Estimation of / values by benchmark study of the Mssbauer Isomer shifts for Ru, Os complexes using relativistic DFT calculations

金子 政志; 安原 大樹*; 宮下 直*; 中島 覚*

Hyperfine Interactions, 238(1), p.36_1 - 36_9, 2017/11

AA2016-0447.pdf:0.46MB

https://doi.org/10.1007/s10751-017-1413-y

Ru, Os錯体の結合状態に対する密度汎関数計算の妥当性を評価することを目的として、Ru, Osのメスバウアー異性体シフト実験値を用いて理論計算手法のベンチマークを行った。結果、Ru錯体およびOs錯体の原子核位置での電子密度の計算値はメスバウアー異性体シフト実験値とよく相関した。

Oxidation and reduction behaviors of a prototypic MgO-PuO inert matrix fuel

三輪 周平; 逢坂 正彦

Journal of Nuclear Materials, 487, p.1 - 4, 2017/04

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.01.048

MgOを母材としたPuO含有イナートマトリックス原型燃料の酸化還元挙動を熱分析により調べ、MgO-PuO試料の酸化還元速度を実験的に決定した。MgO-PuO試料の酸化還元速度はPuO試料に比べ低くなった。また、高い酸素分圧条件において、MgO-PuO試料の定比からのO/Pu比の変化はPuO試料に比べ小さくなることがわかった。これより、MgOを母材にすることによりイナートマトリックス燃料からの酸素供給及び放出が抑制されることがわかり、被覆管酸化等の観点で懸念となる高い酸素ポテンシャルを有するマイナーアクチニド酸化物の母材としてMgOが有効であることがわかった。

Absence of a polar phase in perovskite chromite CrO (=La and Pr)

吉井 賢資; 池田 直*; 下条 豊; 石井 慶信*

Materials Chemistry and Physics, 190, p.96 - 101, 2017/04

https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.12.074

ペロブスカイト構造を持つクロム酸化物LaCrO, PrCrOおよびLaPrCrOの磁性と誘電性について調べた。これら酸化物は、近年、磁性と誘電性が重畳したマルチフェロイックであると報告されているCrO系(:希土類)に属するため、対称系もマルチフェロイックであるとすれば興味深い。磁化測定からは、対象系はネール温度が240-288 Kの反強磁性体であることを観測した。中性子回折測定からは、これらの結晶構造は中心対称性を持つ斜方晶であり、NdCrOで報告された単斜晶構造とは異っており、強誘電体にはならないことを観測した。この結果と誘電率測定から、対象系の10000ほどの大きな誘電率は、電気双極子ではなく電荷の移動によるものと結論した。

Intruder configurations in the ground state of Ne

Liu, H. N.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 青井 考*; Li, K. A.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.

Physics Letters B, 767, p.58 - 62, 2017/04

AA2016-0554.pdf:0.67MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2017.01.052

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核Neビームを生成し、それを用いたC(Ne, Ne+)陽子ノックアウト反応にてNeの励起状態を調べた。また、運動量分布も調べることにより、生成された状態のスピン・パリティを推定した。得られた励起準位の構造は、中性子数20が魔法数であると仮定したものとは大きく異なり、この原子核で侵入者配位(殻ギャップを超えて励起した状態)が基底状態および低励起状態が支配的となっていることがわかった。殻と殻の下半分の軌道を取り入れた大規模殻模型計算はこうした準位構造の性質自体は再現するものの、より定量的な一致を得るには殻を完全に取り入れた計算が必要であることがわかった。

Analysis of plutonium isotope ratios including Pu/Pu in individual U-Pu mixed oxide particles by means of a combination of alpha spectrometry and ICP-MS

江坂 文孝; 安田 健一郎; 鈴木 大輔; 宮本 ユタカ; 間柄 正明

Talanta, 165, p.122 - 127, 2017/04

https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.12.041

本研究では、単一ウラン-プルトニウム混合粒子中のプルトニウム同位体比を、アルファ線計測および誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)の組み合わせにより決定する方法の開発を行った。その結果、Pu/Pu、Pu/PuおよびPu/Pu同位体比についてはICP-MSにより決定することができ、Pu/Pu同位体比については、アルファ線計測により求めたPu/(Pu+Pu)放射能比とICP-MSにより求めたPu/Pu同位体比より計算で決定することができた。したがって、アルファ線計測およびICP-MSの併用は、単一ウラン-プルトニウム混合粒子中のプルトニウム同位体比分析に有効であることが示された。

Effect of flavin compounds on uranium(VI) reduction- kinetic study using electrochemical methods with UV-vis spectroscopy

山崎 信哉*; 田中 万也; 香西 直文; 大貫 敏彦

Applied Geochemistry, 78, p.279 - 286, 2017/03

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.01.014

環境中において、水溶性の六価ウランから難溶性の四価ウランへの還元反応はウランの移動度が劇的に変化するため、重要な反応である。本研究では、嫌気性微生物に由来し酸化還元能を有するフラビン化合物が六価ウラン還元反応に与える影響を電気化学的手法を用いて検討した。フラビンを電気化学的に還元すると、フラビンから六価ウランに電子が移動して四価ウランになることが紫外可視吸収スペクトルから確かめられた。また電気化学測定の結果から、フラビンから六価ウランへの電子移動速度を決定した。また、フラビン化合物が存在することで、六価ウランの見かけ上の還元電位が0.2V上昇し、より還元されやすくなることが新たに分かった。

Development of the Eulerian atmospheric transport model GEARN-FDM; Validation against the European tracer experiment

門脇 正尚; 堅田 元喜; 寺田 宏明; 永井 晴康

Atmospheric Pollution Research, 8(2), p.394 - 402, 2017/03

https://doi.org/10.1016/j.apr.2016.10.012

世界版緊急時環境線量情報予測システム(WSPEEDI)は、粒子法による大気拡散モデルGEARNを用いている。総観規模より大きな計算対象領域においては粒子法のもつ統計誤差や計算機資源の確保が問題となる。本研究では、WSPEEDIの長距離の大気拡散シミュレーションにおける性能向上のために、有限差分法に基づく大気拡散モデルGEARN-FDMを開発した。移流拡散方程式は質量保存を満たす移流スキームとクランクニコルソン法で解かれる。水平拡散を計算するために、サブグリッドスケールの水平拡散の効果をパラメタリゼーションとして導入した。モデルの妥当性を欧州大気拡散実験データを用いて検証した結果、濃度分布や最大濃度の観測時刻、プリューム到達時刻は良好に再現された。計算による測定値の再現度を評価する統計値も、従来モデル同等以上の結果が得られ、モデルの妥当性を確認した。シミュレートされた水平拡散係数は沿岸や山岳で大きく、それらの場所をプリュームが通過するときに強い拡散が生じていた。水平拡散による輸送を正確にモデル化することは、放射性核種輸送計算をするうえで重要であることが示唆される。

Ionization of protoplanetary disks by galactic cosmic rays, solar protons, and supernova remnants

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦

Geoscience Frontiers, 8(2), p.247 - 252, 2017/03

https://doi.org/10.1016/j.gsf.2016.06.010

原始惑星円盤における銀河宇宙線・太陽陽子・超新星残骸による電離量評価は、惑星形成の解析に重要となる。そこで、我々は粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて様々なスペクトルの宇宙線に対する原始惑星円盤の電離減衰長(電離密度が1/eになる距離)を計算した。その結果、銀河宇宙線による電離減衰長は118g cmとなり、一般的に使われている値よりも20%ほど高いことが分かった。また、太陽陽子による電離減衰長は、銀河宇宙線による値と比較して最大で5%程度大きく、最小で20%程度小さいことが分かった。さらに、原始惑星円盤の成分を考慮した混合ガスを想定することにより電離減衰長は約10%増加することが分かった。この結果は、原始惑星円盤におけるデッドゾーンの大きさの推定に重要な影響を与える。

Monte Carlo criticality analysis under material distribution uncertainty

植木 太郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(3), p.267 - 279, 2017/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2016.1260066

過酷事故の炉心溶融の際に生成される二酸化ウラン・コンクリート混合物の臨界性評価に関連して、ワイエルシュトラス関数に基づく確率論的乱雑化モデルを構築し、モンテカルロ法臨界計算の不確かさを検討した。中性子実効増倍率の評価値には、無視できない揺らぎが生じることがわかった。

Determination of dissolved natural thorium and uranium in Horonobe and Mizunami Underground Research Laboratory groundwater and its thermodynamic analysis

佐々木 隆之*; 鴻上 貴之*; 小林 大志*; 桐島 陽*; 村上 裕晃; 天野 由記; 水野 崇; 岩月 輝希; 笹本 広; 宮川 和也

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(3), p.373 - 381, 2017/03

http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00223131.2016.1273801

本研究では、幌延深地層研究センター及び瑞浪超深地層研究所の両地下施設を利用し、原位置の地下水中におけるウラン及びトリウムの存在状態について、ろ過径の異なるフィルターを用いて調査した。また、ろ過後の地下水の分析結果をもとに、熱力学的な解析を行い、溶解度制限固相について考察した。その結果、幌延の地下水では、ウラン及びトリウムともに溶存状態で存在する成分に加え、コロイドとしても存在していることがわかった。また、溶存状態で存在するウラン及びトリウムの濃度は、UO(cr)及びThO(cr)の溶解度でそれぞれ近似される可能性が示唆された。一方、瑞浪の地下水中のウラン・トリウムについては、幌延と比べるとコロイドとして存在する可能性は低く、地下水のウラン・トリウム濃度については、明確な制限固相を特定することが困難であった。これについては、さらなる研究が必要である。

Separation of Zr in the rubble waste generated at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

島田 亜佐子; 亀尾 裕

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 311(3), p.1613 - 1618, 2017/03

AA2016-0191.pdf:0.23MB

https://doi.org/10.1007/s10967-016-5126-5

福島第一原子力発電所の事故で発生したガレキ中のZrを分析するために、ガレキ中のZrの分離法を開発した。ほぼ100%のZrとNb, Bi, Th, UとMoの一部は3M硝酸溶液からTRUレジンに抽出され、LiやBe, Mg, Al, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Ag, Cd, In, Cs, Baは溶出することでこれらの元素が分離された。ほぼ100%のZrとNb, U、10%のMo、7.1%のHg、77%のBi、20%のThが0.01Mフッ化水素酸により回収された。超寿命核種であるZrをICP-MSにより定量するためには、ZrはNbやMoから分離されなければならない。そのため、この回収フラクションを一度乾固した後、0.1Mフッ化水素酸溶液に調製してTEVAレジンに通液し、ZrをNbやMoから分離した。模擬ガレキ試料の溶解液を用いてこの手法の妥当性を検証した。

Development of multi-colored neutron talbot-lau interferometer with absorption grating fabricated by imprinting method of metallic glass

關 義親; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 矢代 航*; 百生 敦*; 加藤 宏祐*; 加藤 秀実*; Sadeghilaridjani, M.*; 大竹 淑恵*; 鬼柳 善明*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(4), p.044001_1 - 044001_5, 2017/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.044001

パルス中性子源において効率的な位相イメージングを行うために、複数波長で機能する多色Talbot-Lau干渉計を設計・開発した。J-PARC物質・生命科学実験施設のエネルギー分解型中性子イメージング装置「螺鈿」において、中心波長0.25, 0.50, 0.75nmそれぞれに由来する異なるビジビリティーのモアレ縞を同一セットアップで確認することで、その動作原理の実証を行った。さらに、入射波長の波長分解能を18%から50%まで変化させながら、モアレ縞のビジビリティーの減衰を測定し、高波長分解能が実現できるパルスビームの利点を示した。さらに、中心波長0.5nmを用いて、アルミニウム、鉛、銅のロッドをテストサンプルとしたイメージングも行い、吸収像に加えて、境界がエンハンスされた微分位相像、ビジビリティー像も取得することに成功した。この干渉計では、アナライザー用吸収格子の製作方法として、初めて金属ガラスのインプリント法を採用した。中心波長でのモアレ縞のコントラストは68%と良好であり、従来のガドリニウムの斜め蒸着法を用いた格子と比較すると、形状の精密なコントロールが可能である。

隆起・侵食による地質・地表環境の長期的変動を考慮した地層処分の安全評価手法の開発

若杉 圭一郎; 山口 正秋; 小尾 繁*; 長尾 郁弥; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 江橋 健; 梅木 博之*; 新堀 雄一*

日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.15 - 33, 2017/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J16.010

本研究では、我が国の幅広い地域で確認されており、かつサイト選定で影響を回避することが困難な隆起・侵食に着目し、これが高レベル放射性廃棄物地層処分に与える影響を定量的に把握するための安全評価手法を開発した。従来は、隆起速度と侵食速度が等しいとの仮定の下、処分場が一定の速度で地表に接近するという簡易な評価が行われていたが、本研究では、我が国で多く確認されている隆起速度と侵食速度が異なるケースを取り扱うことが可能なモデルを開発し、隆起・侵食に伴う起伏や処分場深度の時間変化、廃棄体ごとの風化帯/地表に到達する時間などを、地形発達モデルに基づき評価した。さらに、このモデルを用いて隆起・侵食を考慮した安全評価を試行した結果、我が国の最頻値の隆起速度(0.3mm/y)を想定したケースの総線量の最大値は、国際機関で示されている放射線防護基準のめやす値(300Sv/y)を下回った。さらに、既往のモデルによる評価との比較により、地表の起伏に起因して廃棄体が風化帯へ分散して侵入する効果を定量的に把握した。以上のことから、本評価手法を用いることにより、隆起・侵食を現象に即して取り扱うことが可能になったとともに、既往の評価の安全裕度を定量的に把握することが可能となった。

低温と積雪の重畳事象に対する確率論的リスク評価手法の開発

西野 裕之; 山野 秀将; 栗坂 健一

日本機械学会論文集(インターネット), 83(847), p.16-00392_1 - 16-00392_13, 2017/03

https://doi.org/10.1299/transjsme.16-00392

The objective of this study is to develop probabilistic risk assessment (PRA) methodology for combination event of low temperature and snow by focusing on decay heat removal system (DHRS) of sodium-cooled fast reactor. For this combination event, annual excess probability depending on the hazard intensity was statistically estimated based on the meteorological data. Event tree was developed by considering the impact of low temperature and snow on DHRS: e.g., plug at the air intake of ultimate heat sink and of emergency diesel generator and unopenable door for access route due to accumulated snow, failure of air intake filter due to deposited snow, possibility of freezing of cooling circuits. Recovery actions (i.e., snow removal and filter replacement) were considered in the event tree. By using annual excess probability and failure probabilities, the event tree was quantified and the quantified event tree showed that dominant core damage sequence is loss of access route for snow removal against the combination event at daily snowfall of 3m/day continued during 24h.

Gas retention behavior of carbonate slurry under -ray irradiation

本岡 隆文; 永石 隆二; 山岸 功

QST-M-2; QST Takasaki Annual Report 2015, P. 95, 2017/03

https://repo.qst.go.jp/records/73804

福島第一原発での汚染水処理で炭酸塩スラリーが発生し高性能容器(HIC)に保管されている。HIC上のたまり水発生原因を推察するため、高崎量子応用研究所のコバルト照射施設で模擬炭酸塩スラリーに実機HICよりも高吸収線量率で線を照射した。炭酸塩濃度95g/Lのスラリーに線を8.5kGy/h照射すると、水位上昇、スラリー内の気泡発生、上澄液の出現、ガス放出を観察した。本試験結果より、水位上昇の原因はスラリー内のガス蓄積による体積増加と推察された。HIC上のたまり水発生に、ガス蓄積によるスラリーの体積増加が示唆された。

Effect of twin boundary on crack propagation behavior in magnesium binary alloys; Experimental and calculation studies

染川 英俊*; 都留 智仁

Scripta Materialia, 130, p.114 - 118, 2017/03

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2016.11.022

マグネシウムのき裂進展挙動に対する合金元素の影響と{102}型の双晶境界における原子レベルの挙動について、実験と計算によって検討した。その結果、実験から合金元素が明確にき裂進展挙動に影響することがわかった。計算によって、閉殻な軌道を銀や亜鉛などの合金ではマグネシウムの双晶境界を強化する傾向があることがわかった。

Mechanism of Cs removal from Fukushima weathered biotite by heat treatment with a NaCl-CaCl mixed salt

本田 充紀; 岡本 芳浩; 下山 巖; 塩飽 秀啓; 鈴木 伸一; 矢板 毅

ACS Omega (Internet), 2(2), p.721 - 727, 2017/02

https://doi.org/10.1021/acsomega.6b00372

An in situ extended X-ray absorption fine structure (in situ EXAFS) spectroscopic analysis at high temperature was conducted to investigate the mechanism of Cs removal from weathered biotite (WB) from Fukushima, induced by heating with a mixed salt of NaCl and CaCl. This indicated that most Cs remained in WB during heating at 200-700C. In addition, the in situ EXAFS spectra gradually changed on heating with the mixed salt and a completely different spectrum was observed for the sample after cooling from 700C to room temperature. Ex situ EXAFS measurements and X-ray fluorescence analyses were also conducted on samples after heat treatment and removal of the mixed salt to clarify the temperature dependence of the Cs removal ratio. Based on the results of radial structure function analysis obtained from in situ EXAFS, we concluded that almost all Cs was removed from WB by heating at 700C with the mixed salt, and that Cs formed CsCl bonds after cooling to room temperature from 700C. In contrast, although more than half of the Cs present was removed from WB by heat treatment at 500C, most Cs was surrounded by silica tetrahedrons, maintained by Cs-O bonds. On the basis of these results, different Cs removal processes are suggested for the high-temperature (600-700C) and low-temperature (400-500C) regions.

吸光-蛍光検出系キャピラリー電気泳動法による放射性試料迅速分析法の開発

原賀 智子

分析化学, 66(2), p.123 - 124, 2017/02

本研究は、放射性試料に対する迅速分析法の開発を目的として、キャピラリー電気泳動法に着目し、アクチノイドおよびランタノイドに対する迅速分析法を検討したものである。本検討により、放射性試料中の極微量のアクチノイドイオンを高感度に分析するための蛍光プローブの開発に成功するとともに、廃棄物試料への適用を目指した性能向上に取り組み、本法を放射性試料の分析に適用できることを実証した。本法は従来法と比較して作業時間の大幅短縮、分析者の被ばく量の低減が期待でき、従来法では対応が困難であった放射線量の高い試料にも適用可能な有望な分析法であると考えられる。

The Peak structure in the in-flight He reaction around the Threshold

関原 隆泰; Oset, E.*; Ramos, A.*

JPS Conference Proceedings (Internet), 13, p.020002_1 - 020002_5, 2017/02

https://doi.org/10.7566/JPSCP.13.020002

In this contribution we theoretically investigate what is the origin of the peak structure observed in the E15 experiment at J-PARC. Since the peak exists near the threshold, we expect two scenarios to produce the peak. One is that the is generated but it does not correlate with , and the uncorrelated - system subsequently decays into . The other is that the quasi-bound state is indeed generated and decays into . We calculate the invariant mass spectrum of the reaction with these two scenarios and compare it with the experimental one to interpret the experimental peak structure.

Evaluation of neutron nuclear data on platinum isotopes

柴田 恵一

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(2), p.147 - 157, 2017/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2016.1223561

次期汎用評価済み核データライブラリJENDLのためにプラチナ同位体の中性子核データをeVから20MeVのエネルギー範囲で評価した。天然同位体の分離共鳴パラメータはMughabghabの推奨値を採用した。非分離共鳴パラメータは核反応モデルにより計算された全断面積及び捕獲断面積を再現するように決定した。分離共鳴領域以上のエネルギーでは、統計模型コードCCONEを用いて断面積を評価した。計算では、複合核過程に加えて、前平衡及び直接過程を考慮した。中性子とプラチナ同位体との相互作用はチャネル結合光学模型ポテンシャルを用いた。評価結果は実験値とよく一致しており、既存の評価済みデータを上回るものであった。今回得られた結果から、ENDF形式でデータファイルを作成した。

Cs-Te corrosion depth dependence on distribution of chromium carbide precipitation in high chromium steel

佐々木 孔英; 藤村 凌太*; 谷垣 考則; 松原 正典*; 福元 謙一*; 宇埜 正美*

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(2), p.139 - 146, 2017/02

AA2016-0211.pdf:2.83MB

https://doi.org/10.1080/00223131.2016.1214628

「もんじゅ」で採用しているMOX燃料ピンを高燃焼度化するにあたって、燃焼に伴い発生する核分裂生成物(Fission Product: FP)による燃料被覆管内面腐食(FP腐食)を低減する必要がある。次世代の燃料被覆管候補材として析出強化型フェライト/マルテンサイト鋼や酸化物分散強化鋼などの高クロム鋼が有力とされており、その開発として照射損傷特性や高温強度の観点から材料組成や組織が最適化されてきた。一方、FP腐食に関しては、炉内試験(常陽, BOR-60, Phenix, FFTF)にて数十mの減肉が確認されており、腐食量評価式にて目標燃焼度250GWd/tで約350m(被覆管厚さの約7割)もの腐食量が予測されているにも拘らず、被覆管材料開発に考慮されていない。これまでのFP腐食の基礎研究分野では腐食メカニズムが議論され、Cs-Te化合物と合金中のクロムやクロム炭化物との反応が主な腐食反応とされている。本研究では、耐FP腐食性向上のための基礎研究として、高クロム鋼中の炭化物分布とCs-Te腐食量との関係について調査した。本研究の結果、炭化物が結晶粒界に多く分布している材料組織は、そうでないものより腐食が進展しやすいことがわかった。

Structure of nitride layer formed on titanium alloy surface by N-gas exposure at high temperatures

武田 裕介; 飯田 清*; 佐東 信司*; 松尾 忠利*; 長嶋 泰之*; 大久保 成彰; 近藤 啓悦; 平出 哲也

Journal of Physics; Conference Series, 791(1), p.012022_1 - 012022_4, 2017/02

https://doi.org/10.1088/1742-6596/791/1/012022

ゴルフクラブや、航空機用構造材料等に広く用いられているチタン合金は、表面を窒化処理することで硬さを飛躍的に増すことが知られているが、熱処理温度または時間によっては表面に形成された窒化層が負荷により簡単に剥離してしまい、実用性に欠く場合がある。そこでわれわれは2つの窒化条件、(1)810C 600minと(2) 850C 720minで処理した試料を準備し、その表面に形成された窒化層を、陽電子消滅線ドップラー広がり(DB)測定で評価した。窒素の拡散のみ考慮して評価すると0.05-0.1mまで窒化されると予想されるが、DBによる評価では窒化によって導入される欠陥層は0.5mを超える領域まで達していることがわかった。

Dissolved radiocaesium in seawater off the coast of Fukushima during 2013-2015

福田 美保*; 青野 辰雄*; 山崎 慎之介*; 西川 淳*; 乙坂 重嘉; 石丸 隆*; 神田 譲太*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 311(2), p.1479 - 1484, 2017/02

https://doi.org/10.1007/s10967-016-5009-9

福島第一原子力発電所(福島第一原発)近傍における海水中の放射性セシウム分布の決定要因を明らかにするため、2013年から2015年にかけて福島第一原発から10km圏内の7観測点で得られた海水中のCs濃度と、海水の特性(塩分、水温、ポテンシャル密度)との関係についてまとめた。海水中のCs濃度は原発近傍で高く、また比較的低密度の海水で高かった。この結果から、河川水や福島第一原発港湾内からの海水の流入が、局所的に高いCs濃度の増加をもたらしたと推測される。なお、これらの比較的高いCs濃度を持つ海水は、より低密度の海水の下層へと貫入することにより、水深2050m付近まで運ばれる場合があることが明らかになった。

Application of Cu produced by Zn()Cu to biodistribution study in tumor-bearing mice

須郷 由美*; 橋本 和幸*; 川端 方子*; 佐伯 秀也*; 佐藤 俊一*; 塚田 和明; 永井 泰樹*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(2), p.023201_1 - 023201_3, 2017/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.023201

Zn()Cu反応により合成したCuを利用し、結腸直腸の腫瘍を有するマウスにおけるCuClの生体内分布を初めて観測した。その結果、Cuの高い取り込みが、腫瘍ならびに銅代謝のための主要な器官である肝臓と腎臓で観察された。これは腫瘍に対するCuの蓄積を示す結果であり、CuClが癌放射線治療のための潜在的な放射性核種薬剤であることを示唆している。また、現状で入手可能な強い中性子を用いたZn()Cu反応を利用することでもたらされたCuの生成量の増加は、小動物を用いた治療効果について更なる研究の進展もまた約束するものである。

Thermodynamic evidence for nematic superconductivity in CuBiSe

米澤 進吾*; 田尻 兼悟*; 中田 勝*; 永井 佑紀; Wang, Z.*; 瀬川 耕司*; 安藤 陽一*; 前野 悦輝*

Nature Physics, 13(2), p.123 - 126, 2017/02

https://doi.org/10.1038/nphys3907

銅酸化物高温超伝導体や鉄系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、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル絶縁体BiSeに銅をインターカレートすることで作成される超伝導体CuBiSeの新奇物性を調べるために、磁場を面内に回転させて比熱を高精度に測定し、理論結果と比較した。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体の有効理論を構築することで本質を落とさずに系の自由度を大幅に縮小させることで幅広い温度磁場領域での実験結果との比較を可能にした。その結果、この物質では二回対称性のみを持つネマティック超伝導状態が生じていることを実験によって明らかにすることができた。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い物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。

Influence of lattice structure on multipole interactions in non-Kramers doublet systems

久保 勝規; 堀田 貴嗣*

Physical Review B, 95(5), p.054425_1 - 054425_6, 2017/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.054425

We study the multipole interactions between ions with the non-Kramers doublet ground state under a cubic crystalline electric field. We construct the doublet state of the electrons with the total angular momentum . By applying the second-order perturbation theory with respect to the intersite hopping, we derive the multipole interactions. We obtain a quadrupole interaction for a simple cubic lattice, an octupole interaction for a bcc lattice, and both quadrupole and octupole interactions for an fcc lattice. We also discuss general tendencies of the multipole interactions depending on the lattice structure by comparing the results with those for the quartet systems of ions.

decay of Si ( = +5, +6) to low-lying core excited states in odd-odd P isotopes

Tripathi, V.*; Lubna, R. S.*; Abromeit, B.*; Crawford, H. L.*; Liddick, S. N.*; 宇都野 穣; Bender, P. C.*; Crider, B. P.*; Dungan, R.*; Fallon, P.*; et al.

Physical Review C, 95(2), p.024308_1 - 024308_7, 2017/02

AA2016-0485.pdf:0.5MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.024308

ミシガン州立大の超伝導サイクロトロン施設にて中性子過剰核SiからPへのベータ崩壊を測定した。親核の基底状態からガモフテラー遷移で強く遷移するPの状態を下から3本観測することができた。これらの状態はコア励起を伴う異常パリティ状態であるにも関わらず、励起エネルギーが1-2MeV領域と低く出現することがわかった。これらの状態の励起エネルギーおよび値は殻模型計算によってよく再現できた。状態よりも状態でガモフテラー遷移強度が大きくなるという実験結果を、これらの原子核の殻構造の観点から理解できることを示した。

The Recent improvements on circulation of research results at the Japan Atomic Energy Agency (JAEA)

稲垣 理美; 早川 美彩; 海老澤 直美; 權田 真幸; 野澤 隆; 板橋 慶造

Proceedings of 18th International Conference on Grey Literature (GL-18), p.24 - 31, 2017/02

http://hdl.handle.net/10068/1024677

インターネットを通じた研究成果情報の共有は全世界的に進歩を続けている。例えば、機関リポジトリによる論文のアーカイブや普及、研究データの公開促進などがある。しかしインターネット上には膨大な情報があるため、これらの研究成果情報への到達可能性が低くなりうるという課題がある。この流通性の課題に対して原子力機構図書館では、次の3点を中心に研究成果の普及に向けて、研究開発成果検索・閲覧システム(JOPSS)の改修を行った。(1)JOPSSのコンテンツへのアクセス方法を強化する、(2)ターゲットとなる利用者にコンテンツを広める、(3)ユーザーインターフェースの改善である。今後も原子力機構の研究開発成果にかかわる様々な情報をより効果的に普及することを目指して、システム改修を継続していく。

J-PARCチョッパー分光器による非晶質・超イオン伝導体のダイナミクス研究

中村 充孝

Radioisotopes, 66(2), p.93 - 99, 2017/02

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.66.93

粉末試料や非晶質などといった等方的試料のダイナミクスを研究対象とする場合、チョッパー分光器による中性子非弾性散乱測定は、定常炉の三軸分光器と比較して圧倒的な優位性を示す。特異な物性を発現する新規物質を発見した場合、研究の初期段階にあっては、単結晶を育成することができず、粉末試料しか得られないことも多いが、J-PARCの強力なパルス中性子ビームを用いることで、早々とダイナミクスに関する研究を展開することが可能である。すでにJ-PARCで稼働中の3台のチョッパー分光器は、今もなお装置高度化や新規解析手法の開発を継続しており、今後、革新的な研究成果を創出しうるポテンシャルを十分備えている。

改良9Cr-1Mo鋼の高温強度に及ぼす繰返し軟化の影響

鬼澤 高志; 永江 勇二; 加藤 章一; 若井 隆純

材料, 66(2), p.122 - 129, 2017/02

https://doi.org/10.2472/jsms.66.122

次世代ナトリウム冷却高速炉では、配管の短縮化などによる物量削減を図り、優れた経済性を達成するために、高温強度と熱的特性に優れる改良9Cr-1Mo鋼を冷却系全般に適用することを検討している。改良9Cr-1Mo鋼は、繰返し負荷に伴い軟化挙動を示す材料であり、繰返し軟化により引張特性やクリープ特性に影響があることが報告されている。しかしながら、繰返し軟化条件をパラメータとして、系統的に高温材料特性への影響を検討した例はない。このため、改良9Cr-1Mo鋼について、繰返し軟化条件をパラメータとした繰返し軟化材を製作し、それらの引張試験およびクリープ試験を実施し、繰返し軟化条件と高温材料特性が受ける影響の関係を評価した。加えて、それら評価に基づき、高速炉設計における繰返し軟化効果の取扱いについて検討を実施した。

Sustainable and safe energy supply with seawater uranium fueled HTGR and its economy

深谷 裕司; 後藤 実

Annals of Nuclear Energy, 99, p.19 - 27, 2017/01

AA2015-0534.pdf:0.56MB

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2016.09.029

海水ウランを用いた高温ガス炉による持続的で安全なエネルギー供給について検討した。ウラン資源が無尽蔵に存在すれば、安全な高温ガス炉発電による永続的なエネルギー供給が可能である。海水ウランは大量に海水中に存在するため代替候補となりうる。海水ウランは45億トン存在し、7万2千年のエネルギー消費量に相当する。また、海水ウランは海底表面の岩盤に含まれる4.5兆トンのウランと平衡状態にあるため、これらも回収することができる。この量は7200万年の消費に相当する。現状の技術では海水ウランの回収コストはウランの市場価格よりも高価である。しかし、経済的に成立するか否かの判断はウラン回収コストのみではなく発電原価全体でなされるべきである。本研究では、海水ウランを用いた高温ガス炉による商用発電の発電原価について評価した。高温ガス炉は直接ガスタービンによる簡素なシステムにより、海水ウランを用いても高い経済性が期待できる。結果として、海水ウランを用いた高温ガス炉の発電原価は7.28円/kWhであり、在来型ウランを用いた軽水炉の8.80円/kWhよりも安価と評価された。

Inelastic and quasi-elastic neutron scattering spectrometers in J-PARC

瀬戸 秀紀; 伊藤 晋一; 横尾 哲也*; 遠藤 仁*; 中島 健次; 柴田 薫; 梶本 亮一; 河村 聖子; 中村 充孝; 川北 至信; et al.

Biochimica et Biophysica Acta; General Subjects, 1861(1), p.3651 - 3660, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2016.04.025

1MWクラスのパルス中性子源であるJ-PARCの物質・生命科学実験施設には、23の中性子ビームラインがあり、21台の装置が稼働、建設中である。このうち6台は中性子非弾性、及び、準弾性実験のための装置であり、生命科学研究に大いに寄与するものである。

Elastically-homogeneous lattice models of damage in geomaterials

朝比奈 大輔*; 青柳 和平; Kim, K.*; Birkholzer, J.*; Birkholzer, J. T.*; Bolander, J. E.*

Computers and Geotechnics, 81, p.195 - 206, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2016.08.015

This study involves the development of the auxiliary stress approach for producing elastically-homogeneous lattice models of damage in geomaterials. The lattice models are based on random, three-dimensional assemblages of rigid-body-spring elements. Unlike conventional lattice or particle models, the elastic constants of a material (e.g., Young's modulus and Poisson's ratio) are represented properly in both global and local senses, without any need for calibration. The proposed approach is demonstrated and validated through analyses of homogeneous and heterogeneous systems under uni- and tri-axial loading conditions. Comparisons are made with analytical solutions and finite element results. Thereafter, the model is used to simulate a series of standard laboratory tests: (a) split-cylinder tests, and (b) uniaxial compressive tests of sedimentary rocks at the Horonobe Underground Research Laboratory in Hokkaido, Japan. Model inputs are based on physical quantities measured in the experiments. The simulation results agree well with the experimental results in terms of pre-peak stress-strain/displacement responses, strength measurements, and failure patterns.

幌延深地層研究センターの深度の異なる水平坑道を対象とした掘削損傷領域の水理力学特性の検討

青柳 和平; 石井 英一

第14回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), 6 Pages, 2017/01

堆積軟岩を対象とする幌延深地層研究センターの深度250mおよび350mの調査坑道において生じた掘削損傷領域(Excavation Damaged Zone: EDZ)の水理・力学特性を検討することを目的として、透水試験、コア観察、BTV観察を行った。結果として、250m調査坑道ではEDZの進展幅は壁面から約1.0mであり、EDZの透水係数は、健岩部と比較して約2-3オーダー程度大きかった。一方、350m調査坑道では、EDZの進展幅は壁面から0.4mまでであったが、EDZの透水係数は健岩部と比較して約5オーダー程度大きい結果であった。これらの関係性について、地山強度比と岩盤中のせん断変形に伴う局所的なダイラタンシーの程度を評価する指標であるDuctility Index(DI)の2つの物理パラメータを基に、深度と岩種の違いによるEDZの水理力学特性を検討した。結果として、EDZの進展幅は地山強度比と関連しており、EDZの透水係数の増大は、DIの値の違いにより説明できることが示唆された。

光計測を用いた幌延深地層研究センターの立坑周辺岩盤における長期挙動評価

畑 浩二*; 丹生屋 純夫*; 青柳 和平

第14回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), 6 Pages, 2017/01

北海道幌延町に位置する日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究センターでは、高レベル放射性廃棄物地層処分技術の信頼性向上に係わる種々な研究を実施している。その内、空洞周辺岩盤の長期挙動モデルを開発するため、深度350m以深の立坑を対象に掘削前から掘削完了後の維持管理期間にわたって力学的・水理学的挙動に着目し、光式のAEセンサ・間隙水圧センサ・温度センサを用いて長期計測を継続中である。計測結果から、掘削時には立坑壁面に近いほどAE、間隙水圧および温度の変化は大きく、壁面1.5m程度までを掘削損傷領域と評価した。一方、掘削後の維持管理段階では、力学的な損傷領域の広がりは認められないが、立坑近辺では不飽和領域が広がることが認められた。

ODS鋼燃料被覆管内の微小欠陥の水浸高調波法による可視化とSEMによる組成同定

川嶋 紘一郎*; 矢野 康英; 丹野 敬嗣; 皆藤 威二

第24回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集(USB Flash Drive), p.99 - 104, 2017/01

日本原子力研究開発機構において、高燃焼度用ナトリウム冷却高速増殖炉用燃料被覆管として、9Crの酸化物分散強化型(Oxide Dispersion Strengthened: ODS)鋼が開発されている。管厚の7%を検査基準として通常超音波法により欠陥の検査がなされているが、水浸高調波法による欠陥検出可能性を調査するため通常超音波検査合格部位について欠陥・異質部の調査を実施した。水浸高調波法により9Cr-ODS鋼管内の高調波散乱源を可視化した後、断面観察により検出された散乱源の寸法・形状をSEMにより、また組織・成分をEDSにより同定した。最小径10m程度の酸化チタン粒子、マイクロボイド集合部、Cr集合体などを同定できた。

研究開発段階発電用原子炉の特徴を考慮した保守管理の提案

高屋 茂; 近澤 佳隆; 林田 貴一; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚

保全学, 15(4), p.71 - 78, 2017/01

研究開発段階炉に適した保守管理について、まずはじめに、その目的を明確化し、次に実用炉用保守管理規程の研開炉への適用性について検討した。検討結果に基づき、研開炉の保守管理に関する要求事項及び考慮事項を提案した。最後に、適用例として、ナトリウム冷却高速炉の保全計画の設定例を示した。

Assessment of residual doses to population after decontamination in Fukushima Prefecture

森 愛理; 高原 省五; 石崎 梓; 飯島 正史; 眞田 幸尚; 宗像 雅広

Journal of Environmental Radioactivity, 166(Part 1), p.74 - 82, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.06.023

福島第一原子力発電所事故により多量の放射性物質が環境中へ放出され、事故の影響を受けた地域で暮らす住民は日常生活を通して放射線を被ばくしている。住民の被ばく線量を管理するために、年間の追加被ばく線量を1mSv/y以下にするという長期的目標が定められ、この目標を達成するために、測定値における0.23Sv/hが除染実施の目安値とされた。本研究の目的は、この目安値に基づく除染作業の効果を明らかにし、今後の除染戦略における課題を抽出することである。本研究では確率論的なアプローチを用いて福島県内における屋内作業者、屋外作業者および自宅滞在者の年間の実効線量を評価した。本研究で用いた確率論的なモデルでは、生活パターンおよびCs-137の地表面濃度の変動を考慮した。評価の結果、福島県の全59の自治体のうち53の自治体における屋内作業者および自宅滞在者については、汚染発生から5年後の年間実効線量の95パーセンタイル値が1mSv/yを下回っていた(0.026-0.73mSv/y)。しかし、25の自治体の屋外作業者については1mSv/yを上回っていた(1.0-35mSv/y)。したがって屋内作業者および自宅滞在者に対しては目安値が有効であるが、屋外作業者にさらなる対策をすべきか否かを判断するためには、より現実的な仮定を用いた詳細な評価が必要であることがわかった。

Measurements of air dose rates in and around houses in the Fukushima Prefecture in Japan after the Fukushima accident

松田 規宏; 三上 智; 佐藤 哲朗*; 斎藤 公明

Journal of Environmental Radioactivity, 166(Part 3), p.427 - 435, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.03.012

Measurements of air dose rates in less contaminated areas were conducted in and around houses. The relation of both was summarized as dose reduction factors. For wooden and lightweight steel houses, the dose rates showed a positive correlation and linear regression with a slope-intercept form due to the natural background. The average dose reduction factor was 0.38 on the first floor. The reductions in indoor dose rates are observed because a patch of ground under each house is not contaminated (this is the so-called uncontaminated effect). The characteristics were clarified through Monte Carlo simulations. For reinforced steel-framed concrete houses, the dose rates did not show a correlation. It was found that there is a great variation in air dose rates even within one house, such as the size and shape of a house, construction materials acting as a shield and as sources, position (including height) within a room, floor number, total number of floors, and surrounding environment.

Investigation of absorption characteristics for thermal-load fluctuation using HTTR

栃尾 大輔; 本多 友貴; 佐藤 博之; 関田 健司; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 高田 昌二; 中川 繁昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(1), p.13 - 21, 2017/01

https://doi.org/10.1080/00223131.2016.1201441

原子力機構ではGTHTR300Cの設計研究を行っている。水素製造施設のような熱利用系において発生した異常による熱負荷の変動が発生した場合でも、原子炉システムは、安定かつ安全な運転、更に安定な電力供給を継続することが求められている。そのためには、熱負荷変動を原子炉システムで吸収でき、安定かつ安全な運転を継続できることを実証する必要がある。原子力機構では、原子炉及びIHXによる熱負荷変動吸収特性を明らかにするために、核熱を伴わない熱負荷変動吸収試験を計画・実施した。その結果、原子炉は予想より大きな吸収容量を有しており、IHXも熱利用系で発生した熱負荷変動を吸収できることを明らかにすることができた。このことから、原子炉及びIHXは、熱利用系で発生した熱負荷変動の有意な吸収容量を有していることを確認した。さらに、RELAP5/MOD3に基づいた安全評価コードは、熱負荷変動吸収挙動を保守的に評価できることを確認した。

Vertical distributions of global fallout Cs and C in a Japanese forest soil profile and their implications for the fate and migration processes of Fukushima-derived Cs

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 天野 光*; 松永 武

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 311(1), p.473 - 481, 2017/01

https://doi.org/10.1007/s10967-016-4938-7

核実験由来のCsとCの、2001年における日本の森林土壌中の深さ分布を調査した。その結果、Csの多くは沈着から38年後もなお鉱物土壌層表層に存在していた。一方で、土壌特性の変化するA層とB層の境界層におけるCsの特異的な蓄積を発見した。この蓄積から、Csが年間0.20%の割合で有機物が豊富なA層を経由して下方へ移行したこと、及び層位境界層がCsの移行を妨げるバリアとして働くことを見出した。炭素14はCsと同様の深さ分布を示したことから、両核種が数十年の時間スケールで、同様の物理的経路を経て土壌中を移行したことが示唆された。

海洋観測に向けた海中ランドマークの生成手法

高橋 悟*; 野田 祥希*; 松田 朝陽*; 川端 邦明; 鈴木 剛*; 武村 史朗*; 小笠原 敬*; 金子 俊一*

Journal of Signal Processing, 21(1), p.15 - 24, 2017/01

https://doi.org/10.2299/jsp.21.15

地球環境の変動に伴う海洋生態系の変化を中長期的に渡り自動観測を行う装置の開発は重要である。特に、多様な海洋生態系に対して重要な役割を担うサンゴ礁は地球環境変動の影響を多大に受けていることが認知されている。本論文では、方向符号の情報量を評価する豊富度に基づき海中ランドマークの生成方法と、方向符号照合法に複数枚テンプレートマッチングかつ粒子フィルタによる海中ランドマークの位置推定を施すことにより、海中ランドマークの位置決定を行う手法を提案する。そして、海中ランドマークの時系列的な位置計測を実施した。

Variational wavefunction for the periodic Anderson model with onsite correlation factors

久保 勝規; 大西 弘明

Journal of the Physical Society of Japan, 86(1), p.013701_1 - 013701_4, 2017/01

https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.013701

We propose a variational wavefunction containing parameters to tune the probabilities of all the possible onsite configurations for the periodic Anderson model. We call it the full onsite-correlation wavefunction (FOWF). This is a simple extension of the Gutzwiller wavefunction (GWF), in which one parameter is included to tune the double occupancy of the electrons at the same site. We compare the energy of the GWF and the FOWF evaluated by the variational Monte Carlo method and that obtained with the density-matrix renormalization group method. We find that the energy is considerably improved in the FOWF. On the other hand, the physical quantities do not change significantly between these two wavefunctions as long as they describe the same phase, such as the paramagnetic phase. From these results, we not only demonstrate the improvement by the FOWF, but we also gain insights on the applicability and limitation of the GWF to the periodic Anderson model.

Modeling of Phosphorus Transport by Interstitial Dumbbell in -Iron Using First-Principles-Based Kinetic Monte Carlo

海老原 健一; 鈴土 知明; 山口 正剛

Materials Transactions, 58(1), p.26 - 32, 2017/01

https://doi.org/10.2320/matertrans.ML201602

原子炉圧力容器鋼における照射による粒界リン偏析を数値シミュレーションによって評価することを目指し、原子レベルの計算に基づく拡散レート方程式の開発を行っている。本研究では、第一原理計算で評価した格子間原子対の移動モデルおよび移動障壁エネルギーを用いたキネティックモンテカルロシミュレーションによって、鉄原子とリン原子の混合格子間原子対の拡散係数を評価した。評価した混合格子間原子対の拡散係数は、八面体格子間サイトを移動するリン原子の拡散係数とほぼ同じであり、空孔によるリン輸送の拡散係数よりかなり大きい値であった。さらに、八面体格子間サイトのリン原子を取り入れるように修正した拡散レート方程式に評価した拡散係数を組み入れ、照射誘起粒界リン偏析の数値シミュレーションをしたところ、八面体格子間サイトのリン原子に対する粒界における従来の境界条件が不適切であることが明らかとなった。今後、適切な境界条件を取り入れる必要がある。

Composite behavior of lath martensite steels induced by plastic strain, a new paradigm for the elastic-plastic response of martensitic steels

Ungr, T.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 友田 陽*; Ribrik, G.*; Shi, Z.*

Metallurgical and Materials Transactions A, 48(1), p.159 - 167, 2017/01

AA2016-0372.pdf:2.81MB

https://doi.org/10.1007/s11661-016-3845-4

Based on high-resolution neutron diffraction experiments we will show that in lath martensite steels the initially homogeneous dislocation structure is disrupted by plastic deformation, to produce a composite on the length scale of martensite lath packets. The diffraction patterns of plastically strained martensitic steel reveal characteristically asymmetric peak profiles in the same way as has been observed in materials with heterogeneous dislocation structures. Lath packets oriented favorably or unfavorably for dislocation glide become soft or hard. The lath packet type develops by work softening or work hardening in which the dislocation density becomes smaller or larger compared to the initial average one. The decomposition into soft and hard lath packets is accompanied by load redistribution between the two lath packet types. The composite behavior of plastically deformed lath martensite opens a new way to understand the elastic-plastic response in this class of materials.

One-dimensional spinon spin currents

廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 川股 隆行*; 塩見 雄毅*; 内田 健一*; 井口 亮*; 小池 洋二*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Physics, 13(1), p.30 - 34, 2017/01

https://doi.org/10.1038/nphys3895

Quantum spin fluctuation in a low-dimensional or frustrated magnet breaks magnetic ordering while keeping spin correlation. Such fluctuation has been a central topic in magnetism because of its relevance to high-Tc superconductivity and topological states. However, utilizing such spin states has been quite difficult. In a one-dimensional spin-1/2 chain, a particle-like excitation called a spinon is known to be responsible for spin fluctuation in a paramagnetic state. Spinons behave as a Tomonaga-Luttinger liquid at low energy, and the spin system is often called a quantum spin chain. Here we show that a quantum spin chain generates and carries spin current, which is attributed to spinon spin current. This is demonstrated by observing an anisotropic negative spin Seebeck effect along the spin chains in SrCuO. The results show that spin current can flow even in an atomic channel owing to long-range spin fluctuation.

イオン交換能を有する金属分離試薬の開発とそれを固定化した金ナノ粒子による比色分析法への展開

下条 晃司郎

日本イオン交換学会誌, 28(1), p.1 - 10, 2017/01

https://doi.org/10.5182/jaie.28.1

本総説は平成28年度日本イオン交換学会進歩賞の研究内容をまとめたものである。産業廃棄物などに含まれる有用金属の分離回収および有害金属の除去・検出を効率的に行うには、高い選択性を有する金属分離試薬の開発が必要である。我々は新規金属分離試薬として、ジグリコールアミド酸(DGAA)型配位子を開発した。この試薬はアミド基とカルボン酸をエーテル鎖で連結した三座配位構造を有し、市販の配位子より優れた金属分離能をもつ。また、1ステップで簡便に合成が可能でコストパフォーマンスにも優れている。本稿では、DGAA型配位子の56種の金属イオンに対する抽出特性、希土類金属の抽出分離、および有害金属の除去について解説する。さらに、DGAA型配位子と金結合性ペプチドを融合した配位子融合ペプチドを用いて、DGAA固定化金ナノ粒子をワンポットで合成する手法を開発し、有害金属イオンを色の変化で高感度に検出できるイオン交換比色センサーに展開したので紹介する。

Systematic measurement of double-differential neutron production cross sections for deuteron-induced reactions at an incident energy of 102 MeV

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 842, p.62 - 70, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.10.043

近年、核融合材料の損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、102MeVの重陽子入射によるリチウム,ベリリウム,炭素,アルミニウム,銅及びニオブの中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、ビーム軸に対して0から25の間の6角度とした。全ての実験値を評価済み核データファイルTENDL-2015の値及びPHITSコードによる計算値と比較した結果、TENDL-2015の値は全てのケースにおいて実験値を約1桁程過小評価するが、PHITSは重陽子ブレークアップ過程に起因する中性子生成断面積のピーク構造を除いて、実験値をよく再現することがわかった。

Excited configurations of hydrogen in the BaTiOH perovskite lattice associated with hydrogen exchange and transport

伊藤 孝; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*; 髭本 亘; 松崎 禎市郎*; 小林 洋治*; 陰山 洋*

Physical Review B, 95(2), p.020301_1 - 020301_5, 2017/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.020301

Excited configurations of hydrogen in the oxyhydride BaTiOH (), which are considered to be involved in its hydrogen transport and exchange processes, were investigated by SR spectroscopy using muonium (Mu) as a pseudoisotope of hydrogen. Muons implanted into BaTiOH were mainly found in two metastable states. One was assigned to a highly mobile interstitial protonic state, which is commonly observed in perovskite oxides. The other was found to form an entangled two spin- system with the nuclear spin of an H ion at the anion site. The structure of the (H,Mu) complex agrees well with that of a neutralized center containing two H ions at a doubly charged oxygen vacancy, which was predicted to form in SrTiO by a computational study. Above 100 K, interstitial Mu diffusion and retrapping to a deep defect were observed, which could be a rate-limiting step of macroscopic Mu/H transport in BaTiOH.

Theoretical elucidation of space charge effects on the coupled-bunch instability at the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 入江 吉郎*; 田村 文彦; 谷 教夫; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(1), p.013G01_1 - 013G01_39, 2017/01

AA2016-0375.pdf:3.07MB

https://doi.org/10.1093/ptep/ptw169

大強度のビームを加速すると、一般にビームは不安定になることが知られている。それは、周回中のビームと加速器の機器には電磁相互作用(ビームのインピーダンス)があるからである。ビームを不安定にならないようにするためには、ビームのインピーダンスが閾値を超えなければ良いことが分かっていて、それは、インピーダンスバジェットと呼ばれている。J-PARC 3GeVシンクロトロンは、キッカーというビームを蹴り出す装置がインピーダンスバジェットを破っていることが、建設初期の段階から明らかにされており、1MWビームの達成を阻害することが懸念されてきた。今回、ビームの構成粒子自身の電荷に由来する電磁相互作用(空間電荷効果)には、ビームを安定化させる効果があることを理論的に明らかにした。また、ビームのパラメータや加速器のパラメータを適切に選べば、J-PARC 3GeVシンクロトロンのような低エネルギーのマシーンでは、従来のインピーダンスバジェットを破ることは、1MWビームを達成する上で致命傷にはならないことを実験的にも実証した。

ランダムフォレスト法による線スペクトルを用いた放射性廃棄物ドラム缶の分類

秦 はるひ; 石森 有

Radioisotopes, 66(1), p.1 - 10, 2017/01

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.66.1

放射性廃棄物ドラム缶の分類に対し、機械学習法の一つであるランダムフォレスト法が適用できるか検討した。ウランの起源が天然または回収燃料かで分類された954点のドラム缶の線スペクトルデータを利用した。300点を訓練データ用にとりわけ、残りの654点のスペクトルデータを用いて、ランダムフォレストの分類の正答率を評価した。カウント数の対数の差分値をとる前処理を行う場合、ランダムフォレスト法で654点を正確に分類できた。

複雑な実環境をシミュレートしたデータ取得にもとづく腐食要因の解明; 海洋環境と原子力施設を例として

山本 正弘

材料と環境, 66(1), p.3 - 12, 2017/01

https://doi.org/10.3323/jcorr.66.3

腐食現象の発生メカニズムを明らかにするために、実験室的に実環境での腐食を再現するシミュレーション試験法を検討してきた。本稿では、海洋環境と原子力施設を例にこの手法に関して紹介する。海洋での腐食については、干満帯直下で見られる腐食極大に着目した。実環境を再現する試験を実施した結果、この領域では干潮時には、干満帯部をカソードとして腐食が進行し、満潮時には海中部深くをカソードとした腐食が進行し、長期間アノードが固定する現象が観察された。これは、アノード溶解が継続することで環境が変化して、腐食し続ける、いわゆる、「とけぐせ」と呼ばれる腐食現象と考えられる。原子力施設については、高い放射線環境での腐食解析や電気化学測定が可能な装置を駆使してきた。一例は、核燃料再処理施設でのNpの混入による腐食加速現象が、Npがステンレス鋼表面で還元され腐食が進行し、還元されたNpがバルク溶液中に再酸化されるため、微量のNp混入でも腐食が加速されることを示した。また、軽水炉内での放射線環境で生成する過酸化水素の影響についても評価する手法に関しても紹介した。

Structural engineering studies on reinforced concrete structure using neutron diffraction

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*; Harjo, S.

Materials Research Proceedings, Vol.2, p.25 - 30, 2017/00

https://doi.org/10.21741/9781945291173-5

これまでの研究において、コンクリート内部の鉄筋の応力分布を測定するうえで、中性子回折法はひずみゲージ法に代わる新たな測定技術になりうることが示された。本研究においては、鉄筋コンクリート構造の構造力学研究における中性子回折法のさらなる可能性を見出すために、中性子回折法による付着応力度評価の可能性について検討した。中性子回折法により測定した付着応力度分布には、鉄筋とコンクリート間の不均一な付着状態を示唆するいくつかのピークが見られた。この結果は、位置分解能の高い中性子回折法により、鉄筋の節周りに生じる局所的な付着抵抗状態の評価が可能であることを示している。中性子回折法により測定した付着応力度分布は、鉄筋コンクリート構造における鉄筋とコンクリート間の付着メカニズムの詳しい理解につながるものと期待される。

Determination of Pd in Pd recovered by laser-induced photoreduction with inductively coupled plasma mass spectrometry

浅井 志保; 蓬田 匠; 佐伯 盛久*; 大場 弘則*; 半澤 有希子; 堀田 拓摩; 北辻 章浩

Analytical Chemistry, 88(24), p.12227 - 12233, 2016/12

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b03286

放射性廃棄物中の放射能インベントリを合理的に積算するためには、実廃棄物の分析値によって裏付けられた信頼性の高い放射能評価値が不可欠である。Pdは、高レベル放射性廃棄物(HLW)の主要な発生源である使用済燃料中に存在し、HLWの放射能評価対象核種の1つとされている。しかしながら、測定が困難であるため実測値の報告例がなくHLW中存在量は未評価である。本研究では、ICP-MSによる使用済燃料中Pdの定量を目的とし、パルスレーザー照射によって誘起されるPdの光還元反応を利用した迅速簡便な分離法を開発した。方法の妥当性検証のため使用済燃料試料に適用したところ、20分のレーザー照射によって使用済燃料試料中に存在する約90%のPdが回収され、かつ不純物がほとんど存在しない純粋なPd沈殿が得られた。したがって、不純物による測定干渉がない正確なPd定量値が得られ、初めての実測例となった。

Temporal variation of dose rate distribution around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station using unmanned helicopter

眞田 幸尚; 織田 忠; 鳥居 建男

Applied Radiation and Isotopes, 118, p.308 - 316, 2016/12

https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.09.008

福島第一原子力発電所事故により飛散した放射性セシウムの環境中への影響を調査するため、無人ヘリコプター(unmanned helicopter)に放射線検出器を搭載した放射線モニタリングシステム(Unmanned helicopter monitoring system: UHMS)が開発された。UHMSは、主に福島第一原子力発電所周辺のモニタリングに利用され、2012年2015年までに6回のモニタリングを実施した。これらの結果を比較すると、放射線分布の変化傾向が定量的に明らかとなった。

希土類元素・トリウムおよびウランの堆積岩中における保持状態; 北海道幌延地域における調査例

村上 拓馬; 笹本 広; 水野 崇

地球化学, 50(4), p.299 - 317, 2016/12

http://doi.org/10.14934/chikyukagaku.50.299

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価に関して、地層中における長期にわたる物質の移動現象を調査するための手法開発が重要である。本研究では、幌延地域の地下深部に分布する堆積岩(声問層および稚内層)を一例に、希土類元素、トリウムおよびウランの分布(保持)状態を調査した。また、水理地質特性や岩相の違いによるこれら元素の分布状態への影響についても検討した。その結果、声問層および稚内層中の希土類元素やトリウムは、陸域起源の砕屑物由来の鉱物や堆積物埋没後の続成作用の過程で生じた二次鉱物に保持されており、地層の違いに依らず比較的均質に分布していると考えられた。また、ウランは、堆積時あるいは続成作用の過程の中で有機物への吸着や有機物の分解に伴う還元環境の形成により地層中に固定され、現在に至るまで長期にわたり保持されてきたと推察された。さらに、水理地質特性・岩相の違いによるこれらの元素の分布状態への影響は認められなかった。

Chemical properties of rutherfordium (Rf) and dubnium (Db) in the aqueous phase

永目 諭一郎; Kratz, J. V.*; Schdel, M.*

EPJ Web of Conferences, 131, p.07007_1 - 07007_8, 2016/12

BB2016-0022.pdf:0.96MB

https://doi.org/10.1051/epjconf/201613107007

Recent studies of the chemical separation and characterization experiments of superheavy elements, rutherfordium (Rf) and dubnium (Db), conducted atom-at-a-time in aqueous phases, are reviewed. A short description on experimental techniques based on partition methods, specifically automated rapid chemical separation systems, is also given. A newly developed experimental approach to investigate single atoms of the heaviest elements with an electrochemical method is introduced. Perspectives for aqueous-phase chemistry experiments on heavier elements are briefly discussed.

黒雲母の塑性変形を伴う破砕帯の活動年代; FT熱年代解析による制約

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*

フィッション・トラックニュースレター, (29), p.5 - 7, 2016/12

http://ftrgj.org/FTNLs/FTNLparts/sueoka16.pdf

もんじゅ敷地内の破砕帯は、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴う。これらについて、アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析により、変形年代の制約を試みた。AFT年代は50-17Maを示し、最新活動面沿いでは相対的に若い年代を示す、全体としては約19Maに貫入した玄武岩からの距離に応じて若くなる、という傾向が見られた。これらのデータを基に検討を加えた結果、破砕帯周辺が黒雲母の塑性変形温度に達した時期は、68-50Maの花崗岩貫入後の急冷時と約19Maの玄武岩貫入時であり、破砕帯沿いの変形はこれらの時期に生じたと解釈できる。

Thermo 2016 in Maresiasの参加報告

末岡 茂; 田上 高広*

フィッション・トラックニュースレター, (29), p.26 - 28, 2016/12

http://ftrgj.org/FTNLs/FTNLparts/thermo16.pdf

第15回熱年代学国際会議(Thermo2016)が、2016年9月19日から9月23日にかけて、ブラジル、サンパウロ州のMaresiasで開催された。本会議には、世界20ヶ国から131人(+8人の招待講演者)が出席し、口頭44件、ポスター44件の計88件の発表が行われた。これらについて、報告者らの印象に残った講演や雑感などを中心に報告する。

原子の手の長さを測る

金子 政志

現代化学, (549), P. 11, 2016/12

本稿は、原子サイズを計算化学的手法を用いて測量した論文(R. Hoffmannほか、Chem. Eur. J., 22, doi: 10.1002/chem.201602949)を学部生向けに解説したものである。原子サイズの見積もりは、相対論密度汎関数法によって行われており、希ガス元素やdブロック元素の原子半径に対する議論を扱った。

シンポジウム「核燃料サイクル・バックエンドの科学; その研究教育の在り方」と故安俊弘教授の足跡

中山 真一; 奥村 雅彦*; 長崎 晋也*; 榎田 洋一*; 梅木 博之*; 高瀬 博康*; 川崎 大介*; 長谷川 秀一*; 古田 一雄*

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 23(2), p.131 - 148, 2016/12

http://nuce.aesj.or.jp/jnuce/vol23/Jnuce-Vol23-2-p131-148.pdf

平成28年6月25日に東京大学にて、核燃料サイクル・バックエンドに関する研究を支えるためのシンポジウム「核燃料サイクル・バックエンドの科学 -その研究教育の在り方-」が開催された。限られた参加者による限られた時間内のシンポジウムであったが、この分野に身を置いてきた参加者による闊達な意見交換がなされ、今後の議論につながる意見を共有できた。このシンポジウムの内容を報告するとともに、本シンポジウムの企画者のひとりであり、シンポジウム直前に亡くなられたカリフォルニア大学バークレー校の安俊弘(Joonhong Ahn)教授に対する追悼の意を表し、本紙面を借りてその功績を紹介する。

One-year measurements of -ray background using a high-purity germanium detector

迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有

保健物理, 51(4), p.245 - 250, 2016/12

https://doi.org/10.5453/jhps.51.245

本研究では、高純度ゲルマニウム半導体検出器による線バックグラウンドを年間測定した。この結果、線カウント(Pb, Bi)と室内ラドン濃度の間に相関はなかった。これは、窒素ガスを検出器周辺へ導入することで、ラドンが十分に除去されていることを示している。また、主な天然核種のカウントは、年間を通じて数%数十%変動していたが、特徴的な季節変動はみられなかった。さらに、一年間で得られた全ての線スペクトルを加算すると、通常の短時間測定では検出されない中性子誘導線のピークが観察された。本研究で得られたデータは、線スペクトロメトリの実践に有用な情報を与えると考えられる。

低エネルギーイオンドーピングによるカーボンアロイ形成とその吸着脱硫への応用

下山 巖

放射線と産業, (141), p.7 - 11, 2016/12

化石燃料の脱硫は水素製造における必須のプロセスである。従来の水素化脱硫に代わる新たな手法として提案されている吸着脱硫では安定で高機能の活性炭吸着材の開発が求められているため、発表者は低エネルギーイオンビームでヘテロ原子ドーピングを行った炭素材料(カーボンアロイ)に対しチオフェン吸着特性のドーパント依存性を調べた。15族の窒素とリンをグラファイト表面にドーピングした場合、窒素よりもリンの方がチオフェン吸着に対して優れた効果を持つこと、及び室温と高温のグラファイトにリンドーピングを行うと室温ドーピングした試料の方が10倍以上優れたチオフェン吸着能を示すことを見いだした。X線吸収分光法を用いた局所構造解析により両者のリンの構造が異なることを明らかにし、室温ドーピングでは曲面構造が形成されたことにより高い吸着特性を持つことを示した。以上の結果は低エネルギーイオンビームによるカーボンアロイ開発の可能性を示している。

Local fields at nonmagnetic impurity sites in a perovskite

佐藤 渉*; 小松田 沙也加*; 長 明彦; 佐藤 哲也; 大久保 嘉高*

Hyperfine Interactions, 237(1), p.113_1 - 113_6, 2016/12

https://doi.org/10.1007/s10751-016-1325-2

局所磁気および構造の研究を目的に、ペロブスカイト型マンガン酸化物 ( 250K)に導入したCd ( Cd)およびCd( In)プローブ核における磁気超微細場と電場勾配を、時間微分摂動角相関分光法を用いて測定した。77Kの強磁性相において、La/Ca Aサイト上の非磁性Cd核では、ごくわずかなsupertransferred magnetic hyperfine field(SMHF)(0.014T)が明確な電場勾配とともに観察された。この現象は、我々が以前AサイトのCeプローブ核について測定した大きな磁気超微細場(=6.9T)が、隣接するMnイオンからのSMHFによって配向された4スピンの寄与に由来することを示唆している。

Contrast variation by dynamic nuclear polarization and time-of-flight small-angle neutron scattering, 1; Application to industrial multi-component nanocomposites

能田 洋平*; 小泉 智*; 増井 友美*; 間下 亮*; 岸本 浩通*; 山口 大輔; 熊田 高之; 高田 慎一; 大石 一城*; 鈴木 淳市*

Journal of Applied Crystallography, 49(6), p.2036 - 2045, 2016/12

https://doi.org/10.1107/S1600576716016472

We have reported the first attempt with dynamic nuclear polarization (DNP) and contrast variation small-angle neutron scattering (SANS) experiments on model mixtures for industrial tyres conducted at the MLF of J-PARC. We performed time-of-flight SANS (TOF-SANS) experiments, employing neutrons with a wide range, which causes imperfect neutron polarization and variations in the coherent and incoherent scattering lengths. By carefully eliminating the effect of imperfect neutron polarization, separation of the partial scattering functions was successfully demonstrated for the ternary system styrene-butadiene-rubber/silica/carbon.

Phase transitions and polymerization of CH-CF cocrystal under extreme conditions

Wang, Y.*; Wang, L.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Andrzejewski, M.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Katrusiak, A.*; Meng, Y.*; Liao, F.*; et al.

Journal of Physical Chemistry C, 120(51), p.29510 - 29519, 2016/12

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b11245

芳香族分子を加圧重合(PIP)すると飽和炭素ナノ構造を作ることができる。強く-結合した積層ユニットとしてCH-CF不可物は超分子化学に広く適用され、PIPのよい事前構造体を提供する。本研究では、高圧下におけるCH-CF共結晶の構造変化とその後のPIPプロセスを調べた。ラマン分光、IR、シンクロトロンX線および中性子回折によって、4つの新しい分子複合体相V、VI、VIIおよびVIIIが同定され、特徴づけられた。V相は、低温で観察される相とは異なり、傾斜した柱状構造を有する。VI相およびVII相は、V相と類似の構造を有する。VIII相は、触媒なしで25GPa以上で不可逆的に重合し、sp(CH/F)物質を生成する。-の相互作用は、0.5GPa以下でも依然として支配的であるが、さらに高圧下では過度に進行する。この現象は、超分子相転移および重合プロセスを議論するために重要である。

Determination of optimal vapor pressure data by the second and third law methods

中島 邦久

Mass Spectrometry (Internet), 5(2), p.S0055_1 - S0055_6, 2016/12

https://doi.org/10.5702/massspectrometry.S0055

平衡蒸気圧データは、蒸気種だけでなく凝縮相の熱力学的性質を調べる際にも利用されているが、蒸気圧データについては、2桁あるいはそれ以上の違いがあることは珍しいことではない。本報告では、蒸気圧測定における信頼性向上のために、第二法則,第三法則処理と呼ばれる手法を用いた新しいデータ解析の手法を提案している。この手法をセシウムメタボレート, CsBOや銀の蒸気圧測定データに対して適用した結果、信頼性の高い蒸気圧データの選定につながることが分かった。この新しい熱力学的手法では、測定データの取り扱いにおいて、特別なテクニックや経験を必要とせず、測定手法に関係なく汎用性もあることから蒸気圧測定における信頼性向上のための手法として役に立つと考えられる。

内管加熱二重管における海水の非沸騰熱伝達への影響

上澤 伸一郎; Liu, W.; Jiao, L.; 永武 拓; 高瀬 和之; 柴田 光彦; 吉田 啓之

日本原子力学会和文論文誌, 15(4), p.183 - 191, 2016/12

https://doi.org/10.3327/taesj.J15.024

東京電力福島第一原子力発電所事故において、炉心の冷却のために海水が注入された。炉心が海水に晒されたことはこれまで経験がなく、海水注入による冷却材の物性値の変化や海水塩の析出が炉心の冷却能力へ与えた影響についての理解が求められる。また、現在の炉内状況把握のため、海水の伝熱流動評価モデルの作成が必要不可欠である。本論文では、非沸騰条件における二重管流路内の温度計測と流速分布計測を実施し、人工海水の伝熱流動特性について、純水やNaCl溶液との比較検証を行い、海水の伝熱流動評価モデルの作成を試みた。その結果、本実験においては、レイノルズ数2300[-]以上の強制対流域では、純水のみならず、人工海水やNaCl溶液においてもその伝熱流動特性はDittus-Boelterの式で示せることが確認されたとともに、加熱二重管内の流速分布においても作動流体に対する違いは見られなかった。自然対流が混じる共存対流の乱流域においても、人工海水やNaCl溶液のヌッセルト数は、純水と同様にグラスホフ数やプラントル数、レイノルズ数の無次元数で整理できた。このように、海水の物性値を考慮すれば、海水単相流の伝熱流動特性は、純水と同様の既存の伝熱流動評価モデルで評価できることが明らかにされた。

Effect of thermo-mechanical treatments on nano-structure of 9Cr-ODS steel

岡 弘; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 矢野 康英; 上羽 智之; 皆藤 威二; 大沼 正人*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.346 - 352, 2016/12

https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.10.007

The effect of thermo-mechanical treatments (TMTs) on the evolution of nano-structure in an oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic/martensitic steel (Fe-9Cr-2W-0.22Ti-0.36YO) was investigated. TMTs involve hot extruding and subsequent forging, which are expected to be part of a future industrial-scale manufacturing process of the ODS steel. It was shown that the ODS steel was composed of two phases - a fine-grained residual ferrite phase and a transformable martensite phase. The number density of the nano-sized particles in the residual ferrite phase was significantly higher than that in the martensite phase. The TMTs did not significantly affect the number density, but slightly affected the size distribution of the nano-sized particles in both ferrite phase and martensite phase. Moreover, the volume fraction of the residual ferrite phase decreased after TMTs. In summary, the TMT conditions could be a parameter which affects the nano-structure of the ODS steel.

Effect of dissolved gas on mechanical property of sheath material of mineral insulated cables under high temperature and pressure water

武内 伴照; 中野 寛子; 上原 聡明; 土谷 邦彦

Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.451 - 454, 2016/12

https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.06.018

無機絶縁(MI)ケーブルは、耐熱性,絶縁性及び機械的強度に優れ、原子力用計測機器の計測線として使用されている。日本が提案する核融合炉ブランケットは高温高圧水で冷却する方式であるが、軽水炉及び核融合炉の運転時には、水の放射線分解により、溶存ガス量が変化し、シース材に影響を与えることが懸念されている。本研究は、シース材としてSUS304及びSUS316を選定し、高温高圧水中の溶存酸素,水素及び窒素量の変化による機械的特性への影響をSSRT試験により調べた。まず、PWRの高温高圧水環境下325C15MPaで溶存酸素量約6ppmの条件下において、ひずみ速度の影響を調べた。その結果、両鋼材ともに、ひずみ速度が遅いほうが引張強度が高かった。一方、溶存窒素量約20ppm程度の試験では、ひずみ速度が遅いほうが引張強度は低く、破断伸びが小さかった。破断面のSEM観察を行ったところ、試料表面部に脆性的破面が見られ、その表面深さは、ひずみ速度が遅いもの、すなわち高溶存窒素環境をより長時間経験した試料のほうが深かった。さらに、窒素に加えて溶存水素量を約50ppbにして行った試験では、窒素単独時よりもわずかに脆性破面率が高く、引張強度が低かった。以上から、高温高圧水環境において、溶存水素とともに、溶存窒素もステンレス鋼の機械的特性に影響を与えることが分かった。

Strength anisotropy of rolled 11Cr-ODS steel

丹野 敬嗣; 矢野 康英; 岡 弘; 大塚 智史; 上羽 智之; 皆藤 威二

Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.353 - 359, 2016/12

BB2015-1727.pdf:6.74MB

https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.02.009

核融合炉のブランケットおよび高速炉の燃料被覆管といった炉内機器の材料は、高熱流束と中性子重照射にさらされるため、高温強度と耐照射性に優れている必要がある。その候補材料として酸化物分散強化型(ODS)鋼の開発が進められている。原子力機構(JAEA)では先進高速炉の燃料被覆管用に9Crおよび11Cr-ODS鋼の開発を進めている。本研究ではJAEA-11Cr-ODS鋼を圧延し、その異方性を評価するため、圧延方向と横断方向について引張試験とクリープ試験を700Cで実施した。その結果、引張強さでは異方性を示さなかったが、クリープ強度では明瞭な異方性を示した。各種観察と元素分析の結果、クリープ強度異方性はTi析出物を内包した旧粉末境界が原因であると分かった。

The Reaction mechanism of polyalcohol dehydration in hot pressurized water

Ruiz-Barragan, S.*; Ribas Ario, J.*; 志賀 基之

Physical Chemistry Chemical Physics, 18(47), p.32438 - 32447, 2016/12

https://doi.org/10.1039/C6CP05695D

反応場として熱水の使用は、グリーンケミストリー分野において非常に有望な技術である。これを活用するにあたり、熱水における反応機構を解明することが重要である。本研究では、熱水における2,5-ヘキサンジオールの脱水の反応機構について、ストリング法, メタダイナミクス法, 分子動力学法という三つの異なる第一原理シミュレーションを用いて研究を行った。その結果、この反応はプロトン化、結合交替と脱プロトン化を含む反応全体において、安定な中間体を形成することなく、連続的に進行することがわかった。この際、周囲の水の作る水素結合ネットワークは、反応の開始時と終了時における効率的なプロトンリレーを促す上で重要な役割を持っていることが明らかになった。この反応は36kcal/molのエネルギー障壁のあるSN2経路を取ることがわかり、実験で観測されている高い立体選択性と反応速度に一致する結果を得た。

Azimuthally anisotropic emission of low-momentum direct photons in Au+Au collisions at = 200 GeV

Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他545名*

Physical Review C, 94(6), p.064901_1 - 064901_14, 2016/12

AA2016-0473.pdf:0.66MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.064901

The PHENIX experiment at the BNL Relativistic Heavy Ion Collider has measured second- and third-order Fourier coefficients of the azimuthal distributions of direct photons emitted at midrapidity in Au+Au collisions at = 200 GeV for various collision centralities. Combining two different analysis techniques, results were obtained in the transverse momentum range of GeV/. At low the second-order coefficients, , are similar to the ones observed in hadrons. Third-order coefficients, , are nonzero and almost independent of centrality. These new results on and , combined with previously published results on yields, are compared to model calculations that provide yields and asymmetries in the same framework. Those models are challenged to explain simultaneously the observed large yield and large azimuthal anisotropies.

Characterization of the insoluble sludge from the dissolution of irradiated fast breeder reactor fuel

粟飯原 はるか; 荒井 陽一; 柴田 淳広; 野村 和則; 竹内 正行

Procedia Chemistry, 21, p.279 - 284, 2016/12

BB2015-3214.pdf:0.31MB

https://doi.org/10.1016/j.proche.2016.10.039

Insoluble sludge is generated in reprocessing process. Actual sludge data, which had been obtained from the dissolution experiments of irradiated fuel of fast reactor "Joyo" were reevaluated especially from the view point of the characterization of sludge. The yields of sludge were calculated from the weight and there were less than 1%. Element concentrations of sludge were analyzed after decomposing by alkaline fusion. As the results, molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium and palladium accounted for mostly of the sludge. From their chemical compositions and structure analyzed by XRD show good agree that main component of sludge is MoRuRhPdTc regardless of the experimental condition. At the condition of reprocessing fast breeder fuel, it is indicated that molybdenum and zirconium in dissolved solution is low, therefore zirconium molybdate hydrate may not produce abundant amount in the process.

Effect of sludge behavior on performance of centrifugal contactor

坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行

Procedia Chemistry, 21, p.495 - 502, 2016/12

BB2016-0040.pdf:0.51MB

https://doi.org/10.1016/j.proche.2016.10.069

The effects of sludge behavior on performance of centrifugal contactor were investigated. The sludge accumulation in the centrifugal contactor was observed only in the rotor during the operation. Based on the sludge accumulation behavior, the effects of sludge accumulation in the rotor on performance of phase separation and of extraction were investigated using several types of rotors which simulated the different sludge accumulation levels in the separation area. It was confirmed that sludge accumulation in the rotor would affect the phase separation performance, but not affect the extraction performance. This tendency can be explained by the structure of the centrifugal contactor, in which extraction reaction and phase separation proceed mainly in the housing and rotor, respectively.

On the structure observed in the in-flight He( reaction at J-PARC

関原 隆泰; Oset, E.*; Ramos, A.*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2016(12), p.123D03_1 - 123D03_27, 2016/12

AA2016-0237.pdf:1.53MB

https://doi.org/10.1093/ptep/ptw166

In this contribution we theoretically investigate what is the origin of the peak structure observed in the E15 experiment of the in-flight He( reaction at J-PARC, which could be a signal of the lightest kaonic nuclei, that is, the state. For the investigation, we evaluate the invariant mass spectrum assuming two possible scenarios to interpret the experimental peak. One assumes that the resonance is generated after the emission of an energetic neutron from the absorption of the initial , not forming a bound state with the remaining proton. The other scenario implies that, after the emission of the energetic neutron, a bound state is formed. Our results show that the experimental signal observed in the in-flight He( reaction at J-PARC is qualitatively well reproduced by the assumption that a bound state is generated in the reaction, definitely discarding the interpretation in terms of an uncorrelated state.

金属粉末直噴型レーザーコーティングプロセスの計算科学シミュレーション

村松 壽晴

レーザー研究, 44(12), p.799 - 803, 2016/12

https://doi.org/10.2184/lsj.44.12_799

本稿では、加工材料にレーザー光が照射されてから加工が完了するまでの複合物理過程を定量的に取扱えるようにするために開発中の、計算科学シミュレーションコードSPLICEの概要と評価例、およびオーバーヘッドの大幅低減を目指し、SPLICEコードをディジタルモックアップ装置として利用するフロントローディング実現に対する見通しを述べる。

加速器質量分析による日本刀のC年代と暦年代

永田 和宏*; 松原 章浩*; 國分 陽子; 中村 俊夫*

鉄と鋼, 102(12), p.736 - 741, 2016/12

https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.TETSU-2016-036

本研究では、鋼で作られた4種類の日本刀に含まれる炭素の同位体である放射性同位体Cと安定同位体のCとCを加速器質量分析計により定量した。そして、Cの放射性壊変による濃度減少を利用した放射性炭素年代法によりC年代を求め、さらに暦年較正により暦年代を決定した。また、この暦年代と茎に刻印された作者の活動時期とを比較し、刀の製作年代を検証した。放射性炭素年代より求めた暦年代と、作者名や作者が活動した年代に木炭の樹齢を考慮すると、最も古くかつ確率密度の高い年代が刀の制作年代に対応することが分かった。

福島県沖海域を対象とした海洋拡散予測システムの開発と検証

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 72(2), p.I_451 - I_456, 2016/11

http://doi.org/10.2208/kaigan.72.I_451

福島第一原子力発電所事故を教訓として、緊急時に放射性核種の海洋拡散を予測するシステムの必要性が高まっている。日本原子力研究開発機構(JAEA)では海洋拡散予測システムの開発を行ってきたが、本研究ではダウンスケーリングによる沿岸域の高解像度モデルを導入することで、システムを高度化することを目的とした。さらに、本システムを福島第一原子力発電所事故に適用することで、これまで再現することが困難であった水平スケールが数キロメートルのサブメソスケールの海象に伴うCsの海洋中移行過程を解析し、システムの検証を行った。その結果、シミュレーションによる流速場は人工衛星で観測された時空間変動をよく捉えつつ、高解像度化に伴うフロントや渦の強化を表現できていること、及び、沿岸域、中深層でのCs濃度分布の再現性の向上が確認された。また、事故から約3か月間、福島県沖海域では海面冷却や前線不安定に伴うサブメソスケールの渦が卓越し、それらの渦により強化された下降流により、Csが中深層に活発に輸送されていた可能性が示唆された。

高速炉の炉心安全性試験EAGLEプロジェクト; カザフスタンとの研究協力

神山 健司; 佐藤 一憲; 久保 重信

エネルギーレビュー, 36(11), p.46 - 49, 2016/11

日本原子力研究開発機構がカザフスタン共和国国立原子力センターとの研究協力として実施してきたナトリウム冷却高速炉の炉心安全を対象とした試験研究EAGLEプロジェクトについて、研究の経緯、概要、これまでの実施状況と成果について紹介する。

福島第一原子力発電所現状視察

須藤 俊幸

技術士, 28(11), p.8 - 11, 2016/11

福島第一原子力発電所の事故から5年が経過し、原子力・放射線部会では発電所の現状を自ら確認し、技術士として情報発信すべく見学会を主催した。集合地点から発電所間の移動の際の風景、発電所での各原子炉、汚染水処理、構内、労働環境の改善等の状況について報告する。廃止措置に向けて現場は変化し続け、必ずしも順調とはいえないが粘り強く地道に進展している。関係者の真摯な努力と使命感に感銘を受けた。

全反射高速陽電子回折による金属表面上のグラフェン・シリセンの構造決定

深谷 有喜

表面科学, 37(11), p.547 - 552, 2016/11

https://doi.org/10.1380/jsssj.37.547

本稿では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法による金属基板上のグラフェンとシリセン(グラフェンのシリコン版)の構造決定について紹介する。グラフェン(シリセン)におけるバックリング(座屈構造)の有無や基板との間隔は、基板上に吸着したグラフェン(シリセン)の物性の起源を調べるうえで重要な因子である。本研究では、TRHEPDの表面敏感性を利用して、CoとCu基板上のグラフェンとAg基板上のシリセンにおけるこれらの構造パラメータを決定した。

Deceleration processes of secondary electrons produced by a high-energy Auger electron in a biological context

甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏; 藤井 健太郎; 渡辺 立子

International Journal of Radiation Biology, 92(11), p.654 - 659, 2016/11

https://doi.org/10.1080/09553002.2016.1195933

We performed a fundamental study of deceleration of low-energy electron ejected from water to predict clustered DNA damage formation involved in the decelerating electrons in water using a dynamic Monte Carlo code included Coulombic force between ejected electron and its parent cation. The decelerating electron in water was recaptured by the Coulombic force within hundreds of femtosecond. We suggested that the return electron contribute to modification of DNA damage because the electron will recombine to electric excited states of the parent cation, or will be prehydrated in water layer near the parent cation in DNA. Thus effect of the Coulombic force plays a significant role in evaluation of DNA damage involved in the electron deceleration in water.

Evaluation of neutron response of criticality accident alarm system detector to quasi-monoenergetic 24 keV neutrons

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 八島 浩*

JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.050005_1 - 050005_6, 2016/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.11.050005

The criticality accident alarm system (CAAS), recently developed and installed at the Tokai Reprocessing Plant of the Japan Atomic Energy Agency, consists of a plastic scintillator combined with a cadmium-lined polyethylene moderator and thereby responds both to neutrons and rays. To evaluate the neutron absorbed dose rate response of the CAAS detector, a 24 keV quasi-monoenergetic neutron irradiation experiment was performed at the B-1 facility of Kyoto University Research Reactor. The evaluated neutron response of the detector was confirmed to be in reasonably good agreement with the prior computer-predicted response.

Development of micro-structured fluorescent plates for high-resolution imaging

酒井 卓郎; 安田 良; 飯倉 寛; 松林 政仁

JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.020005_1 - 020005_6, 2016/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.11.020005

We have developed novel fluorescent plates for high-resolution imaging. The devices consist of capillary plates and fine phosphor grains, namely each capillary is filled with the grains. We used the capillary plates (HAMAMATSU, J5112-25D25U1TB) as substrates. The thickness of the plate is 1 mm and the diameter of each hole is 25 m. The phosphor grains are sifted silver-activated zinc sulfide (ZnS:Ag). The mean particle size is approximately 7 m. The fabricated fluorescent plates are observed using an optical microscope and a scanning electron microscope. The observation results show that all capillaries are filled with grains very well. The imaging experiment is performed using a small X-ray source. The results show that the fluorescent plates are expected to be compatible with both spatial resolution and detection efficiency.

Measurement of radioactive contamination on work clothing of workers engaged in decontamination operations

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 星 勝也

JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.070003_1 - 070003_7, 2016/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.11.070003

To rationally judge the necessity of the contamination screening measurements required in the decontamination work regulations, a field study of the surface contamination density on the clothing of the workers engaged in decontamination operations was performed. The clothing and footwear of 20 workers was analyzed by high-purity germanium (HPGe) -ray spectroscopy. The maximum radiocesium activities (Cs + Cs) observed were 3600, 1300, and 2100 Bq for the work clothing, gloves, and boots, respectively, and the derived surface contamination densities were below the regulatory limit of 40 Bq/cm. The results of this field study suggest that the upper bounds of the surface contamination density on the work clothing, gloves, and boots are predictable from the maximum soil loading density on the surface of clothing and footwear and the radioactivity concentration in soil at the site.

Effect of hydrocarbons on the efficiency of catalytic reactor of detritiation system in an event of fire

枝尾 祐希; 佐藤 克美; 岩井 保則; 林 巧

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(11), p.1831 - 1838, 2016/11

https://doi.org/10.1080/00223131.2016.1164637

Detritiation system of a nuclear fusion plant is mandatory to be designed and qualified taking all the possible extraordinary situations in addition to that in a normal condition carefully into consideration. We focused on the change in efficiency of tritium oxidation of a catalytic reactor in an event of fire where the air accompanied with hydrocarbons, water vapor and tritium is fed into a catalytic reactor at the same time. Our test results indicated; (1) tritiated hydrocarbon produces significantly by reaction between tritium and hydrocarbons in a catalytic reactor; (2) there is little possibility of degradation in detritiation performance due to tritiated hydrocarbons produced in the catalyst reactor are combusted; (3) there is no possibility of uncontrollable rise in temperature of the catalytic reactor by heat of reactions; and (4) saturated water vapor enables to poison the catalyst temporarily and degrades the detritiation performance. Our investigation indicated a saturated water vapor condition without hydrocarbons would be the dominant scenario to determine the amount of catalyst for the design of catalytic reactor of the detritiation system.

Year-round variations in the fluvial transport load of particulate Cs in a forested catchment affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

松永 武; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 武藤 琴美; 都築 克紀; 西村 周作; 小嵐 淳; 乙坂 重嘉; 佐藤 努*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 310(2), p.679 - 693, 2016/11

AA2015-0821.pdf:3.78MB

https://doi.org/10.1007/s10967-016-4840-3

福島第一原子力発電所事故に由来する放射性Csの森林集水域からの流出挙動とその変動要因を解明するために、渓流水中の懸濁態放射性Csの流出量を2012年から2年間連続して測定した。懸濁態Csの流出は、流域からの懸濁物質の流出と密接な関係があり、降雨量の多い8-9月に増加した。Csは懸濁物質中の粘土鉱物に強く結びついており、流下中に水中に溶存しないことが、鉱物同定及び抽出実験の結果より示唆された。また、単位懸濁物質量あたりのCs濃度は、2012年から徐々に低下していた。これらの結果より、懸濁態Csの流出量は、降雨量に関連した懸濁物質量の変動と、懸濁物質中のCs濃度の経年変化の両方の影響を受けて変化していることが明らかとなった。

原子力発電所事故後の汚染地域における住民の被ばく線量評価と管理に関する研究

高原 省五

環境衛生工学研究, 30(4), p.12 - 30, 2016/11

本稿は著者の学位論文の一部を要約した紹介記事である。著者の学位論文は、福島第一原子力発電所事故後の住民の被ばく線量評価と管理について以下の3点に取り組んでいる。(1)環境モニタリングに結果に基づいて複数経路からの被ばく線量を評価するモデルの開発、(2)汚染の空間的変動及び生活習慣の個人差を考慮した確率論的な線量評価手法の開発、そして、(3)原子力事故後の汚染地域の管理における社会的・倫理的な課題とその解決方法の検討である。本稿はこれらのうち、(1)及び(2)について、沈着物からの外部被ばくと土壌の直接摂取からの内部被ばくによる被ばく線量評価モデルの開発と、汚染濃度の空間的変動と生活習慣の個人差を考慮するために確率論的な線量評価手法を開発した成果について記載した。

Flux pinning properties in YBCO films with growth-controlled nano-dots and heavy-ion irradiation defects

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 浦口 雄世*; 末永 桃太郎*; 牧原 隆博*; 藤吉 孝則*; 石川 法人

Physica C, 530, p.72 - 75, 2016/11

https://doi.org/10.1016/j.physc.2016.04.011

重イオン照射法により向上した超伝導状態のYBCO薄膜における磁束ピニング特性を、さらに向上させるためにBaSnOナノドットを薄膜内に導入し、その効果を調べた。その結果、ナノドットを導入した場合、単に重イオン照射した試料よりも、特に磁場方向が軸方向に近い方向の条件で、顕著な磁束ピニング特性の向上が見られた。重イオン照射欠陥とナノドットを組み合わせることにより、全方位的な磁場方向条件での磁束ピニング特性の向上が達成できる可能性を示すことができた。

Measurements of directed, elliptic, and triangular flow in Cu+Au collisions at =200 GeV

Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他397名*

Physical Review C, 94(5), p.054910_1 - 054910_18, 2016/11

AA2016-0472.pdf:0.98MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.054910

Measurements of anisotropic flow Fourier coefficients () for inclusive charged particles and identified hadrons , , , and produced at midrapidity in Cu+Au collisions at = 200 GeV are presented. The data were collected in 2012 by the PHENIX experiment at the Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC). The particle azimuthal distributions with respect to different-order symmetry planes , for 1, 2, and 3 are studied as a function of transverse momentum over a broad range of collision centralities. Mass ordering, as expected from hydrodynamic flow, is observed for all three harmonics. The charged-particle results are compared with hydrodynamical and transport model calculations. We also compare these Cu+Au results with those in Cu+Cu and Au+Au collisions at the same and find that the and , as a function of transverse momentum, follow a common scaling with .

Improvement of ex-vessel molten core behavior models for the JASMINE code

松本 俊慶; 川部 隆平; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2016/11

シビアアクシデント時に溶融炉心が圧力容器外に放出される場合の格納容器破損防止対策として、事前注水や格納容器スプレイによりペデスタルやキャビティに予め水を張ることが考えられている。このときの燃料デブリ冷却性を評価するため、JASMINEコードの溶融炉心挙動モデルを改良した。溶融炉心がジェット状に水中に落下する際、水との相互作用により粒子状のデブリを放出する(ブレークアップ)。冷却性に影響を及ぼすデブリ粒径分布の取り扱いを改良し、スウェーデン王立工科大学(KTH)で実施されたジェットブレークアップ実験DEFOR-Aの解析を行い、実験結果と比較した。また、溶融ジェットが床面に到達するとメルトプールを形成し、水平方向に広がる。冷却性評価で重要となる広がり面積を評価するため、クラスト形成モデル等を導入し、同じくKTHで実施されたメルト広がり実験PULiMSの解析を行い、実験結果と比較した。両現象の評価精度の向上に向けて、さらなる改良点を検討した。

Development of air cooling performance evaluation method for fuel debris on retrieval of Fukushima Daiichi NPS by dry method, 2; Outline of numerical method and preliminary analysis of free convection around fuel debris

山下 晋; 上澤 伸一郎; 吉田 啓之

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11

福島第一原子力発電所廃止措置における燃料デブリ取り出し工法において、気中工法が検討されている。気中における燃料デブリの冷却能力の検討が、この工法実現のための重要な課題であるといえる。しかしながら、燃料デブリの形状や表面温度には大きな不確かさがあり、冷却能力を評価するには、それらの影響を含めて自然対流による冷却能力を評価する必要がある。そこで原子力機構では、JUPITERコードを使って、燃料デブリの自然対流による冷却能力を評価できる手法の開発を行っている。本報では、解析手法の概要と予備解析として実施した、模擬体系での自然対流による燃料デブリから気中への熱伝達の評価結果等について発表する。

Water experiments on thermal striping in reactor vessel of advanced sodium-cooled fast reactor; Influence of flow collector of backup CR guide tube

小林 順; 江連 俊樹; 田中 正暁; 上出 英樹

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2016/11

原子力機構は先進的なナトリウム冷却大型高速炉(SFR)の設計研究を実施してきた。燃料集合体からの高温のナトリウムは、制御棒チャンネルからの低温のナトリウムとUIS下部において混合する。炉心出口における流体の混合による温度変動はUIS下部における高サイクル熱疲労の原因となる。原子力機構はSFRのUIS下部における有意な温度変動に対する対策について水流動試験を実施してきた。一方、確実な炉停止のために自己作動型炉停止機構(SASS)が後備炉停止系制御棒に設置されている。後備系制御棒案内管にはSASSの信頼性向上のためにフローコレクタと呼ばれる流れの案内構造を有している。フローコレクタはUIS下部における温度変動に影響を与える可能性がある。本研究は、後備系チャンネル周辺の温度変動にフローコクレタが与える影響について調査したものである。

Development of extreme rainfall PRA methodology for sodium-cooled fast reactor

西野 裕之; 栗坂 健一; 山野 秀将

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/11

The objective of this study is to develop a probabilistic risk assessment (PRA) methodology for extreme rainfall with focusing on decay heat removal system of a sodium-cooled fast reactor. For the extreme rainfall, annual excess probability depending on the hazard intensity was statistically estimated based on meteorological data. To identify core damage sequence, event trees were developed by assuming scenarios that structures, systems and components (SSCs) important to safety are flooded with rainwater coming into the buildings through gaps in the doors and the SSCs fail when the level of rainwater on the ground or on the roof of the building becomes higher than thresholds of doors on first floor or on the roof during the rainfall. To estimate the failure probability of the SSCs, the level of water rise was estimated by comparing the difference between precipitation and drainage capacity. By combining annual excess probability and the failure probability of SSCs, the event trees led to quantification of core damage frequency, and therefore the PRA methodology for rainfall was developed.

Development of air cooling performance evaluation method for fuel debris on retrieval of Fukushima Daiichi NPS by dry method, 3; Heat transfer and flow visualization experiment of free convection adjacent to upward facing horizontal surface

上澤 伸一郎; 柴田 光彦; 山下 晋; 吉田 啓之

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11

A dry method for fuel debris retrieval is proposed for decommissioning of TEPCO's Fukushima Daiichi NPS. However, air cooling performance has not yet been strictly evaluated for the fuel debris. We have developed an evaluation method based on a numerical simulation code, JUPITER, to understand the cooling performance. Moreover, a heat transfer and flow visualization experiment in air is also conducted in order to validate the numerical analysis. In this paper, to decide measurement targets of the experiment, we roughly estimated the heat transfer of the fuel debris exposed to the air. The rough estimation indicated that the evaluation of the free convection and the radiation heat transfer were important to understand the heat transfer of the debris. Considering the estimations, a preliminary experiment for the free convection in air adjacent to upward-facing horizontal heat transfer surface was conducted to discuss applicability of the temperature measurement systems and the flow visualization systems to the experiment for the validation of the JUPITER. By the preliminary experiment, we confirmed that heat transfer temperature, air temperature and emissivity can be measured with thermocouples and the infrared camera. The applicability of a PIV to measure velocity fields of the free convection in air was also confirmed.

Improvements to the simmer code model for steel wall failure based on EAGLE-1 test results

豊岡 淳一; 神山 健司; 飛田 吉春; 鈴木 徹

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11

In this paper, for the purpose establishing more generalized models for the SIMMER code to reproduce the effect of steel component on mixture-to-wall heat transfer in the EAGLE-1 program, the authors performed a model improvement for the SIMMER code to treat the direct contact of the molten steel in a more mechanistic manner. By this model improvement, evaluations with unifying agreement on a result of the EAGLE-1 program using the SIMMER code could be possible.

A Recent experimental program to evidence in-vessel retention by controlled material relocation during core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors

松場 賢一; 神山 健司; 豊岡 淳一; Zuev, V. A.*; Ganovichev, D. A.*; Kolodeshnikov, A. A.*

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2016/11

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故では、炉心領域の溶融燃料が炉心外へ流出することで損傷炉心がより深い未臨界状態に至るとともに、分散燃料が冷却の容易なデブリになると考えられる。このため、制御棒案内管を通じた燃料流出は炉心損傷事故の終息に影響を及ぼす重要な過程である。日本原子力研究開発機構とカザフスタン共和国国立原子力センターとの共同研究EAGLE計画では、制御棒案内管を通じた燃料流出挙動の解明を目的とした炉外試験をはじめとする新たな試験研究を開始した。本報告では、新たに開始した試験研究の進捗について、これまでに得られた試験結果を含めて述べる。

Identification of important phenomena under sodium fire accidents based on PIRT process with factor analysis in sodium-cooled fast reactor

青柳 光裕; 内堀 昭寛; 菊地 晋; 高田 孝; 大野 修司; 大島 宏之

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/11

ナトリウム冷却高速炉のナトリウム燃焼時には、多くの現象が複合して生じる。本研究では、ナトリウム燃焼時の重要現象を同定するためにPIRT手法を適用した。本PIRT手法においては、要因分析を用いて重要度評価を実施する上での適切な評価指標を設定するとともに、要素および事象進展の両分析から関連現象を抽出した。重要度評価は事象進展に評価指標を関連付けて実施して、重要度評価表を完成させた。

Study on spray cooling capability for spent fuel pool at coolant loss accident, 1; Research plan

Liu, W.; 永武 拓; 柴田 光彦; 小泉 安郎; 吉田 啓之; 根本 義之; 加治 芳行

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2016/11

福島第一原子力発電所における事故を踏まえ、原子力発電所や再処理施設にある使用済燃料プールに対しては、冷却機能の喪失によるプール水位の低下に伴う、燃料の温度上昇に起因した燃料破損、再臨界等の事故発生防止のため、注水機能の強化等の安全対策が求められている。この使用済燃料プールにおける安全対策としては、可搬式スプレイによる注水が期待されているが、使用済燃料プールにおける冷却性能に関しては、評価手法が確立されていない。そこで、原子力機構では、事故時における使用済燃料プール挙動評価手法開発の一部として、スプレイ冷却性能評価手法の確立を目的とした研究を行っている。この評価手法開発においては、使用済燃料プールに保管された燃料集合体の冷却に直接関与することが考えられる気液対向流制限(CCFL)や、スプレイにより生成された液滴径がCCFL挙動に及ぼす影響などの基礎的な現象の明確化、及びコード検証用データの取得が必要である。本報では、現象の明確化、検証用データ取得のための試験を含む、本研究の計画について紹介する。