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小室 迪泰; 金沢 浩之; 石仙 順也; 清水 修; 本田 順一; 原田 克也; 音部 治幹; 中田 正美; 伊奈川 潤
JAEA-Technology 2021-042, 197 Pages, 2022/03
JAEA-Technology-2021-042.pdf:16.87MB
プルトニウム研究1棟は、プルトニウム取扱技術の確立とその基礎物性を研究することを目的として、昭和35年に建設され、溶液及び固体状プルトニウム化合物に関して放射化学的研究、物理化学的研究及び分析化学的研究を行ってきた。昭和39年には研究建家の増築を行い、プルトニウム・ウラン混合燃料の研究、プルトニウム系燃料の再処理の研究を開始するなど、我が国のプルトニウム関連研究において先進的な役割を果たしてきた。その後研究対象を超プルトニウム元素にまで拡大し、アクチノイドの基礎研究施設として機能してきた。施設は、グローブボックス(以下「GB」とする。)15台、フード4台を備える、地上2階の鉄筋コンクリート構造である。プルトニウム研究1棟は平成26年度の機構改革により廃止措置対象施設の一つとして決定された。これまでに管理区域内の汚染状況調査、GB内部の除染、設備解体手順の検討を計画的に実施しており、施設で使用した放射性同位元素や核燃料物質の他施設への搬出も完了している。施設の廃止措置は令和8年度の管理区域解除による完了を目指して進められている。本報告書ではプルトニウム研究1棟の廃止に向けた措置に関する計画とこれまでの実績をデータと共に報告する。
小田 治恵; 川間 大介*; 清水 浩之*; Benbow, S. J.*; 平野 史生; 高山 裕介; 高瀬 博康*; 三原 守弘; 本田 明
Journal of Advanced Concrete Technology, 19(10), p.1075 - 1087, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Construction & Building Technology)TRU廃棄物処分場では安全性や構造の安定性の確保、及び放射性物質の移行遅延などの観点からコンクリートの使用が考えられている。本研究では、コンクリートの劣化及びひび割れ発生をコントロールする化学-輸送-力学にまたがる非線形連成プロセスを対象とし、複数の計算プログラムを用いて連成解析を実施した。このような連成解析モデルを開発することにより、TRU廃棄物処分場における長期のコンクリート劣化及びひび割れの発生をコントロールする可能性のある重要な非線形プロセスと関係を見出していくことができる。
石仙 順也; 赤坂 伸吾*; 清水 修; 金沢 浩之; 本田 順一; 原田 克也; 岡本 久人
JAEA-Technology 2020-011, 70 Pages, 2020/10
JAEA-Technology-2020-011.pdf:3.37MB
日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のウラン濃縮研究棟は、昭和47年に建設され、ウラン濃縮技術開発に関する研究等に用いられてきた。本施設では、平成元年度に発煙事象、平成9年度に火災事故が発生している。本施設は、平成10年度にウラン濃縮に関する研究は終了し、平成24年度に核燃料物質の搬出等を行い廃止措置に着手した。令和元年度、フード等の設備及び火災等による汚染が残存している管理区域の壁, 天井等の解体撤去を行い、管理区域内に汚染が残存していないことを確認して管理区域を解除し、廃止措置を完了した。解体撤去作業において発生した放射性廃棄物は、可燃性廃棄物が約1.7t、不燃性廃棄物が約69.5tである。今後は一般施設として、コールド実験等に利用される。
Benbow, S. J.*; 川間 大介*; 高瀬 博康*; 清水 浩之*; 小田 治恵; 平野 史生; 高山 裕介; 三原 守弘; 本田 明
Crystals (Internet), 10(9), p.767_1 - 767_33, 2020/09
被引用回数：2 パーセンタイル：26.57(Crystallography)コンクリート埋め戻し材を用いたTRU廃棄物地層処分におけるニアフィールド変遷評価に向けて開発した連成モデル解析システムの詳細を報告する。本連成モデル解析システムでは、個別ソフトウェアプログラム間におけるデータ交換規格の一つであるOpenMIを用いて、坑道スケールでの有限要素法応力解析モデルMACBECE、コンクリート中でのひび割れ発生についての精緻なモデリングを可能とする個別要素法モデルDEAFRAP、及び、可変グリッドによるスケール変化とひび割れ内地下水流動を考慮してコンクリートの化学変遷プロセスを解析することの可能な有限要素及び有限体積法モデルGARFIELD-CHEMを組合せることで、人工バリアシステムの化学-力学-水理連成モデルを作成する。このように既存の詳細な個別ソフトウェアをOpenMIを用いて連携させることで、1つのソフトウェア上に複数のプロセス群のすべて組み込む場合に避けられないモデルの単純化を必要としなくなる。
園田 哲*; 片山 一郎*; 和田 道治*; 飯村 秀紀; Sonnenschein, V.*; 飯村 俊*; 高峰 愛子*; Rosenbusch, M.*; 小島 隆夫*; Ahn, D. S.*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(11), p.113D02_1 - 113D02_12, 2019/11
被引用回数：1 パーセンタイル：11.61(Physics, Multidisciplinary)理化学研究所の不安定核ビーム施設(RIBF)では、入射核破砕反応や核分裂で生成される多くの核種からインフライト分離装置(BigRIPS)を用いて実験対象の核種を分離している。しかるに、分離された残りの核反応生成物の中にも核構造から興味深い多くの不安定核が含まれている。これらをBigRIPSから取り出して研究することができれば、RIBFの有効利用につながる。そこで、BigRIPS内に設置したガスセル中で核反応生成物を停止させてレーザーでイオン化して引き出す装置(PALIS)を開発中である。開発の一環として、RIBFの
Krビームの破砕反応により生成する
Se近傍の不安定核をガスセル中で停止させる実験を行なった。実験結果は破砕反応の模型計算の予測とよく一致し、ガスセル中での停止効率は約30%と評価された。この結果を基に、次のステップとして、停止した核反応生成物をガスセルから引き出すことを行う。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：8 パーセンタイル：56.2(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
平野 史生; 大谷 芳輝*; 京川 裕之*; 三原 守弘; 清水 浩之*; 本田 明
日本原子力学会和文論文誌, 15(2), p.97 - 114, 2016/06
TRU廃棄物の地層処分システムを対象とする、ニアフィールドの力学的健全性に関する現実的な挙動を考慮した解析を行うことを目的として、日本原子力研究開発機構において力学解析コードMACBECE2014が開発された。MACBECE2014は、ニアフィールドの長期力学挙動およびその帰結として生じるバリア材料の透水性の変化を評価できる解析コードであり、金属の腐食膨張によるセメント系材料でのひび割れの発生を考慮した解析を行うことが可能である。MACBECE2014を用いて、TRU廃棄物の地層処分システムを対象として処分後の力学解析を行った結果、ベントナイト緩衝材を使用する場合では、セメント系材料には局所的に割れが発生するものの、緩衝材の健全性が損なわれることはなく、人工バリアシステムの低透水性が長期に渡り維持される結果となった。一方、ベントナイト緩衝材を使用せずにコンクリートで坑道内部を埋め戻す場合では、セメント系材料にひび割れが発生することによりバリアシステムの透水性が著しく上昇することが示された。
sp
地下研究施設において実施されたPillar Stability Testの解析評価,1; 連続体解析手法を用いた解析と各機関の解析結果の比較千々松 正和*; 小山 倫史*; 清水 浩之*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.437 - 442, 2013/01
国際共同研究「DECOVALEX-2011」は、熱-水-応力-化学連成モデルの開発・確証を目的とした国際共同研究であり、設定された同一の連成問題に対して、各国が開発した評価モデル/コードを用いて解析・評価を行っている。その中の課題の一つとして、スウェーデンのsp地下研究施設における実際の高レベル放射性廃棄物の処分環境を模擬したPillar Stability Testを対象とし、原位置試験場における花崗岩の坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動の評価を連続体解析手法で行った。その結果、パラメータのキャリブレーションを行うことにより、現地で観察された現象を連続体解析手法でも、ある程度は再現することができた。また、各国の研究機関においてさまざまな手法に関しての適用性の検討が行われたので、併せて報告する。
sp地下研究施設において実施されたPillar Stability Testの解析評価,2; 不連続体解析手法である粒状体個別要素法を用いた解析清水 浩之*; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.443 - 448, 2013/01
国際共同研究「DECOVALEX-2011」は、熱-水-応力-化学連成モデルの開発・確証を目的とした国際共同研究であり、Task Bとして結晶質岩における連成モデルの開発・確証を行っており、スウェーデンのsp地下研究施設における実際の高レベル放射性廃棄物の処分環境を模擬したPillar Stability Testを対象とした連成解析を実施している。その中で、原位置試験場における花崗岩の坑道の掘削,加熱及び応力解放による亀裂進展挙動に対して不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した一連の数値解析を行った。解析の結果、得られた亀裂の発生及び進展挙動は、原位置試験結果と定性的に一致しており、特に、拘束圧除荷及び応力解放に伴う力学的挙動について詳細な検討を行うことができた。
清水 浩之*; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
土木学会論文集,A2(応用力学)(インターネット), 68(2), p.I_477 - I_486, 2012/00
本研究では、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施されたHLW地層処分に向けた原位置試験を対象とした、既存亀裂の存在を考慮した二次元粒状体個別要素法による熱-応力連成解析を行った。解析の結果、既存亀裂の割合が多くなるほど一軸圧縮試験及び圧裂試験のシミュレーションから得られるモデル全体としてのヤング率や圧縮・引張強さが小さくなり、既存亀裂を導入することで実際の岩石における寸法効果と同様の効果を定性的に再現できることが確認できた。また、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的良い一致を示した。
清水 浩之*; 菊池 広人; 棚井 憲治; 藤田 朝雄
JAEA-Research 2011-024, 74 Pages, 2011/10
JAEA-Research-2011-024.pdf:7.23MB
高レベル放射性廃棄物地層処分における緩衝材の膨潤圧は長期的な人工バリアの力学的な状態を評価するうえで重要な物性値である。しかし、統一化された膨潤圧試験がないこと等により、その評価結果にはばらつきがあるのが現状である。そこで、本研究ではこのような土質材料中における破壊や大変形,膨潤挙動を良好に再現することが可能である粒状体個別要素法により膨潤圧試験のシミュレーションを行うとともに、膨潤圧試験における供試体の縦横比及び壁面摩擦力の影響について検討を行い、膨潤圧試験方法の標準化に向けた基盤情報を提供する。
清水 浩之*; 小山 倫史*; 村田 澄彦*; 石田 毅*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
International Journal of the JCRM (Internet), 7(1), p.33 - 36, 2011/09
本研究では、個別要素法(DEM)を用いて新たに構築した数値解析法を示し、岩盤工学における二つの問題についての物理現象及びメカニズムの解明のためのDEM解析を実施した。まず、半径方向のひずみを制御した一軸圧縮試験のDEM解析を行い、岩石のクラスII挙動を解析した。その結果、DEM解析によりクラスII挙動が再現可能であること、岩石の載荷条件がクラスII挙動に重要な役割を果たしていることがわかった。次に流体を連成させたDEM解析により水圧破砕の解析を実施した。その結果、水の浸透挙動は水の粘性に依存することを示した。粘性が低い時は、水は亀裂にすみやかに浸透し、粘性が高い時は、亀裂の発生・伸展の後、亀裂へゆっくり浸透した。さらに従来の理論と同様にDEM解析においても引張亀裂が優先的に発生した。しかし、岩石の引張強度は圧縮強度よりも小さいため、引張亀裂から放出されるエネルギーは小さい。このような小さなAEイベントはノイズと見分けることが困難である。よってAE観察においては、大きなエネルギーのせん断型のAEイベントが優先的に観察された。
小山 倫史*; 清水 浩之*; 千々松 正和*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
Proceedings of 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics (ASEM '11plus) (USB Flash Drive), p.3759 - 3782, 2011/09
本研究では、2次元粒状体個別要素法(2-D DEM)において、新たに熱の移動及び熱-力学連成項の定式化及び解析コードへの導入を行った。新たに開発した解析コードを用いてスウェーデンのエスポ地下研究所で結晶質岩を対象とした原位置試験(Pillar stability test)の数値シミュレーション(熱-力学連成解析)を実施した。シミュレーションの結果は原位置における計測結果及び別途実施した2次元及び3次元の有限要素法(2-D, 3-D FEM)による解析結果との比較を行い、新たに開発した個別要素法による解析コードの妥当性を検討した。試験中の主応力・温度などの変化は原位置試験における観測結果及び2-D, 3-D FEMによる解析結果と定性的に良好な一致がみられた。また、原位置試験では試験孔壁面での岩盤の破砕及びV字型に破壊・欠落する現象が観察されており、2-D DEMでは初期に存在するマイクロクラックの存在割合に関するパラメータ・スタディを実施することで、その再現を試みた。
sp Pillar Stability Experiment by the coupled T-H-M analysis using the damage model千々松 正和*; 小山 倫史*; 小林 晃*; 清水 浩之*; 中間 茂雄
Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM), 13 Pages, 2011/07
国際共同研究DECOVALEX-2011では、sp Pillar Stability Experimentの解析評価が実施された。試験坑道に2本の試験孔が掘削され、Pillarとは2本の試験孔に挟まれた幅1.0m程度の部分のことである。解析は損傷力学モデルを組み込んだ熱-水-応力連成解析コードを用いて実施した。損傷力学モデルに必要な損傷パラメータはSKBにより実施された一軸圧縮強度試験より設定した。この損傷パラメータを用いて解析を実施したところ、損傷は発生しなかった。これは、一軸圧縮強度試験は岩石コアを用いて実施されており、実際の岩盤の強度は岩石コアの強度より劣っているためであると考えられる。そこで、損傷パラメータのキャリブレーションを実施した。キャリブレーションにより得られた損傷パラメータを用いて解析を行ったところ、解析結果は測定結果を良く再現できた。掘削時に損傷の発生が生じており、発生した損傷領域と観察された剥離領域とは整合している。以上より、適切なパラメータを用いることにより有限要素法を用いた連続体モデルでも実際に観測された剥離現象をある程度は再現できることがわかった。
sp Pillar Stability Experiment; Continuum and discontinuum based approaches小山 倫史*; 清水 浩之*; 千々松 正和*; 小林 晃*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM), 11 Pages, 2011/07
本研究では、スウェーデンのエスポ地下研究所で結晶質岩を対象として実施された原位置試験(Pillar stability test)を対象とし、2次元粒状体個別要素法(2D-DEM)による熱-応力連成解析を適用し、原位置における計測結果との比較を行った。解析においては、新たに熱の移動及び熱-力学連成項を定式化し解析コードに導入した。また、原位置試験の解析結果は3次元有限要素法(3D-FEM)によるものと比較を行い、新たに開発した解析コードの妥当性を検討した。試験中の主応力・温度などの変化は原位置試験における観測結果及び3D-FEMによる解析結果と定性的に良好な一致がみられた。また、掘削・加熱工程において試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破砕,V字型に破壊し欠落する現象について考察することができると考えられる。
清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
材料, 60(5), p.470 - 476, 2011/05
本研究では、HLW地層処分において廃棄体定置後にニアフィールド環境に生じる熱-水-応力連成現象を評価することを目的とし、まずは粒状体個別要素法を用いた岩盤を対象とした熱-応力連成解析モデルの開発を行った。さらに、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施された室内及び原位置試験結果と数値解析結果の比較により開発した熱-応力連成解析モデルの検証を行った。その結果、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的よい一致を示すことがわかった。しかし、定量的により精度の高い解析を行うためには、今後、粒子の微視的パラメータの温度依存性などといったさらなる改良が必要である。
清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.248 - 253, 2011/01
本論文では、原位置試験場における花崗岩の、坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動に対して連続体解析手法である有限要素法と不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した解析結果を比較した。有限要素法による解析結果では、掘削や加熱による応力やひずみの変化を定量的に良好に評価できることがわかった。一方、粒状体個別要素法による解析結果では試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破壊現象について考察することができた。このような数値解析手法の特徴を踏まえて解析結果を比較することで、温度,応力やひずみ,亀裂進展過程について、定性的かつ定量的により精度の高い評価を行うための手法を提案する。
清水 浩之*; 小山 倫史*; 石田 毅*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47(2), p.323 - 333, 2010/02
被引用回数：39 パーセンタイル：88.5(Engineering, Geological)In this study, the radial strain control method for uniaxial compression tests was introduced in the Distinct Element Method (DEM) codes and the Class II behavior of rocks was simulated. The microscopic parameters used in the DEM models were determined based on laboratory uniaxial compression tests and Brazilian tests carried at sp Hard Rock Laboratory, Sweden. The numerical simulation results show good agreement with the complete stress-strain curves for Class II obtained from the laboratory experiments. These results suggest that the DEM can reproduce the Class II behavior of the rock successfully. The mechanism of the Class II behavior was also discussed in detail from the microscopic point of view. The loading condition and microscopic structure of rocks will play an important role for the Class II behavior.
二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.
Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12
現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。
菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.
Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03
被引用回数：13 パーセンタイル：41.76(Physics, Fluids & Plasmas)トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。
