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論文

FE-SEM observations of multiple nanohillocks on SrTiO$$_{3}$$ irradiated with swift heavy ions

喜多村 茜; 石川 法人; 近藤 啓悦; 藤村 由希; 山本 春也*; 八巻 徹也*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 44(3), p.85 - 88, 2019/06

高速重イオンがセラミックスに真上から入射すると、イオン一つに対してヒロック(ナノメートルサイズの隆起物)が一つ表面に形成される。一方で近年、SHIがチタン酸ストロンチウム(SrTiO$$_{3}$$)や酸化チタン(TiO$$_{2}$$)の表面をかするように入射した場合、表面にはイオンの飛跡に沿って連続的に複数個のヒロックが形成されると報告された。これらは原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察されており、観察結果にはAFMのプローブ寸法由来の測定誤差を含んでいる。そこで本研究では、ヒロックのサイズより十分小さい分解能(1.5nm)を有し、非接触で観察可能な電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて連続ヒロックを観察し、形状の違いを検討した。SrTiO$$_{3}$$はNbを添加することで電気伝導性が発現する。SrTiO$$_{3}$$(100)とNbを0.05wt%添加した単結晶SrTiO$$_{3}$$(100)に対し、350MeVのAuビームを、単結晶表面に対するイオンの入射角が2度以下となるよう照射した。照射後のFE-SEM観察によって、SrTiO$$_{3}$$(100)表面には長さ数百nmにわたって直径20nmのヒロックが連続的に形成されていた一方で、Nbを添加したSrTiO$$_{3}$$(100)表面では、ほぼ同じ長さで凹状に溝が形成されていることがわかった。これらの形状の違いは電気伝導性とそれによる熱伝導性の違いが起因し、イオントラックの温度が融点付近になるSrTiO$$_{3}$$(100)ではヒロックが、昇華温度にまで上昇するNb添加SrTiO$$_{3}$$(100)では溝ができると考えられる。

論文

Development of a fast reactor for minor actinides transmutation, 1; Overview and method development

竹田 敏一*; 宇佐美 晋; 藤村 幸治*; 高桑 正行*

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.560 - 566, 2015/09

本研究は、環境負荷低減のための研究開発国家プロジェクトの一環として2013年に開始されたものである。Na冷却型高速炉における効率的かつ安全なMA核変換技術の確立を目指しており、核変換効率と安全性を両立させる炉心概念の構築を、関連核特性の予測精度改善と合わせて実施している。具体的には、安全性や核変換効率の予測精度を改善するために、MA核変換における核種ごとの寄与を抽出評価する手法を考案し、核変換特性の予測精度を詳細分析してきている。また、予測精度の改善には核変換特性関連の実験データに対する解析精度を解析システムに反映することが効果的であり、そのために「常陽」、PFR等で取得された種々の実験データを収集整理し、整合性を確認することによって信頼性の高いMA実験データベースの構築を進めている。本発表では、当該プロジェクトの概要とともに、高速炉によるMA核変換に係る手法の開発と数値解析結果等について説明する。

報告書

シビアアクシデント後の再臨界評価手法の高度化に関する研究(共同研究)

久語 輝彦; 石川 眞; 長家 康展; 横山 賢治; 深谷 裕司; 丸山 博見*; 石井 佳彦*; 藤村 幸治*; 近藤 貴夫*; 湊 博一*; et al.

JAEA-Research 2013-046, 53 Pages, 2014/03

JAEA-Research-2013-046.pdf:4.42MB

本報告書は、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故の収束に貢献することを目的として、日本原子力研究開発機構と日立GEニュークリア・エナジーが、2011-2012年度の2年間にわたって共同で実施した研究の成果をまとめたものである。本研究ではまず、現状の福島第一原子力発電所において再臨界に到るシナリオを検討した。引き続いて、そのシナリオに応じた投入反応度及び反応度フィードバックメカニズムをモデル化して、シビアアクシデント後の原子力発電所における再臨界事象を評価できる手法を開発し、汎用炉心解析システムMARBLE上で稼働する臨界事故シミュレーションツールPORCASとして整備した。さらに、このPORCASを用いて、福島第一原子力発電所における代表的な再臨界シナリオの挙動解析を行い、この結果を用いて被ばく線量を評価することにより、公衆への影響の程度を概算した。

論文

Irradiation history of Itokawa regolith material deduced from noble gases in the Hayabusa samples

長尾 敬介*; 岡崎 隆司*; 中村 智樹*; 三浦 弥生*; 大澤 崇人; 馬上 謙一*; 松田 伸太郎*; 海老原 充*; Ireland, T.*; 北島 富美雄*; et al.

Science, 333(6046), p.1128 - 1131, 2011/08

 被引用回数:80 パーセンタイル:4.12(Multidisciplinary Sciences)

はやぶさが回収した小惑星イトカワの岩石粒子中の希ガス同位体組成を測定した結果、月試料に匹敵する高い濃度の太陽風起源He, Ne, Arを確認した。これらの希ガス組成は繰り返されたインプランテーションと、イトカワ上のレゴリス粒子同士の摩擦によってHeに富んだリムの除去による選択的Heの損失によって説明可能である。イトカワ上のレゴリスの照射時間はわずか1000万年未満であり、小さな小惑星上の物質が容易に宇宙空間に散逸してしまうことを反映している。

論文

Numerical investigation of cross flow phenomena in a tight-lattice rod bundle using advanced interface tracking method

Zhang, W.; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 大貫 晃; 秋本 肇; 堀田 亮年*; 藤村 研*

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(2), p.456 - 466, 2008/00

In relation to the design of an innovative FLexible-fuel-cycle Water Reactor (FLWR), investigation of thermal-hydraulic performance in tight-lattice rod bundles of the FLWR is being carried out at Japan Atomic Energy Agency (JAEA). The FLWR core adopts a tight triangular lattice arrangement with about 1 mm gap clearance between adjacent fuel rods. In view of importance of accurate prediction of cross flow between subchannels in the evaluation of the boiling transition (BT) in the FLWR core, this study presents a statistical evaluation of numerical simulation results obtained by a detailed two-phase flow simulation code, TPFIT, which employs an advanced interface tracking method. In order to clarify mechanisms of cross flow in such tight lattice rod bundles, the TPFIT is applied to simulate water-steam two-phase flow in two modeled subchannels. Attention is focused on instantaneous fluctuation characteristics of cross flow. With the calculation of correlation coefficients between differential pressure and gas/liquid mixing coefficients, time scales of cross flow are evaluated, and effects of mixing section length, flow pattern and gap spacing on correlation coefficients are investigated. Differences in mechanism between gas and liquid cross flows are pointed out.

論文

統計解析手法による稠密炉心内流体混合現象の解明

Zhang, W.; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 大貫 晃; 秋本 肇; 堀田 亮年*; 藤村 研*

第12回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.85 - 88, 2007/06

二相流詳細解析コードTPFITによるサブチャンネル間流体混合の解析結果について、サブチャンネル間の差圧,気相混合係数と液相混合係数についての相関関数を用いた統計解析を行い、サブチャンネル間流体混合現象を支配する時間スケールを評価した。また、相関関数に与える、サンプリングデータ数と時間間隔,二相流の流動様式,燃料棒ギャップ幅及び混合部の入口と出口などの影響を検討した。さらに、流体混合の局所的特性と流れに伴う全体的変動特性を評価した。主な結果は以下の通り。(1)差圧と気相,液相の混合係数の間には強い相関があり、差圧による混合がサブチャンネル間の混合の主なメカニズムである。(2)サブチャンネル間に生じた圧力差により液相が先に移動し、この移動による流量の増加を補うため気相が移動することがわかった。したがって、気相の移動には、ある程度の時間と流れ方向の距離が必要であり、また、一度の混合で移動する気相と液相の体積は、必ずしも一致しない。(3)液相の混合は、局所的かつ瞬時的に発生するが、気相の混合には時間遅れがあり、これが流れの軸方向速度により下流に伝播することで、空間遅れが生じている。この研究に基づき、流体混合のモデル化には、時間遅れあるいは空間遅れを考慮に入れる必要があると予想される。また、流体混合に与える、燃料棒ギャップ幅,混合部長さなどのパラメータの影響を評価するために、さらなる数値シミュレーションが必要である。

論文

Numerical investigation of cross flow phenomena in a tight-lattice rod bundle using advanced interface tracking method

Zhang, W.; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 大貫 晃; 秋本 肇; 堀田 亮年*; 藤村 研*

Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/04

原子力機構において開発された二相流詳細解析コードTPFITによるサブチャンネル間流体混合の解析結果について、二相流の変動特性に着目し、サブチャンネル間の差圧,気相混合係数と液相混合係数についての相関関数を用いた統計解析を行い、サブチャンネル間流体混合現象を支配する時間スケールを評価した。また、相関関数に与える、サンプリングデータ数と時間間隔,二相流の流動様式,燃料棒ギャップ幅及び混合部の入口と出口などの影響を検討した。さらに、流体混合の局所的特性と流れに伴う全体的変動特性を評価した。

報告書

高性能燃料被覆管材質の研究; 平成13$$sim$$17年度(フェーズ2)報告書(共同研究)

木内 清; 井岡 郁夫; 田邉 誠*; 南条 吉保*; 小河 浩晃; 石島 暖大; 塚谷 一郎; 落合 孝正; 木崎 實; 加藤 佳明; et al.

JAEA-Research 2006-023, 173 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-023.pdf:20.51MB

本報告は、将来の核燃料サイクル技術として、BWRでのMOX燃料の有効利用,経済性向上と廃棄物の低減を同時に達成するための100GWd/t級の超高燃焼度BWR用の高性能燃料被覆管材質の研究フェーズ2として、平成13$$sim$$17年度の5年間に実施した共同研究の成果である。本研究のフェーズ2では、フェーズ1で選定した超高純度UHPとSAR加工熱処理の仕様を持つ25Cr-35Ni-0.2Ti系改良ステンレス鋼製の被覆管と、Nb-Mo系合金製の耐PCIライナを用いた燃料要素の実用製造技術として、被覆管の製管工程,ライナの動的拡散接合技術及び端栓のレーザ溶接法等を開発した。それらの実環境適用性の基礎評価では、加速器TIARAや研究炉JRR-3を利用した照射試験等を行い、現行BWR炉心用の低炭素ステンレス鋼の重要課題である応力腐食割れに対する抵抗性を含む耐照射性を確認するとともに、長期耐久性にかかわるクリープや疲労の特性データを取得した。併せて、候補材の100GWd/t級の燃料被覆管としての成立性に関して、燃料安全性の観点からBWR燃料ふるまいコードを用いた数値解析を行い、燃料設計や基礎工学試験に必要な基盤データベースを整備した。

論文

Exit interaction effect on nascent product state distribution of O($$^{1}$$D)+N$$_{2}$$O$$rightarrow$$NO+NO

河合 信之輔*; 藤村 陽*; 梶本 興亜*; 高柳 敏幸

Journal of Chemical Physics, 120(14), p.6430 - 6438, 2004/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:71.38(Chemistry, Physical)

O($$^{1}$$D)+N$$_{2}$$O反応で生成するNO(v=0,1,2)の回転状態の分布を測定した。回転温度はおよそ20000Kであり、分布は位相空間理論で予想されるものに近いことがわかった。この結果は、反応中間体の寿命がそれほど長くはないが、分布はほぼ統計的であることを意味する。しかしながら、回転量子数の大きな場合には、分布は位相空間理論で予想されるよりも早く減衰した。このことを理解するため、分子軌道計算に基づいたポテンシャル曲面を用いて古典軌道計算を行った。その結果、実験で得られた高い回転量子数の分布が反応出口領域のポテンシャルの影響を強く受けることがわかった。

論文

Beam-palarization asymmetries for the $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$ and $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$ reactions for $$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4 GeV

Zegers, R. G. T.*; 住浜 水季*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; Dat$'e$, S.*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; et al.

Physical Review Letters, 91(9), p.092001_1 - 092001_4, 2003/08

 被引用回数:119 パーセンタイル:4.52(Physics, Multidisciplinary)

$$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4GeVで$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$,$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$反応に対するビーム偏極非対称が初めて測定された。この結果は未決定のハドロン共鳴や反応機構解明に用いられる。

論文

Evidence for a narrow $$S$$ = +1 Baryon resonance in photoproduction from the neutron

中野 貴志*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; 伊達 伸*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; 藤原 守; et al.

Physical Review Letters, 91(1), p.012002_1 - 012002_4, 2003/07

 被引用回数:947 パーセンタイル:0.13(Physics, Multidisciplinary)

$$K^{+}$$$$K^{-}$$の両粒子を前方で測定することにより、$$^{12}$$Cを標的にした$$gamma$$n $$rightarrow$$ $$K^{+}$$$$K^{-}$$n光反応を研究した。1.54GeV/C$$^{2}$$に25MeV/C$$^{2}$$以下の幅の鋭いバリオン共鳴ピークを観測した。この共鳴ピークのストレンジネス($$S$$)は+1であった。この状態は5つのクォーク($$uudd bar{s}$$)が$$K^{+}$$と中性子に崩壊した状態であると解釈される。

論文

Theoretical investigation of the potential energy surfaces for the O($$^{1}$$D)+N$$_{2}$$O reaction

赤木 浩; 横山 淳; 藤村 陽*; 高柳 敏幸

Chemical Physics Letters, 324(5-6), p.423 - 429, 2000/07

 被引用回数:11 パーセンタイル:63.44

O($$^{1}$$D)+N$$_{2}$$O反応のポテンシャルエネルギー曲面を、高レベルの分子軌道計算により、理論的に算出した。N$$_{2}$$O分子のN原子端に、さまざまな角度方向からO($$^{1}$$D)原子の近づくことができる。大きなポテンシャルの井戸が存在することがわかった。一方で、その接近する角度の違いで、反応経路上のエネルギー障壁の高さが変化することも判明した。これらの結果により、過去に報告されている実験結果を説明することが可能である。

論文

新しい耐放射線性、難燃性ケーブルの開発

萩原 幸; 森田 洋右; 小田 英輔*; 藤村 俊一*

FAPIG, 102, p.48 - 55, 1982/00

原研と古河電工(株)との共同研究「臭素化アセナフチレンおよびその縮合体を用いた難燃性ケーブルの開発」のまとめである。内容は(1)臭素化アセナフチレンおよびその縮合体の合成とその難燃、耐放射線性付与効果、(2)臭素化アセナフチレン縮合体による難燃エチレン-プロピレン-ジエンゴム絶縁ケーブルの試作とその特性、について記したものであり、先に発表されたJAERI-M 82-057「軽水炉型原子力発電所用電線、ケーブル絶縁材の難燃、耐放射線化に関する研究」の内容と同様である。

報告書

JRR-2の第2次出力上昇試験

神原 豊三; 宇野 英郎; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 高柳 弘; 藤村 勤; 森田 守人; 市原 正弘; et al.

JAERI 1045, 11 Pages, 1963/03

JAERI-1045.pdf:0.72MB

この報告書はJRR-2の第1次出力上昇試験後、設計出力10MWの出力上昇までの1つのステップとしての3MW,第2次出力上昇試験について記したものである。試験は昭和36年11月15日から開始され、11月29日に3MWに到達し、3MWでの連続運転を行って12月16日終了した。

口頭

稠密炉心の気液二相流流動特性に関する研究,1; 全体計画とデータベースの取得

大貫 晃; 玉井 秀定; 吉田 啓之; 柴田 光彦; 秋本 肇; 千年 宏昌*; 堀田 亮年*; 藤村 研*

no journal, , 

高稠密格子炉心の熱設計/安全解析ではサブチャンネル解析コードが使われるが、BWRで検証されてきた既存コードの高稠密体系への適用性に関する研究は少ない。本研究ではボイド率やバンドル内横方向の気液二相流流量配分といった稠密炉心に対する適用性を評価するうえでキーとなる流動特性を新たに取得した蒸気・水二相流実験データにより調べるとともに、サブチャンネル解析コードNASCAの適用性を評価した。本報告では全体計画と最高2.5MPaまでの範囲で行った蒸気・水二相流実験の内容を述べる。シリーズ発表第二報では区間平均ボイド率の特性を評価する。第三報では流量配分に対するNASCAの適用性を評価する。

口頭

ステンレス系高性能被覆管の照射後特性評価

井岡 郁夫; 石島 暖大; 木内 清; 木崎 實; 加藤 佳明; 藤村 研*; 小幡 宏幸*

no journal, , 

高純度オーステナイト系ステンレス鋼開発材の照射による環境割れに対する抵抗性と延性変化について調べた。試験片には、高純度25Cr-35Ni-0.2Ti鋼被覆管(UHP),18Cr-8Ni鋼被覆管(SUS304)を用いた。照射量は1.8dpa(1.5$$times$$10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$)、照射温度は約290$$^{circ}$$Cであった。照射による延性低下度を把握するため、高温引張試験を実施した。照射により、UHP管、SUS304管の引張強さは増加し、破断伸びは低下したが、SUS304既存照射データの範囲内であった。また、環境割れ抵抗性を評価するため、SSRT試験を実施した。本試験の照射量では、SUS304管は環境割れ感受性が確認されたが、UHP管は環境割れ感受性を示さないことが確認できた。

口頭

稠密格子炉心の気液二相流流動特性に関する研究,3; 流量配分に対するNASCAの適用性評価

千年 宏昌*; 堀田 亮年*; 大貫 晃; 玉井 秀定; 吉田 啓之; 柴田 光彦; 秋本 肇; 藤村 研*

no journal, , 

ロッドバンドル内の熱流動特性を評価する際、バンドル内の気液流量配分を把握することは重要である。サブチャンネル解析ではバンドル幾何形状の違いによる気液二相流の流量配分を相間摩擦やボイドドリフト等の物理モデルに基づき予測することができるが、稠密格子体系に対してはほとんど検証されていない。そこで本研究ではサブチャンネル解析コード(NASCA)を用いて気液二相流流量配分試験の予測性能を評価し、NASCAコードの稠密格子体系への適用性を検討した。その結果、試験部入口の径方向クォリティ分布が強い場合に課題はあるものの全体として20%程度の精度で出口クォリティ分布を予測できることがわかった。

口頭

改良界面追跡法による稠密炉心内流体混合量の評価

吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 大貫 晃; 秋本 肇; 堀田 亮年*; 藤村 研*

no journal, , 

高稠密炉心の熱設計にサブチャンネル解析コードを適用する場合、コードに含まれる相関式の適用性について検討する必要がある。本研究では、BWR体系に対して開発された流体混合を表す相関式の、高稠密炉心に対する適用性の検討の一環として、稠密炉心内の流体混合現象を改良界面追跡法による二相流詳細解析コードTPFITにより解析し、稠密炉心内の流体混合現象を詳細数値解析により評価できることを確認するとともに、流体混合量に及ぼす燃料棒間ギャップ幅の影響について検討を行った。

口頭

CuO$$_{2}$$リボン鎖を持つCs$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$の磁気相図と磁気構造

藤村 明央*; 安井 幸夫*; 井川 直樹; 吉田 幸彦*; 石垣 徹*; 河野 洋平*; 橘高 俊一郎*; 榊原 俊郎*

no journal, , 

CuO$$_{2}$$リボン鎖系Cs$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$は、同様の構造を持つRb$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$とは異なる磁気的基底状態をとる。そこで本報では、比熱測定によって、新たにCs$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$の磁気相図を作成した。その結果、ゼロ磁場中ではT$$_{N}$$=1.85Kで反強磁性体の磁気転移を示すことが分かった。さらに中性子散乱実験によってCs$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$の磁気構造と結晶構造を決定し、Rb$$_{2}$$Cu$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{12}$$との違いを議論する。

口頭

焼却炉内の放射性セシウムを含む廃棄物焼却過程の数値解析

柳瀬 眞一郎*; 杉杖 典岳; 石森 有; 横山 薫; 小原 義之; 高橋 信雄; Rong, D.*; 竹田 宏*; 河内 俊憲*; 高見 敏弘*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性物質(主にCs)で汚染された一般廃棄物の一部は、既存の焼却施設で焼却処理されている。ごみ焼却炉内では、燃焼に伴う高温加熱によって大部分のCsは揮発・気化され、ついで省エネ目的の熱回収等による放熱・減温過程でCsは凝集クラスター化され、排気ガス中の微粒子(焼却灰・ばいじん等)あるいはダクト・炉壁に付着すると考えられている。また、これらの微粒子は集塵装置(バグフィルタ等)で濾過・捕集され、焼却施設外へ拡散しないと考えられている。本研究では、ごみ焼却炉内のCs挙動を把握するため、(1)熱流体シミュレーションによるごみ焼却炉の計算モデルの開発、(2)焼却灰等へのCsの凝集・付着モデルの構築、(3)実機焼却炉のCs挙動の実証的研究を行ってきた。本報告では、これまでの成果を踏まえ、さらに数値流体力学的ないくつかの問題点を明らかにし、今後の本研究の目指すべき方向を検討する。

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