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報告書

高レベル放射性廃液ガラス固化体の表面積の増加に関する調査及び評価; 地層処分性能評価のための割れによる表面積増加比及びその根拠等

五十嵐 寛

JAEA-Review 2020-006, 261 Pages, 2020/09

JAEA-Review-2020-006.pdf:4.42MB

本調査報告では、公開情報を対象に我が国の地層処分研究開発第2次取りまとめ(H12レポート)以降の諸外国の包括的性能評価報告書を中心として、ソースタームとしての核種溶出モデルにおけるガラス固化体の割れによる表面積増加比の設定値及びその根拠・背景の視点から調査した。また、海外の知見を参考に表面積増加に関する試験の日本の報告例に対する評価を試行した。調査文献から得られた知見に基づき、ガラス固化体の直径、ガラス固化体製造時の冷却条件、ガラス固化体への衝撃、地層処分場閉鎖後の水との接触等の環境条件等が、割れによる表面積増加比(又は割れ係数)に及ぼす影響について検討した。多くの国において、ガラス固化体の割れの要因はガラス固化体の製造, 輸送, 保管, 貯蔵など処分前管理の段階及び処分後の現象又は事象に起因するとされている。その影響は地層処分の性能評価における核種溶出モデルでも考慮されている。各国の核種溶出モデルにおける表面積増加比とその根拠等を概観し、各国の間の相違点及び共通点を整理するとともに、これまでに報告された表面積増加比の測定値と測定方法との関係及び測定方法の特性について考察した。また、各国の核種溶出モデルで設定されている表面積増加比の根拠としての表面積増加比の測定に用いられた測定方法を整理した。さらに、廃棄物管理工程の流れの中でのガラス固化体の割れによる表面積増加比に影響する要因、表面積増加比の特徴等の各工程との関わりを検討した。これらの調査及び検討により、性能評価における保守的かつ現実的な表面積増加比の適用に向けた知見を拡充し、我が国の地層処分のシステムのセーフティケースの作成・更新に資することができる。

論文

Non-aqueous selective synthesis of orthosilicic acid and its oligomers

五十嵐 正安*; 松本 朋浩*; 八木橋 不二夫*; 山下 浩*; 大原 高志; 花島 隆泰*; 中尾 朗子*; 茂吉 武人*; 佐藤 一彦*; 島田 茂*

Nature Communications (Internet), 8, p.140_1 - 140_8, 2017/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.07(Multidisciplinary Sciences)

Orthosilicic acid (Si(OH)$$_{4}$$) and its small condensation compounds are among the most important silicon compounds but have never been isolated, despite the long history of intense research due to their instability. These compounds would be highly useful building blocks for advanced materials if they become available at high purity. We developed a simple procedure to selectively synthesize orthosilicic acid, its dimer, cyclic trimer, and tetramer, as well as appropriate conditions to stabilize these species, in organic solvents. Isolation of orthosilicic acid, the dimer and the cyclic tetramer as hydrogen-bonded crystals with tetrabutylammonium halides and of the cyclic trimer as solvent-containing crystals was achieved. The solid-state structures of these compounds were unambiguously clarified by single crystal X-ray diffraction analysis and also by neutron diffraction study for orthosilicic acid. Based on these results, we also succeeded in developing a more practical synthetic procedure for high concentrations of stable orthosilicic acid stably in organic solvents via a simple hydrolysis of tetraalkoxysilanes.

論文

Performance of the main ring BPM during the beam commissioning at J-PARC

外山 毅*; 荒川 大*; 平松 成範*; 五十嵐 進*; Lee, S.*; 松本 浩*; 小田切 淳一*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 橋本 義徳*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.981 - 983, 2010/05

J-PARC MRのビームコミッショニング中のBPMの運用経験について報告する。サブジェクトは、(1)特にビームダクトの段差の影響,(2)1秒平均に対し30ミクロンの位置分解能,(3)ビームを使った位置校正である。

論文

Wire scannerモニターを用いたJ-PARC MEBTチョッパーの調整

佐藤 進; 三浦 昭彦; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 吉川 博; 長谷川 和男; 小林 鉄也

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.298 - 300, 2010/03

J-PARCでは、数百マイクロ秒の幅を持ったマクロパルスを、MEBTにおいて1MHz程度のRFチョッパーを用いることにより、中間バンチ構造を形成させて、下流のDTL加速空洞に入射する。ビームの蹴り残しは、チョッパーより下流に設置されたワイヤースキャナーからの信号を、直後におかれたプリアンプで増幅することにより、測定した。その結果を報告する。

論文

J-PARCリニアックACS加速空洞増強におけるモニターシステムの設計

三浦 昭彦; 佐藤 進; 佐甲 博之; 吉川 博; 長谷川 和男; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.733 - 735, 2010/03

J-PARC線形加速器(リニアック)は、現在181MeVのビームエネルギーにて運転を行っているが、より高エネルギーの粒子を下流のシンクロトロンに入射するため、平成20年度末より、ACS加速空洞の増強を行う計画が開始した。これに伴い、ACS加速空洞におけるビームコミッショニングを行うためのモニター類の設計を開始し、製作を進めている。本稿では、ビームコミッショニングに用いられるモニター類について紹介するとともに、ACS加速区間におけるモニターシステムの設計について言及する。また、縦方向のミスマッチを診断するための縦方向プロファイルモニターの導入について紹介する。

論文

Study of J-PARC linac beam position monitor as phase monitor

佐藤 進; 三浦 昭彦; 富澤 哲男; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 上野 彰; 長谷川 和男; 吉川 博; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*

Proceedings of 2009 Particle Accelerator Conference (PAC '09) (DVD-ROM), p.3591 - 3593, 2009/05

In J-PARC LINAC, about a hundred of beam position monitors (BPM's) with stripline electrodes are being operated. Signals from striplines would be useful also for beam phase measurement, for which we are currently using fast current transformer monitors (FCT's), and then we are taking a study for such usages. In this paper, current situation of our studies both with the test bench and with the negative H beam is presented.

報告書

産学連携制度及び任期付任用制度等を活用した地層処分技術に関する研究開発の成果について

山田 文孝; 園部 一志; 五十嵐 寛

JAEA-Review 2007-061, 67 Pages, 2008/02

JAEA-Review-2007-061.pdf:8.39MB

日本原子力研究開発機構では、先行基礎工学研究協力制度や博士研究員制度等の産学官連携による各種の制度が制定され、基礎・基盤研究やプロジェクト開発への寄与を含めた制度の活用がなされている。高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発においても、動力炉・核燃料開発事業団や核燃料サイクル開発機構の頃から、これらの制度を活用した人的交流,成果の活用,公開を進めてきている。得られた成果は、個別の技術報告書の発刊にとどまらず、プロジェクトとして進めてきた研究開発成果報告書やプロジェクトの取りまとめ報告書としても集約され、国の進める高レベル放射性廃棄物の地層処分計画の進展に重要な役割を果たしてきている。本報では、これらの各種制度と高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発とのかかわりについて、制度開始からの研究開発の動向を整理することで当該分野における研究開発において果たしてきた役割を考察するとともに、今後の各種制度の活用方策を検討した。

論文

Commissioning strategies for J-PARC linac and L3BT

池上 雅紀*; Lee, S.*; 秋川 藤志*; 五十嵐 前衛*; 近藤 恭弘; 大川 智宏; 上野 彰; 佐甲 博之; 青 寛幸; 佐藤 進; et al.

KEK Proceedings 2006-15 (CD-ROM), p.347 - 349, 2007/03

J-PARCリニアックのコミッショニングは、181MeVのエネルギーで、今年の終わりに始まる予定である。本発表では、リニアックと、それに続くビーム輸送系(リニアックから3GeVへのビーム輸送系:L3BT)のコミッショニング戦略の詳細について述べる。特に、リニアックに続く、3GeVシンクロトロンへの入射点における、最終的なビームの質を決める重要なエレメントである、2つのデバンチャー空洞と縦コリメーターシステムの調整方法について述べる。さらに、われわれのコリメーターシステムの独特な設計と特色についても発表する。

論文

Progress of R&D on geological disposal of high-level radioactive waste (HLW) in Japan

石川 博久; 五十嵐 寛; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 石丸 恒存; 三ツ井 誠一郎

Proceedings of 6th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PacRim6) (CD-ROM), 17 Pages, 2006/09

サイクル機構では、高レベル放射性廃棄物の処分事業と安全規制の双方の基盤的な技術や情報として寄与できるよう、2つの深地層研究施設,地層処分基盤研究施設,地層処分放射化学研究施設等を活用した研究開発を進めている。1999年に公開した「第2次取りまとめ」以降の研究成果については、年報として公開するとともに、これらの年報を基盤とした「平成17年度成果取りまとめ」を2005年に公開する予定である。

論文

Design of thick septa magnets based on 3D field calculation for the 3 GeV rapid cycling synchrotron of J-PARC

渡辺 真朗; 入江 吉郎; 神谷 潤一郎; 島田 太平; 高柳 智弘; 藤森 寛*; 五十嵐 進*; 川久保 忠通*; 中山 久義*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1350 - 1353, 2006/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.99(Engineering, Electrical & Electronic)

J-PARC 3GeV RCSの入出射用セプタム電磁石は7台あり、入射に2台、廃棄ラインに2台、出射に3台用いられる。セプタム電磁石には全て機械的安定性のため、DC電流で動作するよう設計している。また、真空システムへの冷却水のリークによるアクシデント等を避けるため、真空外(air region)で動作される。われわれは3次元静磁場計算コードTOSCAを用い、セプタム電磁石を設計している。このプレゼンテーションでは磁場計算の結果について議論する。

論文

J-PARC LINAC用ビーム位置検出器の較正

佐藤 進; 富澤 哲男; 廣木 文雄; Lee, S.*; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 外山 毅*; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.467 - 469, 2004/08

J-PARC LINACではビーム位置検出器(BPM)として、ビーム輸送用チェンバー上にストリップ型ピックアップ電極(50$$Omega$$)を設置した構造を用いる。較正は(1)(ビーム模擬用に加速周波数324MHzを印加した)ワイヤによる設置前スキャン,(2)ビームを用いた設置後スキャン(BBC)の2段階である。電極形状設計とともに、既に初歩的な結果を得ているBBCを含め、ビーム位置測定の系統的較正について報告する。

論文

Systematic calibration of beam position monitor in the high intensity proton accelerator (J-PARC) linac

佐藤 進; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 富澤 哲男; 廣木 文雄; 木代 純逸; 池上 雅紀*; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 上野 彰; et al.

Proceedings of 22nd International Linear Accelerator Conference (LINAC 2004), p.429 - 431, 2004/00

現在建設中のMWクラス大強度陽子加速器(J-PARC)においては、ビームロスを最小限に抑えることが必要である。これに伴い、数100マイクロメーター以下程度でビームの軌道の監視・制御が必要になる。加速初段はLINACを用いるが、ここでのビーム位置検出器はストリップライン型の電極(50オーム)を用いる。本論文ではLINACビーム位置検出器の系統的較正について報告する。

論文

Photofission of $$^{209}$$Bi at intermediate energies

羽場 宏光; 笠岡 誠*; 五十嵐 学*; 鷲山 幸信*; 松村 宏*; 大浦 泰嗣*; 柴田 誠一*; 坂本 浩*; 古川 路明*; 藤原 一郎*

Radiochimica Acta, 90(7), p.371 - 382, 2002/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:82.04(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

最大エネルギー(E$$_{0}$$)=450-1100MeVの制動放射線を$$^{209}$$Bi標的に照射し、生成核質量数領域56$$leq$$A$$leq$$135において総計63核種の光核分裂収率を測定した。これらの収率値に、most probable charge(Z$$_{p}$$)をAの一次関数Z$$_{p}$$=RA+S,分布の半値幅FWHM$$_{CD}$$をAによらず一定と仮定したガウス関数を最小二乗フィットさせ荷電分布を求めた。Z$$_{p}$$並びにFWHM$$_{CD}$$値は、E$$_{0}$$$$geq$$600MeVで変化せず一定でR=0.421$$pm$$0.001, S=0.6$$pm$$0.1, FWHM$$_{CD}$$=2.1$$pm$$0.1c.d.であった。これらの荷電分布パラメータを基に収率データがある質量数で質量収率を求めた。得られた対称的質量収率分布はガウス関数で再現でき、その半値幅(FWHM$$_{MD}$$)とmost probable mass(A$$_{p}$$)はそれぞれFWHM$$_{MD}$$=33$$pm$$1m.u.,A$$_{p}$$=96$$pm$$1m.u.であった。本研究で得られた$$^{209}$$Biの荷電分布,質量収率分布は、$$^{197}$$Auの同様の実験結果並びに光子誘起核内カスケード理論計算PICA3/GEM(Photon-induced Intranuclear Cascade Analysis code combined with the Generalized Evaporation Model)と比較しながら議論する。

論文

高レベル放射性廃棄物処分の実施段階におけるサイクル機構での地層処分技術に関する研究開発

五十嵐 寛; 青木 和弘; 宮原 要; 塩月 正雄; 舘 幸男

日本機械学会第8回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.467 - 472, 2002/06

高レベル放射性廃棄物の地層処分計画については、地層処分研究開発第2次とりまとめが提出された後、処分に関する法律の公布、処分実施主体の設立など、処分事業や安全規制の大枠が整備され、我が国の地層処分計画は事業化段階へと進化した。このような状況を踏まえ、今後の研究開発は、処分事業や安全規制の今後の展開とも整合をとりつつ進めていくことが重要となる。本発表では、事業化段階における今後の研究開発課題に加え、実際の地質環境への処分技術の適用性確認と長期挙動の理解を基本的な方向としたサイクル機構の研究開発の進め方、深地層研究施設計画の現状並びに最近の成果事例について報告する。

論文

Earthquake-related water-level changes at 16 closely clustered wells in Tono, central Japan

King, C.-Y.; 吾妻 瞬一; 五十嵐 丈二; 齊藤 宏; 脇田 宏

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 104(B6), p.13073 - 13082, 1999/00

 被引用回数:92 パーセンタイル:13.05(Geochemistry & Geophysics)

東濃鉱山周辺の400m範囲内の16観測井において、地震と地下水挙動の関係の解明を目的に、地下水位や多深度における間隙水圧の連続観測を実施している。97年3月16日の愛知県東部の地震などの周辺や遠隔地の地震に対し、上層の堆積層や基盤である土岐花崗岩を対象とした観測点において25例ものコサイスミックな水位低下を観測した。この変動は、地震に伴う地殻歪の変動から計算される変化より大きく、かつ様々な地震に対して全て水位低下を示すことから、地殻歪によるものではなく、当観測領域の構造敏感性によるものと考えられる。更に花崗岩領域の観測点では、地震後約1週間から1ヶ月にわたるポストサイスミックな水位・水圧の上昇を示す場合があった。これらを説明する構造敏感性の原因として、当地域を東西に貫く月吉断層の、コサイスミックな地震動に伴う微小割れ目の形成による透水係数の増加と、ポストサイスミックな応力の緩和及び地下

論文

国際会議の窓「SPECTRUM'94」

五十嵐 寛

日本原子力学会誌, 37(1), P. 43, 1995/00

標記会議はアメリカ原子力学会、日本原子力学会、IAEA等が共催する放射性および有害廃棄物管理に関する国際シンポジウムであり、口頭発表とポスター発表合わせて500件余りの論文が、米国をふくめて33ヶ国から発表された。論文集も3巻、総頁数にして約2250ページと従来の2$$sim$$3倍の量になっている。総参加者数は会議の最終日現在の事務局の集計では約1320人であった。一部発表取り下げがあったもののロシアを中心とした旧ソ連邦の発表が目立った。日本からは7件の発表があった。米国ではこれまでの核物質製造活動で生じた様々な放射性廃棄物および化学毒性を有する廃棄物を処理するため、エネルギー省が環境回復計画を進めている。本会議ではこの環境修復計画(Environmental Remediation Program)の一環として行ってきた研究開発の成果を中心に、各国が直面する放射性/有害廃棄物の管理技術について最

論文

Development of joule-heated cylindrical electrode melter (JCEM) to vitrify radioactive wastes

五十嵐 寛; 正木 敏夫; 大内 仁

SPECTRUM '94, 0 Pages, 1994/08

放射性廃棄物処理技術としての直接通電型溶融炉の多様な適用可能性を評価する観点から、小型試験装置を用いて模擬廃液処理試験を行い、円筒電極直接通電型溶融炉(以下「JCEM」と呼ぶ)概念の成立性を評価した。JCEMは解体後の廃棄物発生量を少なくし、交換に要する期間を短くすることができる等、従来型ガラス溶融炉に比べ優位性を有する。この概念に基づき小型試験装置を製作し、模擬廃棄物を供給して試験装置の基本特性について調べた。試験では、ガラス原料とともに114lの模擬廃液を80kg(31バッチ)のガラスに固化し、通電加熱特性を評価した。製造固化ガラスの特性も良好であった。さらに、白金族元素含有廃液14バッチを含む合計23バッチのガラス固化試験を行ったが、白金族元素の影響は観察されず安定な運転が可能であった。物質収支から評価した白金族元素の抜き出し率は95%以上であった。これらの試験により、JCEM概念

報告書

ガラス溶融炉3次元熱流動解析技術の開発; 解析コード(FLOWMEL)と解析パラメータの影響, 高放射性廃液固化研究報告

大内 仁; 菖蒲 康夫; 寺田 明彦; 正木 敏夫; 小林 洋昭; 五十嵐 寛

PNC-TN8410 94-219, 473 Pages, 1994/06

PNC-TN8410-94-219.pdf:8.56MB

TVF溶融炉の運転支援およびガラス溶融炉の設計の効率化の観点から、「ガラス溶融炉3次元熱流動解析コード(FLOWMEL)」を開発し、タイムステップ、運動方程式計算時の収束判定値、圧力緩和計算時の収束判定値、運動方程式計算時の緩和係数、エネルギー方程式計算時の緩和係数が計算速度に及ぼす影響を評価した。また、浮力項寄与係数、対流項寄与係数が解析精度に及ぼす影響を調べた。その結果、計算時間を最も短くするための解析パラメータの組合せは、タイムステップを1秒、運動方程式計算時の収束判定値を5$$times$$10-5(m/s)、圧力緩和計算時の収束判定値を5$$times$$10-3(1/s)、運動方程式計算時の緩和係数を1.2、エネルギー方程式計算時の緩和係数を1.0と設定した場合であった。この組合せにより、解析時間は従来の1/10に短縮することができた。また、浮力項寄与係数を0.01$$sim$$1.0の範囲で変化させた結果、溶融槽上部、炉底部とも最大約200$$^{circ}$$Cの差が生じ、係数0.01の時に最も実測値に近づいた。対流項寄与係数を0.1$$sim$$10の範囲で変化させた結果、溶融槽上部、炉底部とも最大約200度Cの差が生じ、係数0.1の時に最も実測値に近づいた。

論文

Elution Behavior of Cesium from Ferrierite Column by Using Inorganic Salt and Acid Solutions

五十嵐 寛; 秋葉 健一*

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(7), p.711 - 715, 1994/00

フェリエライトに対するCsの分配係数Kdは、共存する無機陽イオン濃度の増加にともない低下し、Kdの序列はNa+$$>$$H+$$>$$NH4+であった。0.1M(=mol/dm3)以上の塩濃度では、Kdと塩濃度の対数プロットには傾きがほぼ-1の直線関係が認められた。Csの溶離クロマトグラムの保持体積Vrは、溶離剤としての無機陽イオンの種類によって変化し、Vrの低下の序列はKdのそれと同じであった。Vr値は、直線式によりKd値から見積もることができる。粒度の小さいフェリエライトを用いればカラム効率は向上し、溶離率は95%以上であった。

報告書

Absorption Behavior of Gaseous Ruthenium into Water-Research Report on Solidification of High-Level Liquid Waste

五十嵐 寛; 加藤 功; 高橋 武士

PNC-TN8410 92-331, 1 Pages, 1992/12

ガラス溶融炉からのオフガスはオフガス処理工程のスクラッバにより冷却・洗浄される。ガラス溶融炉直後のスクラッバにおける気体状Ruの除去性能を把握するため,実験室規模の試験装置を用いて水蒸気の凝縮時における気体状Ruの凝縮液への吸収挙動を評価した。気体状Ruの形態のひとつとしてRuO/SUB4が考えられていることから,塩化ルテニウムのCe(IV)との酸化反応によってRuO/SUB4を発生させた。吸収挙動については,RuO/SUB4の水への吸収およびNO/SUB2とNOの共存の影響について調べた。塩化ルテニウムの酸化によって発生する気体状Ruは,吸収スペクトルの測定によってRuO/SUB4と同定され,凝縮液に吸収され難いことが判った。しかし,このRuO/SUB4もNOあるいはNO/SUB2の添加によって吸収され易くなり,この効果はNO/SUB2よりNOの方が顕著であった。RuO/SUB4とNOxとの反応生成物はニトロシルルテニウム錯体と同定されたことから,この吸収挙動の変化は,RuO/SUB4とNOまたはNO/SUB2との反応がより水に吸収されやすいニトロシルルテニウムを生成したためと考えられた。

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