Effects of Cs/Sr intercalation on the structure and electrical conductivity of weathered biotite

早川 虹雪; 村口 正和*; 馬酔木 ゆめの*; 小島 洋一郎*; 小田 将人*; 藪田 莉名*; 石井 宏幸*; 本田 充紀

AIP Advances (Internet), 16(2), p.025337_1 - 025337_8, 2026/02

https://doi.org/10.1063/5.0311080

風化黒雲母(WB)は粘土由来の層状鉱物であり、700C以上での溶融塩処理により熱電特性を示すようになる。本研究では、CsおよびSrのインターカレーションがWBの局所構造および電気伝導性に与える影響を調査した。WBをCsClおよび/またはSrClを含む溶融塩で処理し、得られた試料についてX線蛍光分析(XRF)、X線回折(XRD)、X線吸収微細構造(XAFS)、および四端子法による電気伝導度測定を行った。XRFによりCs/Srの取り込みが確認され、XRDにより層状構造が保持されていることが示された。XAFS解析では、Cs/Srをインターカレーションした試料において、高温下でSr-Si間距離が約,短縮することが明らかとなり、SrがSi-O層に近づくことが示唆された。630860Cで測定した電気伝導度では、630780Cの範囲においてCs/Sr-WBがSr-WBより高い伝導性を示した。これらの結果から、層間イオンの再配置により伝導経路が改善されることが示され、層間構造制御が粘土系熱電材料設計における有効な手法であることが示唆された。

Development of XAFS analysis to elucidate the structural change of weathered biotite under high temperature

早川 虹雪*; 村口 正和*; 馬酔木 ゆめの*; 小島 洋一郎*; 小田 将人*; 藪田 莉名*; 石井 宏幸*; 本田 充紀

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 23(3), p.290 - 295, 2025/07

https://doi.org/10.1380/ejssnt.2025-041

環境調和型の高温で動作する熱電材料へむけて、粘土鉱物を利用した材料開発を進めている。高温で熱電特性をえることに成功したが、なぜその特性を示すかは分からない。そこで高温環境下で風化黒雲母の構造変化を解明するためのXAFS分析手法の開発し、高温でのFeの局所構造を明らかにする。大気環境と真空環境で焼結した試料のFeの局所構造解析からFeの化学結合状態の変化を明らかにした。

Application of the spectral determination method to liquid scintillation spectra

大島 真澄*; 後藤 淳*; 早川 岳人*; 篠原 宏文*; 鈴木 勝行*; 佐野 友一*; 浅井 雅人; 原賀 智子

Journal of Nuclear Science and Technology, 61(7), p.871 - 882, 2024/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2282552

スペクトル定量(SDM)法は、複数核種を含む試料を測定して得られる測定スペクトルは、それぞれの核種のスペクトルの線形重ね合わせで表せるという原理に基づいたものであり、これまでに、線スペクトルにおいてSDM法を適用できることを実証した。本研究では、開発したSDM法を液体シンチレーション測定へ適用し、測定において課題となる消光の補正方法を開発することにより、線スペクトルと同様に、液体シンチレーション測定においてもSDM法を適用できることを実証した。

Fundamental evaluation of hydrogen behavior in sodium for sodium-water reaction detection of sodium-cooled fast reactor

山本 智彦; 加藤 篤志; 早川 雅人; 下山 一仁; 荒 邦章; 畠山 望*; 山内 和*; 江田 優平*; 由井 正弘*

Nuclear Engineering and Technology, 56(3), p.893 - 899, 2024/03

https://doi.org/10.1016/j.net.2023.10.043

In a secondary cooling system of a sodium-cooled fast reactor (SFR), rapid detection of hydrogen due to sodium-water reaction (SWR) caused by water leakage from a heat exchanger tube of a steam generator (SG) is important in terms of safety and property protection of the SFR. For hydrogen detection, the hydrogen detectors using atomic transmission phenomenon of hydrogen within Ni-membrane were used in Japanese proto-type SFR "Monju." However, during the plant operation, detection signals of water leakage were observed even in the situation without SWR concerning temperature up and down in the cooling system. For this reason, the study of a new hydrogen detector has been carried out to improve stability, accuracy and reliability. In this research, the authors focus on the difference in composition of hydrogen and the difference between the background hydrogen under normal plant operation and the one generated by SWR and theoretically estimate the hydrogen behavior in liquid sodium by using ultra-accelerated quantum chemical molecular dynamics (UA-QCMD). Based on the estimation, dissolved H or NaH, rather than molecular hydrogen (H), is the predominant form of the background hydrogen in liquid sodium in terms of energetical stability. On the other hand, it was found that hydrogen molecules produced by the sodium-water reaction can exist stably as a form of a fine bubble concerning some confinement mechanism such as a NaH layer on their surface. In parallel, we observed experimentally that the fine bubbles of H stably existed in the liquid sodium than expected before. This paper describes the comparison between the theoretical estimation and experimental results based on hydrogen form in sodium in the development of the new hydrogen detector in Japan.

Evaluation of hydrogen behavior in sodium for sodium-water reaction detection of sodium-cooled fast reactor

山本 智彦; 加藤 篤志; 早川 雅人; 下山 一仁; 荒 邦章; 畠山 望*; 山内 和*; 江田 優平*; 由井 正弘*

Proceedings of 2023 International Congress on Advanced in Nuclear Power Plants (ICAPP 2023) (Internet), 6 Pages, 2023/04

In the secondary cooling system of sodium-cooled fast reactor (SFR), a rapid detection of hydrogen explosion due to sodium-water reaction by water leakage from heat exchanger tube is steam generator (SG) is important in terms of safety and property protection. For the hydrogen detection, Ni-membrane hydrogen detectors using atomic transmission phenomenon were used in Japanese proto-type sodium-cooled fast reactor "Monju". However, during the plant operation, many alarms of water leakage were occurred without sodium-water reaction in relation to temperature up and down. The authors focus on the difference in composition of hydrogen and the difference between the background hydrogen under normal operation and the hydrogen generated by the sodium-water reaction and theoretically estimate the hydrogen behavior in liquid sodium by using ultra-accelerated quantum chemical molecular dynamics (UA-QCMD). As the results of theoretical estimation, dissolved H or NaH, rather than H, is the predominant form of the background hydrogen in liquid sodium, and hydrogen produced in large amounts by sodium-water reaction can exist stably as fine bubbles with a NaH layer on their surface. Currently, the authors study the new hydrogen detector system focusing on the difference between the background hydrogen (dissolved H) and the hydrogen by sodium-water reaction (fine bubbles H). This paper describes the comparison between the theoretical estimation and experimental results based on hydrogen form in sodium.

原子力緊急時における公衆の被ばく線量評価に関する調査と検討

橋本 周; 木名瀬 栄; 宗像 雅広; 村山 卓; 高橋 聖; 高田 千恵; 岡本 明子; 早川 剛; 助川 正人; 久米 伸英*; et al.

JAEA-Review 2020-071, 53 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-071.pdf:2.72MB

原子力機構は、災害対策基本法及び武力攻撃事態対処法に基づく指定公共機関として、原子力災害や放射線緊急事態が発生した場合には、災害対応に当たる国や地方公共団体の要請に応じて人的・技術的支援を行う。防災基本計画及び原子力災害対策マニュアルでは、原子力機構は原子力緊急時において公衆の被ばく線量の推計・把握を支援することが要求されている。しかし、その支援について、基本方策,調査対象,調査方法,実施体制等について具体的かつ詳細には検討されていない。本報告では、公衆の緊急時被ばく線量の推計・把握に関する技術的支援について、原子力緊急時支援・研修センター内に設置された「緊急時の線量評価検討WG」において調査・考察した結果を報告することにより、国や地方公共団体、及び原子力機構内における今後の具体的かつ詳細な検討及び活動に貢献することを目的とする。

Electron-tracking Compton camera imaging of technetium-95m

初川 雄一*; 早川 岳人*; 塚田 和明; 橋本 和幸*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.

PLOS ONE (Internet), 13(12), p.e0208909_1 - e0208909_12, 2018/12

AA2018-0639.pdf:2.39MB

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208909

電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)を用いて放射性同位元素Tcの画像撮像を実施した。Tcは、204, 582, 835keVの3本の線を放出し、濃縮同位体Moを用いてMo(p,n)Tc反応で合成される。濃縮Mo同位体三酸化物の再利用について実験を実施し、再生率7090%を達成した。画像は3本の線それぞれを用いて解析し取得した。その結果、線エネルギーが高いほど空間分解能が向上することが判り、Tcのような高エネルギー線放出核を利用することで、ETCCが人体の深部の組織や器官の医療画像撮像に有効であることを示唆する結果を得た。

大量ナトリウムの施設間移送

今村 弘章; 早川 雅人; 半田 卓也*; 並木 勝男*

JAEA-Technology 2015-020, 85 Pages, 2015/08

JAEA-Technology-2015-020.pdf:24.15MB

高速炉システムの安全性強化の研究に向けて、大洗研究開発センター内に冷却系機器開発試験施設(AtheNa)を整備中である。同センター内のナトリウム技術開発第1試験室には、「常陽」や「もんじゅ」の建設にあたって種々のナトリウム研究開発試験に使用され、その所期目的を達成した大量のナトリウムが大小のナトリウム貯蔵タンクにて維持管理されていることから、ナトリウムの維持管理をより安全・安定なものとするためにも、両施設間でナトリウムを移送することとした。大量のナトリウム移送方法としては、安全性や作業効率及び経済性等を考慮し、ナトリウム技術開発第1試験室のナトリウム貯蔵タンクと冷却系機器開発試験施設のダンプタンクを全長200m以上の配管で接続して移送する手法を選定し、移送に必要な設備の設計・製作を行った。施設間に設置した配管を介して、大量のナトリウム(約270)の移送を安全かつ短期間(正味6日間、移送流量;平均約12m/h)に計画通りに完了させた。

Development of basic NDA technologies for nuclear material accountancy of debris of melted fuel formed in severe accidents

瀬谷 道夫; 原田 秀郎; 北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文; 飯村 秀紀; 呉田 昌俊; 高峰 潤; 羽島 良一; 早川 岳人; et al.

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 9 Pages, 2013/07

原子炉過酷事故により起こる溶融燃料の発生は、原子炉をアイテム施設ではなく非アイテム施設に分類させることになる。溶融燃料の原子炉からの取出しを考えると、核物質を含む溶融燃料がバルク状態で扱われるバルク施設とみなされることも考えられる。バルク施設においては、核物質の計量管理が保障措置の基本である。この論文では、溶融燃料デブリに関する分類と計量管理の観点からのNDA技術の選定について紹介する。これらのNDA技術として、粒子状溶融燃料デブリに対する中性子共鳴濃度分析法及び小石状あるいは切出し溶融燃料デブリに対するLCS線によるNRFを使うNDA技術について報告するとともに、現在実施中のこれらの技術に関する基礎技術開発状況及び近い将来の計画について紹介する。

Proton acceleration to 40 MeV using a high intensity, high contrast optical parametric chirped-pulse amplification/Ti:sapphire hybrid laser system

小倉 浩一; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 谷本 壮*; 匂坂 明人*; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; 静間 俊行; 早川 岳人; 桐山 博光; et al.

Optics Letters, 37(14), p.2868 - 2870, 2012/07

https://doi.org/10.1364/OL.37.002868

OPCPA方式チタンサファイアレーザーで発生した高コントラスト(10)高強度(10)短パルス(40fs)のレーザー光を用いて、従来の最大エネルギー25MeVを超える40MeVの陽子線を得た。このときのレーザーエネルギーは10ジュール以下であった。15MeV以上の陽子線の発生効率は、0.1%であった。