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He
excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-
He absorption reactionSonnenschein, V.*; 辻 義之*; 國立 將真*; 久保 渉*; 鈴木 颯*; 富田 英生*; 鬼柳 善明*; 井口 哲夫*; 松下 琢*; 和田 信雄*; et al.
Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033318_1 - 033318_12, 2020/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Instruments & Instrumentation)For the purpose of future visualization of the flow field in superfluid helium-4, clusters of the triplet state excimer He are generated along the micro-scale recoil tracks of the neutron-absorption reaction n + He 
T + p. This reaction is induced by neutron irradiation of the He fraction contained in natural isotopic abundance liquid helium with neutron beams either from the Japan Proton Accelerator Research Complex, Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC)/Materials and Life Science Experimental Facility or from the Kyoto University Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science. These He clusters are expected to be ideal tracers of the normal-fluid component in superfluid helium with several advantageous properties. Evidence of the excimer generation is inferred by detection of laser induced fluorescence emitted from the He clusters excited by a purpose-built short pulse gain-switched titanium:sapphire (Ti:sa) laser operating at a wavelength of 905 nm. The setup and performance characteristics of the laser system including the Ti:sa and two continuous wave re-pumping lasers are described. Detection at the fluorescence wavelength of 640 nm is performed by using optical bandpass filtered photomultiplier tubes (PMT). Electrical noise in the PMT acquisition traces could successfully be suppressed by post-processing with a simple algorithm. Despite other laser-related backgrounds, the excimer was clearly identified by its fluorescence decay characteristics. Production of the excimer was found to be proportional to the neutron flux, adjusted via insertion of different collimators into the neutron beam. These observations suggest that the apparatus we constructed does function in the expected manner and, therefore, has the potential for groundbreaking turbulence research with superfluid helium.
He
clusters via neutron-He absorption reaction toward visualization of full velocity field in quantum turbulence松下 琢*; Sonnenschein, V.*; Guo, W.*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 広田 克也*; 井口 哲夫*; 伊藤 大介*; 北口 雅暁*; 鬼柳 善明*; et al.
Journal of Low Temperature Physics, 196(1-2), p.275 - 282, 2019/07
被引用回数：1 パーセンタイル：4.76(Physics, Applied)For flow visualization study of quantum turbulence in superfluid He, He excimers are unique tracers which follow only normal-fluid component flow above 1 K. To generate detectable small He clouds (clusters) required for full-space velocity field measurements, we have adopted a new method based on neutron absorption reaction of He impurities in He and conducted proof-of-principle experiments. Generation of the He excimers was detected by laser-induced fluorescence using photomultiplier tubes. The fluorescence was observed to increase proportionally to the neutron flux, suggesting that a sufficient amount of He excimers were generated by neutrons. We also estimated the number of He excimers possibly generated by 
-rays and found that the relevant contribution was less than 40%. Thus, the majority of the He excimers was confirmed to be generated via n-He absorption reactions.
佐藤 史紀; 松島 怜達; 伊藤 義之
QST-M-16; QST Takasaki Annual Report 2017, P. 60, 2019/03
東海再処理施設のLWTFで発生する低レベル放射性液体廃棄物のセメント固化体からの放射線による水素ガス発生について検討した。
伊藤 義之; 松島 怜達; 佐藤 史紀
QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 69, 2018/03
東海・再処理施設の低放射性廃棄物処理技術開発施設(LWTF)では、低レベル放射性廃液をセメント固化し廃棄体を作製することを計画している。本研究では、作製したセメント固化体からの水素発生量を検討するため、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所のコバルト60線照射施設にて、セメント試料の線照射試験を行い、水素生成G値を測定した。その結果、スラリ固化体(充てん率10
50wt%)のG値は、約0.03(n/100eV)であり、スラリ廃液を充てんしていない場合に比べて、およそ半分に低下した。硝酸イオンは、水素生成を抑制する効果があり、スラリ中に含まれる硝酸塩の影響でG値は低下したと考えられる。また、炭酸塩固化体(充てん率10wt%)のG値は、約0.14(n/100eV)であったが、20wt%や30wt%の炭酸塩固化体では、それよりも低いG値であった。XRD結果から、塩の充てん率が高くなるほど、NaCO
を含んだセメント生成物(Pirssonite)が多く見られ、NaCOのG値は、CaCOよりも小さいため、20wt%や30wt%の炭酸塩固化体のG値は小さくなったと考えられる。
伊藤 義之; 佐藤 史紀; 小島 順二
QST-M-2; QST Takasaki Annual Report 2015, P. 89, 2017/03
東海・再処理施設の低放射性廃棄物処理技術開発施設(LWTF)では、低レベル放射性廃液の処理により発生する炭酸塩廃液をセメント固化し廃棄体を作製することを計画している。本研究では、作製したセメント固化体からの水素発生量を検討するため、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所のコバルト60線照射施設にて、セメント試料の線照射試験を行い、水素生成G値(G(H))を測定した。G(H)は、セメント固化試料から生成する水素ガスの濃度を分析することによって求め、セメント剤であるBFSとOPCの配合条件及び炭酸塩含有量によるG(H)への影響を調査した。その結果、セメント剤配合条件の影響確認では、セメント中のOPC含有量の増加とともにG(H)は、高くなる傾向であることが分かった。セメント中のOPC含有量が増加するとCaO成分が多くなることから、この影響でG(H)は高くなったと示唆される。また、炭酸塩含有量の影響確認では、G(H)は、炭酸塩を充てんすることで減少し、さらに炭酸塩充てん割合の増加とともにわずかに減少した。炭酸塩中には、硝酸ナトリウムが含まれており、この影響でG(H)は低下したと考えられる。
根本 義之; 大石 誠; 伊藤 正泰; 加治 芳行; 欅田 理*
保全学, 14(4), p.83 - 90, 2016/01
これまで中性子照射したオーステナイトステンレス合金の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性と、渦電流法,交流磁化法で測定した磁気データの間に相関性があることを報告してきた。この相関性のメカニズムを検討するため、本研究では当該試験片の微細組織観察を行い、結晶粒界に沿った強磁性のパーマロイ(FeNi)の生成を確認した。この結果から照射による磁気特性変化の原因は結晶粒界での照射誘起の磁性相生成によるものであり、IASCC感受性と磁気データの相関に関連しているものと考えられる。また高感度,高位置分解能の新規センサープローブの開発を行い、SUS304オーステナイトステンレス鋼照射材の磁気測定に適用した。SUS304の試験片には照射前からフェライト相が存在していたため、照射後の材料の磁気測定に悪影響を及ぼす可能性が懸念されたが、実験結果においては照射量に依存した磁気データの上昇が捉えられた。そのため本研究で開発した磁気測定の技術は照射前からフェライト相を含むオーステナイトステンレス鋼照射材にも適用可能であることが示されたと考えられる。
根本 義之; 大石 誠; 伊藤 正泰; 加治 芳行
日本保全学会第12回学術講演会要旨集, p.105 - 112, 2015/07
これまで原子炉構造材として使用されるオーステナイトステンレス鋼の中性子照射に基づく材料劣化をき裂等の発生以前の予兆段階で渦電流法、交流磁化法等の磁気的手法により検知する技術開発に関連した研究成果を報告してきた。SUS304等の材料では照射以前から材料中に存在するフェライト相等の磁性相からの磁気信号が、照射による磁気変化の検知を阻害する可能性が考えられるため、本研究では、SUS304照射材の磁気測定を行い、照射量に依存した磁気変化が検知可能であることを確認した。また粒界割れ等の材料劣化と磁気データの相関に関与すると考えられる、照射材の結晶粒界での磁性相生成を透過型電子顕微鏡観察により確認した。以上の成果を報告する。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 帆足 英二*; 深田 智*; 鈴木 晶大*; 八木 重郎*; 辻 義之*; et al.
Proceedings of Plasma Conference 2014 (PLASMA 2014) (CD-ROM), 2 Pages, 2014/11
IFMF/EVEDA(国際核融合材料照射施設の工学実証・工学設計活動)において、世界最大流量率(3000リットル/分)を持つリチウム試験ループを用い、幅100mmで厚さ25mmの自由表面を持つ高速(15m/s)リチウム流を、IFMIFの運転条件(250
C、約10
Pa)で安定なリチウム流の形成を示す実証試験に成功した。また、リチウム施設開発におけるリチウム純化、リチウム安全や遠隔操作技術を含む最近の工学実証においても、いくつかの優れた結果が得られるとともに、リチウム施設に関する工学設計を併せて評価した。これらの研究開発で得られた成果は、核融合炉材料の開発に重要なキーテクノロジーとなる核融合炉の照射環境を模擬する加速器駆動型中性子源の開発を大きく進展させるものである。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.
Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07
被引用回数：4 パーセンタイル：30.92(Nuclear Science & Technology)EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.
高畠 容子; 渡部 創; 柴田 淳広; 野村 和則; 伊藤 義之; 駒 義和
Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12
A lot of contaminated water which contains many radioactive nuclides has accumulated at the Fukushima Dai-ichi NPP of TEPCO, and been decontaminated by the treatment facilities. The READ-Sr absorbent containing titanium is used at the LWTF of JAEA, and its availability to the contaminated water mixed with a seawater was evaluated. Adsorption of Sr with the READ-Sr was fast, and Sr adsorption capacity was unchanged in a batchwise adsorption for a solution containing seawater. The selectivity Sr/Ca was not eminent, although it is suggested that the separation was improved with increasing seawater fraction. Precipitation with flocculation from the simulated water was possible to decontaminate Sr preferentially over Mg and K without any interference with Cs adsorption. It is concluded that the READ-Sr adsorbent can be applied for Sr decontamination from the contaminated water, although its performance of Sr/Ca separation should be improved for minimizing secondary waste of the adsorbent.
大島 宏之; 堺 公明; 上出 英樹; 木村 暢之; 江連 俊樹; 内堀 昭寛; 伊藤 啓; 功刀 資彰*; 岡本 孝司*; 田中 伸厚*; et al.
JAEA-Research 2008-049, 44 Pages, 2008/06
JAEA-Research-2008-049.pdf:42.3MB
日本原子力研究開発機構は、高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究の一環として、ナトリウム冷却高速炉の概念検討を進めている。実用化のためのプラントシステム概念は、経済性向上のために出力に比してコンパクトな炉容器を指向している。そのため、既存の概念と比較して炉容器内の流速が相対的に大きくなり、自由液面からのカバーガスの巻込みについてより精度の高い設計評価を行うことが重要となっている。そこで、大学,研究所,電力,メーカの専門家で構成するワーキンググループを設置し、ガス巻込み現象について設計で参照すべき数値解析に基づく指針案の検討を行い、得られた知見をもとに、「数値解析による自由液面からのガス巻込み評価指針」(第1次案)を策定した。本件は、指針の解説として、ワーキンググループにおいて実施した研究に関して紹介するものである。
伊藤 義之; 近藤 利幸; 村山 保美; 古川 登
放射性廃棄物の管理及び環境保護に関する第8回国際会議, 0 Pages, 2001/00
アスファルト固化体は、東海・再処理工場から発生する低放射性廃液をアスファルトと混練・脱水させることにより製作されるが、貯蔵年数の経過により劣化する可能性がある。さらに処分環境では、固化体は地下水等と接すると考えられる。このため、貯蔵固化体の物性や核種を調査し、貯蔵10年程度では固化体の物性に変化が無いことを確認した。また浸出試験を実施し、貯蔵年数の経過により固化体から塩が浸出しやすくなっていないことを確認した。以上により、固化体は貯蔵年数の経過によって劣化していないと考えられる。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
Fusion Technology, 37(1), p.74 - 88, 2000/01
板状の高速液相ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面下にある剪断層の安定性について調べ、線形安定性理論で最も不安定な波数と擾乱の空間成長率が水ジェット流のデータを良く予測することを示した。このような界面不安定性は、液体ターゲットとして用いられる液体金属ジェット流に自由界面波を生成し、その特性に悪い影響を及ぼす場合がある。さらに水模擬実験のデータの液体金属への適用性を評価するために、表面張力と流線の曲率が安定性に与える効果を調べ、剪断層の厚さに基づくWeber数が6以上及び曲率半径が剪断層の厚さの30倍以上であれば、各々の効果が無視できることを示した。
近藤 利幸; 伊藤 義之; 石井 照明*; 秋本 文也*
JNC TN8430 99-007, 22 Pages, 1999/08
東海事業所再処理施設で発生した低レベル濃縮廃液は、アスファルト固化技術開発施設において固化処理され、貯蔵施設に貯蔵保管されている。貯蔵保管中のアスファルト固化体の長期貯蔵時の健全性及び将来の処分に備えたデータの取得を目的として、平成5年1月平成9年2月にかけて、ビーカスケールでの浸漬試験を実施した。その結果、MA固化体から最も多く浸出した核種はCo60であり、400日後における試験温度25
の累積浸出比が8%、試験温度40の浸出比が60%となり、試験温度が浸出に寄与することを確認した。固化体中に最も多く含有されているCsは固化処理時の不溶化処理により浸出が抑制されることを確認した。浸漬試験液のpHは試験毎に異なった傾向を示していた。貯蔵直後のMA固化体の試験温度25ではpH711に、10年貯蔵したMA固化体の試験温度25ではpHは38に、試験温度40の試験ではpH1011で推移する結果を得た。また、LA固化体を使用した試験においては36付近の酸性で推移しており、浸漬試験液のpHが酸性側となる固化体のドラム内に水分が混入した場合、ドラムの腐食が懸念される。供試体の表面は、浸漬による隆起を確認するとともに、試験後に実施した針入度の結果、試験前に比べ大きくなり、供試体の膨潤を確認した。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
Fusion Technology, 36(1), p.69 - 84, 1999/07
国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体金属ターゲットを模擬した、高速の板状水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面に生じる微小な界面波の特性に関する実験を行った。特に、水面にレーザー光を入射させ、屈折後のレーザー光の高速変動を2次元の光位置センサで捉えることで、従来困難であった波形計測を初めて行った。その結果、上流ノズル内壁上に形成される境界層の性状と厚さが、吹き出し後のジェット水流に生じる界面波の成長に、強い影響を与えることがわかった。波の卓越周波数は、ノズル出口でのレーザー流速計による境界層の計測結果に基づく線形安定理論の予測と良く合うことを確認した。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
9th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-9)(CD-ROM), 16 Pages, 1999/00
液体金属ビームターゲットを模擬した、板状の高速水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面波の特性を、自由界面で屈折するレーザー光を用いて計測した。本光学計測法は最大33kHzの応答速度を有し、平均流速20m/sでノズルから噴出するジェット流の界面波の傾斜角変動を良く捉えることができた。界面波は周波数スペクトルに明瞭なピークとして現れ、ノズル出口からの距離とともに振幅が増加した。得られたデータを基に、ノズル近傍での波の間欠的な出現状況を統計的に整理した。
中村 秀夫; 近藤 昌也; 伊藤 高啓*; 辻 義之*; 久木田 豊*
Bulletin of the Research Laboratory for Nuclear Reactors, (SPECIAL ISSUE 2), p.35 - 46, 1997/00
超音波流速分布計測器(UVP)は、トランスデューサから超音波パルスを周期的に発振し、液相に混入したトレーサからの反射波とのドプラー信号から、液相の流速分布を計測する。本UVPを用いて、水平開水路の波状流での界面波形と液相流速分布の同時計測、並びに円管内に設置した小円筒後流に生じる渦列の特性の計測を試みた。水平波状流では、超音波が水面で全反射して界面・流路底間での多重反射を生じ、計測が困難であったが、超音波吸収体の設置等の工夫で、2次元的流速分布と水面形状の同時計測に成功した。円管内小円筒の後流に生じる渦列の計測では、低レイノルズ流で、渦周期の計測と共に、渦強度の減衰挙動を平均流速分布から捉えることに成功した。これらの計測結果をまとめる。
伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 辻 義之*
Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 1, p.40 - 47, 1997/00
幅0.1m、高さ0.19m、長さ12mの矩形ダクトを用いて水-空気二相流実験を行い、水平波状流における流れ方向の気液界面摩擦および界面波の性質の変化を評価した。実験条件は水の見かけ流速をj
=0.3m/sで一定に保ち、気相見かけ流速をj
=4.2~6.8m/sまで変化させた。気液界面せん断応力は水位、気相圧力、気相壁面せん断応力の測定値を気相の運動量方程式に代入することにより評価した。気液界面摩擦係数は界面波の存在により、試験部入口付近においても滑面よりも大きな値を示した。試験部入口では、気液相対速度がスラグ流遷移領域に近づくため、気液界面が不安定になり界面波が急速に形成される。また、jが大きい場合には、エントレイメントにより界面波の流れ方向の成長は抑制される。これらの要因は、気液界面摩擦係数の流れ方向の変化に影響を及ぼすことがわかった。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 玉置 昌義*; 中村 秀夫; 近藤 昌也; 久木田 豊
日本原子力学会誌, 39(8), p.669 - 680, 1997/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)水平水-空気波状流における気液界面せん断応力を実験的に評価した。実験では、高さ0.7m、長さ12mの矩形ダクトにおいて水の見かけ流速を0.3m/s一定とし、空気の見かけ流速を4.2~6.8m/sに変化させた。水面にh界面波が生じ、その振幅は空気流量又は入口からの距離と共に増加した。プレストン管法を用いて測定した気相部壁面摩擦係数は、この界面波の影響によって滑面に対するBlasius式の予測値と異なったが、その差は
30%であった。気液界面せん断応力は、壁面せん断応力、圧力勾配、水位及び水位勾配の各計測値を気相の運動量式に代入することで評価した。その結果、気液界面せん断応力は界面波の振幅と共に増加し、気液界面摩擦係数のBlasius式の予測値との比は4~10であった。この比は空気の見かけ流速と入口からの距離に比例して増加した。
辻 義之*; 伊藤 和宏*; 田坂 完二*; 中村 秀夫; 久木田 豊
Gas Liquid Flows 1995 (FED-225), 0, p.39 - 45, 1995/00
水平ダクト装置(0.1m幅、0.19m高、12m長)を用いた水/空気二相流実験を行い、波状流における気液界面摩擦係数につき調べ、水位データの統計量との関係付けを行った。流路内の定常水位と1次元運動方程式の解析結果を比較し、界面摩擦係数の流れ方向の変化を求めたところ、流路入口で大きく増加し、流路中央付近でほぼ一定値となることがわかった。一方、水位データの4次モーメント(flatness)は、界面摩擦係数が一定値に近づいた地点付近で最大値をとることが分かった。更に、線形界面波の理論式との比較から、この地点付近で波が不安定となり、下流で安定化することが分かった。
