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浜瀬 枝里菜; 大釜 和也; 河村 拓己*; 堂田 哲広; 田中 正暁; 山野 秀将
Annals of Nuclear Energy, 195, p.110157_1 - 110157_14, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)高速炉プラント動特性解析コードSuper-COPDのスクラム不作動流量喪失事象に対する妥当性確認のため、FFTFの受動的安全性試験LOFWOS No.13試験を対象としたIAEAベンチマークに参加した。ブラインドフェーズで課題として抽出された燃料集合体出口温度及び全反応度の評価精度向上のため、集合体間熱移行及び集合体間ギャップ部流れを考慮した全炉心モデル及び炉心湾曲反応度簡易評価モデルを導入した。最終フェーズ解析の結果、2次ピーク時の集合体出口温度を良好に再現するとともに、全反応度の実測値の挙動を概ね評価できたことから、LOFWOSに対するSuper-COPDの妥当性を確認した。
寺澤 知潮; 松永 和也*; 林 直輝*; 伊藤 孝寛*; 田中 慎一郎*; 保田 諭; 朝岡 秀人
Vacuum and Surface Science, 66(9), p.525 - 530, 2023/09
Au(001)表面は擬一次元周期性を持つHex-Au(001)に再構成することから、この表面にグラフェンを成長させると、その周期性がグラフェンの電子構造を変化させると予測された。特に、グラフェンとAuの軌道混成により、グラフェンにバンドギャップやスピン偏極が導入されると考えられていた。本研究では、Hex-Au(001)表面上のグラフェンの角度分解光電子分光と密度汎関数理論計算の結果を報告する。グラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の交点に0.2eVのバンドギャップが観測され、バンドギャップ形成の起源がグラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の混成であることが示された。この軌道混成の機構について考察し、グラフェンのDiracコーンへのスピン注入を予想した。
堂田 哲広; 加藤 慎也; 浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 菊地 紀宏; 大釜 和也; 吉村 一夫; 吉川 龍志; 横山 賢治; 上羽 智之; et al.
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.946 - 959, 2023/08
安全かつ経済的で持続可能な先進的原子炉を実現するために革新的設計システム(ARKADIA)を開発している。本論文では、ARKADIAの一部である設計研究のためのARKADIA-Designに着目し、炉心設計の数値解析手法の妥当性確認について紹介する。ARKADIA-Designでは、炉物理、熱流動、炉心構造、燃料ピン挙動の解析コードを組み合わせたマルチフィジックス解析により、ナトリウム冷却高速炉の炉心性能を解析する。これらの解析の妥当性を確認するため、実験データ及び信頼できる数値解析結果を選定し、検証マトリックスを作成する。解析コードのモデル及び検証マトリクスの代表的な確認解析について説明する。
堂田 哲広; 上羽 智之; 大釜 和也; 吉村 一夫; 根本 俊行*; 田中 正暁; 山野 秀将
日本機械学会関東支部第29期総会・講演会講演論文集(インターネット), 5 Pages, 2023/03
ナトリウム冷却高速炉の炉心変形による反応度をより現実的に評価するため、炉物理、熱流動、構造力学の連成解析による炉心変形反応度評価手法を開発した。本評価手法では、燃料集合体の湾曲を有限要素法のビーム要素でモデル化し、集合体ラッパ管のパッド部での隣接集合体間の接触をパッド部専用の要素でモデル化した解析手法を採用した。その検証として、過去に実施されたベンチマーク問題の集合体単体の自由熱湾曲及び炉心体系での集合体熱湾曲による隣接集合体間接触について計算し、本解析モデルによる解析結果が理論解またはベンチマークに参加した他機関の解析結果とよく一致することを確認した。この結果から、本解析モデルが集合体の熱湾曲を適切に計算できることを確認した。
寺澤 知潮; 松永 和也*; 林 直輝*; 伊藤 孝寛*; 田中 慎一郎*; 保田 諭; 朝岡 秀人
Physical Review Materials (Internet), 7(1), p.014002_1 - 014002_10, 2023/01
被引用回数：3 パーセンタイル：72.03(Materials Science, Multidisciplinary)金(001)表面は、六角形の表面と正方形のバルク格子からなる複雑な再構成構造[Hex-Au(001)]を示し、擬一次元的な波状表面を形成している。この表面上にグラフェンを成長させると、波状表面の周期性がグラフェンの電子構造を変化させ、バンドギャップや新しいディラックポイントを形成することが予測された。さらに、グラフェン-金界面はバンド混成によるバンドギャップ生成やスピン注入の可能性が期待される。ここでは、Hex-Au(001)表面上のグラフェンについて、角度分解光電子分光と密度汎関数計算を行った結果を報告する。元のグラフェンとレプリカのグラフェンの
バンドの交点はバンドギャップを示さず、一次元ポテンシャルが小さすぎて電子構造を変更できないことが示唆された。グラフェンバンドとAu 
バンドの交点では0.2eVのバンドギャップが観測され、グラフェンバンドとAu バンドの混成を利用してバンドギャップが生成していることが示された。また、グラフェンとAu の混成により、グラフェンへのスピン注入が起こることが予想される。
浜瀬 枝里菜; 大釜 和也; 河村 拓己*; 堂田 哲広; 山野 秀将; 田中 正暁
Proceedings of 12th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS12) (Internet), 9 Pages, 2022/10
プラント動特性解析コードSuper-COPDの予測精度向上のため、米国中性子試験炉FFTFスクラム不作動流量喪失事象を対象としたIAEAベンチマークに参加している。ブラインド解析で課題として抽出された燃料集合体出口温度の再現性向上のため、自然循環時における集合体間熱移行及び集合体間流量再配分を精度よく評価可能な全炉心モデルを用いてプラント動特性解析を実施した。また、全炉心モデルと一点炉動特性モデルを連成した過渡解析の妥当性を確認するため、主要な反応度フィードバックであるGEM、炉心湾曲等を考慮した解析を実施した。その結果、2次ピーク時の温度を良好に再現するとともに、実測値の過渡挙動を概ね評価できることを確認した。
大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
吉田 寿雄*; 山本 旭*; 細川 三郎*; 山添 誠司*; 吉川 聡一*; 原 賢二*; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 田中 庸裕*
Topics in Catalysis, 64(9-12), p.660 - 671, 2021/08
被引用回数：2 パーセンタイル：11.54(Chemistry, Applied)Inelastic neutron scattering (INS) enables direct and selective observation of H species due to the extremely large incoherent neutron scattering cross section of a hydrogen atom. In the present study, the adsorbed H species on some heterogeneous precious metal catalysts supported by alumina and carbon black were investigated by in situ INS spectroscopy with a newly designed sample cell. Three alumina-supported metal catalysts having Pt, Pd, and Rh metal nanoparticles with different particle sizes exhibited different INS spectra in intensities and band distribution. Observation of the H species on the metal nanoparticles and the alumina surface revealed their properties. In addition, the H atoms stored in Pd nanoparticles were observed as palladium hydride. In contrast, the H species on a Pt catalyst supported by carbon black were found to be strongly adsorbed on the carbon support.
O
by 
inelastic neutron scattering and their reactivity with ethylene山添 誠司*; 山本 旭*; 細川 三郎*; 福田 良一*; 原 賢二*; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 佃 達哉*; 吉田 寿雄*; 田中 庸裕*
Catalysis Science & Technology, 11(1), p.116 - 123, 2021/01
被引用回数：6 パーセンタイル：34.43(Chemistry, Physical)Hydrogen (H) species adsorbed on catalyst surfaces are key intermediates in catalytic hydrogenation reactions over supported metal catalysts. However, individual identification of H species on the metal catalysts has not been established to date. Here, we elucidated the H species on Pt/AlO by the combination of inelastic neutron scattering (INS) and density functional theory (DFT). Several H species in the presence of H were successfully identified at different sites on the Pt surface and AlO support. The INS and FT-IR measurements revealed that the hydride/atop Pt-H, bridged perimeter/terrace Pt-H-Pt, and threefold Pt-H are active intermediates in the CH
hydrogenation reaction, whereas the edge Pt-H-Pt is a rather inert species. In addition, the measurements indicate that the AlO itself acts as hydrogen storage material by mediating AlO-H and Al-H-Al species, which serve H species in the CH hydrogenation reaction.
清水 憲一*; 小池 裕基*; 山田 大貴*; 小原田 和也*; 田中 啓介*; 菖蒲 敬久
材料, 65(9), p.657 - 664, 2016/09
結晶性熱可塑性樹脂PPSを炭素短繊維で強化したCFRPの射出成型平板からスキン層のみの試験片を作成し、引張負荷状態で、エネルギー12.3keVの単色放射光により透過法・並傾法で試験片内部の母相の応力測定を行った。その結果、PPSの母相応力がX線応力測定標準で決定できること、繊維が一方向に完全に配向したCFRPの応力分配計数をマイクロメカニックスにより予測した結果と実験結果がほぼ一致することなどを明らかにした。
梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.
JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02
4SEASONS (
) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region (
- 
meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-
) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi- measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.
保科 宏行; 笠井 昇; 天田 春代; 高橋 牧克*; 田中 和也*; 瀬古 典明
日本イオン交換学会誌, 25(4), p.248 - 251, 2014/11
An adsorbent for Scandium (Sc) recovery was developed with radiation-induced graft polymerization of phosphoric acids that have a high affinity for Sc onto polyethylene fabrics. The adsorption performance of Sc was evaluated with the Sc adsorption equipment, consisting of 155 mm internal diameter columns and a pump that were set up near Yukawa River in Kusatsu town. To achieve a practical use of Sc recovery, the adsorbent requires repeated use with maintaining its efficiency in terms of cost reduction. So, the reusability of the adsorbent was investigated by repeating adsorption and elution. The breakthrough curves of Sc adsorption showed similar behavior in all tests. The adsorbed Sc from the 19th adsorption test was 56 mg, which was comparable capacity to the average amount of the adsorbed Sc during the 19 tests. These results indicated that the adsorbent was used more than 19 times with maintaining high adsorption performance of Sc.
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：184 パーセンタイル：99.44(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：8 パーセンタイル：49.7(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
瀬古 典明; 保科 宏行; 笠井 昇; 植木 悠二; 玉田 正男; 桐生 俊幸*; 田中 和也*; 高橋 牧克*
日本イオン交換学会誌, 21(3), p.117 - 122, 2010/07
The concentration of scandium dissolved in the hot spring water of Yukawa River, which is located in Kusatsu Town, Gunma, Japan is 17 mg-Sc/ton; this resource corresponds to 1.2 tons in daily flow. We have developed experimental equipment that uses fibrous adsorbents and is capable of selectively collecting scandium from hot spring water. Scandium recovery was carried out by pumping into hot spring water an adsorbent that was packed into a column of 155 mm in inner diameter and 500 mm in height. Such equipment was placed in the Yukawa River at Kusatsu Town. This equipment could be scaled up from lab scale to pilot scale. We found that this system is capable of collecting 200 g/yr of scandium per column when hot spring water flows with 1,000 L/day.
中新 信彦*; 近藤 公伯; 蔵満 康浩*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和也*; 福持 修司*; 柏原 守*; 谷本 壮*; et al.
Applied Physics Letters, 93(8), p.081501_1 - 081501_3, 2008/08
被引用回数：4 パーセンタイル：18.78(Physics, Applied)中空のプラスチックシリンダーを爆縮して過渡的に長尺プラズマチューブを発生し、そこへPWレーザーを入射して相対論電子を発生した。長尺プラズマチューブの条件を変えることで発生相対論電子のスペクトル変調が可能であることが判明した。
田中 和也*; 安齋 修宏*; 瀬古 典明; 玉田 正男
JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 50, 2007/02
鉄及びマンガンを除去するために従来法として、凝集沈殿法や気曝酸化法などがあるが、除去後の用水中の鉄・マンガン濃度は数10ppbが限界である。また、イオン交換樹脂法などもあるが、還元状態の第一鉄(Fe
)を直接捕集するため、ライン中に簡便に通液できるなどの利点がある反面、除去処理速度が遅いという問題がある。本研究では、イオン交換樹脂と比較して100倍程度速い捕集速度を持つ繊維状捕集材を放射線グラフト重合法により合成し、鉄・マンガンの模擬液及び実地下水を用いてこれらの捕集除去性能を評価した。摸擬液を用いたビーカースケールの試験では、従来のイオン交換樹脂の場合、空間速度10h
(空間速度=1時間あたりの通液量/樹脂及び捕集材体積)程度が最大であるが、グラフト重合法により作製した繊維状捕集材は空間速度300hにおいても通液させることが可能であることがわかった。さらに、4cm
50cmのカラムを2本並列装填可能な実験デモ機を製作し、実地下水を用いた除鉄,除マンガンの性能評価を行ったところ、空間速度によらず、捕集除去効率に差異のないことがわかった。
鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 小坂部 和也; 田中 和久
Proceedings of 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2006)/International Council on Pressure Vessel Technology (ICPVT-11) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/07
原子炉構造機器の健全性評価にあたって、各種評価パラメータの不確かさを考慮でき、合理的な評価が可能となる確率論的破壊力学解析が最近注目されている。日本原子力研究開発機構では、加圧熱衝撃時における原子炉(圧力))容器を対象として、確率論的破壊力学解析コードPASCALの開発を進めている。当該事業において改良を進めているPASCALについて、モンテカルロ法、非破壊検査効果の評価法、入出力に関するGUI等についての改良を行い、PASCAL version 2とするとともに、代表的なPTS時におけるケーススタディを実施した。き裂存在確率分布に関して、従来のマーシャル分布と米国の新しいPNNL提案の分布を比較し、表面き裂と内部欠陥にそれぞれ対応する両者の結果が、ほぼ同じオーダーの破損確率になることを示した。化学成分の効果について、国内の1970年代の原子炉に対応する2通りの値を用いた場合の破損確率を評価し、異なるトランジェントに対しても高照射量領域ではほぼ等しい差になることを示した。また、非破壊検査の効果に関して、供用前検査と供用中検査の組合せや、供用中検査の回数について感度解析を行い、その効果を定量的に示すことができた。
高橋 学*; 田中 和也*; 玉田 正男; 青井 透*
環境工学研究論文集, Vol.41, p.229 - 235, 2004/11
放射線を用いるグラフト重合法により、グリシジルメタクリレートを不織布にグラフトさせ、化学処理により金属捕集機能を持つイミノ二酢酸型捕集材を合成した。40
Cで2時間グラフト重合させ、グラフト率は170%に増加した。合成したイミノジ酢酸基量が2.1mmol/g-捕集材の捕集材を用いて、鉄イオンとマンガンイオンの吸着性能を評価した。鉄イオンとマンガンイオンの各分配係数は共存イオンの増加によって減少した。鉄イオンとマンガンイオンは、捕集材を充填したカラムを用いて空間速度SV=1000hで完全に除去できた。両イオンの吸着容量は、5回の繰り返し吸脱着試験で80%に減少することがわかった。
矢野 眞理*; 水野 峰雄*; 大久保 良幸*; 伊藤 邦博*; 田中 洋司*; 小山 和也*
PNC TJ9678 95-003, 195 Pages, 1995/03
これまでにFBRでTRU(一験にはNp,Pu,Am,Cm等の超ウラン元素を指すが、ここでは、Np,Am,Cmのマイナーアクチニドを表す)を消滅させる方式として、炉心燃料熱合体にTRUを均一に混入きせて消滅させる方法と、TRUを多量に含むタ一ゲッ卜集合体を炉心に装荷してTRUを消滅させる方法が考えられ、これらの方式を具体化して炉心特性への影響、およびTRU消滅特性を評価してきた。また、FBRプラントによるTRU消滅に関する研究として高レべル廃液からTRUを分離した時に混入するRE(希土類元素)がTRU消滅および炉心特性に与える影響についてサーべイすると共に、FBRでTRUリサイクルを行った場合の影響をサーペイした。本年度は、これまでの計算および検討結果と併せて、核燃料サイクル側の進捗伏況を反映した実現性の高い炉心概念の検針として、TRU形態としてNpとAm+Cm+REの群に分離した場合の検討を行った。炉心領域内にはNpのみを添加し、Am,Cm及びREはタ一ゲット集合体に添加して炉心外周の径プランケット位置に装荷する方式(NpとAm+Cmの分離装荷方式)を対象として、炉心設計の成立性が見通せる範囲でTRU消滅特性の良好な炉心概念を検討した。検討の結果、炉心燃料とほぼ等しいピン径の271本ピンがら構成されるタ一ゲット集合体を炉心周囲に1層、72体装荷する体系で、TRU全体の混入率(炉心燃料の重金属に対するTRUの重量比)は20%程度まで可能であり、TRUサイクル消滅量は従来の装荷方式に比べ3
4倍の消滅量の580kgとなった。この炉心概念における主要な炉心特性は以下の通りであり、炉心設計は成立している。・燃焼欠損反応度 0.75%
k/kk'(運転サイクル15ケ月)・量大線出力 炉心部 395W/cm ターゲット部145W/cm・増殖比 1.04NpとAm+Cmの分離装荷方式を採用することにより、従来のタ一ゲット集合体装荷方式の課題であった出カ変動の増大が回避され、炉心特性を損ねることなく、高いTRU消滅特性を打ることができた.これは、TRU全体混入率を高めることができるため、TRU消滅量を大きくすることができるということである。しかし、一方、TRUの消滅率としては従来の均質装荷型や非均質装荷型より低下する。すなわち、炉心部でのNpの消滅特性
