Defect structure analysis of heterointerface between Pt and CeO promoter on Pt electro-catalyst

府金 慶介*; 森 利之*; Yan, P.*; 増田 卓也*; 山本 春也; Ye, F.*; 吉川 英樹*; Auchterlonie, G.*; Drennan, J.*

ACS Applied Materials & Interfaces, 7(4), p.2698 - 2707, 2015/02

https://doi.org/10.1021/am507754w

白金-酸化セリウム(Pt-CeO(1.52))は、Ptカソードよりも高い酸素還元反応活性を示すことから、固体高分子形燃料電池のカソード極に使用する電極材料として有望視されている。本研究では、Pt-CeOの高い酸素還元活性の発現に関係しているとして考えられているPt-CeOヘテロ界面の微細構造を明らかにすることを目的に、パルスレーザー蒸着法により導電性を有するNb:SrTiO単結晶基板上にCeOのエピタキシャル膜を形成し、さらにCeO膜上に含浸法によりPt粒子を形成してPtとCeO界面構造が単純化されたPt-CeO薄膜カソードを作製した。透過型電子顕微鏡によるPt-CeO界面の構造評価及び電気化学測定による酸素還元反応活性評価、さらに格子動力学計算結果との比較により界面構造を調べた結果、Pt-CeO界面に形成されるPt-O-酸素欠陥-セリウム欠陥構造が高い酸素還元活性の発現に関係していることが示唆された。

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

結晶質岩を対象とした坑道掘削における湧水抑制対策の計画策定と施工結果に関する考察

見掛 信一郎; 山本 勝; 池田 幸喜; 杉原 弘造; 竹内 真司; 早野 明; 佐藤 稔紀; 武田 信一; 石井 洋司; 石田 英明; et al.

JAEA-Technology 2010-026, 146 Pages, 2010/08

JAEA-Technology-2010-026.pdf:41.08MB
JAEA-Technology-2010-026-appendix(CD-ROM).zip:83.37MB

現在、瑞浪超深地層研究所において進めている研究坑道掘削工事では、坑道掘削に先立ちボーリング調査を行い、掘削範囲の地質や地下水状況を把握したうえで坑道を掘削している。調査の結果、深度200m付近の換気立坑側や深度300m研究アクセス坑道で大量湧水が発生する可能性が高いことがわかった。このため坑道掘削時の湧水を抑制する技術として、坑道掘削に先立ち掘削範囲周辺の割れ目にセメントを注入する工法(プレグラウチング)を行った。本報告書は、プレグラウチングの計画と実施過程で得られた技術的知見を取りまとめたものである。

超深地層研究所計画 年度報告書(2008年度)

竹内 真司; 國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 早野 明; 竹内 竜史; 三枝 博光; 大山 卓也; et al.

JAEA-Review 2010-014, 110 Pages, 2010/07

JAEA-Review-2010-014.pdf:27.34MB

独立行政法人日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階;地表からの調査予測研究段階」,「第2段階;研究坑道の掘削を伴う研究段階」,「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」における2008年度に実施した(1)調査研究,(2)施設建設,(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

幌延深地層研究計画におけるひずみ軟化挙動と物性の深度依存性を考慮した三次元立坑逐次掘削解析

真田 祐幸; 松井 裕哉; 小川 豊和*; 木ノ村 幸士*; 青木 智幸*; 山本 卓也*

JAEA-Research 2009-050, 57 Pages, 2010/01

JAEA-Research-2009-050.pdf:8.14MB

坑道を掘削したことにより坑道周辺岩盤に生じる掘削影響を把握することは、地層処分における性能評価並びに処分坑道に設置するプラグの設計をするうえで必要不可欠な情報である。幌延深地層研究計画における地上からの調査において、当該地域の珪質岩は坑道掘削時にひずみの局所化による破壊面の形成が起こりうる可能性が高いことや岩盤物性が深度依存性を有することがわかっている。そのため、地下施設の建設時に想定される掘削影響を把握するために、先に示した物性の深度依存性や実際の施工方法を忠実に再現した三次元でのひずみ軟化立坑逐次掘削解析を行った。その結果、声問層と稚内層の境界領域で、ひずみ軟化による坑道周辺に著しい損傷が生じることが推定された。また、坑道掘削に伴う応力変化から諸物性値の変化を推察したところ、遷移帯を除いた稚内層では掘削影響は発生しないが、その他の領域では60cmから120cm程度の掘削影響領域が発生し、その物性変化の程度は弾性波速度で2割,弾性係数で約3割,透水係数で約1オーダーであることがわかった。

超深地層研究所計画 年度報告書(2007年度)

西尾 和久; 松岡 稔幸; 見掛 信一郎; 鶴田 忠彦; 天野 健治; 大山 卓也; 竹内 竜史; 三枝 博光; 濱 克宏; 水野 崇; et al.

JAEA-Review 2009-002, 88 Pages, 2009/03

JAEA-Review-2009-002-1.pdf:29.31MB
JAEA-Review-2009-002-2.pdf:35.38MB

独立行政法人日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」,「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」,「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」における2007年度に実施した(1)調査研究,(2)施設建設,(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

超深地層研究所計画 年度報告書(2005年度)

西尾 和久; 松岡 稔幸; 見掛 信一郎; 鶴田 忠彦; 天野 健治; 大山 卓也; 竹内 竜史; 三枝 博光; 濱 克宏; 吉田 治生*; et al.

JAEA-Review 2008-073, 99 Pages, 2009/03

JAEA-Review-2008-073-1.pdf:37.33MB
JAEA-Review-2008-073-2.pdf:37.16MB

独立行政法人日本原子力研究開発機構(原子力機構)東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、第1段階「地表からの調査予測研究段階」,第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」,第3段階「研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」における2005年度に実施した(1)調査研究,(2)施設建設,(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

幌延深地層研究所の立坑掘削におけるコンバージェンス曲線の評価

津坂 仁和; 山崎 雅直; 羽出山 吉裕*; 山本 卓也*

第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.311 - 317, 2008/09

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分計画に関連した研究開発のために、北海道幌延町において地下施設の建設を進めている。その地下施設のうち、2008年3月末において、換気立坑が深度161m、東立坑が深度110mに到達した。これらの立坑の掘削においては、コンバージェンスや支保工の応力の計測結果を逐次評価し、より深部の施工における坑道周辺岩盤の変形と支保部材に生じる応力を予測し、適切な支保工を構築するための情報化施工が試みられている。本研究では、これまでに得られた岩盤性状の観察結果から岩盤実質部の強度と岩盤の割れ目頻度の深度分布を表すとともに、コンバージェンス計測結果から初期変形速度と断面変形量の関係を考察した。

堆積軟岩中の坑道掘削に伴う応力-水連成現象による長期的変形挙動について

青木 智幸*; 真田 祐幸; 城 まゆみ*; 山本 卓也*; 松井 裕哉

第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.709 - 716, 2008/09

地下深部の堆積軟岩中の坑道周辺岩盤及び支保の長期挙動について、応力-水連成現象の観点から数値解析的検討を行った。堆積軟岩は、透水係数が小さくかつ空隙率が大きいという特徴を有するものが多く、掘削により周辺岩盤に発生する過剰間隙水圧とその経時的消散による長期的な変形挙動を生じる可能性がある。本研究では、まず幌延深地層研究計画で実施した地表からのボーリング調査で得られたコア(声問層,稚内層)を使用し、三軸試験装置を用いて多孔質弾性パラメータを求めた。次に、これを用いて、円形坑道及び馬蹄形坑道について、堆積軟岩に適応する多孔質弾性論に基づく応力-水連成解析を実施した。その結果、クリープ現象とは異なる、応力-水連成現象に特有の岩盤の変形や支保応力の長期挙動が生じることがわかった。

Proposal of a practical guide of convergence measurements in Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 山崎 雅直; 羽出山 吉裕*; 山本 卓也*

Proceedings of 42nd U.S. Rock Mechanics Symposium and 2nd U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium (CD-ROM), 9 Pages, 2008/06

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、2本の立坑を掘削しており、掘削に伴うコンバージェンスや支保工の応力の計測結果を整理し、より深部の施工における坑道周辺岩盤の変形と緩みの関係を予測する指標が必要とされている。一般的な二車線道路トンネルのコンバージェンス計測結果に対しては、初期変形速度,最終変形量,発達する緩みの幅,許容変形量の関係が整理され、施工管理のために5区分から成る岩盤挙動分類が提案されている。本研究では、その岩盤挙動分類を掘削径の異なる3事例でのコンバージェンス計測結果と比較し、その適用性に関して良好な結果を得た。そして、その結果を踏まえ、深度140mまでの立坑掘削でのコンバージェンス計測と支保工の応力計測の結果を既往の岩盤挙動分類と比較した。その結果、既往の分類で区分IIIの初期変形速度が計測された場合、区分IIの範囲の最終変形量となり、その際に発達する緩み域の幅は、掘削径の15から25%となることを明らかにした。