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Abeykoon, S.*; Howard, C.*; Dominijanni, S.*; Eberhard, L.*; Kurnosov, A.*; Frost, D. J.*; Boffa Ballaran, T.*; 寺崎 英紀*; 坂巻 竜也*; 鈴木 昭夫*; et al.
Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 128(9), p.e2023JB026710_1 - e2023JB026710_17, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Geochemistry & Geophysics)少量の硫化鉄鉱物は、地球のマントルから産出するほとんどの岩石や、天然のダイヤモンドに内包物として含まれている。水素は高温高圧下で硫化鉄鉱物に溶解している可能性があるが、地表の温度と圧力では失われている。本研究では、高温高圧下における硫化鉄中の重水素量を、11.4GPa, 1300Kまでの条件でJ-PARCのPLANETでの6軸型マルチアンビルプレスを用いたその場観察中性子回折実験により決定した。硫化鉄水素化物中の全重水素含有量は高温高圧下で増加することが明らかになった。この結果を用いて、大陸深部のリソスフェアマントル中の硫化鉄鉱物の水素含有量を見積もったところ、1700-2700ppmの範囲にあることがわかった。これはバルクマントル中の約2-3ppmの水素に相当する。
大橋 智典*; 坂巻 竜也*; 舟越 賢一*; 服部 高典; 久野 直樹*; 阿部 淳*; 鈴木 昭夫*
American Mineralogist, 107(3), p.325 - 335, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：22.72(Geochemistry & Geophysics)マグマの物性を知るために、室温で加圧されたバサルトガラスの構造をX線および中性子回折により約18GPaまで調べた。加圧によりバサルトガラスは圧縮挙動を変化させた。つまり約2-4GPaにおいて、平均酸素間距離(r
)を保ったまま、酸素の平均配位数(CN)は上昇しはじめる。さらに加圧すると9GPaでCNの上昇はとまり、Al周りの酸素配位数(CN
)を上昇させながら、rが縮み始める。9GPaでの変化は ガラスの圧縮機構が、四面体ネットワークの変形から、CNの増大を伴った酸素充填率の上昇に変わることで解釈できる。高圧下の酸素の充填率(
)を解析すると、その値がデンスランダムパッキングの限界値を超えることが分かった。このことは、石英やケイ酸塩ガラスの構造相転移が酸素充填限界説では説明できないことを示している。2-4GPaに見られたCNの上昇は四配位ケイ酸塩ガラスのソフト化と対応しており、過去にLiu and Lin (2014)によって報告された約2GPaでのバサルトガラスの弾性異常の起源であるかもしれない。
坂巻 竜也*; 鈴木 昭夫*; 大谷 栄治*; 寺崎 英紀*; 浦川 啓*; 片山 芳則; 舟越 賢一*; Wang, Y.*; Hernlund, J. W.*; Ballmer, M. D.*
Nature Geoscience, 6(12), p.1041 - 1044, 2013/12
被引用回数：128 パーセンタイル：96.48(Geosciences, Multidisciplinary)地球の硬いリソスフェアとその下の柔らかいアセノスフェアの境界は地震学的な不連続で特徴づけられている。地震波の速度の減少と吸収の増加は部分的な融解によるものと考えられている。我々は玄武岩マグマの密度、粘性と構造を高温高圧その場観察X線実験で、圧力5.5GPaまで測定した。マグマの密度は、加圧に伴い急激に増加するとともに、4GPaで粘性の極小を示すことが明らかになった。液体と固体の密度の差と、マグマの粘性で決まるマグマの易動度は、アセノスフェア中の深さ120-150kmに対応する圧力でピークを持つ。アセノスフェアを上昇するマグマの易動度が減少することは、80-100kmのリソスフェアとアセノスフェアの境界に融体が溜まることを示唆する。リソスフェアとアセノスフェアの協会での地震学的な不連続はこのマグマの滞留と関係があることが結論された。
西田 圭佑*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 坂巻 竜也*; 寺崎 英紀*; 片山 芳則
American Mineralogist, 96(5-6), p.864 - 868, 2011/05
被引用回数：32 パーセンタイル：69.49(Geochemistry & Geophysics)X線吸収法を用いて液体硫化鉄(FeS)の密度が圧力3.8GPa,温度1800Kまで測定された。液体FeSの圧縮曲線はVinetの状態方程式を使うことでフィットすることが可能であった。非線形最小二乗法を用いることによって、等温体積圧縮率とその圧力微分が決定された。液体FeSは鉄が多いFe-S液体よりも圧縮されやすかった。
坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則; Zhao, D.*
Earth and Planetary Science Letters, 299(3-4), p.285 - 289, 2010/11
被引用回数：29 パーセンタイル：58.17(Geochemistry & Geophysics)月の海のガラスの中で最もTiO
に富んでいるApollo 14 balck glassの組成の融体の密度を4.8GPa, 2100KまでX線吸収法を用いて測定した。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnaghan状態方程式でフィットすることによって、等温体積弾性率,その圧力微分,体積弾性率の温度微分を求めた。この結果が月のマントルの不均一性に対して持つ意味を議論した。
有馬 寛; 服部 高典; 小松 一生*; 阿部 淳; 内海 渉; 鍵 裕之*; 鈴木 昭夫*; 鈴谷 賢太郎; 神山 崇; 新井 正敏; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 215(1), p.012025_1 - 012025_6, 2010/03
J-PARC物質生命科学実験施設における高圧研究の専用ビームライン建設について、科学研究費補助金新学術領域研究(高温高圧中性子実験で拓く地球の物質科学:領域代表八木健彦)が採択され、平成21年度からBL11において超高圧中性子回折装置(PLANET)の建設が開始された。30GPa及び2500Kまでの温度圧力領域での中性子回折測定を研究対象とし、分光器室内には大型マルチアンビルプレスを設置する。本装置の概要並びに開発の現状について報告する。PLANETは水を含む地球深部物質の高温高圧下での結晶構造,マグマの局所構造,液体の圧力誘起構造変化を主要な研究テーマとして設計を行った。10mm
以下の試料体積を対象として主検出器である90
バンクにおいて0.5%の装置分解能を持つ。4.3
のd値範囲を1フレームで測定することが可能である。中性子の輸送には11.5mの集光型中性子ガイド管を用い、結晶,液体それぞれの構造解析に適した波長領域での測定効率の向上を目指している。
有馬 寛*; 服部 高典; 小松 一生*; 阿部 淳; 内海 渉; 鍵 裕之*; 鈴木 昭夫*; 鈴谷 賢太郎; 神山 崇*; 新井 正敏; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 215(1), p.012025_1 - 012025_6, 2010/03
被引用回数：14 パーセンタイル：96.3(Instruments & Instrumentation)高圧実験に特化したPLANETはパルス中性子施設J-PARCのBL11に建設されている。PLANETは、地球深部の高密度な含水鉱物,マグマ,軽元素液体を含む水素を含む物質の構造を研究することを目的としている。装置は、20GPa, 2000Kの温度圧力における粉末結晶,液体,非晶質の回折実験、イメージング実験を実現するものである。回折実験において、90バンクを使用することで、第一フレームで0.2-4.1の
値をカバーしている。この研究では、PLANETの設計と仕様をモンテカルロシミュレーションを用いて評価した。
坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則
American Mineralogist, 95(1), p.144 - 147, 2010/01
被引用回数：37 パーセンタイル：70.43(Geochemistry & Geophysics)X線吸収法を用いて、ペリドタイトマグマの密度を2.5GPa, 2300Kまで測定した。この方法によって、ペリドタイト融体の密度を7つの異なった条件で測定することができ、密度の温度圧力依存性が明らかになった。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnagan状態方程式にフィットすることによって、2100Kでの等温体積弾性率
GPa,その圧力微分,
,体積弾性率の温度微分
GPa/Kが得られた。玄武岩融体に比べ、ペリドタイト融体が大きな体積弾性率とその圧力微分を持つことは、これまでの浮沈法による実験結果と調和的である。
坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則
Earth and Planetary Science Letters, 287(3-4), p.293 - 297, 2009/10
被引用回数：57 パーセンタイル：78.64(Geochemistry & Geophysics)5重量%の水を含んだ含水ペリドタイトマグマの密度を圧力,温度、それぞれ4.3GPa及び2073Kまで、X線吸収法によって測定した。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnagan状態方程式にフィットしたところ、1773Kでの等温体積弾性率
GPa、その圧力微分
体積弾性率の温度微分
GPa/Kが得られた。水を含まないペリドタイトマグマに比べて含水ペリドタイトマグマの体積弾性率が小さいことは、ケイ酸塩融体よりも圧縮されやすい水の効果を反映している。
大谷 栄治*; 鈴木 昭夫*; 安藤 良太*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 片山 芳則
Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications, p.195 - 209, 2005/09
本論文は第3世代放射光SPring-8でのX線ラジオグラフィーと吸収法による高温高圧での珪酸塩融体とガラスの粘性及び密度測定技術についてまとめたものである。X線ラジオグラフィーその場観察による落下球法は、珪酸塩融体の粘性を高温下で6GPaを超える圧力まで測定することを可能にした。われわれは粘性測定の実験技術の詳細と、アルバイトやジオプサイド-ジェダイド系などの幾つかの珪酸塩の測定結果を紹介する。X線吸収法が、バサルトガラスや鉄ナトリウム珪酸塩ガラスの高温下で圧力5GPaまでの密度測定に適用された。これらのガラスの密度測定の結果は、この方法が高温高圧での珪酸塩融体の密度測定に有用であることを示している。
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。
SiO
久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 亀卦川 卓美*; 藤野 清志*
Physics of the Earth and Planetary Interiors, 129(1-2), p.153 - 171, 2002/01
被引用回数：50 パーセンタイル：66.4(Geochemistry & Geophysics)放射光を用いたX線回折の手段により、MgSiOのポストスピネル転移の研究を行った。MgSiOスピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiOスティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出し、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。得られた実験データをアブラミの式により解析しメカニズムを考察した。
寺崎 英紀*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 鈴木 昭夫*; 岡田 卓; 前田 信*; 佐藤 仁*; 久保 友昭*; 葛西 志津*
Earth and Planetary Science Letters, 190(1-2), p.93 - 101, 2001/07
被引用回数：52 パーセンタイル：68.57(Geochemistry & Geophysics)Fe-FeS系融体は地球外核の主要な候補物質と考えられている。外核内部の対流ダイナミクスを考察するうえで、その粘性は最も重要な物性の1つである。われわれは、新しい試料アセンブリを用いて、X線影像落球法により、Fe-FeS系融体の高圧その場粘性測定を行った。粘性測定は、温度範囲1233-1923K,圧力範囲1.5-6.9GPa,組成範囲Fe-Fe
S
(wt %)において行われた。合計17回の測定で得られた粘性係数は、0.008-0.036Pa sの範囲で系統的に変化した。粘性係数の温度・圧力依存性から、粘性流動の活性化エネルギー及び活性化体積は、それぞれ30kJ/mol1,1.5cm
/molとなり、FeS融体の粘性はFe融体より15%小さいことがわかった。これらの傾向は、Fe-FeS系融体の構造変化に関連付けることができる。
舟越 賢一*; 内海 渉; 大高 理*; 入舩 徹男*; 井上 徹*; 伊藤 英司*; 桂 智男*; 久保 敦*; 廣瀬 敬*; 安東 淳一*; et al.
岩石鉱物科学, 30(2), p.102 - 103, 2001/03
高温高圧下でのX線回折は、地球や惑星内部の岩石・鉱物試料の構造や状態を直接観察することのできる非常に有効な手段である。放射光とマルチアンビルを組み合わせた高温高圧X線回折の歴史は、高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設に初めて一段式マルチアンビルMAX80で実験が開始された1983年から始まる。さらに1997年には一段式よりも高圧力の発生可能な2段式マルチアンビルSPEED-1500による実験がSPring-8で開始され、およそ2500
、30GPaまでの高温高圧X線実験が可能になった。本稿ではSPring-8の2段式マルチアンビルを例にとり、最近の研究例を中心に紹介する。
SiO久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 藤野 清志*
Geophysical Research Letters, 27(6), p.807 - 810, 2000/03
被引用回数：33 パーセンタイル：62.01(Geosciences, Multidisciplinary)放射光を用いたX線回折の手段により、MgSiOのポストスピネル転移のカイネティクス研究を行った。MgSiOスピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiOスティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出した。また、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。下部マントルへ潜り込むスラブの粘性とこの粒サイズ変化の関連について考察した。
石堂 昭夫; 則竹 和光; 和田 洋明; 高橋 修; 長島 秀雄; 鈴木 一
PNC TN7510 94-006, 343 Pages, 1994/10
本書は、1994年の発行されたOECD/NEA-IAEAによる「URANIUM Resources、Production and Demand 1993」の日本語版である。原書は、1965年にOECDのENEAから「World Uranium and Thorium Resources」の表題で発行されて以来、ほぼ隔年毎に改訂発行されてきた。1986年にOECD/NEAとIAEAの両機関は、4年毎に世界のウラン供給能力についての主要な評価および供給可能性についての長期的な解析を実施し、2年毎に当面の状況とそれが需給の短期的見通しに及ぼす影響に焦点をあてて記述することに合意した。今回の報告書は、4年毎の主報告書にあたり、通算では15回目の報告書である。動燃事業団は1969年から発行の都度日本語版を作成しており、今回もOECD/NEAの承認を得て日本語版発行のはこびとなった。日本語版の発行に承認を賜ったOECDに感謝の意を表する。なお本書の翻訳は、東濃地科学センター鉱床解析室が行った。(1994年10月)
鈴木 弘之; 斉藤 和則*; 大内 義房; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 90-089, 59 Pages, 1990/10
処分環境下におけるガラス固化体の健全性を評価するため、ガラス固化体浸出液中の極微量元素分析法の開発は、必要不可欠な分析技術開発課題である。従来の分析手法であるICP-発光分光法や原子吸光法は、ppmオーダーの元素分析法として、有効な分析手法であるが、処分技術開発において要求されるppbオーダーの極微量元素濃度分析には、分析感度及び精度の点で、その対応が困難であった。そこで、これらの極微量濃度域をカバーできる分析法として、高周波プラズマ質量分析装置を用いたICPー質量分析法に着目し、検討した。その結果、以下に示す知見が得られた。(1)浸出挙動評価上重要なリチウム、ナトリウム、アルミニウムなど33元素の最適な測定条件を検出し、従来法の100
1000倍の検出感度で定量できることを確かめた。(2)上記の測定条件に基づき、模擬ガラス固化体浸出液を分析し、従来法において検出不能であったppbオーダーの極微量元素を有意値として検出した。また、この時の分析精度はほとんどの元素において+ー5%以下であった。(3)実ガラス固化体浸出液の分析に対応するため、イオン化源であるICP部と質量分析部を分離したフード設置型の高周波プラズマ質量分析装置を開発し、本装置がホット試料分析装置として、十分な分析性能を有することを確認した。今後は、ホット試料分析に向けた各種の条件を検討していく計画である。
大内 優*; 薄井 和也*; 加川 昭夫; 山下 照雄; 稲田 栄一*; 大内 仁; 鈴木 正啓*; 落合 健一*
PNC TN8410 88-044, 75 Pages, 1988/09
プルトニウム燃料製造施設で発生するプルトニウム廃棄物を主対象に,TRU廃棄物の減容の安定化,除染,区分管理並びに処分に関する技術開発を進めるために以下の各試験を実施した。減容安定化技術開発は塩化ビニール等の塩素を多量に含んだ難燃物の焼却試験,焼却灰等をマイクロ波溶融法にて固化する際の固化体の高密度化,均一化等を目指したマイクロ波溶融固化試験,金属廃棄物をスラグ溶融にて溶融した際のスラグ層への模擬汚染物質の除染性等に関する金属溶融固化試験を行った。除染技術開発は金属廃棄物の多量除染処理として電解研摩除染法の一つであるバレル電解研摩除染試験を行った。 区分管理技術開発はTRU廃棄物中のPu量測定として非破壊測定手法であるパッシブガンマ法及びパッシブ中性子法についてPu量の検出限界レベルの検討等を行った。 処分技術開発はマイクロ波溶融法で作製したコールド固化体の長期浸出試験等を行う一方,人工バリアとして核種移行に関する緩衝材中のTRU核種挙動試験を行った。
鈴木 正啓*; 加川 昭夫; 三代 広昭*; 出原 重臣*; 高原 晃*; 河野 孝夫*; 米川 雪夫*; 宮崎 仁*
PNC TN841 84-17, 79 Pages, 1984/03
プルトニウム燃料製造施設で発生するプルトニウム廃棄物の減容,安定化を図るため,前年度に引続き可燃性廃棄物処理試験,固化体評価に関する調査研究,TRU廃棄物測定技術開発試験,グローブボックス等大型機器解体時のおける防護服の開発,プルトニウム固体廃棄物管理データの電算機処理を継続するとともに,新たに放射性廃棄物低減化に関する調査研究,撤去技術の開発,フロンによる除染試験の技術開発を開始した。一方,処理技術を実証する施設であるプルトニウム廃棄物処理開発施設(PWTF)については詳細設計(3)を実施するとともに村,県及び国に対してPWTFの建設に関する説明を実施した又,処分技術開発として,固化体内でのウラン挙動及び固化体からのウラン浸出メカニズムを測定・評価する一方,プルトニウム固化体が使用できるホット試験設備の設計及びTRU核種の地層での挙動を評価する設備の概念の検討を行った。
鈴木 正啓*; 三代 広昭*; 河野 孝夫*; 宮崎 仁*; 前田 勝雄; 佐藤 正*; 長洲 邦男*; 加川 昭夫
PNC TN841 83-50, 28 Pages, 1983/07
プルトニウム燃料第一開発室,同第二開発室の管理区域から発生する液体廃棄物の内,工程廃液については前年度繰越し廃液及び分析廃液を受け入れ,凝集沈殿法+活性炭吸着処理法により処理を行い,処理済み液として同第一開発室の廃水処理室のLLDタンクへ3.55m3(この処理済み液中に含まれる全アルファ量は30.4ミュ-Ciであった。)を送水した。施設廃水処理についても,フ-ド等から放射性廃液5m3,施設廃水379.4m3を同第一開発室のLLDタンク及びMDタンクに受け入れた。これらLLDタンク及びMDタンクへ受入れられた廃水は廃水処理設備により,ろ過,混合,希釈等の処理を行い公害規制物質が基準値以下及びアルファ-濃度,ベ-タ濃度が1.0X10-7ミュ-Ci/cm3以下であることを確認した後に海に放出した。この年間放出量は約2213.7m3でプルトニウム濃度は約1.6X10-9ミュ-Ci/cm3であった。洗たく廃水及びモックアップ廃水は合計で1294.4m3発生しアルファ濃度が1.0X10-7ミュ-Ci/cm3以下であることを確認したのち,中央廃水処理場へ送水した。一方,同第一,二開発室の管理区域から発生する固体廃棄物についてはドラム収納物85.9m3(この内B棟発生分は3.8m3),コンテナ収納物25.4m3等受け入れ屋外固体廃棄物貯蔵庫及びプルトニウム廃棄物貯蔵施設に保管した。又,管理区域で発生する管理区域使用一般器材等の内,可燃物(紙,布,木片類)及び難燃物(ゴム,プラスチック類)についてはカ-トンに収納後,一般廃棄物焼却炉にて約13.7トンを焼却した。さらに,不燃物(金属類)についてはプレス処理にて減容し,4m3をプル燃敷地内のピットに保管した。
