Experiment and numerical simulation of pulsation flow in single channel for Li-7 enrichment technology development by MCCCE method

堀口 直樹; 吉田 啓之; 北辻 章浩; 長谷川 信*; 岸本 忠史*

Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 7 Pages, 2023/05

我が国のエネルギー安全保障の観点および環境負荷低減の観点から、軽水炉の連続運転が不可欠である。PWRの水質管理にはLi-7イオンを濃縮したpH調整剤が必要であり、Li-7濃縮技術の開発が重要課題の一つである。環境負荷の少ない技術としてマルチチャンネル向流電気泳動(MCCCE)法が開発されている。これを実用化するためには、チャネル内のLi-7イオン挙動を把握し、Li-7と他同位体を分離させるため実験条件を最適化する必要がある。本報告では、実機の単一チャンネル内のLi-7イオン挙動を把握することを目的に、原子力機構で開発した粒子追跡機能を有するCFDコードTPFIT-LPTをベースとしたイオン挙動の数値シミュレーション手法を開発した。本手法では、電場下のイオンの運動を、電場による速度を粒子に付加して運動させることで模擬した。同位体の運動の差異は付加速度の大きさを変更して表現した。また、個々のイオン挙動を実験計測することは不可能であるが、数値シミュレーションの検証の為に、バルク流体の流速を測定することが重要であると考えた。そこで、実機の単一チャンネルを簡略化したラボスケール実験装置を開発し粒子画像流速計測法(PIV)により流速を測定することとした。実験装置には、実機の実験条件の一つであり数値シミュレーションで難しい条件の一つである脈動流条件を設定し、流速を測定した。結果として、脈動流が再現されることを確認した。この脈動流の実験データを数値シミュレーションの入口境界条件として設定し、数値シミュレーションを実施した。この結果として、電場の影響を受けたイオンが脈動しながら上流へ移動することを確認した。また、電場下の同位体の挙動の差異も確認した。

高減容処理施設の溶融設備における安全対策について; 溶融設備に係る意見交換会資料集

池谷 正太郎; 横堀 智彦; 石川 譲二; 安原 利幸*; 小澤 俊之*; 高泉 宏英*; 門馬 武*; 黒澤 伸悟*; 伊勢田 浩克; 岸本 克己; et al.

JAEA-Review 2018-016, 46 Pages, 2018/12

JAEA-Review-2018-016.pdf:12.79MB

日本原子力研究開発機構では、原子力科学研究所の雑固体廃棄物を廃棄体化する手段として、放射能評価及び減容・安定化の観点から有効な溶融処理を採用している。金属溶融設備及び焼却・溶融設備(以下「溶融設備」という。)については、過去の火災トラブルでの再発防止対策を含め多くの安全対策を施しており、この妥当性等について機構外の有識者を交えた意見交換を行うため、「溶融設備に係る意見交換会」を開催した。本稿は、意見交換会において発表した"高減容処理施設の概要"、"溶融設備の安全対策"、"溶融設備の運転管理"、"過去の国内・国外事例と当該施設との比較"及び"各委員からの他施設における事故事例及び安全対策の紹介"について、資料集としてまとめたものである。

Contrast variation by dynamic nuclear polarization and time-of-flight small-angle neutron scattering, 1; Application to industrial multi-component nanocomposites

能田 洋平*; 小泉 智*; 増井 友美*; 間下 亮*; 岸本 浩通*; 山口 大輔; 熊田 高之; 高田 慎一; 大石 一城*; 鈴木 淳市*

Journal of Applied Crystallography, 49(6), p.2036 - 2045, 2016/12

https://doi.org/10.1107/S1600576716016472

We have reported the first attempt with dynamic nuclear polarization (DNP) and contrast variation small-angle neutron scattering (SANS) experiments on model mixtures for industrial tyres conducted at the MLF of J-PARC. We performed time-of-flight SANS (TOF-SANS) experiments, employing neutrons with a wide range, which causes imperfect neutron polarization and variations in the coherent and incoherent scattering lengths. By carefully eliminating the effect of imperfect neutron polarization, separation of the partial scattering functions was successfully demonstrated for the ternary system styrene-butadiene-rubber/silica/carbon.

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

http://ci.nii.ac.jp/ncid/BB05543208

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

JRR-3改造工事に伴って発生したコンクリートのクリアランス; 放射能濃度の測定及び評価の方法の策定

里山 朝紀; 岸本 克己; 星 亜紀子; 高泉 宏英; 堤 正博; 稲野辺 浩; 吉森 道郎

JAEA-Technology 2011-003, 53 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2011-003.pdf:1.6MB

原子力科学研究所のバックエンド技術部では、放射性廃棄物の合理的な処分及び資源の有効利用を図るとともに、保管廃棄施設の保管能力の逼迫回避を目的として、1985年度から1989年度にかけて実施されたJRR-3改造工事に伴って発生し、第2保管廃棄施設の保管廃棄施設・NLに保管している放射能レベルの非常に低いコンクリートを対象としたクリアランスを進めている。JRR-3改造工事に伴って発生したコンクリートのクリアランスにあたっては、2005年度から2007年度にかけて、コンクリートの汚染状況の調査を行った。その調査結果をもとに、放射能濃度の測定及び評価の方法を策定し、2007年11月8日付けで文部科学大臣へ認可申請を行い、2008年7月25日付けで認可を得た。その後、クリアランス作業に必要な測定機器やコンクリートの取り出し設備等のハード面の整備、保安規定や作業要領書等のソフト面の整備を進め、2009年度からクリアランス作業を開始した。本報告は、JRR-3改造工事に伴って発生したコンクリートをクリアランスするために策定した放射能濃度の測定及び評価の方法をとりまとめたものである。

Demonstration of submicroJoule, spatially coherent soft-X-ray laser pumped by 0.1 Hertz, 10 Joule, picosecond laser

越智 義浩; 河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 大場 俊幸; 田中 桃子; 岸本 牧; 海堀 岳史; 永島 圭介; 杉山 僚

Japanese Journal of Applied Physics, 48(12), p.120212_1 - 120212_3, 2009/12

https://doi.org/10.1143/JJAP.48.120212

ジグザグスラブ型Nd:ガラス増幅器を主増幅部として用いたCPAレーザーを開発し、繰り返し頻度0.1Hzにて10J、ピコ秒のレーザーパルスを2ビーム同時に発生させることに成功した。このレーザーをドライバーとして用い、ダブルターゲット方式により空間的に完全コヒーレントかつ出力がサブマイクロジュール級の波長13.9nmの軟X線レーザーの高繰り返し発生を実現した。得られた軟X線レーザー中に含まれるコヒーレント光子数は10であり、シングルショットでのポンプ&プローブ計測による高速現象の観察等に応用できる。

研究所設置地区における高密度電気探査,2

中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 手島 稔*; 岸本 宗丸*; 松尾 公一*

JAEA-Research 2008-102, 58 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-102.pdf:48.97MB

本報告書は、日本原子力研究開発機構が北海道天塩郡幌延町で進めている幌延深地層研究計画の地質環境モニタリング技術の開発として、坑道掘削に伴う地下水挙動の変化を捉える目的で、高密度電気探査を実施し、その結果をまとめたものである。本調査は今回が第2回目の調査であり、研究所設置地区に設定した2本の測線について、2極法の電気探査を実施した。その結果、比抵抗の断面分布は、地表近傍が20m前後と高く、深くなるにつれおおむね2m程度と低くなり、既存調査結果と整合する結果が得られた。また、比抵抗モデルと水質モデルを比較した結果、比抵抗値が塩分濃度を反映していることが確認できた。昨年度の電気探査結果と比較した結果、見掛比抵抗の値及び分布傾向については、大きな差異は認められず、再現性の高い良好なデータが取得できたと考える。また、このことより、立坑掘削による地下水挙動への影響は現時点では認められない結果が得られた。

Frequency filter of seed X-ray by use of X-ray laser medium; Toward the generation of the temporally coherent X-ray laser

長谷川 登; 河内 哲哉; 岸本 牧; 助川 鋼太*; 田中 桃子; Tai, R. Z.*; 越智 義浩; 錦野 将元; 永島 圭介; 加藤 義章*

Japanese Journal of Applied Physics, 48(1), p.012503_1 - 012503_6, 2009/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.48.012503

時間コヒーレントX線レーザー発生を行うために、高次高調波をX線レーザー媒質により増幅した際に受ける影響についての考察を行った。X線レーザー媒質は、非常に狭いスペクトル幅を持つため、高次高調波の時間コヒーレント成分のみを増幅することが可能である。チタンサファイアレーザーの第29次高調波(26.9nm)を種光としてネオン様マンガンX線レーザー媒質に入射することにより、種光が大きな屈折を受けることなく増幅されることを確認した。これにより、数百フェムト秒の時間コヒーレントなX線レーザーの発生が可能となったことが示された。

Development of driver laser system for 0.1-Hz X-ray laser

越智 義浩; 河内 哲哉; 長谷川 登; 永島 圭介; 錦野 将元; 岸本 牧; 田中 桃子

レーザー研究, 36(APLS), p.1136 - 1138, 2008/12

https://doi.org/10.2184/lsj.36.1136

原子力機構において繰り返し頻度0.1HzのX線レーザーを実現するための励起用レーザーの開発を進めている。ジグザグスラブ型のNd:glass増幅器を採用し、0.1Hzで7J/1.6psのレーザー出力に成功した。このレーザーを用いてX線レーザーの発振試験を行った結果、ニッケル様銀レーザー(波長13.9nm)について飽和増幅を確認した。この時の出力エネルギーは約1J、ビーム発散角は約3mradであった。励起用レーザーの詳細、X線レーザー発振試験の結果、並びに現状について報告する。

Enhancement of double auger decay probability in xenon clusters irradiated with a soft-X-ray laser pulse

難波 愼一*; 長谷川 登; 錦野 将元; 河内 哲哉; 岸本 牧; 助川 鋼太; 田中 桃子; 越智 義浩; 多幾山 憲*; 永島 圭介

Physical Review Letters, 99(4), p.043004_1 - 043004_4, 2007/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.043004

波長域が赤外から紫外線までのフェムト秒高強度レーザーを希ガスクラスターに照射すると効率よくレーザーエネルギーの吸収が起こることが知られており、高エネルギー粒子発生や高輝度X線源への応用が期待されている。本研究では、さらに波長の短いX線レーザーとクラスターとの相互作用の原子力機構の解明を目的としている。波長13.9nm,強度210W/cmのX線レーザーをXeクラスターに照射し、イオン質量分析計を用いて、発生したイオンの時間分解計測を行った。今までに行われている放射光を用いたXe原子を標的とした実験(Xeイオンの発生確率が高い)とは異なり、ダブルオージェ崩壊過程と呼ばれるXe 4d内殻電離状態からXeイオンが発生する遷移確率が高くなることを明らかにした。