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論文

Terahertz and mid-infrared spectroscopy of matrix-isolated clusters and matrix-sublimation ice of D$$_2$$O

山川 紘一郎; 那須 裕一*; 鈴木 菜摘*; 清水 元希*; 荒川 一郎*

Journal of Chemical Physics, 152(17), p.174310_1 - 174310_13, 2020/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.8(Chemistry, Physical)

超高真空下テラヘルツ・赤外吸収分光装置を開発し、この装置を用いてAr固体中に分離したD$$_2$$Oクラスターの吸収スペクトルを測定した。2, 3, 4量体によるテラヘルツ吸収ピークを帰属するため、スペクトルの温度依存性とD$$_2$$O希釈率依存性を分析した。帰属の妥当性は、ONIOM法を用いた第一原理計算を用いて検証した。これにより、2量体の全ての分子間振動モード、3量体と4量体の赤外吸収強度が大きい分子間振動モードを同定することができた。Ar固体中にD$$_2$$Oクラスターを分離後、Arのみを昇華してD$$_2$$O氷を生成した。昇華温度と希釈率を変えてD$$_2$$O氷を生成し、テラヘルツスペクトルから結晶度を定量的に評価することで、結晶化にはD$$_2$$O単量体の拡散が決定的なプロセスであることを明らかにした。

論文

How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

 被引用回数:14 パーセンタイル:74.77(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Mesoscopic structures of vermiculite and weathered biotite clays in suspension with and without cesium ions

元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 小川 紘樹*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Langmuir, 30(50), p.15127 - 15134, 2014/12

 被引用回数:26 パーセンタイル:62.47(Chemistry, Multidisciplinary)

The effect of cesium (Cs) adsorption on the mesoscopic structure of the clay minerals vermiculite and weathered biotite (WB) in suspensions was elucidated by small-angle X-ray scattering (SAXS). The clay minerals form multilayered structures and the Cs cations are strongly adsorbed in the interlayer space of the soil clays, in particular vermiculite and WB. SAXS was used to monitor the relationship between Cs adsorption at the clay interlayers and the structural changes at length scales from 0.1 to 100 nm. The variation in the distance between the neighboring clay sheets and the spatial arrangement of the clay sheets with and without Cs were clarified. Our quantitative analyses revealed that the number of stacked layers of pure vermiculite was decreased by Cs addition, whereas that of WB increased. Moreover, the average distance between the neighboring layers of vermiculite in suspension was larger than that of WB, which reflects the different conditions of Cs intercalation. These findings provide fundamental insights that are important for predicting the environmental fate of radioactive cesium in contaminated regions and for developing methods for extracting cesium from soil.

論文

Microscopic structures of tri-$$n$$-butyl phosphate/$$n$$-octane mixtures by X-ray and neutron scattering in a wide $$q$$ range

元川 竜平; 鈴木 伸一; 小川 紘樹*; Antonio, M. R.*; 矢板 毅

Journal of Physical Chemistry B, 116(4), p.1319 - 1327, 2012/02

 被引用回数:36 パーセンタイル:65.71(Chemistry, Physical)

Tri-$$n$$-butyl phosphate (TBP) is an important extractant for separating hexavalent uranium and tetravalent plutonium from used nuclear fuel by solvent extraction. In such solvent extractions using TBP, the organic phase occasionally separates into two organic phases, namely, light and heavy organic phases. The latter one in particular is called the third phase. The purpose of this work is to elucidate the mechanism whereby the third phase forms in biphasic liquid-liquid solvent extraction of heavy metal ions. Toward this end, small- and wide-angle X-ray and neutron scattering experiments were conducted to examine the microscopic structures of TBP/octane mixtures. These investigations of solute associations provide insights into system performance. After the extraction of heavy metal ions, for example, the microscopic structures formed in the organic phase are likely to be correlated with the initial microscopic structures, which are revealed here. SWAXS and SWANS, with accurate estimations of incoherent scattering intensities for all solution samples, revealed the following: (1) TBP self-associates in octane, and the average distance between two TBP molecules in the TBP assemblies is evaluated as 0.9-1.0 nm; (2) the shape of the TBP assembly is ellipsoidal; and (3) the attractive interaction among TBP assemblies in octane is miniscule, and thus, they tend to be dispersed homogeneously due to the excluded volume effect.

論文

Material surface ablation with ELM-like e-beam thermal load

糟谷 紘一*; 小沢 翔*; 鈴木 哲; 江里 幸一郎; 秋場 真人

Proceedings of 22nd IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2007) (CD-ROM), 4 Pages, 2007/06

ITERのプラズマ対向壁に関する重要な課題にELM(周辺局在化モード)に対するダイバータ表面材料の損耗が挙げられる。本研究では、原子力機構の高熱負荷試験装置(JEBIS)においてITERのプラズマ対向壁候補材料にELMを模擬した熱負荷を与え、その損耗挙動を調べた。その結果、炭素繊維複合材(CFC材)では電子ビームの照射回数の増加に伴い、損耗量の増加が認められた。一方、タングステンでは照射回数と損耗量の相関は、CFC材に比べ小さいことがわかった。

報告書

高温工学試験研究炉の高温照射試験取扱設備(使用済燃料検査室(I))の設計

猪 博一*; 植田 祥平; 鈴木 紘; 飛田 勉*; 沢 和弘

JAERI-Tech 2001-083, 46 Pages, 2002/01

JAERI-Tech-2001-083.pdf:6.31MB

本報は、高温照射試料取扱設備(使用済燃料検査室(I))の設計条件及び設計結果をこれらの主要な設備ごとにまとめたものである。高温照射試料取扱設備は、同じ建家内にあるHTTRで照射を行った使用済燃料,高温照射試料を対象として検査及び照射後試験の一部を行う小型のセルである。本設備は既設の高温工学試験研究炉(HTTR)原子炉建家内の限られたスペースに追設するものであり、取合条件を考慮して限られたスペースを有効に利用できるよう設計した。本設備は3つのセルで構成され、主要な設備として使用済燃料等からの中性子線及び$$gamma$$線を遮蔽するための遮蔽体,換気空調装置,試料の取扱に用いる内装機器等がある。今後、本設備及び大洗研究所のホットラボを利用してHTTR燃料・材料の照射後試験を実施し、高温ガス炉技術基盤を確立するとともに、長期的にはHTTRにおける照射試験・照射後試験を通じて、要素技術の開発,先端的基礎研究を行っていくこととしている。

論文

軽水炉使用済燃料の長期貯蔵がプルサーマル燃料サイクルに与える効果

黒澤 正義; 内藤 俶孝; 須山 賢也; 板原 國幸*; 鈴木 勝男*; 濱田 紘司*

日本原子力学会誌, 40(6), p.486 - 494, 1998/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

日本の原子力開発利用長期計画によると、六ヶ所再処理工場の操業開始は2000年過ぎ、民間第2再処理工場の方針決定が2010年頃とされている。国内処理能力とのバランスを考えると、使用済燃料の貯蔵が増大すると予想される。そこで、使用済燃料の冷却期間の延長がプルサーマル燃料サイクルに与える効果を検討することとした。このため、日本の典型的なPWR燃料について燃焼計算を行うとともに、MOX燃料を用いたプルサーマル炉心の燃焼及び臨界計算を行って、再処理施設の臨界安全やしゃへい設計及びMOX燃料炉心の寿命などに与える影響を評価した。プルトニウム有効利用の点から使用済燃料貯蔵期間は短い方が望ましいと考えられてきたが、本検討の結果、使用済燃料貯蔵期間を30年に延長すると、燃料サイクルの安全性、経済性に多くの利点が期待できる上、プルトニウム有効利用の点でもほとんど不利益のないことが分かった。

論文

Present status of the High Temperature engineering Test Reactor (HTTR)

田中 利幸; 大久保 実; 藤川 正剛; 茂木 春義; 鈴木 紘

Proc. of PBNC'98, 2, p.1203 - 1210, 1998/00

地球環境保護及びエネルギ供給の多様化の観点から高温ガス炉技術の研究開発施設として、高温工学試験研究炉(HTTR)の建設が進められている。建設の進捗状況、系統別・総合機能試験の状況、臨界・出力上昇試験計画について述べる。

論文

Present status of the High Temperature engineering Test Reactor(HTTR)

田中 利幸; 塩沢 周策; 大久保 実; 藤川 正剛; 茂木 春義; 鈴木 紘

Proceedings of European Nuclear Conference (ENC'98), 4, 5 Pages, 1998/00

高温ガス炉開発は、温室効果ガスの放出がほとんどない高信頼性かつ安定なエネルギー源確保の観点から非常に重要である。また、関連する高温分野の基礎研究は、将来の革新的基礎研究への貢献が期待されている。その目的達成のため、原子炉出口温度950$$^{circ}$$Cの高温ガス炉であるHTTRの建設が原研により進められている。建設はほぼ完了し、系統機能試験が1996年及び1997年に実施された。HTTRは1998年11月に初臨界達成の予定である。環状炉心構成での核特性試験を実施するほか、全炉心構成後は核特性試験及び熱流動特性試験を実施し、性能確認及び解析コードの検証を実施する予定である。また、高温ガス炉の固有安全性を示す安全性実証試験も予定されている。HTTRは、高温ガス炉開発において安全設計及び経済性評価の国際協力を推し進めるための中心的役割を担うとして大いに期待されている。

報告書

Japanese contributions to blanket design for ITER

黒田 敏公*; 吉田 浩; 高津 英幸; 関 泰; 野田 健治; 渡辺 斉; 小泉 興一; 西尾 敏; 真木 紘一*; 佐藤 瓊介*; et al.

JAERI-M 91-133, 191 Pages, 1991/08

JAERI-M-91-133.pdf:5.79MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の概念設計は、1990年12月を以て3年間に渡る活動を終了した。この報告書はITERの概念設計の内、トリチウム増殖ブランケットに対する日本の設計検討をまとめたものである。日本は従来よりセラミック増殖材(Li$$_{2}$$O)をペブル形状で充填するブランケットを提案している。本設計においては、中性子増倍材(ベリリウム)をやはりペブル形状とし、Li$$_{2}$$Oペブルと混合して充填する方式および増殖材と増倍材の共存性が問題となった場合にこれを回避することを考えた分離充填方式(多層型)の2案について検討した。これらの構造概念を示すと共に、核および熱流動、強度特性に対する解析を実施し、トリチウムインベリ評価、製作性の検討を行った。正味トリチウム増殖比はいずれのブランケットも~0.8であり、外部からの供給と合わせ、ITERの運転に対するトリチウム燃料の供給を行える見込みである。

報告書

Japanese contributions to ITER testing program of solid breeder blankets for DEMO

黒田 敏公*; 吉田 浩; 高津 英幸; 真木 紘一*; 森 清治*; 小林 武司*; 鈴木 達志*; 平田 慎吾*; 三浦 秀徳*

JAERI-M 91-063, 72 Pages, 1991/04

JAERI-M-91-063.pdf:1.55MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の概念設計は1990年12月を以て3年間に渡る活動を終了した。この報告書はITERで行う工学試験計画に対する日本の提案をまとめたものである。とくにセラミック増殖材(Li$$_{2}$$O)を用いた動力炉用ブランケットを対象とし、ヘリウム冷却を行う場合および軽水冷却を行う場合について、試験項目や試験スケジュール、テストモジュール構造概念に関する検討を行った。また、テストモジュール用冷却系およびトリチウム回収系の設計を行い、各系統内主要機器の概略仕様を検討すると共に、系統全体としての設置スペクトルを評価して炉建家内レイアウトの検討用資料とした。

報告書

被覆粒子燃料のガススィープキャプセル照射試験、(II); 75F4A,75F5Aキャプセルによる照射

小川 徹; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 飛田 勉; 湊 和生; 山本 克宗; 鈴木 紘; 松島 秀夫

JAERI-M 87-020, 79 Pages, 1987/02

JAERI-M-87-020.pdf:4.96MB

ル-ズな状態の被覆燃料粒子及び燃料コンパクトを、それぞれ、75F4Aおよび75F5Aの2本のガススィ-プキャプセルに装荷し、JMTRのBe第1層領域孔で4サイクル(約80日)照射した。75F4Aキャプセル試料は初期3サイクルの間、貫通破損率が0であったので、最外層汚染ウランからのFPガス放出挙動についての知見が得られた。同キャプセルでは最高温度1500$$^{circ}$$C、燃焼率2.2%FIMAに達したが、照射後貫通破損率は3$$times$$10$$^{-}$$$$^{4}$$にすぎなかった。また、75F5Aキャプセルでは最高1600$$^{circ}$$C、燃焼率1.6%FIMAに対して、照射後貫通破損率は5$$times$$10$$^{-}$$$$^{4}$$であった。同キャプセル試料の照射後SiC層破損率は、照射前に比べて有意な増加を示さなかった。他に、熱分解炭素の照射効果、SiC層のパラジウム腐食、金属FP放出割合、燃料コンパクトの寸法変化等について、デ-タが得られた。

報告書

分析廃液の処理に関する検討会報告書

大西 紘一; 大内 義房; 若狭 喜一*; 園部 次男; 大内 隆雄*; 鈴木 猛*; 桧山 敏明*; 丸石 芳宏*

PNC TN844 84-06, 99 Pages, 1984/04

PNC-TN844-84-06.pdf:2.16MB

動燃事業団の業務内容から考えて,発生する廃棄物と言えば,まず第一に放射性固体廃棄物が誰れの頭にも浮かぶが,それと同じように化学実験室から発生する分析廃液も,量的には必ずしも多くはないが,多種類の分析試薬を含んだ化学形態及び種類が,かなり広範囲であり多種多様な危険性を含んでいる。プルトニウム・ウランを含む廃液にいたってはなおさらである。従って分析廃液の取扱いは放射性廃棄物と同様に注意が必要である。特に開発業務を主体とした施設からの依頼分析,試験研究分析は多元素,多種類の分析となるため使用する試薬も当然多くなり,引火性,爆発性及び毒性などに加えて放射性を持った非常に複雑で取扱が困難な分析廃液となる。 これらの分析廃液を排出する際には種々の法律によって規制を受ける。従って発生する分析廃液を廃液組成に応じて,安全かつ適切に処理,処分することが必要である。このために使用する試薬の量や,予想される廃液の種類と量などを系統的に把握し,廃液の処理についても,適当な廃液処理法を確立するなど十分な対策を講じておくため,実験計画の中に含めておく必要がある。 分析廃液の処理に関する検討会は,各施設から発生する分析廃液の処理法を検討するため,各施設の廃液の化学形態,含有物質と濃度などを調査し,適当な収集区分と保管法,廃液の処理法を検討し,より合理的な新しい処理法を考えるための基本資料とするため発足した。

報告書

被覆粒子燃料のスイープガスキャプセル照射試験,(I); 74F-9Jキャプセルによる照射

福田 幸朔; 小川 徹; 鹿志村 悟; 井川 勝市; 岩本 多實; 山本 克宗; 鈴木 紘; 松島 秀夫

JAERI-M 84-054, 65 Pages, 1984/03

JAERI-M-84-054.pdf:2.84MB

本報告は、原研で最初のスイープガスキャプセルによる照射試験に関するものである。照射試験の目的は、照射下におけるFPガス放出の測定により、破覆粒子の照射健全性を調べることであり、またスイープガスキャプセル(74F-9J)に装荷した破覆粒子は、48,49年度に予備設計仕様にもとづいて試作されたものであり、これらはルーズな状態で照射された。照射中には、装荷破覆粒子からのFPガス放出率を測定し、放出率より破覆粒子破損率の推定を行うとともに、照射後試験で、外観検査、X線ラジオグラフィ、酸漏出などにより破覆粒子破損率を求めた。また、キャプセル内で破覆粒子を保持していた黒鉛ホルダーには金属FPガスが吸着しており、このガンマ線測定から、$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Cs放出率を求めた。

報告書

高レベル放射性物質試験施設における分析

大西 紘一; 園部 次男; 岡本 文敏; 加藤木 賢; 和田 光二; 大内 隆雄*; 石井 清登*; 鈴木 真司*; 柴 正憲*

PNC TN853 83-02, 187 Pages, 1983/08

PNC-TN853-83-02.pdf:8.34MB

分析準備作業の経過から現分析設備,装置及び分析内容と分析実施状況等についてのまとめと,現在CPF分析にて使用している分析装置,器具等に関する詳細仕様について取りまとめたものである。

論文

Preliminary design of a tokamak experimental fusion reactor

迫 淳; 東稔 達三; 関 泰; 飯田 浩正; 松田 慎三郎; 大和 晴海*; 浅見 直人*; 衛藤 福雄*; 井手 隆裕*; 鈴木 達志*; et al.

Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1976, 3, p.239 - 254, 1977/00

トカマク型核融合実験炉の予備設計を行った。この設計はプラズマ特性、炉構造、ブランケット核特性、遮蔽、超電動マグネット、中性粒子入射加熱装置、電源系、燃料用循環系、原子炉冷却系、トリチウム回収系を含む。 主要設計諸元は次のとおりである、融合反応出力100MW、トーラス半径6.75m、プラズマ半径1.5m、第1壁半径1.75m、トロイダル磁場(軸上)6テスラ、ブランケット親物質Li$$_{2}$$O、冷却体He、構造材料SUS316、トリチウム増殖比0.9。

論文

照射後試験法としての中性子ラジオグラフ

鶴野 晃; 鈴木 紘; 田畑 俊夫

日本原子力学会誌, 17(10), p.554 - 558, 1975/10

照射後試験法の一つとしての非破壊検査は、試料の内部の状態を正確に把握することを目的とし、あとに続く試験に有益な情報を提供する。X線ラジオグラフを補うものとして中性子ラジオグラフを使用することは早くから注目されていた。その理由は、第1に熱中性子が鉛,ウランなど重金属を容易に透過すること、第2に間接法を用いることにより照射剤試料からの放射線の影響を除去できることである。我々は原子炉を中性子源とする中性子ラジオグラフを実用化することを考え、ホットセルより照射済試料をキャスクにて原子炉まで運搬し撮影することを試みた。JRR-3中性子ラジオグラフ装置の概要と照射済試料の撮影例ならびに露出条件、解像力について一部実験を行なったので、その結果を報告する。

口頭

次世代宇宙用部品の耐放射線強化技術確立に向けた研究

丸 明史*; 新藤 浩之*; 久保山 智司*; 鈴木 浩一*; 阿部 浩之; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武

no journal, , 

近年の宇宙機では、画像処理、高精度位置決定等の目的で、大容量のデータを高速に処理する電子機器が必要とされており、それらで使用される半導体素子に対して、一般民生用部品で適用されている最先端技術に匹敵する微細化が必要とされている。そのような微細プロセスにおいては単発粒子入射による複数トランジスタでの電荷収集(チャージシェアリング)の影響などが発生するため、放射線による影響が非常に顕著になり、これまで有効とされてきた耐放射線回路が必ずしも有効でなくなることが明らかになっている。そこで、宇宙用部品を微細化するにあたり、微細プロセス特有の回路対策が必須となる。本研究は微細プロセスにおける耐放射線強化技術を確立するため、65nm製造プロセスを用いて耐放射線メモリ回路を試作し、カクテルイオンビームを照射することで、シングルイベント耐性を評価した。その結果、チップ正面からの照射ではLET=68.8MeV/(mg/cm$$^{2}$$)のXe粒子までビット反転は発生せず高い耐放射線性を有することが確認された。

口頭

超高真空テラヘルツ分光装置の開発; 真空蒸着D$$_2$$O氷のスペクトルの温度依存性

山川 紘一郎; 清水 元希*; 鈴木 菜摘*; 那須 裕一*; 坪井 嶺*; 倉橋 裕之*; 荒川 一郎*

no journal, , 

分子クラスター,生体高分子,分子性固体を支配する、水素結合やファンデアワールス力といった分子間相互作用の詳細な理解には、第一原理計算とテラヘルツ(THz)域の分光実験の両方が不可欠である。特に実験においては、試料の純度を高く保つことが求められるため、真空中でのその場測定が有力となる。本研究では、超高真空環境下でTHz吸収分光を行う装置を新たに開発した。また、この装置を用いて、真空蒸着D$$_2$$O氷のTHz吸収スペクトルの温度依存性を測定し、構造変化を調べた。

口頭

水素結合クラスターの超高真空下テラヘルツ・赤外分光

山川 紘一郎; 那須 裕一*; 鈴木 菜摘*; 清水 元希*; 荒川 一郎*

no journal, , 

分子間相互作用の性質を調べる目的で、ナノサイズの分子クラスターは分光学的手法を用いて精力的に調べられてきた。赤外域に比べ、テラヘルツ域の測定は報告例が極めて少ないため、振動モードとテラヘルツ吸収との対応付けは、水の二量体についてさえ確立していなかった。本研究では、超高真空下のその場テラヘルツ・赤外吸収分光装置を開発し、アルゴン凝縮層内に生成した重水クラスターのスペクトルを測定することで、二量体,三量体,四量体のテラヘルツ吸収ピークを同定した。

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