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田中 桐葉*; 武藤 潤*; 長濱 裕幸*; 岡 壽崇
放射線化学(インターネット), (110), p.21 - 30, 2020/10
電子スピン共鳴(ESR)法を用いた断層年代推定法は、断層内物質に含まれる鉱物中の欠陥に捕獲された不対電子数をESR信号強度として検出し、地震前後でのESR信号強度の量的変化に基づいて断層活動年代を推定する手法である。しかし、この手法には、地震時の断層運動によりESR信号強度が0になるゼロセットと呼ばれる現象が前提としてある。これまでに、ESR信号強度のゼロセットを理解・実証するために、天然の断層破砕物の解析や断層運動を模擬した室内実験等が行われている。本稿では、断層運動によるESR信号のゼロセットに関する過去の研究をまとめ、現状と今後の課題について述べる。
岡崎 幸基*; 内藤 晋*; 中山 邦彦*; 牧野 俊一郎*; 重山 武蔵*; 桑子 彰*; 泉 幹雄*; 伊藤 潤*; 岡田 久*; 武藤 啓太郎
no journal, ,
高速増殖炉(FBR)においては、微小なNa漏えいを確実に検知することが安全上、重要である。冷却配管から漏えいしたNaは雰囲気中の酸素等と反応してNaエアロゾルを形成する。もんじゅの2次冷却系では、冷却配管の周辺の空気を吸引して放射線イオン化式検出器(RID)へ導入し、RIDがエアロゾルを検出した場合は、エアロゾルの化学分析と現場の目視確認により、Na漏えいを判断する運用が行われている。ただし、RIDは信号強度が温度に強く依存し、また、煙,揮発性物質等のNaを含まないエアロゾルも検出するため、誤警報防止の観点から改良が求められている。このため、動流体イオン検出器(MID)とレーザリーク検出器(LLD)の開発を進めている。MIDは信号強度の温度依存性を低減可能であり、LLDはレーザ誘起ブレークダウン分析法によりエアロゾル中のNa原子を検出できる。実プラント環境下での性能を検証するため、もんじゅの2次冷却系にMID及びLLDを設置してフィールド試験を実施した。この試験では、実際のサンプリングラインを用いて2次冷却系配管の周辺の空気をMID及びLLDで測定するとともに、上記雰囲気中の海塩(NaCl)由来のNa濃度をイオンクロマトグラフィー法で測定した。本試験の結果、MIDとLLDのバックグラウンド信号は低く安定していること、さらに、雰囲気中の海塩由来のNa濃度は、微小漏えい時のNa濃度に比べて3桁低いことが確認され、適用性に十分な見通しが得られた。
吉田 圭佑; 山田 克典; 依田 朋之; 角田 潤一; 武藤 康志; 小林 誠; 菊地 正光
no journal, ,
原子力科学研究所では、排気及び管理区域内作業環境中の放射性物質濃度の測定・監視を行うために、空気サンプリングを実施している。この空気サンプリングは、放射線管理用空気集中捕集装置(ルーツブロワ)によって行われている。本装置が故障した場合、法令等に基づく空気中の放射性物質の濃度評価ができなくなり、場合によっては施設の運転に支障をきたすこととなる。そこで、故障を未然に防ぐため、故障の予兆となる現象を日常点検で早期に発見できる方法を検討した。今回は、これまでの点検結果を分析・評価し、問題点を抽出した。また、抽出した問題点を解決するためにルーツブロワ軸受温度と室温の連続測定を行い、その結果からルーツブロワの異常を早期発見する点検方法を提案した。
田中 桐葉*; 長濱 裕幸*; 武藤 潤*; 岡 壽崇; 矢部 康男*
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地震に先行する電磁気現象の観測は地震予測に利用できると考えられているが、電磁気現象の発現メカニズムの詳細は不明である。本研究では、電子スピン共鳴法を用いて電子・正孔捕獲中心の濃度を調べたところ、石英砂中の破砕が電磁気現象における表面帯電を引き起こす可能性があることがわかった。
田中 桐葉*; 武藤 潤*; 高橋 美紀*; 岡 壽崇; 長濱 裕幸*
no journal, ,
電子スピン共鳴法(ESR)による断層年代測定は、最後に地震が発生した断層活動の年代を推定する方法である。この方法では、自然放射線によって生成した欠陥にトラップされた電子に由来するESRシグナルが、断層すべりによって消滅(ゼロ化)することを利用しており、高速摩擦試験によってこの現象を模擬可能である。しかし、今までの模擬実験で使用していたチタン合金が実験中に破損して混入すると、チタン合金が高誘電率のためにESR感度を低下させ、見かけ上のゼロ化が起きる可能性があることがわかった。そこで、低誘電率なアルミナ-シリカ化合物を利用することでこの問題を解決し、模擬実験により地表付近の地震性断層すべりによるゼロ化を検討した。石英のラジカルは断層すべり量が増加すると熱摩擦によって減少すると予想していたが、地表付近の地震性断層すべりによる結晶粒破壊によってラジカル量が増える可能性があることが初めてわかった。
center in Quartz田中 桐葉*; 武藤 潤*; 高橋 美紀*; Jayawickrama, E.*; 佐々木 理*; 岡 壽崇; 長濱 裕幸*
no journal, ,
断層が最後に動いた年代を直接推定する方法として、電子スピン共鳴(ESR)法による断層年代測定法を開発している。この方法では、地震間期に自然放射線によって生成した欠陥にトラップされた電子に由来するESRシグナルが、断層すべりによって消滅(ゼロ化)されることを利用しているが、不完全なゼロ化は年代の過大評価の原因となるため、詳細な条件やメカニズムの解明が必要である。我々は高速摩擦実験を行い、さまざまな深さでの地震性断層スリップによる信号ゼロ化の可能性を検討した。その結果、断層の不均質性に由来する地震性断層すべりにともなう結晶粒破壊と摩擦加熱が複雑なゼロ化機構をもたらすと推察された。
田中 桐葉*; 武藤 潤*; 高橋 美紀*; Jayawickrama, E. G.*; 佐々木 理*; 岡 壽崇; 長濱 裕幸*
no journal, ,
電子スピン共鳴(ESR)法を用いて、断層が最後に動いた年代を直接推定する手法(断層年代測定法)を開発している。本手法では、地震が起きていない期間に自然放射線によって生成した欠陥に捕捉された電子のESR信号が、断層のスリップによって消滅することを利用している。断層スリップによる消滅の詳細な条件やメカニズムの解明のため、高速摩擦実験を行ったところ、断層の不均質性に由来する地震性断層スリップによる結晶粒破壊やスリップ時の摩擦加熱が、複雑なESR信号の消滅の原因であると推察された。
' center by experimental fault slips田中 桐葉; 大橋 聖和*; 武藤 潤*; 岡 壽崇
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電子スピン共鳴(ESR)法を用いた断層活動年代測定法は、断層内物質中の石英の電荷捕獲中心が地震に伴う断層すべりにより完全消滅したこと(ESR信号のゼロイング)を前提としている。しかし、ゼロイングと断層パラメータの関係については、ほとんど理解されていない。過去に行われた高速摩擦実験では、石英中のE'中心のESR信号強度は摩擦仕事率と相関があり、0.6
0.9MW/m
の仕事率で減少し始めることが示唆されている。しかし、より大きな仕事率でゼロイングが起こることを確認するためのデータが不足していた。そこで、すべり速度1m/s、変位量10m、垂直応力1.02.5MPaでの高速摩擦実験を模擬石英ガウジに対して行い、実験前後のガウジに対してESR測定を行った。E'中心のESR信号強度は、摩擦仕事率0.961.4MW/mでは、仕事率の増大とともに減少した。摩擦面近傍の最高温度は0.96MW/mで260
C、1.0MW/mで600C、そして1.6MW/mで480Cであることが確認できた。E'中心は
300Cで熱的に不安定になり、それ以上の温度ではより不安定になる。したがって、仕事率増大とともに摩擦熱が大きくなり、ESR信号強度は減少したと考えられる。先行研究の結果を踏まえてESR信号と摩擦仕事率の関係を考察すると、摩擦仕事率が0.6から1.4MW/mの範囲では、仕事率の増大とともにESR信号強度は減少することが明示された。E'中心のESR信号のゼロイングが起こるためには、少なくとも地表から100m以上の深さの地震断層すべりが必要であると考えられる。