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長谷川 健太; 後藤 一郎*; 宮崎 康典; 安倍 弘; 渡部 創; 渡部 雅之; 佐野 雄一; 竹内 正行
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 5 Pages, 2023/05
JAEA has been working on development of extraction chromatography technology for recovery of trivalent minor actinides (MA(III): Am, Cm) from high-level radioactive waste generated in reprocessing of spent fuel. The technology utilizes porous silica particles with about 50 micrometre diameter for support of adsorbents. The particles are coated by styrene-divinylbenzene copolymer, and an extractant for MA recovery is impregnated into the polymer. Pressure drop of the packed column depends on characteristics of the particle (diameter, uniformity and pore size). Large pressure drop of the column is not favorable for safety assessment of the technology although a certain level of the pressure drop is indispensable for excellent separation performance. In this study, spray drying granulation experiments and fundamental characterization of the product particle were carried out to find optimal specs of the particle and conditions of the granulation operation.
川崎 浩平; 小野 高徳; 柴沼 公和; 後藤 健太; 會田 貴洋; 岡本 成利; 品田 健太; 市毛 秀和; 高瀬 龍弥; 逢坂 悠樹; et al.
JAEA-Technology 2022-031, 91 Pages, 2023/02
JAEA-Technology-2022-031.pdf:6.57MB
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構が平成30年12月に公表したバックエンドロードマップにおいては、核燃料サイクル工学研究所内の施設の廃止措置に伴い、核燃料物質をプルトニウム燃料第三開発室(以下「Pu-3」)に集約し、長期的に安定・安全に貯蔵する計画である。核燃料物質の集約化の一環として、Pu-3において非密封のプルトニウム・ウラン混合酸化物(Mixed Oxide、以下「MOX」)粉末を熱処理ペレット化し、封入棒へ充填、密封し、集合体形状に組立て、集合体・保管体貯蔵設備に保管する「保管体化」を計画し、新規制基準を踏まえた保管体化に係る核燃料物質使用変更許可を取得した。この保管体化に当たっては、施設のリスク低減のため、ペレット製造工程内で取り扱うことができるプルトニウム量(熱処理ペレット以外の性状で蓋付きの粉末搬送容器に収納されていない状態の量)を50kgPu以下に制限することから、保管体化の処理の起点となる粉末の秤量及び均一化混合の工程を担う設備を小バッチサイズに対応させた「粉末秤量・均一化混合設備」を開発・設置し、下流の各工程設備での取扱量を小さくすることとした。粉末秤量・均一化混合設備の開発に当たっては、これまでのMOX燃料製造設備の運転・保守経験に基づく故障データを設計に反映し、信頼性・保守性をより向上させた。粉末秤量・均一化混合設備は、令和4年2月よりMOX粉末を使用した運転を開始し、約半年間の運転実績において故障データを反映した設計の妥当性が確認されている。本報告書は、粉末秤量・均一化混合設備の開発を通じて得られた知見と約半年間の運転実績を踏まえた設計の評価及び今後の設備開発における課題をまとめたものである。
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 田中 翔也*; L
guillon, R.*; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; Vermeulen, M. J.; et al.
Physical Review Letters, 119(22), p.222501_1 - 222501_6, 2017/12
被引用回数：50 パーセンタイル：91.08(Physics, Multidisciplinary)JAEAタンデム加速器施設で行った
O+
U反応における多核子移行チャンネルを用いた実験により、
U, 
Np、および
Puの核分裂質量分布を励起エネルギー10
60MeVにおいて測定した。これらのうち、
U, 
Npのデータは本実験により初めて観測された。原子核の殻効果の減衰によって対称分裂すると予想されていた高励起エネルギーにおいても、質量分布が非対称を示すことがわかった。搖動散逸定理に基づく動力学モデル計算との比較から、この振る舞いはマルチチャンス核分裂によるものであることを明らかにした。
Am at neutron energies below fission threshold廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 牧井 宏之; 西中 一朗*; 太田 周也*; 永山 達郎*; 田村 信行*; 後藤 真一*; Andreyev, A. N.; Vermeulen, M. J.; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 856, p.133 - 138, 2017/06
被引用回数：5 パーセンタイル：44.54(Instruments & Instrumentation)Fission and capture reactions were simultaneously measured in the neutron-induced reactions of Am at J-PARC. Data were taken with the TOF method in 
= 0.120 eV. The fission events were observed by detecting prompt fission neutrons using liquid organic scintillators. The capture reaction was measured by detecting 
rays from the compound nuclei using the same detectors, where the prompt fission neutrons and capture rays were separated by a pulse shape analysis. The cross sections were obtained by normalizing the relative yields at the first resonance to evaluations or other experimental data. The ratio of the fission to capture cross sections at each resonance is compared with those from an evaluated nuclear data library and other experimental data. Some differences were found between the present values and the library/literature values at several resonances.
O + 
Th reactionLguillon, R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; et al.
Physics Letters B, 761, p.125 - 130, 2016/10
被引用回数：40 パーセンタイル：92.94(Astronomy & Astrophysics)It is shown that the multinucleon transfer reactions is a powerful tool to study fission of exotic neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle-capture or heavy-ion fusion reactions. In this work, multinucleon transfer channels of the O + Th reaction are used to study fission of fourteen nuclei 
Th, 
Pa, and 
U. Identification of fissioning nuclei and of their excitation energy is performed on an event-by-event basis, through the measurement of outgoing ejectile particle in coincidence with fission fragments. Fission fragment mass distributions are measured for each transfer channel, in selected bins of excitation energy. In particular, the mass distributions of 
Th and 
Pa are measured for the first time. Predominantly asymmetric fission is observed at low excitation energies for all studied cases, with a gradual increase of the symmetric mode towards higher excitation energy. The experimental distributions are found to be in general agreement with predictions of the fluctuation-dissipation model.
二澤 宏司*; 米田 安宏; 上野 剛*; 村上 博則*; 岡島 由佳*; 山本 健一郎*; 仙波 泰徳*; 上杉 健太朗*; 田中 義人*; 山本 雅樹*; et al.
Journal of Synchrotron Radiation, 20(2), p.219 - 225, 2013/03
被引用回数：12 パーセンタイル：54.28(Instruments & Instrumentation)シリコン(111)結晶を用いた放射光X線のサジタル集光を行った。結晶弯曲時に生じるアンチクラシカル歪みを軽減するために溝型結晶を用いたが、この結晶には理想的な凹面曲げを実現するために結晶の外形寸法に黄金比と呼ばれる律速があると信じられてきた。しかし、我々は、この従来の黄金比を大きく逸脱するアスペクト比の結晶においても良好なサジタル集光が可能であることを示した。理論上、偏光電磁石ビームラインの発光点サイズと同等のビームサイズまで集光可能であるため、この手法はタンパク構造解析などにも広く適用することが可能である。
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：184 パーセンタイル：99.44(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：8 パーセンタイル：49.7(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
城 隆久; 後藤 健博; 矢吹 健太郎; 池上 和律; 宮川 高行; 毛利 哲也; 久保 篤彦; 北野 彰洋; 中川 浩樹; 川村 義明; et al.
JAEA-Technology 2010-052, 84 Pages, 2011/03
JAEA-Technology-2010-052.pdf:17.14MB
高速増殖原型炉もんじゅは、平成7年12月に発生した2次主冷却系ナトリウム漏えい事故後、運転を停止していたが、平成22年5月6日に14年5か月ぶりに性能試験を再開した。性能試験は、3段階に分けて実施していく計画であり、その最初の段階の炉心確認試験を78日間に渡って実施し、同年7月22日に終了した。炉心確認試験は、制御棒価値,プラント内外の空間線量当量率,冷却材やカバーガスの純度確認及び1次主冷却系循環ポンプのコーストダウン特性を測定する試験等、合計20項目の試験で構成される。平成22年5月8日に臨界を達成、長期停止・燃料交換後炉心でも十分な精度で臨界予測が可能であることを実証した後、国の使用前検査により安全上の技術基準を満足していることを確認した。その後、研究開発を目的とした試験を行い、おもに零出力炉物理特性(特に、Am-241を多く含む炉心の特性)の把握に資するデータを収集した。また、日本原子力学会を通じて大学等から提案のあった未臨界度の測定法を検討するための試験も実施するとともに、中性子計装の健全性確認のための測定や核出力校正の確認、1次主冷却系循環ポンプコーストダウン特性確認等を実施した。
林 孝夫; 落合 謙太郎; 正木 圭; 後藤 純孝*; 沓掛 忠三; 新井 貴; 西谷 健夫; 宮 直之
Journal of Nuclear Materials, 349(1-2), p.6 - 16, 2006/02
被引用回数：10 パーセンタイル：56.98(Materials Science, Multidisciplinary)核反応分析法(NRA)を用いてJT-60Uダイバータ部のプラズマ対向壁に用いられている炭素タイル中の重水素保持量深さ分布を測定した。最も重水素濃度が高かったのは外側ドームウィングタイルでD/
Cの値は0.053であり、その重水素蓄積過程は炭素-重水素の共堆積によるものと推定された。また外側及び内側のダイバータターゲットタイルにおいてはD/Cは0.006以下であった。軽水素を含めた水素同位体の濃度については、NRA及びSIMS分析結果からドーム頂部タイルの(H+D)/Cを0.023と推定した。一方OFMC計算を用いてNBIで入射した高エネルギー重水素がドーム領域に打ち込まれることを示した。また重水素の打ち込みや炭素との共堆積などによる重水素蓄積は、タイルの表面温度や損耗・堆積などの表面状態の影響を受けることを示した。重水素保持量深さ分布,SEM分析及びOFMC計算により、重水素分布はおもに重水素-炭素の共堆積,重水素イオンの打ち込み及びバルクへの拡散の複合したプロセスにより決まることを明らかにした。
正木 圭; 杉山 一慶*; 林 孝夫; 落合 謙太郎; 後藤 純孝*; 柴原 孝宏*; 廣畑 優子*; 大矢 恭久*; 宮 直之; 田辺 哲朗*
Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.553 - 559, 2005/03
被引用回数：26 パーセンタイル：84.04(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uにおいて、DD反応で生成されたトリチウム及び重水素のプラズマ対向壁への蓄積分布を評価し、真空容器内での水素同位体挙動を調べた。(1)プラズマ対向壁に蓄積されたトリチウムのIP及び燃焼法による測定と、損耗及び再堆積測定から以下の結果を得た。ドーム頂部でトリチウム濃度が最も高く、厚い堆積層が存在する内側ダイバータ部では低かった。(2)この結果とOFMC解析結果から、JT-60Uで得られたトリチウム分布は、DD反応で生成された高エネルギー(1MeV)トリチウムがリップルロスによりプラズマから損失し、エネルギーをあまり失うことなく壁に深く入射されたものであることが明らかとなった。(3)NRAによる重水素蓄積量測定結果では、プラズマ対向壁における重水素分布は、トリチウム分布と異なり、最も高い重水素蓄積量を示したドーム外側ウイングでもD/C0.05と低い値を示した。厚い堆積層の存在する内側ダイバータではさらに低く、D/C0.01以下であった。いずれの結果も、共堆積により多くのトリチウムが残留するJETのトリチウム分布とは大きく異なり、JT-60Uプラズマ対向壁における水素同位体の挙動は、それぞれの粒子のプラズマ対向壁への入射分布及び壁(炉内構造物)温度の影響を受けていることを示すものである。
落合 謙太郎; 林 孝夫; 沓掛 忠三; 後藤 純孝*; 正木 圭; 新井 貴; 宮 直之; 西谷 健夫
Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part1), p.836 - 839, 2004/08
被引用回数：4 パーセンタイル：29.26(Materials Science, Multidisciplinary)FNSでは重陽子加速器ビームによる核反応分析法を用いて、黒鉛実機ダイバータ表面のDとTの保持量及び深さ分布について測定を行った。測定対象である黒鉛ダイバータは2つである。利用核反応と検出荷電粒子はD分布測定の場合、D(d,p)T核反応によるプロトン粒子を、T分布測定の場合はT(d,
)n核反応による粒子である。D(d,p)T核反応によるプロトンとトリトン及びC(d,p)
Cのプロトンのスペクトルピークが得られており、その検出エネルギーは計算で求まる試料表面からの放出エネルギーとよく一致していることから、重水素が試料表面から
mオーダーで深く堆積していることが明らかとなった。これらの収量から重水素の平均保持量は内側ダイバータで約1
10
cm
であり、トリチウムベータ線の放射能は18kBq/cm
に相当するという結果を得た。また350keV入射のみアルファスペクトルを得ている結果から、トリチウムの深さ分布については母材2mより深い位置にあると考えられる。
田中 浩道; 吉田 登; 伊藤 幸弘; 神原 理; 岩橋 孝明; 帷子 朝彦*; 五島 毅*; 室屋 孝司*; 佐々木 泰三*; 町田 浩一*; et al.
no journal, ,
MLF供用運転時に実験データの確実な取得のため、中性子実験機器の電気ノイズに対する耐性を見積もっておく必要がある。そのためにクレーン,チョッパー等の機器の運転に同期した電源ライン及びグランドラインのノイズ評価を行った。これらの評価を行った結果、シャッターの誤操作の復旧など、非常に重要な成果が得られた。
Li+
W反応で観測された質量非対称核分裂田村 信行; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 西中 一朗; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Lguillon, R.; Smallcombe, J.; Andreyev, A. N.; 大槻 勤*; et al.
no journal, ,
原子力機構・先端基礎研究センターでは、陽子過剰核
Hgにおいて質量非対称な核分裂を観測し、アクチノイド原子核以外にも質量非対称分布を示す新たな領域が独立して存在することを明らかにした。理論によれば、鉛より軽い元素の中性子過剰核側に新たな質量非対称核分裂を示す原子核が存在するとされた。これを確認することを目的とし、本実験研究では、Li+W反応で生成される原子核の質量数分布を測定した。比較実験のため、Li+
W反応も調べた。実験は、原子力機構タンデム加速器施設で行った。この結果、Li+W反応において質量非対称分裂を観測した。解析の結果、Liのブレークアップによって生成された
HがWに吸収されてできる
Reが質量非対称分裂の原因であると考えられた。
田村 信行; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; 木村 敦; 太田 周也*; Andreyev, A. N.; Vermeulen, M.*; Gillespire, S.*; et al.
no journal, ,
原子炉の運転に伴って長寿命のマイナーアクチノイド(MA)が生成する。このMAを分離・核変換することで将来にわたる環境への放射線影響を低減することが重要となっている。このための核変換炉を構築するため、MAの中性子入射断面積を高精度で測定する必要がある。本研究では、中性子誘起核分裂および中性子捕獲断面積を同時に測定する方法を開発し、これを用いてAmのデータを取得した。中性子飛行時間分析法を用いた本実験は、J-PARC/MLFのBL04コースで行った。核分裂事象を決定するため、即発中性子を有機液体シンチレータで検出した。この検出器を用いて捕獲反応で放出される線も検出した。線と中性子は、波形弁別法によって区別した。測定で得られた低エネルギー側の3つの共鳴のうち、捕獲断面積は従来の測定によく一致したものの、第2共鳴の核分裂断面積は従来より高い値を得た。核分裂および捕獲断面積を同時に測定する手法を見出したのは本研究が初めてであり、核データの高精度化につながる成果である。
82 nuclei at the JAEA Tandem FacilitySmallcombe, J.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 田村 信行*; 後藤 真一*; 大槻 勤*; Andreyev, A.*; et al.
no journal, ,
Recent 
-delayed fission studies of proton rich Hg showed the fission to be dominated by asymmetric fragment masses, in contrast to initial predictions. Models of the potential-energy surface for the path toward scission showed a lower fission barrier for an asymmetrically deformed Hg volume. As a probe of this theoretical interpretation, fission of Hg was induced through the symmetric reaction 
Z
Z. Mass and energy distributions of fragments for a series of bombarding energies were recorded using 2 MWPCs. As a continuation of Z 
fission studies, fission induced in the Li
W reactions were measured. Near A190 a new region of asymmetric fission is predicted to emerge as one moves towards neutron rich nuclei. In preliminary investigations mass asymmetry was observed in fragments of the Li
W reaction. However, fragment kinematics were inconsistent with fission of 
Ir formed by fusion. A follow up experiment was conducted in an attempt to confirm the first observation of fission induced by the Li breakup-fusion reaction W
Li,
He
Re. Experimental details and initial results will be presented.
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; Lguillon, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; Orlandi, R.; Smallcombe, J.; 石井 哲朗; 塚田 和明; 浅井 雅人; et al.
no journal, ,
We have developed a measurement system for the multi-nucleon transfer reaction and been studying fission of short-lived minor actinides and neutron-rich nuclides. The experiment was performed at the tandem accelerator facility of Japan Atomic Energy Agency where targets of U, Th, 
Cm were irradiated with O beams. In this experiment, more than ten nuclides were excited up to few tens of MeV at a time. Projectile-like scattered particles after the multi-nucleon transfer reaction were detected and identified using a 
E-E silicon telescope. The mass distribution was deduced from the time difference between two fission fragments from the compound nucleus which were detected using two pairs of multi-wire proportional counters. Neutrons accompanied by fission were also measured using liquid scintillators placed around the reaction chamber. In the nucleon transfer reaction, the axis of the angular-momentum transfer can be determined from the direction of the scattered particle. This is one of the most different point from the neutron/ion-induced fusion-fission reaction where only the plane on which the axis lies can be determined. The fission angular distributions with respect to this axis as well as the mass yield, the prompt neutron multiplicity and so on will be presented.
O+Cm反応における核子移行核分裂の測定廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; Lguillon, R.; Smallcombe, J.; 西中 一朗; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; 千葉 敏*; 大槻 勤*; et al.
no journal, ,
短寿命アクチノイド核種や中性子過剰アクチノイド核種の核分裂を研究するために、我々は多核子移行反応測定システムを構築し、O+U, O+Th反応における多核子移行核分裂の測定を行ってきた。今回はO+Cm反応の測定を行い、
Cm, 
Bk, 
Cfの核分裂質量分布を得た。実験は原子力研究開発機構のタンデム加速器施設で行った。エネルギー162MeVに加速したOビームを、ニッケル箔に電着したCm標的に照射することでさまざまな複合核を合成した。核子を移行した後の散乱粒子を、シリコン検出器を使って同定することで、複合核の核種を知ることができる。2つの核分裂片を多芯線比例計数検出器を使って、散乱粒子と同時計測することで、合成した複合核の核分裂を観測した。
Cm, 
Bk, 
Cfの核分裂質量分布は本測定により初めて得られた。
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 西中 一朗; 牧井 宏之; 池添 博*; Orlandi, R.; Lguillon, R.; 塚田 和明; 浅井 雅人; 永目 諭一郎; et al.
no journal, ,
原子核に重イオンを衝突させたとき、入射核が標的核から多数の核子を受け取り、複合核を形成せずに核分裂(準核分裂)する場合や、複合核を形成して核分裂(融合核分裂)する場合がある。これらを弁別する手法を確立するために、原子力機構タンデム加速器施設を使用し、準核分裂および融合核分裂のメカニズムを調べてきた。Uに種々の原子核を衝突させ、合成した複合核の核分裂質量分布を測定した。取得した質量分布を、動的計算と比較した結果、よい一致を得た。この理論では原子核のポテンシャル上を系がどのように時間発展していくかを追跡できるため、融合核分裂が全核分裂にしめる割合(融合確率)を計算できる。得られた融合確率により、重元素合成断面積の実験結果をよく再現できた。すなわち重イオン入射反応において系が複合核を形成するか否かを知るための手法を確立した。さらに我々は、多核子移行反応を用いた核分裂の研究を行っている。これまでに、Th, U, 
Np, Cm標的にOビームを照射し、広い核種・励起エネルギー領域で複合核を合成し、その核分裂における質量分布などを測定した。一度の測定で約20核種を合成できることが多核子移行反応の利点であり、その半数程度の核種の核分裂質量分布は本研究により初めて得られた。これまでに一部の核種では質量分布の測定結果を先の理論計算により再現できることを確認した。今後さらなる比較を行い、理論計算の改良・適用領域の拡大が期待できる。
佐藤 哲也; 金谷 佑亮*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 長 明彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; et al.
no journal, ,
103番元素ローレンシウム(Lr)は、強い相対論効果の影響により、その電子配置が周期表から予想される[Rn]
ではなく、[Rn]
となることが理論的に予想されている。Lrが最外殻電子軌道として7
を持つ場合、その揮発性はd軌道に価電子を持つルテチウム(Lu)と比べて高くなる可能性が指摘されている。本研究では、Lr原子の金属表面への吸着挙動を観測することで、Lrの揮発性について検討した。Cf(
B, 4n)反応によって合成した
Lr(半減期27秒)を、オンライン同位体分離器(ISOL)に装着した表面電離イオン源を用いてイオン化し、イオン化効率を決定した。表面電離に関わる金属表面としてはタンタル(Ta)を用いた。得られたイオン化効率と、吸着がないと仮定した場合の推定イオン化効率との比rをイオン源温度範囲26902085 Kにおいて求めた。その結果、イオン源温度の低下に伴ってLrについて求めた比rの減少が見られた。Ta表面に対する吸着エンタルピーが大きいLuやTbでも同様の傾向が見られたことから、LrはTa表面に対してLuやTbと同様な吸着性を示すことが示唆された。
