令和4年度核燃料サイクル工学研究所放出管理業務報告書(排水)

國分 祐司; 中田 陽; 瀬谷 夏美; 永岡 美佳; 小池 優子; 久保田 智大; 平尾 萌; 吉井 秀樹*; 大谷 和義*; 檜山 佳典*; et al.

JAEA-Review 2023-052, 118 Pages, 2024/03

JAEA-Review-2023-052.pdf:3.67MB

本報告書は、原子力規制関係法令を受けた「再処理施設保安規定」、「核燃料物質使用施設保安規定」、「放射線障害予防規程」、「放射線保安規則」及び茨城県等との「原子力施設周辺の安全確保及び環境保全に関する協定書」、「水質汚濁防止法」並びに「茨城県条例」に基づき、令和4年4月1日から令和5年3月31日までの期間に日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所から環境へ放出した放射性排水の放出管理結果をとりまとめたものである。再処理施設、プルトニウム燃料開発施設をはじめとする各施設からの放射性液体廃棄物は、濃度及び放出量ともに保安規定及び協定書等に定められた基準値を十分に下回った。

A Study on improvement of three-dimensional seismic analysis method of nuclear building using a large-scale observation system, 1; Analysis of entire response of the reactor building based on seismic observation records

山川 光稀*; 森谷 寛*; 猿田 正明*; 飯場 正紀*; 西田 明美; 川田 学; 飯垣 和彦

Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03

原子力施設の地震に対する損傷確率(フラジリティ)評価手法の精度向上に資するため、三次元耐震解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁と原子力機構との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を多数設置するとともに、自然地震と人工波に対する多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の三次元耐震解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、大規模観測システムによって得られた地震観測記録の概要を示すとともに、地震観測記録を用いて建屋の卓越振動数及び変形モード等を求め、建屋の全体応答に関する振動特性を分析して得られた知見を示す。これまでに、約2年間で震度1以上の地震を約60回観測するとともに、東西方向と南北方向の外壁及び内壁の振動特性を分析し、それぞれ異なる卓越振動数を有することや、建屋中央部のオペフロ上の空間を囲む壁及びオペフロ屋根の振動が建屋全体の振動に大きく影響していることなどの三次元耐震解析手法の高度化に資する知見が得られている。

Ultrafast electron dynamics in a topological surface state observed in two-dimensional momentum space

Reimann, J.*; 角田 一樹; 鹿子木 将明*; Kokh, K. A.*; Tereshchenko, O. E.*; 木村 昭夫*; Gdde, J.*; Hfer, U.*

Scientific Reports (Internet), 13, p.5796_1 - 5796_8, 2023/04

https://doi.org/10.1038/s41598-023-32811-1

We study ultrafast population dynamics in the topological surface state of SbTe in two-dimensional momentum space with time- and angle-resolved two-photon photoemission spectroscopy. Linear polarized mid-infrared pump pulses are used to permit a direct optical excitation across the Dirac point. We show that this resonant excitation is strongly enhanced within the Dirac cone along three of the six - directions and results in a macroscopic photocurrent when the plane of incidence is aligned along a - direction. Our experimental approach makes it possible to disentangle the decay of transiently excited population and photocurent by elastic and inelastic electron scattering within the full Dirac cone in unprecedented detail. This is utilized to show that doping of SbTe by vanadium atoms strongly enhances inelastic electron scattering to lower energies, but only scarcely affects elastic scattering around the Dirac cone.

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.

The Damage analysis for irradiation tolerant spin-driven thermoelectric device based on single-crystalline YFeO/Pt heterostructures

家田 淳一; 岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 齊藤 英治

IEEE Transactions on Magnetics, 58(8), p.1301106_1 - 1301106_6, 2022/08

BB2021-0945.pdf:1.19MB

https://doi.org/10.1109/TMAG.2022.3145888

スピンゼーベック効果(SSE)に基づくスピン駆動熱電(STE)デバイスと、熱源としての放射性同位元素の組み合わせは、宇宙探査機の電源などの応用における次世代の発電方法としての可能性を秘めている。しかし、スピン熱電デバイスの照射耐性を示す利用可能な知識は非常に限られている。重イオンビーム加速器と硬X線光電子分光法(HAXPES)測定を使用した分析を通じて、YFeO/Ptヘテロ構造に基づく典型的なSTEデバイスが高エネルギー重イオンビームの照射に対する耐性を持つことを検証する。使用済み核燃料の表面から放出される核分裂生成物による累積損傷をモデル化した320MeVの金イオンビームを使用し、線量レベルを変えることにより、SSE要素の熱電および磁気特性がイオン/cmフルエンスまでのイオン照射線量の影響を受けず、イオントラックがサンプル表面をほぼ完全に覆う約イオン/cmでSSE信号が消滅することを確認した。さらに、HAXPES測定は、YFeO/Pt界面への影響を理解するために実行した。HAXPES測定は、SSE信号を減少させる化学反応が照射線量の増加とともに強化されることを示唆している。過酷な環境使用に適用できるより優れたSTEデバイスを開発するために、YFeO/Ptで損傷分析の現在の理解を共有したい。

Gas entrainment phenomenon from free liquid surface in a sodium-cooled fast reactor; Measurements and evaluation on a gas core growth form the liquid surface

内田 真緒*; Alzahrani, H.*; 塩野 幹人*; 堺 公明*; 松下 健太郎; 江連 俊樹; 田中 正暁

Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 16 Pages, 2022/03

ナトリウム冷却高速炉の設計において、炉心反応度への予期せぬ影響の観点からカバーガスの巻込み現象が重要な課題の一つとなり、既往研究において高速炉プレナム内の自由液面部における自由表面渦のガスコア成長を評価するための、渦モデルに基づく評価手法が開発されている。本研究では、非定常渦のガスコア成長の予測精度を明確にするために、開水路試験体系を持つ回流水槽による水試験を実施した。また、実験と同じ体系による数値解析に基づいた評価手法によりガスコア長さを予測し、試験結果と比較した。その結果、試験では、下降流速が大きくなる下流領域においてガスコア長さが大きくなることが観測された。一方、数値解析結果を用いたガスコア長さの予測では、試験とは異なる位置でピークが現れ、ピーク値も過大評価となった。

令和2年度核燃料サイクル工学研究所放出管理業務報告書(排水)

中野 政尚; 中田 陽; 金井 克太; 永岡 美佳; 小池 優子; 山田 椋平; 久保田 智大; 吉井 秀樹*; 大谷 和義*; 檜山 佳典*; et al.

JAEA-Review 2021-040, 118 Pages, 2021/12

JAEA-Review-2021-040.pdf:2.48MB

本報告書は、原子力規制関係法令を受けた「再処理施設保安規定」,「核燃料物質使用施設保安規定」,「放射線障害予防規程」,「放射線保安規則」及び茨城県等との「原子力施設周辺の安全確保及び環境保全に関する協定書」,「水質汚濁防止法」並びに「茨城県条例」に基づき,令和2年4月1日から令和3年3月31日までの期間に日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所から環境へ放出した放射性排水の放出管理結果をとりまとめたものである。再処理施設,プルトニウム燃料開発施設をはじめとする各施設からの放射性液体廃棄物は、濃度及び放出量ともに保安規定及び協定書等に定められた基準値を十分に下回った。

Analysis of gas entrainment phenomenon from free liquid surface for a sodium-cooled fast reactor design (Velocity profile and Strouhal number in a flow field)

内田 真緒*; 堺 公明*; 江連 俊樹; 田中 正暁

Mechanical Engineering Journal (Internet), 8(4), p.21-00161_1 - 21-00161_11, 2021/08

https://doi.org/10.1299/mej.21-00161

ナトリウム冷却高速炉の自由表面部におけるガス巻込み現象の発生予測を目的として、数値解析に基づく評価方法の開発を進めている。本研究では、水洞内に発生する移動渦に伴うガス巻込みを対象とした実験を実施すると共に、同体系において数値流体力学コードを使用した数値解析を実施した。その上で、CFD計算の評価精度を検討するため、渦周波数に関するストローハル数と流速分布について、実験結果と数値解析結果の比較を行った。その結果、数値解析で得られた渦周波数のストローハル数は、実験結果とよく一致することを示した。

AMR法を適用した非定常ガス巻込み渦解析手法の高度化検討

松下 健太郎; 藤崎 竜也*; 江連 俊樹; 田中 正暁; 内田 真緒*; 堺 公明*

計算工学講演会論文集(CD-ROM), 26, 6 Pages, 2021/05

ナトリウム冷却高速炉の冷却材自由液面部におけるガス巻込み渦について、数値解析によりガス巻込み量を評価する手法を開発している。本研究では、計算負荷を抑制し、かつ渦形状の予測精度を確保した解析メッシュの自動作成手法を調査し、その手法としてadaptive mesh refinement(AMR法)を非定常後流渦の体系を対象にすることによって検討した。メッシュ詳細化の基準として渦度、速度勾配テンソルの第二不変量(Q値)および速度勾配テンソルの固有方程式の判別式について検討し、Q値によるAMR法の適用がもっとも効率よく解析メッシュを詳細化できる見通しを得た。

Unexpectedly enhanced -particle preformation in Ti probed by the (,) reaction

谷口 億宇*; 吉田 数貴; 千葉 陽平*; 延与 佳子*; 木村 真明*; 緒方 一介*

Physical Review C, 103(3), p.L031305_1 - L031305_5, 2021/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.103.L031305

本研究では、Ti(,)Ca反応の分析により、中重核であるTiでの粒子形成が平均場近似で予想される量よりも顕著に大きいことを明らかにした。さらに、示唆される粒子とCa間のクラスター間平均距離はおよそ4.5fmであり、これは微視的構造理論での4核子相関の記述に課題をもたらす結果である。