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影山 十三男; 出沼 昭生; 小泉 仁*; 小田倉 学*; 萩野谷 雅浩*; 井坂 信一*; 門脇 弘幸*; 小林 真悟*; 森元 大成*; 加藤 芳章*; et al.
JAEA-Technology 2022-033, 130 Pages, 2023/03
JAEA-Technology-2022-033.pdf:9.87MB
燃料製造機器試験室(モックアップ室)は、核燃料製造設備の開発のためのウラン取扱い施設として昭和47年(1972年)に建設されたが、耐震性に脆弱であり、経年劣化が進んでいた。また、本施設では当初の目的を達成し、新規の開発計画が無い。これより、内装設備の解体撤去を平成31年(2019年)3月より開始し、汚染検査を行い、令和4年(2022年)3月29日に管理区域の解除をした。本作業における人工数は、総6,549人工(保安立会者を含まない)であり、解体撤去作業により発生した一般廃棄物量は31,300kg、放射性廃棄物量は可燃性廃棄物3,734kg(ドラム缶103本)、難燃性廃棄物4,393kg(ドラム缶61本)、不燃性廃棄物37,790kg(ドラム缶124本、コンテナ19基)であった。本報告書では、燃料製造機器試験室の内装設備の解体撤去、発生した廃棄物及び管理区域解除の手順について報告する。
Wei, D.*; Gong, W.; 都留 智仁; Lobzenko, I.; Li, X.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Do, H.-S.*; Bae, J. W.*; Wagner, C.*; et al.
International Journal of Plasticity, 159, p.103443_1 - 103443_18, 2022/12
被引用回数：27 パーセンタイル：98.49(Engineering, Mechanical)Face-centered cubic single-phase high-entropy alloys (HEAs) containing multi-principal transition metals have attracted significant attention, exhibiting an unprecedented combination of strength and ductility owing to their low stacking fault energy (SFE) and large misfit parameter that creates severe local lattice distortion. Increasing both strength and ductility further is challenging. In the present study, we demonstrate via meticulous experiments that the CoCrFeNi HEA with the addition of the substitutional metalloid Si can retain a single-phase FCC structure while its yield strength (up to 65%), ultimate strength (up to 34%), and ductility (up to 15%) are simultaneously increased, owing to a synthetical effect of the enhanced solid solution strengthening and a reduced SFE. The dislocation behaviors and plastic deformation mechanisms were tuned by the addition of Si, which improves the strain hardening and tensile ductility. The present study provides new strategies for enhancing HEA performance by targeted metalloid additions.
-ray pipe-monitoring capabilities for real-time process monitoring safeguards applications in reprocessing facilitiesRodriguez, D.; 谷川 聖史; 西村 和明; 向 泰宣; 中村 仁宣; 栗田 勉; 高峰 潤; 鈴木 敏*; 関根 恵; Rossi, F.; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(7), p.792 - 804, 2018/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)再処理施設の核物質に対しては、ランダムサンプル検認と、追加的な重要タンク内溶液の体積、質量のみの連続監視システムによる"知識の連続性"保持により、保障措置が掛けられている。核物質溶液がタンク及び工程装置を結ぶ配管を流れる際に、特徴的なを測定し、核物質を実時間で検認することで、工程監視を改善できる可能性がある。われわれは、東海再処理工場の転換技術開発施設で、このパイプモニタリングを、硝酸Pu移送の際に試した。この際測定は、ランタン・ブロマイド検出器、及びの計数時刻とエネルギーを記録するリストモード・データ取得システムを用いて実施した。この測定結果とその分析は、配管内溶液の同位体組成、工程移動時刻、(単位時間当たりの)溶液流量及び移動溶液量を求められる能力を実証するものであり、実際に適用可能な保障措置検認工程監視の導入に繋がる。
-ray pipe monitoring for comprehensive safeguards process monitoring of reprocessing facilitiesRodriguez, D.; 谷川 聖史; 向 泰宣; 磯前 日出海; 中村 仁宣; Rossi, F.; 小泉 光生; 瀬谷 道夫
Proceedings of INMM 58th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2017/07
再処理施設の核物質の保障措置においては、定量検認のためのサンプリングと再検認を減らすために、知識の連続性(CoK)保持のためのプロセスモニタリングが使われている。現在タンクに設置されているSMMSは、溶液の体積と密度情報を提供するのみであり、間接的な監視(検認)がなされている。この限界を埋め合わせるために、我々は、配管内を流れる溶液及びタンク内の溶液からの線を測定する、連続かつ直接的な検認を行う、改善された方法を提案する。この方法では、実時間で溶液流れの確認、Pu同位体の確認が非破壊で得られるものである。この概念については、原子力機構のPCDFにて配管内を流れる硝酸プルトニウムからの線を測定する試験が行われた。この発表は、線パイプモニタリングを使う概念と分析が、実時間の保障措置検認能力を有することについて述べるものである。
He代替非破壊分析装置の開発; 迫り来るHeクライシスの解決を目指して小泉 光生; 坂佐井 馨; 呉田 昌俊; 中村 仁宣
日本原子力学会誌ATOMO
, 58(11), p.642 - 646, 2016/11
核セキュリティ、保障措置分野では、核分裂に伴う中性子を検出する検認装置としてHe検出器を利用したものが広く利用されている。検出器に利用されるHeガスは、主に米国におけるストックから供給されてきたが、2001年9月11日の同時多発テロ以後、大量のHe中性子検知装置を米国内に配備したことから、在庫が減少し、供給が近い将来停止する状況になりつつあった。そうした中、2011年3月末のHe代替中性子検出技術に関するワークショップにおけるIAEAのHe代替非破壊分析装置開発の呼びかけに応じ、原子力機構においても、J-PARCセンターが開発したZnS/
B
O
セラミックシンチレータをベースにHe代替検出器の開発を行い、平成27年3月には、開発した中性子検出装器の性能試験及びそれを実装した核物質検認用非破壊分析(Non-Destructive Assay (NDA))装置の性能実証試験を実施した。本解説では、開発した検出器、代替NDA装置を紹介し、あわせてHe問題の顛末を報告する。
向 泰宣; 小川 剛; 中村 仁宣; 栗田 勉; 関根 恵; Rodriguez, D.; 高峰 潤; 小泉 光生; 瀬谷 道夫
Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2016/07
核不拡散用のアクティブ中性子非破壊測定技術開発の一環として、核分裂性核種(
Pu, 
Pu, 
U)の組成比を分析するために、3MeV超のエネルギーを有する遅発線に着目した遅発線分光(DGS)法の技術開発を行っている。DGS法の確認試験として、PCDFにおいて、Pu溶液及びMOX粉末試料を用いた遅発線測定試験を下記の4段階で実施することを計画している。(1)自発核分裂性核種由来の遅発線測定(パッシブ測定)、(2)速中性子利用による遅発線測定(アクティブ測定)、(3)DGSI(試料中の自発核分裂性核種由来の中性子作用による遅発線)測定(パッシブ測定)、(4)熱中性子利用による遅発線測定(パッシブ測定)。本報告では、PCDFで実施する核物質試料を用いたDGS試験計画について報告する。※本件は、今回のINMMにて開催される核不拡散用アクティブ中性子非破壊測定技術開発(実施窓口:ISCN)のシリーズ発表(全7件)のうち、ISCNから発表の依頼を受け、PCDFで実施する核物質試料を用いたDGS測定試験の目的及び具体的な試験方法について報告するものである。
瀬谷 道夫; 小泉 光生; 富川 裕文; 直井 洋介; 呉田 昌俊; 原田 秀郎; 羽島 良一; 中村 仁宣
Proceedings of INMM 56th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2015/07
核不拡散・核セキュリティセンターは、発足から原子力機構内の部門と連携して、以下の先進NDA技術開発を実施した。(1)PNAR-NDA装置によるふげん使用済み燃料の測定、(2)LCS線を用いるNRF-NDAの基礎技術開発、(3)ヘリウム3代替中性子検知技術開発、(4)中性子共鳴濃度分析法開発。また、平成27年度からは以下の開発プログラムを開始したところである。(5)LCS線を使うNRF非破壊検知の実証試験、(6)アクティブ中性子NDA技術開発、(7)セル内タンクの廃液モニタリング技術のフィージビリティ研究。本発表は、これまでに実施してきた技術開発の概要とこれから実施する技術開発の概要を紹介するものである。
and Ag clusters小泉 亮人*; 立川 仁典*; 志賀 基之
Chemical Physics, 419, p.44 - 49, 2013/06
被引用回数：1 パーセンタイル：2.56(Chemistry, Physical)水和金属イオンに対して原子核の量子効果及び温度効果を明らかにするため、第一原理分子動力学法,経路積分分子動力学法及びリングポリマー分子動力学法を用いてAg(HO)
(
=1-4)とCu(HO)の分子構造と赤外スペクトルを調べた。その結果、量子効果及び温度効果による分子振動の非調和性は分子系や振動モードに依存していることが見いだされた。低振動モードは、複雑なモードカップリングの存在により、振動スペクトルは水和分子が多くなるにつれ幅広いバンドとなる。これに対してHOH変角振動モードのピークは、非調和性により系統的に赤方にシフトする。OH伸縮振動モードでも同様な赤方シフトが見られたが、シフトの大きさは系により依存する。したがって、上記のようなスペクトルの非調和性は、調和振動の一様なスケーリング則で表すことはできないことが結論づけられる。
O)小泉 亮人*; 鈴木 机倫*; 志賀 基之; 立川 仁典*
International Journal of Quantum Chemistry, 112(1), p.136 - 139, 2012/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Chemistry, Physical)本論文発表では、金属水酸化物MOH(HO)クラスターの構造と動力学について、第一原理経路積分分子動力学法による計算機シミュレーションを行った成果について報告する。対象とした系では、アルカリ金属類(M=Li, Na, K)の場合は、Mイオンの移動と協同して、水酸化物イオンと水分子の間でプロトン移動が起きるが、これに反して、貴金属類(M=Cu, Ag, Au)の場合は、このようなプロトン移動プロセスは全く見られなかった。これは、貴金属と水の間の結合の方位性がプロトン移動の反応障壁を高くしているためであると考えられ、金属水酸化物クラスターに対する新たな知見と位置付けられる。なお、本成果は、科学研究費補助金研究の一環として実施され、原子力材料シミュレーションの高度化手法の金属水酸化物クラスターへ応用例であり、基礎化学の発展に資する成果である。
大道 雅史*; 小泉 亮人*; 志賀 基之; 立川 仁典*
Theoretical Chemistry Accounts, 130(2-3), p.385 - 391, 2011/10
被引用回数：6 パーセンタイル：13.82(Chemistry, Physical)本論文発表では、Watson-Crickタイプのグアニン-シトシン塩基対の水素結合構造について、半経験的ポテンシャルエネルギー面を用いた古典的なハイブリッドモンテカルロ法及び量子的な経路積分ハイブリッドモンテカルロ法で計算した成果について報告する。得られた成果としては、3つのNH
X水素結合部を詳しく調べたところ、量子効果によって分子内NH結合が伸び、HXが縮む傾向が見られたことである。ここで、水素結合距離NXは、HX距離とは相関するが、NH距離とは相関しないこと、また、隣同士の水素結合距離には相関があることもわかった。なお、本研究は科学研究費補助金研究の一環として実施された研究であり、原子力材料物性シミュレーションの高度化手法の生体分子への適用により得られた成果である。
小泉 亮人*; 鈴木 机倫*; 志賀 基之; 立川 仁典*
Journal of Chemical Physics, 134(3), p.031101_1 - 031101_3, 2011/01
被引用回数：14 パーセンタイル：42.14(Chemistry, Physical)本論文では、開発した原子核の量子効果を考慮する第一原理計算手法を、水素結合を有する複数の化合物に応用した場合に得られた成果について発表する。なお、開発当該手法の特徴は、第一原理計算に、経路積分により原子核の量子効果を付加することで、より正確に化合物のダイナミクスが再現可能になった点にあり、その手法の適用例として恰好の対象となる同位体異性化合物のMHO
とMDOに対して、各々、M
Li, Na, Kとし、そのダイナミクスを比較することで、正イオンの並進運動とプロトン移動の連成が実現していることがわかった。また、小さな正イオンほど、MHOの構造をより大きく歪ませるため、プロトン移動の障壁が高くなり、振動励起エネルギーが低くなることも判明した。これらの成果から、当該手法を用いると、従来、困難とされた水素同位体を含む化合物の詳細な構造解析が可能であることがわかる。以上、本研究成果によりさまざまな同位体を有する化合物の化学反応における同位体効果の理解が進展する。
岩瀬 裕希; 小泉 智; 飯倉 寛; 松林 政仁; 山口 大輔; 前川 康成; 橋本 竹治
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.95 - 98, 2009/06
被引用回数：33 パーセンタイル：88.55(Instruments & Instrumentation)燃料電池の発電特性は燃料電池セル中の水の分布・挙動と直結する。燃料電池の水分布は電解質膜のイオンチャンネル内に存在するミクロスケールの水,ガス拡散相やセパレータの流路に滞留したマクロスケールの水といったように広い空間スケールにわたって存在し、総合的に発電特性を支配すると考えられている。今回、ミクロスケールからマクロスケールの水分布を広範囲な空間スケールについて横断的に観察するための計測手段として、中性子小角散乱と中性子ラジオグラフィを結合させた計測システムを開発した。本計測法により、実作動状態下の燃料電池単セル内のミクロからマクロスケールの水分布状態を観察することを世界に先駆けて成功した。
津坂 仁和; 小泉 悠*; 谷本 親伯*; 亀山 克裕*; 宮嶋 保幸*
トンネル工学報告集(CD-ROM), 18, p.77 - 84, 2008/11
TBM(Tunnel Boring Machine)は、ディスクカッタ(以下、カッタという)を岩盤に押しつけながら回転させ、隣接破砕を連続的に生じさせて岩盤を掘削する。発破工法に対する同工法の優位性は、岩盤のゆるみの抑制,高速掘進性、そして、掘削作業の安全性である。このため、第2次とりまとめにおいても、処分坑道の掘削に期待される工法として挙げられている。TBMによる岩盤の破砕現象は、切羽から隣接破砕により岩片を掘削することを一次破砕とし、切羽とカッタヘッドの間にたまった岩片が再破砕されることを二次破砕として考えることができる。本報告では、中口径のTBMにより堆積岩と火成岩を掘削した4つの事例を対象に、スクレーパによるずりの取込範囲よりも中心側のカッタの摩耗は主として一次破砕によって生じ、一方、その取込範囲にあるカッタの摩耗は一次破砕に加え二次破砕によって生じるものと考え、それぞれの範囲にあるカッタの交換寿命を考察した。カッタの取付半径が異なるために、カッタが交換されるまでの累積転動距離をその間に生じた摩耗量で除した値をその指標とした。その結果、外周部に取り付けられたカッタの交換寿命は、二次破砕現象により20%以上も低下することが示された。
Al development竹内 孝夫*; 菊池 章弘*; 伴野 信哉*; 北口 仁*; 飯嶋 安男*; 田川 浩平*; 中川 和彦*; 土屋 清澄*; 満田 史織*; 小泉 徳潔; et al.
Cryogenics, 48(7-8), p.371 - 380, 2008/07
被引用回数：62 パーセンタイル：87.99(Thermodynamics)急熱急冷法NbAlは、NbSnに比べて耐歪特性に優れている、臨界磁場が26T以上と高いなど、より高磁場が必要となる次世代の核融合炉や加速器への応用に適している。急熱急冷法NbAl線は、過飽和固容体を生成するために約2000
Cで一時熱処理を行う。このため、銅などの安定化材をあらかじめ線材に付加しておくことができないなどの技術的課題があった。これに対して、一時熱処理後に銅をメッキする、あるいはクラッド加工で銅を付加する技術を開発し、急熱急冷法NbAl線材を用いた20T級小型コイルの開発に成功した。さらに、50kgビレットを用いて、長さ2600mの長尺線材の製作にも成功し、大量生産技術の確立に目途も立てた。
津坂 仁和; 谷本 親伯*; 中根 達人*; 上野 宇顕*; 小泉 悠*
第37回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.31 - 36, 2008/01
TBM(Tunnel Boring Machine)によるトンネル掘削は、掘削に伴う地山の緩みを極力抑えた坑道が要求されている高レベル放射性廃棄物の処分場の建設において、極めて有用な工法の一つである。しかし、地山中の割れ目に起因する二次破砕現象のために、その施工が難渋した事例が多く報告されており、そのため、二次破砕現象を定量的に評価できる施工管理指標が必要とされている。TBM掘削で生じる掘削ずりの形状は、その掘削状況や地山性状を表す指標の一つとして認識されている。筆者等は、花崗岩地山での施工事例を対象として、施工に伴って連続的に観察される典型的なずりの形状を6つに分類した。そして、各形状を新たに提案した扁平度なる指標で表し、掘削ずりの形状と二次破砕の関係を考察した。その結果、これまでに筆者らが提案したTBM掘削指数による二次破砕率が30%前後となる良好に掘削が行われている状態での掘削ずりの形状は、粒径が40mm以上、扁平度が3.5以上であることを明らかにし、TBM施工の管理基準の一つとして提案した。
中原 将海; 佐野 雄一; 駒 義和; 紙谷 正仁; 柴田 淳広; 小泉 務; 小山 智造
Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.373 - 381, 2007/03
被引用回数：27 パーセンタイル：85.03(Nuclear Science & Technology)NEXTプロセスと名付けられた先進湿式再処理プロセスに関連して、環境負荷低減の観点から簡素化溶媒抽出法によりU, Pu及びNpの共回収、SETFICS法によりAm及びCmの回収が試みられている。単サイクルフローシートを用いたU, Pu及びNpの共回収は、フィード溶液又は洗浄液の高硝酸濃度条件下にて実施した。このうち、フィード溶液を高硝酸濃度に調整した条件においては、フィード溶液中だけでなく、抽出段においてもNp(VI)への酸化を促進することができた。これにより、NpはTBPにより抽出され、U, Pu及びNpを共回収することができた。SETFICS法においては、金属装荷度を増加させるため、TRUEX溶媒を0.2M CMPO/1.0M TBPから0.2M CMPO/1.4M TBPへ変更した。また、「ソルトフリー」の観点から、硝酸ナトリウムに代えて硝酸ヒドロキシルアミンを適用した。この結果、Am及びCmをプロダクト溶液へと回収することができた。高装荷フローシートにおいては、以前のフローシートを比べ、水相廃液及び廃溶媒の流量は、それぞれ47%及び54%ほど減少が見込まれた。本研究では、NEXTプロセスにおける簡素化溶媒抽出法及びSETFICS法のフローシートの有用性を実証することができた。
田中 宏和; 小泉 智; 橋本 竹治; 黒崎 一裕*; 大前 仁*; 小林 四郎*
Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.814 - 817, 2006/11
被引用回数：3 パーセンタイル：17.99(Physics, Condensed Matter)酵素重合により人工合成されたセルロースの自己集合過程を、小角中性子散乱を用いたその場・時分割測定により、観察した。得られた結果は以下の通りである。(1)反応溶液中で集合構造を形成している酵素の集合体の、なめらかな表面上あるいは表面近くに位置する酵素の特別な反応サイトにおいて、セルロース分子は合成される。(2)合成されたセルロース分子は、拡散律速凝集により凝集体を形成し、結晶化してフィブリルとなる。(3)フィブリルはさらにフィブリル同士で凝集体を形成し、それらが、反応時間の経過とともになめらかな酵素集合体の表面上に堆積して、表面フラクタルの次元を2から2.3へ増加させる。
橋本 竹治; 田中 宏和; 小泉 智; 黒崎 一裕*; 大前 仁*; 小林 四郎*
Biomacromolecules, 7(9), p.2479 - 2482, 2006/09
被引用回数：13 パーセンタイル：38.35(Biochemistry & Molecular Biology)酵素重合法により人工合成されるセルロース分子の自己秩序化過程を、世界で初めて中性子散乱法によりその場,実時間解析をし、セルロースの重合反応に誘起されて起こるセルロース分子集合構造の形成過程・機構を解明することに成功した。その概要は次の通りである。酵素触媒という特異な場(モノマー分子の認識,活性化,重合を司る3nm
0.55nm
の狭い空間)で次々と合成されるセルロース分子(300分子/毎分/1酵素)は、反応溶液中を拡散し互いに衝突すると水素結合により会合体を形成する。会合体は合成されたセルロース分子の拡散に律速された成長をし、反応の進行に伴いより大きな分子集合体が形成される。合成されたセルロース分子は、このような自己秩序化過程・機構に従い、20nmから20mmにわたる長さの尺度で、酵素触媒のまわりに表面フラクタル構造(フラクタル次元2.3)を発現することを明らかにした。
Al superconductors with Ta matrix竹内 孝夫*; 田川 浩平*; 野田 哲司*; 伴野 信哉*; 飯嶋 安男*; 菊池 章弘*; 北口 仁*; 小菅 通雄*; 土屋 清澄*; 小泉 徳潔; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1257 - 1260, 2006/06
被引用回数：6 パーセンタイル：37.33(Engineering, Electrical & Electronic)次期核融合炉では、16T以上の高磁場で大電流を流す導体が必要となる。急熱急冷変態法(RHQT)NbAl線は、2次熱処理前に撚線加工が行えるので、RHQT-NbAl CIC導体は、その有力な候補導体として考えられている。CIC導体で使用する丸線には、従来は、1900C程度の1次熱処理でNb母材と反応しない銀を安定化材として使用していた。しかし、銀,Nbには放射化の問題があるため、タンタルを母材とし、安定化材として銅を使用する製造方法の開発を試みた。
Ge spectrometer小泉 光生; 長 明彦; 藤 暢輔; 木村 敦; 水本 元治; 大島 真澄; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 原田 秀郎*; 古高 和禎*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.767 - 770, 2006/06
被引用回数：6 パーセンタイル：43.85(Instruments & Instrumentation)原子核科学研究グループにおいては、文部科学省公募型特会事業において、マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を測ることを目的として、4Geスペクトロメータを使った実験装置の準備を行っている。実験は、京大炉の電子LINAC施設で行う予定で、TOF中性子ビームラインの整備はほぼ完了している。4Geスペクトロメータの建設は進行中である。並行して、デジタル処理テクニックに基づく新しいデータ収集システムの開発を行った。以上この事業の現状について紹介する。
