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報告書

土中水分観測手法としての光ファイバー計測技術の開発(共同研究)

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 平田 洋一*; 竹延 千良*; 田岸 宏孝*; 國丸 貴紀; 前川 恵輔; 山本 陽一; 戸井田 克*; et al.

JAEA-Research 2012-001, 77 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-001.pdf:4.85MB

本研究は、地下水流動解析の上部境界条件として必要となる地下水涵養量を土壌に浸透した水分量から求める手法に着目し、その算定手法の体系化と現場で安定して長期間計測可能なシステムの構築を目的として実施した。計測システムの開発においては、多点かつ長距離に渡る計測が可能な光ファイバーの歪計測原理を、サクションによる圧力計測,土中湿度計測,吸水膨張材を適用した体積含水率計測の3方式に適用する場合についてそれぞれ検討した。さらに、浅層における降水の土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、不飽和透水係数の値から浸透量を推定する手法について現地に計測機器を設置してその有効性を確認した。

論文

Nanometer-sized domain structures in LuFe$$M$$O$$_{4}$$ ($$M$$=Cu, Co) revealed by energy-filtered transmission electron microscopy

松尾 祥史*; 平田 秋彦*; 堀部 陽一*; 吉井 賢資; 池田 直*; 森 茂生*

Ferroelectrics, 380(1), p.56 - 62, 2009/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:67.79(Materials Science, Multidisciplinary)

誘電体LuFe$$M$$O$$_{4}$$($$M$$=Cu, Co)につき、透過電子線回折測定によってナノ構造を観察した。この系は、われわれが発見した電荷秩序型新規強誘電体$$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$($$R$$=Y, Ho-Lu)のFeサイト置換物質である。LuFeCuO$$_{4}$$については、1/3 1/3 0付近にジグザグ型の散漫なストリークとスポットが観測された。これは、この系の三角格子上でFe$$^{3+}$$とCu$$^{2+}$$がイオン秩序していることを示す。このイオン秩序は、$$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$において観測されている、電気双極子を伴う鉄電荷秩序構造と類似構造である。すなわち、このイオン秩序構造が室温での100程度の誘電率の起源と考えられる。実空間観察からは、5$$sim$$10nmのナノサイズのドメインが観測された。一方、LuFeCoO$$_{4}$$については、ハニカム型の電子線回折パターンが観測された。これは、極めて小さい領域でのFe$$^{3+}$$とCo$$^{2+}$$の秩序構造と考えられ、LuFeCuO$$_{4}$$同様、この秩序構造が1000程度の誘電率の起源と推測される。また、LuFeCoO$$_{4}$$においては実空間においてドメイン構造は観測されなかった。

論文

Feasibility study for a multi-level pore water pressure monitoring system using FBG sensors

竹内 真司; 柏井 善夫*; 平田 洋一*; 吉田 幸美*; 西垣 誠*

Proceedings of 4th IEEE/LEOS Workshop on Fibres and Optical Passive Components (WFOPC 2005), p.393 - 398, 2005/00

FBGセンサーを用いてボーリング孔内の複数区間の温度と圧力の測定が可能な地下水モニタリングシステムを開発した。このシステムはパッカーとロッド及び水圧・温度センサーから構成され、ボーリング孔内の2区間で計測が可能である。実際のボーリング孔内で約11か月間の計測を実施した結果、計測の初期には温度,圧力とも不安定であり、かつデータ欠損などを生じたが、数回の改良によりボーリング孔内での計測が可能なシステムであることが示された。

報告書

多区間水質連続モニタリング装置の設計

平田 洋一*; 小川 賢*

JNC-TJ7440 2005-076, 28 Pages, 2004/03

JNC-TJ7440-2005-076.PDF:0.57MB

地下水の地球化学特性の変化を観察するために各深度の予備坑道から掘削された水平ボーリング孔に設置可能な地下水採水装置および物理化学パラメータ連続測定装置の設計を行なった。

報告書

光ファイバーを用いた地下水圧観測システムの適用性確認試験

平田 洋一*; 大丸 修二*

JNC-TJ7410 2005-008, 28 Pages, 2004/03

JNC-TJ7410-2005-008.PDF:0.91MB

本件では光ファイバーを用いた水圧計の,現状とは異なる環境下での適用性を確認するとともに,設置環境の整備ならびにデータ回収作業の効率化のための作業を実施した。

報告書

核融合炉ブランケット材料のための照射後試験施設に関する検討

山田 弘一*; 河村 弘; 土谷 邦彦; 石塚 悦男; 内田 宗範*; 圷 陽一; 本木 良蔵; 渡辺 渡; 平田 省吾*

JAERI-Tech 2004-036, 138 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-036.pdf:4.07MB

本報告書は、核融合炉ブランケット材料の照射後特性試験施設を設置するにあたり、施設概念を明らかにし、施設整備の第一段階である材料試験を行うための「トリチウム増殖関連材料実験設備」を焦点にして検討を行ったものである。核融合炉ブランケット研究開発を進めるために、37TBq(1000Ci)規模のトリチウムと$$gamma$$線源を同時に有する試料の照射後試験を非密封で行える施設が必要である。そこで、本報告書では、合理的な照射後試験施設整備を進めるための検討の一環として、既存施設を有効利用して施設整備を行う場合を想定し、具体的に検討すべき項目やその内容についてのモデルケースをまとめた。具体的な既存施設としては、大洗研究所内に既存のRI利用開発棟施設を取り上げ、本施設への改造整備方法について検討を行った。

報告書

光ファイバーを用いた地下水圧観測装置の製作

平田 洋一*; 吉田 幸美*

JNC-TJ7440 2005-085, 25 Pages, 2003/03

JNC-TJ7440-2005-085.PDF:2.49MB

地表から地下深部までの地質特性を把握する方法の一つとして,地下水の長期モニタリング装置の必要性が検討されている。長期にわたる間隙水圧観測を実施するため,安定性・耐久性に優れた光信号を用いる地下水圧観測システムの開発を行った。本業務では,上記観測システムの試作として,試錘孔内の2区間で地下水の水圧と温度を測定可能な観測装置を製作した。光ファイバーを利用した水圧測定技術としては,世界でも初の試みとなった。本装置の孔内設置部は,パッカーユニット,水圧・温度測定ユニット,光ファイバー接続ユニットで構成される。地上設置部は,データ観測・収録装置である。本装置の概要を以下に示す。・測定方式:FBG(Fiber Bragg Grating)・測定項目:間隙水圧,温度・測定範囲:水圧0$$sim$$10kgf/cm2 (0-1MPa)・測定精度:$$pm$$0.5%FS・適用孔径:$$phi$$86$$sim$$100mm本業務の最後に,本装置を試錘孔へ設置した。本業務終了後も,本装置による水圧観測を続行して長期安定性を確認しつつ,適宜改良を実施していく予定である。

報告書

1,000m対応水理試験機の改良

平田 洋一*; 小川 賢*

JNC-TJ7400 2005-041, 115 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2005-041.PDF:4.84MB

本業務は、サイクル機構が所有する1,000m対応水理試験装置(高温環境型)を適応深度1,500mまで拡大するとともにデータの品質確保や試験の効率性向上等を目的とし改良を実施したものである。主な改良点は次のとおり。(1)適応深度を1,000mから1,500mまで拡大、(2)測定範囲を考透水性側とするために主配管系の内径を拡大、(3)試験区間の前後区間における圧力、温度の連続測定機能の付加、(4)遮水性・耐久性・耐圧性に優れたスライド式パッカーの採用、(5)パッカーの個別拡張・収縮が可能な構造の採用、(6)安定流量制御および高揚程揚水が可能なポンプの採用、(7)試験と並行して試験結果を解析できる機能の付加

報告書

高差圧対応パッカーシステムの概念設計

平田 洋一*; 藤田 有二

JNC-TJ7400 2005-031, 146 Pages, 2003/02

超深地層研究計画第3段階における水理調査、地下水の地球科学調査における原位置試験は最大9.8MPaにおよび交差圧環境下で使用可能なパッカーシステムが必要となる。本件は、既存のパッカー単体および、パッカーシステムに関する情報収集と既存のパッカーシステムを高差圧環境に適用する場合の課題を抽出し、高差圧対応パッカーシステムの概念設計を実施するものである。

報告書

DH-13号孔における水理試験

平田 洋一*; 鈴木 克昌*; 小川 賢*; 藤井 真*

JNC-TJ7440 2005-082, 459 Pages, 2001/12

JNC-TJ7440-2005-082.PDF:19.3MB

本調査は,広域地下水流動研究の一環都として,DH-13号孔において,地下深部における岩盤,および断層・破砕帯などの地下水流動を規制すると考えられる地質構造を対象に水理試験および腑存地下水の採取・分析を実施した。これらの調査は,地下水涵養域での深部地質の水理特性,および地下水の地球科学特性を把握することを目的としたものである。水理試験は,複数の非定常試験および定常試験を同一試験区間で連続的に行う方法を採用した。この試験方法により,岩盤の性状変化または母岩の透水性および間隙水圧を把握した。試験区間の透水性の代表値は,定常試験の揚水過程が,ポンプの性能および流量制御バルブの精度が試験区間の圧力に影響を及ぼすため,人為的または機械的要因が影響しないと考えられる,定常試験の回復過程で得られた値を採用した。地下水の採取・分析は,定常試験過程の汲み上げられた地下水を使用した。これらの分析結果は,各試験区間で比較しても大きな変化は,確認されなかった。

報告書

ポンプ用パッカーを用いた適用揚水試験

平田 洋一*; 田永 友則*

JNC-TJ7440 2005-072, 38 Pages, 2000/09

JNC-TJ7440-2005-072.PDF:4.45MB

本業務の目的はポンプ用パッカーを使用した揚水試験の有効性の確認である。目的を達成するために以下の作業を行った。・ポンプ用パッカーの設計と政策 ・ポンプ用パッカーの性能試験 ・ポンプ用パッカーを使用しない揚水試験 ・ポンプ用パッカーを使用した揚水試験 以上の試験より、ポンプ用パッカーを用いた揚水試験の有効性が確認された。

報告書

AN-1号孔およびAN-3号孔におけるフローメーター検層

平田 洋一*; 田永 友則*

JNC-TJ7420 98-004, 320 Pages, 1998/09

JNC-TJ7420-98-004.pdf:15.69MB

本件は,AN-1号孔およびAN-3号孔を用いて,「水みち」と呼ばれる地下水の流出入のみられる割れ目の分布や透水性を把握することを目的として実施したフローメーター検層である。フローメーター検層を実施した深度は,AN-1号孔はGL-40$$sim$$500m,AN-3号孔はGL-40$$sim$$400mである。検層の結果,「水みち」と考えられる箇所はAN-1号孔では5ヵ所,AN-3号孔では9ヵ所確認された。確認された「水みち」の透水係数は概ね1$$times$$10-2㎝/sec$$sim$$1$$times$$10-4㎝/secのオーダーであった。

報告書

大深度対応地下水の長期モニタリング装置の製作

平田 洋一*; 小川 賢*

PNC-TJ7439 98-003, 171 Pages, 1998/08

PNC-TJ7439-98-003.pdf:15.85MB

本業務は、大深度の立坑(数百$$sim$$千m程度)および坑道の掘削を伴う調査研究等において、その周辺に掘削した試錐孔内で大きな差圧が発生する場合でも長期間に亘り連続して最大20区間の間隙水圧の測定および採水作業を行うことができる深度1,000m対応の長期モニタリング装置を製作するものである。本装置は、大きくダウンホールユニット、インナープローブユニット、データ観測・制御装置で構成される。以下に、本装置の主な特徴を示す。・最大30kgf/c㎡の差圧環境下での間隙水圧測定および地下水の採水が可能・深度1,000m、孔径$$phi$$86$$sim$$120mmまでの試錐孔に適用が可能・摂氏70$$^{circ}C$$までの温度環境下での適用が可能・水圧観測用圧力計に水晶発振式の小型で高精度な絶対圧力計を採用・観測区間の圧力等を維持した状態で、地下水を地上に回収可能本装置の製作に伴い室内試験および孔内性能試験を実施した結果、ダウンホールユニット、インナープローブユニット、データ観測・制御装置の全機能について正常に作動することが確認された。

報告書

1,000m対応水理試験装置(高温環境型)の製作

平田 洋一*; 小川 賢*; 松本 隆史*; 後藤 和幸*; 奥寺 勇*

PNC-TJ7439 97-004, 312 Pages, 1997/08

PNC-TJ7439-97-004.pdf:13.58MB

本業務では、適応環境条件の拡大と操作性および取得データの信頼性の向上を目指した1,000m対応水理試験装置(高温環境型)を製作した。本試験装置は、以下に示す項目を目的とした。・適応環境温度条件を70$$^{circ}C$$までの高温環境型に向上・操作プログラムの改良による操作性の向上・半導体式圧力計、電動バルブの採用による取得データの信頼性の向上電磁バルブを電動バルブに変更して作動不能時の強制排水機能を持たせた。これらの結果、今回製作した試験装置は適応環境温度の拡大、作動安定性、操作性の向上、測定データの信頼性の向上が図られている。

報告書

大深度対応地下水の長期モニタリング装置の詳細設計

平田 洋一*; 後藤 和幸*; 松岡 永憲*; 小川 賢*

PNC-TJ7439 97-001, 46 Pages, 1997/02

PNC-TJ7439-97-001.pdf:4.13MB

地層科学研究における調査機器開発の一環として、大きな差圧が発生する条件下でも地下深部岩盤の間隙水圧を精度良く、かつ数年から十数年に亘り連続観測できる装置が必要とされている。このような要望に対して、試錐孔内に多点式のダブルパッカーを備えたケーシングパイプを挿入して任意の深度で観測区間を設定した後、ケーシングパイプ内に差圧計を備えたインナープローブを挿入し、ケーシングパイプ内水圧と観測区間の差圧を精度良く順次計測する方法を基本原理とする試験装置を考案した。本業務は、平成5年度までにスライドバルブを確実に開閉するための計測ポート部の設計および計測ポート部を開閉し間隙水圧を計測するためのインナープローブの設計を行った結果を踏まえ、試験装置全体の電気部分の設計および、観測区間の地下水を被圧不活性状態で採取し、地上に回収するための採水用プローブの設計を行うと共に、試験装置の構成、形状および性能を明確なものにした。

報告書

1,000m対応水理試験装置の製作

平田 洋一*; 後藤 和幸*; 小川 賢*

PNC-TJ7439 96-003, 83 Pages, 1996/11

PNC-TJ7439-96-003.pdf:9.62MB

本業務は、既存の1,000m対応水理試験装置の設計を一部変更した試験装置を新たに製作した。本試験装置改良の主点は、圧力計測の測定精度を向上させるためにプローブの内部構造における電磁バルブ等の発熱源の温度変化による圧力変動を低減させることである。よって、以下の改良を行った。・圧力および電子基板を発熱源から遠ざける。・背圧ラインの圧力を試験装置外へ開放できるバルブの増設・電磁バルブの発熱を監視する温度センサーの増設。また、耐圧性とメンテナンス性を向上させるため配管の溶接部分及びPTネジをOリング付き継手に変更した。以上の改良を行った結果、基本性能を損なうことなく、既存の試験装置よりも測定安定性等に優れた試験装置となった。

報告書

1,000m対応水理試験装置(高温環境型)の設計

平田 洋一*; 後藤 和幸*; 小川 賢*

PNC-TJ7439 96-002, 88 Pages, 1996/03

PNC-TJ7439-96-002.pdf:2.7MB

本業務は、現存の1,000m対応水理試験装置を基に孔内部構造の簡素化、試験精度、機動性、および耐久性を向上させるためのシステムと、高温環境下で正常に動作できる電子回路の設計を実施したものである。孔内装置部のシステム設計は、発熱防止型電動バルブと電磁バルブの装備、内部配管および部品配置の最適化、更に操作性や点検整備性を考慮し、技術仕様で示された項目を満足した。また、電子回路は、上記システムの変更に伴った再設計を行うと共に、装置に必要な電子部品の中から高温に対応出来ないものを洗い出し、その部品と同等以上の性能で且つ高温に対応する部品を調査し選定した結果、環境温度70$$^{circ}C$$以下で動作可能な回路を設計することができた。

報告書

差圧計測型多点式水圧観測装置の計測ポートの設計

平田 洋一*

PNC-TJ7439 95-005, 12 Pages, 1995/03

PNC-TJ7439-95-005.pdf:0.33MB

地層処分を初めとする地下空間利用に際しては、周辺岩盤における間隙水圧、透水係数等の水利学的パラメーターを深度方向別に、また、長期間にわたって定量的に把握する必要がある。このような目的に対して、平成6年度に差圧計測型多点式水圧観測装置を考案し、実証実験用の20m対応モデルを設計した。この時一部の試作を行ったが、その際、バルブポートの作動不良が指摘された。これはマグネットとねじを組み合わせた基本的作動原理そのものが疑問視されており、今後の課題として残された。今回の設計はこの課題、即ちバルブポートの作動不良を基本原理から改善し、確実な作動を行う装置を考案するとともに、インナープローブの深度設定機構を同時に再検討することを目的とする。本報では、新たに設計開発したマグネットを用いないで作動するバルブポート部分と、深度設定機構の基本原理と構造について述べる。

報告書

1,000m対応水理試験装置の適応試験

平田 洋一*

PNC-TJ7439 95-004, 46 Pages, 1995/03

PNC-TJ7439-95-004.pdf:5.19MB

1,000m対応水理試験装置は、平成6年12月までに製作と性能試験を終了したが、さらに、同装置の適応性を確認することを目的として、瑞浪市平岩のDH-3号孔で本試験を行った。ただし、DH-3号孔は孔曲がりが発生していたために、本装置を孔内に挿入した際に中継ロッドの回転が不可能になり、また、BTVの画像が乱れる等の異常が発生し、装置の孔内残置等の危険が懸念された。そのため、試験はGL-340m以浅の計5区間で実施した。試験の結果、パルス法の試験では水の体積に起因する弾性変形量を最小とするSR法を初めて行い、低透水係数エリアでの有効性が確認された。また、段階揚水試験により低透水係数エリアで間隙水圧が早期に求められる可能性が示された。本報告では、1,000m対応水理試験装置を用いた適応試験の結果とその解釈、および新しい試験方法等について述べる。

報告書

1,000m対応水理試験装置のデータ管理・解析装置の製作

平田 洋一*

PNC-TJ7439 95-003, 45 Pages, 1995/03

PNC-TJ7439-95-003.pdf:1.13MB

1,000m対応水理試験装置は複数の測定区間を設定できるマルチパッカー機能を有し、またBTVと複数の水理試験法が行えるので、極めて大量の測定データが得られる。この装置を調査現場で使用する際には、大量の測定データを速やかに整理解析し次の測定に備えると共に、迅速正確に保存しなければならない。これまでの調査経験、及び、1,000m対応水理試験装置の製作時に実施した孔内性能試験の結果を基に、実際の調査で得られる大量のデータを迅速かつ精度良く管理解析でき、更に作業の効率向上を図るためにデータ管理・解析装置の製作を行った。本報では、製作した装置の構成とその仕様方法について述べる。

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