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報告書

JMTRタンクヤード・コンクリート壁面の補修工法の妥当性確認試験

菅谷 直人; 岡田 祐次; 西村 嵐; 園部 博; 木村 伸明; 木村 明博; 塙 善雄; 根本 浩喜

JAEA-Testing 2020-004, 67 Pages, 2020/08

JAEA-Testing-2020-004.pdf:8.17MB

材料試験炉(JMTR)では、2014年度に液体廃棄物の廃棄設備であるタンクヤードにおいて、廃液配管及び廃液タンクからの放射性廃液の漏えい事象が発生した。本事象に対応するため、2016$$sim$$2019年度にかけてタンクヤード内の廃液タンク, 廃液配管等の取替え工事を行った。一方、本取替え工事において、廃液配管等の支持構造物である大型サポート(架構造型サポート)の据付け時にタンクヤード躯体コンクリート壁面に複数のひび割れが発生した。このため、ひび割れが発生したコンクリート壁面の補修が必要となった。特に、架構造型サポートを固定する一部の基礎ボルト(あと施工接着系アンカーボルト)周辺部では、隆起を伴うひび割れ(コーン状破壊)が観測された。コンクリート壁のコーン状破壊部における補修工法は規格化されているが、補修後にあと施工接着系アンカーボルトを打設するための妥当性を確認する強度基準は存在しなかった。本報告書は、コンクリート壁面のコーン状破壊部の補修工法として断面修復工法の選定及びあと施工接着系アンカーボルトの強度基準の設定をし、タンクヤードと同類の鉄筋コンクリート造である既設建家を用いて、コーン状破壊部を模擬し、選定した断面修復工法により補修した壁面にあと施工接着系アンカーボルトを打設後、あと施工接着系アンカーボルトの引張試験を行い、設定した強度基準との比較により、補修工法の妥当性評価についてまとめたものである。この試験結果から、本補修工法による、タンクヤード躯体コンクリート壁面におけるコーン状破壊部の補修に資した。

論文

The Surface composition of asteroid 162173 Ryugu from Hayabusa2 near-infrared spectroscopy

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.

Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04

 被引用回数:83 パーセンタイル:0.07(Multidisciplinary Sciences)

小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。

論文

研究施設等廃棄物の埋設事業における廃棄体の受入基準の整備状況と課題

仲田 久和; 天澤 弘也; 出雲 沙理; 岡田 翔太; 坂井 章浩

デコミッショニング技報, (58), p.10 - 23, 2018/09

我が国においては、実用発電用原子炉以外にも様々な原子力施設や放射性同位元素の使用施設等があり、これらの施設から低レベル放射性廃棄物(研究施設等廃棄物)が発生している。実用発電用原子炉から発生する低レベル放射性廃棄物は既に浅地中埋設処分されているが、研究施設等廃棄物の埋設処分はまだ行われていない。研究施設等廃棄物の埋設処分を早急かつ確実に実施するため、2008年に日本原子力研究開発機構が法的に実施主体となり、これまでに埋設事業の実施に際して必要な浅地中埋設処分施設の概念設計を実施するとともに、技術的な検討として廃棄体の受入基準の整備を進めている。ここでは、研究施設等廃棄物の埋設施設における廃棄体の受入基準の整備状況と課題について紹介する。

論文

First direct mass measurements of nuclides around $$Z$$ = 100 with a multireflection time-of-flight mass spectrograph

伊藤 由太*; Schury, P.*; 和田 道治*; 新井 郁也*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 石澤 倫*; 加治 大哉*; 木村 創大*; 小浦 寛之; et al.

Physical Review Letters, 120(15), p.152501_1 - 152501_6, 2018/04

 被引用回数:31 パーセンタイル:3.76(Physics, Multidisciplinary)

冷たい核融合反応および熱い融合反応によって生成した変形閉殻中性子数152の近傍に位置する原子核$$^{246}$$Es, $$^{251}$$Fm、および超フェルミウム原子核$$^{249-252}$$Md, $$^{254}$$Noの質量の直接測定を、多反射時間飛行質量分析装置(MR-TOF)を用いて実施した。$$^{246}$$Esおよび$$^{249,250,252}$$Mdの質量測定は世界で初めての成果である。さらに$$^{249,250}$$Mdの質量を$$alpha$$崩壊連鎖のアンカーポイントとして用いて$$^{261}$$Bhおよび$$^{266}$$Mtまでの重い原子核の質量を決定した。これらの新測定された質量を理論質量計算と比較し、巨視的・微視的模型の予測値と良い一致が見られることを示した。近接する3つの質量値から求められる経験的殻ギャップエネルギー$$delta_{2n}$$を今回の質量値から求め、MdおよびLrに対する変形閉殻中性子数$$N=152$$の存在を裏付ける結果を得た。

論文

Development of the reasonable confirmation methods concerning radioactive wastes from research facilities

林 宏一; 岡田 翔太; 出雲 沙理; 星野 譲; 辻 智之; 仲田 久和; 坂井 章浩; 天澤 弘也; 坂本 義昭

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/04

日本では、原子力発電所から発生した低レベル放射性廃棄物の浅地中埋設処分は実施されているが、それ以外の研究炉やRI使用施設等から発生する放射性廃棄物の浅地中埋設処分は実施されていない。このため、原子力機構は日本における研究施設等廃棄物の実施主体となり、処分に向けた活動を行っている。本報告では、研究施設等から発生した廃棄物の合理的な廃棄確認方法の開発に焦点を当てた活動の成果を報告する。

報告書

研究施設等廃棄物浅地中処分施設における廃棄体の受入基準の設定; 充填固化体の耐埋設荷重

岡田 翔太; 出雲 沙理; 仲田 久和; 辻 智之; 坂井 章浩; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2016-023, 129 Pages, 2016/11

JAEA-Technology-2016-023.pdf:8.95MB

第二種廃棄物埋設規則に規定された廃棄体の技術基準の一つには、「埋設された場合において受けるおそれのある荷重に耐える強度を有すること。」とされ、国によって確認を受けなければならない。そのため、日本原子力研究開発機構では、これまでに各拠点における技術基準に適合する廃棄体の作製に備えて、廃棄体作製に係る基本手順を検討してきており、一部の拠点においてはその検討結果を採り入れて不燃性の固体状の放射性廃棄物を分別し、これに係る作業記録を作成して保管・管理している。本報告では、その際の分別作業記録に基づき廃棄物の組成を設定し、基本手順に従い容器へ収納、モルタル充填材の充填、固型化、養生を行って模擬廃棄体を作製して、コンクリートピット埋設設備に俵積み方式で埋設処分した場合を想定した実載荷試験と、トレンチ埋設設備に埋設処分した場合を想定した実載荷試験を行い、それぞれの模擬廃棄体の変位量及びひずみ量等を測定し模擬廃棄体の耐埋設荷重を設定した。

報告書

模擬廃棄物ガラス試料(バナジウム含有ホウケイ酸ガラス)のXAFS測定

永井 崇之; 小林 秀和; 捧 賢一; 菖蒲 康夫; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 松浦 治明*; 内山 孝文*; 岡田 往子*; 根津 篤*; et al.

JAEA-Research 2016-015, 52 Pages, 2016/11

JAEA-Research-2016-015.pdf:37.48MB

本研究は、資源エネルギー庁の次世代再処理ガラス固化技術基盤研究事業の実施項目「高レベル廃液ガラス固化の高度化」として、バナジウム(V)含有模擬廃棄物ガラスを対象に、放射光XAFS測定によりガラス原料に内包された廃棄物成分元素の局所構造を評価した。本研究で得られた成果を、以下に列挙する。(1)バナジウム(V)は、組成に関係なく比較的安定な4配位構造と考えられ、ガラス原料フリットではVがガラス相に存在する可能性が高い。(2)亜鉛(Zn), セリウム(Ce), ネオジム(Nd), ジルコニウム(Zr), モリブデン(Mo)はガラス相に存在し、Ce原子価はガラス組成によって3価と4価の割合に差が認められた。(3)ルテニウム(Ru)はガラス相からRuO$$_{2}$$として析出し、ロジウム(Rh)は金属と酸化物が混在し、パラジウム(Pd)は金属として析出する。(4)高温XAFS測定を行ったZrとMoの結果、ガラス溶融状態におけるZr, Moの局所構造の秩序が低下する傾向を確認した。(5)ガラス溶融炉温度1200$$^{circ}$$Cの条件で、模擬廃棄物ガラスの高温XAFS測定を行い、今後、試料セルの形状等の最適化を図ることで、良質な局所構造データ取得が期待できる。

報告書

研究施設等廃棄物のトレンチ処分施設における遮水機能の設計検討(共同研究)

坂井 章浩; 黒澤 亮平*; 仲田 久和; 岡田 翔太; 出雲 沙理; 佐藤 亮*; 北村 洋一*; 本田 泰丈*; 高岡 克樹*; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2016-019, 134 Pages, 2016/10

JAEA-Technology-2016-019.pdf:8.25MB

日本原子力研究開発機構では、コンクリート, 金属などの安定五品目以外の廃棄物をトレンチ処分するため、遮水シートを設置したトレンチ処分施設(以下、「付加機能型トレンチ処分施設」)の設計を進めている。付加機能型トレンチ処分施設では、遮水シートにより浸出水の浸透防止や集排水機能を果たす設計としているが、重機等の接触による損傷等によりその機能が十分に発揮されない場合も想定される。本研究では、遮水シート等の遮水層構造に着目し、遮水シート及び低透水性材料等の特性、多層構造の効果及び損傷要因等の外部条件への対応を考慮し、浸出水の漏出及びそれに伴う放射性物質の漏出に関して、抑制機能の高い遮水機能システムについて検討した。その結果、排水層, 遮水シート及び低透水性層を組合せた層が、浸出水の漏出抑制に最も有効であることを確認した。また、セシウムを含む廃棄物を処分する場合、セシウム吸着シートの設置を評価した。本研究で検討した遮水層は、研究施設等廃棄物の付加機能型トレンチ処分施設の設計に活用するとともに、放射性物質を含む一般・産業廃棄物の管理型処分等の設計にも適用可能と考えられる。

論文

Computations of stress intensity factors for semi-elliptical cracks with high aspect ratios by using the tetrahedral finite element; Fully automated parametric study

岡田 裕*; 神谷 裕仁*; 河合 浩志*; Li, Y.; 小坂部 和也*

Engineering Fracture Mechanics, 158, p.144 - 166, 2016/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:42.84(Mechanics)

本研究では四面体有限要素及び仮想亀裂閉口積分法(VCCM)を用いて、亀裂形状や荷重条件を考慮したメッシュの生成、境界条件の設定や応力拡大係数の計算等の機能を有する自動的解析システムを開発した。また、この解析システムを用いて、平板,厚肉円筒や複雑形状部位に存在する高アスペクト比亀裂の応力拡大係数の解を考察した。その結果、厚肉円筒や複雑形状部位に存在する高アスペクト比亀裂の応力拡大係数は平板中に存在する高アスペクト比亀裂の応力拡大係数を用いて評価できることを確認した。

報告書

研究施設等廃棄物浅地中処分施設における廃棄体の受入基準の設定; 有害な空げきが残らないこと及び一体となるような充填

仲田 久和; 坂井 章浩; 岡田 翔太; 出雲 沙理; 辻 智之; 黒澤 亮平; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2016-001, 112 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-001.pdf:16.71MB

原子力機構が計画している研究施設等廃棄物の浅地中処分施設で受け入れる廃棄体等は、第2種廃棄物埋設規則に規定された廃棄体等の技術基準に適合していることが求められる。廃棄体等のうち、コンクリートピットに埋設する充填固化体の技術基準には、廃棄体内部に有害な空げきがなく、固型化材料等と放射性廃棄物が一体となるように充填することが必要となる。本試験では、放射性廃棄物の分別作業記録に基づき、廃棄物組成を調査し、廃棄体の充填性の観点から保守側にその組成を設定し、設定した組成による模擬廃棄物を作製した。模擬廃棄物は、所定の手順に従い容器へ収納し、今回新たに設定したモルタルの示方配合による充填材の充填、固型化、養生を行って模擬廃棄体を作製した。その後、内部の空げき量の測定をするとともに模擬廃棄体の切断試験を行った。本試験の結果により、今回対象とした不燃性固体廃棄物の充填固化体については、同手順に従うことにより、有害な空げきのないこと及び一体となるような充填等の廃棄体の物理的な性能に係る技術基準について適合できる廃棄体が作製できる見通しが得られた。

論文

Sub-picosecond regenerative amplifier of Yb-doped Y$$_{2}$$O$$_{3}$$ ceramic thin disk

圓山 桃子; 岡田 大; 越智 義浩; 永島 圭介

Optics Express (Internet), 24(2), p.1685 - 1692, 2016/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.7(Optics)

Yb:Y$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックスのシンディスクを利得媒質とした1kHzの再生増幅器を構築した。更に、Yb:Y$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックスの熱伝導率及び発熱について評価を行った。再生増幅器はレーザービームが1ラウンドトリップあたり6回シンディスク上で折り返す構成となっており、エネルギー2mJ、波長半値幅1.8nm、パルス圧縮後のパルス幅0.9psの出力を得た。

報告書

薄ディスク型レーザー媒質用多重パス励起モジュールの開発

岡田 大; 圓山 桃子; 越智 義浩; 永島 圭介

JAEA-Technology 2015-029, 29 Pages, 2015/11

JAEA-Technology-2015-029.pdf:11.21MB

関西光科学研究所では、同位体分離の高度化研究用THz波や保障措置・核不拡散の問題解決が期待される核種分析用$$gamma$$線などを発生させるための光源として、高強度・高繰り返し短パルスレーザーシステムの開発を行っている。このようなレーザー利用研究においては、安定かつ高平均出力レーザー装置が必要不可欠である。我々は蓄積エネルギーが高く、熱伝導率の大きいYb:YAGセラミックスをレーザー媒質に選定し、レーザー媒質の形状として熱効果や熱破壊を抑制することが期待できる薄ディスク形状に着目して、薄ディスク型のYb:YAGレーザーシステムの開発を行っている。薄ディスク形状のレーザー増幅器には、数100$$mu$$mオーダーの薄い媒質を使用するため、十分な励起光を吸収させるには励起光の多重パス光学系が必要であり、かつ構築するレーザー性能仕様に合わせた励起プロファイルとスポット径を得うる制御性も求められる。レーザー量子制御研究グループでは、市販の光学素子と精密ステージを組み合わせた薄ディスク型レーザー媒質用多重パス励起モジュールを設計製作し、励起プロファイルとスポット径が制御可能なレンズ群の設計と、励起モジュールを用いたレーザー発振特性を評価したので報告する。

報告書

研究施設等廃棄物の浅地中処分のための基準線量相当濃度の計算方法及び結果

岡田 翔太; 黒澤 亮平; 坂井 章浩; 仲田 久和; 天澤 弘也

JAEA-Technology 2015-016, 44 Pages, 2015/07

JAEA-Technology-2015-016.pdf:5.8MB

本報告書では、研究施設等廃棄物に含まれる可能性のある核種について浅地中処分の基準線量相当濃度を試算した。その結果から、研究施設等廃棄物の放射能評価を行う核種を検討した。多様な施設から発生する研究施設等廃棄物の廃棄体に含まれると想定され、半減期が30日以上である220核種を選定し、そのうち、過去に計算されていない40核種について、原子力安全委員会のモデルを用いて、浅地中処分の管理期間終了後の基準線量(10$$mu$$Sv/y)に相当する廃棄物中の放射能濃度を計算した。また、計算した濃度が比放射能を超えるため基準線量相当濃度が設定されない核種について操業期間中のスカイシャイン線量を計算した。それらの結果を踏まえ、220核種についてトレンチ処分、ピット処分の基準線量相当濃度を整備し、研究施設等廃棄物の浅地中処分の安全評価において放射能インベントリ評価の対象とする核種を検討した。各核種の基準線量相当濃度は、今後、廃棄物の放射能インベントリを評価して、トレンチ処分、ピット処分に区分する際の区分値として、また、処分サイトを特定しない一般的な条件における重要核種の予備選定に利用できるものである。

報告書

研究施設等廃棄物の放射能インベントリ評価に用いる中性子束計算ツールの整備

黒澤 亮平; 岡田 翔太; 坂井 章浩; 仲田 久和; 天澤 弘也

JAEA-Data/Code 2015-005, 82 Pages, 2015/06

JAEA-Data-Code-2015-005.pdf:3.47MB

研究施設等廃棄物のうち国内の研究用原子炉施設の解体に伴って発生する廃棄物の放射能インベントリ評価に使用する原子炉内及び周辺の中性子束の計算を汎用的かつ簡易に行える中性子束計算ツールを整備した。本ツールは、巨視的実効断面積の計算、中性子束の計算及び放射化イベントリの評価するために算出した中性子束の編集を行う計算プログラムから構成される。本報告書は、研究用原子炉施設における中性子束の評価方法の概要、中性子束計算ツールの全体構成と機能、各計算プログラムの入出力データと試計算をまとめたものである。

論文

High order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; Koga, J. K.; 森 道昭; 川瀬 啓悟*; et al.

RAL-TR-2015-025, P. 22, 2015/00

We provide a description of experiments performed with the J-KAREN and Astra Gemini lasers where we discovered a new regime of relativistic high-order harmonic generation by multi-terawatt femtosecond lasers in gas targets. The results were explained using particle-in-cell simulations and catastrophe theory. Our work paves the way towards a bright coherent X-ray source based on compact lasers and accessible, repetitive, and debris-free gas jet targets. Such a source will be crucial for fundamental research and numerous applications requiring pumping, probing, imaging of microscopic objects and for attosecond science.

論文

High proton radiation tolerance of InAsSb quantum-well-based micro-Hall sensors

Abderrahmane, A.*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 柴崎 一郎*; Sandhu, A.*

IEEE Electron Device Letters, 35(12), p.1305 - 1307, 2014/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

AlInSb/InAsSb/AlInSbヘテロ構造量子井戸マイクロホールセンサーは、高移動度,低有効質量,高電子飽和速度といった優れた特徴をもつことから、宇宙環境への応用が期待されている。しかし、その宇宙放射線に対する耐性については明らかにされていない。そこで、AlInSb/InAsSb/AlInSbヘテロ構造量子井戸マイクロホールセンサーの耐放射線性を明らかにするために、高崎量子応用研究所TIARAのイオン注入器を用いて、380keV陽子線を10$$^{11}sim$$10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$照射し、センサーの特性変化を調べた。照射により生成する深い準位の欠陥によって移動度は低下し、10$$^{13}$$cm$$^{-2}$$以上の照射によって磁気感度の低下が生じたが、10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$照射後もマイクロホールセンサーとして機能しうることが分かった。これは低軌道(LEO)で換算すると約1000年に相当する照射量であり、耐放射線性は十分に高いことが示された。

論文

Proton irradiation enhancement of low-field negative magnetoresistance sensitivity of AlGaN/GaN-based magnetic sensor at cryogenic temperature

Abderrahmane, A.*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

IEEE Electron Device Letters, 35(11), p.1130 - 1132, 2014/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.23(Engineering, Electrical & Electronic)

宇宙用磁気センサーへの応用が期待されるAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの縦方向と横方向の磁気抵抗に対する陽子線照射効果を明らかにするため、室温にて380keV陽子線を10$$^{14}$$cm$$^{-2}$$の線量照射した。磁気特性変化を調べた結果、照射後も同等の磁気感度を維持し、4Kといった低温における最低検出磁気強度もほぼ同等であった。一方、磁気抵抗感度は160から417V/(A$$cdot$$T)へとむしろ向上することが分かった。この値は、これまで報告されてきたAlGaN/GaN系マイクロホールセンサーの磁気抵抗感度の中で最高値である。このことから、このレベルの線量の陽子線照射により磁気抵抗感度の改善が図れることを明らかにした。

論文

Current status of the driver laser system for intense terahertz wave generation

田中 桃子; 越智 義浩; 小菅 淳; 岡田 大; 森 道昭; 桐山 博光; 坪内 雅明; 永島 圭介

JAEA-Conf 2014-001, p.32 - 33, 2014/09

テラヘルツ波発生用ドライバーレーザーとして、Yb:YAGシンディスクを利得媒質として用いた高強度キロヘルツレーザーシステムを構築した。再生増幅器は4バウンスの構成とし、最大10mJの出力を得た。また、圧縮後のパルスを用いてLiNbO$$_{3}$$結晶によるテラヘルツ波発生のデモンストレーションを行った。

論文

High order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

New Journal of Physics (Internet), 16(9), p.093003_1 - 093003_30, 2014/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:19.8(Physics, Multidisciplinary)

We present a detailed description of our discovery of a new regime of high-order harmonic generation, including experimental data, simulations, and description of new harmonic generation mechanism. The harmonics are generated by multi-terawatt relativistic-irradiance ($$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$) femtosecond ($$approx$$ 30-50 fs) lasers focused to gas jet targets. According to our model, the harmonics are produced by sharp, structurally stable, oscillating electron spikes at the joint of boundaries of wake and bow waves excited by the laser pulse.

論文

High power laser developments with femtosecond to nanosecond pulse durations for laser shock science and engineering

桐山 博光; 森 道昭; 鈴木 将之*; 大東 出*; 岡田 大; 越智 義浩; 田中 桃子; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; et al.

レーザー研究, 42(6), p.441 - 447, 2014/06

原子力機構で開発している、(1)フェムト秒超高強度レーザーとしてOPCPA/Ti:sapphireハイブリッドレーザー、(2)ピコ秒高強度レーザーとしてOPCPA/Yb:YAGハイブリッドレーザー、(3)ナノ秒高平均出力レーザーとして半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーについて、それらの構成及び動作特性について紹介する。

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