Speciation on the reaction of uranium and zirconium oxides treated under oxidizing and reducing atmospheres

上原 章寛*; 秋山 大輔*; 池田 篤史; 沼子 千弥*; 寺田 靖子*; 新田 清文*; 伊奈 稔哲*; 武田 志乃*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*

Journal of Nuclear Materials, 559, p.153422_1 - 153422_11, 2022/02

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.153422

The reaction products were analysed by a combination of powder X-ray diffraction (PXRD) and X-ray absorption spectroscopic measurements of the U L- and Zr K-edges. Under an oxidizing atmosphere, the formation of UO and UZrO was observed in equilibrium with UO, monoclinic-ZrO, and tetragonal-ZrO. However, when O gas was purged through the reaction tube during the cooling process to room temperature, pentavalent U in ZrUO was produced by the oxidation of solid solution UO formed at 1774 K during the temperature dropped at 1473 K. Under the inert atmosphere, mixed oxides of uranium were found to form at 1673 K due to a low concentration of O impurity with the Ar gas. This study can pave the way for understanding the interaction between the nuclear fuels and the cladding materials in damaged reactors enabling further simulation of possible decontamination procedures.

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

Structure of glasses for He neutron spin filter cells

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294(1), p.012004_1 - 012004_7, 2011/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/294/1/012004

In spin-exchange optical pumping, there is unknown excess relaxation, called the X-factor, that limits attainable He polarization. It is known that the X-factor depends on the glass containers. Hence, it is expected that there are cell-to-cell variations in microscopic structure among the cells and that these variations affect the attainable He polarization. However, microscopic structure of the glasses for He neutron spin filters has not been clarified yet. In this paper, we have performed precise X-ray diffraction measurements for the glasses at SPring-8 using synchrotron radiation. The structural differences are observed between several types of glasses, and also, between the GE180 glass pieces with different thermal treatment. Based on the results, the structural influence on the performance of He neutron spin filters is discussed.

Research on glass cells for He neutron spin filters

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Physica B; Condensed Matter, 406(12), p.2443 - 2447, 2011/06

https://doi.org/10.1016/j.physb.2010.12.020

Glass cells play an important role in polarized He neutron spin filters. To evaluate the scattering and absorption contribution from glass cells during neutron scattering experiments, we measured small-angle scattering and neutron transmission in GE180 and other glasses. To pursue the possibility of being a structural influence on He spin relaxation in GE180 glass cells, we performed precise X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation at SPring-8. From these measurements, a structural difference was observed among GE180 glasses with different thermal treatments.

安全評価のための長期ガラス溶解速度パラメータの不確かさに関する検討(受託研究)

関岡 靖司*; 武田 聖司; 木村 英雄

JAEA-Research 2009-062, 68 Pages, 2010/03

JAEA-Research-2009-062.pdf:3.62MB

ガラス溶解速度は、固化体近傍の溶存シリカ濃度が飽和した環境における速度であって、化学親和力に依存しない現象が寄与した極めて遅い速度で進行すると考えられている。その溶解機構の最近の研究では、ガラス溶解のモデルにより溶解速度が時間経過に従い減少する可能性の説明がなされてきているものの、必ずしも処分環境下においてその現象の合理的な理解に到達していない現状である。そこで、本研究では、ガラス溶解速度のモデルとして、既往の安全評価に用いられている「時間に依存しない一定の溶解速度モデル」に加えて、「ガラス溶解速度の時間減少モデル」のそれぞれのモデルについて、ガラス溶解速度の代表値及びパラメータ不確かさを検討した。両者のモデルの代表値及びパラメータ不確かさの推定は、収集した文献データから分析した試験条件とガラス溶解速度との関係をもとに、仮想的な処分環境を仮定し絞り込んだホウ素浸出量のデータの統計分析により行った。その結果、溶解速度一定モデルでは、ガラス溶解速度が4E-3g/m/dayを中心に3桁程度で変動するとの結果となり、また、時間減少モデルでは、ガラス溶解速度は1000年程度までに1E-51E-4g/m/dayオーダーの範囲内を緩やかな減少傾向で表現され、その値は溶解速度一定モデルの最小値よりも1桁低い値となった。これは、両者のモデルの違いによって、ガラス溶解速度に大きな差が生じる可能性があることを意味する。

Velocity vector profile measurement using multiple ultrasonic transducers

大林 寛生; 田坂 裕司*; 今 誓志*; 武田 靖*

Flow Measurement and Instrumentation, 19(3-4), p.189 - 195, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2007.11.007

本論文は流体中の多次元速度ベクトル計測を実現する新たな計測技術を提案するものである。計測システムとしては、複数の超音波トランスデューサを用いた超音波流速分布測定法を採用した。計測時における流路壁面の影響を考慮するため、2次元波動方程式を解くことにより超音波ビームの焦点位置を予測し、システムの最適化を実施した。最適化されたシステムにより円柱後方流れ(非定常流のサンプル)の2次元速度ベクトル計測を実施した結果、実流動場中の2次元速度ベクトル分布計測に成功した。速度ベクトルの時間変動及び渦度分布は、速度変動と円柱後方に発生するウェイクの縦方向の変動を詳細に捉えるものであることがわかった。

超音波による液体金属流動の可視化

大林 寛生; 田坂 裕司*; 武田 靖*

可視化情報学会誌, 26(103), p.252 - 257, 2006/10

http://ci.nii.ac.jp/naid/10018781442

過去、液体金属の流動に関する研究は物理的な立場からのものが大半であったが、近年では工業分野での利用の増加に伴い、プラントなどの現場における計測の需要が急速に高まってきている。超音波流速分布計(UVP)は超音波を利用して流体中の速度場を知る手法であり、実験計測の現場における要求に十分に応え得る手法であると考える。本記事では、液体金属流動計測に本手法を適用した幾つかの例を示すとともに、今後の超音波計測技術の可能性を示した。

超音波による流速ベクトル分布計測システムの開発

大林 寛生; 山口 浩平*; 今 誓志*; 武田 靖*

日本流体力学会年会2006講演要旨集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/09

超音波流速分布計測法は、計測される速度成分が計測線上の1方向に限定されるため流動場全体の挙動を把握する際には、一般的により複雑な計測システムの構築が必要である。これに対し、本研究では簡略化した構成で計測により得られる速度情報量の向上を目的とした新たなシステム(Vector-UVP)の開発を行い、実験計測における有効性について評価を行った。計測対象は定常流(定常回転円筒内流体の流れ),非定常流(円柱後流)とし、理論値との比較,時系列情報からの流動構造変動周期やテイラー凍結仮説を用いての渦度情報の抽出等を行った。

Boundary structure of Mo/Si multilayers for soft X-ray mirrors

石野 雅彦; 依田 修; 葉石 靖之*; 有元 史子*; 武田 光博*; 渡辺 精一*; 大貫 惣明*; 阿部 弘亨

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(5A), p.3052 - 3056, 2002/05

https://doi.org/10.1143/JJAP.41.3052

軟X線反射鏡用Mo/Si多層膜の構造を評価するため、高分解能断面TEM観察及びX線回折測定を行った。また、TEM観察から示唆される多層膜モデルを用いて、X線反射率測定結果に対するシミュレーション計算を行い、多層膜の界面構造及び各層の膜厚,密度を定量的に評価した。その結果、Mo層の結晶性であり、Mo層厚が8nm以下のときは、Mo結晶粒径が層厚に一致することを見いだした。また、Mo/Si多層膜の界面に形成される混合層は、Si層側に形成されること,混合層の層厚は、Mo層とSi層の膜厚比にかかわらず約1.4nmであることがわかった。そして、Mo-on-Si界面に形成される混合層の層厚と密度は、Si-on-Mo界面に形成される混合層よりも大きく、Mo層とSi層の密度は、それぞれのバルク密度に比べて僅かに小さいことを見いだした。

電子・光子輸送コードEGS4を用いた大電流電子線加速器用ビームダンプの開発

武井 早憲; 武田 靖; 大村 明子

放射線, 27(1), p.41 - 52, 2001/00

サイクル機構で開発している大電流電子線加速器は大電力・低エネルギー電子線などの特徴がある。このため、電子線を安全に吸収するビームダンプに対しても大電流化に対応した技術を開発しなければならない。本論文では、中空状金属円板を複数用いるRing&Disk方式のビームダンプについて、円板の温度上昇及び発生する線の評価について述べる。特に平均ビーム電流0.84mA(最大ビーム電流 100mA、ビーム幅0.24msec)の電子線を入射させ、円板の温度上昇及び線の線量当量率を測定した結果、測定値は電子・光子輸送コードEGS4で評価した設計値とほぼ一致していることがわかった。