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論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Numerical study on influence of Ohnesorge number and Reynolds number on the jet breakup behavior using the lattice Boltzmann method

岩澤 譲*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 金川 哲也*; 齋藤 慎平*; 松尾 英治*; 海老原 健一; 坂場 弘*; 小山 和也*; 成合 英樹*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05

高速炉の炉心溶融事故時における事故後冷却性評価のために、冷却材中にジェット状に射出された溶融燃料の微粒化挙動を詳細に把握することが望まれている。本研究では、粘性がジェット挙動に与える影響を調べるために、3次元二相流体格子ボルツマンモデルを用いたジェット挙動の数値シミュレーションを行い、結果をオーネゾルゲ数とレイノルズ数で整理した。結果として、ジェット挙動の評価には、ジェットの粘性と同様に冷却材の粘性の影響も考慮する必要があることを示した。

論文

Numerical simulation of self-priming phenomena in venturi scrubber by two-phase flow simulation code TPFIT

堀口 直樹; 吉田 啓之; 金川 哲也*; 金子 暁子*; 阿部 豊*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

原子炉における炉心溶融を伴うシビアアクシデント時において、放射性物質の拡散を抑制し、かつ格納容器の保護のため除熱および減圧するための手段としてフィルタードベントがある。本研究は、ベンチュリースクラバーを用いたフィルタードベントの作動特性を明らかにすることを目的として、実験ならびに解析を行っている。これまでの研究により、単一ベンチュリースクラバーにおいて、気相流入量がある一定以上になった場合、自吸停止に至る可能性を明らかにした。本報告では、詳細二相流解析コードTPFITを用いて、ベンチュリースクラバー内の二相流解析を行い、自吸現象に対する数値予測を行うと共に、液滴発生のメカニズムについて検討した結果について報告する。

論文

Development of prediction technology of two-phase flow dynamics under earthquake acceleration, 16; Experimental and numerical study of pressure fluctuation effects on bubble motion

加藤 由幹; 吉田 啓之; 横山 諒太郎*; 金川 哲也*; 金子 暁子*; 文字 秀明*; 阿部 豊*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 8 Pages, 2015/05

In this study, visualization experiment for the bubbly flow in a horizontal pipe excited by oscillation acceleration was performed to understand bubbly flow behavior under earthquake acceleration. Liquid pressure was also measured at upstream and downstream of the test section. In addition, to consider detailed effects of pressure gradient on bubble motion, numerical simulation of two-phase flow in horizontal pipe with vibration was performed by a detailed two-phase flow simulation code with an advanced interface tracking method: TPFIT. Based on observed images and calculated results, bubble velocity was evaluated. It was confirmed that the pressure gradient amplitude increased with the increase of the frequency of the table. In addition, it was observed that the bubble velocity amplitude also increases with the increase of the frequency of the table. It was concluded that the bubble motion was strongly affected by the pressure gradient in the test section.

論文

Development of evaluation method of liquid flow rate by self-priming phenomena in venturi scrubber

堀口 直樹; 吉田 啓之; 金川 哲也*; 金子 暁子*; 阿部 豊*

Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 5 Pages, 2014/11

A Multi Venturi Scrubber System (MVSS) is one of the filtered venting devices, and used for existing reactors in Europe. One of the main components of the MVSS is a self-priming Venturi Scrubber (VS). It is considered that a dispersed or dispersed annular flow is formed in the VS by a self-priming phenomena. In the self-priming phenomena, the liquid was suctioned from a surrounding region to the inside of the VS. And a part of the radioactive materials in the gas are eliminated to the liquid through the gas-liquid interface of the dispersed or annular dispersed flow. Therefore, to consider the MVSS operation characteristics, it is important to evaluate the liquid flow rate of the self-priming of the VS including the occurrence condition of the self-priming. In this paper, to understand the self-priming phenomena of the VS for the filtered venting, theoretical preliminary analysis for evaluating liquid flow rate of the self-priming of the VS and experiment to observe self-priming phenomena and measure the liquid flow rare of the self-priming were performed. By comparing these results, we discussed about the mechanism of the self-priming phenomena. As a result, the self-priming phenomena in the VS was observed. In addition, at a higher gas mass flux, the suspension of the self-priming phenomena was confirmed both experimentally and theoretically.

報告書

呼気ガス測定装置の運転操作

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

JAEA-Testing 2013-001, 42 Pages, 2013/05

JAEA-Testing-2013-001.pdf:7.71MB
JAEA-Testing-2013-001(errata).pdf:0.08MB

四重極形質量分析計(QMS)を用いた微量ガス成分の測定・分析技術の開発を進め、呼気ガス測定装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスは、大気圧のガスを超高真空まで瞬時に減圧し、高感度かつ再現性よく、そのガス成分を短時間で計ることを可能としたガス分析装置である。その特徴を生かし、可搬性を備えることから、その場測定を実施するなど、広範な分野への活用を目指した。技術指導や共同研究等を通してブレスマスの活用を進める中、本装置の基本的な取り扱い方法の講習が求められた。そこで、ブレスマスの運転操作やガスの採取方法及び保守メンテナンスを報告書にまとめた。

論文

高感度ガス分析装置によるガス分析技術の波及

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

平成24年度愛媛大学総合技術研究会報告書(CD-ROM), 3 Pages, 2013/03

四重極形質量分析計(QMS)を使った微量ガス成分の測定・分析技術の開発を進め、高感度ガス分析装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスを用いた呼気ガス、清酒の香りや野菜・果実の香りなどの測定技術の開発を行い、各々についての客観的な評価基準の確立を試みた。ブレスマスによるガス測定は、非破壊測定,高感度測定,迅速測定であることなどを特徴とすることから多くの分野への利活用が進展した。原子力技術で培ったブレスマスによる高度なガス測定技術やガス分析技術は、原子力分野以外の分野に波及した。特に、農業分野においては、野菜・果実の香り特性や新鮮度の提案、畜産分野については、豚肉,牛肉の品質や変化調査に活用され、特徴的な香りのガス成分を検出した。これらのガス測定・分析技術は、技術移転を目指した現場測定や特殊なガス測定の技術開発にも展開している。さらに、このガス測定技術を活用した企業の業績向上にも貢献している。今後は、環境・安全管理やセキュリティ技術などの分野にブレスマスが活用されることが期待される。

論文

Control of epitaxy of graphene by crystallographic orientation of a Si substrate toward device applications

吹留 博一*; 高橋 良太*; 阿部 峻佑*; 今泉 京*; 半田 浩之*; Kang, H. C.*; 唐澤 宏美*; 末光 哲也*; 尾辻 泰一*; 遠田 義晴*; et al.

Journal of Materials Chemistry, 21(43), p.17242 - 17248, 2011/11

 被引用回数:26 パーセンタイル:27.67(Chemistry, Physical)

Graphene is a promising material in the next-generation devices. Large-scale epitaxial graphene should be grown on Si substrates to take over the accumulated technologies for integrated devices. We have for this reason developed epitaxy of graphene on Si (GOS) and device operation of the backgate field-effect transistors (FETs) using GOS has been confirmed. It is demonstrated in this paper that the GOS method enables us to tune the structural and electronic properties of graphene in terms of the crystallographic orientation of the Si substrate. Furthermore, it is shown that the uniformity of the GOS process within a sizable area enables us to reliably fabricate topgate FETs using conventional lithography techniques. GOS can be thus the key material in the next-generation devices owing to the tunability of the electronic structure by the crystallographic orientation of the Si substrate.

論文

Theoretical study on segregation of Cu, Mo and W impurities and stability of impurity-vacancy pairs in bcc Fe

都留 智仁; 阿部 陽介; 鈴木 知史; 中沢 哲也; 加治 芳行; 塚田 隆

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1054 - 1057, 2011/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.64(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉における構造材料の有力な候補として期待される低放射化フェライト鋼において、マトリクス中の不純物の安定性は照射脆化等の材料劣化に寄与する大きな要因である。本研究では、圧力容器等に用いられるフェライト鋼と低放射化フェライト鋼における不純物元素の析出特性と、空孔ペアとの安定性について第一原理計算を用いた検討を行った。その結果、Feマトリクス中の相互作用係数と析出エンタルピーの評価から、WやMoはCuなどの閉殻系と異なり固溶状態が安定であることがわかった。

論文

高感度ガス分析装置の真空リーク対策

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

平成23年度機器・分析技術研究会報告, p.64 - 65, 2011/09

特願 H16-234010   公報

四重極形質量分析計を使った微量ガスの分析技術の開発を進め、高感度ガス分析装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスは、大気圧のガス成分を短時間に計ることを可能としたガス分析装置であり、工業,農業,醸造,医療,畜産及び漁業などのさまざまな分野での活用が期待できる発展性を備えたガス分析装置である。これまでに多くの分野のガス測定・分析を行い、有用なデータを得てきたが、一方では計測結果に悪影響を与える複数の真空漏れ(真空リーク)も経験し、その都度、対策を行ってきた。高温状態で、繰り返し測定を行うブレスマスは、真空の質(測定動作時のバックグランドガス圧力及び成分組成)に変化のないことが必須条件である。真空リーク探しは、ヘリウムガスによる吹きかけ法やフード法によって行った。主な真空リーク箇所は、配管などの溶接部、フランジシール部のキズ、シール面の荒れ、ハーメチックシール部などである。対策として、シール面の精密仕上げ、継手の切断、突合溶接部の最適構造化及び溶接専用バルブを使用したことや面仕上げや切断にあたっては油脂を使用しない切断・仕上方法を用いることで良好な真空性能を得ることができた。

論文

迅速・高感度測定をめざしたガス分析装置の開発と質量スペクトルの整形

秦野 歳久; 平塚 一; 阿部 哲也

Journal of the Vacuum Society of Japan, 54(9), p.474 - 477, 2011/09

特願 H16-234010   公報

高精度なガス分析を行うとき、圧力や温度などの測定環境を一定常状態にしなければならない技術課題を要することがある。真空排気装置では圧力-排気曲線が排気時定数によって一義的に決定されるということに着目し、排気過程で得られる測定質量スペクトルを圧力一定の場合に対応するように整形することが可能である。本研究はその整形質量スペクトルを分析用質量スペクトルとして用いることの可否について検討評価した。測定は、試料ガスを1回だけ間欠注入して質量分析計で測定する。そのときの試料ガス圧が指数関数に則って低下するため、測定質量スペクトルは数学的処理により初期の試料ガス圧で一定にした場合に相当するように整形することができる。窒素,酸素,アルゴン,二酸化炭素を測定した場合の整形質量スペクトルとアメリカ国立標準技術研究所(NIST)の質量スペクトルのデータベースとの比較を行い、整形質量スペクトルがガス分析用質量スペクトルとして十分使用できることを確認した。

報告書

幌延深地層研究計画; 第2期中期計画(平成22年度$$sim$$平成26年度)調査研究計画書

岩月 輝希; 佐藤 治夫; 野原 壯; 棚井 憲治; 杉田 裕; 天野 健治; 藪内 聡; 大山 卓也; 天野 由記; 横田 秀晴; et al.

JAEA-Research 2011-009, 73 Pages, 2011/06

JAEA-Research-2011-009.pdf:4.41MB

本計画書は、第2期中期計画期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)において、幌延深地層研究センターの地下研究施設を利用して行う調査研究開発の計画を整理したものである。当該期間においては、民間活力により深度350mまでの地下施設の整備,維持管理及び研究支援に関する業務のほかさまざまな受託事業,共同研究が行われる予定であり、第2段階(坑道掘削[地下施設建設]時の調査研究段階)に加えて、第3段階(地下施設での調査研究段階)の調査研究開発が開始される。これらの調査研究開発を通して、地質環境調査技術や深地層における工学的技術,処分技術,安全評価手法を向上させるとともに、その成果を広く社会に公開することで、地層処分にかかわる諸技術の実現性を示し、信頼感を醸成していく。

論文

Optimization of ion-beam irradiation for mutagenesis in soybean; Effects on plant growth and production of visibly altered mutants

荒瀬 幸子*; 長谷 純宏; 阿部 純*; 河西 めぐみ*; 山田 哲也*; 喜多村 啓介*; 鳴海 一成; 田中 淳; 金澤 章*

Plant Biotechnology, 28(3), p.323 - 329, 2011/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:57.35(Biotechnology & Applied Microbiology)

We describe for the first time the dose response and mutagenic effects of ion-beam irradiation in soybean. We irradiated the hilum side of dried mature soybean seeds with 320 MeV carbon ions. The number of plants that survived until seed-set decreased with the increase of the irradiation dose and was very low in plants irradiated at doses higher than 5.0 Gy, whereas the frequency distribution of the number of seeds produced by each seed-setting plant was not affected by lower doses of irradiation. We produced plant populations irradiated at 2.5 Gy and 5.0 Gy on a large scale to obtain M$$_{2}$$ seeds. Despite the duplicate composition of the soybean genome, chlorophyll-deficient mutants were detected with a frequency of 0.47% in the M$$_{2}$$ generation of plants irradiated at 5.0 Gy. These results demonstrate that irradiation of the hilum side of dried soybean seeds with carbon ion beams at a dose range around 2.5-5.0 Gy induces genetic changes while also allowing the production of a considerable number of seed-setting plants.

論文

気液平衡型ガス発生源の真空天秤による性能試験

秦野 歳久; 平塚 一; 長谷川 浩一; 海福 雄一郎*; 阿部 哲也

Journal of the Vacuum Society of Japan, 54(5), p.313 - 316, 2011/05

環境分野での大気汚染ガス量やアルミリサイクル材に混入している不純物ガス量の定量測定は、これらを世界標準化する観点からガス量を直接、重量値として表すことが求められている。そのため重量値で示せる標準ガス発生源の実用化が期待されている。本研究では、気液平衡型ガス発生源(以下、P-チューブと略する)を一候補例として、真空中での性能評価試験を行った。具体的には、真空中でガスの重量変化を自作の真空天秤で直接測定するとともに質量分析計を用いてガス成分濃度も合わせて測定し、両者の対応関係等について調べた。試験結果は、気液平衡型P-チューブが真空用重量標準ガス発生源として使用できる可能性を示した。

論文

Leak detection technology

廣木 成治; 阿部 哲也; 丹澤 貞光

Nuclear Reactors, Nuclear Fusion and Fusion Engineering, p.367 - 403, 2009/09

最近の大型核融合炉では安全対策上や高性能プラズマを実現するうえでリーク探知技術が極めて重要であるが、巨大で複雑かつ人的アクセス困難なため、通常のヘリウムリーク探知技術を使えない場合が多い。この章では原子力機構がこれまでに開発したリーク探知関連技術を紹介している。高分解能四極子質量分析計(HR-QMS)はD$$_{2}$$中の$$^{4}$$Heを10$$^{-4}$$まで検出できた。また、真空容器内水冷機器の冷却水を循環させたまま水リーク探知を行う方法として、クリプトン(Kr)を水に溶解してからリークしたKr検出までの時間遅れを計測して12.6%の誤差でリーク箇所を特定できることを示した。さらに、指向性全圧計を真空用マニピュレーターに搭載して模擬リーク付近を走査した実験では10$$^{-8}$$ Pa-m$$^{3}$$/sまでの空気リークを検出できた。一方、特殊QMS測定子を真空中で走査した結果、10$$^{-5}$$ Pa-m$$^{3}$$/sのアルゴンリークを検出できた。これらの技術は今後の大型核融合炉にも十分適用可能である。

報告書

Conceptual design and related R&D on ITER mechanical based primary pumping system

丹澤 貞光; 廣木 成治; 阿部 哲也; 清水 克祐*; 井上 雅彦*; 渡辺 光徳*; 井口 昌司*; 杉本 朋子*; 猪原 崇*; 中村 順一*

JAEA-Technology 2008-076, 99 Pages, 2008/12

JAEA-Technology-2008-076.pdf:35.19MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の真空排気システムは、DT核融合反応で生じたヘリウム(He)を大量の未反応DT燃料とともにトカマク真空容器外へ排出する役割を担うとともに、大気圧から超高真空までの排気や真空漏洩試験,壁洗浄などにも使う。機械式真空ポンプシステムは、クライオポンプシステムと比較しての長所として連続排気や極低トリチウム滞留量,低運転コストが挙げられる。一方、短所として磁気シールドの必要性や水素(H$$_{2}$$)排気性能の不十分性などが一般に認識されている。ITER条件での機械式ポンプシステムの上記短所を克服するため、ダイバータH$$_{2}$$圧力0.1-10Paで十分な排気性能を有するヘリカル溝真空ポンプ(HGP)ユニットを開発し、その性能試験を行った。そしてその開発・試験を通して、軽元素ガス排気用ヘリカル溝真空ポンプユニットの大型化設計・製作に関する多くのデータベースを取得した。また、同データベースをもとにヘリカル溝真空ポンプユニットを使い、ITER条件に合わせて最適配置した磁気シールド構造を有する機械式真空ポンプシステムの概念設計を行った。さらに、タービン翼とヘリカル翼を組合せた複合分子ポンプユニットを使ったコスト低減化(RC)ITER機械式真空ポンプシステムの概念設計も行った。

論文

Development of water leak detection method in fusion reactors using water-soluble gas

廣木 成治; 丹澤 貞光; 新井 貴; 阿部 哲也

Fusion Engineering and Design, 83(1), p.72 - 78, 2008/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.64(Nuclear Science & Technology)

核融合炉の真空容器内水冷配管において冷却水を循環させたまま水リーク探知が可能な技術として、クリプトン(Kr)を水溶解トレーサーに用いる方法を提案した。試験を進めるにあたっては国際熱核融合炉(ITER)への適用を想定し、ITERの運転条件を勘案して10$$^{-3}$$Pa-m$$^{3}$$/sレベルの水リークバルブを試作した。また、同バルブの高圧側を水ループ回路に、低圧側をクライオポンプで排気する真空容器に接続し、水リーク箇所を通して真空中に流入するKrを四極子質量分析計で検出した。そして、同バルブを1m間隔で2箇所に取り付けた試験体を30$$^{circ}$$Cに加熱しながら試験を行ったところ、$$m$$/$$e$$=84のピーク電流の時間変化において、水リークに起因する2箇所の明瞭なピーク電流増加分を確認することができた。このとき、2箇所のピーク電流変化開始時の時間差は39秒だった。一方、簡易モデルで試験体の30$$^{circ}$$C加熱に伴う自然対流の影響を考慮して流水の到達距離の経過時間依存性を計算したところ、1m間隔での時間差は44.6秒となり、計算値基準で測定値の位置検出精度として12.6%となった。本提案による水リーク探知技術の実証試験により、同技術はITER条件でも十分使用可能な見通しが得られた。

論文

QMSガス分析装置による呼気アルコールの測定

新井 貴; 平塚 一; 長谷川 浩一; 秦野 歳久; 根本 正博; 阿部 哲也

平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.76 - 79, 2007/03

昨今、飲酒運転による事故がニュースで頻繁に取り上げられ、飲酒量や飲酒時刻等の検証が高い関心を持たれている。血中のアルコール量と呼気に含まれるアルコール濃度には相関があると言われており、これに基づいて呼気中のアルコール濃度を測定する機器が報告されている。われわれは、高精度測定が可能な四重極型質量分析計(QMS)ガス分析装置「グラビマス」の応用として呼気分析を実施している。今回、呼気中のアルコール濃度を測定し、アルコール検出に対する本装置の性能を調べ、呼気中アルコール濃度の時間変化を高精度で測定した。さらに、アルコール以外の物質変化をも同時に観察することによりアルコール摂取時の呼気組成の変化も合わせて測定することができた。これらの結果は、QMSを用いた呼気分析の有用性を示すものである。

論文

QMSを用いた呼気ガス及び皮膚排泄ガス分析技術の開発

平塚 一; 阿部 哲也; 根本 正博; 長谷川 浩一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.163 - 166, 2006/09

特願 H16-234010   公報

QMS(四重極質量分析計)によるガス分析技術をヒトが吐き出す呼気分析に応用し、ヒトの健康状態を知る技術の開発を進めている。ヒトの皮膚から排泄されるガスを特殊なガス捕集袋に採取し、ガス組成を測定する方法を新たに考案した。これまでに、呼気ガス及び皮膚排泄ガスの二酸化炭素,酸素及びアルコール成分等の含有割合の計測に成功しており、本技術によって、ヒトの健康状態をその場で把握できるものと期待される。

論文

環境分離型天秤の開発

長谷川 浩一; 阿部 哲也; 根本 正博; 平塚 一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.169 - 172, 2006/09

特願 H16-304402   開放特許情報データベース   公報

産学連携推進部では、化学変化や吸着作用などによる材料のごく微量な重量変化を試験容器内で連続的に測定しながら、試験容器内の雰囲気と周囲の環境との間に気密性を保つことができる環境分離型天秤を開発した。試料が腐食進行する特殊・有害環境下での重量変化の測定では、測定試料の雰囲気と天秤の置かれた外部環境とを分離して量ることが有効であるが、従来、分離のための気密性を保持しつつ、重量を測定することが技術的に困難であった。環境分離型天秤では、永久磁石を挿入した特殊フランジの中心貫通孔に試料吊下げワイヤーを通してできた隙間に磁性流体を注入することにより、磁力で磁性流体を中心部に保持させてワイヤーの可動性と気密性を兼ね備える分離壁を作ることに成功した。この分離壁の生成により、周囲の環境に左右されず、天秤本体部にも影響を及ぼすことのない状況を確保でき、腐食進行などの化学変化や材料の吸着作用による試料の質量変化の測定が可能となった。

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