Nuclear hydrogen demonstration project using the HTTR; Demarcation of nuclear-industrial laws and design standards

青木 健; 清水 厚志; 石井 克典; 守田 圭介; 水田 直紀; 倉林 薫; 安田 貴則; 野口 弘喜; 野本 恭信; 飯垣 和彦; et al.

Annals of Nuclear Energy, 220, p.111503_1 - 111503_7, 2025/09

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2025.111503

原子力機構は、核熱により水素を製造する原子力水素製造システムの接続技術を確立するため、HTTR-熱利用試験プロジェクトを開始し、その許認可に向けた安全設計及び安全解析を行っている。本研究では、原子力水素製造システムの適用法令及び設計基準の区分の候補の優劣を評価するための相対評価手法を提案し、それをHTTR-熱利用試験施設に適用した。評価の結果、高圧ガス保安法を熱利用試験施設(水素製造施設)に適用し、高圧ガス保安法に基づく設計基準を水蒸気改質器に適用する候補は、いずれの指標においても最下位とならず、最も優れた候補として提案された。

Competition between mass-symmetric and asymmetric fission modes in Md produced in the He + Es reaction

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Kean, K. R.*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; Chiera, N. M.*; et al.

Physical Review C, 111(4), p.044609_1 - 044609_12, 2025/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.044609

In spontaneous fission (SF) it is found that the mass-asymmetric fission of well-known actinides suddenly changes to the symmetric fission when nucleus has a mass number larger than 257. We have measured for the first time fission-fragment mass and total-kinetic-energy (TKE) distributions of the excited compound nucleus Md, populated in the reaction He+Es, using the rare isotope Es with a short half-life, =276 days. The fission of Md can be interpreted as involving 3 fission modes: an mass-asymmetric mode and two modes of mass-asymmetric fissions, the latter two are manifested by different TKE values. Predominantly symmetric fission was obtained at the excitation energy of 15.0 MeV. By increasing the energy to 18.0 MeV, the asymmetric fission mode dominates. Both such a strong change of fission modes within a small increase of excitation energy and the enhancement of asymmetric split are new phenomena in fission.

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2023年度

國分 祐司; 細見 健二; 永岡 美佳; 瀬谷 夏美; 井上 和美; 小池 優子; 内山 怜; 佐々木 一樹; 前原 勇志; 松尾 一樹; et al.

JAEA-Review 2024-054, 168 Pages, 2025/03

JAEA-Review-2024-054.pdf:2.73MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2023年4月から2024年3月までの間に実施した環境放射線モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものである。なお、上記の環境放射線モニタリングの結果において、2011年3月に発生した東京電力株式会社(2016年4月1日付けで東京電力ホールディングス株式会社に変更)福島第一原子力発電所事故で放出された放射性物質の影響が一部の項目でみられた。また、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、平常の変動幅の範囲を外れた値の評価について付録として収録した。

Separating urban heat island circulation and convective cells through dynamic mode decomposition

佐藤 拓人; 日野 英逸*; 日下 博幸*

Atmospheric Science Letters, 25(12), p.e1279_1 - e1279_10, 2024/12

https://doi.org/10.1002/asl.1279

本研究では、都市ヒートアイランド循環(UHIC)とサーマルの3次元シミュレーション結果に動的モード分解(dynamic mode decomposition; DMD)を適用した。本研究の目的は、流れ場の時間変化の特徴に基づいて、これらの現象がどのように共存しているかを再検討することである。そのために、DMDを用いて支配的な空間パターンとその時間変化を調査した。水平風のモードのひとつは、時間変化しない(振動や増幅がない)モードで、UHICの空間パターンを示した。このUHICモードには、都市に向かう大規模な収束に加えて、相対的に小さい筋状構造が見られた。他のモードは時間変化(振動と衰退)しており、サーマルのような空間スケールの小さな現象の特徴を示した。各モードの周波数は幅広い値を取り、中には一般的なサーマルの寿命より低いものもあった。これらの低周波数モードのうちひとつには、UHICモードで観測されたものと同様の筋状構造が見られた。これらの結果は、UHICとサーマルが、比較的長い時間スケールで変化する成分を通じて互いに変形を及ぼし合って共存していることを示唆している。

Experimental studies of in-medium modification of meson mass through decays

佐甲 博之; 市川 真也; 成木 恵; 坂口 貴男; 佐藤 進; 他12名*

Journal of Subatomic Particles and Cosmology (Internet), 1-2, p.100012_1 - 100012_7, 2024/11

https://doi.org/10.1016/j.jspc.2024.100012

Experimental evidence for the mass and the chiral condensate of hadrons is still poor. To challenge this situation we aim to measure meson mass inside the nucleus through decays in proton-nucleus collisions at J-PARC. In this presentation we will show the experimental proposal (E88), and the status of preparation.

Energy-resolved neutron imaging study of a Japanese sword signed by Bishu Osafune Norimitsu

及川 健一; 松本 吉弘*; 渡辺 賢一*; 佐藤 博隆*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 鬼柳 善明*

Scientific Reports (Internet), 14, p.27990_1 - 27990_11, 2024/11

https://doi.org/10.1038/s41598-024-79436-6

We are conducting research focused on elucidating the crystallographic structure of Japanese swords in a non-destructive manner using the neutron imaging instrument RADEN at J-PARC. In this study, we developed an analysis method that combines wavelength-resolved Bragg-edge imaging and a wavelength-selective neutron tomography with a new strategy, and applied it to an approximately 45 cm long Japanese sword signed by Bishu Osafune Norimitsu. Computed tomography was performed, and the analysis succeeded in clearly capturing the characteristic internal structure "Kobuse". Kobuse is most famous steel combining structure of Japanese swords, where a center steel with low carbon content is covered by an outer steel with high carbon content. The crystallite size distribution obtained through Bragg-edge analysis was able to explain without contradiction from the layered structure of two steels observed in neutron tomograms. Our non-destructive imaging also revealed that the quenching was quite deep, forming a wavy pattern more than 5 mm away from the cutting edge.

Nondestructive analysis of internal crystallographic structures of Japanese swords using neutron imaging

松本 吉弘*; 及川 健一; 渡辺 賢一*; 佐藤 博隆*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 鬼柳 善明*

Journal of Archaeological Science; Reports, 58, p.104729_1 - 104729_10, 2024/10

https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2024.104729

We investigated the internal crystallographic structures of Japanese swords using a nondestructive analysis method that combines neutron Bragg-edge transmission (BET) imaging and neutron tomography. BET provides insights into the crystalline structure of the steel, while the neutron tomography offers cross-sectional views of the sword. To systematically explore and understand the technical and historical transition of Japanese sword-making methods, it is important to analyze the internal crystalline structure of various swords, taking into account factors such as production period, region, and swordsmith. Our study examined three swords: Kashu Kiyomitsu, Nankaitaro Tomotaka, and Hosokawa Masanori. The results reveal distinct differences in the internal structures of these swords. This innovative nondestructive approach allowed us to gain detailed insights into the microstructures of these historical artifacts without causing any damage.

Missing-mass measurement of the C reaction at 1.8 GeV/ with the Superconducting Kaon spectrometer

市川 裕大; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; 谷田 聖; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2024(9), p.091D01_1 - 091D01_13, 2024/09

https://doi.org/10.1093/ptep/ptae133

We conducted a measurement of the inclusive missing-mass spectrum in the C reaction at an incident beam momentum of 1.8 GeV/. This measurement was carried out utilizing the Superconducting Kaon Spectrometer (SKS) and the K1.8 beamline spectrometer at the Hadron Experimental Hall in J-PARC. Remarkably, our experimental setup yielded an exceptionaly good energy resolution of 8.2 MeV (FWHM), enabling us to observe significant enhancements in the vicinity of the Be threshold region. In order to estimate the spectrum information, we employed several fitting parameters assumptions. The best agreement with the spectrum shape was obtained with combining quasi-free (QF) component and two-Gaussian functions, with the experimental resolution being held constant. The peak positions were obtained to be (stat.) (syst.) MeV and (stat.) (syst.) MeV. Another model assumption, utilizing quasi-free (QF) and one Breit-Wigner function with (stat.) (syst.) MeV and (stat.) (syst.) MeV, also yielded a similar value.

Single-shot laser-driven neutron resonance spectroscopy for temperature profiling

Lan, Z.*; 有川 安信*; Mirfayzi, S. R.*; Morace, A.*; 早川 岳人*; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; Wei, T.*; 巽 湧太*; 小泉 光生; et al.

Nature Communications (Internet), 15, p.5365_1 - 5365_7, 2024/07

https://doi.org/10.1038/s41467-024-49142-y

The temperature measurement of material inside of an object is one of the key technologies for control of dynamical processes. For this purpose, various techniques such as laser-based thermography and phase-contrast imaging thermography have been studied. However, it is, in principle, impossible to measure the temperature of an element inside of an object using these techniques. One of the possible solutions is measurements of Doppler brooding effect in neutron resonance absorption (NRA). Here we present a method to measure the temperature of an element or an isotope inside of an object using NRA with a single neutron pulse of approximately 100 ns width provided from a high-power laser. We demonstrate temperature measurements of a tantalum (Ta) metallic foil heated from the room temperature up to 617 K. Although the neutron energy resolution is fluctuated from shot to shot, we obtain the temperature dependence of resonance Doppler broadening using a reference of a silver (Ag) foil kept to the room temperature. A free gas model well reproduces the results. This method enables element(isotope)-sensitive thermometry to detect the instantaneous temperature rise in dynamical processes.

高温ガス炉

野口 弘喜; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 坂場 成昭

化学工学, 88(5), p.211 - 214, 2024/05

次世代革新炉の一つである高温ガス炉は、安全性が高く、非常に高温熱が取り出せることから水素製造等の多様な熱利用が可能である。日本では、「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」において、原子力機構(JAEA)が保有する我が国唯一の高温ガス炉HTTRを活用した大量かつ安価なカーボンフリー水素製造に必要な技術開発の推進が示された。さらに「GX実現に向けた基本方針」では、原子力の安全性向上を目指し、新たな安全メカニズムを組み込んだ高温ガス炉を含む次世代革新炉に開発・建設に取り組むことが示された。これらの政策に沿って、JAEAでは、高温ガス炉の優れた安全性の検証に加え、世界初の高温ガス炉の核熱を用いた水素製造試験に取り組み、また、産業界と協力して高温ガス炉実証炉の建設に向けた検討も開始した。本稿では、国内における高温ガス炉の研究開発の現状を紹介する。