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弘中 浩太; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 小泉 光生; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 余語 覚文*; 有川 安信*; 安部 勇輝*
第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11
中性子共鳴透過分析(NRTA)はパルス中性子源を用いてTOF測定を行うことで核物質を非破壊測定する手法であるが、小型・高精度化には短パルスな小型中性子源が必要となる。近年発展著しいレーザー技術を用いたレーザー駆動中性子源(LDNS)は、そのような中性子源として将来を期待されている。我々はLDNSを用いたNRTAの実現可能性を調べるため、大阪大学LFEXレーザーを用いて中性子TOF測定実験を行った。
小川 裕輔*; 鈴木 覚*; 谷口 直樹; 川崎 学*; 鈴木 宏幸*; 高橋 里栄子*
Materials and Corrosion, 72(1-2), p.52 - 66, 2021/01
被引用回数：2 パーセンタイル：12.73(Materials Science, Multidisciplinary)鋳鋼は、炭素鋼オーバーパックのレファレンス材料とされている鍛鋼の代替材料のひとつである。本研究では実規模の鋳鋼オーバーパックを試作するとともに、鋳造欠陥の検査を行った。また、このオーバーパックから切り出した試験片を用いて腐食速度と応力腐食割れ感受性に関する腐食試験を行い、鍛鋼との比較を行った。ふたつの腐食試験より、鋳鋼の耐食性は鍛鋼と同等であることがわかった。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.
JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03
JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB
原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.
JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12
JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB
原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.
JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09
JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB
原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。
Bolton, P.; 堀 利彦; 桐山 博光; 森 道昭; 榊 泰直; Sutherland, K.*; 鈴木 将之; Wu, J.*; 余語 覚文
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 620(1), p.71 - 75, 2010/08
被引用回数：12 パーセンタイル：62.3(Instruments & Instrumentation)Bolton-san will describe advancing the state-of-the-art in laser-driven ion acceleration at PMRC with the aim of developing a cancer treatment facility. He will present latest results of ion acceleration experiments at PMRC. Technical challenges will be identified. Beamline design will be included and a strategy for PMRC to realize these goals. Exemplary does distributions relevant to the laser-driven case will be shown. All of this is to be presented as an introduction to PMRC.
余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.
Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05
被引用回数：110 パーセンタイル：94.75(Physics, Applied)We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. 
(living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of 
-H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.
鈴木 覚; 河村 雄行*
Journal of Physical Chemistry B, 108, p.13468 - 13474, 2004/00
被引用回数：27 パーセンタイル：57.53(Chemistry, Physical)Na型モンモリロナイトの層間水について分子動力学計算を行い、温度20
、圧力0.1MPaにおける層間水の振動スペクトルと運動性について検討した。層間水の振動スペクトルは、並進運動(0
300cm-1)、束縛回転(3001000cm-1)、変角振動(16001700cm-1)、伸縮振動(30003700cm-1)の4つの領域にピークを持ち、層間水の量とともにピーク位置や形状が変化する。これらの変化を赤外吸収測定の結果と比較した。
鈴木 覚; 舘 幸男; 佐藤 治夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 40(9), p.698 - 701, 2003/09
被引用回数：5 パーセンタイル：36.81(Nuclear Science & Technology)ベントナイト中の核種の拡散係数の取得に利用されている2種類の透過拡散試験法について、比較実験を行い、陽イオンについて、試験法により異なる拡散係数の値が得られてしまう可能性を示した。
鈴木 覚
JNC TN8400 2002-006, 310 Pages, 2002/05
原子力発電の核燃料サイクルにおいて発生した高レベル放射性廃棄物(HLW)は、岩盤内に地層処分することが検討されており、物理的・化学的緩衝材としてベントナイトを使用することが検討されている。長い処分年月においては、地下水との接触によりオーバーパックが腐食・破損し、やがて放射性核種が漏洩してくる可能性もある。ベントナイトには、その低い透水性と陽イオン吸着能により、これらの核種の物質移行を抑制する役割が期待されている。この研究の目的は、物質移行に関する物性値である拡散係数の塩濃度および温度依存性を求めることと、その拡散メカニズムを明らかにすることである。第1章では、性能評価における物質移行問題の取り扱いについてまとめた。第2章では、ベントナイト中の実効拡散係数の塩濃度依存性と温度依存性を取得した。第3章では、ベントナイトの間隙構造と拡散係数の関係について理論的に検討した。第4章では、ストロンチウムの収着構造を分子動力学法により研究した。第5章では、ベントナイトの間隙水の物性について、ラマン分光法や分子動力学法により研究した例を報告する。以上の研究により、ベントナイトの実効拡散係数と保持因子および間隙構造の関係が明らかになった。
鈴木 覚; 佐藤 治夫
JNC TN8400 2002-002, 46 Pages, 2002/05
JNC-TN8400-2002-002.pdf:1.32MB
圧縮ベントナイト中の核種の拡散係数と地下水の塩濃度の関係を知るために、ヨウ化物イオン(I-)、ストロンチウムイオン(Sr2+)、重水素化水(重水、HDO)の実効拡散係数の塩濃度依存性を透過拡散試験法により調べた。ベントナイト試料としては、精製ベントナイト(スメクタイト含有率99重量%以上)およびMX80ベントナイトを使用した。精製ベントナイトは乾燥密度0.9または1.6Mg/m3で、MX80ベントナイトは乾燥密度1.8Mg/m3の条件で圧縮成型し、NaCl濃度0.010.5Mの水溶液で飽和含水させた。ヨウ化物イオンとSr2+の実効拡散係数は塩濃度が高いほど増加したが、一方、重水のそれはほとんど変化しなかった。塩濃度と実効拡散係数の関係は経験的にべき乗則で表されることを見出した。ヨウ化物イオンの実効拡散係数の塩濃度依存性は、既往の陰イオン(塩化物イオン)に対して報告されている傾向と一致していた。実効拡散係数の乾燥密度依存性から、I-の拡散経路は重水に比べ限定されており、拡散挙動は陰イオン排除効果で解釈できる。一方、Sr2+は、既往の研究とは全く異なる塩濃度依存性を示していた。本研究の結果は、収着の分配係数が高いほど拡散が起こりにくいことを示唆している。しかし、保持因子が異常な振る舞いをしめすことから、この拡散挙動の違いは、拡散試験方法、特にSr2+の境界条件の制御方法に原因があると考えられる。
鈴木 覚; 佐藤 治夫; 石寺 孝充; 藤井 直樹*; 河村 雄行*
JNC TN8400 2001-031, 44 Pages, 2002/05
JNC-TN8400-2001-031.pdf:1.58MB
圧縮ベントナイト中における重水の実効拡散係数の活性化エネルギーを取得するために、温度298-333Kの条件下で透過拡散試験を行った。クニピアFベントナイトを圧縮成型(乾燥密度0.9および1.35Mg/m3)すると、スメクタイト粒子が圧縮方向に垂直に選択的配向性を示す。そこで、配向方向に平行な方向と垂直な方向のそれぞれの拡散方向について拡散試験を行った。重水の実効拡散係数は異方的であり、その乾燥密度に対する変化はトリチウム水の結果と調和的であった。また、実効拡散係数の活性化エネルギーは、19-25kJ/mol程度であり、バルク水中の重水の拡散の活性化エネルギー(18kJ/mol)よりもやや大きな値であった。スメクタイト-水混合物の分子動力学シミュレーションにより、水分子の活性化エネルギーの間隙水中における空間分布を計算したところ、スメクタイト表面近傍(2nm以内)の水の活性化エネルギー(18-23kJ/mol)は、沖合のそれ(16kJ/mol)に比べ大きかった。拡散経路の乾燥密度に対する変化を考慮すると、シミュレーションの結果は、乾燥密度とともに活性化エネルギーが増加することを示しており、拡散試験の結果をよく再現していた。
河村 雄行*; 市川 康明*; 鈴木 覚; 柴田 雅博; 佐藤 治夫; 上野 健一
JNC TY8400 2002-015, 90 Pages, 2002/03
JNC-TY8400-2002-015.pdf:26.99MB
本研究では、分子レベルでの粘土鉱物と水やイオンの挙動に着目した分子シミュレーションを行なうとともに、これをマクロの連続体にまで拡張する新しい理論である"分子動力学-均質化結合解析法"による緩衝材中の物質移行現象を説明する新たなモデルの開発を行った。分子動力学計算で必要となる、原子間相互作用モデルの改良および原子間ポテンシャルの再評価を行なうとともに、Na型スメクタイト-水系等の分子動力学計算を行い、層間の水分子の構造、水の粘性や拡散係数分布等の評価を行なった。その結果、スメクタイト表面の水1層は構造化しており、さらに表面から1nm程度の距離にわたって、バルクの水より大きな粘性を持つ拡散層が認められた。また、端面を持つスメクタイト結晶モデルを作成し、結晶端面に対するイオンの収着について議論を行なった。分子動力学計算から得られたミクロな領域に関する物性値から、緩衝材材料全体の物性値を解析的に導出する均質化手法の適用のために、材料の微細構造モデルを、実材料の観察に基づいて構築することとし、ベントナイト構成粒子や圧縮ベントナイトのSEM、TEM観察、およびX線回折を実施した。これらから得られた情報を基に、層間と外部空隙の割合を導出し、単純化し定式化した間隙構造モデルを提案した。分子動力学計算で得られたミクロな物性値と、構造観察に基づき作成された圧縮ベントナイト構造モデルを用いて、圧縮ベントナイト中の物質の拡散に対する"分子動力学-均質化結合解析"を実施した。粒子サイズ異なる、多段階スケールの多孔質媒体中の拡散問題に対する均質化法の数値解析法を求め、非収着性の媒体である水に着目し実効拡散係数を導出した。解析結果は実測値やその傾向性を、おおよそ説明することができた。一方、緩衝材中の溶質(イオン)の拡散に関しては、実験データの蓄積と解釈を進めた。MD-HA結合解析による現象説明には至らなかったが、収着の取り扱いを伴う物質移行問題に対する均質化モデルの枠組みの構築を行なった。
鈴木 覚; 佐藤 治夫
JNC TN8410 2001-028, 36 Pages, 2002/03
JNC-TN8410-2001-028.pdf:1.81MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分における多重バリアシステムの性能評価を目的として、ベントナイトの透過拡散試験により様々な核種の実効拡散係数が取得されている。最近、従来から機構内で行われている方法(非循環型透過拡散試験システム)で、陽イオン(セシウムとストロンチウム)の透過拡散試験を行ったところ、既存の研究結果と全く異なる結果が得られることがわかった。この原因として、透過拡散試験システムの違いが考えられるため、新たに循環型透過拡散試験システムを製作し、拡散試験結果と試験方法の関係について検討した。従来の非循環型と循環型透過拡散試験システムの両者でベントナイトの拡散試験を行ったところ、ストロンチウムの実効拡散係数と塩濃度の関係および拡散係数の絶対値が、試験システムにより全く異なることが明らかになった。現状では、境界条件をより精密に制御できるという点から、循環型透過拡散試験システムの方が正しい結果を与えていると考えられる。また、循環型透過拡散試験システムにおいては、拡散セルと貯留容器が分離しているという利点を生かして、境界条件の制御方法の改良と、温度制御下での拡散係数の取得方法を提案した。
鈴木 覚
2001 MRS Fall Meeting, 0 Pages, 2002/00
高レベル放射性廃棄物の地層処分における緩衝材と間隙水の相互作用について知るために、分子動力学法により層間水の振動スペクトルを解析した。計算された結果は赤外分光スペクトルの結果をよく再現していた。また、この研究により、スメクタイトの表面と水分子の間の水素結合は水分子を配合させる程度には強いが、水分子-水分子間の水素結合に比べると弱いということが明らかになった。
鈴木 覚; 市川 康明*; 藤井 直樹*
シミュレーション, 21(1), p.9 - 14, 2002/00
高レベル放射性廃棄物の地層処分における緩衝材の中の物質移行過程を理解するための手法として、分子動力学法による物質移行シミュレーションを紹介する。実際に、トリチウム水の拡散過程についてシミュレーションを行い、実験値と比較した。
佐藤 治夫; 鈴木 覚
Special Workshop of Clay Microstructure and its Importance Soil Behaviour, p.87 - 96, 2002/00
放射性廃棄物の地層処分に使用される圧縮ベントナイト中の構成粘土鉱物の配向特性について検討した。先ず乾燥密度をパラメータにベントナイトの圧縮方向に対して軸方向と鉛直方向からsem観察を行った。ベントナイトはnaスメクタイト含有率が異なるクニゲルv1とクリピアfを用いた。クニピアfでは全て密度に対してスメクタイト粒子の配向性が観察されたが、クニゲルv1では見られなかった。次にトリチウムをトレーサーとして乾燥密度をパラメーターに圧縮方向に対して軸方向と鉛直方向に対して透過拡散実験を行った。クニゲルv1に対する実効拡散係数(de)は、両拡散方向とも同じであったが、クニピアfでは、スメクタイト粒子の配向方向へのdeの方が鉛直方向に対してより大きくsem観察結果とも調和的であった。また、同様の実験で行われた重水の結果も同様な傾向であった。この原因はベントナイト中のスメクタイト粒子の配向方向が拡
鈴木 覚; 藤島 敦; 上野 健一; 市川 康明*; 河村 雄行*; 藤井 直樹*; 柴田 雅博; 佐藤 治夫; 北山 一美*
粘土科学, 41(2), p.43 - 57, 2001/12
高レベル放射性廃棄物の地層処分における、緩衝材の核種移行遅延特性と微細構造の関係を理解するために、圧縮成形されたNa型ベントナイトの微細構造について電子顕微鏡観察およびX線回折測定を行い、微細構造をモデル化した。微細構造モデルを使用してトリチウム水の拡散過程の理論解析を行い実験値と比較した。
鈴木 覚
サイクル機構技報, (13), p.65 - 75, 2001/12
Sr型スメクタイト水和物の分子動力学計算を行い、スメクタイトのシロキサン表面上のSrの収着構造について研究した。従来、EXAFSの結果等からSrは水和した状態で収着していると考えられてきたが、分子動力学計算からはSrがシロキサン表面に直接収着している可能性が示された。
鈴木 覚; 藤島 敦; 上野 健一; 市川 康明*; 河村 雄行*; 藤井 直樹*; 柴田 雅博; 佐藤 治夫
JNC TY8400 2001-003, 66 Pages, 2001/05
JNC-TY8400-2001-003.pdf:2.26MB
放射性廃棄物の地層処分における多重バリアシステムの性能評価における、緩衝材特性(膨潤性、透水性、核種移行遅延特性等)と微細構造の関係を理解するために、圧縮成形されたNa型ベントナイトの微細構造について電子顕微鏡観察およびX線回折測定を行った。乾燥粉末状態のベントナイトに含まれるスメクタイトの団粒は、板状で底面方向の大きさは100
m程度、厚さは10m程度であるが、圧縮成型後、含水飽和させるとより小さなスメクタイトの粒子に分離する。これらの小さな粒子は数層かそれ以上のスメクタイト単層(幅100-10000nm程度、厚さ1nm程度)から構成されており、その粒子を積層体と呼ぶ。積層体-積層体間の間隙(外部間隙)のサイズ、間隙率は、層間の選択的水和のため、積層体の膨潤によりコントロールされている。含水ベントナイトのXRDプロファイルには、底面間隔で3.52, 1.88, 1.56nmに相当する回折ピークが観察され、積層体により底面間隔が異なることを示唆する。低い乾燥密度(0.8-1.0Mg/m3)では3.52nmまたは1.88nmの底面間隔を持つ積層体が混在するが、乾燥密度の増大とともに前者が相対的に減少し、乾燥密度が1.2Mg/m3の条件では後者の積層体のみが存在するようになる。乾燥密度0.9Mg/m3の条件で含水させる溶液のNaCl濃度を0.0-0.5Mまで変化させたところ、塩濃度が0.3M以上では3.52nmの底面間隔のピークは観察されなかった。これに対して、1.88nmの底面間隔は塩濃度によらず一定であった。このことは、高い塩濃度の条件では、積層体の底面間隔が1.88nmに保たれたまま、積層数が増加していることを示唆する。以上の観察に基づいて、微細構造モデルを考案し、外部間隙サイズLを積層体の積層数nおよび底面間隔d(001)の関数として理論的に定式化した。ここで、
は端面方向の間隙サイズを表すパラメーター、
はスメクタイト単層の厚さ(1nm)、Pclay, Pdryはそれぞれスメクタイトの結晶密度(2.88Mg/m3)およびベントナイトの乾燥密度である。この式は積層数とともに外部間隙サイズが増加することを示しており、塩濃度が高くなると外部間隙サイズが増加すると考えられる。また、乾燥密度が高くなるに従い、外部間隙サイズは急速に小さくなる。
