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田中 康規*; Smirnov, R. D.*; Pigarov, A. Y.*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 上杉 喜彦*; 大野 哲靖*
Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1106 - S1110, 2011/08
被引用回数：10 パーセンタイル：57.01(Materials Science, Multidisciplinary)トカマク型核融合プラズマ装置の炭素材ダイバータ部には、高エネルギー密度流束が照射されるため、ダイバータ面からカーボンダストが発生する。このカーボンダストの発生は、ダイバータ板・第一壁の損耗,燃料トリチウムの取り込み・放射化,炉心プラズマ中への不純物混入等多くの問題に関与する課題である。このため、このダスト輸送を詳細に把握し制御することが重要である。本報では、ダスト輸送コードDUSTTを改良し、JT-60Uの背景プラズマに対して適用できるようにした。背景プラズマのパラメータはUEDGEコードを用いて計算し、この背景プラズマ中でのダスト粒子の3次元挙動を計算した。本計算においては、ダスト粒子の質量保存,エネルギー保存式も同時に解き、ダスト粒子の半径変化,温度変化も計算している。その結果、ダスト粒子の寿命はその軌道の最終段階でのイオン密度に依存することがわかった。
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m
とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
星 陽崇*; Wei, Y.-Z.*; 熊谷 幹郎*; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Journal of Alloys and Compounds, 444-445, p.663 - 667, 2007/10
被引用回数：4 パーセンタイル：33.26(Chemistry, Physical)核燃料サイクル開発において、再処理プロセスの経済性の向上は最も重要な課題の一つである。とりわけ将来の高速炉燃料再処理システムの確立には、現行のピュレックスシステムに比べ機器設備が少なく、廃棄物の発生量が少ない新規再処理プロセスの開発が望まれる。著者らは、使用済FBR-MOX燃料を対象とした新規の湿式再処理プロセス「ERIXプロセス」を提案している。本プロセスでは、アクチノイド元素の原子価をフロー型電解槽を用いて調整し、陰イオン交換体カラムを用いて高度に分離回収する。本報告では、高濃度硝酸中で電解還元されたプルトニウム,ネプツニウム及びテクネチウムの原子価を評価した。紫外・可視吸収スペクトル測定の結果、プルトニウムは3価に、ネプツニウムは4価に還元されることが明らかになった。また、陰イオン交換体カラムを用いた分析の結果、テクネチウムは4価又は2価に還元されることがわかった。還元したプルトニウムの再酸化に対する共存元素の影響を調べた結果、長期的にはテクネチウムにより定量的に再酸化されること、及び短期的にはルテニウムの影響が大きいことが明らかになった。
嶋田 道也; Campbell, D. J.*; Mukhovatov, V.*; 藤原 正巳*; Kirneva, N.*; Lackner, K.*; 永見 正幸; Pustovitov, V. D.*; Uckan, N.*; Wesley, J.*; et al.
Nuclear Fusion, 47(6), p.S1 - S17, 2007/06
被引用回数：744 パーセンタイル：99.93(Physics, Fluids & Plasmas)「ITER物理基盤の進歩」は、1999年に出版された「ITER物理基盤」の改訂版である。「ITER物理基盤」には、燃焼プラズマ性能を予測するための方法論や物理R&Dを通じて国際協力のもとで進められた、トカマクプラズマについての実験,モデリング及び理論研究の成果がまとめられている。また、1998年の設計のITERの予測結果も記述され、さらに残された重要な研究課題も指摘されている。これらの研究課題は、国際トカマク物理活動(ITPA)を通じて国際協力で引き続き検討が進められた。当初のITPAの参加国はEU,日本,ロシア、そして米国である。ITPAによって進められた研究の成果によって性能予測及び制御に関する新しい方法論が得られ、それらの方法論を新しく設計されたITERに適用した。新しいITERは改訂された技術的目標のもとで再設計されているが、核融合エネルギーの科学技術的成立性の統合的実証を行う、という目的は満足する。
Lipschultz, B.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Coster, D. P.*; Counsell, G.*; Doerner, R.*; Dux, R.*; Federici, G.*; Fenstermacher, M. E.*; Fundamenski, W.*; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
国際トカマク物理活動(ITPA)スクレイプオフ層(SOL)及びダイバータ物理トピカルグループが、各国のトカマク実験データを検討した成果を発表する。(1)ELMによりSOLへ排出されたプラズマが極性ドリフトにより第一壁方向へ輸送されるモデルを、リミターでの熱負荷計測結果に基づき提案した。この場合、ITERにおいてELMによるリミターが受ける熱負荷は損失エネルギーの10-20%と考えられる。(2)ディスラプション時のダイバータへの熱負荷について最近のデータをまとめた。高密度ディスラプションでは、熱崩壊時以前に最大80%のエネルギーが放射損失により失われること,熱崩壊時は熱流束の幅が広がることなどが実験データベースから明らかとなった。ITERにおけるダイバータへの熱負荷は以前の予測よりも減少した。ただし、内部輸送障壁の崩壊や垂直変異イベントでは大きな熱負荷と考えられる。また、不純物のガスジェット及びペレット入射による熱負荷の緩和結果についても述べる。ほかに(3)ITERにおけるトリチウムの蓄積量の予測,(4)タングステンタイル、及び炭素タイルにおける複合プラズマ材料相互作用に関してもまとめる。
星 陽崇*; Wei, Y.*; 熊谷 幹郎*; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Recent Advances in Actinide Science, p.596 - 598, 2006/06
近年、硫黄や窒素といったソフトドナー配位子を有する抽出剤が、ランタニド(Ln)に比べ三価のマイナーアクチニド(MA=Am, Cm)に対して抽出選択性を示すことが見いだされた。Koralikらは新規の窒素ドナー配位子2,6-bis(5,6-dialkyl-1,2,4-triazinie-3-yl)-pyridine(R-BTP)がMA(III)に対して高い選択性を有することを報告している。しかしながら、R-BTPはプロトネーションにより酸性溶液中に溶解しやすいため、長鎖のアルキル基あるいは分岐分子鎖を導入することで酸性溶液中の安定性を改良した。本試験では新規のR-BTP含浸吸着剤を用いて、硝酸溶液中からのMA(III)とLn(III)の分離を検討した。分岐分子鎖を導入したR-BTP吸着剤は濃度4Mまでの硝酸溶液でAmに対して高い吸着性能を示し、分配係数は10
を超えた。
星 陽崇*; Wei, Y.*; 熊谷 幹郎*; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.1274 - 1277, 2006/02
被引用回数：39 パーセンタイル：84.47(Chemistry, Physical)先進的湿式再処理プロセスの開発において、マイナーアクチニド(MA=Am, Cm)の分離は最も重要な課題の一つである。MAは長半減期の
放射性元素であるため、核分裂生成物と分離する必要がある。しかしながら、その化学的類似性からMAとランタニド(Ln)の分離は非常に困難である。近年、SやN等のソフトな配位子を含む抽出剤がMA(III)に対して選択性を有することが見いだされた。KoralikらはN-ドナー配位子を持つ2,6-bis(5,6-dialkyl-1,2,4-triazine-3-yl)-pyridine(R-BTP)がMA(III)に対し高い選択性があることを報告している。しかし、相互に分離するには多段の分離手法が必要である。抽出クロマトグラフィーは少量の物質を処理する手段としては最も有望な分離技術の一つである。新規に粒径50
のポーラスシリカにスチレン-ジビニルベンゼンポリマー添着した担体にR-BTP抽出剤を含浸させて吸着剤を調製した。本吸着剤は吸脱着速度が速く、また、膨潤しにくいため抽出クロマトグラフィーへの利用に適している。Ln(III)とトレーサー量のAm(III)を含む模擬高レベル廃液の分離を検討した。R-BTP吸着剤を充填したカラムにより、Am(III)とLn(III)は相互に分離された。Amに対して極めて高い除染係数(
10
)が得られ、全元素が定量的に回収された。
-dimethylformamideKim, S.-Y.; 朝倉 俊英; 森田 泰治; 池田 泰久*
Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.1291 - 1295, 2006/02
被引用回数：10 パーセンタイル：54.65(Chemistry, Physical)-ジメチルホルムアミド溶媒中のUO
(
-diketonato)DMF, UO(trop)DMF及びUO(sap)(DMF), (DMF=-dimethyl formamide, -diketonate=thenoyltrifluoroacetonate(ttfa), benzoyl trifluoroacetonate(btfa), and dibenzoylmethanate(dbm), trop=tropolonate, and sap=2-salicylidenaminophenolate)錯体について、サイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的研究を行った。その結果、形式電位(E
, 
.フェロセン/フェロセニウム)はUO(ttfa)DMF錯体(-1.176V),UO(btfa)DMF錯体(-1.183V),UO(dbm)DMF錯体(-1.461V),UO(trop)DMF錯体(-1.456V)及びUO(sap)(DMF)錯体(-1.585V)であった。これらの錯体は準可逆的にU(V)に還元され、多座配位子を有する錯体ほど、形式電位はより負側にシフトすることがわかった。以上の結果から、単座配位子を持つウラニル錯体よりも多座配位子を持つウラニル錯体の方が、安定なU(V)錯体を生成することが確認された。
朝倉 俊英; Kim, S.-Y.; 森田 泰治; 小澤 正基*
Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(3), p.267 - 269, 2005/12
将来の再処理のために、電解採取法、すなわち電解還元による硝酸水溶液からのTc析出について研究した。炭素電極を用い、電位-0.3V vs. SSE(標準Ag/AgCl電極)において30分定電位電解することにより、3Mの硝酸水溶液中のTc濃度が初期値の93%に低下した。これは7%の析出に相当する。Pd共存のもと
0.0V vs. SSEで60分電解することで、濃度値の低下は15%析出に相当する値に達し、PdにTcの析出を促進する効果(プロモーター効果)があることが示唆された。しかし、さらに電解を続けると、Tc濃度が初期値まで増加したことから、競合する再溶解反応があることが示唆された。サイクリックボルタンメトリー測定からは、この再溶解反応がPdを中心とする析出物の特性にも影響し、Tc-Pd-Ru-Rh溶液からの析出物はPd-Ru-Rhからの析出物よりも容易に再溶解することがわかった。電解後のTc溶液のスペクトルには、還元されたTcと亜硝酸イオンとの錯体よると考えられる吸収ピークが482nmに認められ、錯体生成によりTcが再溶解反応の機構である可能性を示した。
Kim, S.-Y.; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Radiochimica Acta, 93(12), p.767 - 770, 2005/12
被引用回数：10 パーセンタイル：56.74(Chemistry, Inorganic & Nuclear)ネプツニウムの電気化学反応について、サイクリックボルタンメトリー法,光透過性薄層電極法を用いた測定等により、1-8Mいずれの硝酸濃度において研究した。Np(VI)-Np(V)間の酸化還元反応において、酸化還元電位は硝酸濃度の増加とともに減少し、NpO
はNpO
に電子還元され、Np(VI)/Np(V)が準可逆であることを示した。1-8M硝酸濃度におけるNp(VI)の酸化還元電位は、+0.906, +0.908, +0.909, +0.902, +0.896, +0.895, +0.888, +0.884V(vs. Ag/AgCl)であった。Np(VI)の酸化還元領域を把握し、分光電気化学測定した。電位が+1.10
+0.60Vの範囲では1224nm付近(NpO)の吸収の減少、及び980, 1094nm付近(NpO)に吸収の出現が確認された。電位を変化させた際の、吸収スペクトルの測定により、NpOの還元後に存在する化学種は1種類であることを明らかにした。
星 陽崇*; Wei, Y.*; 熊谷 幹郎*; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10
核燃料サイクルの開発において、再処理プロセスの経済性及び効率性の向上は最も重要な課題の一つである。特に将来の高速増殖炉システムの確立には、現行のPurexプロセスに比べコンパクトで放射性廃棄物量の少ない再処理プロセスの開発が強く望まれている。著者らは使用済みFBR-MOX燃料の再処理プロセスとして、新規湿式再処理プロセス「ERIXプロセス」を提案している。本プロセスは(1)陰イオン交換体によるPd除去工程,(2)電解還元による原子価調整工程,(3)陰イオン交換体によるU, Pu, Npの回収工程,(4)マイナーアクチニド分離工程から構成される。本研究ではマイナーアクチニド分離工程について検討した。
Kim, S.-Y.; 朝倉 俊英; 森田 泰治
JAERI-Conf 2005-007, p.341 - 344, 2005/08
Pu(IV)のサイクリックボルタンメトリー測定に基づく1-7Mいずれの硝酸濃度のプルトニウムの電気化学反応を検討した。その結果、Pu(IV)-Pu(III)間の酸化還元反応において、酸化還元電位は硝酸濃度の増加とともに減少し、Pu
はPu
に電子還元され、Pu/Puが準可逆であることを示す。1-7M硝酸濃度におけるPu(IV)の酸化還元電位は、+0.721, +0.712, +0.706, +0.705, +0.704, +0.694, +0.696V(vs. Ag/AgCl)であった。
Kim, S.-Y.; 朝倉 俊英; 森田 泰治; 内山 軍蔵*; 池田 泰久*
Radiochimica Acta, 93(2), p.75 - 81, 2005/02
被引用回数：9 パーセンタイル：53.19(Chemistry, Inorganic & Nuclear)ジメチルスルホキシド溶媒中のUO(-diketonato)dmso, UO(trop)dmso, UO(sap)(dmso)、及びUO(salen)dmso(dmso=dimethyl sulfoxide, -diketonate=benzoyl-acetonate(ba), benzoyltrifluoroacetonate(btfa), and thenoyltrifluoroacetonate(ttfa), trop=tropolonate, sap=2-salicylidenaminophenolate, salen=N,N'-disalicylidenethylenediaminate)錯体について、サイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的研究した。その結果、形式電位(E, vs.フェロセン/フェロセニウム)はUO(ba)dmso錯体(-1.416V),UO(btfa)dmso錯体(-1.073V),UO(ttfa)dmso錯体(-1.082V), UO(trop)dmso錯体(-1.379V),UO(sap)(dmso)錯体(-1.500V)及びUO(salen)dmso錯体(-1.602V)であった。これらの錯体は準可逆的にU(V)に還元され、多座配位子を有する錯体ほど、還元電位はより負側にシフトすることがわかった。以上の結果から、単座配位子を持つウラニル錯体よりも多座配位子を持つウラニル錯体の方が、安定なU(V)錯体を生成することが確認された。
星 陽崇*; Wei, Y.*; 熊谷 幹郎*; 朝倉 俊英; 森田 泰治
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 262(3), p.601 - 605, 2005/01
グラッシーカーボン電極を用い、硝酸溶液中でTc(VII)の電解還元試験を行った。電解還元は-300mV(vs. Ag/AgCl)の定電位で実施した。電解還元前後のTc濃度がほとんど変化しなかったことから、TcOやTc等が電極表面へ析出しないと考えられる。吸光スペクトル測定及び陰イオン交換体を用いた吸着バッチ試験の結果から、Tc(VII)はTc(IV)に還元されることが、明らかとなった。
Kim, S.-Y.; 朝倉 俊英; 森田 泰治; 内山 軍蔵*; 池田 泰久*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 262(2), p.311 - 315, 2004/11
被引用回数：11 パーセンタイル：58.51(Chemistry, Analytical)ネプツニウムの電気化学反応について、サイクリックボルタンメトリー法,光透過性薄層電極法を用いた測定等により、3M硝酸において研究した。Np(VI)-Np(V)間の酸化還元反応において、酸化還元電位は硝酸濃度の増加とともに減少し、NpOはNpOに電子還元され、NpO/NpOが準可逆であることを示した。Np(VI)の酸化還元領域を把握し、分光電気化学測定した。電位が+1.05+0.65Vの範囲では1224nm付近(NpO)の吸収の減少、及び980, 1094nm付近(NpO)に吸収の出現が確認された。電位を変化させた際の、吸収スペクトルの測定により、NpOの還元後に存在する化学種は1種類であることを明らかにした。
嶋田 道也; Campbell, D.*; Stambaugh, R.*; Polevoi, A. R.*; Mukhovatov, V.*; 朝倉 伸幸; Costley, A. E.*; Donn
, A. J. H.*; Doyle, E. J.*; Federici, G.*; et al.
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
この論文では、物理基盤の最近の進展によって、ITERの性能予測がどのように影響されるかを要約する。これまで懸案であった課題についての進展、及びハイブリッド及び定常運転シナリオが新たに開発されたことによってITERの目標達成はより確実となった。安全係数が4付近において電流分布を調整することにより、標準のHモードよりも閉じ込めを改善し、壁無し条件でのベータ限界にまでベータを上昇させることが可能であることが実験で明らかになった。この結果をITERに適用すると、12MA程度の低いプラズマ電流で、ELMが小さく、Qが10以上で1000秒以上の長パルス運転が可能である。電流減衰時間及びハロー電流に関する指針を実験データベースから導出してディスラプションの解析を行った。保守的な仮定を用いても真空容器内機器の電磁力は設計目標を下回り、ITERの設計がディスラプションに伴う力に対して十分な耐性を持つことを明らかにした。
伴 康俊; 峯尾 英章; 朝倉 俊英; 宝徳 忍; 松村 正和; Kim, S.-Y.; 森田 泰治
JAERI-Conf 2004-011, p.101 - 102, 2004/07
本研究では、燃料の高燃焼度化など燃料の高度化に対応する再処理プロセスの構築,核燃料サイクルの評価、及び施策の策定に資するために、再処理等の化学プロセス溶液におけるアクチノイド元素の物理化学挙動について、実験及び解析により調査研究を行い、それらの成果を科学技術評価データとして整備する。
朝倉 俊英; 宝徳 忍; 伴 康俊; 松村 正和*; Kim, S.-Y.; 峯尾 英章; 森田 泰治
Proceedings of International Conference ATALANTE 2004 Advances for Future Nuclear Fuel Cycles, 5 Pages, 2004/06
原研では、将来の再処理の基盤として、PUREX法に基づくPARCプロセスを研究している。その鍵となる概念は、U/Pu分配前に、Np, TcをU, Puから分離することによって、一回の抽出サイクルのみでU, Pu製品を得ることである。このプロセスについて、44GWd/tのPWR使用済燃料溶解液を用いて、2回のフローシート試験を実施した。その結果、溶媒流量を上げ、FP洗浄液の硝酸濃度を高めることで、共除染から発生する抽出廃液に残るNp量を、溶解液に含まれていた量に対して13%にまで減少させることができることを示した。また、フローシートを改良して、還元剤濃度と洗浄液流量を上げることによって、n-ブチルアルデヒド選択還元法によるNpの分離効率を36%から78%に改善できることを示した。さらに、高濃度硝酸洗浄によるTc分離の有効性を示した。
Bcoulet, M.*; Huysmans, G.*; Sarazin, Y.*; Garbet, X.*; Ghendrih, P.*; Rimini, F.*; Joffrin, E.*; Litaudon, X.*; Monier-Garbet, P.*; An, J.-M.*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 45(12A), p.A93 - A113, 2003/12
被引用回数：84 パーセンタイル：91.17(Physics, Fluids & Plasmas)炉心級のプラズマにおけるELMに関する実験的,理論的な研究の進展をレビューした論文である。最近の理論的なアプローチでは、線形MHD安定性解析だけでなく、ELMを含んだ非線形輸送モデルが提案されている。これらのモデルと高速なペデスタル圧力分布の崩壊,磁気揺動,スクレイプオフ層の輸送といった実験的観測との比較が行われた。現在得られているtype I ELMのスケーリングをITERに外挿するとダイバータ板への熱負荷が問題となる。近年、高三角度及び高密度領域において、高閉じ込めを維持したまま小さなELMが得られる領域が各装置で見つかっており、これら小振幅ELMの特徴とITERへの適用性に関して議論している。一方、内部輸送障壁とELMの両立性が幾つかの装置で問題になっているが、ELMの振幅を低減することで両立することが可能になった事例を報告している。さらに、周辺電流,ペレット入射,不純物入射,外部磁場摂動等を用いたELMの動的制御法の開発とITERへの適用性について議論している。
朝倉 俊英; 内山 軍蔵; 星 陽崇*; Wei, Y.*; 熊谷 幹郎*
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.340 - 342, 2002/11
カーボン繊維カラム電極を備えた、フロー型電解セルを用いて、テクネチウム,ネプツニウム,ウランの還元について検討した。3mol
硝酸中+0.3V vs Ag/AgClの電位で、Np(VI)をNp(V)に還元できた。3mol硝酸中、-0.3V vs Ag/AgClの電位で、Np,Tc共存のもと、ウラン(VI)をウラン(IV)に定量的に電解できた。Tcの還元挙動については、なお、検討が必要である。
