Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
花町 優次*; Walker, C.*; 笹本 広; 三原 守弘
NIMS微細構造解析プラットフォーム利用報告書(Internet), 2 Pages, 2023/12
放射性廃棄物の地層処分において、坑道の支保工材料等として産業副産物であるフライアッシュとシリカフュームセメントを高含有する低アルカリ性セメント(High-volume Fly ash Silica fume Cement, HFSC)の使用が検討されている。日本原子力研究開発機構では、HFSCの主成分であるカルシウムアルミニウムシリケート水和物(C-A-S-H)ゲルを合成し、その化学的な安定性を評価するための実験及びモデル化を行っている。モデル化では、合成したサンプルに含まれるC-A-S-Hゲルや合成の際に付随して生成する副鉱物の組成を把握する必要がある。このため、2020年度には、合成したサンプルを対象に
Al及び
Si NMRスペクトルを取得し、Al及びSiの分配状態を同定した。その結果から、合成したサンプル中のC-A-S-Hゲルの化学組成を導出した。しかしながら、浸漬期間が28日と短く、C-A-S-Hゲル以外の副鉱物の生成が多く、所期のAl/Siモル比を有するC-A-S-Hゲルの合成には至らなかった。本課題では、より浸漬期間の長い(6ヶ月)試料を対象に、同様な手法によりC-A-S-Hゲルの化学組成を導出するため、NMRスペクトルを取得した。
= 
quasikagome-lattice compound CeRh
Pd
Sn investigated using muon spin relaxation and neutron scatteringTripathi, R.*; Adroja, D. T.*; Ritter, C.*; Sharma, S.*; Yang, C.*; Hillier, A. D.*; Koza, M. M.*; Demmel, F.*; Sundaresan, A.*; Langridge, S.*; et al.
Physical Review B, 106(6), p.064436_1 - 064436_17, 2022/08
被引用回数：2 パーセンタイル：34.67(Materials Science, Multidisciplinary)We present the results of muon spin relaxation (
SR) and neutron scattering measurements on the Ce-based quasikagome lattice CeRhPdSn (
= 0.1 to 0.75). Our SR results reveal the absence of both static long-range magnetic order and spin freezing down to 0.05 K in the = 0.1 sample, which is consistent with neutron scattering results. The weak temperature-dependent plateaus of the dynamic spin fluctuations below 0.2 K in zero field together with its longitudinal-field (LF) dependence indicate the presence of dynamic spin fluctuations persisting even at 0.05 K without static magnetic order. We argue that such a behavior for = 0.1 can be attributed to a metallic spin-liquid-like ground state near the quantum critical point in the frustrated Kondo lattice. The LF-SR study suggests that the out of kagome plane spin fluctuations are responsible for the spin-liquid behavior.
Walker, C.*
NIMS微細構造解析プラットフォーム利用報告書(Internet), 2 Pages, 2021/09
日本の放射性廃棄物地層処分では、低アルカリ性セメントであるフライアッシュ高含有量シリカフュームセメント(HFSC)の使用が検討されている。日本原子力研究開発機構では、HFSCの主成分であるカルシウムアルミニウムシリケート水和物(C-A-S-H)ゲルを合成し、その長期安定性について実験とモデル化を行っている。モデル化にあたっては、この合成サンプル中に含まれるC-A-S-Hゲル及び副鉱物の組成を決定する必要がある。本課題では、合成サンプル中のAl及びSiのNMRスペクトルを取得し、Al及びSiの存在形態を定量した。
Savage, D.*; Wilson, J.*; Benbow, S.*; 笹本 広; 小田 治恵; Walker, C.*; 川間 大介*; 舘 幸男
Applied Clay Science, 195, p.105741_1 - 105741_11, 2020/09
被引用回数：2 パーセンタイル：10.08(Chemistry, Physical)高レベル放射性廃棄物の地層処分において、粘土を主体とする緩衝材の長期的な安全機能は、モンモリロナイトが存在することによる高膨潤性と低透水性が維持されるかどうかに影響される。多くの場合、安全評価ではモンモリロナイトのイライト化(非膨潤性鉱物)への変質が懸念され、半経験的な速度論モデルによる評価が行われている。一方、近年、化学反応だけでなく、反応と輸送の2つの現象をカップリングしたモデルでの評価もなされている。本研究では、反応-輸送モデルでの評価を行い、既往の半経験的な速度論モデルによる評価と比較した。その結果、反応-輸送モデルでは、半経験的な速度論モデルに比べて、保守側の評価にはなるものの、天然の事例を再現するという観点では課題があることが示唆された。このため、地層処分におけるニファフィールドの長期変遷評価において、反応-輸送モデルを用いた評価を行う場合は、解析結果の解釈にあたり注意を要することが必要である。
Savage, D.*; Wilson, J.*; Benbow, S.*; 笹本 広; 小田 治恵; Walker, C.*; 川間 大介*; 舘 幸男
Applied Clay Science, 179, p.105146_1 - 105146_10, 2019/10
被引用回数：13 パーセンタイル：62.41(Chemistry, Physical)本研究では、モンモリロナイトの安定性における温度及び溶液中のシリカ活量の影響に係る天然事例について評価を試みた。異なる熱力学データベースを用いた熱力学的モデルにより、モンモリロナイトの安定領域は、0
140
Cの温度領域であると推測された。一方、溶液中のシリカ活量が低い場合、モンモリロナイトの安定領域の一部は、イライトが安定な領域に変わることも示唆された。また、日本の沖合におけるODPサイトで得られた堆積物中の間隙水や鉱物組成に係るデータでは、60C程度の温度までは、モンモリロナイトと非晶質シリカが安定であるが、より高温の条件では、イライトと石英の組み合わせが安定であることも示唆された。一方、百万年を越えるような長期においても、80Cよりも低温の条件では、スメクタイトの一種であるモンモリロナイトは、イライトに変換されないことも示唆された。
安楽 総太郎; Walker, C.*; 小田 治恵; 三原 守弘; 本田 明
Proceedings of 15th International Congress on the Chemistry of Cement (ICCC 2019) (Internet), 11 Pages, 2019/09
Ordinary Portland cement based materials used to construct a repository for the geological disposal of nuclear wastes in Japan, have the potential to form a hyperalkaline (pH 
12.5) plume that would affect the performance of other repository components. A High volume Fly ash (FA = 40 wt.%) Silica fume (SF = 20 wt.%) Cement (HFSC424) has therefore been developed to avoid the formation of a hyperalkaline plume. Hydration of HFSC424 in ion exchanged water (IEW) at liquid/solid (L/S) mass ratio = 0.5 caused the loss of portlandite within 56 days by the pozzolanic reaction of SF and FA. Hydrated solid phases included calcium (aluminate) silicate hydrate (C(-A)-S-H) gel and ettringite, and the expressed porewater had a pH = 11.7 after a year of hydration at 20C. Leaching of HFSC424 in IEW was consistent with the dissolution of C(-A)-S-H gel and a decrease to pH = 11.1 at L/S = 1000. Leaching of HFSC424 in SW caused the loss of C(-A)-S-H gel and ettringite for L/S 
30 and a rapid decrease in pH = 10.2. This was followed by the precipitation of hydrotalcite, calcite and magnesium silicate hydrate (M-S-H) and a further decrease to pH = 8.8. These hydration and leaching tests demonstrate that HFSC is a suitable material for repository construction to avoid the formation of a hyperalkaline plume.
Walker, C.*; 安楽 総太郎; 小田 治恵; 三原 守弘; 本田 明
Proceedings of 15th International Congress on the Chemistry of Cement (ICCC 2019) (Internet), 11 Pages, 2019/09
Reaction of cationic metals (M) and anionic ligands (L) to form ML complexes can alter the dissolution of minerals and the concentration levels of elements in solution. A provisional assessment of ML complex formation in ordinary Portland cement (OPC) porewater and leachates was made with the assistance of the geochemical computer program PHREEQC and the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) thermodynamic database for geochemical reactions. Thermodynamic properties of ML complexes were either compiled from the literature or estimated by X-Y weighted linear correlation methods. Simulation of OPC hydration and degradation experiments demonstrated that ML complex formation had little effect on the concentrations of K, Na and Ca, and so too therefore the pH of OPC porewater and leachates. Formation of NaL, CaL and MgL complexes caused a significant increase in the concentrations of Mg, Al, Fe, Si, S, and C. Increased concentrations of these elements meant that OPC hydrates were more soluble and more rapidly consumed during the course of OPC degradation.
= 0 selection rule in Gamow-Teller transitions; The 
-decay of 
HgBerry, T. A.*; Podoly
k, Zs.*; Carroll, R. J.*; Lic
, R.*; Grawe, H.*; Timofeyuk, N. K.*; Alexander, T.*; Andreyev, A. N.; Ansari, S.*; Borge, M. J. G.*; et al.
Physics Letters B, 793, p.271 - 275, 2019/06
被引用回数：5 パーセンタイル：47.88(Astronomy & Astrophysics)Gamow-Teller decay is forbidden if the number of nodes in the radial wave functions of the initial and final states is different. This = 0 requirement plays a major role in the decay of heavy neutron-rich nuclei, affecting the nucleosynthesis through the increased half-lives of nuclei on the astrophysical 
-process pathway below both 
= 50 (for 
82) and = 82 (for 126). The level of forbiddenness of the = 1 
1
0
transition has been investigated from the 
decay of the ground state of Hg into the single-proton-hole nucleus Tl in an experiment at the ISOLDE Decay Station. From statistical observational limits on possible 
-ray transitions depopulating the 
0
state in Tl, an upper limit of 3.9
10
% was obtained for the probability of this decay, corresponding to log
8.8 within a 95% confidence limit. This is the most stringent test of the = 0 selection rule to date.
C based on two binary non-ideal solid solutionsWalker, C.; 須藤 俊吉; 小田 治恵; 三原 守弘; 本田 明
Cement and Concrete Research, 79, p.1 - 30, 2016/01
被引用回数：69 パーセンタイル：90.65(Construction & Building Technology)セメント系材料の変質挙動を定量的に予測するためには、カルシウムシリケート水和物ゲル(C-S-H)の溶解挙動をモデル化することが重要である。本研究では、C-S-Hゲルの溶解データの実験値について、既往の文献値とCa/Si比0.20.83における新規データとを収集・抽出した。これらのデータを用いて、水溶液中における二組の二元系非理想固溶体(SSAS)とみなし、離散的なCa/Si比を有する固相(DSP)として設定したC-S-Hゲルの溶解モデルを構築した。本研究で構築したDSP型のC-S-Hゲルの溶解モデルの特長は、Ca/Si比2.7
0でのC-S-Hゲルの溶解データ(pH値、Ca濃度及びSi濃度)の再現性が良好であること、Ca/Si比1.65以上ではポルトランダイトを含むこと、Ca/Si比0.85での調和溶解を再現すること、Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことである。Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことは、本研究におけるIR分析によって確認された。
C小田 治恵; Walker, C.; 千野 大輔*; 市毛 悟; 本田 明; 佐藤 努*; 米田 哲朗*
Applied Clay Science, 93-94, p.62 - 71, 2014/05
被引用回数：7 パーセンタイル：24.59(Chemistry, Physical)pH12, 70Cの0.3M NaOH水溶液中におけるNaモンモリロナイトの溶解速度について、フロースルー式実験とバッチ式実験とを組合せて調べた。フロースルー式実験ではSiとAlの濃度を変化させた分散系で行い、Naモンモリロナイト溶解速度を溶解反応のギブス自由エネルギー(dGr)の非線形関数として求めた。この溶解速度式を用いてバッチ式実験のシミュレーションを行い、溶解速度式のdGrがより高くなる凝集系への適用性と、凝集系で生じる二次鉱物生成が及ぼす溶解速度への影響を調べた。シミュレーションはNaモンモリロナイト溶解量や溶液中のSiとAlの濃度の実験結果をよく再現することができた。本研究によって、分散系で求めた溶解速度式が、より高いdGrの領域にある凝集系に適用可能であることと、バッチ系での溶液中のSiとAlの濃度がアナルサイムの沈殿によってコントロールされたことを示した。
Pitcher, C. S.*; Barnsley, R.*; Bertalot, L.*; Encheva, A.*; Feder, R.*; Friconneau, J. P.*; Hu, Q.*; Levesy, B.*; Loesser, G. D.*; Lyublin, B.*; et al.
Fusion Science and Technology, 64(2), p.118 - 125, 2013/08
被引用回数：4 パーセンタイル：32.48(Nuclear Science & Technology)ITERにおいて計測装置を設置するための基盤構造である上部及び水平ポートプラグの共通部分に関する統合設計をまとめたものである。本設計は、ITER機構が組織した各国数名からなる設計タスクフォースにより実施され、ポートプラグの成立に必要なすべての作業を網羅したものである。検討の結果、一つのポートプラグに複数の計測装置が入る水平ポートプラグでは、計測器毎の干渉を避けると同時に保守を考慮した3から6のユニット構造を提案し、さらに発生する電磁力の低減をはかった。また、真空容器外のインタースペースやポートセルへの設置についても考慮し、ポートプラグ及び計測装置の一体化の検討を行った。会議では懸案となっている中性子遮蔽性能の改善策についても併せて報告する。
津田 秀典; Walker, C.; 新貝 文昭*; 岸 裕和*; 油井 三和
Journal of Nuclear Science and Technology, 49(11), p.1110 - 1113, 2012/11
被引用回数：4 パーセンタイル：31.96(Nuclear Science & Technology)Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has developed a grout database (GDB) comprising the latest technical data of grout materials relevant to the geological disposal of high-level radioactive waste (HLW). Currently, only newly developed grout materials of low pH cements, superfine spherical silica and colloidal silica, which are expected to provide a target pH under 11 leachate, are included in the GDB. Case examples from on-site works and laboratory based tests that have been published in the literature have been used to add construction and material details to the GDB. The GDB is available online for registered users to obtain and provide data of grout technology.
藤田 朝雄; 川口 昌尚; Walker, C.; 笹本 広; 油井 三和; 大西 有三*
Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.675 - 681, 2012/10
高レベル放射性廃棄物などの地層処分に求められる性能を満足するグラウト技術の高度化開発プロジェクトに平成19年度より取り組んできた。本プロジェクトでは、設計技術,施工技術,分布確認技術,影響評価技術に分類して地層処分におけるグラウト技術を開発してきた。本報告では、開発してきた地層処分におけるグラウト技術を概括するとともに、本プロジェクトにおいて開発を行ってきた技術を処分場に適用する際の考え方、許容湧水量の目安、グラウト材料、注入工法及び注入装置等の例について報告する。
Pitcher, C. S.*; Barnsley, R.*; Feder, R.*; Hu, Q.*; Loesser, G. D.*; Lyublin, B.*; Padasalagi, S.*; Pak, S.*; Reichle, R.*; 佐藤 和義; et al.
Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.667 - 674, 2012/08
被引用回数：12 パーセンタイル：66.54(Nuclear Science & Technology)The nuclear engineering infrastructure for port-based diagnostics on ITER is presented, including the equatorial and upper port plug generic designs, the adopted modular concept, the loads and associated load response and the remote handling.
Walker, C.; 油井 三和
NEA/RWM/R(2012)3/REV, p.159 - 163, 2012/03
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の建設/操業にあたり、セメント系材料が多用されることにより閉鎖後長期にわたりセメントから溶出する高アルカリ成分がバリア材である岩盤などの鉱物に変質などの化学的な影響を与え、結果としてシステムの長期性能に大きな不確実性をもたらすことが懸念される。本研究では、セメント系材料を対象としたバリア性能評価モデル構築のため、反応後の溶液の組成及びpHを視軸に経時的にデータを取得した。試験は水和反応を促進させるため、ボールミルを用いた。その結果、溶液の組成は高濃度のCa及びSを示した。また、pHについては水和物の多くがシリカの追加により消費されるため、すべてのケースで11以下となった。
Arthur, R. C.*; 笹本 広; Walker, C.; 油井 三和
Clays and Clay Minerals, 59(6), p.626 - 639, 2011/11
被引用回数：16 パーセンタイル：45.29(Chemistry, Physical)高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地下坑道の掘削、施工段階での湧水対策としてセメント系グラウトが用いられた場合、岩盤の長期的な劣化等による化学場の変化が予想される。化学場の変化は、地層処分の性能評価における核種移行評価に影響を与えるため重要である。沸石類は、セメント系グラウトと岩盤との反応で生ずる変質生成物の一つである。化学場の長期的な変化を評価する場合、沸石類のような変質生成物に対する熱力学データが必要となる。本報告では、沸石類を対象に、信頼性の高い熱力学データを整備するため、既往の経験的な計算手法を改良し、実験値との整合性の高い、より信頼性の高いデータを導出するモデルを提案した。また、本モデルを用いることで、沸石類以外の重要な変質生成物(粘土鉱物等)の熱力学データ導出への適用可能性も示唆された。
佐藤 和義; 谷口 英二; Pitcher, C. S.*; Walker, C.*; Encheva, A.*; 河野 康則; 草間 義紀
Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.1264 - 1267, 2011/10
被引用回数：3 パーセンタイル：26.02(Nuclear Science & Technology)ITERの計測装置は、中性子遮蔽構造を兼ね備えたポートプラグと呼ばれる構造体に組み込まれる。上部ポートプラグは長さ約6m,重量約20tの片持ち構造であるため、構造健全性を評価することは必須である。このため、ITER機構が提案している上部ポートプラグの共通部分の構造に対してディスラプション時における電磁力解析を実施し、その荷重をもとに構造解析を行った。その結果、電磁力,発生応力,変位量ともに大きく、改善が必要なことがわかった。これに対して原子力機構及びITER機構は、応力集中が発生している中間フランジの構造を見直し、その対策を図った。ポートプラグの中間フランジをボルト構造から溶接構造へ変更し、応力解析を行った。その結果、応力,変位量ともに15%低減することを明らかにし、構造健全性を満たす見通しを得た。また、ポートプラグ先端に取り付けられる遮へいブランケットのスリット深さについても着目し、電磁力の低減を図った。スリットの深さを約3倍に広げることで、電磁力を約30%低減できることを明らかにし、設計裕度を確保できる見通しを得た。
Vayakis, G.*; Bertalot, L.*; Encheva, A.*; Walker, C.*; Brichard, B.*; Cheon, M. S.*; Chitarin, G.*; Hodgson, E.*; Ingesson, C.*; 石川 正男; et al.
Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.780 - 786, 2011/10
被引用回数：27 パーセンタイル：87.94(Materials Science, Multidisciplinary)ITER has diagnostics with machine protection, basic and advanced plasma control, and physics roles. Several are embedded in the inner machine component region. They have reduced maintainability compared to standard diagnostics in ports. They also endure some of the highest nuclear and EM loads of any diagnostic for the longest time. They include: Magnetic diagnostics; Steady-state magnetic sensors on the outer vessel skin; Bolometer camera arrays; Microfission chambers and neutron activation stations to provide key inputs to the real-time fusion power and long-term fluence measurements; mm-wave reflectometry to measure the plasma density profile and perturbations near the core, and the plasma-wall distance and; Wiring deployed around the vessel to service magnetics, bolometry, and in-vessel instrumentation. In this paper we summarise the key technological issues for each of these diagnostics arising from the nuclear environment, recent progress and outstanding R&D for each system.
Pb beamSteer, S. J.*; Podolyk, Z.*; Pietri, S.*; G
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：65 パーセンタイル：94.74(Physics, Nuclear)核子あたり1GeVの
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。
Pitcher, C. S.*; Andrew, P.*; Barnsley, R.*; Bertalot, L.*; Counsell, G. G.*; Encheva, A.*; Feder, R. E.*; 波多江 仰紀; Johnson, D. W.*; Kim, J.*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1127 - S1132, 2011/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)ITER plasma boundary and first-wall diagnostics are summarized in terms of their physical implementation and physics motivation. The challenge of extracting diagnostic signals while maintaining nuclear shielding is discussed, as well as the problems associated with high levels of erosion and redeposition.
