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論文

Impact of stellar superflares on planetary habitability

山敷 庸亮*; 前原 裕之*; Airapetian, V.*; 野津 湧太*; 佐藤 達彦; 野津 翔太*; 黒木 龍介*; 村嶋 慶哉*; 佐藤 啓明*; 行方 宏介*; et al.

Astrophysical Journal, 881(2), p.114_1 - 114_24, 2019/08

系外惑星における生命存在の可能性を検討する際、恒星が引き起こすスーパーフレアによる影響を評価することは重要となる。そこで本研究では、いくつか実在する恒星と仮想的な惑星を想定し、その大気・海洋内における被ばく線量を様々なタイプの太陽フレアに対して推定する方法を提案する。具体的には、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSと系外惑星データベースシステムExoKyotoを組み合わせ、実際に観測された太陽フレアと恒星フレアの比較から影響を推定する。その結果、ある程度の大気圧があれば、惑星地表面における被ばく線量は複雑系生物の致死量には至らない可能性が高いことが分かった。

論文

Shielding performance of newly developed boron-loaded concrete for DT neutrons

佐藤 聡*; 今野 力; 中島 宏; 塩永 亮介*; 野瀬 裕之*; 伊藤 祐二*; 橋本 博英*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(4), p.410 - 417, 2018/04

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

中性子遮蔽性能の向上を目的に、ホウ素を重量濃度で10%以上含有するボロンコンクリートを新たに開発した。原子力機構FNSのDT中性子源と新たに開発したボロン含有コンクリートを用いて中性子遮蔽実験を実施し、$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92m}$$Nb及び$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au反応の反応率を測定した。この実験の解析をMCNP及びFENDL-2.1を用いて行った。計算値は実験値とよく一致し、ボロン含有コンクリートの原子組成データとその核データの精度は非常に良いことを確認した。加えて、ボロン含有コンクリート及びその他のコンクリート中の実効線量率及び$$^{59}$$Co(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Co及び$$^{151}$$Eu(n,$$gamma$$)$$^{152}$$Eu反応の反応率を計算した。今回開発したボロン含有コンクリートは、他のコンクリートと比べ、DT中性子に対し非常に良い遮蔽性能を有していることがわかった。

論文

加熱中その場放射光X線回折による焼もどし組織の定量解析

諸岡 聡; 川田 裕之*; 大場 洋次郎*; 佐藤 真直*

平成28年度SPring-8産業新分野支援課題・一般課題(産業分野)実施報告書, p.95 - 98, 2017/00

Q&P(Quench and Partitioning)プロセスは、鉄鋼材料を高い衝撃吸収性を維持したまま高強度化するための有効的なミクロ組織制御法の一つである。本研究は、Q&Pプロセスで重要となる炭素分配挙動を任意の時間軸で観測し、炭素拡散挙動を定量化することを目的とする。本実験は産業利用IビームラインBL19B2を使用して、加熱中その場放射光X線回折測定を実施した。加熱による任意時間の回折線に対して、格子面間隔・積分強度の情報を評価することで、ミクロ組織の変化の乏しい温度域での炭素分配挙動を把握することに成功した。

論文

First flight demonstration of glass-type space solar sheet

島崎 一紀*; 小林 祐希*; 高橋 眞人*; 今泉 充*; 村島 未生*; 高橋 優*; 豊田 裕之*; 久木田 明夫*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2149 - 2154, 2014/06

ガラス型スペースソーラーシート(G-SSS)はインジウムガリウムリン(InGaP)とガリウム砒素(GaAs)によって構成される2接合太陽電池と、さらにゲルマニウム層を含むInGaP/GaAs/Ge 3接合太陽電池のふたつの太陽電池からなり、厚さが0.5mm以下の軽量太陽電池シートである。G-SSSは小型科学人工衛星「ひさき」(SPRINT-A)に搭載され、2013年9月14日に打ち上げられた。運用期間中に得られたデータからG-SSSは正常に動作していることが確認でき、本プロジェクトはIII-V族多接合薄膜太陽電池を用いたG-SSSの世界初実証実験となった。G-SSSの太陽電池は、高崎量子応用研究所での放射線照射試験等、様々な地上試験から予測されていた通りの優れた性能を示しており、新型軽量ソーラーパドルの実用化に貢献する成果を得た。

論文

Durability of triple-junction solar cell for HIHT environments, venus and mercury exploration missions

今泉 充*; 豊田 裕之*; 島田 貴信*; 小川 博之*; 田島 道夫*; 久松 正*; 中村 一世*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武

Proceedings of 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.127 - 130, 2008/12

宇宙航空研究開発機構が着手している金星ミッションと水星ミッションにおいて惑星探査機がさらされる環境を模擬し、宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の電気出力に対する高温高光強度(HIHT)環境の影響について調べた。電流・電圧測定の結果、+200$$^{circ}$$Cでは電流が0の付近でキンク状のパターンが現れた。また、これらのミッションの運用期間において予想される放射線曝露量を換算し、3MeV陽子線を2$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^2$$照射した試料に対しても、同様にキンク状のパターンが確認された。さらに、HIHT環境下での熱サイクル試験及び連続稼働試験を行い、連続稼働試験では電流出力が有意に劣化する結果を得た。

論文

Durability of triple-junction solar cell for HIHT environments, venus and mercury exploration missions

今泉 充*; 豊田 裕之*; 嶋田 徹*; 小川 博之*; 田島 道夫*; 久松 正*; 中村 一世*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武

Proceedings of 8th European Space Power Conference (CD-ROM), 6 Pages, 2008/09

InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の高光強度高温(HIHT)条件下における電気出力の影響について調べた。金星ミッションや水星ミッションを想定してHIHT条件を設定し、宇宙航空研究開発機構(JAXA)において電気特性の測定を実施した。電流電圧測定の結果、200$$^circ$$Cにおいては電流出力が0となる付近でキンク状のパターンが形成されることがわかった。また、3MeV陽子線を$$2 times 10^{12}/$$cm$$^2$$照射することで特性を劣化させた太陽電池においても同様の結果が観測された。熱サイクル試験では電気出力の劣化はみられなかったが、連続稼働試験では徐々に電流出力が劣化する結果となったことから、太陽電池パネルの設計において、この出力減少分を考慮する必要があることが判明した。

論文

A Modular metal-fuel fast reactor with one-loop main cooling system

近澤 佳隆; 岡野 靖; 此村 守; 佐藤 浩司; 澤 直樹*; 住田 裕之*; 中西 繁之*; 安藤 将人*

Nuclear Technology, 159(3), p.267 - 278, 2007/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.85(Nuclear Science & Technology)

小型炉は小型特有の合理化対策,設計規格化,習熟効果により投資及びR&Dリスクを削減しつつ大型炉に匹敵する経済性を達成する可能性がある。ここでは多数基設置時において大型炉と同等の経済性を達成する可能性のある300MWeナトリウム冷却小型炉の概念設計を実施した。燃料型式はPu-U-Zr3元合金の金属燃料、炉心型式は金属燃料において炉心出口温度550$$^{circ}$$Cを達成可能なZr密度含有率2領域単一Pu富化度炉心を採用した。冷却系は電磁ポンプを直列2基設置することにより、1ループ化し、1次系電磁ポンプは中間熱交換器内部に組み込む方式とした。燃料貯蔵設備は原子炉建屋容積低減を考慮して原子炉容器内貯蔵(IVS)として、使用済燃料の4年間貯蔵を想定した貯蔵容量を確保した。また、1主冷却系1ループ化については最も厳しいと考えられる配管破断を想定した過渡解析により成立性を評価した。発電プラント初号基とそれに対応した小規模の燃料製造・再処理設備の組合せによる実証設備における建設費評価を行い、小規模かつ商用運転に転用可能な設備において燃料サイクル全体の工学規模における実証が可能であることを示した。

論文

FBR実用化に向けた取り組み

伊藤 隆哉*; 佐藤 裕之*; 碓井 志典*; 戸田 幹雄*

三菱重工技報, 43(4), p.45 - 49, 2006/12

三菱重工業は、国家プロジェクトであるFBR開発に初期段階から参画し、機電メーカの一員として取り組んできた。2050年前の商業ベースでのFBR導入を目指し、日本原子力研究開発機構を中心とした体制で1999年度から開始されたFBRサイクル実用化戦略調査研究においては、主体的役割を果たしている。今般、主として開発すべき炉(主概念)としてナトリウム冷却炉が国レベルで選定された。本ナトリウム冷却炉は当社提案に基づくもので、経済性向上のため、ループ数の削減,上部流出入配管システムによる配管短縮化,中間熱交換器へのポンプ組込みなどの革新技術を採用した斬新な概念である。今後、2025年頃までの実証炉の実現(運転開始)に向け、実用化開発が国レベルで加速推進されることになり、当社も提案者として果敢に挑戦していく。

論文

PHITS; A Particle and heavy ion transport code system

仁井田 浩二*; 佐藤 達彦; 岩瀬 広*; 野瀬 裕之*; 中島 宏; Sihver, L.*

Radiation Measurements, 41(9-10), p.1080 - 1090, 2006/10

 被引用回数:152 パーセンタイル:0.19(Nuclear Science & Technology)

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを開発した。本論文では、PHITSに組み込まれた2つの重要なモデル(JAM及びJQMD)について詳細に記述するとともに、その応用例として、核破砕中性子源の設計・重粒子線治療計画・宇宙飛行士に対する被ばく線量評価にPHITSを適用した結果を紹介する。それらの結果は、PHITSが3次元空間内における粒子・重イオンの挙動を精度よく模擬できることを示唆している。

論文

A Feasibility study of a steam methane reforming hydrogen production plant with a Sodium-Cooled Fast Reactor

近澤 佳隆; 此村 守; 内田 正治*; 佐藤 裕之*

Nuclear Technology, 152(3), p.266 - 272, 2005/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:33.95(Nuclear Science & Technology)

実用化戦略調査研究フェーズIIの小型炉設計研究では、電源以外の多目的利用を幅広く想定して、経済性、安全性などの要求条件を満たすナトリウム冷却小型炉の検討を進めており、多目的利用に関する調査の結果、水素分離改質器を用いた水蒸気改質法および低温熱化学法が有望であることが示された。本検討では水素分離改質器を用いてナトリウム冷却炉を熱源とした水素製造プラントの概念設計を実施した。原子炉熱出力395MWt(電気出力150MWe相当)のうち25%の熱により74000Nm3/hの水素製造、残りの熱で119MWeの発電を行う水素製造・発電併用プラントの概念具体化を実施し、安全性・経済性・保守性の概略評価を行い、水素分離膜の高性能化により上記の目標値を達成可能な見通しを得た。

報告書

超深地層研究所計画,年度計画書; 2005年度

持田 裕之; 太田 久仁雄; 天野 健治; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 岩月 輝希; 鶴田 忠彦

JNC-TN7410 2005-001, 32 Pages, 2005/05

JNC-TN7410-2005-001.pdf:7.06MB

超深地層研究所計画における瑞浪超深地層研究所用地及び正馬様用地において平成17年度に実施する地質環境特性の研究、深地層の工学技術の基礎の開発、施設建設工事の平成17年度の実施計画書

論文

System Design Study of a Membrane Reforming Hydrogen Production Plant with a Small Sized Sodium Cooled Reactor

近澤 佳隆; 堀 徹; 此村 守; 佐藤 裕之*; 内田 正治*

Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-12) (CD-ROM), 49076 Pages, 2004/04

実用化戦略調査研究フェーズIIの小型炉設計研究では、電源以外の多目的利用を幅広く想定して、経済性、安全性などの要求条件を満たすナトリウム冷却小型炉の検討を進めており、多目的利用に関する調査の結果、水素分離改質器を用いた水素製造が有望であることが示された。本研究では熱出力375MWt(電気出力150MWe相当)の25%の熱により70000Nm3/hの水素製造を行う水素製造・発電併用プラントの概念具体化を実施し、安全性・経済性・保守性の概略評価を行った。水素製造コストは二酸化炭素固定費を含め約21円/Nm3と評価され、目標値の17円/Nm3を現状では上回っている。パラジウムを使用した水素分離管性能の限界から必要表面積が増大し水素分離改質器が大型化していることが主因であり、今後、水素分離膜の高性能化により上記の目標値を達成可能な見通しと考えられる。

論文

水素分離改質器を用いたナトリウム冷却水素製造プラントの概念設計

近澤 佳隆; 堀 徹; 此村 守; 佐藤 裕之*; 内田 正治*

サイクル機構技報, (22), p.19 - 25, 2004/00

実用化戦略調査研究フェーズⅡの小型炉設計研究では、電源以外の多目的利用を幅広く想定して、経済性、安全性などの要求条件を満たすナトリウム冷却小型炉の検討を進めており、多目的利用に関する調査の結果、水素分離改質器を用いた水素製造が有望であることが示された。本研究では熱出力375MWt(電気出力150MWe相当)の25%の熱により70000Nm3/hの水素製造を行う水素製造・発電併用プラントの概念具体化を実施し、安全性・経済性・保守性の概略評価を行った。水素製造コストは二酸化炭素固定費を含め約21円/Nm3と評価され、目標値の17円/Nm3を現状では上回っている。パラジウムを使用した水素分離管性能の限界から必要表面積が増大し水素分離改質器が大型化していることが主因であり、今後、水素分離膜の高性能化により上記の目標値を達成可能な見通しと考えられる。

報告書

ふげん廃止措置技術専門委員会 第2回委員会資料集

北端 琢也; 清田 史功; 白鳥 芳武; 井口 幸弘; 松井 祐二; 佐藤 裕之

JNC-TN3410 2000-014, 43 Pages, 2000/09

JNC-TN3410-2000-014.pdf:2.37MB

新型転換炉ふげん発電所は核燃料サイクル開発機構法にもとづき、平成15年度までに運転を停止することになっており、現在、廃止にともなう措置に関する技術の開発及びこれに必要な研究(以下「廃止措置技術開発」という)を実施している。この廃止措置技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、サイクル機構外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を平成11年12月に設置し、平成11年12月14日に第1回委員会が開催された。平成12年度も引き続き設置され、平成12年8月28日に第2回委員会が開催された。本書は、第2回ふげん廃止措置技術専門委員会において配布された資料集であり、「ふげん」廃止措置への取り組み状況、生体遮へい体コンクリートの放射化量評価、コンクリート中のトリチウム濃度測定方法の検討、「ふげん」の廃止措置技術開発の進め方についてまとめたものである。また、併せて、当該委員会において参考として報告された系統化学除染の実施状況についても記載した。

口頭

全吸収検出器を用いた長寿命$$^{162,165}$$Gd核異性体の寿命測定

浅井 雅人; 林 裕晃*; 長 明彦; 佐藤 哲也; 乙川 義憲; 長江 大輔; 塚田 和明; 宮下 裕次*; 大内 裕之*; 泉 さやか*; et al.

no journal, , 

$$beta$$崩壊で励起される長寿命核異性体の半減期を、全吸収検出器を用いて測定する方法を新たに開発し、$$^{162}$$Gd及び$$^{165}$$GdのKアイソマーの半減期を初めて決定した。原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン同位体分離装置ISOLを用いて、短寿命中性子過剰核$$^{162}$$Eu及び$$^{165}$$Euを合成・分離し、$$^{162,165}$$Euの$$beta$$崩壊で放出される$$beta$$線や$$gamma$$線を全吸収測定した。検出された事象ごとに時間情報を付加して記録することで、100$$mu$$秒以上の寿命を持つ核異性体の寿命測定を可能にした。

口頭

高速増殖実証炉に向けた概念検討と関連技術開発,5; 高速炉用鋼板コンクリート製格納容器技術開発

加藤 篤志; 根岸 和生; 佐藤 健一郎*; 秋山 洋*; 原 裕之*; 岩崎 幹典*; 阿部 岩司*; 時吉 巧功*; 岡藤 孝史*; 梅木 克彦*; et al.

no journal, , 

FaCTでは、JSFRに採用する予定の鋼板コンクリート製格納容器(SCCV)の成立性確認にかかわる技術開発を進めている。開発では、実機JSFRの格納容器で想定される温度,圧力条件がSC構造に与える影響を試験及び解析により把握し、SCCVの支持機能及びバウンダリ機能の健全性を検証している。

口頭

DT中性子を用いた高濃度ホウ素含有コンクリートの遮蔽実験,2; DT中性子を用いた遮蔽実験

佐藤 聡; 塩永 亮介*; 野瀬 裕之*; 今野 力; 中島 宏

no journal, , 

開発したホウ素含有コンクリートの中性子遮蔽特性を調べるために、原子力機構FNSのDT中性子源を用いて遮蔽実験を実施した。ホウ素含有コンクリート実験体系の大きさは高さ40cm、幅40cm、厚さ60cmで、DT中性子源から20cmの位置に設置した。実験体系の中心軸上で実験体系表面から深さ5cm毎にニオブ箔と金箔を設置し、$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92m}$$Nb反応の反応率及び$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au反応の反応率を測定した。MCNP及びFENDL-2.1を用いて実験を解析した。両反応率とも、計算値は実験値と10%以内で一致した。比較のため、実験体系を普通コンクリートに置き換えた場合の解析も行った。実験体系内深さ50cmの位置で、今回開発したボロン含有コンクリートにおける金の反応率が普通コンクリートの場合の約1/40になり、本ボロン含有コンクリートは低エネルギー中性子束を大きく低減できることを確認した。

口頭

DT中性子を用いた高濃度ホウ素含有コンクリートの遮蔽実験,1; 高濃度ホウ素含有コンクリートの開発

塩永 亮介*; 野瀬 裕之*; 伊藤 祐二*; 加藤 裕章*; 橋本 博英*; 佐藤 聡

no journal, , 

原子力関連施設および大型加速器などを用いる医療・研究関連施設における中性子線遮蔽向上をめざし、ホウ素重量濃度を約10%まで高めたホウ素含有コンクリートを開発した。本材料は、コンクリート用の骨材にホウ素を多量に含む天然のコレマナイト鉱石を適用する一方で、従来ホウ素の高含有によって引き起こされるセメントの硬化不良や強度低下といった弊害を、セメント種類の変更や特殊混和材の適用により、約10%まで高めたことを特徴としている。本材料の硬化前の流動性は、JISフロー試験におけるフロー値が約150mmと良好な流動性を有し、圧縮強度試験では材齢7日で約40N/mm$$^{2}$$に到達することを確認した。これらの結果をもとに、DT中性子を用いた遮蔽実験のための供試体ブロックを製作した。

口頭

低エネルギー光子測定による治療用炭素ビーム軌道上の空洞検出のシミュレーションによる評価

山口 充孝; 長尾 悠人; 菅井 裕之*; 酒井 真理*; 河地 有木; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 藤巻 秀; 荒川 和夫*; 鳴海 一雅

no journal, , 

炭素線治療においてビーム軌道上の空洞の発生はブラッグピークのシフトによる誤照射の原因となり、その発生を照射中に検出できれば、誤照射の影響を軽減する対策を講じることが可能となる。今回、人体を模したアクリル製ターゲット中の空洞を、検出視野が広く短時間測定に有利なマルチスリット型ガンマカメラで検出できるかどうかを、PHITSコードを用いたモンテカルロシミュレーションで次のように評価した。計算条件として(1)中心に半径2.5mm、長さ10mmの円柱形の空気空洞をもつ、半径50mm、長さ100mmの円柱形アクリルターゲットに、(2)入射エネルギー290MeV/uの炭素12ビームを、ビーム軸がターゲット及び空気空洞の回転中心軸と一致するよう入射させた。(3)放出光子測定のため、マルチスリット型コリメータ(鉛製)と検出器(テルル化カドミウム製)からなるガンマカメラを配置し、炭素ビームを照射した際にビーム軸に対し垂直方向に放出される光子を算出した。その結果、空洞の存在する領域と存在しない領域とで検出器へ到達する63-68keVの光子数に明らかな差があり、ビーム軌道上の空洞が十分検出可能であることが示された。

口頭

炉心燃料物質と黒鉛の化学的反応性に係る検討,2; 二酸化ウランと黒鉛の示差走査熱量分析

内藤 裕之; 山本 雅也; 前田 茂貴; 榑松 繁*; 佐藤 勇*; 前田 宏治

no journal, , 

二酸化ウラン(UO$$_{2}$$、劣化ウラン)焼結体と黒鉛ブロックの示差走査熱量分析を実施し、UO$$_{2}$$焼結体と黒鉛ブロックとの反応に係る基礎的なデータを取得した。試料最高温度1200$$^{circ}$$C(安全容器内想定条件の1000$$^{circ}$$Cに余裕をみた値)、酸素濃度10ppmまでの条件においてUO$$_{2}$$焼結体と黒鉛ブロックの反応は確認されず、「常陽」の安全容器内条件下ではUO$$_{2}$$焼結体と黒鉛の反応による黒鉛ブロックの有意な減肉は生じないと推定できた。

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