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報告書

研究施設等廃棄物の浅地中埋設施設の立地環境条件に関する感度解析

坂井 章浩; 黒澤 亮平; 原 弘典*; 仲田 久和; 天澤 弘也; 有川 眞伸*; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2013-039, 228 Pages, 2014/02

JAEA-Technology-2013-039.pdf:24.05MB

日本原子力研究開発機構は、研究施設等廃棄物のコンクリートピット及びトレンチ埋設処分施設の立地基準及び手順の策定を進めている。この立地基準の技術的根拠とするため、旧原子力安全委員会が示した基本的立地条件を踏まえ、地質や水理などの管理期間終了後の安全評価に影響を与える様々な環境条件について、統計的な手法により安全評価の感度解析を実施した。その結果、想定した全ての評価経路で、概念設計における埋設施設の仕様、または追加の人工バリアを施工する対応により、97.5%以上の計算ケースについてめやす線量(10$$mu$$Sv/y)以下とできる結果が得られた。これより、基本的立地条件の地質や水理等の埋設施設の安全評価に影響を及ぼす項目については、埋設施設の設計により合理的に対応が可能であると考えられる。また、埋設事業所の規模に係る立地条件を検討するため、埋設施設の操業中の安全評価において、埋設施設等の配置及び形状毎に、各施設からの直接$$gamma$$線及びスカイシャイン$$gamma$$線による敷地境界での線量を評価した結果、概念設計の施設仕様で各施設から敷地境界まで120m以上離れていれば、敷地境界でめやす線量(50$$mu$$Sv/y)以下となる結果が得られた。

論文

Ion beam analysis of quaternary Heusler alloy Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si(111) epitaxially grown on Ge(111)

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 平田 智昭*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 山田 晋也*; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1828 - 1831, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

We have investigated crystal quality of Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si (CMFS) epitaxially grown on Ge(111) by using Rutherford-backscattering spectrometry and an axial-ion-channeling technique. It was found that the CMFS/Ge and Co$$_{2}$$FeSi (CMFS with x = 1)/Ge have larger static atomic displacement than Fe-based ternary Heusler alloy Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi/Ge(111). Quaternary alloys may be affected by increase of mixing entropy. Significant disordering at the interface of CMFS with x = 0.75 was found, and discussed on the basis of thermodynamics.

論文

Ion channeling study of epitaxy of iron based Heusler alloy films on Ge(111)

前田 佳均; 鳴海 一雅; 境 誠司; 寺井 慶和*; 浜屋 宏平*; 佐道 泰造*; 宮尾 正信*

Thin Solid Films, 519(24), p.8461 - 8467, 2011/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:66.41(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the axial orientation of epitaxy of Fe$$_{2}$$CoSi with a (A, C) site preference on Ge(111) by using ion channeling, and discuss dominant factors for epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111). We conclude that each dominant factor of epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111) comes from an atomic displacement due to different preference of site occupations.

報告書

研究施設等廃棄物の埋設施設設計に供する遮水工部材の選定検討

仲田 久和; 天澤 弘也; 坂井 章浩; 有川 眞伸; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2011-023, 54 Pages, 2011/08

JAEA-Technology-2011-023.pdf:6.4MB

埋設事業推進センターでは、研究施設等廃棄物の浅地中処分施設として人工バリアを設置する処分施設(コンクリートピット型)と人工バリアを設置しない処分施設(トレンチ型)の設置を計画している。現行の放射性廃棄物の埋設にかかわる法令等においては、これらの施設の設置及び運用の基準について、廃棄物の処理及び清掃に関する法律に規定される基準の一部が準用されており、コンクリートピット型埋設処分施設は、廃掃法における遮断型最終処分場の基準の一部が、トレンチ型埋設処分施設は、廃掃法における安定型最終処分場の基準が参考とされ、施設形態も類似しているといえる。一方、トレンチ型処分施設の対象となる極低レベル放射性廃棄物の一部には、安定型最終処分場での処分対象以外に分類される廃棄物も含まれていると推定され、そのような廃棄物の処分に際しては、廃掃法における管理型最終処分場へ処分することが適切と考えられる。現在、放射性廃棄物の埋設処分施設では、管理型最終処分場における遮水工にかかわる基準は規定なされていないため、当該施設基準で求められる遮水工をトレンチ処分施設に設置するための検討を実施した。

論文

Quantitative analysis of cisplatin sensitivity of human esophageal squamous cancer cell lines using in-air micro-PIXE

田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.

Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:63.28(Oncology)

大気マイクロPIXEを用いて、食道ガン細胞株において、主要な化学療法薬であるシスプラチンの細胞内局在性を調べ、同細胞株のシスプラチンに対する感度を決定した。2種類のヒト食道扁平上皮癌(ESCC)細胞株(TE-2とTE-13)のシスプラチンに対する感受性は、MTT分析,フローサイトメトリ、及びDNA断片化分析を用いて確認した。これらの細胞試料に対して大気マイクロPIXE分析を行うとともに、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を用いて両細胞株における、「マルチ-ドラッグ」抵抗性タンパク質2(MRP2)のmRNA発現を評価した。この結果、TE-2セルはTE-13セルよりシスプラチンに敏感であることが明らかとなった。この研究結果は、大気マイクロPIXEが個別細胞のシスプラチン感受性を定量評価する方法として有効であることを示唆した。また、最終的には細胞膜の中のMRP2がESCC細胞のシスプラチン感受性を制御する重要な役割を担っているのではないかという推測に至った。

論文

Experimental and modeling study on long-term alteration of compacted bentonite with alkaline groundwater

山口 徹治; 坂本 好文; 赤井 政信; 高澤 真由美; 飯田 芳久; 田中 忠夫; 中山 真一

Physics and Chemistry of the Earth, 32(1-7), p.298 - 310, 2007/00

 被引用回数:36 パーセンタイル:25.43(Geosciences, Multidisciplinary)

モンモリロナイトの溶解速度,水酸化物イオンの拡散係数及び透水係数をベントナイト-砂混合土圧縮体について実験的に調べ、定式化した。これらの式を用いてベントナイト系人工バリアの透水係数の変化を予測するために、物質移行-化学反応連成解析コードを開発した。

論文

Experimental study on long-term safety assessment considering uncertainties for geological disposal of radioactive wastes; JAERI status at 2005

山口 徹治; 坂本 好文; 飯田 芳久; 根岸 久美; 瀧 洋; 赤井 政信; 神野 文香; 木村 祐一郎; 上田 正人; 田中 忠夫; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

地層処分の長期評価では不確かさの定量化が必要である。日本原子力研究開発機構の確率論的核種移行評価は確率論的な評価結果の分布を計算するだけでなく、パラメータ不確かさやモデル不確かさを提示することができる。これにより、核種移行解析結果の不確かさに相関の大きいパラメータが明らかになる。これらのパラメータのうち、定量的に解明されていないものがわれわれの実験的研究の対象である。優先的に取り組むべき研究対象は具体的には、セメントの影響を受けた高pH環境下におけるベントナイト系緩衝材の変質,放射性核種の溶解度,ベントナイト系緩衝材中拡散,深地下の還元的環境を維持したまま採取した地層試料に対する重要核種の収着である。不確かさをもたらす原因としては、海水系地下水の浸入によるイオン強度の上昇,TRU廃棄物に含まれる硝酸ナトリウムの溶解に伴うNO$$_{3}$$$$^{-}$$, NO$$_{2}$$$$^{-}$$及びNH$$_{3}$$濃度の上昇,セメント系材料に起因する高pH環境,オーバーパック腐食に伴う間隙水化学組成の変化を考慮する。本論文はこの研究の現状を報告するものである。

論文

Long-term alteration of bentonite; For safety evaluation of deep geological disposal

田中 忠夫; 坂本 好文; 山口 徹治; 高澤 真由美; 赤井 政信; 根岸 久美; 飯田 芳久; 中山 真一

JAERI-Conf 2005-007, p.105 - 110, 2005/08

放射性廃棄物処分場で使用されるセメント系材料に起因する高アルカリ性環境により、ベントナイト系緩衝材の主要な成分であるモンモリロナイトは溶解変質する。放射性廃棄物地層処分の長期安全評価において求められるのは、放射性廃棄物処分場で使われるベントナイト-砂混合土圧縮体の透水係数の長期的な変化の予測である。「緩衝材透水係数の長期的な変化」の予測を目的としたベントナイト長期変質の定量化は、圧縮体,粉体ベントナイトなど種々の供試体の使用並びにバッチ実験,カラム実験など種々の手法で蓄積した知見に基づき整合性ある検討が行われるべきである。本報告では、実験システムの違いにより得られる知見の特徴や効果的な利用のあり方を整理するとともに、整合性ある実験研究アプローチを提案した。

論文

Experimental and modeling study to predict long-term alteration of bentonite buffer materials with alkaline groundwater

高澤 真由美; 根岸 久美; 坂本 好文; 赤井 政信; 山口 徹治; 飯田 芳久; 田中 忠夫; 中山 真一

JAERI-Conf 2005-007, p.236 - 241, 2005/08

処分場構造材であるセメントの溶出に起因するアルカリ性地下水はベントナイト系緩衝材を変質させ、その物理的隔離機能である止水性を長期的に低下させる可能性がある。そこで、高アルカリ水溶液によるベントナイトの変質を定量化し、止水性の変化を把握することを目的に、変質試験,アルカリ拡散試験,透水係数測定・調査を実施した。また、セメントの二次鉱物生成モデルとセメント内の空隙モデルを明らかにする実験を始めた。これらの試験・検討から得られる知見を結びつけて、ベントナイト系緩衝材の透水性について長期的な予測解析を行う。これらの、ベントナイト系緩衝材における地球化学的反応とベントナイト系緩衝材が変質することによる物理的パラメータの変化を考慮した物質移行を連成させた解析コードを整備した。

論文

Dissolution of montmorillonite in compacted bentonite by highly alkaline aqueous solutions and diffusivity of hydroxide ions

中山 真一; 坂本 好文; 山口 徹治; 赤井 政信; 田中 忠夫; 佐藤 努*; 飯田 芳久

Applied Clay Science, 27(1-2), p.53 - 65, 2004/10

 被引用回数:53 パーセンタイル:15.57(Chemistry, Physical)

放射性廃棄物処分場で用いられるセメントに起因する高アルカリ環境は、ベントナイト系緩衝材の主要鉱物であるモンモリロナイトを変質させ、これが緩衝材の長期性能を劣化させる可能性が指摘されている。緩衝材に最も期待される性能の一つである止水性能に及ぼすアルカリ環境の影響を定量的に予測するために、圧密成型したベントナイト-砂混合中におけるアルカリ(水酸化物イオン)の拡散及びアルカリ水によるモンモリロナイトの溶解に関する実験を行った。溶解実験はpH 13$$sim$$14,温度90$$sim$$170$$^{circ}$$Cで行い、変質速度の時間依存性及び温度依存性を得た。また、拡散実験は、変質の影響を排除して拡散現象だけを観察できるように、10$$sim$$50$$^{circ}$$Cの低温で行い、10$$^{-10}$$$$sim$$10$$^{-11}$$m$$^{2}$$/sの値を得た。これらのデータは今後長期予測のためにモデルが開発される、化学反応-物質輸送連成解析に用いられる。

論文

Modeling of variation in permeability of compacted bentonite with alkaline fluid for long-term safety assessment of geological disposal system

高澤 真由美; 山口 徹治; 坂本 好文; 赤井 政信; 田中 忠夫; 中山 真一

NUMO-TR-04-05, p.A3_59 - A3_62, 2004/10

処分場構造材であるセメントの溶出に起因するアルカリ性地下水はベントナイト系緩衝材を変質させ、その物理的隔離機能である止水性を長期的に低下させる可能性がある。そこで、高アルカリ水溶液によるベントナイトの変質を定量化し、止水性の変化を把握することを目的に、変質試験,アルカリ拡散試験,透水係数測定・調査を実施している。これらの試験・検討から得られる知見を結びつけて、ベントナイト系緩衝材の透水性について長期的な予測解析を行う。これらの、ベントナイト系緩衝材における地球化学的反応とベントナイト系緩衝材が変質することによる物理的パラメータの変化を考慮した物質移行を連成させた解析コードを整備した。そして、アルカリ拡散試験を模擬した解析を行った結果、試験結果をおおむね再現できた。

報告書

TRU廃棄物試験設備の概要

赤井 政信; 伊藤 信行*; 山口 徹治; 田中 忠夫; 飯田 芳久; 中山 真一; 稲垣 真吾*

JAERI-Tech 2004-058, 47 Pages, 2004/09

JAERI-Tech-2004-058.pdf:7.27MB

TRU廃棄物試験設備は、放射性廃棄物処分の安全評価において必要とされる地中における超ウラン元素(TRU元素)等の挙動に関するデータを取得することを目的として、燃料サイクル安全工学研究施設のバックエンド研究施設内に設置した。本試験設備は、地下深部に特有である還元環境下でデータ取得試験を行うための不活性ガス循環型グローブボックスシステム,放射性核種と人工バリア材及び天然バリア材との化学的・地球化学的相互作用を調べる試験装置(バリア性能試験装置)を内蔵した大気雰囲気のグローブボックスシステム、及び各種分析装置から構成されている。本報告書は、本設備を構成する各装置の原理,構成,機能(測定例),安全設計、並びに本設備を用いた研究成果についてまとめたものである。

口頭

大気マイクロPIXEを用いた細胞内シスプラチン局在評価と食道癌細胞株における感受性評価

田中 成岳*; 酒井 真*; 木村 仁*; 宗田 真*; 中島 政信*; 加藤 広行*; 浅尾 高行*; 桑野 博行*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; et al.

no journal, , 

食道癌は化学放射線療法が効果的な悪性腫瘍のひとつであり、そのresponderとnon-responderとを選別することは、個別化治療において重要な課題となっている。近年さまざまな研究において、抗癌剤感受性にかかわる因子の研究が進んでいるが、いまだ不明な点も多い。そこで、食道癌化学療法の中心的薬剤であるシスプラチンの細胞内動態と食道癌細胞株におけるその感受性に関して、大気マイクロPIXEを用いて調べた。その結果、シスプラチンの感受性には、作用場所である核への移行よりも細胞への取り込みが重要な要因である可能性が示唆された。

口頭

イオンチャネリングによるFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi/Geへテロ界面の評価

松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

われわれはMBE成長させたFe系ホイスラー合金:DO$$_{3}$$-Fe$$_{3}$$Si(111), L2$$_{1}$$-Fe$$_{2}$$MnSi(111)/Ge(111)へテロ界面の結晶軸配向性をイオンチャネリングによって系統的に評価し、その支配因子について研究してきた。本研究では、原子の占有サイトが異なるFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi(111)/Ge(111)の結晶軸配向性について検討した。200$$^{circ}$$C以下で行う低温分子線エピタキシャル(MBE)成長によってFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi(111)薄膜(膜厚$$sim$$50nm)を成長させた。Ge$$<$$111$$>$$軸での2.0MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$チャネリングを後方散乱角165$$^{circ}$$で測定した。FeとCo原子からの散乱スペクトルは、分離できないために同一チャネルとして評価した。測定は熱振動の影響の少ない40Kで行った。薄膜のエピタキシャル成長の軸配向性の評価に重要な軸チャネリングの最小収量($$chi$$$$_{min}$$)はそれぞれ3.2%と2.0%、チャネリング半値角($$psi$$$$_{1/2}$$)は0.91$$^{circ}$$と0.92$$^{circ}$$であった。最小収量($$chi$$$$_{min}$$)付近のばらつきは、Fe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi格子中の各サイトを占有するCo(A, C)とFe(B)原子の乱れによるものと推測される。講演では、($$chi$$$$_{min}$$, $$psi$$$$_{1/2}$$)とDebyeモデルとBarrette-Gemmellモデルから計算した原子の静的変位を用いて両者の違いを議論する。

口頭

Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si/Geエピタキシャル薄膜のイオンビーム解析

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

本研究ではGe(111)面上にエピタキシャル成長させた膜厚50nmのCo$$_{2}$$Mn$$_{0.5}$$Fe$$_{0.5}$$Si(以下、0.5CMFS), Co$$_{2}$$Mn$$_{0.25}$$Fe$$_{0.75}$$Si(0.75CMFS)(111)面のイオンチャネリング測定と、DebyeモデルとBarrette-Gemmellモデルによって静的原子変位を評価し、$$<$$111$$>$$軸の結晶性について検討した。イオン散乱測定は2.0MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$イオン,散乱角165$$^{circ}$$で行い、Ge$$<$$111$$>$$軸から$$pm$$5$$^{circ}$$範囲でチャネリングディップ曲線を測定し、最小収量$$chi$$$$_{min}$$と半値角$$psi$$$$_{1/2}$$を決定した。得られた$$chi$$$$_{min}$$は薄膜の最大組成のCo原子の軸チャネリングに、$$chi$$$$_{min}$$付近の急激な収量の増加はFe, Mn原子の$$<$$111$$>$$軸からの原子変位(構造乱れ)によるものと考えられる。0.5CMFSと0.75CMFSを比較すると0.5CMFSの方の$$chi$$$$_{min}$$が小さく、$$psi$$$$_{1/2}$$が大きくなった。これは0.5CMFSが0.75CMFSよりも軸方向のCo原子の構造乱れが小さいことを示す。ヘテロ界面と薄膜内部の$$chi$$$$_{min}$$とCo原子の静的原子変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$をFe組成でまとめると、界面では0.75CMFSのところで軸配向性が劣化しているが、薄膜内部では他との差が小さいことが分かった。これは、界面から成長が進むにしたがって、$$<$$111$$>$$軸周りでの結晶性を改善する物理過程が存在することを示唆している。

口頭

Fe$$_{3}$$Si/Si(111)ヘテロ界面の軸配向性の評価

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

ホイスラー合金Fe$$_{3}$$Siは、スピンFETのソース電極およびドレイン電極の候補の一つである。本研究では、Fe$$_{3}$$Si/Siの熱安定性を明らかにするために、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法を用いて、アニール温度によるFe$$_{3}$$Si/Si試料の結晶軸配向性について検討した。低温MBE法によって膜厚50nmのFe$$_{3}$$SiをSi(111)上に成長させ、赤外線ランプアニールにより高真空中にて100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$Cで2時間アニールをした。各試料についてチャネリングディップ曲線を測定し、軸配向性を評価する最小収量($$chi$$$$_{min}$$)と半値角($$psi$$$$_{1/2}$$)を求めた。これまでの研究により、Fe$$_{3}$$Si/Si未アニール試料の$$chi$$$$_{min}$$は18%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.99$$^{circ}$$であることが明らかとなっている。100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$CでアニールしたFe$$_{3}$$Si/Si試料の$$chi$$$$_{min}$$はそれぞれ19%と20%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.85$$^{circ}$$と0.83$$^{circ}$$であった。未アニール試料と200$$^{circ}$$Cアニール試料を比較すると$$chi$$$$_{min}$$が2 %程度増大し、$$psi$$$$_{1/2}$$が0.16$$^{circ}$$程度減少した。これは、アニールをしたことで界面での結晶性が乱れたためであると推測される。講演ではチャネリングパラメータ($$chi$$$$_{min}$$$$psi$$$$_{1/2}$$)とDebyeモデルおよびBarette-Gemmellモデルから原子の静的変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$の計算結果、およびRBSスペクトルからFe$$_{3}$$Si薄膜内部の組成比の変化、界面における拡散の程度からアニールの影響について考察する。

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