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論文

Development of performance assessment models for glass dissolution

後藤 考裕*; 三ツ井 誠一郎; 高瀬 博康*; 黒澤 進*; 稲垣 学*; 柴田 雅博; 石黒 勝彦*

MRS Advances (Internet), 1(63-64), p.4239 - 4245, 2016/00

原子力発電環境整備機構と原子力機構は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマを対象に2011年度から共同研究を進めている。我々は、この共同研究の一環として、鉄オーバーパックの腐食に伴うFeケイ酸塩の生成やオーバーパックの亀裂内の腐食生成物を通じたSiの移行など、様々なプロセスを考慮したガラス溶解モデルを開発している。モデル開発の目的は、ガラス溶解に関連するプロセスの相対的重要度の評価及び説得力のあるセーフティケースの作成に向けた更なる研究開発課題の特定である。感度解析では、1千年から1千万年を超える範囲のガラス固化体寿命が見積もられた。これはFeケイ酸塩の生成やガラス変質層内の物質移行特性など、主要なプロセスに関する現時点での理解に不確かさによるものである。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,3; NUMO-JAEA共同研究報告書(2013年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.

JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB

原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化; NUMO-JAEA共同研究報告書(2011年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB

原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。

論文

ユーグレナにおける$$gamma$$線耐性と重イオンビーム耐性の概日リズムの比較検討

Bolige, A.*; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦*; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 後藤 健*

JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 117, 2008/03

本研究では、${it Euglena gracilis}$ Zにおける$$gamma$$線耐性と重イオンビーム(以降Cイオン)耐性の概日リズムを明らかにした。恒暗恒温の下で両耐性とも概日リズムを示したが、最強位相は主観的真昼より2-4時間前であった。このリズムはどの線量を用いても認められたが、振幅は半数致死線量付近で最高となり、$$gamma$$線で45%、Cイオンで20%ほどであった。また、照射時の温度にかかわらず生存率は不変であった。UV耐性の場合と同じく放射線耐性も酵素的防御反応には依存しない。これに対し、照射後の温度は生存率を大きく左右し、温度依存的な生命活動が死を促進する可能性が示された。$$gamma$$線耐性やCイオン耐性を増強する抗酸化剤は微妙に異なるが、還元型グルタチオン+システイン+$$beta$$カロテンが最適な組合せである点で互いに共通し、UVB耐性ともUVC耐性とも異なる抗酸化機作を示唆した。ただし、低線量の場合は非酵素的な抗酸化能だけで説明できるが、高線量照射の場合には抗酸化能以外の要因も関係している。また、Cイオン照射の場合には、FITCデキストランの取り込みが認められたため、致死に対して生体膜損傷が関与している可能性が示唆された。

論文

Ge/Si(111)-7$$times$$7ヘテロエピタキシャル成長におけるストレスその場測定

朝岡 秀人; 山崎 竜也; 社本 真一; Arnoldo, A.*; 後藤 成一*; 末光 眞希*

表面科学, 28(9), p.500 - 503, 2007/09

Si/Geのヘテロエピタキシャル成長において格子定数のミスマッチに起因したストレスが界面に発生し、半導体特性や、ナノドット生成に大きな影響を及ぼすため、応用の観点からも詳細なストレス遷移の理解が重要となる。われわれはSi表面上のGeヘテロ成長過程における原子層オーダーのストレス遷移と、反射高速電子回折(RHEED)法を用いた表面構造・成長形態遷移に関する同時観測を行った。その結果、1原子層未満の初期成長とともに明瞭な圧縮応力が観測され、さらには3次元ナノドットへの成長モードへのストレス・表面形態の遷移過程を詳細に捉えることに成功した。

論文

ユーグレナにおける$$gamma$$線耐性と重イオンビーム耐性の概日リズム

Aoen, B.*; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 後藤 健*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 120, 2007/02

概日リズムはシアノバクテリアからヒトまで普遍的に存在する生物の重要な特性であり、予知的な環境適応として機能している。ユーグレナ(${it Euglena gracilis}$ Z)では、UVC耐性やUVB耐性、及び抗酸化能の全般(脂溶性and/or水溶性の一重項酸素消去能・ヒドロキシルラジカル消去能)が主観的真昼に最大となるよう概日リズムによって制御されている。ただし、主観的真昼より2$$sim$$4時間前に最大抗酸化能を示す弱い成分も認められる。ストレス因子や時間因子の全くない恒常環境で、生物の放射線耐性や重イオン耐性がどのような経時変化を示すのか、全く未知である。ユーグレナを用いて$$gamma$$線及びCイオンビーム照射に対する耐性に及ぼす概日リズムの影響を調べた結果、低線量で照射の場合、$$gamma$$線耐性もCイオン耐性も非酵素的な抗酸化能だけで説明できるが、高線量照射の場合には、抗酸化能以外の要因も関係している可能性が示された。

論文

Photoemission study of the translational energy induced oxidation processes on Cu(111)

盛谷 浩右; 岡田 美智雄*; 佐藤 誠一*; 後藤 征士郎*; 笠井 俊夫*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Journal of Vacuum Science and Technology A, 22(4), p.1625 - 1630, 2004/08

 被引用回数:20 パーセンタイル:61.22(Materials Science, Coatings & Films)

超熱酸素分子線によるCu{111}表面の酸化過程を放射光を光源とするX線光電子分光により調べた。酸化の効率は被服率0.5ML以下では0.6eV酸素分子線のほうが2.3eV酸素分子線よりも高い。反対に、被服率0.5ML以上では酸化はゆっくり進み2.3eV酸素分子線の方が酸化の効率が高くなる。われわれはこの遅い酸化の反応過程について運動エネルギーの直接的な移行により酸化が進行するモデルを提案した。この結果は酸素分子線のエネルギーを変えることでCu表面における酸化過程を制御できることを示している。

論文

Progress in physics and technology developments for the modification of JT-60

玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.

Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:6.89(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

 被引用回数:33 パーセンタイル:71.47(Physics, Fluids & Plasmas)

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

口頭

ユーグレナにおける$$gamma$$線耐性と重イオンビーム耐性の概日リズム

Aoen, B.*; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 後藤 健*

no journal, , 

概日リズムはシアノバクテリアからヒトまで普遍的に存在する生物の重要な特性であり、予知的な環境適応として機能している。ユーグレナ(${it Euglena gracilis}$ Z)では、UVC耐性やUVB耐性、及び抗酸化能の全般(脂溶性and/or水溶性の一重項酸素消去能・ヒドロキシルラジカル消去能)が主観的真昼に最大となるよう概日リズムによって制御されている。ただし、主観的真昼より2$$sim$$4時間前に最大抗酸化能を示す弱い成分も認められる。ストレス因子や時間因子の全くない恒常環境で、生物の放射線耐性や重イオン耐性がどのような経時変化を示すのか、全く未知である。ユーグレナを用いて$$gamma$$線及びCイオンビーム照射に対する耐性に及ぼす概日リズムの影響を調べた結果、低線量で照射の場合、$$gamma$$線耐性もCイオン耐性も非酵素的な抗酸化能だけで説明できるが、高線量照射の場合には、抗酸化能以外の要因も関係している可能性が示された。

口頭

ユーグレナにおける放射線耐性の概日リズム

Aoen, B.*; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 後藤 健*

no journal, , 

本研究では、${it Euglena gracilis}$ Zにおける$$gamma$$線耐性と炭素イオンビーム耐性の概日リズムが、UV耐性リズムや抗酸化能のリズムより2-4時間先行していることを明らかにした。また、照射時の温度にかかわらず生存率は不変であったことから、放射線照射直後の初期反応にはUV耐性の場合と同じく放射線耐性も酵素的防御反応には依存しないことがわかった。$$gamma$$線耐性や炭素イオン耐性を増強する抗酸化剤は微妙に異なるが、還元型グルタチオン+システイン+$$beta$$-カロテンが最適な組合せである点で互いに共通し、UVB耐性ともUVC耐性とも異なる抗酸化機作を示唆した。

口頭

Si(110)-16$$times$$2初期酸化過程のリアルタイム光電子分光

山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 後藤 成一*; 中野 卓哉*; 末光 眞希*; 成田 克*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

no journal, , 

放射光光電子分光法を用いてSi(110)-16$$times$$2表面の初期酸化過程を調べた。この表面特有で他の面方位には見られない急激な初期酸化が観察された。O1s光電子スペクトルの解析から、Si-Si結合への酸素の挿入が初期酸化で主要な過程であることがわかった。その急速初期酸化はSi2pのサブピークの減少を伴う課程である。これはペンタゴンペアの優先的な酸化に伴うSi(110)-16$$times$$2表面の再配列を意味している。

口頭

Si(110)-16$$times$$2表面初期酸化過程の放射光光電子分光

富樫 秀晃*; 山本 喜久*; 後藤 成一*; 高橋 裕也*; 中野 卓哉*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 今野 篤史*; 末光 眞希*; 朝岡 秀人; et al.

no journal, , 

本研究では、Si(110)-16$$times$$2清浄表面の酸素ガスによる初期酸化過程を放射光光電子分光法(SR-XPS)によって調べた。SR-XPS測定はSPring-8の原子力機構専用表面化学実験ステーションにて行った。使用した基板はBドープp型Si(110)基板で、抵抗率は8$$Omega$$cmから12$$Omega$$cmである。基板をウェット洗浄処理後に超高真空中で数回1200$$^{circ}$$Cまでフラッシング加熱することにより清浄表面を得た。酸化は酸素圧力10$$^{-6}$$Paから10$$^{-4}$$Pa、基板温度500$$^{circ}$$Cから670$$^{circ}$$Cで行った。同様の酸化条件におけるSi(001)面の酸素吸着曲線に比べて有意に速い初期酸化を示すことがわかった。その急速初期酸化において、Si2pバルク成分のうちSi(110)-16$$times$$2表面の基本構成要素であるペンタゴンペアに関連付けられる成分が著しく減少した。このことから、Si(110)-16$$times$$2表面で見られる急速初期酸化現象は、ペンタゴンペアが優先的に酸化されることで生じたと結論した。

口頭

Si(110)-16$$times$$2表面への水吸着過程のSR-XPS解析

中野 卓也*; 長谷川 智*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 後藤 成一*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 末光 眞希*

no journal, , 

Si(110)-CMOSデバイスの作製には高品質な極薄酸化膜作製を始めとする種々の成膜プロセスが必要であるが、Si(110)面上の表面反応の理解は未だ不十分であるため、われわれはSi(110)-16$$times$$2清浄表面上への酸素吸着量の較正を目的に、室温における水吸着過程を放射光光電子分光法(SR-XPS)によって観察した。実験はベース圧力2.0$$times$$10$$^{-8}$$Paの極高真空チャンバで行い、室温に置かれたSi(110)-16$$times$$2清浄表面にヘリウム希釈の水を供給した。水ドーズ量に対するO1sスペクトルのuptakeを測定した。ラングミュアフィットの飽和値が酸素吸着量の0.5MLに対応すると仮定し、清浄表面を室温にて酸素ガス酸化した際の飽和値を求めたところ0.7MLを得た。これはSi(111)室温ドライ酸化の飽和吸着量0.7MLとよく一致する。

口頭

Structural formation on semiconductor surfaces

朝岡 秀人; 山田 洋一; 山崎 竜也; Girard, A.*; 山本 博之; 社本 真一; Arnoldo, A.*; 後藤 成一*; 末光 眞希*

no journal, , 

半導体表面のナノ構造作製に関して、Si(111)7$$times$$7表面上へのGeドット作製初期過程のストレスその場観察と、Si(110)16$$times$$2再構成面の1次元構造の作製に関しての最近の実験結果を示した。

口頭

Si(110)-16$$times$$2表面の急速初期酸化現象と表面再配列

富樫 秀晃*; 山本 喜久*; 後藤 成一*; 高橋 裕也*; 中野 卓哉*; 今野 篤史*; 末光 眞希*; 朝岡 秀人; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

no journal, , 

O$$_{2}$$分子によるSi(110)-16$$times$$2清浄表面の初期酸化過程をリアルタイム放射光光電子分光法(SR-XPS)及び走査型トンネル顕微鏡(STM)により観察し、Si(110)初期酸化過程を研究した。SR-XPS実験はSPring-8-BL23SUにて、STM実験はJAEA東海で行った。Si(110)-16$$times$$2表面とSi(001)-2$$times$$1表面の酸素吸着曲線の比較から、Si(110)では急速初期酸化現象が生じることと、Layer-by-Layer成長様式を示すことを見いだした。走査トンネル顕微鏡による「その場」観察の結果、急速初期酸化現象は16$$times$$2再配列構造の構成要素であるペンタゴンペアへの酸素優先吸着に起因すること、占有/非占有状態イメージの比較から、同表面には少なくとも4種類の酸化状態が存在すること、このうちDDサイトと呼ぶ構造は凝集酸化状態であることを明らかにした。

口頭

Ge/Siヘテロ成長過程における表面ストレスの直接観測

朝岡 秀人; 山崎 竜也; 社本 真一; Alguno, A.*; 後藤 成一*; 末光 眞希*

no journal, , 

Ge/Siのヘテロ成長はその格子定数のミスマッチからストレスが発生し、そのストレスは半導体特性や、ナノドット成長機構に大きな影響を及ぼす。また表面ダングリングボンドにより再構成された表面構造は独自のストレスを示すと考えられる。われわれは原子層オーダーの成長過程でストレスのその場測定を行い、ナノドット成長モードの変化に伴う明確なストレス緩和過程と、再構成表面の変化に伴うストレス遷移を見いだした。

口頭

Metastable chemisorption state of oxygen on Si(110)-16$$times$$2 surface observed by SR-PES

山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 中野 卓哉*; 後藤 成一*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 末光 眞希*

no journal, , 

本研究では放射光光電子分光(SR-PES)によって室温でのSi(110)-16$$times$$2表面の酸素分子の吸着を調べた。SR-PES実験はSPring-8のBL23SUの表面化学実験ステーションで行われた。光子エネルギーは334eVであった。実験試料はBドープのp型Si(110)基板である。それらを超高真空中でフラッシュ加熱してクリーニングしてから室温で6.7$$times$$10$$^{-6}$$ Paの酸素ガス雰囲気で酸化した。若干の加熱による表面の原子構造の変化を観測することで、室温酸化Si(110)表面上での準安定酸化状態の存在を確認した。

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