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町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 奥村 雅彦; 宮村 浩子; 志風 義明; 佐藤 朋樹*; 沼田 良明*; 飛田 康弘*; 山口 隆司; et al.
RIST News, (69), p.2 - 18, 2023/09
福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害の一つとなっている。この課題解決に資するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術の開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の開発)」を受託し、令和3年度より2年間に渡り、放射線源の逆推定と推定線源に対する対策を仮想空間で実施可能とするためのデジタル技術の研究開発を実施してきた。本記事では、上記プロジェクトの成果(以下、前期プロジェクトと呼び、その2年間の研究開発の成果)を紹介する他、令和5年度4月より、新たに開始した継続プロジェクト(以下、後期プロジェクトと呼ぶ)の計画についても報告する。前期プロジェクトにて当初予定していた機械学習技術(LASSO)については、建屋内の複雑な構造情報と汚染源の性質を反映した一つの派生版手法へと結実させた成果を報告する他、実際の原子炉施設での検証結果を示す。更に、開発技術を集約したプラットフォームとしての機能を持つソフトウエア:3D-ADRES-Indoorを紹介し、継続して実施する予定の後期プロジェクトの研究開発計画も紹介する。
奥村 雅彦; Kerisit, S.*; Bourg, I. C.*; Lammers, L. N.*; 池田 隆司*; Sassi, M.*; Rosso, K. M.*; 町田 昌彦
Journal of Environmental Radioactivity, 189, p.135 - 145, 2018/09
被引用回数：51 パーセンタイル：87.2(Environmental Sciences)東京電力福島第一原子力発電所事故により、環境中に放出された放射性セシウムは土壌中の粘土鉱物に強く吸着されていることがわかっているが、その吸着メカニズムは今も解明されていない。本論文は、これまで蓄積された粘土鉱物による放射性セシウム吸着現象に関する実験結果と、最新のシミュレーション研究の進展をまとめたものである。論文では、実験結果についてまとめられ、それらの結果を基にした最新のシミュレーション研究によって明らかにされた、次のような研究結果について説明されている:(1)粘土鉱物表面におけるセシウム吸着のエネルギースケール、(2)実験では観測が難しい粘土鉱物エッジの原子レベル構造についての理解の進展、(3)粘土鉱物の水和した層間におけるセシウム吸着現象の詳細、(4)ほつれたエッジにおけるイオン半径と層間距離の関係と吸着の選択性、(5)層間におけるセシウムの深部への移動、(6)放射性セシウムの核崩壊の影響。さらに、これらの知見に基づいた除染による廃棄土壌の減容技術開発の可能性についても述べられている。
前原 直; 助川 圭一*; 只野 秀哉*; 春日井 敦; 鈴木 寛光; 阿部 和彦*; 奥 隆司*; 杉本 昌義
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1140 - 1142, 2015/09
国際核融合中性子照射施設(IFMIF)加速器系の工学設計工学実証活動((EVEDA)では、重陽子イオンビーム125mAを9MeVまで定常運転で加速するためにInjector(100kV-140mA)、運転周波数175MHzを採用したRFQライナック(0.1-5.0MeV-130mA)と超伝導RFライナック(5.0MeV-9MeV-125mA)の開発を進めている。RFQライナックでは8つのRFインプットカプラーを用いて1.4MWレベルのRF電力入射が要求されている。このために6 1/8インチ同軸導波管をベースにループアンテナを採用した定常化RFカプラーの設計を行った。この設計ではループアンテナ内部、内部導体及び高周波窓に冷却チャンネルを設けて常水圧にて数kWレベルの熱除去を施した。試作したRFカプラーの耐電力試験ではHigh-Q load circuitを用いて定在波による耐電力試験を行い、等価的なRFパワー200kW-14秒のCW運転を実証した。この200kW-CW運転のためにはパルス幅1msec Duty 1/2において5日間のRFエージングよる脱ガスを行いカプラーの高周波窓やRFコンタクト部からのガス放出に問題無いことを実証した。本講演では、試作したRFインプットカプラーのHigh-Q load circuitを用いた耐電力試験について発表する。
矢板 毅; 小林 徹; 池田 隆司; 松村 大樹; 町田 昌彦; 奥村 雅彦; 中村 博樹
放射光, 27(6), p.315 - 322, 2014/11
福島第一原子力発電所の事故により放出された放射性セシウムは、福島の空間線量を高める原因となっており、現在も除染作業が続けられている。本研究においては、土壌中におけるセシウムの構造および化学結合状態などを原子, 分子レベルより明らかにすることから、セシウムの土壌における中長期的安定性、線量の高い土壌廃棄物に対する化学除染方法の評価および開発、中間貯蔵施設等の保管方法に関する安全性評価に資する知見を得ることを目的として、基礎的知見を含めた"総合診断的な研究"を実施している。本稿では、この中でも粘土鉱物での存在状態を明らかにするため、放射光などX線分析および第一原理分子動力学計算を用いたセシウムの存在状態について得られた結果の一部について紹介する。
神藤 勝啓; 市川 雅浩; 高橋 康之*; 久保 隆司*; 堤 和昌; 菊地 孝行; 春日井 敦; 杉本 昌義; Gobin, R.*; Girardot, P.*; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1009 - 1012, 2014/10
加速器駆動型中性子源を用いた核融合炉材料開発施設である国際核融合炉材料照射施設(IFMIF)の工学実証のための原型加速器の開発が進められている。この加速器は入射器、RFQ及び超伝導リナックで構成された重陽子線形加速器であり、9MeV/125mAの連続ビーム生成を目指している。入射器はフランス原子力庁サクレー研究所(CEA Saclay)で2012年秋まで100keV/140mAの陽子及び重陽子の連続ビーム試験を行った。ビーム試験終了後、この入射器は青森県六ケ所村の国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)に搬送された。IFERCでIFMIF/EVEDA原型加速器として駆動するための第一段階として、2014年夏より更なる品質向上を目指した入射器のビーム試験を行うために2013年末より入射器の据付作業を開始した。本発表ではCEA Saclayでのビーム試験の結果、IFERCでの入射器の据付状況について報告する。
大平 茂; 内海 重雄*; 久保 隆司; 米本 和浩; 粕谷 研一; 江尻 伸太郎; 木村 晴行; 奥村 義和
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.665 - 669, 2010/08
日本と欧州原子力共同体の間のBA協定に基づき、幅広いアプローチ活動のために原子力機構が日本の六ヶ所村に新しいサイトを建設した。この新しいサイトでは、BA活動の3つの事業のうち2つ、すなわち国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)及び国際核融合材料照射施設の工学設計,工学実証活動(IFMIF/EVEDA)の事業の活動が行われる。2009年3月に管理研究棟が完成し、その他の3つの研究施設、計算機・遠隔実験棟,原型炉R&D棟及びIFMIF/EVEDA開発試験棟が2010年の3月までに竣工する予定である。本発表では、サイト及び施設の整備スケジュール,それぞれの施設の概要及び特にIFMIF/EVEDA開発試験棟の仕様について述べる。
山本 将博*; 内山 隆司*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 佐藤 康太郎*; 松葉 俊哉*; 斉藤 義男*; 小林 正則*; 栗巣 普揮*; 羽島 良一; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.717 - 720, 2010/08
われわれは、高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,広島大学,名古屋大学,山口大学の共同研究で超低エミッタンス,大電流ビームを供給できる500-kV光陰極DC電子銃を開発している。そのために、この電子銃のチャンバは極高真空に保たれる必要があるので、チタン製のチャンバと新しいセラミック材料を採用している。この真空チャンバのガス放出速度計測結果について報告する。
Mosnier, A.*; Beauvais, P. Y.*; Branas, B.*; Comunian, M.*; Facco, A.*; Garin, P.*; Gobin, R.*; Gournay, J. F.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.588 - 590, 2010/05
The objectives of the IFMIF/EVEDA project are to produce the detailed design of the entire IFMIF facility, as well as to build and test a number of prototypes, including a high-intensity CW deuteron accelerator (125 mA @ 9 MeV). Most of the accelerator components (injector, RFQ, superconducting RF-linac, transport line and beam dump, RF systems, local control systems, beam instrumentation) are designed and provided by European institutions (CEA/Saclay, CIEMAT, INFN/LNL, SCK-CEN), while the RFQ couplers, the supervision of the control system and the building including utilities constructed at Rokkasho BA site are provided by JAEA. The coordination between Europe and Japan is ensured by an international project team, located in Rokkasho, where the accelerator will be installed and commissioned. The design and R&D activities are presented, as well as the schedule of the prototype accelerator.
坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05
日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。
神藤 勝啓; Vermare, C.*; 浅原 浩雄; 杉本 昌義; Garin, P.*; 前原 直; 高橋 博樹; 榊 泰直; 小島 敏行; 大平 茂; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.668 - 670, 2010/03
国際核融合材料照射施設(IFMIF)に関する工学実証及び工学設計活動(EVEDA)における原型加速器の2008年度の進捗について報告する。原型加速器のすべての加速器機器は、それぞれ設計が始まり、製作や個別試験についての計画を策定し、設計パラメータを決めてきた。個々の機器の進捗を分析し、IFMIF加速器の工学実証の計画を検討した結果、事業期間を2014年まで延長することが提案され、BA運営委員会で承認された。本発表では、各加速器機器の設計状況、欧州と日本が担当している加速器機器群と、日本が担当している六ヶ所村のIFMIF/EVEDA開発試験棟建屋のインターフェイスや現在までに提案されている工学実証試験での運転計画を報告する。
山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; 小林 正則*; 武藤 俊哉*; 松葉 俊哉*; 坂中 章悟*; 佐藤 康太郎*; 斉藤 義男*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.860 - 862, 2009/08
ERL実証機となるコンパクトERL(cERL)の建設準備がKEK東カウンターホールにて進められている。cERL早期運転実現のため、開発要素の多い電子銃部については実機開発の他、バックアップ及びR&D機として原子力機構及び高エネルギー加速器研究機構それぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在原子力機構で先行して立上げが行われている1号機に対し、今後高エネルギー加速器研究機構にて立上げる2号機では、1号機との互換性を持たせつつも、(1)透過型光陰極の採用,(2)光陰極複数同時活性化及びその保存機能を持つ準備システムの開発,(3)電子銃の極高真空化のための真空系及び600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点を置き、現在設計を進めている。
杉本 誠; 高野 克敏*; 辻 博史; 阿部 和彦*; 長山 俊毅*; 奥 隆司*
低温工学, 33(11), p.716 - 723, 1998/00
室温では優れた電気絶縁性能を有するアルミナ・セラミックスの極低温機器への応用を目指して、その機械的特性を測定した。セラミックス絶縁継手は、その構造から金属との接合部を有する。これは通常、銀ろう付けされている。この強度を測定するとともに、アルミナ・セラミックスの強度を測定した。強度測定の温度は4.2K,77K,室温である。測定の結果、4.2Kでのアルミナ・セラミックスの引張強さは、室温のそれに比べ若干増加した。また、4.2Kでのアルミナ・セラミックス(純度95%)と銅のろう付け強度が、最も良好な値(270MPa)を示した。銀ろう部に発生する応力を評価するために、有限要素法による解析を併せて行った。試験した結果をもとに、アルミナ・セラミックスを用いた電気絶縁継手を試作した。試作の結果、この電気絶縁継手は極低温への適用に十分な機械・電気的性質を有することを示した。
久保 隆司; 奥村 義和; 大平 茂; 前原 直; 榊 泰直; 大西 世紀; 米本 和浩; 小島 敏行; Garin, P.*; 杉本 昌義; et al.
no journal, ,
IFMIF/EVEDAのうち加速器系の工学実証試験を行う加速器試験建家は、青森県六ヶ所村に開設されるBAサイト内に建設される。実施設計及び建設工事に先立ち、日欧協議により合意した基本設計に基づく調達取決めを日欧の実施機関間で結んでいる。実施設計は平成19年度に行い、平成20年度から建設工事を開始する。加速器試験建家は、東西約58m,南北約37m,延床面積約2,020m
の規模である。建家内の配置は、南北の中央に加速器室があり、その北側に高周波源及び電源関係を、南側に給排気設備及び冷却水設備を配置している。制御室を含むユーティリティ関係は建家の北西側にまとめている。遮蔽設計は、日欧の専門家による評価に基づいて行っている。IFMIF/EVEDAで試験する加速器は、重陽子を125mA, 10MeV程度まで加速する計画であり、発生する放射線遮蔽のために、加速器室は厚さ1.5mの普通コンクリートの遮蔽体で覆われている。また、中性子のストリーミング防止のために、高周波導波管は地下ピットを、給排気ダクトは加速器室上部に設けた迷路を経由して加速器室内に引き込まれる。冷却水配管は壁貫通としている。
辺見 努; 松井 邦浩; 長谷 隆司*; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 奥野 清; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 相澤 一也; 土屋 佳則*; et al.
no journal, ,
原子力機構はITER中心ソレノイド(CS)用導体の調達を担当する。2009年度からCS導体の調達活動を開始するため、スイスのローザンヌ工科大学プラズマ物理研究センター(CRPP)が所有する実規模導体臨界電流試験装置(SULTAN)を用いて導体性能を実証する必要がある。現在、そのためのサンプル製作を進めている。本報告では、試験サンプルの設計及び製作の前に実施したジョイント試作の結果を報告する。また、導体性能を正確に測定するためには、導体の残留歪を管理することが要求される。これまで、TF導体では、薄肉ジャケットであるため、ジャケットの歪を解放法により測定することができたが、CS導体では、ジャケットが厚くなり、これを適用することが困難である。そこで、中性子回折による歪測定を適用し、超伝導体の歪を直接測定することを検討している。本報告では、この計画についても報告する。
長谷 隆司*; 清水 辰也; 辺見 努; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 奥野 清
no journal, ,
国際熱核融合実験炉(ITER)に用いられる40kA@13Tの大容量Nb
Sn導体の超伝導性能評価試験は、二種類の導体を無酸素銅を介して接続したサンプルを用いて行われる。この試験では、その接続部が外部磁場発生用の超伝導マグネットのボアの近くに配置されるため、11Tの外部磁場発生時に、接続部が0.29
8.4Tの広範囲の外部磁場にさらされる。そのため、接続部の無酸素銅の磁気抵抗効果により、大きな電流分布が発生し、導体の正確な評価に支障をきたす可能性がある。その確認と、接続部内の電流分布均一化を目的として、中心ソレノイド(CS)コイル用NbSn導体を接続する部分を流れる電流の分布を有限要素法により解析した。その結果、残留抵抗比(RRR)が100の無酸素銅を用いた従来の接続構造では、全体の接続抵抗は低くなるものの、異なる位置における最大電流密度と最小電流密度の比が1.65と大きくなり、電流が接続部内で大幅に不均一化することが確認された。これに対し、接続部にRRR=4の銅板を挟んで接続した場合には、全体の接続抵抗値を2n
以下の許容範囲にとどめながら、最大電流密度と最小電流密度の比を1.23に低減できることがわかった。
久保 隆司; 前原 直; 大平 茂; 高橋 博樹; 米本 和浩; 小島 敏行; 菊地 孝行; 榊 泰直; 木村 晴行; 奥村 義和; et al.
no journal, ,
国際核融合材料照射施設(IFMIF)での工学実証及び工学設計活動(EVEDA)における原型加速器の実証施設であるIFMFI/EVEDA開発試験棟は、日欧国際協力である幅広いアプローチ活動(BA)の一環として、青森県六ヶ所村にある国際核融合エネルギー研究センター敷地内で建設中である。本建家の実施設計は平成19年度に行われ、平成20年3月に着工した。建家の規模は、東西58m,南北37m,最高高さ10.95m,延床面積2019.5mの鉄骨造平屋建てである。建家内の配置は、中央に加速器室があり、その南側に空調,排気,加速器冷却水の各機械室,北側に高周波源関係の機械室となっている。加速器室の内空は、東西41.5m,南北8m,高さ7mであり、周囲を1.5m厚さのコンクリートで構成されている。工事は、平成20年12月までに基礎及び加速器室ピットを含む地下躯体の構築を完了し、平成21年3月の工事再開後、5月末に加速器室が構築された。その後鉄骨組立及び機械室等の床コンクリート打設を行い、現在屋根工事を行っている。今後外装,内装,設備工事を行い、平成22年1月からの設備関係の試験調整を経て、平成22年3月に竣工する予定である。本報告では、建設工事の進捗状況を報告するとともに、遮蔽及び機器配置の特徴について報告する。
神藤 勝啓; 大平 茂; 菊地 孝行; 久保 隆司; 米本 和浩; 粕谷 研一; 前原 直; 高橋 博樹; 小島 敏行; 堤 和昌; et al.
no journal, ,
IFMIF/EVEDA事業の加速器系の日本側タスクの現状及び今後の予定を報告する。2010年3月に原型加速器のビーム試験を行うIFMIF/EVEDA開発試験棟が竣工した。今後2年間で、原型加速器を駆動するための電源設備,2次冷却水循環設備の設置や、ビームダンプ周辺の局所補助遮蔽壁などを設置し、2012年より加速器機器の搬入及び上流側より段階的にビーム試験を行う予定である。軸長9.8mのRFQの中央部に直径90mmの8つのポートからRFパワーを供給するためのRFカプラーの開発では、これまでに4-1/16インチと6-1/8インチの2種類のRF真空窓,同軸管を介したループアンテナによるRFカプラーの設計を行った。テストベンチを製作し、検証試験の結果によって採用するRF真空窓のサイズの選定を行う予定である。加速器制御では、人員保護システムや機器保護システム,タイミングシステムは、特に高い信頼性が求められる。これらのシステムはテストベンチを製作して試験を進めてきた。今冬よりCEAでの入射器のビーム試験でそれらのシステムを組み込んで制御系の試験を行い、原型加速器制御系の設計及び開発に反映させる。
大平 茂; 久保 隆司; 米本 和浩; 粕谷 研一; 木村 晴行; 奥村 義和
no journal, ,
日本と欧州の間の共同事業である幅広いアプローチ(BA)活動のために原子力機構が青森県六ヶ所村に新しいサイト、「国際核融合エネルギー研究センター」を整備した。この新しいサイトでは、BA活動の3つの事業の内2つ、すなわち国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)事業及び国際核融合材料照射施設の工学設計,工学実証活動(IFMIF/EVEDA)事業の活動が行われる。2010年3月にすべての研究施設、すなわち、計算機・遠隔実験棟,原型炉R&D棟及びIFMIF/EVEDA開発試験棟が竣工した。それぞれの施設の概要,今後の計画等について述べる。
矢板 毅; 鈴木 伸一; 門馬 利行; 中山 真一; 町田 昌彦; 奥村 雅彦; 池田 隆司
no journal, ,
放射性セシウムの粘土鉱物に対する吸着メカニズム解析を、EXAFS, 時間分解分散型EXAFS, 透過型X線顕微鏡,分子軌道法などにより実施した。Csを十分量吸着させたバーミキュライト、イライトなどの試料に関する、EXAFSおよび分子動力学計算によるセシウム周りの局所構造は、酸素として2つの環境があり、他には第二近接以降にシリコン,アルミおよび他のセシウムなどが存在していることが分かった。さらに、TR-DXAFSを用いるCs吸着時の動的挙動の解析では、Csはまず天水,地下水などの水との相互作用を経て、比較的層間の開いた粘土部位から進入し、その後脱水、層間が閉じることで安定化されることが明らかとなった。シュウ酸など酸処理により剥離の難しい、化学的に不可逆な状態にあるセシウムをEXAFS, STXMおよび分子軌道法により明らかにしたところ、イオン半径の小さいアルカリ金属イオンの中にセシウムが孤立した状態で存在している場合、強い共有結合性を示すような相互作用を通じて粘土に吸着していることを初めて明らかにした。
熊坂 博夫*; 小林 伸司*; 小菅 啓一*; 奥山 康二*; 草野 隆司*; 栗田 和昭*; 山脇 弘幸; 佐藤 稔紀
no journal, ,
瑞浪超深層研究所の深度500m研究アクセス南坑道では、吹付けコンクリートを施工している。岩盤の状態が急激に悪化した場合に備えた対策として、吹付け後、短時間で高い強度・剛性が得られ、かつ、周辺環境に与える影響の少ない「低アルカリ性瞬結吹付けコンクリート」の活用を考えている。そのため、本工事への適用性を事前に把握することを目的として、事前の「適用性の確認試験施工」を実施した。本報はその概要を報告する。
