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尾崎 裕介; 緒方 奨*; 中岡 健一*; 清水 浩之*; 安原 英明*; 赤木 俊文*; 青柳 和平; 福田 大祐*
第51回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(インターネット), p.125 - 130, 2025/12
土木学会岩盤連成現象研究小委員会では、岩盤の連成現象の理解を目的として参加機関が異なるアプローチで連成解析を実施している。解析タスクの一つとして、幌延深地層研究センターにおける坑道掘削時の水理・力学連成解析を取り扱っており、坑道掘削時に発生する掘削損傷領域の評価に取り組んでいる。本発表では、現在取り組んでいる問題や各参加機関の解析手法および結果に関して報告する。
Marium, M.*; 青木 健太郎*; He, Y.*; 山本 勝宏*; Suwansoontorn, A.*; 生田 聖也*; 原 光生*; 永野 修作*; 長尾 祐樹*; 西川 慶*; et al.
ACS Applied Energy Materials (Internet), 8(22), p.16589 - 16600, 2025/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)High C-rate capability and energy-density stability are crucial for advanced lithium-ion batteries (LIBs). However, these two characteristics typically conflict in conventional systems. Herein, a lyotropic polymer liquid crystal (LPLC)-based coating was applied to the surface of LiNi
Co
Mn
O
(NCM523) cathode to construct a highly ion-conductive artificial cathode electrolyte interface (CEI) layer, aiming to supersede traditional CEIs for LIBs. The coating material, composed of an amphiphilic lithium-substituted alkyl-sulfonated polyimide (ASPI-Li) and an appropriate amount of organic liquid electrolyte, forms nanoscale ion conduction channels that act as an artificial CEI layer, providing enhanced local Li-ion activity at the NCM523 surface. The ion-conduction channels, regulated by the layered structure within the ASPI-Li coating layer, significantly accelerated ion-diffusion kinetics at the electrode/electrolyte interface, thereby delivering superior C-rate capability at ambient temperatures compared with conventional LIB systems. This work, guided by molecular design, provides insights into the development of next-generation artificial CEI layers for efficient and sustainable energy-storage systems.
Zhang, H.*; 梅原 裕太郎*; 堀口 直樹; 吉田 啓之; 江藤 淳朗*; 森 昌司*
Energy, 335, p.138090_1 - 138090_18, 2025/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Thermodynamics)原子力発電は、カーボンニュートラルな未来を実現するための重要な低炭素エネルギー源である。沸騰水型原子炉(BWR)では、燃料棒周囲における蒸気と水の環状流が原子炉の安全性にとって極めて重要であるが、その高温高圧条件(285
C、7MPa)により、直接計測が困難である。この問題に対処するため、我々はHFC134a-エタノール系を低温定圧条件(40C、0.7MPa)で用いることで、BWRの液膜流の模擬実験を実施した。高速度カメラと定電流法を用いて、液膜特性、波速度および周波数を分析した。また表面張力と界面せん断応力の影響を調査した。さらに基底液膜厚さについて新たな相関関係を提案した。
佐野 吉彦*; 太田 健介*; 桑原 不二朗*; 上澤 伸一郎; 吉田 啓之
日本機械学会熱工学コンファレンス2025講演論文集, 1 Pages, 2025/10
東京電力福島第一原子力発電所の原子炉格納容器(PCV)内に存在する燃料デブリの熱挙動を推定するため、多孔質体モデルを追加したJUPITERコードによる解析手法の開発が進められている。しかしながら、多孔質体の内部構造に応じたモデルおよびそのパラメータの選定が、シミュレーション結果に大きく影響することが明らかとなっており、これらを適切に選定する手法の確立が求められている。本研究では、多孔質体における流動特性のモデル定数の算出手法について検討を行った。これらの特性は、単なる固体と気体の体積比に依存するだけでなく、内部構造に大きく左右されることから、異なる粒径を持つ粒子充填層に着目し、数値シミュレーションを通じて多様な構造における透過率およびForchheimer係数を評価した。得られた結果に基づき、粒子充填層の構造ごとにこれらのパラメータを適切に算出する手法を提案し、多孔質体内伝熱流動モデルの精度向上に資する知見を得た。
Zhang, H.*; 梅原 裕太郎*; 堀口 直樹; 吉田 啓之; 森 昌司*
Proceedings of 12th International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (FFHMT 2025), P. 222_1, 2025/07
過去数十年にわたり、環状流の液膜特性(膜厚や波高など)は広く研究されてきた。しかし、過去研究における実験や解析のデータのほとんどは大気圧近傍条件下の空気水環状流のものに限定されていた。そのため、表面張力や気液密度比の変化も限定的であり、これらが環状流の液膜特性に及ぼす影響は十分に理解されていない。本研究の目的は、表面張力および気液密度比が環状流の波高および界面せん断応力に及ぼす影響を明らかにすることである。気液環状流の実験を行い、時間とともに変化する液膜の厚さを測定した。作動液体として水とエタノールを、作動気体として窒素とHFC134aガスを用いることで、表面張力を30.7
67.4mN/m、密度比を27434の範囲で変化させた。コンダクタンスプローブ法を用いた測定のセンサー精度は
である。測定データの後処理することで、液膜特性(ベース膜厚、平均膜厚、最大膜厚)およびじょう乱波の波高を推定した。実験の結果として、じょう乱波の波高のデータは界面せん断応力に対してプロットすると単一の曲線に収束した。これは、じょう乱波の形状が表面張力および界面せん断応力のバランスによって決まるためと考えられた。さらにポテンシャル法に基づく分析により、じょう乱波高さおよび界面せん断応力の間に直接的な関係があることがわかった。これらの知見は、環状流れのダイナミクスに関する理解を深め、二相流モデルの改良に貢献する。
海老原 健一; 藤原 比呂*; 清水 一行*; 山口 正剛; 戸田 裕之*
International Journal of Hydrogen Energy, 136, p.751 - 756, 2025/06
被引用回数：1 パーセンタイル：45.93(Chemistry, Physical)高強度のAl-Zn-Mg合金へのSn添加は水素脆化を抑制する効果があるとの実験的報告があり、これは、Snの第二相粒子による水素吸収に起因すると考えられる。この事実を検証するため、第一原理計算で評価した水素の固溶エネルギーを取り入れた反応拡散方程式に基づくモデルを用い、アルミ中のSn相への水素侵入のシミュレーションを実施した。その結果、Sn第二相粒子による水素吸収が水素脆化を抑制するには、第二相粒子の水素固溶サイト濃度がAl相の5倍以上必要であることが分かった。このことから、実際にはSn第二相粒子のHE抑制効果は限定的であり、実験における水素脆化抑制には他の要因の影響が考えられる。
安邊 啓明; 星 博幸*; 羽地 俊樹*; 佐藤 活志*; 仁木 創太*; 平田 岳史*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*
地質学雑誌(インターネット), 131(1), p.59 - 70, 2025/04
紀伊半島南西部に分布する下部-中部中新統田辺層群の堆積時期制約のため、堆積岩8試料から分離した砕屑性ジルコンのU-Pb年代を測定した。測定した330粒子中221粒子からコンコーダントな年代値が得られた。最若粒子年代値は約19.4Maであり、田辺層群の堆積年代の上限はこれより若いと考えられる。浮遊性有孔虫化石が示唆する堆積時期(約16.3Ma以降)より若い粒子は含まれなかった。紀伊半島周辺では15Ma以降に噴出物を伴う火成活動が起こったが、中期中新世のジルコンが含まれなかったことは、現存する田辺層群が15Ma以前の堆積物であることを示唆する。また、15Ma以前には火成活動が低調であり、このために砕屑性ジルコンの最若年代値と浮遊性有孔虫化石の示唆する堆積時期が乖離した可能性がある。
Md produced in the 
He + 
Es reaction西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Kean, K. R.*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; Chiera, N. M.*; et al.
Physical Review C, 111(4), p.044609_1 - 044609_12, 2025/04
被引用回数：1 パーセンタイル：67.88(Physics, Nuclear)In spontaneous fission (SF) it is found that the mass-asymmetric fission of well-known actinides suddenly changes to the symmetric fission when nucleus has a mass number 
larger than 257. We have measured for the first time fission-fragment mass and total-kinetic-energy (TKE) distributions of the excited compound nucleus Md, populated in the reaction He+Es, using the rare isotope Es with a short half-life, 
=276 days. The fission of Md can be interpreted as involving 3 fission modes: an mass-asymmetric mode and two modes of mass-asymmetric fissions, the latter two are manifested by different TKE values. Predominantly symmetric fission was obtained at the excitation energy of 15.0 MeV. By increasing the energy to 18.0 MeV, the asymmetric fission mode dominates. Both such a strong change of fission modes within a small increase of excitation energy and the enhancement of asymmetric split are new phenomena in fission.
清水 一行*; 戸田 裕之*; 平山 恭介*; 藤原 比呂*; 都留 智仁; 山口 正剛; 佐々木 泰祐*; 上椙 真之*; 竹内 晃久*
International Journal of Hydrogen Energy, 109, p.1421 - 1436, 2025/03
被引用回数：5 パーセンタイル：82.24(Chemistry, Physical)我々の先行研究では、MgZn析出物の整合界面における複数の水素トラップが自発的な界面剥離を引き起こし、Al-Zn-Mg合金に水素誘起擬へき開割れを引き起こすことを明らかにした。本研究では、析出物の整合/半整合界面にトラップされた水素が時効を通じてMgZnの整合界面を調整し、マクロ的な水素脆化に影響を与えるメカニズムを識別するために定量的かつ体系的な調査を行った。析出物界面での水素捕捉に基づくこの水素脆化現象を調査するために、第一原理計算により半整合MgZn界面の水素捕捉エネルギーを決定した。空孔、粒界、整合および半整合MgZn界面を含むすべての水素捕捉サイトの水素分配は、過時効合金では90%を超える水素が半整合界面に隔離されていることを明らかにした。MgZn界面の固有の特性により、半整合界面に隔離された水素は界面凝集エネルギーを減少させ、Al-Zn-Mg合金で界面の半自発的剥離と擬へき開破壊を引き起こした。これらの結果は、粒界破壊は粒界に捕捉された水素によって直接誘発されるのではなく、粒界に沿った析出物界面の剥離によって引き起こされることを示唆している。
中村 聡志; 石井 翔*; 加藤 仁*; 伴 康俊; 蛭田 健太; 吉田 拓矢; 上原 寛之; 小畑 裕希; 木村 康彦; 高野 公秀
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(1), p.56 - 64, 2025/01
被引用回数：1 パーセンタイル：27.40(Nuclear Science & Technology)過酸化ナトリウム(NaO)融解処理法を用いた燃料デブリの元素組成分析法を検討した。融解処理条件として、2種類の模擬デブリ試料((Zr,RE)Oの固溶体及び溶融炉心-コンクリート相互作用生成物(MCCI)など)を用いて融解処理温度及びるつぼ材について検討した。検討の結果、るつぼ材にNiを用いて、923Kで融解処理を行うことが最適な処理条件であることが示唆された。これを受けて、TMI-2デブリを用いたコンクリートセルでの実証試験に適用し、燃料デブリの完全溶解を確認した。得られたTMI-2デブリ溶解液の元素組成は再現性に優れ、SEM/WDX及びXRDによる分析結果と良好な一致を示し、妥当性を確認した。したがって、本手法は燃料デブリの元素組成分析において、有効であると考えられる。
demand and HTGR development potential in the industrial complex in Japan野口 弘喜; 石井 克典; 小野 正人; 笠原 清司; 佐藤 博之; 坂場 成昭
Proceedings of World Hydrogen Technology Convention 2025 (WHTC 2025) (Internet), p.50 - 52, 2025/00
2050年の日本におけるカーボンニュートラル達成に向け、水素は排出削減が困難な分野における化石燃料の代替として期待される。製鉄分野では、コークスによる鉄鉱石の還元を伴う従来の高炉製鋼プロセスに代わるものとして、水素を用いた還元プロセスが開発され、化学工業分野では、中間体であるメタノールを経由し、水素とCOを用いた新規オレフィン製造プロセスが開発された。このMTOプロセスは、COリサイクルを可能とする低炭素技術である。これらの新プロセスには大量の水素が必要となる。原子力エネルギーは大規模低炭素水素製造に適している。高温ガス炉(HTGR)は高温熱を抽出する特徴を持つ原子炉であり、その熱は水素製造に応用可能である。本研究では、2050年における日本の5つの産業クラスターにおける水素需要を予測し、需要を満たすための高温ガス炉(HTGR)導入の可能性を評価した。HTGRの導入は、大規模な水素供給能力を有するため、産業団地の脱炭素化に向けた有望な解決策となり得る。
比嘉 良太*; 藤原 比呂*; 戸田 裕之*; 小林 正和*; 海老原 健一; 竹内 晃久*
Materials Transactions, 65(8), p.899 - 906, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：14.99(Materials Science, Multidisciplinary)Al-Zn-Mg合金では、水素(H)によって機械的特性が著しく劣化することから、そのような合金の強度を向上させるためには、水素脆化(HE)と呼ばれるこの現象を抑制することが不可欠である。粒界破壊(IGF)は主にHE発生時に観察されるため、HEを抑制するためにはIGFの発生挙動を理解する必要がある。通常、応力、ひずみ、H濃度の不均一な分布は、多結晶材料におけるIGFの発生に影響を与える。本研究では、X線イメージング技術により得られた多結晶体の3次元微細構造データをもとに作成した3次元イメージベースモデルを用いた結晶塑性有限要素法とH拡散解析によるシミュレーションから、実際の破壊領域における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べた。そして、シミュレーション結果とX線CTによる引張試験試料のその場観察を組み合わせ、実際のき裂発生挙動における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べ、粒界き裂の発生条件を検討した。その結果、結晶塑性に起因する粒界垂直応力が粒界き裂の発生を支配することが明らかになった。一方、応力による内部Hの蓄積はき裂発生にほとんど影響しないことがわかった。
永塚 健太郎; 野口 弘喜; 長住 達; 野本 恭信; 清水 厚志; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 坂場 成昭
Nuclear Engineering and Design, 425, p.113338_1 - 113338_11, 2024/08
被引用回数：15 パーセンタイル：97.90(Nuclear Science & Technology)高温ガス炉は固有の安全性を有し、二酸化炭素を排出することなく大量の水素や高温の熱供給が可能なことから、産業分野の脱炭素化に貢献できる。本報では、原子力機構で進めるHTTR(高温工学試験研究炉)を利用した炉心強制冷却喪失(LOFC)試験等の研究開発成果に加え、現在設計を進めるHTTRを用いた水素製造実証試験(HTTR-熱利用試験)の計画を紹介する。加えて、2030年代後半の運転開始に向け、基本設計が進められている高温ガス炉実証炉計画を紹介する。
内田 和杜*; 増田 造*; 原 伸太郎*; 松尾 陽一*; Liu, Y.*; 青木 裕之; 浅野 吉彦*; 宮田 一輝*; 福間 剛士*; 小野 俊哉*; et al.
ACS Applied Materials & Interfaces, 16(30), p.39104 - 39116, 2024/07
被引用回数：7 パーセンタイル：52.69(Nanoscience & Nanotechnology)Zwitterionic MPC polymer coatings effectively deter blood coagulation and protein buildup on medical devices. Researchers synthesized MPC copolymers containing a cross-linking unit (MPTMSi) plus one of four hydrophobic anchoring groups (MPTSSi, BMA, EHMA, LMA) and applied them to PDMS, PP, and PMP. These treatments yielded uniformly hydrophilic, electrically neutral surfaces. Protein adsorption tests showed that PMBSi (BMA) best resisted fluorescently labeled BSA, while PMLSi (LMA) was comparatively weaker, although all four coatings minimized platelet adhesion. Further analyses linked these differences in protein adsorption to varying swelling behaviors in water. Indeed, PMLSi absorbed more water, allowing some protein infiltration yet still repelling platelets. When tested under circulating flow to mimic shear stress, PMMMSi (MPTSSi) and PMLSi coatings on PP and PMP demonstrated excellent durability and platelet repellency. Overall, this study highlights how hydrophobic moieties can boost both hemocompatibility and stability of MPC-based coatings, promising improved performance in medical devices requiring low protein fouling, reduced platelet adhesion, and long-term reliability.
稲葉 良知; 佐藤 博之; 角田 淳弥; 大橋 弘史; 西原 哲夫; 坂場 成昭
日本機械学会誌, 127(1267), p.25 - 28, 2024/06
原子力機構(JAEA)は、高温ガス炉の早期社会実装によるネットゼロへの貢献を目指し、HTTR-熱利用試験、高温ガス炉国内実証炉、英国の高温ガス炉実証プログラム、英国高温ガス炉燃料開発プログラム、ポーランド高温ガス炉研究炉基本設計の5つのプロジェクトを推進する。本稿では、これら5つのプロジェクトに加え、HTTRを用いた安全性実証試験の概況を述べた。
宮崎 加奈子*; 武原 政人*; 蓑毛 健太*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 斉藤 拓巳*; 大貫 敏彦*; 高野 公秀; 塩津 弘之; et al.
Journal of Hazardous Materials, 470(15), p.134104_1 - 134104_11, 2024/05
被引用回数：3 パーセンタイル：36.82(Engineering, Environmental)Radioactive Cs contamination has been one of the central issues in Fukushima and other legacy sites; however, atomic-scale characterization of radioactive Cs has never been successful. Here we report, for the first time, the direct imaging of radioactive Cs atoms using high-resolution high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy. As inclusions in Cs-rich microparticles, 27-36 wt.% of Cs (as CsO) occurs in a type of zeolite called pollucite. The normalized formula for pollucite are expressed as (Cs,K,Ba)
(Fe
,Zn,X)Si
O
, (Cs,K,Ba)
(Fe
Zn
X
)
Si
O, and (Cs,K,Ba)
(Fe
ZnX
)
Si
O after normalization with 12 oxygen atoms (X includes other trace cations; Ti, Mn, Rb, Zr, Mo, and Sn). Atomic-resolution image of radioactive Cs atoms are obtained when viewing along the [111] zone axis, a view supported by image simulations using the multi-slice method. The occurrence of pollucite indicates that locally enriched Cs reacted with siliceous substances during meltdowns, presumably through hydrothermal reactions. In case of predominant occurrence of pollucite in debris, incorporation in pollucite structure retards leaching of radioactive Cs. Still, the atomic-resolution imaging of radioactive Cs is an important advance for better understanding the fate of radioactive Cs inside and outside of damaged reactors during severe accidents like Fukushima Daiichi.
野口 弘喜; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 坂場 成昭
化学工学, 88(5), p.211 - 214, 2024/05
次世代革新炉の一つである高温ガス炉は、安全性が高く、非常に高温熱が取り出せることから水素製造等の多様な熱利用が可能である。日本では、「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」において、原子力機構(JAEA)が保有する我が国唯一の高温ガス炉HTTRを活用した大量かつ安価なカーボンフリー水素製造に必要な技術開発の推進が示された。さらに「GX実現に向けた基本方針」では、原子力の安全性向上を目指し、新たな安全メカニズムを組み込んだ高温ガス炉を含む次世代革新炉に開発・建設に取り組むことが示された。これらの政策に沿って、JAEAでは、高温ガス炉の優れた安全性の検証に加え、世界初の高温ガス炉の核熱を用いた水素製造試験に取り組み、また、産業界と協力して高温ガス炉実証炉の建設に向けた検討も開始した。本稿では、国内における高温ガス炉の研究開発の現状を紹介する。
Holm-Janas, S.*; 赤木 暢*; Fogh, E.*; 木原 工*; Le, M. D.*; Forino, P. C.*; Nikitin, S. E.*; Fennell, T.*; Painganoor, A.*; Vaknin, D.*; et al.
Physical Review B, 109(17), p.174413_1 - 174413_11, 2024/05
被引用回数：6 パーセンタイル：67.80(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the magnetic structure and magnetoelectric (ME) effect in the high-field phase of the antiferromagnet LiFePO above the critical field of 31 T. A neutron diffraction study in pulsed magnetic fields reveals the propagation vector to be q = 0 for the high-field magnetic structure. In addition, neutron diffraction measurements in low magnetic fields show no observable field-induced spin canting, which indicates negligible Dzyaloshinskii-Moriya interaction. The observed spin-flop field supports the Hamiltonian recently deduced from inelastic neutron studies and indicates that the system is less frustrated and with a larger single-ion anisotropy than originally thought. Our results demonstrate the effectiveness of combining pulsed-field neutron diffraction and electric polarization measurements to elucidate the magnetic structures and symmetries at the highest attainable field strengths.
-odd/
-odd interactions on the 0.75 eV 
-wave resonance in 
+
forward transmission determined using a pulsed neutron beam中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 広田 克也*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.
Physical Review C, 109(4), p.L041602_1 - L041602_4, 2024/04
被引用回数：1 パーセンタイル：9.15(Physics, Nuclear)Neutron transmission experiments can offer a new type of highly sensitive search for time-reversal invariance violating (TRIV) effects in nucleon-nucleon interactions via the same enhancement mechanism observed for large parity violating (PV) effects in neutron-induced compound nuclear processes. In these compound processes, the TRIV cross-section is given as the product of the PV cross-section, a spin-factor 
, and a ratio of TRIV and PV matrix elements. We determined to be 0.59 
0.05 for 
La+n using both (n, 
) spectroscopy and (+) transmission. This result quantifies for the first time the high sensitivity of the La 0.75 eV -wave resonance in a future search for -odd/-odd interactions in (+) forward transmission.
-wave resonance of 
+
奥平 琢也*; 中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.
Physical Review C, 109(4), p.044606_1 - 044606_9, 2024/04
被引用回数：2 パーセンタイル：51.65(Physics, Nuclear)We measured the spin dependence in a neutron-induced p-wave resonance by using a polarized epithermal neutron beam and a polarized nuclear target. Our study focuses on the 0.75 eV -wave resonance state of La+n, where largely enhanced parity violation has been observed. We determined the partial neutron width of the -wave resonance by measuring the spin dependence of the neutron absorption cross section between polarized La and polarized neutrons. Our findings serve as a foundation for the quantitative study of the enhancement effect of the discrete symmetry violations caused by mixing between partial amplitudes in the compound nuclei.
