有機ガスの燃焼により、触媒の水素酸化反応速度の向上が見られた。H1Pは水分影響で反応速度が一時的に低下するものの、最終的にはもとの反応速度に戻り、火災により不可逆的な触媒性能の低下は生じないことを明らかとした。

Efforts towards improvement of systems codes for the Broader Approach DEMO design

中村 誠; Kemp, R.*; 宇藤 裕康; Ward, D. J.*; 飛田 健次; 日渡 良爾*; Federici, G.*

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.864 - 867, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.034

ITERやポストITER時代での電力生産に向けた核融合研究のため、原型炉へ向けた開発目標を明確にする必要がある。具体的にはプラズマパラメータや工学要件(磁場コイルやダイバータ熱負荷)等の目標設定である。一般に炉設計の第一段階として、工学的制約を踏まえた運転領域の評価のためにシステム解析が行われる。そのため、既存のシステムコードの評価あるいは開発が炉設計の基本として重要となる。本論文では、BA原型炉のためのシステムコード開発に向けた最近の活動のうち、これまでに日本と欧州が独自に開発したシステムコードのベンチマーク試験について報告する。ブートストラップ電流がさほど大きくない中程度のベータ値の領域では、両者のコードの計算結果はよく一致した。

Overview of R&D activities on tritium processing and handling technology in JAEA

山西 敏彦; 中村 博文; 河村 繕範; 岩井 保則; 磯部 兼嗣; 小柳津 誠; 山田 正行; 鈴木 卓美; 林 巧

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.890 - 895, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.043

原子力機構では、トリチウムプロセス研究棟(TPL)において、トリチウム処理及び取り扱い技術の研究開発を行っている。主たる研究課題は、ブランケットシステムにおける増殖トリチウム処理技術開発,トリチウム格納系における挙動,トリチウム除去・除染である。核融合原型炉を目指したトリチウム処理及び取り扱い技術についても、BAプログラムの下、原子力機構と日本の大学で共同で、研究開発を行っている。具体的には、トリチウム分析技術,トリチウム安全にかかわる基礎研究,材料のトリチウム耐久性である。固体電解セルに関して、ブランケットシステムのトリチウム処理方法として開発を行った。トリチウムの純鉄を介した水への透過挙動を研究した。高濃度トリチウム水の挙動については、腐食に安定な酸化膜の形成が、トリチウム水の存在で阻害されることが認められた。トリチウム水処理に用いられる化学交換塔の電解セルについて、トリチウム耐久性試験を行った。

Evaluation of -ray and neutron energy for area monitoring system in the IFMIF/EVEDA accelerator building

高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 平林 慶一*; 日高 浩介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 相良 建至*

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.1235 - 1238, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.109

IFMIF/EVEDA加速器は9MeV, 125mAのDビームの加速器であり、六ヶ所サイトに計画されている。加速器系設備では、中性子及び線モニターと連携したエリアモニターを構築する計画している。採用予定の中性子及び線の検出レベルは、1.5eV15MeV領域レベルであり、現在の遮蔽設計において、これらの検出レベル以下となるような遮蔽であるかどうか検証することが安全審査のために必要不可欠である。このためにD重陽子イオンビーム入射による銅からの中性子角度分布のエネルギー依存性を九州大学との共同研究で取得し、この核データを用いてビームダンプから発生する線及び中性子のエネルギー減衰についてPHITSコードを用いて解析した。本報告では、ビームダンプの構造、加速器室を現設計に近いジオメトリとして評価を行う。

Deuterium behaviour at the interface of oxidized metal under high temperature heavy water

中村 博文; 波多野 雄治*; 山西 敏彦

Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.916 - 920, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.044

核融合炉冷却系における酸化誘起トリチウム透過挙動研究の一環として、高温高圧重水中で酸化された金属材料中への重水素進入挙動を調べた。実験は、SS304, F82H,ニッケル及び金メッキされたSS304とF82Hを使用し、オートクレーブ中で573K(15MPa)の条件で9時間から6日間酸化させた。その後、等速昇温脱離法により試料中の重水素を測定し、グロー放電発光元素分析装置で元素の深さ方向分布を測定した。本実験により以下の結果を得た。(1)金属酸化層及び試料中に残存する重水素は酸化時間とともに増加する。(2)重水素は試料の金属-酸化膜界面に主として存在している。(3)金メッキSS304試料中の重水素はSS304の約1/5であった。(4)ニッケル中の重水素残留量はSS304より1桁小さく、酸化膜層厚さも同定できないほど薄かった。これらの結果は、重水で酸化された金属中への重水素進入挙動は酸化反応時に発生する重水素ガスに起因していることを示唆する。また、酸化防止膜としての金メッキはある程度重水素進入に効果的であることがわかった。

R&D activities on manufacturing plasma-facing unit for prototype of ITER divertor outer target in JADA

江里 幸一郎; 鈴木 哲; 関 洋治; 西 宏; 毛利 憲介; 榎枝 幹男

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.1177 - 1180, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.02.094

ITER建設に向け、原子力機構ではITER用ダイバータ外側垂直ターゲット製作に向けた技術開発を進めている。本報では、実機長プロトタイプの製作に向けた炭素系材料(CFC)製モノブロックと銅合金CuCrZr製冷却管の接合技術開発及び加熱試験の結果に関して最近の成果を報告する。接合試験によりCFCモノブロック接合の欠陥発生要因を明らかにするともに、それを改善する方法として、従来のCFCとCuCrZrの間の緩衝材として採用されていた無酸素銅の代わりに、Cu-W材を使用することにより接合欠陥発生が抑制されることを示した。さらに、同材料を緩衝材として製作したダイバータ試験体に対する20MW/m・10秒の繰り返し加熱試験の結果、1,000サイクル後においても除熱性能の劣化は観察されなかった。これらの結果により、CFCタイルとCuCrZr管の接合成功率の向上には、Cu-W緩衝材の適用が有効であることを実証し、Cu-W緩衝層を使用した接合方法が正式にITER機構に認められた。

Hydrogen isotope permeation from cooling water through various metal piping

林 巧; 中村 博文; 磯部 兼嗣; 小林 和容; 小柳津 誠; 山西 敏彦; 大矢 恭久*; 奥野 健二*

Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.1333 - 1337, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.03.009

科学研究費補助金:基盤研究(B)の補助を受け、金属水界面での水素同位体移行挙動を調べるために、純鉄,ニッケル,ステンレス鋼(SS304)及び純鉄に10mの金メッキを施した試料配管などを高温耐圧水(重水)容器内に設置し、重水側からこれら配管内側へ透過してくる重水素の挙動を、573K-15MPaにて調べた。実験中、金メッキ試料配管以外は金属水界面が酸化し、それに伴って重水素が発生した。この重水素が配管内側へ透過してくる挙動を四重極質量分析計にて連続的に監視した。結果、純鉄,ニッケル,ステンレス鋼(SS304)のいずれの金属配管についても、顕著な重水素の定常透過が観測できた。一方で、金メッキを施した純鉄配管では明確な重水素の透過は観測できなかった。本報告ではこれらの結果を整理するとともに、重水素の金属水界面での移行機構について議論する。

中性子小角散乱; 応用編

遠藤 仁; 杉山 正明*; 井上 倫太郎*

波紋, 22(3), p.258 - 267, 2012/08

https://doi.org/10.5611/hamon.22.3_258

中性子小角散乱法を用いたタンパク質の高次構造解析法及び中性子スピンエコー法を用いたタンパク質のダイナミクス解析に関して、著者らの最新の研究例を用いて解説した。例として、「タンパク質ミネラル複合粒子の微細構造解析」、「重水素化タンパク質を用いたSubunitの交換現象の解析」、「ホスホグリセリン酸キナーゼの内部運動解析」の3つの研究成果を用いた。

分光学的アプローチによる放射線によるゲノム損傷と生体修復の研究

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 岡 壽崇; 渡辺 立子

放射線, 38(2), p.55 - 60, 2012/08

http://ci.nii.ac.jp/naid/40019426916

It has been predicted by computer track simulation studies that complex DNA damage, so called clustered DNA damage sites, is produced along the tack particularly of high LET ions. The clustered DNA damage is thought to compromise DNA repair enzymes. We have revealed that the nucleobase lesions produced by He ion impact to simple model DNA (plasmid) are hardly processed by base excision repair enzymes. Using a synchrotron radiation facility (SPring-8), we have studied unpaired electron species or desorbed ions as intermediates of DNA damage using an EPR apparatus or mass spectrometer installed in a soft X-ray beamline. These aspects are compared with the yields of final products of DNA strand breaks or base lesions revealed biochemical techniques. Models of complex DNA damage induction will be proposed considering various modification factors of the damage induction, ionization of valence and inner-shell electrons, OH radicals, hydration layer and the impact of secondary electrons.

Flow sheet model evaluation of nuclear hydrogen steelmaking processes with VHTR-IS (Very High Temperature Reactor and Iodine-Sulfur process)

笠原 清司; 稲垣 嘉之; 小川 益郎

ISIJ International, 52(8), p.1409 - 1419, 2012/08

https://doi.org/10.2355/isijinternational.52.1409

VHTR-IS(超高温ガス炉-ISプロセス)による原子力水素還元製鉄プロセスのフローシートモデル解析を行った。評価対象は投入熱量とCO排出量である。原料製造,輸送,発電を含めた原子力水素還元製鉄(NHS)プロセスの投入熱量は28.4GJ/t-HQS(高品位鋼)であリ、この値は高炉製鉄(BFS)プロセスの17.6GJ/t-HQSより大きい値であった。効率化のために、水素消費量の削減と電気炉投入電力量の低減が求められる。原子力水素部分還元製鉄(NHPRS)プロセスの投入熱量は31.9GJ/t-HQSであり、部分還元鉱石の還元率と、高炉投入割合の最適化が必要になる。NHPRS, NHSのCO排出量はBFSの50%, 9%であった。還元物質が石炭から水素に変わったことと、原料輸送量が低減されたことで、CO排出量が削減された。製鉄規模を100万t/年にそろえたとき、NHSはBFSやMidrex法製鉄に近い製鉄コストであった。特に、原料コストが高価なとき、NHSが有利となった。

レーザー駆動超小型粒子線がん治療器

大道 博行

医学物理の理工学,上, p.219 - 230, 2012/08

http://ci.nii.ac.jp/ncid/BB10201225

1990年以降、粒子エネルギー200250MeV陽子線と回転ガントリーを有する医療専用装置が開発され、その有効性が多くの病院で実証され、粒子線治療は世界中に急速に普及しつつある。これに加え、日本では放射線医学総合研究所において、炭素イオン線治療のためのHIMAC装置が世界に先駆けて建設され、重イオン線の治療効果も系統的に調べられてきた。これまで33施設(日本の6施設,世界の27施設、2009年1月現在)において、延べ52,000名以上の患者が治療を受けている。欧米では眼球メラノーマや頭蓋底脊索腫などから発展してきたが、我が国では頭頸部,肺,肝,前立腺癌に対する治療が主体である。ブラッグピークを有するため、X線より線量集中性は良いという物理特性を有する。細胞実験をもとにしたRBE(生物学的効果の割合、X線を1とする)は1.1だが、X線抵抗性腫瘍にも効果的であり、臨床面では炭素線に近い効果を示す。このように患部に限定した治療が可能で治癒率が高くQOL(生活の質の高さを保つ度合い)も高い粒子線照射治療の有効性が大きく注目されるようになってきた。しかしその一方で、現状では粒子線治療器のサイズが巨大であるのに加えコストが高く、治療可能な患者数も限られているという現実にも直面している。これを保険医療の適用を受けているX線治療装置と同程度まで小型化し、コストもそれと同等まで下げることができれば、日本のがん治療に大きく貢献できる。このような中で将来抜本的な小型化が可能な方式として、高出力レーザーを用いた超小型陽子線発生が注目を浴びている。

Conduction band caused by oxygen vacancies in aluminum oxide for resistance random access memory

児子 精祐*; 久保田 正人; 原田 善之*; 平山 泰生*; 加藤 誠一*; 北澤 英明*; 木戸 義勇*

Journal of Applied Physics, 112(3), p.033711_1 - 033711_6, 2012/08

https://doi.org/10.1063/1.4745048

As a next-generation memory, we have developed a rare-metal-free memory using Al oxide with a high-density of oxygen vacancies (V). We showed a resistive switching mechanism of an AlOx-ReRAM based on the electronic states revealed by TSC. This system is expected to have high endurance, equivalent to that of dynamic random access memory (DRAM), because it is driven by increasing/decreasing numbers of electrons, similar to DRAM. The electronic structure has been simulated using first-principles calculations. We report the electronic structure of the band gap, analyzed using thermally stimulated current measurements, to evaluate the simulated results. We observed electronic states corresponding to resistance changes for the first time.

MRSDCI study on the low-lying electronic states of the lithium chloride molecule (LiCl)

黒崎 譲; 横山 啓一

Journal of Chemical Physics, 137(6), p.064305_1 - 064305_9, 2012/08

https://doi.org/10.1063/1.4742059

Potential energy curves (PECs) for the low-lying states of the lithium chloride molecule (LiCl) have been calculated using the MRSDCI method with the aug-cc-PVZ (AVZ) and aug-cc-PCVZ (ACVZ) basis sets, where = T, Q, and 5. First, we calculate PECs for 7 spin-orbit (SO)-free -S states, and then obtain PECs for 13 SO by diagonalizing the matrix of the electronic Hamiltonian plus the Breit-Pauli SO Hamiltonian. It is thus confirmed that to accurately predict the spectroscopic constants we need to include core-electron correlation in the CI expansion and use the basis sets designed to describe core-valence correlation, i.e., ACVZ.

Unsteady flow characteristics in a 90 degree elbow affected by developed, undeveloped and swirling inflow conditions

岩本 幸治*; 近藤 学*; 南浦 弘尚*; 田中 正暁; 山野 秀将

Journal of Fluid Science and Technology (Internet), 7(3), p.315 - 328, 2012/08

https://doi.org/10.1299/jfst.7.315

長い配管、短い配管及び旋回流生成器から流入される場合において、曲率半径が配管内径と一致する90度エルボに対してLDVによる計測が行われた。配管内径とバルク速度に基づいたレイノルズ数320000における全体の平均流速分布により、上流の配管の長さを10Dから4.9Dにするとエルボ下流における流動剥離が起こることが示された。

Phenomenological formula of alpha-decay half-lives

小浦 寛之

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(8), p.816 - 823, 2012/08

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.704158

崩壊の値から部分半減期を求める現象論的公式を提案した。この公式は球形クーロンポテンシャルにおける荷電粒子の透過の考察から得るという伝統的な方法で得られるが、含まれるパラメータは粒子の衝突頻度,電荷半径とクーロン障壁の距離パラメータ、及び平均的偶奇抑制項の3つを除いて物理定数から求めた定数とする。これら3つの値は従来のViola-Seaborg公式といった伝統的な公式に比べて物理的に合理的な値が選ばれている。平均自乗誤差は単位で偶偶核で0.344、奇質量数核で0.740、奇奇核で0.940である。得られた公式は超重核領域でおおむね2倍から3倍程度長い半減期を示し、これは最近の実験データをよく再現している。

Hybrid grafted ion exchanger for decontamination of radioactive cesium in Fukushima Prefecture and other contaminated areas

岩撫 暁生; 笠井 昇; 保科 宏行; 植木 悠二; 佐伯 誠一; 瀬古 典明

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 293(2), p.703 - 709, 2012/08

https://doi.org/10.1007/s10967-012-1721-2

放射線グラフト重合法を用いて、モリブデン酸アンモニウムとアクリロニトリルをポリエチレン製不織布に導入し、福島県地域に飛散したセシウムを除去するための吸着材を開発した。作製したセシウム吸着材のセシウム除去能をバッチ法とカラム法にて評価した。バッチ法ではセシウム濃度を1ppmに調製した純水,酸性溶液、及び海水中からセシウムをそれぞれ90, 87、及び64%除去することができた。カラム試験では、セシウム吸着材を直径7mm,高さ5mmに充填したカラムに1ppmのセシウム溶液を空間速度300hの速度で通液し、流出液中のセシウム濃度を定量した。流出液中に供給液の1%の濃度のセシウムが検出された時点である破過点(C/C=0.01)における吸着容量は吸着材1kgあたり54gであった。福島県相馬郡飯舘村におけるセシウム吸着材のフィールド試験では、直径4cmのカラムにセシウム吸着材を3.8cmの高さまで充填し、放射性セシウムを含むため池水を通液し、水溶性の放射性セシウムを検出限界下まで除去できることができた。

Radioactive tracer Cs (TRACs) for Fukushima Nuclear Power Plant accident

永井 泰樹; 牧井 宏之; 並木 伸爾; 岩本 修; 岩本 信之; 澤幡 浩之*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(8), p.085003_1 - 085003_2, 2012/08

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.085003

半減期が6.5日のCsを福島第一原子力発電所事故の人・動物・農作物への影響を定量的に調べるために、放射性トレーサーとして利用することを提案した。Csは668keVの線を放出し、Csの662keV線とエネルギーが近接しており、Csの影響を模試するうえで重要な役目をすると期待される。このCsは、Cs(n,2n)Csで十分な量が生成可能である。

Spin-current-driven thermoelectric coating

桐原 明宏*; 内田 健一*; 梶原 瑛祐*; 石田 真彦*; 中村 泰信*; 眞子 隆志*; 齊藤 英治; 萬 伸一*

Nature Materials, 11(8), p.686 - 689, 2012/08

https://doi.org/10.1038/nmat3360

Energy harvesting technologies, which generate electricity from environmental energy, have been attracting great interest because of their potential to power ubiquitously deployed sensor networks and mobile electronics. Of these technologies, thermoelectric (TE) conversion is a particularly promising candidate, because it can directly generate electricity from the thermal energy that is available in various places. Here we show a novel TE concept based on the spin Seebeck effect, called "spin-thermoelectric (STE) coating", which is characterized by a simple film structure, convenient scaling capability, and easy fabrication. The STE coating, with a 60-nm-thick bismuth-substituted yttrium iron garnet (Bi:YIG) film, is applied by means of a highly efficient process on a non-magnetic substrate. Notably, spin-current-driven TE conversion is successfully demonstrated under a temperature gradient perpendicular to such an ultrathin STE-coating layer (amounting to only 0.01% of the total sample thickness). We also show that the STE coating is applicable even on glass surfaces with amorphous structures. Such a versatile implementation of the TE function may pave the way for novel applications making full use of omnipresent heat.

JAEA図書館が発信する福島原発事故参考文献情報

池田 貴儀; 米澤 稔; 中嶋 英充

日本原子力学会誌ATOMO, 54(8), p.549 - 553, 2012/08

https://doi.org/10.3327/jaesjb.54.8_549

日本原子力研究開発機構(JAEA)図書館では、福島第一原子力発電所事故に関連する参考文献情報を収集し、それらを日本語版と英語版とに編集整理し、発信している。参考文献情報は、「JAEAの研究成果」、「文献リスト」、「リンク情報」、「国や国内外機関の報告書」の4種類からなり、発信する情報量は1万件に達している。本稿では、JAEA図書館が収集整理し、発信する福島事故参考情報の内容とアクセス実績について紹介する。

ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管における圧力変動発生メカニズムに関する考察

村上 貴裕*; 江口 譲*; 田中 正暁; 山野 秀将

日本機械学会論文集,B, 78(792), p.1388 - 1391, 2012/08

https://doi.org/10.1299/kikaib.78.1388

ナトリウム冷却型大型高速炉(JSFR)の概念設計では、一次冷却系に大口径ショートエルボ配管が採用され、その配管内流動によってショートエルボ部において周期的な圧力変動が生じる。しかしながら、周期的な圧力変動のメカニズムは明らかにされていない。そこで、本論文では、数値解析結果における動的な流動構造の可視化に基づいたショートエルボ配管内の周期的な圧力変動メカニズムを明らかにするため、有限要素法のラージ・エディ・シミュレーション(LES)の非定常3次元解析を実施した。

ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管の1/3縮尺試験による流動状況と圧力変動特性

佐郷 ひろみ*; 白石 直*; 渡壁 寿人*; Xu, Y.*; 相澤 康介; 山野 秀将

日本機械学会論文集,B, 78(792), p.1378 - 1382, 2012/08

https://doi.org/10.1299/kikaib.78.1378

FBRサイクル実用化研究開発(FaCT)では、ナトリウム冷却大型炉JSFR(Japan Sodium-Cooled Fast Reactor)(電気出力150万kWe)の研究開発を進めている。この設計概念は、合理化の観点で2ループ化を採用することで、従来設計に比べ薄肉構造の1次系配管が大口径化し、かつ管内平均流速も9m/s台に増大する。このような配管系を設計するうえで、エルボ周辺での流体の乱れに起因する流力振動(ランダム振動)に対する配管の健全性の確認が必要となり、大口径配管内流動特性の把握及び配管の流力振動に関する評価手法の開発のための研究を実施している。本報では、1次系ホットレグ(HL)配管を対象に1/3縮尺試験装置を製作し、配管内の流力振動特性の把握を目的に実施した水流動試験で得られた流動状況や圧力変動特性について報告する。

T字合流部における非定常枝噴流挙動に着目した流体-構造熱連成問題の研究

田中 正暁; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*; 大島 宏之

日本機械学会論文集,B, 78(792), p.1462 - 1465, 2012/08

https://doi.org/10.1299/kikaib.78.1462

異温度流体の混合により発生する温度変動が構造表面に伝達して、高サイクル熱疲労により構造健全性が損なわれる現象の評価は、高速炉の安全上極めて重要である。これまで、T字合流部を対象に、枝流速と主流流速の比をパラメータに主管内流速分布を調べてきた。本報では、枝管側の主管壁の一部をアクリル板からアルミニウム板(構造物)に変え、流速比をパラメータとして構造物内部,表面及び表面近傍流体の温度計測結果と流体-構造熱連成解析により明らかにした構造表面近傍での温度変動特性について報告する。

Development of technical basis in the initiating and transition phases of unprotected events for Level-2 PSA methodology in sodium-cooled fast reactors

山野 秀将; 佐藤 一憲; 飛田 吉春

Nuclear Engineering and Design, 249, p.212 - 227, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2011.08.049

Based on the state-of-the-art knowledge, the headings of these event trees were selected so that dominant factors in accident consequences can be represented appropriately. For each of the headings, available information for the probability quantification were reviewed and integrated as the technical database for the Level-2 PSA. For the transition phase, dominant factors were also identified through parametric analyses. In the Japan Sodium-cooled Fast Reactor, an inner duct is introduced into a fuel subassembly for enhancing molten fuel discharge from disrupted core in the transition phase. The parametric study showed that the analytical case without the fuel discharge through the inner duct resulted in an occurrence of recriticality regardless of the fuel discharge through control-rod guide tubes. This suggests that the fuel discharge through the inner duct is essential to avoid severe recriticality in the transition phase.

Electric properties of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with self-ions

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 285, p.107 - 111, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.05.010

Dark conductivity (DC), photoconductivity (PC), and Seebeck coefficient variations of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with protons and Si ions were investigated in this study. Both the DC and PC values showed nonmonotonic variations with increasing a fluence in the case of proton irradiation, whereas the monotonic decreases were observed in the case of Si ion irradiation. The Seebeck coefficient variation due to proton irradiation was investigated and the results showed that the increase in DC and PC in the low fluence regime was caused by donor-center generation. It was also shown by analyzing the proton energy dependence and the energy deposition process that the donor-center generation was based on the electronic excitation effect. On the other hand, the decrease in DC and PC in the high fluence regime was attributed to the carrier removal effect and the carrier lifetime decrease due to the accumulation of dangling bonds, respectively. The dangling bond generation due to ion irradiation was mainly caused by the displacement damage effect and therefore it was different from the generation process in the light-induced degradation.

Isothermal temperature coefficient evaluation for the Monju restart core

毛利 哲也; 丸山 修平; 羽様 平; 鈴木 隆之

Nuclear Technology, 179(2), p.286 - 307, 2012/08

https://doi.org/10.13182/NT12-A14099

臨界性、制御棒価値に引き続き、もんじゅ再起動炉心で実施された等温温度係数測定試験のデータ評価について述べる。最確値とその誤差を最も詳細なレベルで評価した。炉心間のデータ比較のために前回性能試験のデータも同レベルの詳細度で評価した。詳細評価の結果、再起動炉心の温度係数は前回試験に比べて約8%絶対値が低下することを確認した。感度解析により、その変化がおもにPuとAmの組成変化によるものであることを示した。解析精度を2種類の核データについて比較し、JENDL-4.0を使用した場合に前回試験の結果を実験誤差2%内で解析できることを確認した。一方、再起動炉心の結果に対しては、整合した結果が得られていないことが判明した。詳細に分析した結果、これまで想定していなかった外乱が影響している可能性を見いだした。

Temporal contrast enhancement of petawatt-class laser pulses

桐山 博光; 下村 拓也; 笹尾 一; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 福田 祐仁; et al.

Optics Letters, 37(16), p.3363 - 3365, 2012/08

https://doi.org/10.1364/OL.37.003363

原子力機構で開発を進めているペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の高度化として、時間コントラストの向上を行った。J-KARENレーザーの前置増幅器である光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を低利得で動作させ、かつOPCPAの直後に可飽和吸収体を用いることにより、70テラワット(TW)の出力レベルにおいて、サブナノ秒の時間領域で1.410の高いコントラストを実証した。また、メインパルス近傍のピコ秒領域のコントラストを向上するため、音響光学分散フィルターでスペクトルノイズを除去することにより、約2桁の改善を実証した。この高品質のレーザー光をさらに増幅し、圧縮前で28Jまでの増幅を実現した。本システムにより、再圧縮することにより、約600TWの高いピーク強度のレーザーパルスがポテンシャルとして生成可能であることを確認した。

Fission-barrier heights of neutron-deficient mercury nuclei

Veselsk, M.*; Andreyev, A. N.*; Antalic, S.*; Huyse, M.*; Mller, P.*; 西尾 勝久; Sierk, A. J.*; Van Duppen, P.*; Venhart, M.*

Physical Review C, 86(2), p.024308_1 - 024308_8, 2012/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.86.024308

The recently measured probabilities of the beta-delayed fission for Tl are used to deduce the fission-barrier heights of the daughter isotopes Hg, undergoing low-energy fission. Four alternative -decay strength functions and four variants of the statistical model of de-excitation of the daughter nucleus are used to determine the fission-barrier height for Hg. Depending on the choice of the model, the deduced fission-barrier heights appear to be between 10 and 40% smaller than theoretical estimates. This observation is verified also for fission-barrier heights extracted using the probability of -delayed fission of Tl. The spread in extracted fission barrier heights results mainly from uncertainties in the magnitude of the pairing gap at the saddle configuration.

Erosion of =20 shell in Al investigated through the ground-state electric quadrupole moment

島田 健司*; 上野 秀樹*; Neyens, G.*; 旭 耕一郎*; Balabanski, D. L.*; Daugas, J. M.*; Depuydt, M.*; De Rydt, M.*; Gaudefroy, L.*; Grvy, S.*; et al.

Physics Letters B, 714(2-5), p.246 - 250, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2012.07.030

中性子過剰核における魔法数消滅の研究を目的として、フランスGANIL研究所にて、ベータNMR法を用いて中性子過剰核Alの電気的四重極モーメント(モーメント)の測定を行った。得られたモーメントの値の絶対値は、133(18)mbとなった。この実験値を殻模型及び粒子・振動結合模型の二つの理論模型の値と比較した。その結果、中性子数20の閉殻構造消失を考慮に入れていない従来の殻模型計算では、モーメントを過小評価する一方、魔法数消滅を考慮に入れた大規模殻模型計算では実験値を正しく再現した。同様の値が、中性子数20の閉殻構造消失を考慮に入れた粒子・振動結合模型でも得られた。その結果、中性子20の閉殻構造はAl核でも相当程度消失していることが判明した。

Preparation of metal adsorbent from poly(methyl acrylate)-grafted-cassava starch via irradiation

Suwanmala, P.*; Hemvichian, K.*; 保科 宏行; Srinuttrakul, W.*; 瀬古 典明

Radiation Physics and Chemistry, 81(8), p.982 - 985, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2011.10.011

Metal adsorbent containing hydroxamic acid groups was successfully synthesized by radiation-induced graft copolymerization of methylacrylate onto cassava starch. The optimum conditions for grafting were studied in terms of % degree of grafting (Dg). Conversion of the ester groups present in poly(methyl acrylate)-grafted-cassava starch copolymer into hydroxamic acid was carried out by treatment with hydroxylamine in the presence of alkaline solution. The adsorbent of 191%Dg had total adsorption capacities of 2.6, 1.5, 1.4, 1.2 and 1.6 mmol/g-adsorbent for Cd, Al, UO, V, and Pb, respectively, in the batch mode adsorption.

Chemistry of superheavy elements

Schdel, M.

Radiochimica Acta, 100(8-9), p.579 - 604, 2012/08

https://doi.org/10.1524/ract.2012.1965

超重元素の化学研究について解説する。歴史的な研究開発並びに超重元素の合成に関する核的な様相や壊変特性について簡単に述べた後に、超重元素を化学的に扱ううえで重要な「単一原子化学」の特殊性やそれを実施するうえで必要とされる条件などについて、最近の実験装置開発状況を含めて紹介するとともに、近年、開発が進みつつある物理的分離装置の利用や将来展望について解説する。また、104番元素ラザホージウム(Rf), 105番元素ドブニウム(Db), 106番元素シーボーギウム(Sg), 107番元素ボーリウム(Bh), 108番元素ハッシウム(Hs), 112番元素コペルニシウム(Cn)並びに114番元素の化学に関する現在までに得られた知識について、実験的な観点から紹介する。さらにまとめでは超重元素の化学的性質に関する最新の情報について、元素の周期律をもとに既知元素から経験的に予測される性質や相対論的理論計算の結果などとの比較を行う。

Factors affecting vertical distribution of Fukushima accident-derived radiocesium in soil under different land-use conditions

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 松永 武; 佐藤 努*; 長尾 誠也*; 永井 晴康

Science of the Total Environment, 431, p.392 - 401, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.05.041

福島第一原子力発電所事故に伴って土壌に沈着したCsが今後どのように環境中を移行していくかを予測するためには、Csの土壌中での移動性に影響を及ぼす要因やプロセスを明らかにすることが必要である。われわれは福島市内の2km四方区画内にある土地利用形態の異なる15地点を対象に、土壌及び地表面植生層のCsの深さ分布を調査した。その結果、地表面土壌層におけるCsの残存率は、土地利用形態にかかわらず、単位粘土サイズ粒子量あたりの有機炭素量と高い負の相関関係があることを見いだした。土壌有機物が微細な土壌粒子を覆うことで、粘土鉱物によるCsの強い吸着を阻害するプロセスが、森林土壌におけるCsのより深部への侵入をもたらしている可能性があることを明らかにした。

Development of a soft X-ray diffractometer for a wideband multilayer grating with a novel layer structure in the 2-4 keV range

今園 孝志; 小池 雅人; 河内 哲哉; 長谷川 登; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.33 - 37, 2012/07

https://doi.org/10.1063/1.4737535

We have developed a compact wavelength-dispersive soft X-ray emission (SXE) spectrometer for TEM's. SXE spectroscopy combined with transmission electron microscopy (TEM-SXES) should be a hopeful method to reveal physical properties and electronic structures of identified small specimen areas of various compounds. It is necessary to develop a new SXES instrument that works in an energy range of 2-4 keV, in which it is of importance to simultaneously detect and analyze SXE spectra for materials science and industry. For this purpose, we have invented a novel layer structure that enables to uniformly enhance the reflectivity in a few keV energy range at a fixed angle of incidence. The multilayer structure that consisted of W and BC was fabricated on the surface of a newly designed holographic laminar-type varied-line-spacing master grating (MLG). Its performance test was carried out at BL-11B, Photon Factory, KEK. As a result, it was revealed that the new MLG was effective to uniformly enhance the diffraction efficiency and worked practically in this energy region.

A Beam intensity monitor for the evaluation beamline for soft X-ray optical elements

今園 孝志; 森谷 直司*; 原田 善寿*; 佐野 一雄*; 小池 雅人

AIP Conference Proceedings 1465, p.38 - 42, 2012/07

https://doi.org/10.1063/1.4737536

Since 2000, the evaluation beamline for soft X-ray optical elements, BL-11, at SR Center of Ritsumeikan University, has been operated to measure the wavelength and angular characteristics of absolute reflectivity (or diffraction efficiency) of soft X-ray (SX) optical devices in a wavelength range of 0.65-25 nm. It is important to calibrate and assign wavelength, intensity, and polarization of the light introduced into a reflecto-diffractometer (RD) at BL-11 along with the evaluation of the characteristics of optical element samples. Not the beam intensity of the zero-th order light (BM0) but that of the monochromatized first order light (BM1) should be measured for the normalization of the incident beam intensity. It is because there should be an obvious linear relationship between the two values of BM1 and the signal intensity (ID) from a detector equipped in the RD. A new beam intensity monitor based on total electron yield (TEY) method has been installed just before the RD. It has been found out that the correlation coefficient between the signals obtained by the beam monitor and that by the detector (a photodiode) of RD has been estimated to be 0.989. It indicates that the new beam intensity monitor provides accurate real time measurement of the incident beam intensity.

Photon-photon collisions via relativisitic mirrors

Koga, J. K.

AIP Conference Proceedings 1465, p.102 - 106, 2012/07

https://doi.org/10.1063/1.4737547

Photon-photon scattering at low energies has been predicted theoretically for many years. However, due to the extremely small cross section there has been no experimental confirmation of this. Due to the rapid increase in laser irradiances and projected peak irradiances in planned facilities can reach regimes where photon-photon scattering could be experimentally observed. We will first review basic aspects of photon-photon collisions concentrating on the calculation of the photon-photon scattering cross section. Then we will discuss the possibilities for observing these phenomena in ultra-high irradiance laser-plasma interactions involving relativistic mirrors.

Observation of organelle by a laser plasma X-ray microscope

加道 雅孝; 岸本 牧; 石野 雅彦; 保 智己*; 安田 恵子*; 篠原 邦夫*

AIP Conference Proceedings 1465, p.246 - 250, 2012/07

https://doi.org/10.1063/1.4737567

生体の主要な構成要素である炭素に吸収されやすく、周囲の水にはほとんど吸収されないという特徴を持つ高輝度軟X線源と組合せた密着型軟X線顕微鏡は、自然環境下にある水を含んだ生物試料を無染色で直接観察することが可能である。しかし、反面、軟X線顕微鏡はこれまで観察できなかった生きた細胞内の構造を観察できるという新しい観察技術であるため、学術的な応用のためにはX線像で取得された構造を正確に特定することが非常に重要である。われわれは、同一の細胞のX線顕微鏡像と蛍光顕微鏡像を直接比較し、蛍光顕微鏡で観察された構造をもとにX線顕微鏡で得られた構造を特定するという新しい手法を提案した。その結果、X線顕微鏡によりミトコンドリアの構造の観察に成功した。

The Spectra of the multicharged argon hollow ions; Observation, modeling and using for diagnostics of the early stage of the heating of clusters by a supper high contrast femtosecond laser pulses

Pikuz, T.; Faenov, A.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Boldarev, A.*; Gasilov, V.*; Chen, L. M.*; Zhang, L.*; Yan, W.*; Yuan, D.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.181 - 201, 2012/07

https://doi.org/10.1063/1.4737559

A study is made of the ultra-short laser pulse irradiation of Ar cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using very high laser contrasts, which have allowed clear and unambiguous observation of exotic inner-shell transitions in near-neutral Ar ions. The interaction of the main laser pulse with the unperturbed target is a necessary requirement for observing these lines. Our measurements are supported by kinetics calculations in which a very detailed atomic model is used. X-ray spectral methods have been proposed to determine the parameters of the appearing plasma at the early stages of its evolution. It has been shown that the spectra of hollow ions are the most informative in the first moments of the heating of a cluster, whereas the diagnostics of the late stages can be performed using the conventional lines of multicharged ions.