Electron and ion coincidence momentum imaging of multichannel dissociative ionization of ethanol in intense laser fields

板倉 隆二; 穂坂 綱一*; 横山 淳; 生田 朋也*; 神成 文彦*; 山内 薫*

Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.23 - 42, 2015/00

https://doi.org/10.1007/978-3-319-06731-5_2

光電子光イオン同時計測画像法を用いて、強レーザー場中エタノールの多チャンネル解離性イオン化を調べ、イオン化とその後の電子励起を分離して観測することができた。光電子と解離イオンのエネルギー相関から、エタノールが獲得できる内部エネルギーがイオン化および励起経路によって変わることを明らかとした。

A Numerical study of the effects of aerosol hygroscopic properties to dry deposition on a broad-leaved forest

堅田 元喜; 梶野 瑞王*; 松田 和秀*; 高橋 章*; 中屋 耕*

Atmospheric Environment, 97, p.501 - 510, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.11.028

エアロゾルの吸湿成長がおよぼす森林への乾性沈着への影響を調べるために、多層大気-土壌-植生1次元モデルSOLVEGを用いた微小粒子状物質(PM2.5)の硫黄成分の乾性沈着のシミュレーションを実施した。このモデルに含まれている粒子の乾性沈着スキームを広葉樹林に適用できるように改良した。広く用いられている-Khrer理論に基づく大気中での粒子の吸湿成長を計算するスキームを新たに導入した。このモデルを国内の広葉樹林に適用した結果、観測された運動量・熱・水蒸気フラックスや土壌温度・水分量が再現された。吸湿によって粒径が増加した結果、PM2.5の硫黄成分の沈着速度の計算値も増大して観測値に近づくとともに、高湿度時に測定された沈着速度の時間変動の再現性も向上した。このモデルを用いた数値実験によって、粒子の幾何学的平均径や吸湿特性()が吸湿成長の度合いを大きく変化させることがわかった。比較的低湿度から吸湿成長による沈着速度の増加が見られ、非常に湿潤な環境では沈着速度が乾燥時の5倍に達することが数値的に示された。

Radiation monitoring using an unmanned helicopter in the evacuation zone around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

眞田 幸尚; 近藤 敦哉*; 杉田 武志*; 西澤 幸康; 結城 洋一*; 池田 和隆*; 荘司 泰敬*; 鳥居 建男

Exploration Geophysics, 45(1), p.3 - 7, 2014/11

https://doi.org/10.1071/EG13004

福島第一原子力発電所の事故により、放射性物質が発電所近傍に飛散した。計画区域内を中心に、無人ヘリコプター放射線測定システムにより、放射性セシウムの沈着量分布及び河川を介した移行状況について調査を行った。ここではシステムの開発及び河川敷で計測したデータから放射性物質の移行について考察する。

Sediment and Cs behaviors in the Ogaki Dam Reservoir during a heavy rainfall event

操上 広志; 北村 哲浩; Yokuda, Satoru*; 大西 康夫*

Journal of Environmental Radioactivity, 137, p.10 - 17, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.06.013

We performed a simulation of sediment and Cs behavior in the Ogaki Dam Reservoir during a heavy rainfall event occurred in 2013. One-dimensional river and reservoir simulation scheme TODAM was applied for calculating the time dependent migration of sediment and Cs in dissolved and sediment-sorbed forms in the reservoir. Continuous observational data achieved in upper rivers were used as the input boundary conditions for the simulation. The simulation results were compared with the continuous data achieved in the lower river and we confirmed the predicted values of sediment and Cs in sediment-sorbed form at the exit of reservoir satisfactorily reproduced the observational data. The simulation result of a heavy rainfall event shows that the reservoir plays an important role to delay and buffer the contamination movement in heavy rainfall events.

Development of a reaction ejectile sampling algorithm to recover kinematic correlations from inclusive cross-section data in Monte-Carlo particle transport simulations

小川 達彦; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 仁井田 浩二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.575 - 590, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.06.088

放射線輸送計算コードPHITSによる断面積データに基づく粒子輸送計算では、エネルギー保存則と運動量保存則を充足するイベントジェネレータモード(EG)が使用できる。しかしながら、これまでのEGは(n,2n)反応などの多体放出反応を扱う場合、二個目以降の二次粒子放出を蒸発モデルによって再現することから、エネルギー分布や角度分布が断面積データから乖離する問題があった。そこで本研究では、(1)二次粒子全てのエネルギーと角度の組合せ(イベント)を多数生成、(2)エネルギー保存・運動量保存を満たすよう残留核の運動量と励起エネルギーを決定、(3)各イベントの確率を核データに基づき計算、(4)イベントの一つを乱数サンプリング、という4ステップにより二次粒子の運動を決定する新手法を考案した。この手法を用いれば、エネルギー保存則と運動量保存則を充足しつつ、核データに基づく二次粒子の角度とエネルギーの確率サンプリングを行うことが可能である。本論文では実際に多数の(n,xn)反応や(n,np)反応に本手法を適用し、核データに示された角度とエネルギーの確率分布を高い精度で再現できることを実証した。本手法はイベントジェネレータモードの改良版としてPHITS Ver.2.63にベータ版が実装されている。

Beam loss reduction by magnetic shielding using beam pipes and bellows of soft magnetic materials

神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 發知 英明; 林 直樹; 金正 倫計

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.329 - 339, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.06.062

加速器において真空容器外部からの不要な磁場をいかにして遮蔽するかは、安定なビーム軌道をつくる上で大きな課題である。J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)ではビーム出射部に隣接する電磁石からの漏洩磁場によりビーム重心軌道が10mm程度ずれるという事象が生じていた。我々はビームから最も近い場所で、周りを高い透磁率を持った磁性材料で完全に覆うこと、すなわち真空容器を磁性材料化することが、最善の磁場遮蔽であるとの着想の下、磁気遮蔽性能及び高真空性能を兼ね備えた真空容器の開発を行った。熱処理を高真空中で行うことで、優れた磁気遮蔽性能と超高真空性能をもつ真空容器(ビープパイプ及びベローズ)を製作することができた。これらの真空容器をビームラインへ設置し、ビーム軌道を確認したところ目標どおりビーム軌道のずれを低減でき、結果、ビームロスを抑えることに成功した。

Evaluation of burnup reactivity coefficients measured in experimental fast reactor JOYO MK-I duty power operation cycles

横山 賢治; 石川 眞

Nuclear Science and Engineering, 178(3), p.350 - 362, 2014/11

https://doi.org/10.13182/NSE14-11

燃焼反応度係数の炉物理ベンチマーク問題を提供するために、1970年代の高速実験炉「常陽」MK-Iの定格出力運転中に取得された過剰反応度と積算熱出力の関係に関する実験データを評価・解析した。MK-Iの定格出力運転後に得られた知見や最新の炉物理解析手法による解析を活用することで、考えられ得るすべての不確かさの要因を評価・定量化した。一方で、この評価データは広く利用されることを期待して、国際炉物理ベンチマーク実験プロジェクト(IRPhEP)に登録された。この論文では、燃焼反応度係数のノミナル値及び主要な誤差要因である測定技術の不確かさに焦点を絞って説明する。

A Summary of sodium-cooled fast reactor development

青砥 紀身; Dufour, P.*; Hongyi, Y.*; Glats, J. P.*; Kim, Y.-I.*; Ashurko, Y.*; Hill, R.*; 宇都 成昭

Progress in Nuclear Energy, 77, p.247 - 265, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2014.05.008

ナトリウム冷却高速炉(SFR)に関する基盤技術の多くが、これまでの長期にわたる高速炉開発で蓄積された経験により築き上げられてきた。これらは仏国フェニックスでのEOL試験、我が国もんじゅの運転再開、露国BN-600の寿命延長、中国CEFRの運転開始等により確証されようとしている。新たに露国BN-800及びインドPFBRが2014年の運転開始を計画しているが、開始されればSFRの基盤技術の確証レベルはさらに深まることとなる。近年、SFR開発は持続可能なエネルギー生産およびアクチニド管理に重点をおいた第4世代炉の構築を目指したものへと進化し、JSFR, ASTRID, PGSFR, BN-1200, CFR-600等の先進的なSFR概念の開発が進められている。第4世代原子力システム国際フォーラム(GIF)は、系統・機器設計、安全及び運転、先進的燃料、アクチニドサイクル等、第4世代SFRの開発に必要な様々な研究開発を進めるための国際協力の枠組みであり、SFR開発国が過去の経験や最新の設計及び研究開発データを共有できる場を提供し、SFRの研究開発の促進に有益な役割を果たす。

An Attempt to select thermodynamic data and to evaluate the solubility of radioelements with uncertainty under HLW disposal conditions

山口 徹治; 武田 聖司; 西村 優基; 飯田 芳久; 田中 忠夫

Radiochimica Acta, 102(11), p.999 - 1008, 2014/11

https://doi.org/10.1515/ract-2014-2248

http://www.degruyter.com/view/j/ract.2014.102.issue-11/ract-2014-2248/ract-2014-2248.xml?format=INT

熱力学データを不確実さとともに選定し、放射性元素の溶解度を地下水化学組成の変動を考慮して、不確実さとともに評価することを試みた。熱力学データは2012年に公開されたJAEA-TDBをレビューすることにより選定した。Nb, Pd, Paのデータは、データ選定プロセスの整合性の観点で見直した。Se, U, Paのデータは溶解度評価の保守性の観点で見直した。Zr, Th, U, Np, Puについては近年報告されたCa-metal(IV)-OH 3元錯体 のデータを採用した。モンテカルロ法を用いて確率論的に溶解度を解析するコードPA-SOLを用いて、溶解度の確率論的解析を行った。

Evaluation of two-stage system for neutron measurement aiming at increase in count rate at Japan Atomic Energy Agency - Fusion Neutronics Source

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 助川 篤彦; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11E823_1 - 11E823_4, 2014/11

https://doi.org/10.1063/1.4893941

A neutron flux array is one of the important plasma diagnostics to obtain the information on fast ion population. However, the limited flux owing to its collimator results in the small number of pulse counts and the large statistical error. The method to increase the pulse counts is required. Here, we propose a multi-stage neutron detection system, in which several sets of a scintillator and photo-multiplier tube (PMT) are placed in a line-of-sight. In order to evaluate the performance of the multi-stage detection system, we have carried out experiments on a two-stage detection system using a neutron beam at FNS (Fusion Neutronics Source) of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). The results have shown the concept of the multi-stage detection system works as expected. In the best setup, the test two-stage system reached about 1.7 (1.8) times the efficiency of a single scintillator and PMT system for 2.54 (14) MeV neutrons.

Theory of the acoustic spin pumping

安立 裕人; 前川 禎通

Solid State Communications, 198, p.22 - 25, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.ssc.2014.02.030

スピンポンプとは、磁性体の磁化ダイナミクスによって磁性体に貼付けた非磁性体内にスピン流を注入する現象である。慣習的に、スピンポンプに必要な磁化ダイナミクスは強磁性共鳴を用いて駆動されることが多い。しかし近年、音波によって駆動される音響スピンポンプと呼ぶべき新しいタイプのスピンポンプ現象が報告されている。ここでは音響スピンポンプの線型応答理論を議論する。

Effect of water vapor and hydrogen treatments on the surface structure of NiAl foil

Xu, Y.*; Ma, Y.*; 櫻井 惇也*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 出村 雅彦*; 平野 敏幸*

Applied Surface Science, 315, p.475 - 480, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.02.144

The NiAl foils were heat treated in water vapor at 873 K for 1 h followed by H reduction at 873 K for 1 h. The effects of the water vapor treatment and the H reduction on the surface structure of the NiAl foils were investigated by means of scanning electron microscopy and synchrotron radiation X-ray photoemission spectroscopy. Both Ni and Al were oxidized during the water vapor treatment; fine NiO particles were formed on the surface, accompanied by the formation of Al(OH) and NiAlO/AlO. The NiO particles were reduced to metallic Ni and the Al(OH) was decomposed to AlO, whereas the NiAlO and AlO remained unchanged during the H reduction, forming a Ni-enriched porous structure on the surface layer of NiAlO/ AlO.

Physical properties of F82H for fusion blanket design

廣瀬 貴規; 野澤 貴史; Stoller, R. E.*; 濱口 大; 酒瀬川 英雄; 谷川 尚; 谷川 博康; 榎枝 幹男; 加藤 雄大*; Snead, L. L.*

Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1595 - 1599, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.12.005

低放射化フェライト/マルテンサイト鋼(RAF / M)は、増殖ブランケットの最も有望な候補材料である。しかし、設計解析に用いられるRAF/Mの物性値の評価例は非常に限られている。本研究では、設計解析に使用される材料特性データについて再評価するとともに、F82Hの複数ヒートについて新たに物性値を評価した結果を報告する。これまで、F82Hの熱伝導率はIEAラウンドロビン試験の中間報告値が国内外で広く参照されてきたが、複数ヒートの測定結果と比較すると、総じて20%程度過大に評価していることが明らかとなった。また、物性への中性子照射効果の一例として、573K及び673 Kにおいて、6dpaまで中性子照射したF82Hとその溶接部における抵抗率は、最大で6%低下することを明らかにした。

Penetration of tritiated water vapor through hydrophobic paints for concrete materials

枝尾 祐希; 河村 繕範; 山西 敏彦; 深田 智*

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2062 - 2065, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.02.059

防水性塗料を介したコンクリート材へのトリチウムの浸透特性の把握を目的として、エポキシ樹脂塗料及びシリコン樹脂塗料のトリチウム透過挙動を調べた。2100Bq/cmのトリチウム水蒸気に曝された各塗膜へのトリチウム透過量を測定した。室温ではトリチウムのほとんどが水蒸気形HTOとして透過した。エポキシ塗料におけるトリチウム透過は拡散律速であることがわかり、シリコン塗膜においては拡散律速ではなく透過率は時間に対して直線的な増加傾向を示した。エポキシ塗料の有効拡散係数は1.0101.810m/sと得られたが、セメントペーストに塗布した状態よりも23ケタほど大きいことが実験より分かった。したがって、エポキシ塗膜を介したセメント試料へのトリチウム透過過程においては、セメント-エポキシ界面の移動が支配的であることが示唆された。各種塗料を塗布した場合のトリチウム浸透透過挙動を理解するためには、コンクリート-塗料界面のトリチウム挙動の把握が重要である。

Evaluation of applicability of laser-based distance meter to measure Li-jet thickness for IFMIF/EVEDA project

金村 卓治; 近藤 浩夫; 帆足 英二*; 鈴木 幸子*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 古川 智弘; 平川 康; 若井 栄一

Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1642 - 1647, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.03.037

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)で実施している液体リチウム(Li)ターゲットの開発では、厚さ25mmの流れの安定性評価が重要であるため、その厚みを0.1mmの精度で計測することが必要である。この精度を満たす有望な計測器として、レーザー入射光とその反射光との干渉効果を用いて距離を計測する手法の適用可能性を調べた。通常計測対象とする拡散体とは異なり、液体Li表面は鏡面体でかつ湾曲した面であるため、実測に基づく評価を実施した。実験は、厚み10mmのLi噴流を生成可能な大阪大学Liループにて、流速1015m/s、雰囲気圧力0.12MPa(Ar)、Li温度300C、サンプリング周波数500kHzの条件で実施した。本計測器が適用可能か否かは、Li液面計測の精度結果から評価した。液面変位を正弦波と仮定した場合、流速1015m/sの条件ではサンプリング周期2sの間に液面の変位量は1mにも満たず平面と仮定できる。したがって計測精度は、2sごとの厚み変位量を統計処理して得たヒストグラムの標準偏差として定義した。実験の結果、精度は9mであり、本機器は高精度で液体Li表面の測定に適用可能だとわかった。

Development of remote pipe cutting tool for divertor cassettes in JT-60SA

林 孝夫; 櫻井 真治; 柴沼 清; 逆井 章

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2299 - 2303, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.04.026

JT-60SAはITERへの支援研究及び原型炉に向けた補完研究を担うトカマク型核融合実験装置である。JT-60SAではプラズマから発生するDD中性子による放射化のため真空容器内への人によるアクセスは制限される。そのため真空容器内機器を交換及び修理するために遠隔保守(RH)システムが必要とされている。本発表はJT-60SAのRHシステムに関するものであり、下部ダイバータカセット内の冷却配管の切断装置について述べる。ダイバータカセットを交換する際には、アウトボード側冷却水配管は真空容器内において、遠隔保守システムで切断及び再溶接を行う。切断対象の配管は配管外径:59.7mm、肉厚:2.8mm、材質:SUS316Lであり、空間的制限により配管の内側から切断を行う必要がある。切断はディスクカッター刃及び反力支持ローラを押し出す機構を備えた切断ヘッドを、カッター刃を押し出しながら回転させることにより行う。カッター刃の最大押し出し時の到達径を半径30.5mm(直径換算で61mm)としてヘッド製作及び切断試験を行い、下部ダイバータカセット内の冷却配管の切断が可能であることを示した。

Benchmark experiment on titanium with DT neutron at JAEA/FNS

太田 雅之; 高倉 耕祐; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 今野 力

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2164 - 2168, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.03.035

チタンは、核融合炉のトリチウム増殖候補材であるチタン酸リチウムの主成分であり、精度の高い核データが求められている。しかし、チタンの核データベンチマーク実験例は少ない。そこで、JAEA/FNSのDT中性子を用いてチタンの積分実験を行った。実験体系は、45cm45cm40cmのチタンの周りを厚さ5から10cmの酸化リチウムで囲んだもので、体系内に設置したニオブ,アルミニウム,インジウム,金,タングステンの箔の放射化から、ドシメトリー反応の反応率を測定した。また、マイクロフィッションチェンバーを用いて、U及びUの核分裂率を測定した。この実験をENDF/B-VII.0, ENDF/B-VII.1, FENDL-2.1, JEFF-3.1.2, JENDL-3.3, JENDL-4.0, JENDL-4.0uの核データファイルを用いてモンテカルロ中性子輸送計算コードMCNP5-1.40で解析し、実験データとの比較からチタンの核データの妥当性を調べた。

Relationship between net electric power and radial build of DEMO based on ITER steady-state scenario parameters

坂本 宜照; 中村 誠; 飛田 健次; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 星野 一生; 朝倉 伸幸; 徳永 晋介

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2440 - 2445, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.04.032

これまでに核融合原型炉概念が数多く提案されているが、想定されているプラズマ物理パラメータとトカマク実験で達成されている総合プラズマ性能には大きな隔たりがある。今後のトカマク実験の進展を踏まえれば、原型炉で実現可能なプラズマ総合性能としてITER定常運転シナリオが妥当である。そこで、ITER定常運転シナリオで想定されているプラズマ物理パラメータに基づき、システムコードを用いてプラズマサイズに対する原型炉特性を解析した。その結果、1GW以上の核融合出力を得るにはプラズマ大半径9mが必要であるが、ブランケット等の炉内機器の厚さを0.5m小さくすればプラズマ大半径8mで同程度の核融合出力が得られることが分かった。さらに、核融合出力を上昇させるために、密度を増大すると核融合出力と加熱パワーが増大するとともにシンクロトロン放射が減少するためダイバータ熱負荷が増大すること、ベータ値を増大すると核融合出力は増大するが加熱パワー減少とシンクロトロン放射増大のためダイバータ熱負荷が減少することを明らかにした。

Study of safety features and accident scenarios in a fusion DEMO reactor

中村 誠; 飛田 健次; Gulden, W.*; 渡邊 和仁*; 染谷 洋二; 谷川 尚; 坂本 宜照; 荒木 隆夫*; 松宮 壽人*; 石井 響子*; et al.

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2028 - 2032, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.04.062

福島第一原子力発電所事故を受けて、日本国内の核融合研究コミュニティにおいて、核融合炉の安全性に対する関心が高まっている。そこで幅広いアプローチ原型炉設計活動(BA-DDA)では、核融合炉の安全性研究に着手した。本論文は、BA-DDAで行っている核融合原型炉安全性研究の進展について報告するものである。まず本研究での安全確保の考え方を明確化し、事故時の放射性物質放出に対する敷地境界での公衆被ばく線量の目標値を設定した。次に、核融合原型炉が内包する放射性物質とエネルギーの量の評価を行った。ここでの原型炉は、我が国で開発しているブランケット工学技術(水冷却、固体ペブル増殖ブランケット)に基づくものとする。さらに、マスター・ロジック・ダイアグラム法と機能FMEA法を用いて原型炉で考えられる事故シナリオの分析を行った。分析したシナリオのうち、とりわけ重要な事故事象を選定した。

Hydrogen isotope behavior on a water-metal boundary with simultaneous transfer from and to the metal surface

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

Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1520 - 1523, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.03.069

トリチウムの閉じ込めは核融合炉の最も重要な安全上の課題である。特に、水冷却のトリチウム増殖ブランケットではトリチウムの冷却水への移行が重要である。そのため、1kPaの純トリチウムを封入した金属試料配管(純鉄や7ミクロン程度の金メッキを施した純鉄)を高温高圧水容器(150C, 0.8MPa)にいれ、金属側から水中及び水蒸気中に移行するトリチウムを化学形別に測定した。また、高温高圧重水(300C, 15MPa)からの各種金属配管(純鉄,純ニッケル,ステンレス鋼(SS304),金メッキ純鉄など)への重水素の移行挙動を調べ、水側から金属側への移行を確認した。今回、上記の同時移行挙動を、重水からの重水素の安定移行確認後に軽水素を試料配管内側へ導入することにより、検証した。

Statistical characterization of radiation doses from external exposures and relevant contributors in Fukushima Prefecture

高原 省五; 安陪 達哉*; 飯島 正史; 嶋田 和真; 白鳥 芳武

Health Physics, 107(4), p.326 - 335, 2014/10

AA2013-0905.pdf:0.46MB

https://doi.org/10.1097/HP.0000000000000120

原子力事故後の汚染地域において被ばくを適切に管理するためには、住民の線量を合理的に評価する手法が必要である。確率論的線量評価手法は、線量分布を評価することで住民の被ばく状況を包括的に把握できる方法の一つである。この評価手法を利用するためには、被ばく要因に係る統計データが必要となる。本研究では、第一に、福島事故後の被ばく状況について外部被ばくに係る被ばく要因の統計データを決定すること、第二に、個人線量の変動性の原因を特定することを目的とした。これらの目的を達成するために、福島県内の屋内作業者や屋外作業者などの協力を得て、住民の個人線量および自宅の空間線量率を測定するとともに、生活行動時間を調査した。また、個人線量を目的変数として、空間線量率と職場屋外での滞在時間を説明変数とする多重回帰分析を実施した。これらの分析の結果として、第一に、被ばく要因の統計分布と統計値を決定できた。第二に、空間線量率や屋外滞在時間のような被ばく要因は汚染の地域差や生活行動時間の個人差・団体差に応じて変動しており、その変動に応じて個人線量にも統計的に有意な違いが観察されることがわかった。

Factors controlling the spatiotemporal variation of Cs in seabed sediment off the Fukushima coast; Implications from numerical simulations

三角 和弘*; 津旨 大輔*; 坪野 孝樹*; 立田 穣*; 青山 道夫*; 小林 卓也; 広瀬 勝己*

Journal of Environmental Radioactivity, 136, p.218 - 228, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.06.004

福島第一原子力発電所事故から1年間の海底堆積物中のCs-137(Cs)の時空間変動の支配要因について数値シミュレーションを用いて調べた。数値モデルはCsの底層水と堆積物間の輸送過程を吸着と脱着により考慮した。モデルは堆積物中の観測されたCs濃度の時空間変動を再現することに成功した。堆積物中のCsの空間分布は堆積物直上の底層水中に含まれるCs濃度の履歴と堆積物の粒径によって主に反映され、事故発生から数か月で形成された。モニタリング測点が位置する沖合海域における堆積物中Csのインベントリーは10Bqのオーダーであった。これは既往の観測による推定値と同程度であった。福島第一原子力発電所近傍の値も考慮すると、福島沿岸の堆積物中Csの総インベントリーは10Bqのオーダーとなった。

Integrated sorption and diffusion model for bentonite, 2; Porewater chemistry, sorption and diffusion modeling in compacted systems

舘 幸男; 四辻 健治; 陶山 忠宏; Ochs, M.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(10), p.1191 - 1204, 2014/10

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.914453

圧縮ベントナイトに対する統合収着・拡散モデルを、間隙水化学モデル, 熱力学的収着モデル, 電気二重層に基づく拡散モデルを整合的に組合せることにより構築した。この統合収着・拡散モデルは、複雑な化学形をとるアクチニド(炭酸錯体が形成される条件下でのNp(V), Am(III), U(VI))を対象に、公開された拡散・収着データ(, , )の部分モンモリロナイト密度依存性に対し適用が検討された。その結果、以前に報告している1価の陽イオン(Cs, Na)や陰イオン(Cl, I, TcO)と同様に、実測データとモデルとの整合性が確認された。以上より、統合収着・拡散モデルは、圧縮ベントナイト中の複雑な化学種の収着・拡散挙動の評価にも適用することが可能であるといえる。

Ambient dose equivalent conversion coefficients for radionuclides exponentially distributed in the ground

斎藤 公明; Petoussi-Henss, N.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(10), p.1274 - 1287, 2014/10

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.919885

Conversion coefficients of radionuclide deposition density to the ambient dose equivalent rate at 1 m height above ground were calculated for exponentially distributed sources in the ground. Firstly, Monte Carlo transport simulations assuming exponential distributions in the ground were performed to obtain ambient dose equivalent for mono-energetic ray sources having different relaxation depths; next, on the basis of the simulated data, conversion coefficients for radionuclides were composed considering recent nuclear decay data. The ambient dose equivalent rates were then compared to the effective dose rates for reference adults and a new-born baby. It was confirmed that the ambient dose equivalent sufficiently overestimates effective doses.

Influence of electron doping on magnetic order in CeRuAl

小林 理気*; 金子 耕士; 斉藤 耕太郎*; Mignot, J.-M.*; Andr, G.*; Robert, J.*; 脇本 秀一; 松田 雅昌*; Chi, S.*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(10), p.104707_1 - 104707_5, 2014/10

https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.104707

The effect of electron doping by the substitution of Rh for Ru on unconventional magnetic order in CeRuAl was investigated via neutron powder diffraction. In Ce(RuRh)Al with = 0.05, 0.12, 0.2, reorientation of the ordered moment from the - to the -axis takes place in all samples, while the ordering vector = (0 1 0) remains unchanged within this concentration range. The moment reorientation is accompanied by an enhancement in its size by a factor of 2.4, from =0.43 at = 0 to =1.06, 1.04, and 1.02 for = 0.05, 0.12 and 0.2, respectively. The continuous decrease in Nel temperature (), despite an abrupt increase in , underlines the strong anisotropy in the exchange interaction in CeRuAl, and the fact that this anisotropy is easily suppressed by electron doping.

遠隔操作装置・機器の実証試験施設の構築

河村 弘

日本機械学会誌, 117(1151), p.688 - 689, 2014/10

福島廃炉技術安全研究所は、東京電力福島第一原子力発電所(1F)の廃止措置に向けた研究開発を遂行するため、遠隔操作機器・装置開発・実証試験施設(以下、モックアップ試験施設)の整備を2013年度から開始した。本施設は、原子炉格納容器下部漏えい箇所を調査・補修するロボット等の機器・装置の開発・実証試験、ロボットオペレータや作業員の訓練等に利用されている施設である。なお、本施設の建設工事は2014年8月に契約され、2015年からの本格的運用開始を目指している。本施設は国内の英知を集結して整備するため、日本原子力研究開発機構内に委員会を新設し、遠隔操作機器の研究者のみならず、幅広い専門分野の研究者が知見を持ち寄り、モックアップ試験施設の利用促進も念頭に置いて、施設の配置計画、災害対応ロボットの実証試験のために具備すべきもの等について審議・検討を行っている。それらの結果の概要について報告する。

Multi-phase simulation of fast ion profile flattening due to Alfvn eigenmodes in a DIII-D experiment

藤堂 泰*; Van Zeeland, M. A.*; Bierwage, A.; Heidbrink, W. W.*

Nuclear Fusion, 54(10), p.104012_1 - 104012_13, 2014/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/54/10/104012

The hybrid code MEGA, which simulates the interaction between fast ions and an MHD fluid, is extended with realistic beam deposition profile and collisions. It is used for multi-phase simulations, where classical simulations (fast ion source + collisions) and hybrid simulations (source + collisions + MHD) are run alternatingly. In a multi-phase simulation of DIII-D discharge 142111, it is found that the stored beam ion energy is saturated due to toroidal Alfvn eigenmodes (TAE) at a level lower than in the purely classical simulation. This is consistent with the experimental observation. After the stored fast ion energy is saturated, it is demonstrated by hybrid simulations that the fast ion spatial profile is significantly flattened due to the interaction with the multiple TAEs with amplitude / and / of order 10e-4. The temperature fluctuations caused by TAEs are of the order of 1% of the equilibrium temperature. This is also comparable with ECE measurements in the experiment.

深部結晶質岩における割れ目の形成・充填過程と透水性割れ目の地質学的特徴;土岐花崗岩を例として

石橋 正祐紀; 安藤 友美*; 笹尾 英嗣; 湯口 貴史; 西本 昌司*; 吉田 英一*

応用地質, 55(4), p.156 - 165, 2014/10

https://doi.org/10.5110/jjseg.55.156

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、長期的な透水性構造の変遷を考慮する必要がある。そのため、本研究では透水性割れ目の特徴に着目し、地下約300mの水平坑道から取得したデータに基づいて、透水性割れ目の変遷について検討を行った。その結果、深度300mの坑道では1670本の割れ目が認められ、そのうち約11%の割れ目が透水性割れ目であった。透水性割れ目のうち、グラウト材で充填されるような割れ目は、割れ目周辺母岩の変質が顕著ではなく、方解石で充填される。一方で、グラウト材で充填されていないが、少量の湧水を伴う割れ目は、水みちとして機能していないと考えられるシーリング割れ目と類似した特徴を示す。割れ目充填鉱物と割れ目周辺母岩の変質に基づくと、これらの割れ目は、花崗岩の貫入・定置(ステージI)後の冷却過程における形成及び熱水活動時期における充填(ステージII)、その後の隆起・侵食に伴う開口・伸長(ステージIII)といった履歴が考えられた。また、現在の透水性割れ目は、ステージIIにおいて割れ目の充填による透水性の低下を被るが、その後の隆起・侵食に伴う開口又は伸長による透水性の増大によって形成されたと考える。

Spin-chirality-driven ferroelectricity on a perfect triangular lattice antiferromagnet

三田村 裕幸*; 綿貫 竜太*; 金子 耕士; 小野崎 紀道*; 天羽 祐太*; 橘高 俊一郎*; 小林 理気*; 志村 恭通*; 山本 勲*; 鈴木 和也*; et al.

Physical Review Letters, 113(14), p.147202_1 - 147202_5, 2014/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.147202

Magnetic field () variation of the electrical polarization (c) of the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe (MoO) is examined up to the saturation point of the magnetization for B. is observed only in phases for which chirality is predicted in the in-plane magnetic structures. No strong anomaly is observed in at the field at which the spin modulation along the c axis exhibits a discontinuity to the commensurate state. These results indicate that ferroelectricity in this compound originates predominantly from triangular-spin chirality. The obtained field-temperature phase diagrams of ferroelectricity well agree with those theoretically predicted for the spin chirality of a Heisenberg spin triangular lattice antiferromagnet.

Analysis of excavation cycle time during sinking of the ventilation shaft at the Mizunami Underground Research Laboratory

真田 祐幸; 佐藤 稔紀; 堀内 泰治*; 見掛 信一郎; 沖原 光信*; 矢萩 良二*; 小林 伸司*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2014/10

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物地層処分技術に関する研究開発を実施しており、その一環として超深地層研究所計画を実施している。本計画において、換気立坑掘削の際にサイクルタイムのデータを取得して設計段階で設定したデータと比較した。その結果、実際のサイクルタイムは設計時の2から3倍長くかかっていることが明らかになった。

Status of grouting to reduce groundwater inflow into deep shafts and galleries in the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 小林 伸司*; 辻 正邦*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/10

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物地層処分技術に関する研究開発を実施しており、その一環として超深地層研究所計画を実施している。この計画の中で、施工対策技術として湧水抑制対策技術に関する研究を実施している。瑞浪超深地層研究所の立坑や水平坑道においてグラウトを実施し、普通セメントで2ルジオン、超微粒子セメントで0.2ルジオン、溶液型シリカでは0.29ルジオンという透水性を達成することができた。

Comparison of grouting with silica sol in the sp Hard Rock Laboratory in Sweden and Mizunami Underground Research Laboratory in Japan

辻 正邦*; Funehag, J.*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/10

溶液型シリカは環境影響が少なくかつ開口幅の小さな割れ目にも浸透する。スウェーデンにおいては、溶液型シリカに関する研究や適用例が最近増えており、割れ目の透水性と理論的な浸透長さによってグラウトの設計が行われる。2008年にはエスポ岩盤研究所の深度450mのトンネルにおいて、2010年には瑞浪超深地層研究所の深度300mにおいて溶液型シリカを用いたグラウトが実施された。双方のグラウトの結果を比較すると、割れ目密度の大きい日本においてもスウェーデンのグラウト技術は適用が可能であり、日本特有のグラウト手法もスウェーデンにおけるグラウト品質の向上に役立つと期待される。

Modeling damage processes in laboratory tests at the Horonobe Underground Research Laboratory

朝比奈 大輔*; 青柳 和平; 津坂 仁和*; Houseworth, J.*; Birkholzer, J.*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

We present ongoing collaborative work applying a rigid-body-spring network (RBSN), a special type of lattice model, to simulate laboratory experiments conducted in the Horonobe Underground Research Laboratory (URL) in Japan. The Horonobe URL Project, which began in 2001, has developed a URL at a depth of about 350 m in a sedimentary rock called the Koetoi and Wakkanai formation. The basic capabilities of RBSN modeling are demonstrated through two standard laboratory tests: (1) split-cylinder (Brazilian) test; and (2) uniaxial compression test. Bulk material properties (i.e., Young's modulus, the strength parameters such as tensile strength, cohesion, and internal friction angle) estimated by the experiments are directly used for the mechanical parameters of springs. Tensorial representations of stress are obtained within the lattice elements and compared with Mohr-Coulomb failure criteria for fracture simulation. Agreement between the numerical and laboratory test results is good with respect to stress development, tensile/compressive strength, and fracture pattern, under the assumption of homogeneous systems using the RBSN model. The connection of hydraulically active fractures is also addressed for both of the simulation studies.

An Investigation on mechanical properties of in-situ rock mass at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 丹生屋 純夫*; 城 まゆみ*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been promoting the Horonobe Underground Research Laboratory Project in Hokkaido since 2001 to enhance the reliability of relevant disposal technologies through investigations of the deep geological environment in sedimentary rocks of Japan. In the project, investigations on mechanical property of in-situ rock mass were conducted in order to evaluate the methodology to build a mechanical dataset of the rock mass based on the results of laboratory tests using rock cores and borehole logs. In this paper, the methodology to be applied for the surface-based investigation around the URL was studied based on the results of in-situ investigation in the galleries at 250 m and 350 m depths.

Cellulose gels produced in room temperature ionic liquids by ionizing radiation

木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正

Radiation Physics and Chemistry, 103, p.216 - 221, 2014/10

AA2014-0158.pdf:0.4MB

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.06.003

天然高分子の一種である多糖類は、環境にやさしい材料として注目を集めているが、多くの多糖類は水や有機溶媒に難溶性であり、その成形加工には化学処理などの各種プロセスを要する。近年、このような多糖類を高濃度で溶解する溶媒として、イオン液体の利用が検討されている。本研究では、独自に合成したイオン液体を用いて難溶性天然多糖類セルロースの高濃度溶液を作製し、放射線を照射することで、網目状の化学結合を有する新規セルロースゲルの作製に成功した。また、セルロースゲルを高効率で生成する反応条件(初期濃度,照射温度,水分率)を調べた。その結果、セルロースゲルの生成収率は、試料の初期濃度20%、放射線の照射温度298K、含水率18%の条件において、線量10kGyの線照射により、最大14%であることを明らかにした。さらに、得られたセルロースゲルは、3.0mS cmの電子伝導性を有することから、電子および医療機器への応用が期待される。

Air shower simulation for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.274 - 278, 2014/10

https://doi.org/10.1093/rpd/nct332

航空機乗務員は、銀河宇宙線(GCR)に恒常的に被ばくするのみならず、巨大な太陽フレアが発生した場合、それに伴って放出される太陽高エネルギー粒子(SEP)にも被ばくする。そのSEPによる被ばく線量を評価するため、われわれは、放射線挙動解析コードPHITSをベースに構築したGCRが引き起こす空気シャワーシミュレーション技術をSEPに応用し、単色のSEPが大気に入射したときの各高度における放射線フラックスを計算するデータベースを作成した。そして、そのデータベースを開発中の航空機被ばく警報システム(WASAVIES)に組み込み、過去における巨大太陽フレア時の被ばく線量を推定した。本稿では、WASAVIESの概要について説明するとともに、空気シャワーシミュレーションの詳細について解説する。

A Novel fine-tuning mesoporous adsorbent for simultaneous lead(II) detection and removal from wastewater

Awual, M. R.; Hasan, M. M.*

Sensors and Actuators B; Chemical, 202, p.395 - 403, 2014/10

AA2013-1113.pdf:0.93MB

https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.05.103

The functionalized mesoporous silica based fine tuning meso adsorbent was developed for ultra trace lead (Pb(II)) detection and removal from wastewater. The design of the ligand into ordered pore based meso adsorbent transformed the Pb(II) detection and removal systems into smart and stable assemblies. The ability of the meso adsorbent to detect and remove Pb(II) from aqueous solutions has been studied and discussed with different optimized conditions of concentrations, the amount of meso adsorbent, concentration of coexisting electrolyte and pH. The design of such a tunable meso adsorbent offered a simple procedure in such toxic Pb(II) ions removal without using high tech, sophisticated instruments.

水素脆化モデル構築のための原子及び連続体手法による粒界面上微小き裂近傍の応力分布の考察

海老原 健一; 蕪木 英雄; 板倉 充洋

「鋼の機械的特性に及ぼす水素の効果とその評価」シンポジウム予稿集(USB Flash Drive), 6 Pages, 2014/09

水素脆化は鉄鋼材料の強度低下や破壊をもたらす要因の1つであり、その機構の解明が求められている。高強度鋼の遅れ破壊や溶接部の低温割れは、偏析水素による粒界強度低下が主な原因と考えており、その機構は応力腐食割れと同様と考えられる。粒界強度低下に基づく水素脆化モデルでは、水素による粒界強度低下を原子レベルスケールの計算で評価し、その情報を用い巨視的スケールの強度やき裂進展の評価がなされているが、両スケール間におけるスケールのモデル化についてはあまり明確でない。特に、微視き裂先端での応力集中について、き裂周囲を弾性体とするモデルがあるが、その妥当性も明確でない。本研究では、微視き裂を含みその周囲に転位がない系の引張によるき裂周囲の応力を分子動力学(MD)と連続体計算(FEM)の計算手法で評価し、その差異について考察した。その結果、1%以下の低いひずみでは、両手法による応力分布は同様の結果となったが、それ以上になるとき裂先端の応力集中部から両者の差が大きくなった。また、応力集中のモデル化については、き裂周辺を単なる弾性体とするだけではMDの結果を再現できなかった。

Boiling heat transfer characteristics of a sulfuric-acid flow in thermochemical iodine-sulfur cycle

野口 弘喜; 寺田 敦彦; 小貫 薫; 日野 竜太郎

Chemical Engineering Research & Design, 92(9), p.1659 - 1663, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.cherd.2013.12.014

硫酸蒸発器は熱化学法ISプロセスの主要機器の一つであり本器を設計するためには硫酸沸騰熱伝達率が必要となる。しかしながら実測値の報告例が無いため、これまで提案さている様々な熱伝達率予測式の適用性を実験的に確認する必要があった。そこで、ISプロセスで使用する濃度の硫酸(90wt%)を用いた沸騰熱伝達率測定試験を行なった。その結果、一般に広く使用されているNishikawa-Fujitaの式による予測値は実測値の半分程度であることが分かった。この式に代わり、二成分系沸騰熱伝達率予測式として知られているStephan-Krnerの式の適用を試みた。実験定数を最適化して本式を用いれば、実験結果を15%の精度で予測可能であることを明らかにした。これにより硫酸沸騰熱伝達率の予測式としてStephan-Krnerの式が適用可能なことをその実験定数および予測精度とともに示した。

Experimental verification of models assessing Eh evolution induced by corrosion of carbon steel overpack

坂巻 景子; 片岡 理治; 前田 敏克; 飯田 芳久; 鴨志田 美智雄; 山口 徹治; 田中 忠夫

Corrosion Engineering, Science and Technology, 49(6), p.450 - 454, 2014/09

https://doi.org/10.1179/1743278214Y.0000000217

地層処分環境下において人工バリアの一つであるオーバーパックは地下水と接触し、腐食する。処分場閉鎖直後は、酸素が存在するため酸化的雰囲気であるが炭素鋼の腐食等で酸素が消費され還元性雰囲気になると考えられる。酸化還元電位(Eh)の低下は廃棄中に含まれるSe等の地球化学的挙動に影響するため、地層処分の安全評価を行う上で重要な評価項目である。本研究では、Eh変動を模擬する炭素鋼腐食試験を行い、その結果を用いてEh変動評価モデルの妥当性を検証した。ベンチマーク計算では最近公表された知見を反映したモデルも用いて、2ケースの計算を行った。それぞれのケースでEhを決定づける酸化還元反応は異なったが、Eh評価結果には大きな差はなくいずれのケースも300日以降において実験値と整合した。

レーザートラッカーを用いたJT-60SAの組立計測

西山 友和; 柳生 純一; 中村 誠俊; 正木 圭; 岡野 文範; 逆井 章

平成26年度北海道大学総合技術研究会報告集(DVD-ROM), 6 Pages, 2014/09

原子力機構では、幅広いアプローチ活動及びトカマク国内重点化装置計画で実施するサテライトトカマク装置(JT-60SA)の組立を開始した。JT-60SAの組立では、大型の構造物を規定された許容誤差の範囲で精度よく位置決めし設置するため、高精度で広範囲の三次元計測が可能なレーザートラッカーを使用した組立計測が必要である。組立位置はJT-60SA装置中心を原点とした絶対座標系によって管理するために、JT-60SA組立開始に先立ち、既設のベンチマークを利用し本体室の空間に架空の絶対座標系を構築した。さらに、絶対座標系をいつでも高い精度でレーザートラッカーに認識できるようにするために多くの基準点を壁や機器等に設けるとともに、2点の基準点で座標系の位置合わせを行う方法を採用した。3次元CADを使った基準点の写しと、それに伴う内在誤差の確認から、JT-60SAにおけるレーザートラッカーを用いた計測精度は、計算上0.4mm以下であることを確認した。さらに、絶対座標系へ位置合わせする際には、基準点の組み合わせによって大きな誤差が生じ、計測誤差を増大させる要因になることが明らかになった。これらの整備や誤差に対する知見を得ることにより、高精度に位置計測ができる環境が整い、JT-60SAの組立及び位置計測を順調に進めている。

Synthesis of highly-selective fibrous adsorbent by introducing 2-ethylhexyl hydrogen-2-ethylhexylphosphonate for scandium adsorption

保科 宏行; 植木 悠二; 佐伯 誠一; 瀬古 典明

International Journal of Organic Chemistry, 4(3), p.195 - 200, 2014/09

https://doi.org/10.4236/ijoc.2014.43022

2-Ethylhexyl hydrogen-2-ethylhexylphosphonate (EHEP) is commonly used as a metal extractant because it has a particular affinity for rare-earth metals like Scandium (Sc). To develop a highly-selective polymeric adsorbent of Sc(III), EHEP was introduced as a functional group onto a polyethylene fabric with radiation-induced graft polymerization (RIGP). The adsorption performances for Sc(III) were evaluated in aqueous solutions containing Sc(III) and Fe(III) by a column test. The adsorption capacities of Sc(III) and Fe(III) until the bed volume reached 5000 were 5.22 and 0.12 mg/g, respectively. The adsorbents showed 44 times higher Sc(III) adsorption capacity than that of Fe(III). These results indicated that the grafted adsorbent containing EHEP had an extremely high selectivity for Sc(III) adsorption.

Local structure analysis of BaTiO and KNbO solid solution

米田 安宏; 小原 真司*; 熊田 伸弘*; 和田 智志*

Japanese Journal of Applied Physics, 53(9S), p.09PD01_1 - 09PD01_5, 2014/09

https://doi.org/10.7567/JJAP.53.09PD01

チタン酸バリウム(BaTiO, BT)とニオブ酸カリウム(KNbO)は共にペロブスカイト構造を有する 強誘電体でほぼ同じ逐次相転移を起こすことが知られている。スレーターモードとして知られるBサイトイオンのオフセンターシフトを分極発現機構に持つBTに対し、アクセモードと呼ばれるBサイトイオンを含む八面体の回転モードを分極発現機構に持つKNはBサイトのNbと酸素の相関が非常に強く、Nbサイトのネットワークがペロブスカイト構造を形成している。BTとKNは同じペロブスカイト構造を有していながら、局所的には異なるネットワーク構造で形成されている。このように、異なるネットワーク構造を持つ物質で混晶を作製した場合、どのような局所構造が現れるのか、興味が持たれる。BT-KN混晶の高エネルギーX線回折とBa-L3吸収端XAFSを行い、局所構造解析を行った。BTとKNは局所構造に類似性が認めら れるが、固溶化が進むにつれて局所構造が変調 を受けることがわかった。その局所構造の変調の原因として、ドメインサイズの微小化によってドメイン内部の強誘電的な相関が弱められたことが考えられる。

4次元データにおける特徴領域探索のための2次元可視化

宮村 浩子; 河村 拓馬; 鈴木 喜雄; 井戸村 泰宏; 武宮 博

情報処理学会論文誌, 55(9), p.2216 - 2224, 2014/09

http://ci.nii.ac.jp/naid/110009822864

数値シミュレーションでは、ある変量軸を設定して計算し、その変量の変化に応じて結果が変化する様子を観察することが行なわれる。対象となるモデルが3次元である場合、シミュレーション結果は4次元となる。このような4次元以上の多次元データの解析は、空間軸と変量軸で構成された多次元空間内を精査して特徴領域を特定する必要がある。しかし、多次元かつ大規模な対象データから特徴領域を探し出す作業は、膨大な手間と時間を要する。さらにすべての特徴領域を見逃しなく発見することは困難である。本研究では、4次元データから特徴領域を発見するために、動画像解析技術である時空間画像を応用した2次元可視化手法を提案する。具体的には、8分木構造を用いて空間軸を作成し、その軸と垂直に変量軸を作成することで4次元データを2次元画像として可視化する。実際に提案手法を原子力施設の耐震シミュレーション結果と固有値解析シミュレーション結果に適用し、応力値が相対的に高い領域の発見や、周波数ごとに影響を受ける領域の探索を実施した。その結果、提案手法を用いることで複雑かつ大規模な4次元データから特徴領域を効率的に発見できることを確認した。

Predicting the long-term Cs distribution in Fukushima after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident; A Parameter sensitivity analysis

山口 正秋; 北村 哲浩; 小田 好博; 大西 康夫*

Journal of Environmental Radioactivity, 135, p.135 - 146, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.04.011

福島第一原子力発電所事故後のセシウム137(Cs)の長期分布予測を試行した。本研究では、USLE(土壌流亡予測式)と簡易的な水理公式を併用した土壌およびセシウム移行モデルを適用して福島におけるセシウムの長期分布予測を行った。本モデルは、土壌侵食、土砂移動および堆積モデル、およびセシウムの移行モデルとその将来分布モデルにより構成される。観測値等の得られていないパラメータについては、感度解析を実施し、パラメータの不確実性に起因する結果の幅を示した。本試行により、ほぼすべての解析ケースにおいて、河川流域内への砂の顕著な堆積傾向が示された一方、シルトや粘土については大半が河口まで運搬されることが示された。一方、侵食・運搬される土砂Csの量については、土地利用や地形、降雨に関わるパラメータに起因するケース毎のばらつきがみられた。これに対し、運搬される土砂中のCs濃度はこうしたパラメータの設定に関わらず、流域毎にほぼ一定の値を示すことが示された。このことは、Csの移動には、土砂の侵食・運搬量と、セシウムの沈着量の寄与が大きいことを示唆する。

Investigation of potential conjugate adsorbent for efficient ultra-trace gold(III) detection and recovery

Awual, M. R.

Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(5), p.3493 - 3501, 2014/09

AA2013-1108.pdf:1.07MB

https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.12.040

A novel conjugate adsorbent was developed for simultaneous Au(III) detection and recovery from urban mining waste. This adsorbent has the large surface are to volume ratios and uniformly shaped pores in the nanostructures in its cage cavities. Therefore, the conjugate adsorbent permitted to fast and specific Au(III) ions capturing via a colorimetric naked eye visualization based on stable complexation mechanism. The detection limit and sorption capacity of the novel adsorbent at optimum conditions was 0.22 g/L and 183.42 mg/g, respectively. The design in such novel adsorbent offered a simple procedure for ultra trace Au(III) detection and recover without using highly sophisticated instruments.

Thermal expansion of PuO

内田 哲平; 砂押 剛雄*; 小無 健司*; 加藤 正人

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.281 - 284, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.05.039

アクチニド酸化物の物性評価を試験とシミュレーション計算により行っている。熱膨張は分子動力学(MD)法により物性値計算を行うために重要なデータである。本研究ではPuOの熱膨張について試験とMD法により評価を行った。試験では95%TDのPuOのペレットを使用し、熱膨張計により300-1923Kの範囲で熱膨張測定を行った。MD法では、部分イオンモデルのBorn-Mayer-HugginsポテンシャルにMorseポテンシャルを加えた原子間ポテンシャルを使用して、300-2800Kの範囲で格子定数を計算し、格子定数から熱膨張を評価した。熱膨張測定結果とMD法による熱膨張はよく一致しており、両データから300-2800Kの範囲におけるPuOの熱膨張評価式を導出した。

Properties of tritium/helium release from hot isostatic pressed beryllium of various trademarks

Chekushina, L.*; Dyussambayev, D.*; Shaimerdenov, A.*; 土谷 邦彦; 武内 伴照; 河村 弘; Kulsartov, T.*

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.41 - 45, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.04.031

金属ベリリウム(Be)は、低原子番号及び質量、熱中性子に対する低捕獲断面積、良い弾性散乱特性を有していることから、原子炉構造材料として、試験研究炉では減速材や反射材として利用されている。実際、金属Beを用いた原子炉は世界中に多く存在し、原子力開発の初期段階から試験研究炉で多くの金属Beが使用されている。一方、中性子照射場での使用において、金属Beは機械的特性に影響するとともに、核反応により材料中にトリチウムガス等を生成する。本研究は、金属Be製中性子反射体の長寿命化を検討のため、異なった製法の金属Beについて、カザフスタン共和国にあるWWR-K炉を用いて照射試験を行い、TDS法によりトリチウム及びヘリウムの放出特性を調べた。その結果、従来使用されているS-200Fと他の2種類の金属Be(S-65H及びI-220H)の放出挙動が異なることが明らかとなった。

Effect of neutron irradiation on the mechanical properties of weld overlay cladding for reactor pressure vessel

飛田 徹; 宇田川 誠; 知見 康弘; 西山 裕孝; 鬼沢 邦雄

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.61 - 68, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.04.035

原子炉圧力容器の内面には、母材の耐食性を確保するため厚さが約5mmのステンレス鋼で肉盛溶接(ステンレスオーバーレイクラッド、以下、クラッドと呼ぶ。)が施工されている。加圧熱衝撃事象時の健全性評価においては、原子炉圧力容器内面の母材または溶接金属に表面き裂を想定し、脆性破壊の発生を判定する。健全性評価の精緻化のためにクラッド部を含めた評価を検討するには、中性子照射後のクラッドの機械的特性を把握する必要がある。本研究では、クラッド材を用いて高照射量領域まで中性子照射試験を行い、破壊靱性値等の機械的性質の変化について評価を行った。クラッド材の降伏応力と引張強さは中性子照射により増加し、シャルピー遷移温度は上昇した。中性子照射による弾塑性破壊靱性値の低下は少ないことを明らかにした。

Experimental studies on the upward fuel discharge for elimination of severe recriticality during core-disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors

神山 健司; 小西 賢介; 佐藤 一憲; 豊岡 淳一; 松場 賢一; Zuyev, V. A.*; Pakhnits, A. V.*; Vityuk, V. A.*; Vurim, A. D.*; Gaidaichuk, V. A.*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(9), p.1114 - 1124, 2014/09

AA2013-0469.pdf:1.18MB

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.912566

Recently, a design option which leads molten fuel to upward discharge has been considered to minimize technical difficulties for practical application to JSFR. In the present study, a series of experiments which consisted of three out-of-pile tests and one in-pile test were conducted to investigate effectiveness of the upward discharge option on eliminating energetics potential. Experimental data which showed a sequence of upward fuel-discharge and effects of initial pressure conditions on upward-discharge were obtained through the out-of-pile and in-pile test. Preliminary extrapolation of the present results to the supposed condition in early phase of the CDA in the JSFR design, suggested that sufficient upward flow rate of molten-fuel was expected to prevent the core-melting from progressing beyond the fuel subassembly scale and that the upward discharge option would be effective in eliminating the energetic potential.

An Investigation on debris bed self-leveling behavior with non-spherical particles

Cheng, S.; 田上 浩孝; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春; 竹田 祥平*; 西 津平*; 錦戸 達也*; Zhang, B.*; 松元 達也*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(9), p.1096 - 1106, 2014/09

AA2013-0303.pdf:1.68MB

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.910478

Studies on debris bed self-leveling behavior with non-spherical particles are crucial in the assessment of actual leveling behavior that could occur in core disruptive accident of sodium-cooled fast reactors. Although in our previous publications, a simple empirical model (based model), with its wide applicability confirmed over various experimental conditions, has been successfully advanced to predict the transient leveling behavior, up until now this model is restricted to calculations of debris bed of spherical particles. Focusing on this aspect, in this study a series of experiments using non-spherical particles was performed within a recently-developed comparatively larger-scale experimental facility. Based on the knowledge and data obtained, an extension scheme is suggested with the intention to extend the base model to cover the particle-shape influence. Through detailed analyses, it is found that by coupling this scheme, good agreement between experimental and predicted results can be achieved for both spherical and non-spherical particles given current range of experimental conditions.

Impurity effects in a two-dimensional topological superconductor; A Link of -robustness with a topological number

永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦

Journal of the Physical Society of Japan, 83(9), p.094722_1 - 094722_5, 2014/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.094722

銅酸化物高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった電磁応答や熱応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれるカテゴリー群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル超伝導体に非磁性不純物の存在に対してどの程度堅牢かを理論的に調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を特徴付けるトポロジカル量を数値的に精度よく計算する方法を開発し、トポロジカル数と不純物耐性の間に関係があることを突き止めた。本論文では、強磁性体と超伝導体を組み合わせたナノ半導体構造体上で実現されるトポロジカル超伝導体を調べた結果を報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎特性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。

異なる陸域解析モデルによる福島第一原子力発電所事故に起因するCs流出率の比較

北村 哲浩; 今泉 圭隆*; 山口 正秋; 油井 三和; 鈴木 規之*; 林 誠二*

環境放射能除染学会誌, 2(3), p.185 - 192, 2014/09

福島第一原子力発電所の事故に起因して福島の地表に降下した放射性セシウムについて、日本原子力研究開発機構と国立環境研究所で独立に開発した陸域解析モデルSACTおよびG-CIEMSを用いて、河川を通じて河口域に到達する年間流出率を解析した結果を比較検討した。対象河川は規模および流域の放射性セシウム沈着量を考慮し、阿武隈川、請戸川、新田川の3水系とした。その結果、モデルの構成内容や用いた仮定に異なる点があるものの、地表からの年間流出率は1%に満たないことが両モデルで試算された。

エネルギーと原子力に関する定期意識調査; 首都圏住民

篠田 佳彦; 土田 昭司*; 木村 浩*

日本原子力学会和文論文誌, 13(3), p.94 - 112, 2014/09

https://doi.org/10.3327/taesj.J13.018

福島第一原子力発電所(福島事故)は多くの人々の原子力発電所の安全に関する意識を大きく変えた。これからの日本のエネルギー選択における議論の際には、多くの人々の原子力に対する態度を把握しておくことが重要だ。日本原子力学会では、東京駅を中心とした30km圏内居住者から500名を抜き出したアンケート意識調査を毎年実施している。これらの調査の目的は、公衆の原子力に対する態度の動向を評価することにある。著者らは、日本原子力学会の社会環境部会の下に設けられたデータ管理ワーキンググループのメンバーとして、アンケート票の設計や調査結果データベースの管理を行っている。我々は、これらの毎年実施している調査から、福島事故後に公衆の原子力に対する態度が激変したことを確認した。特に、福島事故後に人々の原子力に対する関心(心配)は高まり、少なくない多数の人々が将来の原子力利用に対して疑いを持ち始めた。

ナトリウム冷却高速炉の高温側1次主冷却系統合解析モデルの整備

田中 正暁; 高屋 茂; 藤崎 竜也*

日本機械学会関東支部茨城講演会2014講演論文集, p.203 - 204, 2014/09

ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器内上部プレナム部とホットレグ配管を統合した解析モデルを整備し、非定常流動解析を実施するとともに、流動解析結果を境界条件として流力振動解析を行う連携手法を整備した。構造応答解析の結果、定性的には既往知見と整合する結果が得られ、実機評価への適用可能性の見通しを得た。今後、定量的に妥当な評価結果を得るべく、解析モデルおよび解析手法を高度化していく。

Current status of the "Hybrid Kurotama model" for total reaction cross sections

Sihver, L.*; 小濱 洋央*; 飯田 圭*; 親松 和浩*; 橋本 慎太郎; 岩瀬 広*; 仁井田 浩二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 334, p.34 - 39, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2014.04.021

物質中を通過する際の核反応の発生確率や生成するフラグメントの量は、核子-原子核および原子核-原子核間の全反応断面積により与えられる。そのため、加速器施設における遮へい設計や粒子線治療における線量評価等を目的とした粒子や重イオンの輸送計算においては、これらの全反応断面積を精度よく計算できるモデルが重要な役割を果たす。黒玉モデルは、原子核を完全に粒子を吸収する黒体と仮定し、陽子-原子核の散乱データからその半径を系統的に評価することで、様々な原子核の全反応断面積を計算するモデルである。しかし、この仮定は数100MeV/u以下のエネルギー領域では満たされず、実験データを再現しないという問題があった。本研究では、低エネルギー領域をTripathiらの半経験的モデルで与える"ハイブリッド黒玉モデル"を新たに開発した。このハイブリッド黒玉モデルにより、陽子-He、陽子-原子核、原子核-原子核間の全反応断面積を評価し、これらの反応の実験データとの比較を行った。その結果、他の従来モデルと比べて幅広いエネルギー領域で実験データの再現性が高くなり、粒子輸送計算で利用する全反応断面積モデルとして非常に有効であることがわかった。

Impedance of a ceramic break and its resonance structures

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(9), p.091001_1 - 091001_41, 2014/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.17.091001

A new theory is developed to evaluate longitudinal and transverse impedances of any size of ceramic break that is sandwiched between metal chambers. The theory has been numerically compared with the codes ABCI and CST studio. Excellent agreements are obtained with both codes, in particular with ABCI. The theory successfully reproduces resonance structures of the impedance due to trapped modes inside the ceramic break, which are enhanced by the difference of the dielectric constants between the ceramic and the surrounding space. Moreover, the theory can evaluate the impedance of the ceramic break with Titanium Nitride coating. We discuss several characteristics of the impedances, especially the difference between the impedances of the ceramic break covered with and without a conductive wall on its outer surface.

Neutron spectroscopic factors of Ni hole-states from (p,d) transfer reactions

Sanetullaev, A.*; Tsang, M. B.*; Lynch, W. G.*; Lee, J.*; Bazin, D.*; Chan, K. P.*; Coupland, D.*; Hanzl, V.*; Hanzlova, D.*; Kilburn, M.*; et al.

Physics Letters B, 736, p.137 - 141, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2014.07.003

Niの1/2状態は二重閉殻核Niの中性子s軌道が空となった一空孔状態が支配的であると考えられ、したがってその状態の性質は不安定核の殻構造を知る上で重要な情報となる。本論文では、Niの1/2状態における一空孔状態の割合となる分光学的因子を測定し、その値を最新の理論計算と比較した結果を報告した。実験はミシガン州立大学の超伝導サイクロトロンを用い、(Ni, Ni)反応によって調べた。実験の解析の結果、sの一空孔状態が支配的な1/2状態は3.18MeVに現れ、その分光学的因子は1.00.2であることがわかった。発表代表者が行った殻模型計算では対応する状態の励起エネルギーが3.75MeVで分光学的因子が1.21と実験値を比較的よく再現するのに対し、グリーン関数による第一原理計算では分光学的因子は1.10と良いものの、励起エネルギーが11.5MeVと実験値からの大きなずれが見られた。

Impact of higher-order flows in the moment equations on Pfirsch-Schlter friction coefficients

本多 充

Physics of Plasmas, 21(9), p.092508_1 - 092508_10, 2014/09

https://doi.org/10.1063/1.4895795

In fusion plasmas, the impact of the higher-order flows in the moment approach of the neoclassical transport theory on an estimate of the friction coefficients is examined multilaterally. Their effects have not been consistently taken into account thus far in the widely used neoclassical transport codes based on the moment equations when diffusivities are calculated in the collision-dominated Pfirsch-Schlter regime. Due to the matrix element expressions applicable to arbitrary mass and temperature ratios and the rigorous way of numerically calculating the higher-order flows and the resultant friction coefficients, it is clearly revealed that incorporating the higher-order flow effects precisely is of great importance especially for plasmas including multiple hydrogenic ions and other lighter species with similar masses.

Study on the effect of phosphorous concentration on intergranular corrosion of stainless steel in boiling nitric acid solution

上野 文義; 小松 篤史; 五十嵐 誉廣; 山本 正弘

Proceedings of European Corrosion Congress 2014 (EUROCORR 2014) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/09

本報告では、沸騰硝酸中でのステンレス鋼の粒界腐食挙動を理解するため、粒界での微量のリン偏析が粒界腐食進展に及ぼす影響について検討した。超高純度310ステンレス合金(310EHP)にリンを添加し、硝酸中で腐食試験を行うとともに、粒界のリン濃度を3次元アトムプローブを用いて分析した。粒界のリンの分布と粒界腐食進展関係を調べるためにセルオートマトン法を用いた計算解析を行った。その結果、リンが約1.4at%程度に偏析することによって粒界腐食が顕著になることを明らかにした。また、開発した計算解析法により、リン分布の影響による粒界腐食の変化を再現できることを示した。

Development and verification of three-dimensional Hex-Z burnup sensitivity solver based on generalized perturbation theory

横山 賢治

Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; The Role of Reactor Physics toward a Sustainable Future (PHYSOR 2014) (CD-ROM), 11 Pages, 2014/09

汎用解析フレームワークMARBLE上において、一般化摂動論に基づく燃焼感度解析ソルバーを開発した。新しいソルバーは、燃焼により核変換した燃料組成(原子数密度)に対する核データの感度係数を拡散理論に基づく2次元R-Z体系だけでなく3次元Hex-Z体系においても計算することができる。また、この論文では、一般化摂動論の各項の結果を確認するための「項別直接計算」と名付けられた新しい検証方法を提案する。この新しい検証方法の数値実験を行うことでこの検証方法が有効であることを確認した。更に、2次元と3次元モデルの違いに起因する計算モデル効果を評価するためにサンプル計算結果を示す。

IAEA benchmark calculations on control rod withdrawal test performed during Phenix End-of-Life experiments; Benchmark results and comparisons

Pascal, V.*; Prulhire, G.*; Vanier, M.*; Fontaine, B.*; Devan, K.*; Chellapandi, P.*; Kriventsev, V.*; Monti, S.*; Mikityuk, K.*; Chenu, A.*; et al.

Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; The Role of Reactor Physics toward a Sustainable Future (PHYSOR 2014) (CD-ROM), 16 Pages, 2014/09

2009年に仏Phenix炉のEnd of Life試験において、定格出力時における制御棒の非対称引抜が径方向出力分布に与える影響を目的とする「制御棒引抜試験」が実施された。IAEAのTWG-FR(高速炉技術作業部会)において本試験に対するベンチマーク解析を実施するための共同研究プロジェクト(CRP)が立ち上げられ、CEA, ANL, IGCAR, IPPE, IRSN,原子力機構, KIT, PSIから専門家が参加し本CRPを進めている。ここでは、「制御棒引抜試験」の概要及び制御棒非対称引抜に伴う出力分布変化に対する測定結果について述べるとともに、本CRPにて得られた解析結果を基に、測定結果との差及び解析結果同士の差の要因について考察する。

Evaluation of OECD/NEA/WPRS benchmark on medium size metallic core SRF by deterministic code system; MARBLE and Monte Carlo code: MVP

植松 眞理 マリアンヌ; 久語 輝彦; 沼田 一幸*

Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; The Role of Reactor Physics toward a Sustainable Future (PHYSOR 2014) (CD-ROM), 15 Pages, 2014/09

OECD/NEAにおける炉心及び原子炉システム作業部会(WPRS)枠組みにおいて、ナトリウム冷却高速炉(SFR)のベンチマーク解析が実施されている。このOECD/NEA/WPRSベンチマークのうち、中型金属燃料炉心について、決定論的手法に基づく高速炉炉心計算コードシステム(MARBLE)及びモンテカルロ法コード(MVP)を用いて解析評価を実施した。最新の核データ・ライブラリーJENDL-4.0を用い、固有値(k)及び反応性(ナトリウムボイド反応度、ドップラー係数および制御棒価値)の解析を実施するとともに、決定論的手法に基づく手法(MARBLE/BURNUP)及びモンテカルロ法に基づく手法(MVP-BURN)を用いた燃焼計算を実施した。更に、中型金属燃料ベンチマーク炉心を用い、核データライブラリの違い(JENDL-4.0とJEFF-3.1及びENDF/B-VII間の違い)による固有値及びナトリウムボイド反応度の差異について感度解析を実施し、差異をもたらす主要反応を把握した。

第14回X線レーザー国際会議(ICXRL2014)

河内 哲哉; 錦野 将元; 大道 博行

プラズマ・核融合学会誌, 90(9), P. 579, 2014/09

http://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2014_09/jspf2014_09-579.pdf

2014年5月25日から30日に米国コロラド州フォートコリンズのコロラド州立大学において第14回X線レーザー国際会議(International Conference on X-Ray Lasers 2014: ICXRL 2014)が開催された。本国際会議は、1980年代から30年近くにわたって世界各地で隔年開催されてきた。今回の参加者は、米国を中心にヨーロッパ諸国, 日本, 韓国, 中国等より約90名であった。この国際会議では、レーザー励起プラズマを用いた軟X線レーザーだけでなく、超短パルスレーザーによる高次高調波や相対論的プラズマからの軟X線放射やX線自由電子レーザー等のコヒーレントX線源の開発とその利用技術を専門とする世界中の研究者が集まり、最新の成果報告と議論が行われた。これらの内容について報告する。

Spectroscopic study of Np(V) oxidation to Np(VI) in 3 mol/dm nitric acid at elevated temperatures

伴 康俊; 袴塚 保之; 筒井 菜緒; ト部 峻一; 萩谷 弘通; 松村 達郎

Radiochimica Acta, 102(9), p.775 - 780, 2014/09

https://doi.org/10.1515/ract-2013-2193

加熱した3mol/dm硝酸中におけるNpの吸光スペクトルを光路長1cmのウォータージャケット付き分光セルで測定し、Np(VI)のモル吸光係数()を種々の温度で求めた。は温度の上昇と共に減少し、の温度依存性を表す式として=-0.14+85.5 (は温度)を得た。加熱した3mol/dm硝酸中におけるNp(V)のNp(VI)への酸化を上述の分光セルで観察し、Np(V)の酸化はNp(V)の濃度に対する疑一次反応として進行することを示した。さらに、336-362KにおけるNp(V)の酸化反応速度式として-d[Np(V)]/dt=2.210exp[-6510/()][Np(V)] (及び[Np(V)]は気体定数及び時間における[Np(V)]の濃度)を導出した。

Large reversible magnetocaloric effect in ferromagnetic semiconductor EuS

Li, D. X.*; 山村 朝雄*; 二森 茂樹*; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 芳賀 芳範; 青木 大*

Solid State Communications, 193, p.6 - 10, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.ssc.2014.05.024

We present the large reversible magneto caloric effect of the ferromagnetic semiconductor EuS which shows a maximum magnetic entropy change of 37 J/K kg at 10.4 K, an adiabatic temperature change of 10.4 K and a relative cooling power of 782 J/kg at 18.5 K for a magnetic field change of 5 T. The present results indicate that EuS has excellent refrigeration performance at the temperatures near 20 K, and thus can be considered as the potential magnetic refrigerant material for liquefaction of hydrogen.

Efficient extreme ultraviolet emission from one-dimensional spherical plasmas produced by multiple lasers

吉田 健祐*; 藤岡 慎介*; 東口 武史*; 鵜篭 照之*; 田中 のぞみ*; 大橋 隼人*; 川崎 将人*; 鈴木 悠平*; 鈴木 千尋*; 富田 健太郎*; et al.

Applied Physics Express, 7(8), p.086202_1 - 086202_4, 2014/08

https://doi.org/10.7567/APEX.7.086202

半導体デバイスには更なる高性能化, 小型化が求められておりノードの微細化は急務となっている。さらなる細線化を目指して波長6.5-6.7nmの極端紫外光源の研究開発に着手している。極端紫外光源を実現させるために最も重要な開発課題は、光源の高出力化であり、本研究では球状ターゲットにレーザーを球対称に12方向から同時にターゲットに照射することで球対称なプラズマを生成させ6.5-6.7nm帯域の放射特性を調べた。本実験では変換効率のレーザー照射強度依存性をスペクトル, 電子密度, イオン価数, 電子温度など様々なパラメータから考察することでリソグラフィに求められる光源として最適なプラズマの生成条件の研究を行った。ガドリニウムターゲットの最適なレーザー照射強度に対する変換効率として、これまでの研究報告の中で最高の0.8%が得られた。

中性子実験装置(定常炉編),8; 中性子反射率計

武田 全康; 山崎 大; 日野 正裕*

波紋, 24(3), p.200 - 205, 2014/08

https://doi.org/10.5611/hamon.24.3_200

中性子反射率法は、多層構造を持った物質の表面や埋もれた界面の構造を非破壊的に調べることのできる強力な研究手法である。中性子反射率計は、定常炉中性子源にもパルス中性子源のどちらにも設置されているが、それぞれの使われ方に特徴がある。本稿では、定常炉に設置された中性子反射率計に焦点を当てて、初心者向けに解説する。

Investigation of single-event damages on silicon carbide (SiC) power MOSFETs

水田 栄一*; 久保山 智司*; 阿部 浩之; 岩田 佳之*; 田村 貴志*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 61(4), p.1924 - 1928, 2014/08

https://doi.org/10.1109/TNS.2014.2336911

Radiation effects in silicon carbide power MOSFETs caused by heavy ion and proton irradiation were investigated. In the case of ions with high LET, permanent damage (increase in both drain and gate leakage current with increasing LET) was observed and the behavior is similar to the permanent damage observed for SiC Schottky Barrier diodes in our previous study. In the case of ions with low LET, including protons, Single Event Burnouts (SEBs) were observed suddenly although there was no increase in leakage current just before SEBs. The behavior has not been observed for Si devices and thus, the behavior is unique for SiC devices.

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。

Thermal expansion measurement and heat capacity evaluation of hypo-stoichiometric PuO

加藤 正人; 内田 哲平; 松本 卓; 砂押 剛雄*; 中村 博樹; 町田 昌彦

Journal of Nuclear Materials, 451(1-3), p.78 - 81, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.03.021

PuOの熱膨張率について、酸素分圧をコントロールした雰囲気において熱膨張計を用いて測定した。熱膨張率は、定比組成からのずれの増加でわずかに増加した。PuOの線熱膨脹係数について、O/M比と温度を関数として式化した。得られた式を用いて比熱の評価を行い、比熱に及ぼすO/M比の影響は小さく、ショットキー項を評価することが重要であることが分かった。

Interplay between oxidized monovacancy and nitrogen doping in graphene

Hou, Z.*; Shu, D.-J.*; Chai, G.-L.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*

Journal of Physical Chemistry C, 118(34), p.19795 - 19805, 2014/08

https://doi.org/10.1021/jp504298p

非貴金属触媒やナノ電子デバイス材料として注目されている窒素ドープグラフェンには、多くの場合、窒素量と同程度かそれ以上の酸素が含まれている。我々は、グラフェンの単空孔は複空孔やストーンウェルズ欠陥よりもしばしば観察され、より化学的に活性であることから、酸化単空孔と窒素ドーパントの相互作用を密度汎関数計算により調べた。温度と酸素、水素ガスの分圧の関数として窒素未ドープ酸化単空孔と窒素ドープ酸化単空孔の相図を求めた。また単空孔の酸化と窒素ドープによる電子構造の変化を調べた。我々の計算結果からエーテル基が酸化単空孔での安定構造に共通して存在し、ほとんどの安定構造ではキャリアがドープされないことがわかった。

Comparison and assessment of the creep-fatigue evaluation methods with notched specimens made of Mod.9Cr-1Mo steel

安藤 勝訓; 廣瀬 悠一*; 唐戸 孝典*; 渡邊 壮太*; 井上 修*; 川崎 信史; 江沼 康弘*

Journal of Pressure Vessel Technology, 136(4), p.041406_1 - 041406_10, 2014/08

https://doi.org/10.1115/1.4026852

構造不連続部のクリープ疲労評価法の比較評価のため、改良9Cr-1Mo鋼切り欠き試験体によるクリープ疲労試験を実施した。試験は単軸の引張り-圧縮試験及びインダクションコイルを用いた熱荷重による試験を行った。応力集中部の応力は切り欠き半径により調整した。種々のクリープ疲労評価法により寿命評価を行うために有限要素法解析を実施するとともに、その予測寿命と試験寿命の比較検証を行った。クリープ疲労評価法としては応力再配分軌跡法(SRL法),弾性追従法,高速炉規格による方法等を採用した。これらの比較によりすべての試験結果に対してSRL法が最も適切な予測寿命を与えることが確認された。高速炉規格については繰り返し数で70倍以上安全側の評価を与えることが確認された。

Hydrogenation of anodized aluminum and crystal growth of formed hydride at high pressure and high temperature

齋藤 寛之; 加藤 誠一*; 片桐 昌彦*

Materials Transactions, 55(8), p.1114 - 1116, 2014/08

https://doi.org/10.2320/matertrans.MG201411

Anodized aluminum samples with different surface oxide layer thicknesses (approximately 0.3 and 3 m) were hydrogenated at 9 GPa and 600C for 24 h. A few large crystals of AlH, less than 50 m in particle size, were formed when the aluminum sample with the thicker oxide layer was hydrogenated, whereas the sample with the thinner oxide layer was uniformly hydrogenated to form AlH crystals less than 10 m in particle size. It is likely that the surface oxide layer inhibits not only the hydrogenation reaction of aluminum but also the spontaneous nucleation of AlH.

Experimental analyses by SIMMER-III on duct-wall failure and fuel discharge/relocation behavior

山野 秀将; 飛田 吉春

Mechanical Engineering Journal (Internet), 1(4), p.TEP0028_1 - TEP0028_17, 2014/08

https://doi.org/10.1299/mej.2014tep0028

2次元/3次元のオイラー型の多成分多相流コードであるSIMMER-III/IVでコード検証のため行った実験解析について説明する。炉心損傷事故において重要となる2つの話題、すなわち、ダクト壁破損および流出/再配置挙動について示す。SIMMER-IVは燃料冷却相互反応、ナトリウムボイド、実験によって観察される燃料転移挙動をよく模していた。これらの実験解析によってダクト壁破損及び燃料流出/再配置挙動に対するSIMMER-III/IVコードの妥当性が示された。

A Safety evaluation of HTTR core graphite structures against the Great East Japan Earthquake

飯垣 和彦; 小野 正人; 島崎 洋祐; 栃尾 大輔; 清水 厚志; 猪井 宏幸; 高田 昌二; 沢 和弘

Mechanical Engineering Journal (Internet), 1(4), p.TEP0021_1 - TEP0021_13, 2014/08

https://doi.org/10.1299/mej.2014tep0021

2011年3月11日に起こった東北地方太平洋沖地震は、日本で最も大きい地震の中の一つであり、HTTRで観測された地震波の一部は、設計時の入力地震動を超えていた。このことから、地震後の原子炉施設の健全性を確認するため外観点検,耐震解析,性能確認テストを行った。耐震解析は、炉内の構造物について応答倍率法によりおこなった。評価の結果、炉内の黒鉛ブロックの地震時の発生応力は、許容値を満足しているとともに、外観点検及びコールドでの性能確認試験により、原子炉内の構造物の健全性を確認した。

Development of prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration

吉田 啓之; 永武 拓; 高瀬 和之; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 1(4), p.TEP0025_1 - TEP0025_11, 2014/08

https://doi.org/10.1299/mej.2014tep0025

In this study, to develop the predictive technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method TPFIT was expanded. In addition, the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration and under the fluctuation of the liquid flow was simulated by using the modified TPFIT. In the results, it was confirmed that the modified TPFIT can predict time dependent velocity distribution around the bubbles and shapes of bubbles qualitatively. The main cause of bubble deformation observed is large shear stress at the lower part of the bubble, and this large shear stress is induced by the velocity difference between the liquid phase and bubble. Moreover, we discussed about the difference between both effects of flow rate fluctuation and structure vibration on two-phase flow. In the results, bubble acceleration of the structure vibration case was larger than that of the flow rate fluctuation case. Finally, it was concluded that unsteady shear stress induced by vibration of the pipe wall was one of the main driving forces of bubble motion in structure vibration case.

光周波数コムが拓く長寿命核分裂生成物の精密同位体分離技術;量子ウォークの数理から放射性廃棄物低減技術へ

横山 啓一; 松岡 雷士*

日本原子力学会誌ATOMO, 56(8), p.525 - 528, 2014/08

https://doi.org/10.3327/jaesjb.56.8_525

長寿命核分裂生成物のセシウムの同位体分離に関する背景と理論、実現性、関西光科学研究所における研究活動内容を紹介する。

ホウ素中性子捕獲療法のためのリチウムターゲット表面に合成したLiNの表面化学状態

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.322 - 325, 2014/08

https://doi.org/10.2320/jinstmet.J2014022

ホウ素中性子捕獲治療法のためのリチウムターゲット表面に合成した蒸発防止用LiN表面層のO及びCの表面汚染を低減するための1123Kまでの超真空加熱試験を実施した結果、主要な汚染要素であるHO, Li化合物であるLiOH及びLiCOは1123Kまでの真空加熱による分解除去できることがわかった。

Thermal transient test and strength evaluation of a tubesheet structure made of Mod.9Cr-1Mo steel, 2; Creep-fatigue strength evaluation

安藤 勝訓; 長谷部 慎一; 小林 澄男; 笠原 直人*; 豊吉 晃*; 大前 隆広*; 江沼 康弘*

Nuclear Engineering and Design, 275, p.422 - 432, 2014/08

AA2013-0396.pdf:1.44MB

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.04.029

JSFRの蒸気発生器のために設計された球形管板の破損様式を明らかにするために実施された管板構造試験体のナトリウム中繰返し熱過渡強度試験の結果ついて、試験中に得られたナトリウム温度分布およびその履歴と、試験体表面温度分布およびその履歴をもとに熱伝導解析を実施し、試験体の温度分布履歴を算定した。この結果を用いて応力解析を実施し、応力発生状況とき裂発生状況の比較、破損機構の検証、強度評価結果とき裂の関係調査などを実施した。非弾性解析結果に基づく評価では2.59mmのき裂に対してファクター3で寿命を予測できた。

An Experimental study on local fuel-coolant interactions by delivering water into a simulated molten fuel pool

Cheng, S.; 松場 賢一; 磯崎 三喜男; 神山 健司; 鈴木 徹; 飛田 吉春

Nuclear Engineering and Design, 275, p.133 - 141, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.05.003

Analyses of severe accidents for SFRs have indicated that the accident might proceed into a transition phase where a large whole-core-scale pool containing sufficient fuel to exceed prompt criticality by fuel compaction might be formed. Local fuel-coolant interaction (FCI) in the pool is regarded as one of the probable initiators that could lead to such compactive fluid motions. To clarify the mechanisms underlying this interaction, in this study a series of experiments was conducted by delivering a given quantity of water into a simulated molten fuel pool. Based on the experimental data obtained from a variety of conditions, interaction characteristics including the pressure-buildup as well as resultant mechanical energy release and its conversion efficiency, is checked and compared. It is found that under our experimental conditions the water volume, melt temperature and water release position have remarkable impact on the interaction, while the role of water subcooling seems to be less prominent. The analyses also suggest that the pressurization and resultant mechanical energy release during local FCIs should be intrinsically limited, due to an observed suppressing role caused by the increasing of coolant volume entrapped within the pool as well as the transition of boiling mode. Evidence and data from this work will be utilized for verifications of advanced fast reactor safety analysis codes.

Characteristics of global energy confinement in KSTAR L- and H-mode plasmas

Kim, H.-S.*; Jeon, Y. M.*; Na, Y.-S.*; Ghim, Y.-C.*; Ahn, J.-W.*; Yoon, S. W.*; Bak, J. G.*; Bae, Y. S.*; Kim, J. S.*; Joung, M.*; et al.

Nuclear Fusion, 54(8), p.083012_1 - 083012_11, 2014/08

https://doi.org/10.1088/0029-5515/54/8/083012

KSTARのLモードおよびHモードプラズマにおいてエネルギー閉じ込め特性を定量的に評価し、多変数回帰解析を行い多装置スケーリング則と比較した。解析したKSTARプラズマのエネルギー閉じ込め時間はLモードで0.04-0.16秒、Hモードで0.06-0.19秒の範囲にある。多変数回帰解析によると、閉じ込め時間は多装置スケーリング則と比較して損失パワーに関しては同程度の、プラズマ電流に関してはわずかに強い依存性が見られた。一方で、非円形度に関しては多装置スケーリング則が正の冪乗依存性を示すのに対してKSTARでは負の冪乗依存性を示した(Lモードで-0.68乗、Hモードで-0.76乗)。KSTARでは非円形度の増加と共にダイバータ足位置が移動するため、不純物の混入量が増加して閉じ込めを劣化させているなどの原因が考えられる。

Online full two-dimensional imaging of pulsed muon beams at J-PARC MUSE using a gated image intensifier

伊藤 孝; 豊田 晃久*; 髭本 亘; 田島 美典*; 松田 恭幸*; 下村 浩一郎*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 754, p.1 - 9, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.04.014

A new muon beam profile monitor (MBPM) was developed to diagnose pulsed muon beams in J-PARC MUSE, mainly composed of a scintillation screen, a gated image intensifier (II), and a cooled CCD camera. The MBPM was designed to be compact so that it could be inserted into the bore of the SR spectrometer in the D1 area and used concurrently. The spatial resolution of the MBPM was evaluated to be in the range from one to two line-pair/mm, depending on II gain. Such high-resolution muon beam profiles were obtained online for a positive muon beam with a kinetic energy of 4 MeV. The contribution from decay positrons was significantly reduced owing to II gating. The linearity of the MBPM was evaluated on the bases of the number of decay positrons monitored by the SR spectrometer. A linear response within five percent deviations was confirmed over more than two orders of magnitude. In addition, 3D imaging capability, use in vacuum, and immunity against moderate magnetic fields were demonstrated.

Sputtering of SiN films by 540 keV C ions observed using high-resolution Rutherford backscattering spectroscopy

中嶋 薫*; 森田 陽亮*; 北山 巧*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; 藤居 義和*; 木村 健二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.117 - 121, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2014.02.042

Our previous observation that an impact of sub-MeV C ion makes an ion track in a thin amorphous silicon nitride (a-SiN) film suggests emission of thousands of atoms from the cylindrical region. Sputtering yields of a-SiN films by C ions were evaluated in order to confirm this observation. A-SiN films deposited on Si(001) were irradiated with 540-keV C ions at fluences from 2.510 to 110 ions/cm. The compositional depth profiles of the irradiated samples were measured with high-resolution Rutherford backscattering spectroscopy, and the sputtering yields were estimated at 3900 500 N atoms/ion and 1500 1000 Si atoms/ion. The sputtering yield of N was two orders of magnitude larger than the elastic sputtering yield by the SRIM code or than the measured electronic sputtering yield of a-SiN by 50-MeV Cu ions previously reported. Such a large sputtering yield cannot be explained either by the elastic sputtering or by the electronic sputtering. However, an estimation of the synergistic effect based on the inelastic thermal spike model roughly explains the observed large sputtering yield, indicating that the synergistic effect of the nuclear and electronic stopping powers plays an important role.

New approach to description of (,) spectra at energies below 50 MeV in Monte Carlo simulation by intra-nuclear cascade code with distorted wave born approximation

橋本 慎太郎; 岩元 洋介; 佐藤 達彦; 仁井田 浩二*; Boudard, A.*; Cugnon, J.*; David, J.-C.*; Leray, S.*; Mancusi, D.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 333, p.27 - 41, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2014.04.007

近年、基礎研究や医療の分野では加速器を用いた高強度中性子ビームが利用されており、中性子生成反応として、特にLi, Be, Cを標的とした重陽子入射反応が注目されている。本研究では、これらの反応等による中性子生成を正確に予測するため、核内カスケードコードINCLと歪曲波ボルン近似(DWBA)を組み合わせた新しい核反応モデルを開発し、粒子輸送計算コードPHITSに組み込んだ。新たに開発したモデルを含むPHITSでは、INCLに組み込まれた陽子ストリッピング過程とDWBAで記述した原子核の離散状態間の遷移を考慮する計算が可能となった。その有効性は、実験データが存在する重陽子の入射エネルギーが40MeVのLi, C標的の反応と、Beを標的とした10及び18MeVの重陽子入射反応について、薄膜標的の2重微分断面積データ及び標的が厚い場合の中性子生成量を計算して検証した。その結果、新たな核反応モデルを含むPHITSによる計算により、実験による断面積データに見られる幾つかのピーク構造の再現性を大幅に向上できた。また、新しい核反応モデルによるPHITSを用いて計算した中性子生成量についても、実験データとよく一致した。

Local dynamics coupled to hydration water determines DNA-sequence-dependent deformability

中川 洋; 米谷 佳晃; 中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; 片岡 幹雄; 河野 秀俊

Physical Review E, 90(2), p.022723_1 - 022723_11, 2014/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.90.022723

CGCGAATTCGCGとCGCGTTAACGCGの柔軟性の異なる二つの配列のDNAの分子シミュレーションと中性子準弾性散乱実験を行った。前者は硬く、後者は柔らかいことが知られている。両方の配列のDNAで、200-240Kに動力学転移が見られた。DNA配列依存的なダイナミクスを調べるために、転移温度以上でDNAと水和水のダイナミクスを分子シミュレーションと中性子準弾性散乱によって調べた。12merDNAの真ん中の4merについて、AATTはTTAAと比べて揺らぎの振幅が小さく、緩和時間が長いことが分かった。これはATステップの方が、TAステップよりも、速度論的に安定であることを示唆している。配列依存的な局所的な塩基対のダイナミクスは、DNAと水和水の間の水素結合ダイナミクスと相関がある。配列依存的なDNAの塩基対の揺らぎは動力学転移温度以上で現れる。これらの結果を総合すると、DNAの柔軟性は塩基対の局所的なダイナミクスと関係があり、DNAのマイナー溝に存在する水和水とカップルしていると結論付けた。

Study on nucleate boiling heat transfer by measuring instantaneous surface temperature distribution by infrared radiation camera

小泉 安郎; 高橋 和希*

Proceedings of 15th International Heat Transfer Conference (IHTC 2014) (USB Flash Drive), 13 Pages, 2014/08

核沸騰熱伝達素過程解明を目的として圧力0.101MPaの下、水を用いてプール核沸騰熱伝達実験を行った。伝熱面には銅のプリント基板を使用した。直流電流を直接通電することにより伝熱面加熱を行った。プリント基板伝熱面中心部分の銅薄膜背面のベークライト板部分を剥ぎ取り、銅薄膜背面を剥き出し状にした。その背面の瞬時温度分布を赤外線放射温度計で測定した。また、気泡挙動を高速度カメラで撮影した。孤立気泡領域では、休止期間時伝熱面温度はほぼ一様であった。沸騰気泡生成が始まると気泡直下に伝熱面温度の大きな低下が発生した。伝熱面からの気泡離脱後、伝熱面温度は気泡発生前の一様な分布に回復した。気泡中心から1.8mmを越えると伝熱面温度は気泡生成の影響を受けない。中熱流束、高熱流束域では、熱流束が大きくなっているにも拘わらず気泡生成による温度変動域は大きくなっていない。この傾向は温度変動変動幅は孤立気泡域のそれに近い。

Preliminary analysis of dipole tracer migration experiments in fractured sedimentary rock at Horonobe URL of Japan

横田 秀晴; 田中 真悟

Proceedings of 19th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2014) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/08

天然バリアとしての地質環境中の物質の移動メカニズムを把握するために、北海道北部の幌延町にある幌延深地層研究所の250m調査坑道において、稚内層の泥岩中の割れ目を対象に原位置ダイポールトレーサー試験を実施した。一次元の移流分散方程式から導かれる解析解により予備的な解析評価を行った結果、泥岩中の割れ目の表面はCsとSrに対しては可逆的および不可逆的両方の収着特性を示すが、CoとEuに対しては不可逆的な収着特性のみを示すことが明らかとなった。今後は、室内試験結果との比較を行いながら、詳細解析を進め,堆積岩の持つ収着特性やその収着システムを明らかにしていく。

Comparison of Bonner Sphere responses calculated by different Monte Carlo codes at energies between 1 MeV and 1 GeV; Potential impact on neutron dosimetry at energies higher than 20 MeV

Rhm, W.*; Mares, V.*; Pioch, C.*; Agosteo, S.*; 遠藤 章; Ferrarini, M.*; Rakhno, I.*; Rollet, S.*; 佐藤 大樹; Vincke, H.*

Radiation Measurements, 67, p.24 - 34, 2014/08

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2014.05.006

広範な中性子のエネルギー測定に、減速材付きHe比例計数管(ボナー球)が利用されている。ボナー球の測定結果から中性子のエネルギースペクトルを導出する場合、放射線輸送計算コードで計算される応答関数が用いられる。そのため、放射線輸送計算コードのシミュレーションの精度がボナー球による中性子エネルギー測定の不確定性を決めることとなる。欧州線量評価委員会(EURADOS)は、世界的に普及している放射線輸送計算コードであるMCNP, MCNPX, FLUKA, MARS, GEANT4及び原子力機構が中心に開発を進めているPHITSで応答関数を計算し、その相互比較により、各コードで採用している核反応模型の違い等がもたらす不確定性の度合いを系統的に解析するプロジェクトを実施した。相互比較の参加者はEURADOSの示す計算条件に従い、ボナー球の検出部の中性子フルエンスを計算し、EURADOSは各コードによる結果を取りまとめ応答関数を導出した。その結果、異なる計算コード及び核反応模型の使用がもたらす不確定性は小さく、応答関数計算で20%程度、周辺線量当量の評価で10%程度の差になることが分かった。このことから、既存の測定の信頼性が確認されたとともに、今後の測定における不確定性の類推が可能となった。

Thermodynamic model for the solubility of Ba(SeO, SO) precipitates

Rai, D.*; Felmy, A. R.*; Moore, D. A.*; 北村 暁; 吉川 英樹; 土井 玲祐; 吉田 泰*

Radiochimica Acta, 102(8), p.711 - 721, 2014/08

https://doi.org/10.1515/ract-2013-2207

セレン酸バリウムおよび硫酸バリウム混合沈殿物の溶解度について、セレン酸バリウムのモル分率を0.00150.3830に変化させ、最長302日間の測定を行った。実験系は65日以内に平衡(安定)状態に到達した。固液各相の活量係数導出にはピッツァーのイオン相互作用モデルを用いた。熱力学解析の結果、実験結果はギブズ-デュエムの式を満足せず、単一の固液の反応がセレン酸および硫酸濃度を支配しているわけではないことがわかった。得られたバリウム,セレン酸および硫酸の各濃度は、セレン酸バリウムの理想固溶体で説明でき、やや結晶性の低い硫酸バリウム固相が硫酸濃度を支配していると説明できる。これらの実験においては、固溶体中の硫酸バリウムの成分は、液相に対して熱力学的な平衡に到達しない。実験値の熱力学解釈では、本研究における実験条件全体にわたって、セレン酸バリウムの理想固溶体とやや結晶性の低い硫酸バリウム固相の両方が互いに平衡状態となっていることが示される。

14th International Conference on X-Ray Lasers会議報告

錦野 将元; 河内 哲哉; 大道 博行

レーザー研究, 42(8), p.678 - 679, 2014/08

第14回X線レーザー国際会議(International Conference on X-Ray Lasers 2014: ICXRL2014)が米国コロラド州の ロッキー山脈の麓、フォートコリンズのコロラド州立大学において5月25日30日に開催された。本国際会議は、1980年代から30年近くにわたって隔年で、世界各地で開催されてきた伝統のある会議であり、今回の参加者は、開催国の米国を中心にヨーロッパ諸国(フランス, ドイツ, イギリス, イタリア, ロシア, チェコ等), 日本, 韓国, 中国等より約90名であった。この国際会議では、レーザー励起プラズマを用いた軟X線レーザーだけでな く、超短パルスレーザーによる高次高調波や相対論的プラズマからの軟X線放射やX線自由電子レーザー等のコヒーレントX線源の開発とその利用技術を専門とする世界中の研究者が集まり、最新の成果報告と議論が行われた。

LiFeH; Iron-containing complex hydride with high gravimetric hydrogen density

齋藤 寛之; 高木 成幸*; 松尾 元彰*; 飯島 祐樹*; 遠藤 成輝*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*

APL Materials (Internet), 2(7), p.076103_1 - 076103_7, 2014/07

https://doi.org/10.1063/1.4886219

LiFeH, which has the highest gravimetric hydrogen density of iron-containing complex hydrides reported so far, is synthesized by hydrogenation of a powder mixture of iron and LiH above 6.1 GPa at 900 C. synchrotron radiation X-ray diffraction measurements reveal that while kinetics require high temperature and thus high pressure for the synthesis, LiFeH is expected to be thermodynamically stable slightly below room temperature at ambient pressure; further synthetic studies to suppress the kinetic effects may enable us to synthesize LiFeH at moderate pressures. LiFeH can be recovered at ambient conditions where LiFeH is metastable.

Application of capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection for the determination of trace neodymium in spent nuclear fuel using complexation with an emissive macrocyclic polyaminocarboxylate probe

原賀 智子; 齋藤 伸吾*; 佐藤 義行; 浅井 志保; 半澤 有希子; 星野 仁*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎; 高橋 邦明

Analytical Sciences, 30(7), p.773 - 776, 2014/07

https://doi.org/10.2116/analsci.30.773

高レベル放射性廃棄物の発生源である使用済燃料について、燃焼率の指標の一つであるネオジムイオンを簡易・迅速に分析するため、蛍光性環状型6座ポリアミノカルボン酸配位子を用いたキャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法の適用性を検討した。本検討では、ウラニルイオンやランタノイドイオン群など、様々な金属イオンが共存する使用済燃料溶解液において、微量のネオジムイオンを定量することに成功し、その際、ランタノイドイオン間の分離には分離用泳動液に含まれる水酸化物イオンが重要な役割を担っていることを明らかした。従来の陰イオン交換による分離法では、ネオジムの単離に約2週間を要するが、本法では数十分で分離検出が可能であり、分析に要する時間を大幅に短縮することができ、作業者の被ばくの低減が期待できる。

Studies of silver photo diffusion dynamics in Ag/GeS (=0.2 and 0.4) films using neutron reflectometry

坂口 佳史*; 朝岡 秀人; 魚住 雄輝; 川北 至信; 伊藤 崇芳*; 久保田 正人; 山崎 大; 曽山 和彦; Ailavajhala, M.*; Latif, R.*; et al.

Canadian Journal of Physics, 92(7/8), p.654 - 658, 2014/07

https://doi.org/10.1139/cjp-2013-0593

アモルファスGeカルコゲナイド/銀の界面において光を照射すると拡散が促進される。非破壊かつ時間分解で観測できるJ-PARC(写楽)の中性子反射率測定を用いて、光照射によってAgが初期の急速な拡散から緩やかな拡散と2段階のプロセスを経て、界面の拡散層が形成されている様子を捉えた。

核セキュリティ強化に向けて; 核セキュリティ・サミットのチャレンジと課題

千崎 雅生

エネルギーレビュー, 34(7), p.46 - 49, 2014/07

http://ci.nii.ac.jp/naid/40020135968

2014年3月にオランダで第3回核セキュリティサミットが開催された。核セキュリティ強化に向けての過去2回のサミットの成果をレビューし、核テロ等の国内外事例や国際的な核セキュリティ対策について記述する。また、今回のサミットにおける安倍首相ステートメントの概要、サミットの主要な成果、そして今後の課題について解説する。

Quaternary geochronology using accelerator mass spectrometry (AMS); Current status of the AMS system at the Tono Geoscience Center

松原 章浩; 國分 陽子; 西澤 章光*; 三宅 正恭*; 石丸 恒存; 梅田 浩司

Geochronology; Methods and Case Studies, p.3 - 30, 2014/07

https://doi.org/10.5772/58549

第四紀地質年代学は加速器質量分析AMSによって大きく前進している。それに用いられる代表的な核種としてBe, C, Al, Clがよく知られる。当施設では、それらの核種のAMS測定に向け技術開発を進めている。ここでは当施設の複数核種のAMS測定に向けた取り組みと現状について述べる。

高速炉への保全学の適用

仲井 悟

保全学, 13(2), p.41 - 42, 2014/07

日本保全学会における高速炉保全のあり方に関する検討において、技術的側面での保全の在り方については、完全とは言えないまでも高速炉保全技術を確立するための道筋は明確になったと考えられる。この道筋を実証し、高速炉保全技術を確立するためには、プラントの運転・保守経験を積むことが肝要である。一方、保全対象設備や保全の方法が明確にされ、その保全に使用する保全技術が確立されたとしても、保全を実施するのは組織・人間であり、組織・人間系における能力の維持・向上、確実な行為の実施は保全においては不可欠である。保全能力の維持・向上については、組織的な教育・技術伝承の取り組みの必要性は軽水炉を含めて言われている。日本保全学会においては保全学の構築とその原子力発電設備への適用が設立の動機であり、保全の第二原則では「正しい保全」を的確に実施する、第三原則では保全における安全性と経済性の両立となっている。この原則を高速炉、特に原型炉に適用するための格好の機会と考えられる。

Infrared absorption and Raman scattering spectra of water under pressure via first principles molecular dynamics

池田 隆司

Journal of Chemical Physics, 141(4), p.044501_1 - 044501_8, 2014/07

https://doi.org/10.1063/1.4890369

通常水分子の変角振動によるとされている1600cm付近に現れるピークが超臨界水の偏光ラマンおよび偏光解消ラマンスペクトルでは消失することが実験により観測されている。一方赤外吸収スペクトルには対応するピークが明瞭に現れることが観測されている。本研究では第一原理分子動力学と分極理論を組み合わせることにより赤外吸収スペクトルとラマンスペクトルの解析法を構築した。我々の計算法により水の赤外・ラマンスペクトルの上記の奇妙な振る舞いが再現されることを示した。通常の水で1600cmに観測されるラマンスペクトルのピークの起源を議論した。

Ultra-trace copper(II) detection and removal from wastewater using novel meso-adsorbent

Awual, M. R.; Ismael, M.*; Khaleque, M. A.*; 矢板 毅

Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(4), p.2332 - 2340, 2014/07

https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.10.009

The functionalized mesoporous silica based meso adsorbent was developed for ultra trace Cu(II) detection and removal from wastewater. The meso adsorbent was fabricated by direct immobilization of ligand onto mesoporous silica monoliths. The calculated HOMO LUMO small energy gap suggested that the electrons excitation according to the electron/energy transfer mechanism was evident in the intense of color complexation during selective detection and removal. The adsorbent was successfully applied in the determination and removal of Cu(II) ions in environmental samples.

Damage inspection of the first mercury target vessel of JSNS

直江 崇; 勅使河原 誠; 涌井 隆; 木下 秀孝; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 二川 正敏

Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.123 - 129, 2014/07

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.04.049

J-PARCの核破砕中性子源施設では水銀ターゲットシステムを採用している。SUS316L製の水銀ターゲット容器は高強度の陽子及び中性子に曝される。特に、水銀と接する容器内壁は、圧力波によって励起されるキャビテーションによる損傷を受ける。2011年3月の東日本大震災の影響により、水銀ターゲット容器の一部が故障したため、2011年11月にこれを新しい容器に交換した。このとき、使用済みのターゲット容器先端部をホールソーを用いて切り出し、内部に形成されているキャビテーション損傷及び水銀流動によるエロージョンを観察した。その結果、構造健全性に影響を与えるような流動によるエロージョンは観測されなかった。また、ターゲット容器内壁中心部及び15mm程度離れた位置に、キャビテーションによる損傷が集中している箇所が見られた。詳細な分析の結果、中心部では、深さ約250mの損傷が形成されていることが明らかとなった。