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熊田 高之; 元川 竜平; 大場 洋次郎; 中川 洋; 関根 由莉奈; Micheau, C.; 上田 祐生; 杉田 剛; 美留町 厚; 佐々木 未来; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1776 - 1783, 2023/12
被引用回数：1 パーセンタイル：65.66(Chemistry, Multidisciplinary)既存のメイン検出器および高位置分解能フォトマル検出器に加えて新規に導入した前面検出器を組み合わせることにより、波数0.002nm
から6nmにわたる散乱を3つの光学機器配置により切れ目なく測定できるようになった。またグラフィカルユーザーインターフェースの導入と併せて装置のユーザビリティが大幅に向上した。
O/HO vapor generator for contrast-variation neutron scattering有馬 寛*; 高田 慎一; 笠井 聡*; 大内 啓一*; 森川 利明*; 宮田 登*; 宮崎 司*; 青木 裕之; 岩瀬 裕希*; 廣井 孝介; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1802 - 1812, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Multidisciplinary)The contrast-variation technique in neutron scattering experiments plays a pivotal role in distinguishing partial structures within multi-component complexes, facilitating the elucidation of distinct sample constituents. This differentiation is achieved using different isotopes, namely hydrogen and deuterium, which possess varying neutron scattering characteristics. This study presents a novel vapor generator designed for neutron scattering experiments, enabling continuous control of the DO/HO ratio of the vapor. This feature is especially useful for contrast-variation studies. The generator features two saturators and four mass flow controllers, allowing for the rapid and independent generation of DO/HO vapors. Additionally, the incorporation of the two-temperature method ensures accurate dew point control within a margin of 
0.2
Cdp. This setup proves useful for conducting time-resolved experiments and can accelerate research on functional polymers, such as polymer electrolyte membranes for fuel cells, where water potential assumes critical importance.
熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7638 - 7643, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。
阿部 洋*; 根本 文也*; 廣井 孝介; 大石 一城*; 高田 慎一
Journal of Molecular Liquids, 346, p.117035_1 - 117035_6, 2022/01
被引用回数：4 パーセンタイル：61.27(Chemistry, Physical)In this study, monodispersive nanoconfined water ("water pocket") is organized spontaneously in hydrophilic ionic liquid (IL). The IL is 1-alkyl-3-methylimidazolium nitrate ([C
mim][NO
] 
= 2, 6, and 8). By small-angle neutron scattering (SANS), D
O aggregations in the IL are detected. There are no SANS peaks for [Cmim][NO]-DO, but, in [C
mim][NO]-
mol% DO, a SANS peak can be observed at 
mol%. The peak intensity, position, and profile change according to water concentration and temperature. Pure [C
mim][NO] has a distinct SANS peak, reflecting on the nanodomains at room temperature. Above 70 mol%, the SANS peak of [Cmim][NO]-DO sharply increases and shifts to the low-Q position. The water pocket develops proportionate to water concentration, and its morphologies are visualized using an 
bead model. The alkyl chain length dependence of the water pocket is clarified by a three-dimensional reconstruction method.
三浦 大輔*; 熊田 高之; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 中川 洋; 大場 洋次郎; 大原 高志; 高田 慎一; 廣井 孝介; 森川 利明*; et al.
Journal of Applied Crystallography, 54(2), p.454 - 460, 2021/04
被引用回数：1 パーセンタイル：17.63(Chemistry, Multidisciplinary)山形大学が原子核物理実験用に開発した結晶試料の核スピン偏極技術を、スピンコントラスト偏極中性子回折測定法に展開し、水素核偏極化されたグルタミン酸を用いて粉末結晶試料中の水素の配向および凝集・分散などの構造情報を抽出できることを実証した。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
椎野 佳祐*; 大友 季哉; 山田 武*; 有馬 寛*; 廣井 孝介; 高田 慎一; 三宅 純平*; 宮武 健治*
ACS Applied Polymer Materials (Internet), 2(12), p.5558 - 5565, 2020/11
被引用回数：23 パーセンタイル：78.91(Materials Science, Multidisciplinary)To achieve high-performance proton-exchange membranes (PEMs), understanding of the polymer structure/ property relationship is crucial. In particular, the structure of water clusters (number, size, interdomain distance, interconnectivity, etc.) and hydrophobic domains dominates important membrane properties, such as proton conductivity and mechanical strength, which can be adjusted by the monomer sequence in the polymer chains. In the present paper, we have prepared three sulfonated polyphenylene-based copolymers (SPP-MP, SPP-BP, and SPP-QP) whose main chain components were the same but their sequence differed by the use of different hydrophobic monomers (monophenylene, -MP; biphenylene, -BP; and quinquephenylene, -QP, respectively). Careful investigation of the proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectra suggested that the randomness of the hydrophilic component (sulfophenylene unit) was dominated by the hydrophobic component: 51 % for -MP, 32 % for -BP, and 19 % for -QP, respectively. Transmission electron microscopy (TEM) observation of the three polyphenylene ionomer membranes revealed that the lower randomness of the hydrophilic component caused a larger hydrophilic domain size in their phase-separated morphology under dry conditions. Small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements suggested that SPP-QP, with the lowest randomness of the hydrophilic component, possessed the most pronounced periodic structure under humidified conditions.
He neutron spin filter at J-PARC奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10
被引用回数：10 パーセンタイル：79.13(Instruments & Instrumentation)We are developing a neutron polarizer with polarized He gas, referred to as a He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of He spin filters at MLF of J-PARC are reported.
dispersive X-ray absorption fine structure spectroscopySong, C.*; Seo, O.*; 松村 大樹; 廣井 慧*; Cui, Y.-T.*; Kim, J.*; Chen, Y.*; Tayal, A.*; 草田 康平*; 小林 浩和*; et al.
RSC Advances (Internet), 10(34), p.19751 - 19758, 2020/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)To unveil the origin of the hydrogen-storage properties of rhodium nanoparticles (Rh NPs), we investigated the dynamical structural change of Rh NPs using dispersive X-ray absorption fine structure spectroscopy (XAFS). The variation of the Rh-Rh interatomic distance and Debye-Waller factor of Rh NPs with a size of 4.0 and 10.5 nm during hydrogen absorption and desorption suggested that they have a different mechanism for hydrogen absorption, which is that the hydrogen absorption on the inner site has a greater contribution than that on a surface for Rh 4.0 nm. In the case of Rh 10.5 nm, it is opposed to Rh 4.0 nm. This study demonstrates a powerful XAFS method for observing small local structural changes of metal nanoparticles and its importance for understanding of the hydrogen-absorption properties of Rh NPs with an interesting hydrogenation mechanism.
篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 瀬川 麻里子; 廣井 孝介; Su, Y. H.; 大井 元貴; 原田 正英; 飯倉 寛; et al.
Review of Scientific Instruments, 91(4), p.043302_1 - 043302_20, 2020/04
被引用回数：51 パーセンタイル：96.48(Instruments & Instrumentation)The energy-resolved neutron imaging system, RADEN, has been installed at the pulsed neutron source in the Materials and Life Science Experimental Facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex. In addition to conventional neutron radiography and tomography, RADEN, the world's first imaging beam-line at a pulsed neutron source, provides three main options for new, quantitative neutron imaging techniques: Bragg-edge imaging to visualize the spatial distribution of crystallographic information, resonance absorption imaging for elemental composition and temperature information, and polarized neutron imaging for magnetic field information. This paper describes the results of characterization studies of the neutronic performance and installed devices at RADEN and shows the results of several demonstration studies for pulsed neutron imaging.
廣井 博*; 荒井 眞伸; 木曽原 直之
第21回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(USB Flash Drive), 3 Pages, 2016/06
高速増殖原型炉「もんじゅ」は、平成7年に初送電を開始したが、その後、2次系ナトリウム漏えい事故の発生、平成23年3月の東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島事故と言う)とそれを受けての新規制基準の施行、平成24年に明らかとなった保守管理不備の問題などがあり、またこの間、高速増殖炉開発を取り巻く国内外の情勢も変化してきた。この様な状況を踏まえて「もんじゅ」の開発意義や実施すべき研究について改めて議論され、平成25年9月には「もんじゅ研究計画」が策定された。本研究計画では、エネルギー安全保障と廃棄物の減容・有害度低減が2本の柱として定められた。ここでは「もんじゅ」に関する内外の経緯と環境の変化及び「もんじゅ研究計画」の内容や今後の取組みについて紹介する。
He Neutron Spin Filter (NSF) in the MLF at J-PARC酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 篠原 武尚; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036015_1 - 036015_6, 2015/09
Heの中性子吸収断面積が強いスピン選択性を有することを利用した偏極Heフィルターは、ビーム調整が不要なため、ビームラインに設置すれば直ぐに使える簡便な中性子スピンフィルター(NSF)として利用できる。そのようなNSF実現のためには、NSFのHe偏極度
を定常的にモニタするための核磁気共鳴(NMR)システムの開発が不可欠である。我々は断熱高速通過型(AFP)とパルス型NMRの特徴が相補的であることに着目して2つのシステムを併用した汎用性の高いNMRシステムを開発した。更に、J-PARCの中性子実験装置(BL10)での中性子透過率測定から得られたで校正しながら、温度、パルスNMRの振動磁場の大きさや印可時間などの測定条件を変えて、AFPとパルスNMRの信号間の相関を測定した。例えば、パルスNMR測定に起因する減偏極率を0.1%以下になるまでパルスNMRの検出感度を小さくしても、2つのNMR信号間の線形性は確認できた。これらの結果から、我々は開発したNMRシステムがHe偏極度モニタとして十分機能することを確認した。
三宅 収; 浜田 広次; 田辺 裕美; 和田 雄作; 宮川 明; 岡部 綾夫; 中井 良大; 広井 博
JNC TN2400 2003-003, 225 Pages, 2004/02
JNC-TN2400-2003-003.pdf:40.45MB
高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損事故(ナトリウム-水反応事故)の評価に関連して、事故発生時の高温ラプチャ型破損による隣接伝熱管への破損伝播の有無に係る評価手法を整備した。また、この評価手法を用いて「もんじゅ」蒸気発生器伝熱管の健全性を評価した結果について整理した。
栗原 成計; 谷田部 敏男; 廣井 博; 田辺 裕美
JNC TN9400 2003-060, 236 Pages, 2003/07
JNC-TN9400-2003-060.pdf:7.91MB
高速増殖原型炉「もんじゅ」の大リーク・ナトリウム-水反応事故に対する安全設計データ及び安全解析コード検証用データを得るため、動燃大洗工学センターにおいて、SWAT-1試験装置、SWAT-3試験装置を用いて試験が行われた。本報告書はSWAT-3で実施された第1回および第2回大リーク・ナトリウム-水反応試験(Run-1およびRun-2)において得られたデータをとりまとめたものである。Run-1およびRun-2で使用された内部構造物は、東芝/IHIで設計製作されたものである。また、放出系配管取付位置は蒸発器頂部である。Run-1およびRun-2の注水率はそれぞれ6.7kg/sおよび14.2(初期)
9.7kg/sであり、これはIso-velocity modelによれば、伝熱管3.3本および7.1(初期)4.8本破断に相当する試験規模であった。試験においては、圧力、ひずみ、温度、液面、ボイド、配管反力、加速度、変位および流量等が計測された。Run-1およびRun-2の初期スパイク圧力は、注水点近傍でそれぞれ1.13MPaおよび2.62MPaであり、準定常圧力の最大値はRun-1およびRun-2において0.49MPaおよび0.67MPaであった。伝熱管の二次破損はなかった。蒸発器放出系ラプチャ板は注水開始後1.1および0.7秒に破裂し、放出系の作動は概ね良好であったものの実機に反映すべき改善点も明らかになった。
浜田 広次; 田辺 裕美*; 和田 雄作*; 宮川 明*; 広井 博*
PNC TN9410 98-029, 122 Pages, 1998/05
高速炉蒸気発生器伝熱管の高温ラプチャに対する健全性評価のため、動燃では次の研究を進めてきた。1)超高温材料データの取得と構造健全性評価法の整備2と1/4Cr-1Mo鋼の高温(7001200
)クリープ試験データを取得し、高温、短時間破裂である高温ラプチャ特性を踏まえて時間依存のクリープ破断評価法に基づく材料基準値を策定した。また伝熱管破損模擬試験(TRUST-2)により本評価法を検証した。2)ブローダウン時の減圧特性を含む伝熱管内流動解析手法の整備本ブローダウン解析に使用するBLOOPHと汎用コードであるRELAP-5とで実機ブローダウン解析結果の比較を行い、両者が良好な一致を示すことを確認した。また、ナトリウム-水反応時の入熱を考慮した管内蒸気流モデルを開発した。3)ナトリウム-水反応試験データに基づく定量的な検証過去のナトリウム-水反応試験データから保守的に求めた反応域温度と管外熱伝達率を用いてSWAT-3試験及び米国LLTR試験の解析を行い、クリープ破断モードよりも延性破断モードが早期に現われること、破断時間は実際の試験結果よりもかなり短時間の保守的な結果となることを示した。これらの結果を踏まえて、PFR大リーク事故及び高速増殖原型炉「もんじゅ」蒸気発生器伝熱管破損の再評価を行った。主な結果は、以下のとおり。1.1987年の英国PFRの事故が多数の伝熱管破損に至った最大の原因は、事故当時過熱器に高速減圧系が設置されていなかったためであることが、上記評価法を適用して定量的に示された。2.以上の検証解析結果を踏まえて選定した保守的なパラメータを用いて、「もんじゅ」条件での100%、40%、10%の各定常運転から水ブローまでの解析を行い、いずれの場合も高温ラプチャが発生する条件に至らないことを確認した。3.管束部中下部ではブロー途中に伝熱管内部流量が低下するため、安全裕度が相対的に小さくなるが、蒸気ブロー弁の増設による水ブローの高速化が裕度拡大方策として有効であることを示した。
大野 修司; 森井 正*; 広井 博*; 姫野 嘉昭
PNC TN9410 88-104, 110 Pages, 1988/08
〔目的〕 ナトリウム燃焼時の雰囲気ガスや構造物への熱伝達特性及び消費される酸素などの物質伝達特性を詳細に解析するために開発しているナトリウム燃焼詳細解析コードSOLFAS(Sodium Leak Fire and Aerosol Analysis Code System)のVersion-0.1について、その数値解析手法、計算アルゴリズムなどコードの基本的な特性を把握する。〔方法〕 2次元長方形体系内の質量、運動量、エネルギーの各保存式を解くバージョンで、単成分流体の水平平板層流自然対流熱伝達問題のパラメータ計算を行ない、各パラメータが結果の精度・計算時間等に及ぼす影響を調べた。〔結果〕 高精度の解を得るためには空間的な計算セルの分割法を検討することが必要であり、また計算時間節減のためにはタイムステップ、収束条件、緩和係数、加速係数等のパラメータが大きく影響することがわかった。また、これらのパラメータを適切に設定すると、層流の全範囲にわたる妥当な計算結果が得られることを確認した。
宮原 信哉; 松木 卓夫*; 広井 博*; 姫野 嘉昭
PNC TN9410 88-092, 82 Pages, 1988/08
(目的)二次系ナトリウム漏洩事故の事象推移に関する総合模擬試験(Run-D2)に於けるナトリウム燃焼抑制槽の試験結果を用い、動燃で新たに開発したナトリウム燃焼抑制槽に対するナトリウム燃焼解析コードASSCOPSの適用性を検討した。(方法)解析では、槽内雰囲気の放射熱伝達に関してコード上の定義による熱放射係数をパラメータとし、以下の3ケースを実施した。(1)雰囲気は完全透明と仮定し、プール表面と構造材及び構造材間の熱放射係数は1.0 (2)雰囲気はエアロゾルによって不透明と仮定し、プール表面とエアロゾルの熱放射係数は0.65で、エアロゾルと構造材の熱放射係数は0.7 (3)雰囲気はエアロゾルによって不透明と仮定し、プール表面とエアロゾルの熱放射係数は0.65で、エアロゾルと構造材の熱放射係数は0.5 (結果)いずれのケースとも解析結果は試験結果と比較的良く再現しており、特に安全評価上重要となる槽内貯留ナトリウムの冷却特性に関しては良く一致した。各部温度の試験結果に対する解析結果の誤差は、過大評価側で約30%、過小評価側で約20%であった。(結論)ナトリウム燃焼解析コードASSCOPSは、動燃で新たに開発したナトリウム燃焼抑制槽の性能評価に対しても、十分適用できるとの結論を得た。
広井 博*; 松木 卓夫*; 三宅 収; 米川 強*; 姫野 嘉昭
PNC TN9410 88-078, 105 Pages, 1988/07
昨年度の継続として、大型炉の立地評価の候補事象と成り得る「一次冷却材漏洩事故」を想定し、各種設計条件、解析条件をパラメータにした解析を実施して、建屋一体型格納施設の成立性の検討を行った。建屋一体型格納施設では、配管・機器からの放熱が大きな影響を及ぼすので、より現実的な配管放熱モデルをCONTAINコードに組み込み、さらに漏洩Na温度が高くなる事故シナリオ(IRACS1ループ除熱)を想定して、次のパラメータ計算を実施した。(1)事故室雰囲気漏洩率、(2)Na漏洩孔、(3)漏洩箇所、(4)雰囲気酸素濃度、(5)常用排気系換気回数 FP放出量の計算結果から次のことが明らかにされた。(1)放熱モデルの改良によりFP放出量は1/5-1/3に低減される。(2)FP放出量に対しては、事故室漏洩率が最も大きな影響を与える(3)Na漏洩孔の大小の影響は、希ガスについて大きいが、ヨウ素等については小さい。(4)漏洩箇所、雰囲気酸素濃度、及び常用排気系換気回数が変わることによる影響は小さく、雰囲気酸素濃度や常用排気系換気回数等の設計条件に大幅な自由度を有することが明らかにされた。(5)ヨウ素、プルトニウムの放出量は常用排気系から非常用排気系への切り換え時期に強く影響されるため、漏洩の早期検出によりさらにFP放出量は低減される。
川田 耕嗣*; 宮原 信哉; 広井 博*; 姫野 嘉昭
PNC TN9410 88-004, 44 Pages, 1988/01
従来の国内外のナトリウム燃焼研究は、原子炉定格運転時等のナトリウム温度を主な対象としてきたため、炉外燃料貯蔵槽や原子炉予熱運転時に於けるナトリウム漏洩燃焼を想定した研究例が少ない。そこで、主に300以下のナトリウムを用いて、スプレー・コラム・プールについて、着火温度、エアロゾル発生開始温度を明らかにするために実施したものである。ナトリウムスプレー及びナトリウムコラム試験は、ナトリウム漏洩火災基礎試験装置(SOFT-1)、ナトリウムプール試験は、大規模ナトリウム漏洩火災試験施設のSOLFA-1試験装置を使用して行った。試験結果は、次の通りである。(1)ナトリウムスプレー燃焼試験着火温度は、液滴径に依存する傾向を認めたが、安全を見込むと160以上である。(2)ナトリウムコラム燃焼試験流入するコラムの本流は着火せず、途中で生じる飛散液滴のみ着火し、本流が床で跳ね返えりによって生成された跳ね返り飛沫は180で、床上の落下堆積物は160で着火した。(3) ナトリウムプール燃焼試験静止液面での着火は、280315で、目視によるエアロゾル発生開始温度は、140165、一旦酸欠状態にして鎮火させた液面の自然再着火は、80以上で生じた。今後、これらの基礎データを基に広温度・広酸素濃度範囲ナトリウム燃焼試験を実施する。
工藤 隆雄*; 宮地 郁雄*; 広井 博*
PNC TN952 85-30, 157 Pages, 1985/11
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