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黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 光大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.
Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02
被引用回数：6 パーセンタイル：10.74(Physics, Multidisciplinary)We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.
野口 悠人; 丸山 孝仁; 上野 健一; 小舞 正文; 武田 信和; 角舘 聡
Fusion Engineering and Design, 109-111(Part.B), p.1291 - 1295, 2016/11
被引用回数：1 パーセンタイル：76.09(Nuclear Science & Technology)本論文ではITERブランケット遠隔保守機器のハンマー打撃試験について報告する。ITERではブランケット遠隔保守機器として軌道ビークル型を採用しており、円弧状の軌道を真空容器の赤道面に敷設し、数ヶ所のポートから強固に支持をとる構造となっている。ITER真空容器赤道ポートでの地震応答加速度スペクトルはピークが14Gに及ぶ過酷なものであり、ブランケット遠隔保守機器の構造健全性を示すためにはシステムの動的応答評価が不可欠である。今回、有限要素法による地震解析を検証するとともに実験的に減衰率を測定するため、ブランケット遠隔保守機器フルスケールモックアップのハンマー打撃試験による実験モーダル解析を実施した。打撃試験によりフルスケールモックアップの主要な垂直振動モードの固有周波数が7.5Hzであり減衰率が0.5%であることが得られた。大地震などの大振幅振動時にはより大きな構造減衰が予測されるものの、小振幅加振時の動的特性と有限要素法による弾性解析結果との一致を確認した。
瀬野 康弘*; 野口 聡*; 中山 雅; 杉田 裕; 須藤 俊吉; 棚井 憲治; 藤田 朝雄; 佐藤 治夫*
JAEA-Technology 2016-011, 20 Pages, 2016/07
JAEA-Technology-2016-011.pdf:7.56MB
放射性廃棄物の地層処分では、地下施設の建設にセメント系材料の使用が想定されている。一般に、土木・建築分野で使用されている普通ポルトランドセメント(以下、OPC)を用いた場合、セメント起源の高アルカリ性間隙水(pH=12.5以上)が浸出し、周辺の緩衝材や岩盤の性能を低下させる可能性がある。そこで、セメント系材料に起因する浸出水のpHを低下させることを目的として、低アルカリ性セメントが開発されている。日本原子力研究開発機構では、低アルカリ性セメントの候補として、フライアッシュ高含有シリカフュームセメント(High-volume Fly ash Silica fume Cement、以下、HFSC)を開発した。これまでに幌延深地層研究センター地下研究施設の坑道で、HFSCを用いた吹付けコンクリートの原位置施工試験を通じ、吹付けコンクリートとしての施工性を確認してきた。本報告は、実際の地下施設の施工において適用可能と考えられる配合で作製されたHFSCセメントペースト硬化体について、その長期的なpH挙動を把握することを主な目的として実施している浸漬試験について、これまでに得られた結果をまとめたものである。
野口 悠人; 丸山 孝仁; 武田 信和; 角舘 聡
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 9 Pages, 2015/05
本論文ではITERブランケット遠隔保守機器の地震解析について報告する。ITERではブランケット遠隔保守機器として軌道ビークル型を採用しており、円弧状の軌道を真空容器の赤道面に敷設し、数ヶ所のポートから強固に支持をとることで可搬重量の向上を実現している。そのため遠隔保守機器の地震に対する構造健全性を示すためには、ビークルの軌道上の位置および姿勢による系の動的応答の変化を評価する必要がある。今回、遠隔保守機器全体FEモデルを作成しビークルの位置・姿勢に関するパラメータサーベイを実施することで、遠隔保守機器の地震に対する最悪条件を特定した。全体FEモデル解析により得られた各部への荷重値を境界条件として用いて詳細な部分FEモデル解析を実施し、遠隔保守機器の主要機器の構造強度を検証した。これら二段階の解析により、ITER遠隔保守機器が安全停止地震(SSE)に対する耐震性を有することを確認した。
丸山 孝仁; 野口 悠人; 武田 信和; 角舘 聡
Plasma and Fusion Research (Internet), 10(Sp.2), p.3405010_1 - 3405010_4, 2015/02
The ITER blanket remote handling system (BRHS), which handles blanket modules inside the vacuum vessel and will be procured by Japan Atomic Energy Agency, is required to replace 440 blanket first wall panels in two years. We employed an RBD approach in this analysis. The availability was calculated numerically by using a Monte Carlo method with the RBDs. The BRHS will replace 440 first wall panels in a 250 Gy/h 
radiation environment. Although radiation-hardened components are used in the BRHS, radiation is still the main cause of failures. The analysis considers two scenarios. One is called "initial scenario" in which spares or actions to improve availability were neither prepared nor implemented. The other is called "expected scenario" and has effective spares and actions. Availability was calculated as 41% in the initial scenario. In this case, the probability to replace all 440 first wall panels in two years was 65%. Based on these results, we applied three actions to the expected scenario to improve availability: preparing spares, optimising repair timing, and repairing cameras in the vacuum vessel. These actions shorten the time to repair. In the expected scenario, availability and completion probability improved to 49% and 99.5% respectively due to the three actions that shorten time to repair. Therefore, we concluded that the BRHS will have the availability to replace all 440 first wall panels in two years as required.
野口 悠人; 安斉 克則; 小坂 広; 油谷 篤志; 椛澤 稔; 武田 信和; 角舘 聡
第31回日本ロボット学会学術講演会予稿集(DVD-ROM), 2 Pages, 2013/09
This paper describes the progress of the radiation tests of the components used in the ITER maintenance robot. The objective of this test is to clarify the effects of radiation exposure on the major robot components and to develop the radiation hard robot based on the obtained results. Testing of the components related to the driving mechanism will be given priority since a failure of the driving mechanism can lead to severe trouble. All the testing of the listed components will be done by 2014.
多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 石井 卓*; 真田 昌慶; 野口 聡*; 岸 裕和*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.133 - 138, 2013/01
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設に関し、セメント系材料の使用を極力抑えた坑道の新しい構築方法の開発に取り組み、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工の成立性や有効性を示すための研究開発を進めている。本研究では、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工と裏込め材の力学特性値を室内試験により取得し、得られた物性値を用いて坑道の安定性に関する検討を実施した。検討結果より、従来の吹付けコンクリートを主体とした支保工に対して、セメント使用量を大幅に低減し、かつ低アルカリ性モルタル利用することにより、セメント影響のさらなる低減化を図った支保工の力学的な成立性,有効性を確認した。
野口 聡; 岸 裕和; 畑中 耕一郎; 内藤 守正
Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 6 Pages, 2011/05
多様な地質環境条件に適用するため、高レベル放射性廃棄物処分場を対象とした低アルカリ性吹き付けコンクリートの一般化された配合選定手法を提案する。本手法には2つの改善点がある。一つが低アルカリ性を担保する結合材の配合を事前に選定すること、もう一つが強度を担保するために水セメント比を設定することにある。これらの手法はこれまでの吹き付けコンクリートの配合選定手法に幌延深地層研究センターの地下坑道への適用を念頭に置いた研究の成果及び既往のコンクリート配合選定手法が加味されている。
林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 小林 保之*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄; 内藤 守正; 多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 郷家 光男*; et al.
JAEA-Research 2010-057, 101 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2010-057.pdf:7.47MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設において支保工やグラウトに用いられるセメント系材料は、地下水に溶出し高アルカリ環境を生じさせる。このような高アルカリ環境は、緩衝材や埋め戻し材に使用されるベントナイトや周辺岩盤に変質を生じさせ、処分システムの長期的な性能の確保に不確実性を増大させる結果になることが懸念されている。本研究は、セメント系材料の高アルカリ影響に対するセメント量の低減化の観点から、処分システムの長期的な性能に配慮した材料を主体とする支保構造の技術的成立性について、原子力機構及び清水建設の双方が所有する知見を最大限に活用し、検討・評価するものである。それに基づき、将来の高レベル放射性廃棄物処分施設への適用に向けた実現可能性について課題を取りまとめた。
中山 雅; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 野口 聡
JAEA-Research 2010-055, 25 Pages, 2011/02
JAEA-Research-2010-055.pdf:2.08MB
地層処分施設は、地下300m以深に建設されることから、坑道の空洞安定性確保や掘削に伴う湧水量の抑制のため、セメント系材料を用いた支保工が検討されている。従来の地下構造物に一般的に用いられるセメント系材料であるOPCはセメント硬化体の細孔溶液中に含まれるアルカリ成分により、pHが12-13程度の高アルカリ性を呈する。地層処分施設においては、上記の高アルカリ成分が地下水に溶出した場合、人工バリア及び天然バリアの性能に影響を与える可能性がある。このような影響を低減するために、原子力機構では、HFSCを開発し、化学的特性,施工性などについて検討を実施してきた。現在までの検討結果から、HFSCが幌延URLの設計基準強度を上まわる強度発現が可能であること、OPCと同等の施工性を有することが示されたので、幌延URLの坑道において、吹付け施工試験を実施した。その結果、HFSCはOPCと同等もしくは良好な施工性を示し、地下坑道への適用性が確認された。これまで、低アルカリ性セメントを用いた小規模な吹付け施工試験は海外で例があるものの、今回実施した幌延の地下施設での原位置試験のように、低アルカリ性セメントを実際の坑道の工事に使用した本格的な施工は世界初である。
中山 雅; 小林 保之; 野口 聡; 三浦 律彦*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 人見 尚*
JAEA-Research 2009-036, 49 Pages, 2009/11
JAEA-Research-2009-036.pdf:20.34MB
幌延深地層研究計画では、坑道の一部において低アルカリ性セメント(HFSC)を用いたコンクリートの施工性確認試験(原位置試験)の実施を計画しており、それまでにHFSCが実工事での施工に耐えうる性能を持つことを確認しておく必要がある。平成20年度は、HFSCを立坑の支保工に適用するための覆工コンクリートとしての配合選定,pH低下挙動の把握及び幌延の地下水を模擬した溶液との相互作用についての検討を実施した。HFSCを用いた覆工コンクリートの配合選定においては、補強繊維であるポリプロピレン短繊維を使用した場合と使用しない場合について、高強度配合と一般強度配合の合計4種類の配合を検討し、推奨配合を選定した。幌延の地下施設建設においては、型枠の脱型などで36時間での極初期強度が要求されるが、HFSC424と高性能AE減水剤の組合せで、要求性能を満足できることを確認した。pH低下挙動については、HFSC226, 325, 424, 523及び吹付け配合のHFSC424に対して、材齢3年または6年における浸漬水のpHの測定及び固相,液相の組成について分析評価した。その結果、pHは11.3程度であり、緩やかに低下する傾向を示した。幌延の地下水を模擬した溶液との相互作用については、HFSC424に対して、溶脱試験を実施した。3日ごとの溶液交換を30回繰り返し、固相及び液相の分析を行った。その結果、HFSC424は、OPCに比べ溶脱量が小さく、溶脱範囲は1/4程度に留まる結果を得た。
野口 聡; 中山 雅; 小林 保之; 三浦 律彦*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*
no journal, ,
本報告は、低アルカリ性セメントHFSC424を場所打ちコンクリートとして使用することを想定し、強度,施工性,断熱温度上昇特性、及び寸法安定性について試験を実施し、評価したものである。幌延地下研究施設の建設工事仕様を目標に、強度及び施工性を満足するコンクリートの配合を選定した。断熱温度上昇量は土木学会予測式の低熱ポルトランドセメントの評価結果と、寸法安定性については普通ポルトランドセメントの評価結果と、ほぼ同等であることを確認した。以上より、適切な配合を選定すれば、HFSC424を用いた場所打ちコンクリートは、強度及び施工性を確保し、かつひび割れ等の初期欠陥に対しても大きな問題はなく、実用可能である、という見通しが得られた。今後は原位置での施工試験による確認が必要であると考えられる。
野口 聡; 中山 雅; 岸 裕和; 北川 義人*; 南出 賢司*
no journal, ,
低アルカリ性が要求される地下坑道の吹付けコンクリートへの適用を目的に開発中の、普通ポルトランド,シリカフューム及びフライアッシュの混合比を4:2:4とする低アルカリ性コンクリートを用いた吹付けコンクリートの配合選定と地上での吹付け施工試験を2009年3月に実施した。W/B=30%とし、高性能減水剤を用いた配合を選定したところ、スランプが23cmとなり基準値である21cm
2cmを、型枠から採取したコアの材齢28日の圧縮強度が38.3MPaとなり、幌延深地層研究センターの設計基準強度である36MPaを満足した。本配合はHLW処分場の地下坑道の支保工に適した、吹付け施工用のコンクリートに適している。また、地上吹付け試験でのリバウンド率が約13%と小さく、坑道内での施工環境の向上が期待される。この配合を用いて2009年6月より幌延深地層研究センターの140m調査坑道において原位置施工試験を行うことにした。
齋藤 亮*; 郷家 光男*; 中谷 篤史*; 多田 浩幸*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設におけるセメントの使用を極力抑えた支保工として岩石を低アルカリ性モルタルで接合した岩石利用セグメントを提案している。組み上げたときの自重によりこのセグメントに発生する曲げモーメントの力学的特性を把握するため、セグメントを試作し、曲げ試験を実施した。その結果、正曲げ117kN,負曲げ44kNの自重による曲げモーメントに相当する荷重の最大値に対し、試作したセグメントの最大荷重は、中詰モルタルの圧壊と鋼製枠縦リブの曲げ座屈が発生した正曲げでは自重による荷重の約2倍以上の値を示したが、中詰モルタルが引張破壊しモルタルと鋼製枠の付着が剥離した負曲げでは自重による荷重とほぼ同等であり、荷重の正負で異なる挙動を示すことを確認した。今後、セグメントのひび割れの発生及び負曲げ時の剥離の抑制、及び組み立て時の施工方法等を改善したい。
熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 多田 浩幸*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄
no journal, ,
地層処分の支保材料等に用いられるセメントは地下水とともに高アルカリ環境を生じさせるため、バリア性能に悪影響を及ぼすことが懸念されている。そのため、著者らはセメントの使用を極力抑えた岩石利用セグメントの活用を提案してきている。本報では、裏込め材として用いる砕石の変形特性試験を実施し物性値を求め、これを用いた坑道の空洞安定性評価を実施した。砕石の変形特性試験は、高い拘束状態に近い載荷条件で載荷・徐荷の繰り返し載荷試験を行った。軸対称解析及び初期載荷時の載荷板応力と変位の勾配から求めた弾性係数等の物性と複合材料試験から得られた岩石利用セグメントの弾性係数を用いて、第2次取りまとめの地山条件における安定性を検討した。その結果、地山壁面のひずみは既往の検討での壁面ひずみよりも小さく、坑道周辺地山の安定性が確保できる結果が得られた。また、岩石利用セグメントに生じる軸応力は、複合材料試験で得られた材料強度の1/2程度で、支保構造として安定している結果が得られた。また、初期載荷時の変形量は砕石の粒度分布によって大きく異なることも明らかになった。今後、砕石の粒度分布の改良と締め固め技術の導入を検討したい。
野口 聡; 中山 雅; 佐藤 治夫
no journal, ,
原子力機構では、低アルカリ性が要求される高レベル放射性廃棄物処分場の支保工材料に適した吹付けコンクリートを開発中である。普通ポルトランドセメント,シリカフューム,フライアッシュの混合比を4:2:4としたHFSC424において、一般の吹付けコンクリートと同等の施工性を確保できる配合の選定の可能性を示した。また、事前の配合選定試験において、水セメント比を30%とすることで、設計基準強度36MPaを満足する配合の選定に成功した。事前の吹付け試験において本配合のリバウンド率は約13%と小さく、坑道内の粉じん濃度の低下などの施工環境の向上が期待される。本配合を用いて2009年6月より幌延深地層研究センターの深度140mの調査坑道の約70m区間において原位置施工試験を実施した。本配合で施工された支保工は十分な強度を確保したこと、及びその吹付け施工性は一般の吹付けコンクリートと同等以上である他、普通セメントコンクリートを用いた吹付けコンクリートより粉じん量及びリバウンド率が小さいことを確認できた。今後、さらなる施工実績の蓄積、及び原位置に施工された支保工の低アルカリ性及び周辺環境への影響の調査を行う予定である。
多田 浩幸*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 熊坂 博夫*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄
no journal, ,
HLWの地層処分施設のセメント使用を極力抑えた支保工として岩石を低アルカリ性モルタルで接合した岩石利用セグメントを提案。組立時の自重及び偏地圧によりセグメントには曲げモーメントが発生する。その力学的特性把握のため、セグメントを試作し、曲げ試験を実施した。既往の試験では、セグメントに中詰めする岩石ブロックを並列に配列した場合の曲げ特性を把握した。本検討では岩石ブロックを千鳥に配列した試験体を作製して曲げ試験を行い、並列配列の試験結果と比較した。その結果、千鳥配列の正曲げ試験は130-210kNで最大荷重に達し、並列配列の最大荷重210-270kNよりも小さくなった。一方、負曲げ試験は30-40kNで最大荷重に達し、並列配列の最大荷重40kNよりも小さくなり、ばらつく結果となった。試験体に発生したひび割れは、並列配列の正曲げ試験では3-4本、負曲げ試験では中央部に1本のひび割れが岩石ブロックとモルタルの境界面に沿って発生していたが、千鳥配列の正曲げ試験では2本、負曲げ試験では1本のひび割れが載荷点近傍の岩石ブロックとモルタルの境界面と岩石ブロック内を貫いて発生し、ひび割れの発生状況に違いがあることを確認した。
野口 悠人; 丸山 孝仁; 安斉 克則; 小坂 広; 椛澤 稔; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
ITERトカマク本体開発グループでは、ITER遮蔽ブランケット遠隔保守機器の調達のため技術開発を進めている。ファーストプラズマから10年後に予定されているブランケット全交換時の真空容器内の線量率は250Gy/hrと推定されており、高い耐放射線性を持つ機器の開発が一つの技術課題となっている。今回、ITER遠隔保守機器の技術開発について紹介するとともに、モーター・ケーブルなど特に耐放性機器の開発・試験について報告する。
武田 信和; 谷川 尚; 上野 健一; 丸山 孝仁; 野口 悠人; 角舘 聡
no journal, ,
ITERでは、プラズマ停止中でも真空容器内は線量率が250Gy/hにのぼる高線環境であるため、ブランケットやダイバータ等の炉内機器は遠隔操作によって保守する必要がある。ブランケット遠隔保守装置は日本が調達を分担しており、2020年のITER機構への引き渡しに向けて、原子力機構で最終設計を実施している。本報ではその進展状況を報告する。最終設計においては、これまでに設計を進めてきた遠隔保守装置本体についてより詳細な設計を行うとともに、ブランケット配管の溶接・切断等を行うツールについて新規に設計を行うなどの作業を実施した。これと同時に、全体の運用シナリオの妥当性を信頼性解析や構造解析等のシステム解析によって示した。これにより、平成26年度中に製作契約を締結する主要機器について、製作を円滑に進めて2020年のITER機構への引き渡しを実現する確証を得た。
丸山 孝仁; 野口 悠人; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
国際熱核融合実験炉(ITER)では、放射線環境下で重量物(最大4.5トン)の高精度ハンドリングを行うため、遠隔保守ロボットが不可欠である。日本原子力研究開発機構では、ITER調達活動の一環として、調達仕様を明確にするために保守用ロボットの技術開発を行っている。本報では「国際熱核融合実験炉(ITER)用保守ロボットの技術開発)」というテーマのオーガナイズセッションの1つとして、人が近づけない真空容器内で保守ロボットが故障した場合のリカバリ技術について報告する。放射線環境下で保守作業を行う保守ロボットにとって、構成部品の故障は致命的な事象である。構成部品の信頼性を高め、保守や点検による保全措置を講ずることにより故障確率を小さくはできるが、その確率はゼロにはなりえない。よって、発生確率が高くかつ致命的な故障については、遠隔によるレスキューによって復旧可能であるように保守ロボットを設計する必要がある。そのような故障を特定するため、FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)を実施した。これにより、保守作業中に発生しうる故障事象(モータやケーブルの絶縁不良による電気的故障、潤滑剤劣化による摺動部焼き付きなどの機械的故障など)を明らかにし、レスキューの対象とすべき故障事象を特定したうえで、それら故障事象に対する具体的なレスキュー機構設計、レスキュー手順検討を実施した。
