Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target

奥津 賢一*; 山下 琢磨*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 170, p.112712_1 - 112712_4, 2021/09

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112712

水素同位体を利用したミュオン触媒核融合(CF)では、核融合によって2.2sの寿命を持つミュオンが再放出され、それが次の標的と新たな核融合を引き起こす。我々は、水素・重水素混合固体から放出されたミュオンを収集して輸送する同軸輸送管を新たに開発し、輸送のための加速電圧などについて検討したので報告する。

Dynamical response of transition-edge sensor microcalorimeters to a pulsed charged-particle beam

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08

https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3067793

超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。

模擬廃棄物ガラス試料(バナジウム含有ホウケイ酸ガラス)のXAFS測定

永井 崇之; 小林 秀和; 捧 賢一; 菖蒲 康夫; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 松浦 治明*; 内山 孝文*; 岡田 往子*; 根津 篤*; et al.

JAEA-Research 2016-015, 52 Pages, 2016/11

JAEA-Research-2016-015.pdf:37.48MB

本研究は、資源エネルギー庁の次世代再処理ガラス固化技術基盤研究事業の実施項目「高レベル廃液ガラス固化の高度化」として、バナジウム(V)含有模擬廃棄物ガラスを対象に、放射光XAFS測定によりガラス原料に内包された廃棄物成分元素の局所構造を評価した。本研究で得られた成果を、以下に列挙する。(1)バナジウム(V)は、組成に関係なく比較的安定な4配位構造と考えられ、ガラス原料フリットではVがガラス相に存在する可能性が高い。(2)亜鉛(Zn), セリウム(Ce), ネオジム(Nd), ジルコニウム(Zr), モリブデン(Mo)はガラス相に存在し、Ce原子価はガラス組成によって3価と4価の割合に差が認められた。(3)ルテニウム(Ru)はガラス相からRuOとして析出し、ロジウム(Rh)は金属と酸化物が混在し、パラジウム(Pd)は金属として析出する。(4)高温XAFS測定を行ったZrとMoの結果、ガラス溶融状態におけるZr, Moの局所構造の秩序が低下する傾向を確認した。(5)ガラス溶融炉温度1200Cの条件で、模擬廃棄物ガラスの高温XAFS測定を行い、今後、試料セルの形状等の最適化を図ることで、良質な局所構造データ取得が期待できる。

X-ray diffraction of graphite-diamond transformation using various catalysts under high pressures and high temperatures

内海 渉; 岡田 卓; 谷口 尚*; 舟越 賢一*; 亀卦川 卓美*; 浜谷 望; 下村 理

Journal of Physics; Condensed Matter, 16(14), p.S1017 - S1026, 2004/04

https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/14/011

MgOの溶けた水流体相を触媒とした黒鉛-ダイヤモンド変換を6.6-8.8GPa, 1400-1835Cの高温高圧下で、時分割X線その場観察の手法により研究した。実験は、SPring-8BL14B1ビームラインに設置されている180トンキュービックアンビルプレスを用いて行われた。得られたカイネティクスデータをアブラミ方程式で解析することにより、ダイヤモンドの核発生,結晶成長プロセスが温度圧力条件によって、大きく異なっていることが明らかになった。

Viscosity change and structural transition of molten Fe at 5 GPa

寺崎 英紀*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 佐藤 公則*; 鈴木 昭夫*; 岡田 卓

Geophysical Research Letters, 29(8), p.68_1 - 68_3, 2002/05

高圧下における溶融純鉄の粘性その場測定を、X線影像落球法によりおこなった。約2000Kにおける粘性係数は、2.7-5.0GPaでは15-24mPa sであり、5.0-7.0GPaでは4-9mPa sであった。粘性係数の急激な減少が5GPa付近で観察された、この圧力条件では融点直下における安定固相はデルタ相(bcc)からガンマ相(fcc)に変化する。今回得られた結果は、溶融鉄の構造変化が固相の相転移と近い圧力条件において、狭い圧力幅(1GPa)で起こる可能性を示唆している。

地層処分におけるヨウ素含有廃棄体の溶解度及び浸出率の評価

上田 真三*; 岡田 賢一*; 中澤 俊之*; 室井 正行*; 坂下 章*; 泉 順*; 北尾 秀雄*

JNC TJ8400 2001-025, 130 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-025.pdf:8.06MB

ヨウ素含有廃棄体の特性評価に関して、昨年度はヨウ素ソーダライト及びトルマリンについて室温で溶解度測定試験を実施し、また水酸アパタイト及びフッ素アパタイトについて高いpH(12.5)の溶液への浸出率測定試験を実施した。今年度の成果は以下の通りである。1.ヨウ素ソーダライトの溶解度及び浸出率の評価 ヨウ素ソーダライトの長期浸漬試験を、試験温度をパラメータとして塩化物イオンが共存する高pH溶液下で、比表面積14.85m2/gのヨウ素ソーダライトを用いて行い、溶解度及び浸出率を評価した。その結果、ヨウ素ソーダライトの溶解度(本試験では試験期間100dのI濃度を溶解度とした)は10-510-4M程度となり、温度の上昇とともに増加する傾向が見られ、またヨウ素の浸出率は試験期間の経過とともに減少し、100dで10-910-8g/cm2/d(10-610-5m/y)程度となった。浸漬試験後の固相分析より、ヨウ素ソーダライト中に閉じ込められたヨウ素と溶液中の塩素イオンとの置換による塩素ソーダライトへの変質は見られず、塩化物イオン共存下において安定したヨウ素閉じ込め性能があることを確認した。2.アパタイトの緻密な試料の浸出率の評価 アパタイトの浸出率の評価では緻密な模擬廃棄体試料を試作し、その浸出特性を測定し、以下の結果を得た。(1)模擬廃棄体試料製作技術として、プラズマホットプレス法による成形体の製作法を導入し、水酸アパタイト及びフッ素アパタイトとも目標開気孔率5%を下回る2%以下の開気孔率が確保できることが確認された。(2)浸出試験では、水酸アパタイトのCa及びP濃度は10-6Mのオーダーとほぼ溶解度に近い値で浸出していることが確認され、その浸出率としては、10-7m/yと試算された。 本試験の結果から、アパタイト材を用いることにより緻密で低浸出率の廃棄体の見通しが得られることとなった。

地層処分におけるヨウ素含有廃棄体の溶解度及び浸出率の評価(研究委託内容報告書)

柳澤 一郎*; 桂井 清道*; 泉 順*; 三枝 守幸*; 加藤 博康*; 中澤 俊之*; 岡田 賢一*; 上田 真三*

JNC TJ8400 2000-038, 202 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-038.pdf:15.12MB

(1)天然に産出されるハロゲン元素含有鉱物であるソーダライトおよびトルマリンを対象とし溶解度測定を行った。ヨウ化ソーダライト合成物、塩化ソーダライト合成物および塩化ソーダライト天然物の溶解測定試験結果、ならび現存する塩化ソーダライトの熱力学データに基づく計算から、ソーダライトからの元素の放出は溶解度により支配されることを確認した。溶解度は、塩化物の場合は合成物天然物、含有ハロゲン元素の観点からは合成塩化物合成ヨウ化物の傾向があることが示された。また、合成ソーダライト中に固定化されたヨウ素は、液相中の塩化物イオンと置換されないことを実験により確認した。トルマリンについては溶解元素濃度に対するソーダライトとの比較から、ソーダライト同様に低溶解性のヨウ素固化体として期待できる可能性があることが示された。(2)低浸出率に期待する廃棄体としてアパタイトを用いた多層分散型廃棄体の浸出特性について検討を行った。廃棄体の構成要素であるゼオライト保持材、アパタイトコートされたヨウ素保持材、アパタイトマトリクス材のそれぞれの試験体を作成し、還元雰囲気環境下での浸出特性を測定し、下記の結果を得た。・ヒドロキシアアパタイトコーティングを行うことにより、1ヶ月後の浸出率で、コーティングなしに比べて約4桁低いヨウ素浸出率が得ららた。・マトリクス材の浸出は、Ca、P濃度については、1ヶ月時点でほぼ理論的な溶解度相当の濃度に達している。 結論として、アパタイトマトリクス材を用いることにより、低浸出率の廃棄体の可能性があることが示された。

再処理施設安全評価用基礎データの調査・検討・分析・評価

野村 靖; 岡田 幸衛*; 小幡 祐司*; 中山 忠和*; 田辺 安雄*; 西尾 軍治; 三谷 鉄二郎*; 倉重 哲雄*; 鈴木 賢一*; 杉山 俊英*; et al.

日本原子力学会誌, 33(4), p.318 - 328, 1991/04

https://doi.org/10.3327/jaesj.33.318

再処理施設の事故時安全性評価を行うために必要となる、火災、爆発、臨界事故等の事故時における放射性物質の放出率、フィルタ透過率等の移行挙動に関する各種基礎データを調査し、安全裕度を分析・評価した。調査対称としては、米国及びわが国において標準的に用いられているANSI推薦の基礎データとし、これらの値の導出根拠を元の文献に立ち返って調査することとした。また、これに関連して最近公開されたデータを記載した報告書もできるだけ調査対象とした。これにより、従来、安全側の評価を与えるとされてきたANSI推薦値の安全の度合を明らかにし、より適切な安全裕度を有する基礎データの提案を行うようにした。本資料は、原研が(財)原子力安全研究協会に委託して「再処理施設安全評価用基礎データの調査」専門委員会の下に設置したワーキンググループによる2年間にわたる調査・検討の成果をまとめたものである。

ルンゲクッタ法によるミュオン触媒核融合の時間発展の計算

山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

no journal, , 

重水素・三重水素混合薄膜に覆われた水素固体標的に負ミュオン()を入射する実験系を想定し、ミュオン触媒核融合反応(CF)の時間発展をルンゲクッタ法による逐次計算により分析した。ミュオン分子共鳴状態を含むCFサイクルを構築し、核融合によって生成する中性子強度、標的から再放出されるミュオン量を最大化する三重水素含有率を明らかにした。

ミュオン分子内核反応後に放出されたミュオンの測定,1; ミュオン特性X線による検出法の開発

奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 山下 琢磨*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

no journal, , 

ミュオン触媒核融合(CF)は素粒子の一つである負ミュオンが触媒のように振舞いながら水素同位体間の核融合を起こす反応である。CF反応は、反応後のミュオンの運動エネルギー分布幅が小さい点や単色の中性子を放出する性質から、非破壊検査に威力を発揮できる運動量の揃った高品質なミュオンビーム源や高品質な第3の中性子源として注目されるようになった。本研究では、核反応後のミュオンをビームラインとは別軸に引き出すと共にミュオンを集めながら輸送する同軸輸送管を新たに開発した。また、同軸輸送管の先にチタン箔を設置し、チタンのミュオン特性X線を利用して再生ミュオンの検出を行った。