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論文

Reduction and resource recycling of high-level radioactive wastes through nuclear transmutation; Isolation techniques of Pd, Zr, Se and Cs in simulated high level radioactive waste using solvent extraction

佐々木 祐二; 森田 圭介; 伊藤 圭祐; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 高橋 優也*; 金子 昌章*; 大森 孝*; 浅野 和仁*

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference (GLOBAL 2017) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2017/09

高レベル廃液中のPd, Zr, Se, Csは長半減期核種のPd-107, Zr-93, Se-79, Cs-135を有している。高レベル廃液から除去し、核変換により処分することで、環境負荷低減に役立てることができる。これら元素について、PdはMIDOA, NTAアミド、Csはクラウンエーテル、ZrはTODGA, HDEHP, Seはフェニレンジアミンで抽出可能である。それぞれ元素の回収条件について検討した成果について述べる。

論文

Extraction and separation of Se, Zr, Pd, and Cs including long-lived radionuclides

佐々木 祐二; 森田 圭介; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 伊藤 圭祐; 高橋 優也*; 金子 昌章*

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 24(2), p.113 - 122, 2017/06

硝酸溶液からオクタノールまたはドデカン溶媒へのSe, Zr, Pd, Csの溶媒抽出を行った。これら元素は長半減期の核種を含み、高レベル廃液の処理にとってこれら元素の簡便な分離方法の開発が不可欠である。Seはフェニレンジアミン、ZrはHDEHP又はTODGA、PdはMIDOA又はNTAアミドで抽出可能である。CsはDtBuDB18C6を用いて、抽出溶媒を水相の10倍を用いることで90%回収を達成できることを確認した。

論文

J-PARC3MeVリニアックを用いたビームスクレーパの開発

平野 耕一郎; 浅野 博之; 石山 達也; 伊藤 崇; 大越 清紀; 小栗 英知; 近藤 恭弘; 川根 祐輔; 菊澤 信宏; 佐藤 福克; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.310 - 313, 2016/11

単位面積当たりの熱負荷を減らすため、67$$^{circ}$$のビーム入射角を有するビームスクレーパをJ-PARCリニアックのRFQとDTLの間のMEBTで使用している。67$$^{circ}$$ビームスクレーパは粒子数1.47E22個のH$$^{-}$$ビームによって照射された。レーザ顕微鏡を用いてスクレーパのビーム照射による損傷部を観察すると、高さ数百$$mu$$mの突起物が無数にあった。ビームスクレーパの耐電力を調べるため、3MeVリニアックを新たに構築した。2016年末にスクレーパ照射試験を実施する予定である。今回は、J-PARCリニアックのビームスクレーパの現状、及び、ビームスクレーパの照射試験に用いる3MeVリニアックについて報告する。

論文

J-PARC MLFインヒビットシステムの開発

石山 達也; 伊藤 雄一; 菊澤 信宏; 鈴木 隆洋; 大井 元貴; 明午 伸一郎; 酒井 健二; 加藤 裕子

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.714 - 716, 2013/08

J-PARCでは、MLFとMRの両施設へのビーム打ち分け時に、MLFにてMPSが発報すると全ビームが停止となり、正常運転状態にあるMRへのビーム供給も停止してしまう。特にミュオンターゲット移動時にはMPSが必ず発報する仕様となっているため、ビーム行先をMRのみに切り替えてターゲットを移動する運用を行っていた。このビーム行先切り替えの際にも全ビーム停止となる。これらによるMR運転稼働率の低下が問題となっていた。そこで、現状のMLFのMPS信号をMLFインヒビットとして扱い、MLFインヒビット発報時には、MLF行きのビームのみを停止し、MR運転稼働率の向上を図ることとした。勿論、MLFインヒビットを実現するにあたり、安全性を保つことが必須である。今回新たに、MLFインヒビット発報中にMLFにてビーム検出がされた際に、通常のMPSを発報し全ビーム停止を行うロジックを組み込むことで、稼働率向上、安全性確保を両立したMLFインヒビットシステムの構築を行った。

報告書

核破砕中性子源使用済み機器の保守; モデレータ・反射体,陽子ビーム窓

勅使河原 誠; 木下 秀孝; 涌井 隆; 明午 伸一郎; 関 正和; 原田 正英; 伊藤 学; 鈴木 徹; 池崎 清美; 前川 藤夫; et al.

JAEA-Technology 2012-024, 303 Pages, 2012/07

JAEA-Technology-2012-024.pdf:46.04MB

J-PARC構成施設のひとつ核破砕中性子源である物質・生命科学実験施設(MLF)では、中性子を発生するため3GeVまで加速された陽子ビームが、水銀ターゲットに入射する。高エネルギーの陽子や中性子に晒された機器(ターゲット容器,モデレータ,反射体及び陽子ビーム窓)は、照射損傷を受けるため、定期的な交換保守を必要とする。使用済み機器は高度に放射化され、遠隔による交換保守が必要となる。使用済みの機器の交換保守が行える保守シナリオを構築し、必要な設備をホットセル内及びMLF内に導入した。保守シナリオの整合性を確認するため実機を用いて予備試験を行った。本報告書では、使用済み機器(モデレータ・反射体,陽子ビーム窓を対象)について、予備試験を通して得られた知見をもとに、使用済み機器の取り扱いに反映することを目的とし、交換保守に関する問題点と解決策等を報告する。

論文

${it Deinococcus aetherius}$ sp. nov., isolated from the stratosphere

Yang, Y.*; 伊藤 隆*; 横堀 伸一*; 島田 治男*; 板橋 志保*; 佐藤 勝也; 大庭 寛史*; 鳴海 一成; 山岸 明彦*

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 60, p.776 - 779, 2010/04

 被引用回数:23 パーセンタイル:45.41(Microbiology)

A pink pigmented, non-motile, coccoid bacterial strain, ST0316, was isolated from dust samples collected from the stratosphere in Japan. Phylogenetic analysis based on 16S rRNA gene sequences showed that it belonged to the genus ${it Deinococcus}$. DNA G+C content, desiccation tolerance, and resistance to $$gamma$$-rays and UV radiation supported the affiliation of strain ST0316 to the genus ${it Deinococcus}$. Strain ST0316 diverged from recognized species of the genus ${it Deinococcus}$, showing less than 93% similarity values to its closest relatives ${it Deinococcus apachensis}$, ${it D. aerius}$, ${it D. geothermalis}$ and ${it D. murrayi}$. We propose a new species of the genus ${it Deinococcus}$, ${it Deinococcus aetherius}$ sp. nov.

論文

Settlement of materials and life science experimental facility at J-PARC

原田 正英; 明午 伸一郎; 伊藤 学; 壇辻 永治; 高際 勝徳; 高田 弘; 前川 藤夫; 二川 正敏; 中村 充孝; 三宅 康博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.87 - 90, 2009/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.71(Instruments & Instrumentation)

J-PARCのMLFでは、建屋(13万トン)や遮蔽体(8万トン)が非常に重いため、MLF建屋が大きく沈下することが予測される。長さ300mある3GeVシンクロトロンから中性子源までの陽子ビームライン(3NBT)でも、同様に沈下することが予測される。MLFの中に建設中の中性子ビームラインや3NBTでは、精度1mm以下の精密アライメントが要求される。そこで、建設中でも中性子ビームラインで高精度アライメントできるように、また、陽子ビームラインでのビーム損失を小さくするために、MLF建屋と3NBTの沈下を定期的に測量することを計画した。そこで、水準マーカーを多数設置し、2004年6月から沈下測量を始めた。MLF建屋が完成した2005年12月には、沈下量は、40mmであった。これまでの沈下量と荷重との関係から、将来設置される全中性子ビームライン遮蔽体の重量が加わった場合、MLFの沈下は、68mmになると予測した。また、MLF建屋の沈下が生じてもミュオンターゲットと中性子ターゲットが同じ高さになるように、ミュオンターゲットを5mm高く設置した。2007年末では、この実測値は、この予測値に近づいている。

論文

${it Deinococcus aerius}$ sp. nov., isolated from the high atmosphere

Yang, Y.*; 伊藤 隆*; 横堀 伸一*; 板橋 志保*; 島田 治男*; 佐藤 勝也; 大庭 寛史; 鳴海 一成; 山岸 明彦*

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 59, p.1862 - 1866, 2009/00

 被引用回数:28 パーセンタイル:40.8(Microbiology)

日本の高度大気圏で収集した塵から、橙色の色素を持ち運動性のない球菌TR0125株が分離された。16S rRNA遺伝子をもとにした系統解析によってこの菌はデイノコッカス属細菌であることが示された。強い乾燥耐性,UV耐性,$$gamma$$線耐性及び高いGC含量は、この菌株がデイノコッカス属細菌であることを支持している。TR0125株は、デイノコッカス・アパチェンシスの標準菌株の16S rRNA遺伝子配列と最も高い類似性(95.7%)をもち、系統解析の結果は、TR0125株が、デイノコッカス・ジオサーマリス以上に、デイノコッカス・アパチェンシスと進化的に離れていることを示しており、このことは、TR0125株がこれら2種のデイノコッカス属細菌に属するものではないことを表している。他にも、TR0125株と上記2種のデイノコッカス属細菌の標準菌株との間には、幾つかの表現型に違いがあった。よって、われわれは今回分離した菌株に適合するものとして、新種デイノコッカス・アエリウスという名前を提案する。

論文

密度汎関数法による光吸収ダイオキシン類の解離特性

山内 俊彦; 小林 清二*; 伊藤 伸一*; 山崎 和彦; 亀井 康孝*; 管野 善則*

環境科学会誌, 19(6), p.507 - 515, 2006/11

Gaussian03を用いた密度汎関数法(B3LYP)計算を行い、ダイオキシン類の特性及び脱塩素化について明らかにした。まず、2個のベンゼン環の面構造は、Co-PCBでは2面が結合軸を中心に37.8度でねじれ、それ以外のPCBでは90度でねじれている。一方、ダイオキシンTCDD及びTCDFで構造最適化すると、2つのベンゼン環は同一平面構造である。また、ダイオキシンの赤外吸収光によるC-Clのストレッチ振動数778cm$$^{-1}$$等を決定した。次に、C-Clの結合性軌道エネルギー曲線から求めた結合エネルギーは4.1$$sim$$5.5eVである。また、塩素原子エネルギーとダイオキシンラジカルエネルギーの和とダイオキシンエネルギーとの差から求めた結合解離エネルギーは3.8$$sim$$3.9eVである。それゆえ零点エネルギーは0.38$$sim$$1.65eVである。また、結合解離エネルギーは、塩素原子の個数に反比例している。最後に、ほかの脱塩素化のモデルとして水素原子の塩素への接近反応を試行したところ、水素原子による塩素原子引き抜きによる脱塩素化反応が見られた。脱塩素化(引き抜き反応及び光解離)の反応時間は、22$$sim$$40fsである。

論文

CO$$_{2}$$レーザー照射によるPCBの分解試験

山内 俊彦; 亀井 康孝*; 伊藤 伸一*; 古川 行夫*; 峰原 英介

環境科学会誌, 14(1), p.73 - 76, 2001/01

FELレーザーを照射する前実験として、同じ発振波長域(赤外)にあるCO$$_{2}$$レーザーをPCBに照射し、分解試験を行った。ここでは、約100種類の異性体を含むPCB試料にレーザーを照射した。レーザー出力5W及びパルス幅80$$mu$$sのレーザーを照射したところ分解し、質量分析型ガスクロマトグラフィ(GC/MS)の測定から、照射によるPCBの分解効率は80%以上であった。

論文

Decomposition experiment of dioxins by IR laser irradiation

山内 俊彦; 伊藤 伸一*; 峰原 英介

Technical Digest on 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2001), p.I_148 - I_149, 2001/00

赤外レーザー照射によるダイオキシン類の分解には、熱分解と多光子解離がある。この場合特に、分解するには高吸収率を持つレーザー波長の選択が重要である。さて、熱分解は低いレーザーパワーでも起き、その赤外吸収熱分解(無害化)のモデルとして、直接のレーザー吸収による熱分解に加えて、ダイオキシンの脱塩素化における水蒸気アシストの重要性を議論している。

論文

赤外レーザー照射によるダイオキシンの分解実験

山内 俊彦; 峰原 英介; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 静間 俊行; 亀井 康孝*; et al.

環境科学会誌, 13(3), p.383 - 390, 2000/09

8塩化ダイオキシンであるOCDD及びOCDFの混合20ngにCO$$_{2}$$レーザー及び自由電子レーザーを照射し、ダイオキシンの分解実験を行った。入射波長22$$mu$$mと25$$mu$$mでは照射による変化は見られなかったが、CO$$_{2}$$レーザーの照射では危険なダイオキシンはなくなり、分解に成功した。8塩化ダイオキシン試料は、4-7塩化ダイオキシン類似外に分解したことがわかった。

論文

Basic design of the earth simulator

横川 三津夫; 幅田 伸一*; 河合 伸一*; 伊藤 寛行*; 谷 啓二; 三好 甫*

Lecture Notes in Computer Science, 1615, p.269 - 280, 1999/00

地球シミュレータ研究開発が1997年に開始された。現在までに基本設計が終了している。基本設計の結果、地球シミュレータは、640台の計算ノードをクロスバスイッチで結合した分散メモリ型並列計算機である。各計算ノードは8台のベクトルプロセッサが共有メモリと結合されている。全体のピーク性能は40テラフロップス、総メモリ容量は10TBである。本稿では、地球シミュレータの概念、基本設計の結果について述べる。

口頭

J-PARC MLFのビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 池崎 清美; 原口 哲也; 圷 敦; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 伊藤 学; 二川 正敏

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)ではシンクロトロン(3GeV)から出射した1MWの大強度の陽子ビームを水銀ターゲットやその上流に設置した薄い炭素ターゲット(厚さ20mm)に入射し中性子やミュオンを利用したさまざまな実験を行う。去年5月に陽子ビームを水銀ターゲットに入射し中性子ビームの生成に成功し、9月にミュオンビームの生成に成功した。ビーム運転を安定して行うためには長期的なビーム特性を取得することが重要である。そこで陽子ビーム窓におけるビーム中心軌道の時間的な振る舞いを測定した。運転を開始してから10日付近でビーム中心が徐々にドリフトし-10mmになったことを観測した。この原因は、RCSのキッカー電磁石電源の励磁タイミングのドリフトによることがわかった。運転を開始して16日目より励磁タイミングを自動的に補正する制御を行い、ビーム軌道は非常に安定になることが確認できた。また運転終了後のビームラインの線量を測定した結果、線量は低くバックグランド程度となることがわかった。以上より100kWの運転も問題なく行える見通しを得ることができた。

口頭

MLFの100kWビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 池崎 清美; 原口 哲也; 圷 敦; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 伊藤 学; 二川 正敏

no journal, , 

J-PARCの中性子源及びミュオン源では約100kWのビームコミッショニングを開始した。その結果、世界的に見ても非常に安定した120kWの連続運転を達成できた。また2009年12月には320kWの1時間の連続運転に成功した。運転終了後の陽子ビームラインの線量は低く、数か所で数$$mu$$Sv/hとなるものの、ほぼバックグランドレベルであった。よって陽子ビームをターゲットに入射するシステムとしては、320kWの連続運転も問題なく行える見通しを得た。

口頭

Quest for microorganisms existing at high atmosphere and space

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 板橋 志保*; 藤崎 健太*; 伏見 英彦*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; et al.

no journal, , 

We isolated two novel species of the genus ${it Deinococcus}$, one from top of troposphere (${it D. aerius}$) and the other from bottom of stratosphere (${it D. aetherius}$). Can these newly isolated bacterial species and strains survive harsher environment such as space environment and/or other astronomical objects such as Mars? To address these questions, we have analyzed the survival of these microbial species and strains under the extreme conditions. Environment at high altitude is extreme for microorganisms not only because of high UV radiation, but also other stresses such as extreme dryness. To clarify how dryness affects to the survivability of microorganisms, we examined the effects of desiccation and high humidity on survival and DNA double strand breaks (DSB) of ${it Escherichia coli}$, ${it D. radiodurans}$ and spores of ${it Bacillus pumilus}$. They exhibited different survival rates and DSB patterns under desiccation and high humidity. Higher survival and less DSB occurred at lower temperatures. Spores of ${it B. pumilus}$ showed the highest survivability at each condition. Survivability of ${it D. radiodurans}$ at desiccation condition is higher than that at the humid condition, although survivability of ${it E. coli}$ at desiccation condition is lower than that at the humid condition. We also tested the effects of various factors on survivability of ${it Deinococcus}$ spp. Together with tests under desiccation condition, these test results suggested that ${it Deinococcus}$ spp. which we tested can survive in space for years.

口頭

MLFの200kWビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 池崎 清美; 原口 哲也; 圷 敦; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 伊藤 学; 二川 正敏

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)では平成22年の11月から約200kWの連続運転を開始した。パルス陽子ビームに起因する水銀ターゲット容器の損傷は陽子ビームのピーク密度の4乗に比例するためにターゲット上でのビームのピーク密度を減少させることが重要な鍵となりビームプロファイルの測定が不可欠である。そこでビーム運転終了後にイメージングプレート(IP)をターゲットに密着させ放射化法によるプロファイルの測定法の開発を行った。ピーク密度は、単純に四極電磁石の励磁を変化させターゲットでビームを広げることにより下げることが可能であるが、ターゲット周辺の構造体の発熱が大きくなるために周辺部の発熱を確認しながらプロファイルの調整をすることが重要となる。そこで、実際の運転において周辺部発熱密度を熱電対で測定する方法を開発し、これを用いてビーム運転を行った。この結果、200kW運転時のターゲットにおけるピーク発熱密度は1.7J/cc/pulse程度と十分に抑えることができ、またターゲット周辺部の発熱密度は0.3W/ccであり許容値(1W/cc)を十分に下回っていることが確認できた。以上より平成23年の夏季シャットダウンまで問題なく運転できる目処を得た。

口頭

MLFの0.2MWビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 池崎 清美; 圷 敦; 原口 哲也; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 伊藤 学; 二川 正敏

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設では平成22年の11月から0.2MWの連続運転を開始した。パルス陽子ビームに起因する水銀ターゲット容器の損傷は陽子ビームのピーク密度の4乗に比例するために、損傷低減にはターゲット上でのビームのピーク密度を減少させることが重要な鍵となり、プロファイル測定が不可欠である。そこで0.2MWの運転終了後にターゲット容器にイメージングプレートを密着させ、放射化法によるプロファイルの測定を行った。ピーク密度の減少は四極電磁石の励磁を変化させビームを広げることにより可能であるが、ターゲット周辺の構造体の発熱が高くなるために、実際に周辺部の発熱を測定しながらビーム調整を行うことが重要である。そこで実際の運転において周辺部の発熱密度を熱電対でオンタイムに測定する方法を開発し測定した。0.2MW運転時でのターゲット内のピーク発熱密度は1.7J/cc/pulse以下と十分低くすることができた。ターゲット周辺部の発熱密度は0.3W/ccであり許容値の1W/ccを十分に下回っていることが確認できた。

口頭

原子力機構における環境浄化への取り組み; 高分子捕集材等を用いた放射性物質回収・除去技術の開発,2; 放射線グラフト重合技術を用いた除染材料の開発

瀬古 典明; 笠井 昇; 植木 悠二; 佐伯 誠一; 保科 宏行; 岩撫 暁生; 鈴木 伸一; 矢板 毅; 松橋 信平; 伊藤 久義; et al.

no journal, , 

飛散した放射性物質のうち、特に水中に溶けているセシウムに対して親和性の高い高分子除染材料の開発を試みた。セシウム用捕集材として、$$gamma$$線や電子線を用いた放射線グラフト重合法を適合して、リンモリブデン酸型の捕集材を合成し、得られた捕集材の性能は、1mg/Lの安定セシウム溶液を用いたバッチ吸着試験及びカラム吸着試験により評価を行った。バッチ吸着試験では、50mlの溶液に、50mg(1cm角)のセシウム捕集材を入れ、24時間攪拌した場合、ほぼ100%のセシウム捕集する性能を確認した。また、カラム吸着試験では、内径7mmのカラムに47mgのセシウム捕集材を充填することにより、捕集材体積の3,000倍量の安定セシウム溶液0.57Lからセシウムを除去できることが確認できた。福島県飯舘村内の溜池におけるフィールド試験では、可溶性の放射性セシウムが10Bq/L程度溶存している溜め水100Lを連続的に検出限界以下まで除去することに成功した。

口頭

原子力機構における環境浄化への取り組み; 高分子補修材等を用いた放射性物質回収・除去技術の開発,4; 環境試料からの除染技術開発への取り組み

鈴木 伸一; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 元川 竜平; 小林 徹; 瀬古 典明; 松橋 信平; 河内 哲哉; 伊藤 久義; et al.

no journal, , 

平成23年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う東京電力福島第一原子力発電所の事故により、大量の放射性物質(放射性セシウム)が大気中に放出され、福島県を中心に広範囲に拡散した。そこで、日本原子力研究開発機構では、環境浄化への取り組みの一環として、高分子捕集材を用いた放射性セシウムの回収・除去技術開発を行っている。本研究では、開発した高分子捕集材を福島県飯舘村に持ち込み、飯樋地区及び長泥地区の農業用水を対象としたフィールド試験を行った。その結果、新規に開発したベンゾクラウンを坦持したシリカゲルを用いたトルネード吸着塔により、高効率でセシウムを回収し、希硝酸を用いることでベンゾクラウン坦持シリカゲルからセシウムを回収できることを確認し、ベンゾクラウン坦持シリカゲル及びトルネード吸着塔の有効性を実証できた。

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