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朝倉 和基; 下村 祐介; 堂野前 寧; 阿部 和幸; 北村 了一; 宮越 博幸; 高松 操; 坂本 直樹; 磯崎 涼佑; 大西 貴士; et al.
JAEA-Review 2021-020, 42 Pages, 2021/10
JAEA-Review-2021-020.pdf:2.95MB
原子力の研究開発施設から発生する放射性廃棄物の処理処分は、取り扱う核燃料物質や材料が多種多様なこと等を踏まえ、放射能濃度を求める必要がある。大洗研究所は、廃棄物を処理する施設のみならず、廃棄物を発生させる施設も含め、埋設処分を見据えた検討に着手している。本報告書は、大洗研究所内で発生する放射性廃棄物の埋設処分に向けて、主要課題のひとつである放射能濃度評価手法について、令和2年度の検討結果を取りまとめたものである。
山下 真一郎; 井岡 郁夫; 根本 義之; 川西 智弘; 倉田 正輝; 加治 芳行; 深堀 智生; 野澤 貴史*; 佐藤 大樹*; 村上 望*; et al.
Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.206 - 216, 2019/09
福島第一原子力発電所事故を教訓に、冷却材喪失等の過酷条件においても損傷しにくく、高い信頼性を有する新型燃料の開発への関心が高まり、世界中の多くの国々において事故耐性を高めた新型燃料の研究開発が進められている。本プロジェクトは、経済産業省資源エネルギー庁からの委託を受けて2015年10月から2019年3月までの3年半の間実施され、新型燃料部材を既存軽水炉に装荷可能な形で設計・製造するために必要となる技術基盤を整備することを目的に、国内の軽水炉燃料設計,安全性評価,材料開発を実施してきた人材,解析ツール,ノウハウ、及び経験を最大限活用して進められてきた。本論文では、プロジェクトの総括として、各要素技術について3年半の研究開発の成果をまとめ、日本の事故耐性燃料開発の現状と課題を整理した。
山下 真一郎; 永瀬 文久; 倉田 正輝; 野澤 貴史; 渡部 清一*; 桐村 一生*; 垣内 一雄*; 近藤 貴夫*; 坂本 寛*; 草ヶ谷 和幸*; et al.
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
我が国では、事故耐性燃料の技術基盤を整備するために2015年に軽水炉の事故耐性燃料等(ATFs)に関する研究開発プロジェクトが立ち上がった。日本原子力研究開発機構は、国内のプラントメーカ, 燃料メーカ, 大学等が有する国内軽水炉においてジルカロイを商用利用した際の経験、知識を最大限活用するために、これらの機関と協力して本プロジェクトを実施するとともに取りまとめを行っている。プロジェクトの中で検討されているATF候補材料は、微細な酸化物粒子を分散することで強化されたFeCrAl鋼(FeCrAl-ODS鋼)と炭化ケイ素(SiC)複合材料であり、通常運転時の燃料性能は同等かそれ以上で、事故時にはジルカロイよりも長い時間原子炉炉心においてシビアアクシデント条件に耐えることが期待されている。本論文では、日本のプロジェクトで実施中の研究開発の進捗について報告する。
高野 渉*; 草ヶ谷 和幸*; 後藤 大輔*; 坂本 寛*; 山下 真一郎
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
事故耐性燃料の一つである酸化物分散強化したFeCrAl鋼(FeCrAl-ODS)に着目した。FeCrAl-ODSは、BWRに適用できる見通しはあるものの、相対的に高い中性子吸収が補償されなければならない。我々は、中性子経済性に対するインパクトを減らすための薄肉FeCrAl-ODS被覆管を設計し、薄肉FeCrAl-ODS被覆管で構成される9
9型先進沸騰水型軽水炉(ABWR)バンドルを装荷した時の、炉心の特性を評価した。ウォーターロッドやチャンネルボックスにも薄肉FeCrAl-ODSを適用した。解析の結果、FeCrAl-ODS炉心反応度は、UO
燃料を上限の5wt%までウラン濃縮度を増加させることで十分な値が得られることを確認した。さらに、幾つかの代表的なFeCrAl-ODSの炉心特性をジルカロイ炉心の時と比較し、通常時及び過渡時の薄肉FeCrAl-ODS被覆管の熱機械的挙動は許容できる範囲にあることも確認した。これらの結果から、本研究の解析条件の範囲においては、FeCrAl-ODSがBWRに適用できると結論される。
木村 晃彦*; 湯澤 翔*; 坂本 寛*; 平井 睦*; 草ヶ谷 和幸*; 山下 真一郎
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
接合による微細組織変化に焦点を当てた議論では、ODS鋼のPRW接合に及ぼすAl添加の効果がポイントとされている。FeCrAl-ODS鋼製の被覆管に対してSUS430製の端栓を接合する方法として、電子ビーム(EB)接合やタングステン不活性ガス(TIG)接合等を含む通常の接合方法も実施し、端栓を接合したODS鋼管材サンプルを室温で引張試験した。EB接合したFeCrAl-ODS/SUS430サンプルは、ODS鋼管の胴体部で破壊した。このことから、接合部はODS鋼管の胴体部よりも強度が高いことが示された。一方、TIG接合したFeCrAl-ODS/SUS430サンプルでは接合部で破壊した。接合部に対するX線CTスキャン解析を実施し、事故耐性燃料用ODS鋼被覆管に対する前述した幾つかの接合方法の実用性を評価するために、接合強度とX線CT解析結果の相関関係付けを実施した。
坂本 寛*; 平井 睦*; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; 山路 哲史*; 草ヶ谷 和幸*; 近藤 貴夫*; 山下 真一郎
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2017/09
本論文では、現在、経済産業省のプログラムにおいて進められている沸騰水型原子炉(BWR)用事故耐性FeCrAl-ODS燃料被覆管の開発の状況について概要を述べる。本プログラムでは、多種多様な内容の研究により、軽水炉において事故耐性燃料等を実用化するために必要な技術基盤を整備することが目的である。FeCrAl-ODS燃料被覆管の開発においては、実験研究と解析研究の両方を実施してきており、FeCrAl-ODS燃料被覆管の主要な材料特性に関しては、解析研究における評価を実験的にもサポートするために、本事業で製作した各種形状の試験片を用いてデータ取得やデータ拡充を行う。本事業では、機械的な特性に及ぼす中性子照射の影響を調べるために、米国オークリッジ国立研究所の高照射束炉(HFIR)を用いた中性子照射試験も実施している。
MnO during electrochemical reaction on epitaxial thin-film electrodes characterized by 
X-ray scattering坂本 和幸*; 平山 雅章*; 小西 宏明*; 園山 範之*; Dupr
, N.*; Guyomard, D.*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*
Physical Chemistry Chemical Physics, 12(15), p.3815 - 3823, 2010/04
被引用回数：33 パーセンタイル：73.38(Chemistry, Physical)X線散乱法を用いて、LiNiMnOリチウムイオン電池薄膜電極の電池反応中における表面及びバルクの構造変化を追跡した。その結果、(110)面が露出した電極では、バルク構造の変化が認められたが、(003)面が露出した電極では、電極電位が3-5Vの範囲でリチウムイオンの(デ)インターカレーションが認められたかった。一方で、3Vより負になると、不可逆なインターカレーションが起こることがわかった。
Co
O; A New experimental technique using in situ X-ray diffraction and two-dimensional epitaxial film electrodes坂本 和幸*; 平山 雅章*; 園山 範之*; 森 大輔*; 山田 淳夫*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*
Chemistry of Materials, 21(13), p.2632 - 2640, 2009/05
被引用回数：41 パーセンタイル：74.01(Chemistry, Physical)放射光を用いたX線回折とエピタキシャル薄膜電極を用いて、LiNiCoOの充放電過程における表面とバルク構造の変化を調べた。(110)面電極では、充放電に伴うバルク構造の変化が確認できたのに対して、(003)面電極では、3
5Vで(デ)インターカレーションが確認できなかったが3Vより負側で3次元的なリチウムの拡散が起こることが確認できた。このことから、電極表面近傍では、表面とバルクでは構造変化が異なることが明らかになった。
広瀬 量一*; 神門 剛*; 奥井 良夫*; 宮田 斉*; 渋谷 和幸*; 尾崎 修*; 坂本 慶司
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.920 - 923, 2008/06
被引用回数：15 パーセンタイル：61.02(Engineering, Electrical & Electronic)ジャイロトロン用超伝導コイルの開発結果である。室温ボアは240mm,中心磁場は7Tである。コイルは、メインコイルとガンコイル,スイープコイルで構成されており、それぞれ独立に給電される。中心磁場を
0.2Tスイープできることが特徴であり、スイープ時間は10秒である。スイープコイルはACロスによるクエンチを避けるため、ニオブ3スズが使用されている。このコイルは、ジャイロトロンの周波数高速可変実験にも使用される予定である。
X-ray reflectometry and LiNiCoO epitaxial film electrode synthesized by pulsed laser deposition method平山 雅章*; 坂本 和幸*; 平出 哲也*; 森 大輔*; 山田 淳夫*; 菅野 了次*; 園山 範之*; 田村 和久; 水木 純一郎
Electrochimica Acta, 53(2), p.871 - 881, 2007/12
被引用回数：44 パーセンタイル：67.69(Electrochemistry)X線を用いたリチウムイオン電池中の電極/溶液界面の構造変化を調べるための手法について検討を行った。電極は単結晶SrTiO
基板上に、パルスレーザー堆積法により作成した。SrTiOの面方位を変えることで、堆積するLiNiCoO薄膜の方位を制御した。実験の結果、LiNiCoO(110)/溶液界面では、充放電第一サイクル目で固液界面で新たな薄膜が形成されるのに対して、(003)面/溶液界面では薄膜は形成されずに、ラフネスが増加することがわかった。
MnO坂本 和幸*; 小西 宏明*; 園山 範之*; 山田 淳夫*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*
Journal of Power Sources, 174(2), p.678 - 682, 2007/12
被引用回数：24 パーセンタイル：59.33(Chemistry, Physical)パルスレーザー堆積法を用い、エピタキシャル成長させて形成したリチウムイオン電池正極(LiNiMnO)の充放電過程をX線散乱法により追跡した。その結果、LiNiMnO(003)面では、2次元構造を取っている金属層を通してリチウムイオンが三次元的に拡散していることがわかった。
藤本 浩文; Pinak, M.; 根本 俊行*; 坂本 清隆*; 山田 和幸*; 星 芳幸*; 久米 悦雄
Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 681(1-3), p.1 - 8, 2004/01
分子動力学シミュレーションプログラムAMBERと、AMBERの出力ファイルから動画ファイルを自動的に生成するために新たに開発したソフトウエアF-BMVSを組合せたシステムを用いて、複数箇所に酸化損傷を被ったDNA分子がどのように分子構造を変えるかを観察した。放射線や化学物質によって生じるこれらの損傷は、修復されなければ強力な突然変異原となり、細胞がガン化する原因となると考えられている。2種類の損傷(8-oxoG, AP部位)を持つDNA分子と損傷を持たないDNA分子に対し1ナノ秒のオーダーのシミュレーションを行い、F-BMVSを用いて可視化したところ、損傷構造に特異的な立体構造が観察された。これらの分子構造の差異は、損傷を修復する酵素が損傷部位と非損傷部位とを見分ける要因の1つになっているのではないかと考えられる。
呉田 昌俊; 星 芳幸; 山田 和幸*; 坂本 清隆*
日経サイエンス, 111 Pages, 2004/01
独自に開発した中性子ラジオグラフィ熱流動計測技術を用いて、燃料棒間ギャップが1mmの低減速軽水炉を模擬した金属製試験体内を流れる沸騰流を計測し、可視化した。本技術の開発により、これまで観察が不可能であった条件でのわずかな水や蒸気の分布と変化を0.1mmの空間分解能,1/1000秒の時間分解能で測定できるようになった。可視化手法として、物質を3次元空間で分類し、例えば「流路内の蒸気割合だけを表示」するMASK処理と呼ぶ3D可視化手法を開発した。また、液塊(水)のダイナミックな流動状況を把握するため、大量の時系列データを高速処理して3次元の動画表示を行った。本開発により、狭い領域に水が留まり易く、水は塊となって中心に近い程高速に流れること等が明らかとなった。(本件は、日経サイエンス主催のビジュアル・サイエンス・フェスタ2003のコンピューター・ビジュアリゼーション・コンテストにおいて入賞し、ポスター発表及び雑誌に掲載されることとなった。)(応募作品は動画である。)
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P]ATP with high specific radioactivity坂本 文徳; 出雲 三四六; 橋本 和幸; 藤井 有起*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(2), p.423 - 427, 1999/00
被引用回数：1 パーセンタイル：13.12(Chemistry, Analytical)[-P]ATPは遺伝子工学の様々な分野で幅広く利用されている。[-P]ATPの合成法は多数報告されているが、高比放射能の[-P]ATPを得る最適条件に関する研究はあまり報告されていない。これまでの報告では[-P]ATPを合成するのに解糖系を利用し、グリセロール3-リン酸を出発原料に4段階の反応を利用している。しかし、われわれは同じ解糖系ながら、フルクトース1.6-二リン酸を原料にした3段階の、より簡便な反応を利用している。試薬中の非放射性リンが合成した[-P]ATPの比放射能を低下させるので、まずすべての試薬中の非放射性リンを定量した。その結果、乳酸デヒドロゲナーゼに多くのリン酸が含まれていることがわかった。そこで、酵素の必要性を再検討し、この乳酸デヒドロゲナーゼを使わないで反応させたところ、極端な収率低下もなく比放射能が向上した。
関根 俊明; 出雲 三四六; 松岡 弘充; 小林 勝利; 重田 典子; 長 明彦; 小泉 光生; 本石 章司; 橋本 和幸; 初川 雄一; et al.
Proc. of the 5th Int. Workshop on Targetry and Target Chemistry, 0, p.347 - 352, 1994/00
高崎研イオン照射研究施設TIARAのAVFサイクロトロンのイオンビームを用いるラジオアイソトープ製造研究施設の設備と研究内容について発表する。施設は照射室、ホットラボ、測定室、化学実験室からなり、これらに照射装置、固体ターゲット搬送装置、化学分離セル、標識化合物合成セル、フード等を備えている。照射装置は一本のビームラインで固体・液体・気体の照射を可能にする点でユニークである。これらを用いてこれまでに
Ce製造技術の開発、
W(p,n)Re反応励起関数測定を行った。
山下 真一郎; 近藤 啓悦; 青木 聡; 橋本 直幸*; 鵜飼 重治*; 坂本 寛*; 平井 睦*; 木村 晃彦*; 草ヶ谷 和幸*
no journal, ,
軽水炉の安全性向上に資する事故耐性を高めた新型燃料部材の研究開発が進められている。有力な候補材料の一つとして検討されているFeCrAl-ODS鋼では、材料開発と並行して炉心設計等に必要となる種々の材料特性データを計画的に整備していく必要がある。本研究では、FeCrAl-ODS鋼の試験炉照射に向けた照射特性の予備評価を目的に、イオン照射した試験片の硬さ測定と組織観察を実施した。硬さ変化はイオン照射初期(0.5dpa)から見られたのに対し、照射欠陥クラスターの形成・成長は照射初期(0.5dpa)にはあまり見られず、より高い照射量(5.0dpa)で顕在化した。
草ヶ谷 和幸*; 高野 渉*; 後藤 大輔*; 坂本 寛*; 平井 睦*; 山下 真一郎
no journal, ,
改良ステンレス鋼(FeCrAl-ODS鋼)被覆管燃料の実用化には、FeCrAl-ODS鋼の材料特性、及び、大きな中性子吸収断面積による核的損失とその低減のための被覆管薄肉化の影響を考慮し、原子炉の運転における炉心・燃料の設計要求を満足することを確認する必要がある。前報では、現行99燃料の約1/2の被覆管厚(0.35mm)のFeCrAl-ODS鋼被覆管燃料について、ウォーターロッド(WR)とチャンネルボックス(FCB)にZryまたはSiCを用いた場合、炉心特性と燃料挙動の観点から設計が成立することを確認した。本報では、WRとFCBにもFeCrAl-ODS鋼を用いた場合の設計成立性を評価した。
坂本 寛*; 平井 睦*; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; 山路 哲史*; 草ヶ谷 和幸*; 近藤 貴夫*; 井岡 郁夫; 山下 真一郎; 加治 芳行
no journal, ,
事故耐性を有するBWR燃料被覆管材料としてFeCrAl-ODS鋼を開発している。平成27年度は各種解析に必要な材料物性データを取得すると共に、現行性(Zry材)をFeCrAl-ODS鋼等に置換した各種解析により炉心の成立性、設計成立性の確保、事故及び過酷事故時における自己進展緩和効果を確認した。本発表では、平成28年度に実施した照射試験を含むより総合的な取り組みにより得られた成果の概要を紹介する。
山下 真一郎; 井岡 郁夫; 根本 義之; 白数 訓子; 倉田 正輝; 加治 芳行; 深堀 智生; 渡部 清一*; 桐村 一生*; 垣内 一雄*; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故を教訓に、冷却材喪失等の過酷条件においても損傷しにくく、高い信頼性を有する新型燃料の開発への関心が高まり、世界中の多くの国々において事故耐性を高めた新型燃料の研究開発が開始された。我が国においても、2011年以降に様々な関連のプロジェクトが立ち上がる中、本プロジェクトは、経済産業省資源エネルギー庁からの支援を受けたプロジェクトの一つとして、国内の軽水炉燃料設計、安全性評価、材料開発を実施してきた人材、解析ツール、ノウハウ、及び経験を十分に活かしつつ、新型燃料部材を既存軽水炉に装荷可能な形で設計・製造するために必要となる技術基盤を整備することを目的に2015年10月より開始された。本プロジェクトの成果は、全16件を4つのシリーズ発表に分けて行う。本発表では、最初のシリーズ発表において、プロジェクトの全体概要を説明する。
木村 晃彦*; 湯澤 翔*; 藪内 聖皓*; 坂本 寛*; 平井 睦*; 鵜飼 重治*; 山下 真一郎; 草ヶ谷 和幸*
no journal, ,
軽水炉事故耐性型燃料被覆管の開発においては、接合技術が枢要な技術開発項目とされている。本研究では、ODS鋼被覆管の端栓溶接法として従来の被覆管に採用されているTIG溶接法やEB溶接法を用いて端栓溶接被覆管の端栓接合強度を評価し、さらに端栓部に対しX線CT検査を実施して接合強度と接合組織の相関について検討することを目的とする。
