東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2023年度

國分 祐司; 細見 健二; 永岡 美佳; 瀬谷 夏美; 井上 和美; 小池 優子; 内山 怜; 佐々木 一樹; 前原 勇志; 松尾 一樹; et al.

JAEA-Review 2024-054, 168 Pages, 2025/03

JAEA-Review-2024-054.pdf:2.73MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2023年4月から2024年3月までの間に実施した環境放射線モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものである。なお、上記の環境放射線モニタリングの結果において、2011年3月に発生した東京電力株式会社(2016年4月1日付けで東京電力ホールディングス株式会社に変更)福島第一原子力発電所事故で放出された放射性物質の影響が一部の項目でみられた。また、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、平常の変動幅の範囲を外れた値の評価について付録として収録した。

Estimation of H 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。

Unique magnetic transition process demonstrating the effectiveness of bond percolation theory in a quantum magnet

Zheng, X.-G.*; 山内 一宏*; 萩原 雅人; 西堀 英治*; 河江 達也*; 渡邊 功雄*; 内山 智貴*; Chen, Y.*; Xu, C.-N.*

Nature Communications (Internet), 15, p.9989_1 - 9989_12, 2024/11

https://doi.org/10.1038/s41467-024-54335-6

Like the crystallization of water to ice, magnetic transition occurs at a critical temperature after the slowing down of dynamically fluctuating short-range correlated spins. Here, we report a unique type of magnetic transition characterized by a linear increase in the volume fraction of unconventional static short-range-ordered spin clusters, which triggered a transition into a long-range order at a threshold fraction perfectly matching the bond percolation theory in a new quantum antiferromagnet of pseudo-trigonal Cu(OH)Cl. Static short-range order appeared in its Kagome lattice plane below Ca. 20 K from a pool of coexisting spin liquid, linearly increasing its fraction to 0.492(8), then all Kagome spins transitioned into a stable two-dimensional spin order at ____$. The unconventional static nature of the short-range order was inferred to be due to a pinning effect by the strongly correlated coexisting spin liquids. This work presents a unique magnetic system to demonstrate a complete bond percolation process toward the critical transition. Meanwhile, the unconventionally developed magnetic order in this chemically clean system should shed new light on spin-liquid physics.

Investigation of the electronic structure of the MgZnY alloy using X-ray photoelectron spectroscopy

宮崎 秀俊*; 赤塚 達吉*; 木村 耕治*; 江草 大佑*; 佐藤 庸平*; 板倉 充洋; 高木 康多*; 保井 晃*; 小澤 健一*; 間瀬 一彦*; et al.

Materials Transactions, 64(6), p.1194 - 1198, 2023/06

https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-MD2022019

硬X線およびソフトX線光電子分光法、およびバンド構造計算を用いて、MgZnY合金の電子構造を調査し、この材料の相安定性のメカニズムを調べた。MgZnY合金の電子構造は、フェルミエネルギー近傍に疑ギャップを持つ半金属的な電子構造を示した。MgZnY合金の観察された電子構造は、疑ギャップ構造が相安定性に寄与していることを示唆する。

Mineral phase analysis of various marine-species shells and skeletons collected in Japan; Implications for marine biominerals

三ツ口 丈裕; 南方 啓司*; 杉原 薫*; 平岡 雅規*; 吉田 真明*; 國分 陽子

bioRxiv (Internet), 55 Pages, 2022/11

https://doi.org/10.1101/2022.10.30.514443

Mineral phase analysis was performed, using X-ray diffractometry (XRD), for marine-organism shell/skeleton samples of 146-148 extant species of the following 10 phyla (18 classes) collected in Japan: Rhodophyta (Florideophyceae), Foraminifera (Globothalamea and Tubothalamea), Porifera (Hexactinellida), Cnidaria (Anthozoa and Hydrozoa), Bryozoa (Gymnolaemata), Brachiopoda (Lingulata and Rhynchonellata), Mollusca (Bivalvia, Cephalopoda, Gastropoda and Polyplacophora),Annelida (Polychaeta), Arthropoda (Cirripedia), and Echinodermata (Asteroidea, Crinoidea and Echinoidea). Some of the species were analyzed for each specific part of their shells/skeletons. Almost all the samples exhibited any of calcite, aragonite or their mixed phase, predominantly depending on their taxonomy and shell/skeletal structures. For samples containing significant amounts of calcite, the MgCO wt % of calcite has been determined from their XRD data, which ranges from 0 to 15 wt % and indicates clear inter-taxonomic differences. Low MgCO values (0-4 wt %) are observed for Rhynchonellata, Bivalvia, Gastropoda and Cirripedia; intermediate values (4-8 wt %) for Cephalopoda; high values (8-15 wt %) for Florideophyceae, Globothalamea, Tubothalamea, Polychaeta, Asteroidea and Crinoidea; low-to-high values for Gymnolaemata; intermediate-to-high values for Anthozoa and Echinoidea.

Electrical properties and energy band alignment of SiO/GaN metal-oxide-semiconductor structures fabricated on N-polar GaN(000) substrates

溝端 秀聡*; 冨ヶ原 一樹*; 野崎 幹人*; 小林 拓真*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

Applied Physics Letters, 121(6), p.062104_1 - 062104_6, 2022/08

AA2022-0024.pdf:1.81MB

https://doi.org/10.1063/5.0095468

N極性GaN(000)基板上に作製したSiO/GaN MOS構造の界面特性とエネルギーバンドアライメントを、電気測定と放射光X線光電子分光法を用いて調べた。さらに、得られた結果をGa極性GaN(0001)上のSiO/GaN MOS構造の特性と比較した。SiO/GaN(000)構造はGaN(0001)基板上に作製した構造よりも熱的に不安定であることがわかった。しかし、絶縁膜堆積後アニールの条件を最適化することにより、SiO/GaN(000)構造でも優れた電気特性が得られた。一方で、SiO/GaN(000)構造の伝導帯オフセットがSiO/GaN(0001)構造よりも小さく、これによるゲートリーク電流の増大が見られた。以上のことから、MOSデバイスの作製においてN極性GaN(000)基板の利用には注意を要することを明らかにした。

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2020年度

中田 陽; 中野 政尚; 金井 克太; 瀬谷 夏美; 西村 周作; 根本 正史; 飛田 慶司; 二川 和郎; 山田 椋平; 内山 怜; et al.

JAEA-Review 2021-062, 163 Pages, 2022/02

JAEA-Review-2021-062.pdf:2.87MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV 編環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2020年4月から2021年3月までの間に実施した環境放射線モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものである。なお、上記の環境放射線モニタリングの結果において、2011年3月に発生した東京電力株式会社(2016年4月1日付けで東京電力ホールディングス株式会社に変更)福島第一原子力発電所事故で放出された放射性物質の影響が多くの項目でみられた。また、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、平常の変動幅の上限値を超過した値の評価について付録として収録した。

High-spatial-resolution measurement of magnetization distribution using polarized neutron imaging

笹田 星児*; 廣井 孝介; 小山内 健太*; 篠原 武尚; Watanabe, K.*; 瓜谷 章*

Japanese Journal of Applied Physics, 60(12), p.126003_1 - 126003_6, 2021/12

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac3524

The evaluation of the magnetization distribution inside a bulk magnet is important for ensuring the performance of automotive motors because it strongly depends on the quality of magnetization inside the permanent magnet. In the conventional destructive method, it is difficult to accurately measure the magnetization with a high spatial resolution. The polarized neutron imaging technique can be used to visualize the distribution of the magnetic flux density inside a magnet nondestructively. In this study, we demonstrated the imaging of the magnetization distribution using polarized neutrons in an anisotropic ferrite magnet sample. The 2D distribution of the magnetization was experimentally obtained by polarized neutron imaging with a high spatial resolution of less than 1 mm. Furthermore, the validity of the results was confirmed by comparing them with those obtained using the conventional destructive method.

Petrology and mineralogy of an igneous clast in the Northwest Africa 1685 (LL4) chondrite; Comparison with alkali-rich igneous clasts in LL-chondritic breccias

新原 隆史*; 横山 立憲; 新井 朋子*; 三澤 啓司*

Meteoritics & Planetary Science, 56(8), p.1619 - 1625, 2021/08

https://doi.org/10.1111/maps.13719

NWA 1685 (LL4)コンドライトの岩石鉱物学的研究をおこなった。既往研究では、NWA 1685にはYamato-74442 (LL4), Bhola (LL3-6), Kraehenberg (LL5)に認められるものと同様の岩片を含むと記載されていた。本研究では、NWA 1685に含まれる岩片について組織や鉱物及びマトリックスの化学組成をYamato-74442, Bhola, KraehenbergなどのLLコンドライトに含まれるアルカリに富む岩片と比較した。NWA 1685の岩片中のかんらん石は、ガラス質のマトリックスに存在し、ゾーニングは認められない。また、衝撃溶融による脈状組織や割れ目がかんらん石の内部のみで見つかり、ガラス質なマトリックスには伸びていないことが確認される。また、かんらん石の主要元素および微量元素組成は均質であった。ガラス質なマトリックスのカリウム存在度は、Yamato-74442, Bhola, Kraehenbergと比較して低く、NWA 1685に含まれる岩片はYamato-74442, Bhola, Kraehenbergなど角礫岩LLコンドライトに含まれる岩片と異なり、LLコンドライト母天体での衝撃溶融イベントの後に急冷して形成され角礫岩に取り込まれたと考えられる。

Hydrogen production using thermochemical water-splitting iodine-sulfur process test facility made of industrial structural materials; Engineering solutions to prevent iodine precipitation

野口 弘喜; 上地 優; 田中 伸幸; 竹上 弘彰; 岩月 仁; 笠原 清司; Myagmarjav, O.; 今井 良行; 久保 真治

International Journal of Hydrogen Energy, 46(43), p.22328 - 22343, 2021/06

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.071

熱化学水素製造法ISプロセスは、高温ガス炉,太陽熱,産業廃熱などの様々な熱源を利用して、高効率に大規模水素製造が可能な方法のひとつである。ISプロセスの研究開発課題は、硫酸やヨウ化水素酸などの厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性とそれらの機器による安定した水素製造の実証である。原子力機構では、工業材料製の耐食機器を開発し、それらの機器を組み込んだ水素製造試験設備を製作し、上記研究開発課題の解決に向け、本試験設備の試験運転を進めている。安定した水素製造を行うために、HI-I-HO溶液の安定送液技術の開発、大量漏えいを防止するためのグラスライニング材の品質保証の改善、ブンゼン反応器における硫酸脱水法によるヨウ素析出防止技術の開発を行った。これらの改良により、水素製造量約30L/h、150時間の連続水素製造に成功し、厳しい腐食環境における工業材料製機器の健全性及び安定した水素製造を実証した。