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報告書

チェレンコフ光観測の原子炉計測への適用,2; チェレンコフ光評価システムの設計・試作

山本 圭一; 武内 伴照; 林 隆康*; 小菅 史明*; 佐野 忠史*; 土谷 邦彦

JAEA-Testing 2015-001, 25 Pages, 2015/11

JAEA-Testing-2015-001.pdf:3.52MB

既存軽水炉における運転管理技術・炉心計画の高度化及びシビアアクシデント時にも対応できる監視システムの開発の一環として、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の輝度などの変化を定量的に測定及び評価し、原子炉内の核的・熱的情報をリアルタイムで計測が可能なシステムを構築するための開発を行っている。本報告書は、燃料要素から放出されるチェレンコフ光の観測画像から熱出力を推定するチェレンコフ光評価システムの設計・試作を行い、その動作検証をまとめたものである。本開発では、京都大学研究用原子炉の運転中におけるチェレンコフ光観測画像を用いて、開発したチェレンコフ光評価システムの検証を行った。その結果、観測方法の改良や画像解析時における輝度の補正方法について検討する必要があることがわかった。今後、軽水炉の使用済燃料集合体のチェレンコフ光観測画像による燃焼度を推定する評価システムにも適用していく。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light(VI)

武内 伴照; 山本 圭一; 大塚 紀彰; 柴田 裕司; 柴田 晃; 竹本 紀之; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; 藤原 靖幸*; et al.

KURRI Progress Report 2014, P. 108, 2015/07

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、ある特定の燃料要素について映像の輝度値と出力の関係性を調べた。その結果、画像解析で得られた輝度と原子炉出力との間に相関関係があることを見出し、炉内計測への見通しを得た。一方、出力分布の不均一性及び制御棒のガイドチューブ等の陰影がチェレンコフ光の輝度に有意な影響を与えることも示唆され、今後の課題を明らかにした。

報告書

チェレンコフ光観測の原子炉計測への適用,1; チェレンコフ光量による原子炉出力の推定

山本 圭一; 武内 伴照; 佐野 忠史*; 本間 亮平*; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 小菅 史明*; 中島 健*; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2014-028, 56 Pages, 2015/01

JAEA-Technology-2014-028.pdf:9.23MB

既存軽水炉における運転管理技術・炉心計画の高度化及びシビアアクシデント時にも対応できる監視システムの開発の一環として、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の輝度などの変化を定量的に測定及び評価することにより、通常の計装では監視できない炉心内の核的・熱的情報をリアルタイムで原子炉計測が可能なシステムを開発することを目的として研究を行っている。本報告書は、燃料から放出される$$gamma$$線及び$$beta$$線によるチェレンコフ光量の評価をモデル計算により求め、京都大学研究用原子炉で観察したチェレンコフ光の画像から炉内情報を得るための検討結果をまとめたものである。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 5

大塚 紀彰; 武内 伴照; 山本 圭一; 柴田 晃; 木村 伸明; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; et al.

KURRI Progress Report 2013, P. 215, 2014/10

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、映像の輝度値と炉出力の関係性を調べた。その結果、炉出力が2-3MW以上になるとG及びB輝度信号は最大値である255に達して飽和するピクセルが存在することによってハレーションが生じることが分かった。そこで、KUR最大出力の5MWでも飽和しないR輝度信号を用いて、適切な比例係数を掛けてG及びB輝度信号値を求める補正を行ったところ、全輝度値は炉出力と比例することがわかった。これらの結果、チェレンコフ光を利用して炉出力を見積もる手法の見通しを得た。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

論文

Development on in-reactor observation system using cherenkov light

土谷 邦彦; 北岸 茂; 長尾 美春; 竹本 紀之; 那珂 通裕; 木村 明博; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; 義本 孝明*; 中島 健*; et al.

KURRI Progress Report 2009, P. 196, 2010/10

チェレンコフ光を利用した計測技術として、チェレンコフ光測定装置(CVD: Cerenkov Viewing Device)による使用済燃料の監視及びモニタリングがあり、IAEAの使用済燃料の査察に用いられている。一方、チェレンコフ光による原子炉内の計測技術はこれまで実施されておらず、京都大学研究用原子炉(KUR)や原子力機構JRR-3のプール型研究炉では、運転管理として原子炉の炉心部をCCDカメラで観察しているのみであり、定量的な評価は行われていない。本研究では、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の輝度などの変化を定量的に測定・評価することにより、通常の計装では検出できない炉心内の核的・熱的情報をリアルタイムで取得するための炉内監視システムの開発を行った。予備試験として、原子力機構が準備する観察装置を用いて、各種フィルターの減衰率評価及び画像解析を行った。この予備試験結果により、KURに設置する炉内監視システムを構築し、次年度からKUR起動・停止時におけるチェレンコフ光の変化を計測する。

論文

Photochemical surface modification of poly(hexafluoropropylene-co-tetrafluoroethylene)(FEP) film with triethylamine

一ノ瀬 暢之; 円尾 正晴*; 河西 俊一; 泉 佳伸*; 山本 忠史*

Chemistry Letters, 0(10), p.943 - 944, 1995/00

六フッ化プロピレン-四フッ化エチレン共重合体(FEP)フィルムと種々の溶媒のトリエチルアミン(TEA)溶液とのKrFレーザーによる光化学反応を検討した。FEPフィルムをTEAアセトニトリル溶液と接触させKrFレーザー光(35mJcm$$^{-2}$$pulse$$^{-1}$$)を6000ショット照射したところ、フィルム表面は親水性かつ親油性を示した。XPSによる元素分析の結果、フッ素が著しく減少し、わずかに窒素、酸素の増加が認められた。接触角のpH依存性からジエチルアミノエチル化、UV吸収スペクトルからは共役二重結合の生成がそれぞれに示された。この反応の溶媒硬化、および光源の波長依存性などからTEAの光イオン化、溶媒和電子のFEPによる捕捉を経て進行することが結論された。

論文

Synergistic ion-pair extraction of lanthanide(III) with thenoyltrifluoroacetone and crown ether into 1,2-dichloroethane

北辻 章浩; 目黒 義弘; 吉田 善行; 山本 忠史*; 西沢 嘉寿成*

Solvent Extr. Ion Exch., 13(2), p.289 - 300, 1995/00

 被引用回数:59 パーセンタイル:9.41(Chemistry, Multidisciplinary)

クラウンエーテル(CE)とテノイルトリフルオロアセトン(TTA)による3価ランタノイドの協同抽出について研究した。TTAと18クラウン6又はジシクロヘキサノ18クラウン6を含む、1,2-ジクロロエタン相への軽ランタノイドの抽出において、特異なイオン対抽出が起き、Ln(TTA)$$_{2}$$CE$$^{+}$$なる陽イオン錯体が形成され抽出されることがわかった。この「協同効果-イオン対抽出」では、高い分配比と良い選択性が得られる。これは、軽ランタノイドとの錯形成における、クラウンエーテルのサイズ効果によって説明できる。

論文

Wavelength dependence of excimer laser irradiation effects on ethylene-tetrafluoroethylene copolymer

浜田 祐二*; 河西 俊一; 西井 正信; 杉本 俊一*; 山本 忠史*

Japanese Journal of Applied Physics, 33(8), p.4764 - 4768, 1994/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:51.55(Physics, Applied)

真空中および空気中において、室温でエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)に3波長のエキシマレーザー光(ArF:193,KrF:248,XeCl:308nm)を照射し、誘起される化学変化を紫外・可視吸光光度法、X線光電子分光法などを用いて調べ、その波長依存性について検討した。その結果、真空中、空気中いずれの雰囲気下でも、ArFレーザー光照射によってETFE中にジエンが生成し、KrF,XeClレーザー光照射では炭化反応が起こることがわかった。このArFレーザー光照射によるジエンの生成はレーザー光強度に比例し、1光子反応で起こり、またKrF、XeClレーザー光照射による炭化反応はレーザー光強度の3~5乗に比例する多光子反応であることがわかった。このようにETFEにおいて、レーザー光照射にともなう光化学反応過程が照射波長依存性を示すことを明らかにした。

論文

Excimer laser irradiation effects on ethylene-tetrafluoroethylene copolymer

浜田 祐二*; 河西 俊一; 西井 正信; 清水 雄一; 杉本 俊一; 江間 喜美子*; 山本 忠史*

J. Photopolym. Sci. Technol., 6(3), p.385 - 392, 1993/00

エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)のエキシマレーザー光(ArF,KrF)照射によって誘起される化学変化を、ETFE全体については、紫外吸光光度法、赤外分光法によって調べ、ETFE表面については、X線光電子分光法を用いて調べた。ArFレーザー光照射によってETFE全体に二重結合が生成し、KrFレーザー光照射ではETFEは炭化した。一方、ETFE表面では、KrF及びArFレーザー光照射によってともに酸化物が生成した。このように、ETFE表面の化学反応は、全体での反応と異なることがわかった。また、レーザー光照射後のETFE表面について深さ方向分析を行い、レーザー光照射に伴う酸化反応は、表面に近い部分ほど進んでいることを見出した。この現象は、空気中の酸素の存在に起因しているものと結論した。

論文

鉄(III)オキサラト化学光量計によるエキシマレーザーの光量測定(エキシマレーザーの化学的光量測定)

泉 佳伸*; 江間 喜美子*; 山本 忠史*; 河西 俊一; 清水 雄一; 杉本 俊一; 鈴木 伸武

レーザー研究, 19(3), p.247 - 253, 1991/03

高強度紫外光であるエキシマレーザー光の光量測定への鉄(III)オキサラト化学光量計の適用性について検討した。ArF,KrFおよびXeFエキシマレーザー光に対して、パルス当たりの光子数Nは、発色後の光量計溶液の510nmでのパルス当たりの吸光度変化$$Delta$$Aを用いて一次式N=a・$$Delta$$A-bで表せることが分かった。この一次式からのデータのばらつきはArF,KrFおよびXeFエキシマレーザー光についてそれぞれ4.8%,5.2%および1.6%であり、鉄(III)オキサラト化学光量計を利用したエキシマレーザーの光量測定法が精度の高い優れた方法であることを明らかにした。

論文

Effect of molecular orientation on the radiolysis of polyethylene in the presence of oxygen

泉 佳伸*; 西井 正信; 瀬口 忠男; 江間 喜美子*; 山本 忠史*

Radiation Physics and Chemistry, 37(2), p.213 - 216, 1991/00

高延伸した超高分子量ポリエチレンと高密度ポリエチレンの放射線酸化による照射効果を分解ガス生成、酸素の消費量、力学特性の変化を測定して、調べた。高延伸したPEの酸化は著しく大きくなり、また、メタン、エタンの発生量も増大した。これは、延伸により、非晶域が結晶に近い構造になって、その表面(界面)で酸化が促進されるためと考えられる。

論文

Dissolution study of spent PWR fuel: Dissolution behavior and chemical properties of insoluble residues

安達 武雄; 大貫 守; 吉田 伸彦*; 園部 保; 川村 亘*; 武石 秀世; 郡司 勝文; 木村 貴海; 鈴木 敏夫; 中原 嘉則; et al.

Journal of Nuclear Materials, 174, p.60 - 71, 1990/00

 被引用回数:34 パーセンタイル:6.5(Materials Science, Multidisciplinary)

燃焼度7000から39000MWd/tの使用済PWR燃料の硝酸溶解挙動と不溶解性残渣の化学的性質について調べた。燃料棒を3~5mmの長さで切断して得た燃焼度の異なる試料片は3M硝酸により100$$^{circ}$$Cにおいて2時間以内で溶解した。不溶解性残渣量は7000~30000MWd/tの範囲では燃焼度に比例して増加し、30000MWd/t以上の燃焼度では増加の比率は上昇した。不溶解性残渣の70%以上は核分裂生成物、即ち、Mo、Tc、Ru、Rh、Pdから構成されている。これらの元素の不溶解性残渣中の相対比は、燃料中に生成した元素の相対比とは異なっていること、X線回折により六方晶系のRu合金相が確認されたことから、不溶解性残渣の主成分はRu、Moなどから成る合金と考えられる。

論文

Metallic phases precipitated in UO$$_{2}$$ fuel,I; Phases in simulated fuel

室村 忠純; 安達 武雄; 武石 秀世; 吉田 善行; 山本 忠史; 上野 馨

Journal of Nuclear Materials, 151, p.318 - 326, 1988/00

5~30%FIMAに相当する模擬UO$$_{2}$$燃料を種々の酸素ポテンシャルF、1,000~2,000゜Cで熱処理し、その中に生成した種々の酸化物相、金属相をX線回析によって同定した。

論文

Metallic phases precipitated in UO$$_{2}$$ fuel, 2; Insoluble residue in simulated fuel

安達 武雄; 室村 忠純; 武石 秀世; 山本 忠史

Journal of Nuclear Materials, 160, p.81 - 87, 1988/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:15.21(Materials Science, Multidisciplinary)

5~30%FIMAに相当する模擬UO$$_{2}$$ペレットを種々の酸素ポテンシャル下、1000~2000$$^{circ}$$Cで熱処理して調整した。

論文

Spectrophotometric determination of uranium (VI) with chlorophosphonazo III after tri-n-octylamine extraction

山本 忠史; 寒竹 嘉彦*

Z.Anal.Chem., 294(4), P. 284, 1979/00

ウラン(VI)の選択的で迅速な定量法を確立した。5M塩酸溶液からトリ-n-オクチルアミン-キシレン溶液でウランを抽出分離し、その有機相とクロロホスホナゾIII-0.3M塩酸溶液を振り混ぜて、有機相で錯体を生成させる。667nmにおける吸光度を測定する。定量範囲は0~20$$mu$$g。定量下限2$$mu$$g。モル吸光係数は7.8$$times$$10$$^{4}$$l・mol$$^{-}$$$$^{1}$$・cm$$^{-}$$$$^{1}$$。海水中のウランをチタン酸に吸着捕集するプロセスの脱着液に適用した。

論文

クロロホスホナゾIIIを用いるジルコニウムの抽出光度定量法

山本 忠史; 武藤 博; 加藤 義春

分析化学, 26(8), p.515 - 519, 1977/08

ジルコニウムのクロロホスホナゾ???錯体を3-メチル-1-ブタノールによって液々抽出し、ジルコニウムを吸光光度定量する方法について検討した。みかけのモル吸光係数は21.0$$times$$10$$^{4}$$cm$$^{-}$$$$^{1}$$mol$$^{-}$$$$^{1}$$lである。 吸収極大は675nmにあり、吸光度は少なくとも2時間は安定である。抽出率は$$^{9}$$$$^{5}$$Zrトレーサー実験により確かめたところ98$$pm$$3%(n=3)であった。妨害元素について検討し、ニッケル基合金中のジルコニウム(含有率0.1%程度)の分析に適用した。本法は感度が高く、操作は簡単である。

論文

分析化学,1

大西 寛; 関根 敬一; 石森 富太郎; 吾勝 永子; 本島 健次; 山本 忠史; 上野 馨

新実験化学講座,9, p.88 - 100, 1976/00

ガリウム、インジウム、タリウムの分析法で必要度の高いと思われる確実な分析法だけを選んでやや具体的に記述した。

論文

クロロホスホナゾIIIを用いる金属イオンの吸光光度定量

山本 忠史; 大西 寛

化学, 30(8), p.646 - 649, 1975/08

クロロホスホナゾIIIを用いる吸光光度法を概説した。金属イオンとしてはアルカリ土類、ランタノイド、アクチノイドを含んでいる。最近に見つけられた興味深いトピックスについても紹介する。

論文

プルトニウムと共存するウランの電位差滴定

加藤 義春; 山本 忠史; 武藤 博; 木原 壮林

分析化学, 23(6), p.672 - 674, 1974/06

Davies,Grayのウランの定量法を改良した。ウラン(IV)の空気酸化は滴定の前にバナジウム(IV)を加えることにより避けることができる。プルトニウムは滴定時の硫酸濃度が1.5M以上ならば沈殿しない。リン酸中で鉄(II)によりウラン(IV)に還元し、過剰の鉄(II)を酸化したのちバナジウム(IV)を加えて重クロム酸カリウム標準液で電位差滴定する。ウラン-プルトニウム合成溶液を分析した結果、相対標準偏差は0.1~0.3%である。5~90%ウラン-プルトニウム混合酸化物中のウランを定量した結果、他の方法によって分析した結果とよく一致した。

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