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光安 優典*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 199(14), p.1620 - 1625, 2023/09
被引用回数：2 パーセンタイル：31.60(Environmental Sciences)ESRを用いた線量計測を行う際は、ESRスペクトルを複数成分でカーブフィットし、炭酸ラジカル強度だけを抽出する必要がある。複数成分を同時にフィッティングする従来の方法では、うまく解析が収束しない例が見られ、その場合、当該個体の線量推定が不可能になってしまう。そこで、我々は複数成分のうち、主要な炭酸ラジカルと有機物ラジカルを最初にフィットし、そのあとに残りの成分をフィットする新しいアルゴリズムを開発して、より多くの個体のESRスペクトルを解析可能にすることを検討している。新しいアルゴリズムで福島県で捕獲した野生ニホンザルの歯を解析したところ、従来の方法では解析できなかった個体の炭酸ラジカル強度も抽出でき、線量推定可能になった。
石川 諒椰*; 鈴木 正敏*; 木野 康志*; 遠藤 暁*; 中島 裕夫*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 篠田 壽*; et al.
KEK Proceedings 2022-2, p.61 - 66, 2022/11
福島県の野生ニホンザルの肝臓・膀胱・大腿筋を用いて、低線量放射線による生物影響の要因と考えられる酸化ストレスとその防御機構である抗酸化活性のバランスを調べた。その結果、福島第一原子力発電所事故に起因する非常に低い線量率の放射線被ばくによって、事故から7年から10年が経過しても放射線に対する生物の応答反応が外部被ばく・内部被ばくに共通して持続すること、その変動傾向は臓器によって異なるものの、いずれも酸化ストレスと抗酸化機構が関連して変動する可能性が示唆された。
光安 優典*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; et al.
KEK Proceedings 2022-2, p.120 - 125, 2022/11
ESR線量計測法による低線量被ばくの評価においては、生体試料由来の試料の不均一さや低S/N比試料によるESR測定の不確実さなどのために炭酸ラジカル強度のばらつきが大きいことが問題となっており、これらの原因によってESR線量計測法の検出下限値の改善が困難であった。そこで本研究では、ESR測定時の石英管や試料の磁場中での設置方向など、あるいはS/N比向上のための繰り返し測定の回数などが、得られたESRスペクトルの多成分解析にどのように影響を及ぼすかを調べ、再現性の高い測定・評価方法を検討した。
林 好一*; Lederer, M.*; 福本 陽平*; 後藤 雅司*; 山本 裕太*; 八方 直久*; 原田 正英; 稲村 泰弘; 及川 健一; 大山 研司*; et al.
Applied Physics Letters, 120(13), p.132101_1 - 132101_6, 2022/03
被引用回数：5 パーセンタイル：33.16(Physics, Applied)The local structure around boron doped in a 6H-type silicon carbide (SiC) was investigated using neutron holography. Three dimensional atomic images reconstructed from multiple-wavelength holograms revealed the boron substitution for both silicon and carbon. To determine the boron locations accurately, we calculated holograms with varying occupancies of six different sites and fitted the image intensities with those obtained from the experimental holograms by the steepest descent method. As a result, it was found that boron atoms were selectively located at the Si-C-cubic site layer. Furthermore, boundaries right above the boron locations were suggested from the absence of atomic images in the upper region of the reconstruction.
光安 優典*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 小荒井 一真; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; et al.
KEK Proceedings 2021-2, p.91 - 96, 2021/12
歯のエナメル質中に放射線によって生成した炭酸ラジカルを指標にして、原爆の被ばく者やチェルノブイリ原子力発電所事故の被ばく者の線量推定に使用されてきたESR線量推定法を、野生ニホンザルに適用することを試みている。ニホンザルのエナメル質のESRを可能にするための分析前処理法を検討し、福島県で捕獲した野生ニホンザルの線量推定を行うとともに、ESR信号の解析方法などについて議論した。
佐々木 孔英; 三浦 柊一郎*; 福元 謙一*; 後藤 実; 大橋 弘史
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 6 Pages, 2021/08
高温ガス炉燃料用のCsトラップ材を開発するため、BiとSbを候補材としてCs-BiやCs-Sbをグラファイト吸収させた試験片を準備し、1500
Cまでの熱分析(TG)にて高温下における化学的安定性を評価した。実験の結果、Csは、BiよりもSbと化合することで1500C CTGを経ても良好な安定性を確認できた。なお、何れの試験片においても800Cから1000Cの領域で見られた急激な重量減少は、試験片からCs(沸点671C)が蒸発したためと考えられる。TG後のCs-Sb/グラファイト試験片中にCs-Sb析出物が見られ、その組成はCs
Sbと同定できた。この実験結果から、Sbはグラファイト中に分散させるCsゲッター材として機能し得ることが分かった。今後、高温ガス炉燃料へのCsトラップ材としての適用性を評価するためには長時間加熱試験の実施が求められる。
B
( =Yb, La) observed by multiple-wavelength neutron holography上地 昇一*; 大山 研司*; 福本 陽平*; 金澤 雄輝*; 八方 直久*; 原田 正英; 稲村 泰弘; 及川 健一; 松浦 航*; 伊賀 文俊*; et al.
Physical Review B, 102(5), p.054104_1 - 054104_10, 2020/08
被引用回数：10 パーセンタイル：42.52(Materials Science, Multidisciplinary)We have succeeded in visualizing the local atomic structures around Sm in B ( =Yb, La), in which a rareearth atom is located in the boron cage, using the newly developed technique for local structure investigations, multiple-wavelength neutron holography in a pulsed neutron facility. From the local atomic structures, we were able to clarify the behavior of Sm in the boron cage. Doped Sm in YbB
fluctuates within the boron cage with a mean displacement of 0.25(4) 
, while that of Sm in LaB is approximately 0.15 . The Sm doping causes the fluctuation of the first-nearest-neighbor B with a mean displacement of 0.28 , while its effect on La, Yb, and the rest of the boron atoms is negligible. These are the first observations of the local behavior of doped rare-earth atoms and B in rare-earth borides with boron cages.
鈴土 知明; 鬼塚 貴志*; 福元 謙一*
Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 27(6), p.064001_1 - 064001_15, 2019/08
被引用回数：19 パーセンタイル：61.36低温でのBCC金属の塑性は、らせん転位の移動に支配される。これらの金属結晶におけるらせん転位芯は非平面構造を有するため、その運動は複雑であり、予測不能である。例えば、密度汎関数理論(DFT)は、{
面上のすべりを予測するが、高温における実際のすべり面は予測から乖離してれており、そのメカニズムは何十年もの間の謎だった。本研究ではらせん転位運動を追跡する一連の分子動力学シミュレーションを実施し、実験で得られている滑り面の移行再現することに成功した。我々は、次に、Peierls障壁を超えて転位が移動する現象を精査するアルゴリズムを考案し、すべり面移行のメカニズムを発見した。すなわち、転位芯構造の変化がなくても、転位線の大きなゆらぎによって交差すべりのキンクペアが核形成されることを確認した。
佐々木 孔英; 藤村 凌太*; 谷垣 考則; 松原 正典*; 福元 謙一*; 宇埜 正美*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(2), p.139 - 146, 2017/02
被引用回数：8 パーセンタイル：53.87(Nuclear Science & Technology)「もんじゅ」で採用しているMOX燃料ピンを高燃焼度化するにあたって、燃焼に伴い発生する核分裂生成物(Fission Product: FP)による燃料被覆管内面腐食(FP腐食)を低減する必要がある。次世代の燃料被覆管候補材として析出強化型フェライト/マルテンサイト鋼や酸化物分散強化鋼などの高クロム鋼が有力とされており、その開発として照射損傷特性や高温強度の観点から材料組成や組織が最適化されてきた。一方、FP腐食に関しては、炉内試験(常陽, BOR-60, Phenix, FFTF)にて数十
mの減肉が確認されており、腐食量評価式にて目標燃焼度250GWd/tで約350m(被覆管厚さの約7割)もの腐食量が予測されているにも拘らず、被覆管材料開発に考慮されていない。これまでのFP腐食の基礎研究分野では腐食メカニズムが議論され、Cs-Te化合物と合金中のクロムやクロム炭化物との反応が主な腐食反応とされている。本研究では、耐FP腐食性向上のための基礎研究として、高クロム鋼中の炭化物分布とCs-Te腐食量との関係について調査した。本研究の結果、炭化物が結晶粒界に多く分布している材料組織は、そうでないものより腐食が進展しやすいことがわかった。
福元 謙一*; 鳴井 実*; 松井 秀樹*; 伊藤 和寛; 矢野 康英
Journal of Nuclear Science and Technology, 45(2), p.171 - 178, 2008/02
被引用回数：6 パーセンタイル：38.02(Nuclear Science & Technology)原子炉内の液体金属環境下における照射試験を実施するため、ナトリウムボンド型照射キャプセルを用いた照射技術を開発し、高速実験炉「常陽」で一連の照射試験を実施した。この研究を通して、ナトリウムボンド型照射キャプセルの設計・製作,キャプセルへのナトリウムの充填,「常陽」へのキャプセルの装荷,照射,照射済みキャプセルの取り出し、ナトリウムで満たされたキャプセルからの照射済み試料の取り出し及び照射済み試料のナトリウム洗浄が確立された。この照射温度が均一化されたナトリウムボンド型照射キャプセルを用いて、高純度のV-4Cr-4Ti合金(NIFS-Heat)の照射試験を実施し、その合金の照射クリープの挙動に関する知見を得た。
入江 吉郎; Dooling, J.*; Horan, D.*; Kustom, R.*; Middendorf, M.*; Pile, G.*; Bayley, D.*; Cross, G.*; Gardner, I.*; Glover, M.*; et al.
Proceedings of 10th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2006) (CD-ROM), p.321 - 323, 2006/00
広帯域で低出力インピーダンス第2高調波空洞が日米英の3か国協力により開発された。低出力インピーダンスの特性は、陽極からグリッド電極へのフィードバックループにより実現される。30オーム以下の出力インピーダンスをもつこのシステムは、周波数2.7
6.2メガヘルツ,繰返し周波数50ヘルツの条件で大電力試験を行い、安定した高電圧発生(加速間隙あたり12キロボルト)に成功した。英国ラザフォード研究所のISISシンクロトロンにこの装置を適用した場合、精度良いビーム平坦化が可能となり空間電荷力が緩和される。その結果、大強度陽子シンクロトロンにおけるビーム損失の低減に大いに役立つことが期待される。
福田 光宏; 倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 神谷 富裕; 及川 将一*; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.33 - 36, 2003/09
被引用回数：5 パーセンタイル：38.18(Instruments & Instrumentation)数百MeVの重イオンマイクロビームはバイオ研究に必要とされる重要なプローブである。原研AVFサイクロトロンでは、生体機能解明研究に適した260MeV 
Ne
マイクロビームのシングルイオンヒット技術の開発を行っている。ビーム径1mのマイクロビームを生成するためには、集束レンズでの色収差の影響を最小限に抑えるようにビームのエネルギー幅を
E/E=0.02%にする必要がある。サイクロトロンビームのエネルギー幅は加速電圧波形と位相アクセプタンスに依存し、正弦波を用いた従来の加速法では0.1%が通例である。第5高調波電圧を基本波電圧に重畳することによりエネルギー利得の均一化に必要なフラットトップ電圧波形を作ることができ、エネルギー幅の最小化が実現される。そこで、既設の基本波共振空洞に連結し、基本波周波数の5倍の周波数帯域(55-110MHz)の第5高調波を発生させるための同軸型共振空洞を設計・製作した。パワー試験において、ディー電極の端部に設置した加速電圧ピックアップ電極からの信号をモニターすることにより、第5高調波電圧が基本波電圧に正常に重畳されていることを確認した。
福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 上松 敬; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; et al.
Review of Scientific Instruments, 74(4), p.2293 - 2299, 2003/04
被引用回数：14 パーセンタイル：57.74(Instruments & Instrumentation)3種類の加速ハーモニクスモード(h=1,2,3)を有するエネルギー可変・加速粒子多種類型AVFサイクロトロンにおけるイオンビームのエネルギー幅最小化に最適なフラットトップ加速システムの検討を行い、基本波加速電圧にその5倍の周波数を持つ高調波電圧を重畳する方法が最適であることを理論的に明らかにした。第5高調波を用いたフラットトップ加速は、高調波電圧発生に必要な増幅器パワーと共振空洞内の消費パワーを最小化し、1ターン当たりのエネルギー利得を増大させるという特長を持っている。そこで、原研AVFサイクロトロンにおいては、ビーム径1mのマイクロビーム形成を実現するため、ビームエネルギー幅を0.02
以下に最小化するフラットトップ加速システムの仕様検討を行い、加速電圧安定度の許容値が基本波2
10
以下、第5高調波110
以下、加速電圧位相安定度許容値が0.2以下、磁場安定度許容値が1.910
以下であることを定量的に示した。本仕様を踏まえ、コールドモデル試験及び電磁場解析コードMAFIAを用いた計算により、コンパクトで省パワー性に優れた第5高調波発生用共振空洞を設計した。
Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 内海 隆行*; 福本 一郎; 田島 俊樹; 斉藤 文一*; 弘中 陽一郎*; 中村 一隆*; 近藤 健一*; 吉田 正典*
Physical Review E, 62(5), p.7232 - 7240, 2000/11
被引用回数：52 パーセンタイル：85.39(Physics, Fluids & Plasmas)超短パルスレーザー照射固体ターゲットから放出されるkeV領域のX線の特性を解析した。実験では強度10
W/cm
,パルス幅42fsのレーザー光で照射されたCuターゲットから放出される、2~10keVのK
線を含む領域と、10~40keV領域の制動放射のスペクトルを測定した。シミュレーションはASEプリパルスによるプラズマ生成を流体コードで、プラズマと高強度レーザーの相互作用をPICコードで、X線放射をモンテカルロコードで計算することで行った。計算は実験のスペクトルをよく再現し、高強度レーザー照射で高速電子が発生するが、照射時間が緩和時間より短いのでエネルギー分布の高エネルギー側(~30keV)にカットオフが生じることが初めて明らかになった。またより高強度域での吸収や高速電子生成機構について議論した。
木下 智見*; 阿部 弘亨; 前田 真一*; 福元 謙一*
Journal of Nuclear Materials, 219, p.152 - 160, 1995/00
被引用回数：13 パーセンタイル：75.35(Materials Science, Multidisciplinary)共有結合性およびイオン結合性結晶中の照射欠陥形成過程に対する、カスケード、点欠陥、イオン化の相乗効果について理解するために、イオン・電子同時照射実験を行い、解析した。共有結合性結晶では、イオン照射に伴いカスケードのコントラストが電子顕微鏡にて観察された。そして同時照射によるコントラストの消滅がみられ、点欠陥の照射誘起または励起拡散によるものであることが判った。一方、イオン結晶ではカスケードのコントラストは観察されなかったが、重照射により転位ループが観察された。転位ループ形成過程に対するイオン・電子同時照射効果はみられず、材料内に均一にイオン化を引き起こすような照射は、転位ループの核形成・成長過程に重要ではないことが解った。
光安 優典*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; et al.
no journal, ,
野生ニホンザルの被ばく線量を計算で推定する場合、サルの捕獲地点の空間線量率と個体の年齢の情報だけを利用することがほとんどである。一方、捕獲個体の筋肉などをGe半導体検出器で測定すると体内にCs-134やCs-137が含まれているので、正しい推定にはこれらの放射性核種からの放射線による被ばくも考慮する必要がある。そこで本研究では、空間線量率と年齢から推定した被ばく線量に加え、体内のCsからの被ばくも考慮することで計算推定値がどのように変化するかを検討し、ESRを用いた被ばく線量の実測値との比較を行った。
岡 壽崇; 鈴木 正敏*; 高橋 温*; 佐藤 拓*; 光安 優典*; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; et al.
no journal, ,
原子力災害時のヒト・動物の個体ごとの被ばく線量を推定する電子スピン(ESR)線量計測法の高度化と、それを用いた被ばく線量推定を行っている。本研究では、福島県の高線量率地域で捕獲された野生ニホンザルの外部被ばく線量を推定した。14頭の野生ザルの被ばく線量は、以前報告した7頭の被ばく線量と同等であり、当該地域で捕獲されるサルの外部被ばく線量は最大でも300mGy程度であると推察された。また、従来使用されているスペクトル分離ソフトを用いた線量推定の結果と、我々が新規開発した分離ソフトを用いた線量推定の結果との比較についても議論する。
岡田 祐次; 光井 研人; 牛島 寛章; 冬島 拓実; 仁尾 大資; 石島 暖大; 加治 芳行; 遠藤 泰一; 松井 義典; 中村 剛実; et al.
no journal, ,
2050年カーボンニュートラル実現に向け、CO
を排出しない原子力エネルギーの活用が不可欠であり、軽水炉の長期利用や次世代革新炉の開発が求められている。しかし、JMTRの廃止により国内の照射試験基盤が縮小する中、JRR-3の垂直照射設備における温度制御照射試験の再構築が必要となった。令和3年の再稼働以降、設備の更新と技術者育成が進められ、令和5年度には高精度な照射設備の整備とキャプセルの設計・製作を実現し、令和6年度には2件の照射試験を完遂した。今後は、低コスト・短納期のキャプセル開発を進め、より効率的な照射試験体制の確立を目指すとともに、高温領域での照射や照射量評価に対応可能な人材の育成にも取り組む。
野志 勇介*; 佐々木 孔英; 福元 謙一*
no journal, ,
高温ガス炉の炉心から放出されるCsは従来の燃料被覆層による物理的バリアを貫通し、原子炉1次系の沈着放射能の9割となる。そこで、予め燃料内にCsゲッター材を添加し、発生するCsを炉心内で化学的に不動化させることを着想した。実用化できれば1次系放射能は約9割削減となり、需要地近接立地の追求、プラント物量削減など多大な恩恵が期待できるとともに、他国競合には無い国産高温ガス炉の"強み"を新たに獲得する。本研究では、まずCs捕獲試験として、Ar中でCsゲッター候補材と黒鉛の混合粉末と単体Csを坩堝に入れ、石英管封入し、670度1h(Ar中)で加熱した。次にCs保持試験として、同試料の1600度1h(空気中)の加熱試験を実施した。試験後は元素分析や結晶構造分析を実施したところ、Csゲッター候補材AlO・3SiOは、Csと反応しCsAlSiOを形成することで過酷事故時の燃料中(1600度/空気中)でもCs保持可能なことを明らかにした。今後、Csゲッター材添加燃料の製造技術開発、導入による炉心影響評価、プラントへの実益評価など、産業界へのマーケティングに資する実用化研究を進める予定である。
端 邦樹; 河 侑成; 岡田 祐次; 牛島 寛章; 光井 研人; 冬島 拓実; 渡邊 勝哉; 中村 剛実; 外山 健; 福元 謙一*; et al.
no journal, ,
原子炉圧力容器(RPV)の経年劣化事象として中性子照射脆化が知られている。実機監視試験データの蓄積により60年またはそれを超えるような照射量のデータも得られている。一方で、監視試験データは実プラントの材料や照射条件に限定されるため、種々のパラメータの影響評価や脆化メカニズム研究等への活用には不向きな面がある。したがって、照射脆化の科学的な理解の深化のためには、研究炉を用いた照射試験設備が必要であり、現在検討中の新試験研究炉の垂直照射設備への期待は大きい。また、原子力機構では、これまでJMTRにおいて、照射脆化に係る試験だけではなく、冷却水中での荷重付加が必要となる照射誘起応力腐食割れ(IASCC)に係る試験等、多くの試験技術を有していた。国際的な照射試験ニーズも踏まえると、これらの試験技術の継承や高度化を進めるとともに、照射後試験まで含めた一連の照射研究基盤を整備する必要がある。そこで、約14年間停滞していた材料照射試験技術をJRR-3において復活させ、新試験研究炉へと繋ぐための技術継承を進めている。本発表では、JRR-3において実施したRPV鋼の照射試験及び廃棄物安全試験施設WASTEFを活用した照射後試験の状況について紹介する。電気技術規程JEAC4216-2015に準拠して微小破壊靭性試験片を用いた照射後試験を行ったところ、破壊靭性の指標となる破壊靭性参照温度T0が-69Cと得られた。これは過去に同一材料をハルデン炉で照射したときと同等の結果であり、今回のJRR-3照射試験で既往研究と同等の結果が得られることが確認できた。
