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論文

Interactive in-situ steering and visualization of GPU-accelerated simulations using particle-based volume rendering

河村 拓馬; 長谷川 雄太; 井戸村 泰宏

Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.187 - 192, 2020/10

汚染物質の大気拡散予測の実現に向けて、GPUスーパーコンピュータ(スパコン)向けに最適化された適合格子細分化(AMR)による流体シミュレーションが開発されており、その結果の対話的な可視化や計算パラメータのステアリング技術が必要とされている。本研究では、これまでに開発してきた構造格子向けの粒子ベースIn-situ可視化手法をAMR向けに拡張し、ファイルを介したIn-situ制御機構を利用して計算パラメータのIn-Situステアリングを可能にした。開発した手法をGPUプラットフォーム上で動作する都市部でのプルーム分散シミュレーションに結合し、膨大なパラメータスキャン無しにヒューマンインザループにより汚染源探索が可能なことを示した。

論文

Degassing behavior of noble gases from groundwater during groundwater sampling

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; Solomon, D. K.*; 宮川 和也; 富岡 祐一*; 太田 朋子*; 松本 拓也*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 小野 昌彦*; et al.

Applied Geochemistry, 104, p.60 - 70, 2019/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:28.45(Geochemistry & Geophysics)

地下水に溶存している希ガス(He, Ne, Ar, Kr, Xe)は、地下水の起源や滞留時間、涵養温度などの推定に使われる。地下水に溶存しているガスを全て定量することが望ましいが、一方で、地下水の採取に伴う溶存ガスの脱ガスを避けることは難しい。本研究は、地下水の採取に伴う溶存希ガスの脱ガス挙動について調べ、その補正方法を提案するものである。地下施設及び深層ボーリングから地下水試料を採取し、原位置の圧力を維持した状態で採取した試料と、圧力を低下させて脱ガスさせた試料との比較を行った。その結果、溶存ガス圧が低い試料(約4.6気圧以下)については、大気圧下で脱ガスさせた場合、気液平衡が成り立つことが分かった。一方で、溶存ガス圧が高い試料(約32気圧)については、気液平衡が成り立たないことが分かった。気液平衡が成り立つ試料については、脱ガスの影響を補正することが可能であるが、気液平衡が成り立たない試料については、補正が困難であり、さらなる検討が必要である。

論文

Evaluation of $$delta^{2}$$H and $$delta^{18}$$O of water in pores extracted by compression method; Effects of closed pores and comparison to direct vapor equilibration and laser spectrometry method

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 大山 隆弘*; 宮川 和也

Journal of Hydrology, 561, p.547 - 556, 2018/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.93(Engineering, Civil)

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価では、地下水シナリオは主要な評価対象の一つである。地下水の酸素・水素同位体比からは、地下水の起源や混合、移動などのプロセスを理解するために重要な知見を得ることができる。地上からのボーリング調査において、地下深部の低透水性の岩盤中の地下水を、掘削水の汚染などの影響を受けずに取得するためには、岩石コアに含まれる間隙水を取得する必要がある。この場合には、圧縮抽出により間隙水を抽出する手法が一般的であるが、段階的な圧縮過程により異なる塩分濃度の地下水が抽出されることがあることから、同位体比にも影響が見られる可能性が考えられる。本研究では、2種の天然の岩石から圧縮抽水し、水の同位体比の圧縮圧力に伴う変化とそのメカニズムについて議論した。さらに、同サンプルに直接蒸気平衡レーザー法(DVE-LS)を適用し、その結果と比較をした。その結果、圧縮抽水では、閉鎖空隙中の水の影響により、水素同位体比が圧力に伴い変化することが分かった。さらに、2種類の圧縮抽水試験を組み合わせることで、開放間隙と閉塞間隙の両方の水の同位体組成を推定可能であることを示した。また、閉鎖間隙の影響を受けない酸素・水素同位体比は、DVE-LSによって得られる値と良く一致した。このため、圧縮抽水とDVE-LSにより得られた水の酸素・水素同位体比の比較により、閉塞間隙と開放間隙の水の酸素・水素同位体比を推定可能であることが示された。

論文

An Evaluation of the long-term stagnancy of porewater in the neogene sedimentary rocks in northern Japan

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 大山 隆弘*; 石井 英一; 宮川 和也; 笹本 広

Geofluids, 2018, p.7823195_1 - 7823195_21, 2018/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:40.83(Geochemistry & Geophysics)

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価におけるシナリオの一つとして、地下水シナリオがある。地下水シナリオに基づく安全評価において、長期間にわたり地下水の移動が遅いことは重要な要因である。本研究では、透水性の低い堆積岩地域の一例として、北海道幌延地域に分布する新第三系の海成堆積岩である声問層と稚内層中の地下水の安定性について、塩素やヘリウムの同位体及び水の安定同位体を用いて調査・考察を行なった。その結果、稚内層の深部地下水は、約100万年前から始まった地層の隆起後も、天水の影響を受けることなく、安定に存在している可能性が示された。一方、声問層や稚内層浅部の地下水は、地層の隆起後、天水の影響を受けており、このことは地下水年代測定の結果からも支持された。本地域の様に、地層の圧密・続成作用を受けた厚い堆積層では、間隙水・結晶水の放出等の影響を受け、地下水の絶対年代を正確に推定することは難しい。しかし、本研究において検討した地下水年代測定の結果と地史との比較は、地下水の流動性に関わる概略的な評価(長期にわたる地下水の安定性の有無)を行う上で有効な手段であると考えられる。

報告書

幌延深地層研究計画に関わるガス組成データ

宮川 和也; 玉村 修司*; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*

JAEA-Data/Code 2016-021, 60 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2016-021.pdf:3.87MB
JAEA-Data-Code-2016-021-appendix(CD-ROM).zip:0.45MB

日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、平成13年3月より、北海道の幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。本計画における堆積岩を対象とした地層科学研究では、ボーリング孔の地下水などの水質分析を実施しており、これと同時に、地下水溶存ガスの分析を実施してきた。一方、幌延地圏環境研究所では、微生物を活用した資源開発の一環として、幌延地域を含む北海道に産する石炭層の有効活用を目的とした調査研究を行っており、幌延深地層研究センターとの研究協力の一環として幌延の地下水溶存ガスの分析を実施してきた。また、電力中央研究所では、幌延深地層研究センターとの共同研究の一環として、幌延の地下水中の希ガスの分析を実施してきた。本報告書は、幌延深地層研究計画に関わる平成13年度から平成27年度までの地下水溶存ガスデータを取りまとめたデータ集である。

論文

Cross-checking groundwater age by $$^{4}$$He and $$^{14}$$C dating in a granite, Tono area, central Japan

長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*; 後藤 和幸*; 柏谷 公希*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 國丸 貴紀*; 武田 匡樹

Geochimica et Cosmochimica Acta, 192, p.166 - 185, 2016/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:30.24(Geochemistry & Geophysics)

岐阜県東濃地域に分布する花崗岩中の地下水について、$$^{4}$$He法および$$^{14}$$C法を利用した年代測定を行った。6本の深度1000m級のボーリング孔を利用して合計30区間から地下水試料を採取した。地下水の流動経路に沿って、$$^{4}$$He濃度は増加し、$$^{14}$$C濃度は減少する傾向があり、両者から推定される年代値には線形相関が認められた。このような複数の指標を利用して年代測定を行うことにより、信頼性の高い年代値が取得できると考えられる。

論文

Comparison of $$^{14}$$C collected by precipitation and gas-strip methods for dating groundwater

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 岩月 輝希; 加藤 利弘

Radiocarbon, 58(3), p.491 - 503, 2016/09

AA2015-0781.pdf:0.96MB

 被引用回数:3 パーセンタイル:12.97(Geochemistry & Geophysics)

地下水の$$^{14}$$C年代測定に必要な溶存無機炭酸(DIC)の回収法(沈殿法とガス化法)の違いが、$$^{14}$$C測定値に与える影響について検証を行った。その結果、ガス化法で回収されたDICの$$^{14}$$C値は理論的に想定される値と同等の値を示した。一方で、沈殿法で回収されたDICの$$^{14}$$C値は、理論値より高い値を示し、回収処理中に現代炭素による汚染が生じることが確認された。汚染の程度は、使用した試薬の量などから算出することができた。地下水の$$^{14}$$C年代測定については、調査目的に応じてDIC回収方法を選択する必要があると考えられた。

論文

大規模地下施設の建設,排水に伴う浅層地下水の地下深部への侵入; $$^{3}$$H, CFCs, SF$$_{6}$$トレーサーを用いた評価

萩原 大樹; 岩月 輝希; 長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*

日本水文科学会誌, 45(2), p.21 - 38, 2015/07

大規模地下施設の建設・操業においては、長期間にわたる地下水の地上への排水に伴い、周辺の地下水環境が変化する可能性がある。本研究では、地下施設周辺の浅層地下水の深部への侵入を推定するための評価手法の構築を目的として、瑞浪超深地層研究所(MIU)の深度500mまでの建設期間中、地下水中の主要化学成分、安定同位体比($$delta$$D及び$$delta$$$$^{18}$$O), リチウム($$^{3}$$H)さらに浅層地下水の指標となるクロロフルオロカーボン類(CFCs)や六フッ化硫黄(SF$$_{6}$$)について、約5年間、モニタリングを継続してきた。その結果、地下施設の建設に伴う排水の影響により、深度200-400mまで浅層地下水が侵入してきており、浅層地下水の混入率は$$^{3}$$HとCFC-12濃度から最大で50%程度と見積もられた。これは、花崗岩中に深度数百m規模、排水量が数万トン/月程度の地下施設を建設し、数年間操業した場合に周辺の地下水環境に与える影響の大きさを示す事例となる。また、$$^{3}$$HとCFCsを併用した調査解析が、地下施設の建設に伴う排水による浅層地下水の地下深部への侵入を確認するための効果的な方法であることが示された。

論文

Replacement of the criticality accident alarm system in the Tokai Reprocessing Plant

眞田 幸尚; 石井 雅人*; 長谷川 市郎; 金澤 信之; 近澤 達哉*; 百瀬 琢麿

NEA/CSNI/R(2010)4 (Internet), p.351 - 370, 2010/11

東海再処理施設には、臨界管理の一環として、万が一の臨界事故の際に作業者の被ばくを防ぐための臨界警報装置を設置している。本論文では、高経年化対策として行った臨界警報装置の更新について述べる。

口頭

プルトニウム転換技術開発施設における臨界警報装置の更新

曳沼 裕一; 眞田 幸尚; 長谷川 市郎; 金澤 信之; 川井 啓一*; 百瀬 琢麿

no journal, , 

核燃料サイクル工学研究所プルトニウム転換技術開発施設には、臨界事故の発生が直ちに検知できるよう法令に基づき、臨界警報装置を設置している。本装置は、プラスチックシンチレーション検出器により臨界事故の$$gamma$$線を検知し、施設内外の警報器により従業員等の退避を促すとともに近接を防止する機能を有し、2 out of 3冗長を採用するなどの信頼性を考慮した設計となっている。従来の臨界警報装置は、設置から約20年が経過し保守用部品の製造中止などから更新が必要となった。ここでは、2007年11月に運用を開始した更新後の新しい臨界警報装置の設計及び配置について報告する。

口頭

沿岸域プロジェクト,1; 全体計画

太田 久仁雄; 茂田 直孝; 丸井 敦尚*; 内田 利弘*; 木方 建造*; 長谷川 琢磨*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構,産業技術総合研究所,電力中央研究所の3機関は、北海道幌延町の沿岸域を事例として、沿岸域特有の地質環境特性に関する知見を蓄積しつつ、その調査・評価技術の信頼性向上と体系的な整備を図る「沿岸域プロジェクト」を開始した。本報告では沿岸域プロジェクトの背景、目標と研究課題、及び平成19年度の実施内容と今後の計画の概要について紹介する。

口頭

原子力機構-電力中央研究所共同研究; 瑞浪超深地層研究所周辺の水理・物質移動特性評価に関する研究

濱 克宏; 岩月 輝希; 長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*; 後藤 和幸*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所用地周辺において、地下水中の複数の放射性元素を利用した地下水の年代測定を実施した。

口頭

北海道幌延地域における$$^{4}$$He$$cdot$$$$^{36}$$Cl法による地下水年代推定の試み

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 岩月 輝希

no journal, , 

北海道幌延地域において、$$^{4}$$Heと$$^{36}$$Clを指標とした地下水年代推定手法の適用性について検討を行った。その結果、$$^{36}$$Clと$$^{4}$$Heを用いた地下水年代推定結果には整合性があり、標高-250m以深における地下水年代が200万年-1000万年程度と推定され、岩石の堆積年代と近い値を示した。これらのことから、幌延地域では地下水の流動性が乏しく、堆積時から岩石間隙に留まっている可能性が高いと考えられる。

口頭

電力中央研究所-日本原子力研究開発機構共同研究; 瑞浪超深地層研究所周辺の水理・物質移動特性評価に関する研究

長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*; 後藤 和幸*; 柏谷 公希*; 濱 克宏

no journal, , 

地下深部における地下水の流速は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価において重要な項目の一つである。一般に地下深部での地下水流速は非常に遅く、直接計測が困難である。このため、地下水中に溶存した放射性物質などに着目した地下水年代測定法が有効である。地下水年代測定法を天然の環境において適用するには幾つかの課題がある。例えば、$$^{14}$$C年代測定では、炭酸塩鉱物の溶解,有機物の分解などによりC同位体比が変化するため、これを補正する手法の構築が必要となる。本研究は、電力中央研究所との共同研究として、$$^{4}$$He及び$$^{14}$$Cなどによる地下水年代測定を実施し、両者の結果の相互比較などを行った。

口頭

新型臨界警報装置の開発と実用化,3; 再処理施設における更新

金澤 信之; 眞田 幸尚; 吉次 雄一; 曳沼 裕一; 近澤 達哉*; 長谷川 市郎; 百瀬 琢麿

no journal, , 

原子力機構で新たに開発した臨界警報装置を、再処理施設に導入した。これまでの臨界警報装置は、設置から20年以上経過し保守用部品の製造中止などから装置の更新が必要となっていた。更新にあたって、検出器・警報機器の配置位置の最適化及びこれまでの保守経験や信頼性評価をもとに装置の全体設計を見直した。本発表は、「新型臨界警報装置の開発と実用化」を大題目とする三つの連続した発表の三番目である。

口頭

ウラニンを含む地下水における有機$$^{14}$$Cを用いた地下水年代評価

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 児玉 宏樹*; 宮島 徹*; 濱 克宏; 岩月 輝希

no journal, , 

トレーサーとして使用されたウラニンが混入した地下水において、溶存有機物中の$$^{14}$$Cを用いた地下水年代評価法の検討を行った。DAX-8樹脂を用いた溶存有機物回収法では、ウラニンはフルボ酸に混入し、地下水年代評価の妨げとなる。しかし、ウラニン由来の有機炭素の混入率を評価する、あるいは本研究で確立したウラニン-フルボ酸分離法を適用することにより、フルボ酸単独の年代を算出する方法を示した。

口頭

高レベル放射性廃液中の白金族物質に対するナノシートの収着特性,1; ナノシートの試作と選定

天本 一平; 横澤 拓磨; 小林 秀和; 田口 富嗣; 長谷川 良雄*; 菱沼 行男*; 山川 敦*

no journal, , 

高レベル放射性廃液(HLLW)中に共存している多様な核種のうち、ガラス固化処理運転に影響を及ぼす可能性がある白金族元素及びその化合物(以下、白金族物質)は、あらかじめ、HLLWから分離しておくことが好ましい。白金族物質除去については、これまでにもさまざまな方法が検討されているが、ここでは、無機多孔質構造体を呈し、組成,構造を任意に制御しやすい、セラミックスナノシート(以下、ナノシート)に着目し、ナノシートの組成,物性,構造,形態等に起因する特性を利用して白金族物質に対して優れた収着作用を示す材料の探索を行ったところ、一部の白金族物質に対する収着効果がみられた。

口頭

地下水年代評価を目的とした溶存有機物の採取方法についての検討

濱 克宏; 岩月 輝希; 中田 弘太郎*; 兒玉 宏樹*; 長谷川 琢磨*

no journal, , 

広域の地下水流動を推定するために、地下水の地下での滞留時間(地下水年代)は有用な情報となる。溶存有機物に含まれる放射性炭素(有機$$^{14}$$C)を用いた年代推定では、溶存有機物が岩石と相互作用しにくく地下水流動とともに移動する可能性が高いため、煩雑な地化学反応の補正をすることなく年代を推定することができる。このため、有機$$^{14}$$Cは地下水年代の指標として有用であると考えられる。そこで本研究では、地下水年代評価を目的とした場合の最適な溶存有機物採取方法について明らかにすることを目的とし、種々の方法で取得した溶存有機物の量と放射性同位体比について比較検討した。

口頭

高レベル放射性廃液中の白金族物質に対するセラミックスナノシートの収着特性

長谷川 良雄*; 菱沼 行男*; 天本 一平; 横澤 拓磨; 小林 秀和; 田口 富嗣; 山川 敦*; 鈴木 将*

no journal, , 

高レベル放射性廃液(HLLW)中に共存している多様な核種のうち、ガラス固化処理運転に影響を及ぼす可能性がある白金族元素及びその化合物(以下、白金族物質と称する)は、予めHLLWから分離しておくことが好ましい。白金族物質除去については、これまでにもさまざまな方法が検討されているが、我々は、無機多孔質構造を呈し、組成、構造を任意に制御しやすいセラミックスナノシートに着目し、ナノシートの組成,物性,構造,形態等に起因する特性を利用して白金族物質に対して優れた収着作用を示す材料の探索を行っている。本研究において、高レベル放射性廃液中の白金族物質を収着できる可能性のある材料として、数種類のセラミックスナノシートを設計、試作し基礎試験を行ったところ、一部の白金族物質に対する収着効果がみられた。

口頭

高レベル放射性廃液中の白金族物質に対するナノシートの収着特性,2; ナノシート製造条件と収着効果との関係

山川 敦*; 天本 一平; 横澤 拓磨; 小林 秀和; 田口 富嗣; 長谷川 良雄*; 菱沼 行男*

no journal, , 

これまでの研究にてナノシートに高レベル放射性廃液(HLLW)中の特定の白金族元素及びその化合物(白金族物質)に対する収着効果がみられたことを踏まえ、適切な材質のナノシートの製造条件や収着作用に係る検討を行った。

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