波長分散型蛍光エックス線分析法による地質試料中の臭素及びヨウ素濃度の測定

渡邊 隆広; 木田 福香; 山崎 慎一*; 山岸 裕幸*; 落合 伸也*; 松中 哲也*; 奈良 郁子; 土屋 範芳*

分析化学, 74(10-11), p.611 - 619, 2025/10

https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.74.611

堆積物等の地質試料中の臭素及びヨウ素濃度は、過去の海水準の変化、津波や高潮による陸域への海水の浸入など、種々の自然現象を理解するための重要な情報となる。しかし、地質試料に適用可能な標準試料が少ないことから、これまで蛍光エックス線分析装置(XRF)を用いた研究成果の報告例は限られていた。本研究では、標準試料の候補を新たに探索・選択することで東濃地科学センターにおける波長分散型XRFでの臭素及びヨウ素の濃度測定に必要な補正式を作成することができた。今回は地質試料の臭素濃度の範囲に概ね合致する約100mg/kgまで、ヨウ素濃度では約50mg/kgまでの補正式を作成することに成功した。

SIMMER-III and SIMMER-IV; Computer codes for LMFR core disruptive accident analysis

近藤 悟; 飛田 吉春*; 守田 幸路*; 神山 健司; 山野 秀将; 鈴木 徹*; 田上 浩孝; 曽我部 丞司; 石田 真也

JAEA-Research 2024-008, 235 Pages, 2024/10

JAEA-Research-2024-008.pdf:4.77MB

日本原子力研究開発機構が開発したSIMMER-III及びSIMMER-IVは、2次元/3次元、多速度場、多成分流体力学モデルを空間・時間依存の核動特性モデルと結合した計算コードであり、液体金属高速炉の炉心崩壊事故の解析に広く利用されている。従来コードに対して次のような高度化したモデルが採用されている。すなわち、安定かつ頑健な流体力学アルゴリズム、最大8までの多速度場モデル、構造材及び多相流幾何形状の取扱いの改善、熱及び質量移行過程の包括的取扱い、高精度の状態方程式、高精度かつ高効率の中性子束計算モデル、崩壊熱モデルなどである。本報告書ではSIMMER-III及びSIMMER-IVのモデル及び解法の詳細を記述する。別途詳細が報告されている個別モデルについてはその概要をまとめる。なお、コードの検証及び妥当性確認についてはすでに報告済みである。

MOX燃料ペレットの機械学習焼結密度予測モデル

加藤 正人; 中道 晋哉; 廣岡 瞬; 渡部 雅; 村上 龍敏; 石井 克典

日本原子力学会和文論文誌(インターネット), 22(2), p.51 - 58, 2023/04

https://doi.org/10.3327/taesj.J22.008

高速炉燃料として使用されるウラン・プルトニウム混合酸化物(MOX)ペレットは、ボールミル,造粒,プレス,焼結などのプロセスを経て、機械的混合法によって製造されている。重要な燃料仕様の一つであるペレット密度を制御することは不可欠だが、製造工程における多くのパラメーター間の関係を理解することは困難である。日本での生産実績からMOX製造データベースを作成し、18種類の入力データを選定してデータセットを作成した。MOXペレットの焼結密度を予測するための機械学習モデルは、勾配ブーストリグレッサーによって導出され、測定された焼結密度をR=0.996の決定係数で表すことができた。

超音速酸素分子線を用いたアナターゼ型TiO(001)表面の酸素欠損の修復

勝部 大樹*; 大野 真也*; 稲見 栄一*; 吉越 章隆; 阿部 真之*

Vacuum and Surface Science, 65(11), p.526 - 530, 2022/11

https://doi.org/10.1380/vss.65.526

アナターゼ型TiO(001)表面の酸素空孔の酸化を放射光光電子分光と超音速Oビーム(SSMB)で調べた。超熱酸素分子の供給により、最表面及びサブサーフェスの酸素空孔を除去することができた。アナターゼ型TiO(001)の表面には、真空容器に移す前の未処理の状態では、酸素空孔が存在している。この空孔は大気中で安定であり、酸素SSMBを用いることにより効果的に除去することができる。本成果は機能性酸化物表面処理として有望である。

Multi-scale turbulence simulation suggesting improvement of electron heated plasma confinement

前山 伸也*; 渡邉 智彦*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 朝比 祐一; 石澤 明宏*

Nature Communications (Internet), 13, p.3166_1 - 3166_8, 2022/06

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30852-0

乱流輸送は、磁場閉じ込め核融合プラズマを閉じ込めるための重要な物理過程である。最近の理論的,実験的研究により 小さい(電子)スケールと大きい(イオン)スケールの乱流の間にクロススケールの相互作用が存在することが明らかにされている。従来の乱流輸送モデルではクロススケール相互作用が考慮されていないため、将来の核燃焼プラズマ実験においてクロススケール相互作用を考慮する必要があるかどうかを明らかにする必要がある。核燃焼プラズマ実験では、核融合で生まれたアルファ粒子によって高い電子温度が維持されるため、プラズマの性質が今まで実験されてきたものと大きく異なると予測される。本論文では、スーパーコンピュータを用いたシミュレーションにより、高電子温度プラズマにおける電子スケールの 電子温度プラズマの乱流は、電子だけでなく燃料や灰の乱流輸送にも影響を与えることを明らかにした。電子スケールの乱流は、イオンスケールの微小的不安定性の原因である共鳴電子の軌道を乱し、大きなスケールの乱流揺らぎを抑制する。同時に、イオンスケールの乱流渦も電子スケールの乱流を抑制する。これらの結果は 異なるスケールの乱流が互いに排他的であることを示す。また、クロススケール相互作用により、熱流束が減少する可能性を示す。

Dynamical response of transition-edge sensor microcalorimeters to a pulsed charged-particle beam

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08

https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3067793

超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。

Quantitative and semi-quantitative analyses using a portable energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer; Geochemical applications in fault rocks, lake sediments, and event deposits

渡邊 隆広; 石井 千佳子; 石坂 千佳; 丹羽 正和; 島田 耕史; 澤井 祐紀*; 土屋 範芳*; 松中 哲也*; 落合 伸也*; 奈良 郁子*

Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 116(3), p.140 - 158, 2021/00

https://doi.org/10.2465/jmps.201224

携帯型成分分析計(potable XRF:ポータブル蛍光エックス線分析装置)は、迅速な化学分析、及びオンサイトでのデータ取得において重要な役割を果たす。しかし、これまでに地質試料に含まれる化学成分の定量分析の実例は限られていた。定量分析を目的として、本研究ではマグネシウムからウランまでの24元素について、地球化学標準試料等を用いて検量線を作成した。さらに、本装置の天然試料への適用性評価のため、敦賀半島等から採取された断層岩試料,能登半島の湖底堆積物、及び仙台平野の津波堆積物の定量分析を実施した。携帯型成分分析計を用いて各試料から得られた定量分析結果は、一部の試料を除き既報値とよく一致した。

Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis

田中 泰貴*; 成清 義博*; 森田 浩介*; 藤田 訓裕*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 山木 さやか*; 若林 泰生*; 田中 謙伍*; 武山 美麗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(1), p.014201_1 - 014201_9, 2018/01

https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.014201

ガス充填型反跳生成核分離装置GARISを用いてCa + Pb, Ti + Pb, Ca + Cm反応系における準弾性散乱断面積の励起関数を測定した。これらのデータから融合障壁分布を導出し、チャンネル結合計算と比較した。Ca + Pb及びTi + Pb反応の障壁分布のピークエネルギーはそれらの反応系における2中性子蒸発断面積のピークエネルギーと良く一致し、一方Ca + Cm反応の障壁分布のピークエネルギーは4中性子蒸発断面積のピークエネルギーより少し下に現れることが判った。この結果は超重核合成の際の最適ビームエネルギーの予測に役立つ情報を与える。

Cross-scale interactions between turbulence driven by electron and ion temperature gradients via sub-ion-scale structures

前山 伸也*; 渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 仲田 資季*; 石澤 明宏*; 沼波 政倫*

Nuclear Fusion, 57(6), p.066036_1 - 066036_10, 2017/05

https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa687c

電子およびイオン温度勾配(ETG/ITG)モードを含むマルチスケールプラズマ乱流を電磁的ジャイロ運動論シミュレーションによって調べた。非線形モード結合の3波移行解析により、電子スケールとイオンスケールのスケール間相互作用を明らかにした。この相互作用の1つは、イオンスケール乱流による電子スケール乱流の抑制である。ここで、ITGが駆動する短波長の渦がせん断流れのように作用し、ETG乱流を抑制する。もう一つのスケール間相互作用は、電子スケール乱流の存在下でのイオンスケール乱流の増大である。これは、短波長の帯状流によって引き起こされる。この帯状流はITG乱流における運動論的通過電子の応答によって生成され、剪断によってITG乱流を抑制し、ETG乱流によって減衰される。どちらの場合も、電子スケールとイオンスケールの間のサブイオンスケールの構造が、スケール間相互作用において重要な役割を果たす。

Improved strong scaling of a spectral/finite difference gyrokinetic code for multi-scale plasma turbulence

前山 伸也; 渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 仲田 資季; 沼波 政倫*; 石澤 明宏*

Parallel Computing, 49, p.1 - 12, 2015/11

https://doi.org/10.1016/j.parco.2015.06.001

Optimization techniques of a plasma turbulence simulation code GKV for improved strong scaling are presented. This work is motivated by multi-scale plasma turbulence extending over multiple spatio-temporal scales of electrons and ions, whose simulations based on the gyrokinetic theory require huge calculations of five-dimensional (5D) computational fluid dynamics by means of spectral and finite difference methods. First, we present the multi-layer domain decomposition of the multi-dimensional and multi-species problem, and segmented MPI-process mapping on 3D torus interconnects, which fully utilizes the bi-section bandwidth for data transpose and reduces the conflicts of simultaneous point-to-point communications. These techniques reduce the inter-node communication cost drastically. Second, pipelined computation-communication overlaps are implemented by using the OpenMP/MPI hybrid parallelization, which effectively mask the communication cost. Thanks to the above optimizations, GKV achieves excellent strong scaling up to 600 k cores with high effective parallelization rate 99.99994% on K, which demonstrates its applicability and efficiency toward a million of cores. The optimized code realizes multi-scale plasma turbulence simulations covering electron and ion scales, and reveals cross-scale interactions of electron- and ion-scale turbulence.