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論文

Provenance of uranium particulate contained within Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Unit 1 ejecta material

Martin, P. G.*; Louvel, M.*; Cipiccia, S.*; Jones, C. P.*; Batey, D. J.*; Hallam, K. R.*; Yang, I. A. X.*; 佐藤 志彦; Rau, C.*; Mosselmans, J. F. W.*; et al.

Nature Communications (Internet), 10(1), p.2801_1 - 2801_7, 2019/06

二次イオン質量分析(SIMS)測定とシンクロトロン放射(SR)分析技術を福島第一原子力発電所(FDNPP)の1号機原子炉由来のサブミリメートル粒状物質に対して分析を行った。これらの方法によりより大きなSiベースの放出物に含まれるミクロンスケールのU微粒子の分布、状態および同位体組成を調査することが可能であった。SRマイクロフォーカスX線蛍光(SR-micro-XRF)と吸収コントラストSRマイクロフォーカスX線トモグラフィー(SR-micro-XRT)を組み合わせることにより、U微粒子は粒子の外周の周りに位置することがわかった。高多孔質粒子これらの捕捉された粒子のいくつかのシンクロトロン放射マイクロフォーカスX線吸収端近傍構造(SR-micro-XANES)分析により、U(IV)酸化状態で存在することを明らかにした。このUが原発由来であることの確認は、FDNPPの1号機からの出所に特徴的な同位体濃縮比を有する二次イオン質量分析(SIMS)分析によって検証された。これらの結果は、使用済み燃料放出物が存在するという事象シナリオ(炉心1号機からある程度の炉心細分化および放出が起こったこと)の明確な証拠である。このUが環境や健康への危害を表す可能性は低いと予想されるが、将来的に母材であるSi含有バルク粒子の分解が生じると推定される。

論文

Flow-electrode CDI removes the uncharged Ca-UO$$_{2}$$-CO$$_{3}$$ ternary complex from brackish potable groundwater; Complex dissociation, transport, and sorption

Ma, J.*; Zhang, Y.*; Collins, R. N.*; Tsarev, S.*; 青柳 登; Kinsela, A. S.*; Jones, A. M.*; Waite, T. D.*

Environmental Science & Technology, 53(5), p.2739 - 2747, 2019/03

 パーセンタイル:100(Engineering, Environmental)

Unacceptably high uranium concentrations in decentralized and remote potable groundwater resources, especially those of high hardness, are a common worldwide problem. The complexation of alkali earth metals, carbonate and uranium(VI) results in the formation of thermodynamically stable ternary aqueous species that are predominantly neutrally-charged. The removal of the uncharged (non-adsorbing) complexes is a problematic issue for many water treatment technologies. As such, we have evaluated the efficacy of a recently-developed electrochemical technology, termed flow-electrode capacitive deionization (FCDI), to treat a synthetic groundwater, the composition of which is comparable to groundwater resources in the Northern Territory, Australia. Theoretical calculations and time-resolved laser fluorescence spectroscopy analyses confirmed that the complex was the primary aqueous species followed. Results under different operating conditions demonstrated that FCDI is versatile in reducing uranium concentrations to $$<$$ 10 $$mu$$g L$$^{-1}$$ with low electrical consumption (e.g. $$sim$$ 0.1 kWh m$$^{-3}$$). It is concluded that the capability of FCDI to remove uranium under these common conditions depends on the dissociation kinetics of the complex in the electrical field.

論文

Development of ROV system to explore fuel debris in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

鎌田 創*; 加藤 道男*; 西村 和也*; Nancekievill, M.*; Watson, S.*; Lennox, B.*; Jones, A.*; Joyce, M. J.*; 奥村 啓介; 片倉 純一*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.199 - 202, 2019/01

福島第一原子力発電所の格納容器(PCV)内の水中燃料デブリ分布を調査するための技術開発として、小型のROVに搭載するソナーシステムの開発実験を行っている。実験は、PCVを模擬し、異なるサイズのソナー、超音波周波数、ビームスキャニング法を用いて、深さの異なる2種類の水槽で実施した。その結果、模擬デブリの形状識別性能と狭い閉空間でのマルチパスによるノイズを特徴付けた。

論文

Neutron-hole states in $$^{131}$$Sn and spin-orbit splitting in neutron-rich nuclei

Orlandi, R.; Pain, S. D.*; Ahn, S.*; Jungclaus, A.*; Schmitt, K. T.*; Bardayan, D. W.*; Catford, W. N.*; Chapman, R.*; Chipps, K. A.*; Cizewski, J. A.*; et al.

Physics Letters B, 785, p.615 - 620, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.68(Astronomy & Astrophysics)

Low-lying neutron-hole states in $$^{131}$$Sn were populated via the $$^{132}$$Sn(d,t) reaction at Oak Ridge National Laboratory. The triton angular distributions were compared to DWBA calculations and revealed spectroscopic factors compatible with a single-hole nature of the states populated. The data permit to determine the spin-orbit splitting of the strongly bound $$d_{3/2}$$ and $$d_{5/2}$$ neutron orbits below the shell gap, which was compared to the splitting of the weakly bound 3$$p$$ and 2$$f$$ orbits above the gap. The comparison revealed a smaller energy splitting of the 3$$p$$ orbits. All splittings were reproduced using Woods-Saxon calculations, and the lower splitting of the 3$$p$$ orbits was explained to arise from the large radial extent of the wavefunction and small value of the amplitude at the surface. This result is important to understand at a fundamental level the spin-orbit interaction, and its effects on neutron-rich nuclei.

論文

Development of a radiological characterization submersible ROV for use at Fukushima Daiichi

Nancekievill, M.*; Jones, A. R.*; Joyce, M. J.*; Lennox, B.*; Watson, S.*; 片倉 純一*; 奥村 啓介; 鎌田 創*; 加藤 道男*; 西村 和哉*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(9), p.2565 - 2572, 2018/09

 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

福島第一原子力発電所の格納容器内に水没した燃料デブリを探査する技術の開発に貢献するため、小型の放射線検出器とソナーを搭載した遠隔水中ロボット(ROV)システムの開発を行っている。線量率モニタリングおよび$$gamma$$線分光法のための臭化セリウム(CeBr$$_{3}$$)シンチレータ検出器をROVに統合し、実験室および水中の両条件で$$^{137}$$Cs線源を用いて実験的に検証した。さらに、IMAGENEX 831Lソナーと組み合わせたROVは、水プール設備の底に置いた模擬燃料デブリの形状およびサイズを特徴付けることができた。

論文

A Remote-operated system to map radiation dose in the Fukushima Daiichi primary containment vessel

Nancekievill, M.*; Jones, A. R.*; Joyce, M. J.*; Lennox, B.*; Watson, S.*; 片倉 純一*; 奥村 啓介; 鎌田 創*; 加藤 道男*; 西村 和哉*

Proceedings of 5th International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2017) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2017/06

福島第一原子力発電所の原子炉内部のマッピングを目的とし、放射線検出器を組み合わせた潜水可能なROVシステムを開発している。$$gamma$$線強度のマップを得るとともに放射性同位体を同定するため、CeBr$$_{3}$$無機シンチレータ検出器をROVに組み込んでいる。ROVは、直径約150mmの円筒形状で、自由度5で制御可能な5つのポンプを持つ2つのエンドキャップを備えている。CeBr$$_{3}$$検出器は、熱中性子束をマッピングすることが可能な$$^{6}$$Liホイルを有する単結晶化学蒸着中性子検出器で置き換えることが可能である。

論文

Instrumentation for diagnostics and control of laser-accelerated proton (ion) beams

Bolton, P.; Borghesi, M.*; Brenner, C.*; Carroll, D. C.*; De Martinis, C.*; Fiorini, F.*; Flacco, A.*; Floquet, V.*; Fuchs, J.*; Gallegos, P.*; et al.

Physica Medica; European Journal of Medical Physics, 30(3), p.255 - 270, 2014/05

Suitable instrumentation for laser-accelerated proton (ion) beams is critical to the development of integrated, laser-driven ion accelerator systems. Instrumentation aimed at beam diagnostics and control must be applied to the driving laser pulse, the laser-plasma that it forms at the target and the emergent proton (ion) bunch in a correlated way to develop these novel accelerators. This report is a brief overview of established diagnostic techniques and new developments based on material presented at the first workshop on "Instrumentation for Diagnostics and Control of Laser-accelerated Proton (ion) Beams" in Abingdon, UK. It includes radiochromic film (RCF), image plate (IP), the micro-channel plate (MCP), the Thomson spectrometer, prompt inline scintillation, time and space-resolved interferometry (TASRI) and nuclear activation schemes. Repetition-rated instrumentation requirements for target metrology are also addressed.

論文

Lagrangian models for nuclear studies; Examples and applications

Arnold, D.*; Seibert, P.*; 永井 晴康; Wotawa, G.*; Skomorowski, P.*; Baumann-Stanzer, K.*; Polreich, E.*; Langer, M.*; Jones, A.*; Hort, M.*; et al.

Lagrangian Modeling of the Atmosphere, p.329 - 347, 2013/05

WSPEEDIは、非静力大気力学モデルMM5とラグランジアン粒子拡散モデルGEARNから構成される。MM5は、世界中に多数のユーザーを持つコミュニティーモデルで、天気予報に用いている国もある。GEARNは、放出点から放出された多数のマーカー粒子を追跡することにより、放射性物質の大気拡散を計算する。原子力機構は、福島第一原子力発電所事故による公衆への放射線影響を評価するために、環境モニタリングと計算シミュレーションにより環境中の放射性物質の拡散状況を解析している。この解析では、まず、大気への放射性物質の放出量を推定し、その結果を用いて原発周辺の局地的な拡散状況の解析等を実施した。

論文

First prompt in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of a superheavy element; The $$^{256}$$Rf

Rubert, J.*; Dorvaux, O.*; Gall, B. J. P.*; Greenlees, P. T.*; Asfari, Z.*; Piot, J.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 420, p.012010_1 - 012010_10, 2013/03

 パーセンタイル:100

初めての超重元素即発インビーム$$gamma$$線分光実験を$$^{256}$$Rfを対象に行った。MIVOC法を用いた大強度$$^{50}$$Tiビームの開発を行い、実験を成功させた。$$^{256}$$Rfの回転励起状態をスピン20 $$hbar$$まで観測し、その慣性能率を導出した。これらのデータから、陽子数104には大きな変形閉殻が存在しないことが明らかとなった。

論文

Shell-structure and pairing interaction in superheavy nuclei; Rotational properties of the $$Z$$=104 nucleus $$^{256}$$Rf

Greenlees, P. T.*; Rubert, J.*; Piot, J.*; Gall, B. J. P.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Asfari, Z.*; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; Dorvaux, O.*; et al.

Physical Review Letters, 109(1), p.012501_1 - 012501_5, 2012/07

 被引用回数:37 パーセンタイル:11.7(Physics, Multidisciplinary)

104番元素$$^{256}$$Rfの回転励起構造をインビーム$$gamma$$線核分光の手法により初めて観測することに成功した。$$^{256}$$Rfは回転励起構造が観測された最も重い原子核であり、今回の結果は重い極限に位置する原子核の一粒子軌道殻構造と対相関に関する貴重な情報を与える。今回の実験で得られた$$^{256}$$Rfの回転状態の慣性能率の値は、陽子数104における変形閉殻の存在を明確に否定し、近年の数多くの自己無撞着平均場モデルの予測と異なる結果を示した。

論文

Bacterial production of organic acids enhances H$$_{2}$$O$$_{2}$$-dependent iodide oxidation

Li, H.-P.*; Yeager, C. M.*; Brinkmeyer, R.*; Zhang, S.*; Ho, Y.-F.*; Xu, C.*; Jones, W. L.*; Schwehr, K. A.*; 乙坂 重嘉; Roberts, K. A.*; et al.

Environmental Science & Technology, 46(9), p.4837 - 4844, 2012/03

 被引用回数:30 パーセンタイル:21.74(Engineering, Environmental)

微生物活動が土壌-地下水間の$$^{129}$$I輸送に与える役割を理解するため、米国サバナリバーサイト(SRS)核施設のF地域から単離した天然由来のバクテリアについて、ヨウ素酸化機構について議論した。多くの種類のバクテリアについて、有機ヨウ素の主な前駆物質である三ヨウ化物イオンの液体培地中での生成率を観察したところ、その濃度は過酸化水素(H$$_{2}$$O$$_{2}$$)の存在により2倍から10倍に高められることが確認された。さらに、液体培地中のペルオキシダーゼ活性及び有機酸濃度の時間変化から、(1)微生物によって排泄される有機酸とH$$_{2}$$O$$_{2}$$との反応により、酸化剤過酸化カルボキシル酸が生成することと、(2)有機酸の排泄に伴い培地中のpHが低下すること、の2つの機構がヨウ素の酸化を促進させうることが示唆された。

論文

Isomeric states observed in heavy neutron-rich nuclei populated in the fragmentation of a $$^{208}$$Pb beam

Steer, S. J.*; Podoly$'a$k, Z.*; Pietri, S.*; G$'o$rska, M.*; Grawe, H.*; Maier, K.*; Regan, P. H.*; Rudolph, D.*; Garnsworthy, A. B.*; Hoischen, R.*; et al.

Physical Review C, 84(4), p.044313_1 - 044313_22, 2011/10

 被引用回数:41 パーセンタイル:6.82(Physics, Nuclear)

核子あたり1GeVの$$_{82}^{208}$$Pbを用いて核破砕反応により中性子過剰重原子核を生成した。反跳質量分析法により破砕核を分離し、核種を同定した。核異性体から放出される遅延$$gamma$$線の測定により、49核異性体の検出に成功した。殻模型やBCS計算を用いて、これらの核異性体の準位構造を明らかにした。

論文

Search for a 2-quasiparticle high-$$K$$ isomer in $$^{256}$$Rf

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Greene, J.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064311_1 - 064311_7, 2011/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:16.44(Physics, Nuclear)

104番元素$$^{256}$$Rfの励起状態に半減期17$$mu$$秒の核異性体があることを実験的に明らかにした。実験はアルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて行い、検出器に打ち込まれた$$^{256}$$Rfと同時計数する内部転換電子を測定することで同定した。核異性体の生成率から、この核異性体は中性子数152の原子核で通常観測される2準粒子状態の$$K$$核異性体ではなく、4準粒子状態の$$K$$核異性体であると考えられる。2準粒子状態の核異性体が観測されなかった理由は、その核異性体が核分裂によって崩壊し、その半減期が$$^{256}$$Rfの基底状態の半減期に近いと考えれば説明できる。あるいは、原子核の4重極変形度が104番元素から突然小さくなり、2準粒子状態の核異性体がまったく存在しない、という可能性も考えられる。

報告書

Information basis for developing comprehensive waste management system; US-Japan Joint Nuclear Energy Action Plan Waste Management Working Group Phase I report (Joint research)

油井 三和; 石川 博久; 渡邊 厚夫*; 吉野 恭司*; 梅木 博之; 日置 一雅; 内藤 守正; 瀬尾 俊弘; 牧野 仁史; 小田 治恵; et al.

JAEA-Research 2010-015, 106 Pages, 2010/05

JAEA-Research-2010-015.pdf:13.58MB

本報告書は日米原子力エネルギー共同行動計画廃棄物管理ワーキンググループのフェーズIの活動をまとめたものである。このワーキンググループでは、日米両国間の既存の技術基盤を集約するとともに、今後の協力内容を共同で策定することに主眼を置いている。第一に、両国における核燃料サイクルに関する政策的及び規制の枠組みを概観するとともに、さまざまな先進燃料サイクルシナリオの調査を行い、これらを取りまとめた。第二に、廃棄物管理及び処分システムの最適化について議論を行った。さまざまな区分の廃棄物を対象とした処分システム概念のレビューを行うとともに、最適化において検討すべき要因について議論を行った。これらの作業を通じ、最適化に関する潜在的な協力可能分野と活動の抽出を行った。

論文

Bridging the nuclear structure gap between stable and super heavy nuclei

Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; et al.

Nuclear Physics A, 834(1-4), p.357c - 361c, 2010/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.82(Physics, Nuclear)

陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは$$^{252}$$No及び$$^{254}$$Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また$$^{257}$$Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。

論文

State-of-the-art report on nuclear aerosols

Allelein, H.-J.*; Auvinen, A.*; Ball, J.*; G$"u$ntay, S.*; Herranz, L. E.*; 日高 昭秀; Jones, A. V.*; Kissane, M.*; Powers, D.*; Weber, G.*

NEA/CSNI/R(2009)5, 388 Pages, 2009/12

The TMI accident in 1979 motivated an interest in LWR source terms and resulted in the production of a supplement to the first state of the art report (SOAR) which concentrated on LWR aerosol issues. The second SOAR dealt with primary system FP release and transport that covers vapor the condensation on aerosols and aerosol agglomeration. The present third SOAR was prepared focusing on aerosol behavior in both the primary circuit and in containment such as mechanical resuspension, impact of chemistry, re-vaporization of deposits, charge effect, removal by spray, hydrogen-burn effects on suspended aerosols, penetration of aerosols through leak paths and so on. A large number of probabilistic safety analysis (PSA level 2) plant studies have been performed around the world, frequently involving aspects of aerosol behavior. This report provides some examples, including sensitivity studies that demonstrate the impact of aerosol-related processes.

論文

ERL09 WG1 summary; DC gun technological challenges

西森 信行; Bazarov, I.*; Dunham, B.*; Grames, J.*; Hernandez-Garcia, C.*; Jones, L.*; Militsyn, B.*; Poelker, M.*; Surles-Law, K.*; 山本 将博*

Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.6 - 23, 2009/06

This paper summarizes technological challenges of photoemission DC guns being developed for the future energy recovery linac (ERL) light sources (LS). Anticipated new applications of ERL-LS demand an electron gun capable of producing an extremely low emittance beam at very high average current. The low emittance requires unprecedentedly high voltage equal to or greater than 500 kV between cathode/anode electrodes together with high accelerating gradient on the photocathode. The technological challenge is to develop a high voltage insulator system, which can withstand field emission from the electrodes. The high average current requires prolonged cathode life time, which is governed by ion back-bombardment. Challenges to mitigate the cathode damage caused by ion back-bompardment are surveyed. A gun geometry satisfying both high gun voltage and high accelerating gradient is also proposed.

論文

Weakly deformed oblate structures in $$^{198}_{76}$$Os$$_{122}$$

Podoly$'a$k, Zs.*; Steer, S. J.*; Pietri, S.*; Xu, F. R.*; Liu, H. J.*; Regan, P. H.*; Rudolph, D.*; Garnsworthy, A. B.*; Hoischen, R.*; G$'o$rska, M.*; et al.

Physical Review C, 79(3), p.031305_1 - 031305_4, 2009/03

 被引用回数:25 パーセンタイル:15.29(Physics, Nuclear)

核子あたり1GeVのエネルギーを持つ$$^{208}$$Pbビームによる核破砕反応により、中性子過剰核$$_{76}^{198}$$Os$$_{122}$$を生成した。核異性体から放出される$$gamma$$線の観測を行い、基底状態回転準位がオブレート変形状態であることがわかった。また、オスミウム同位体の変形構造は、急激なプロレート変形からオブレート変形への変化によって特徴付けられ、このことは、白金同位体で知られているゆっくりとした変化とは対照的であることを明らかにした。

論文

$$K^{pi}=8^{-}$$ isomers and $$K^{pi}=2^{-}$$ octupole vibrations in $$N=150$$ shell-stabilized isotones

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Tandel, S. K.*; Kondev, F. G.*; 中務 孝*; Seweryniak, D.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review C, 78(3), p.034308_1 - 034308_6, 2008/09

 被引用回数:40 パーセンタイル:8.94(Physics, Nuclear)

$$^{246}$$Cm及び$$^{252}$$Noの励起準位に、量子数$$K^{pi}=8^{-}$$を持ち、$$K^{pi}=2^{-}$$の八重極振動回転バンドを経由して崩壊する核異性体を発見した。これらの中性子数$$N=150$$核における$$K^{pi}=8^{-}$$及び2$$^{-}$$準位は、原子番号$$Z=94$$$$sim$$102の範囲においてほぼ一定の励起エネルギーを持つことから、中性子の励起に起因する準位と考えられる。ただし$$^{246}$$Cmの2$$^{-}$$準位だけは例外的に低い励起エネルギーを持ち、中性子の励起に加えて陽子の配位の影響を受けていると考えられる。

論文

Neutron-proton pairing competition in $$N=Z$$ nuclei; Metastable state decays in the proton dripline nuclei $$^{82}_{41}$$Nb and $$^{86}_{43}$$Tc

Garnsworthy, A. B.*; Regan, P. H.*; C$'a$ceres, L.*; Pietri, S.*; Sun, Y.*; Rudolph, D.*; G$'o$rska, M.*; Podoly$'a$k, Z.*; Steer, S. J.*; Hoischen, R.*; et al.

Physics Letters B, 660(4), p.326 - 330, 2008/02

 被引用回数:22 パーセンタイル:19.12(Astronomy & Astrophysics)

$$^{107}$$Agビームの破砕反応におけるアイソマー崩壊の$$gamma$$線測定により、中性子数と陽子数が同じ$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核の低励起状態の核構造を明らかにした。$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核は、これまでに内部崩壊が観測された最も重い$$N=Z$$の奇々核である。$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核の準位様式は、2重閉殻核$$^{56}_{28}$$Niと$$^{100}_{50}$$Sn核の間にあるN=Z核の原子核形を明らかにし、$$T_z=0$$を持つ奇々核の$$T=1$$状態がエネルギー的に優位であることを支持する。射影殻模型との比較により、$$^{82}$$Nbの崩壊は、荷電スピンが変化することによる$$K$$アイソマーとして解釈される。

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