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池谷 正太郎; 鈴木 武; 横堀 智彦; 菅原 聡; 横田 顕; 菊地 絃太; 村口 佳典; 北原 理; 瀬谷 真南人; 黒澤 剛史; et al.
JAEA-Technology 2025-001, 169 Pages, 2025/08
JAEA-Technology-2025-001.pdf:14.22MB
原子力科学研究所の放射性廃棄物処理場は、多様な施設により構成されており、その中に、第3廃棄物処理棟、解体分別保管棟及び減容処理棟がある。これらの3建家は、核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律による規制を受けており、耐震重要度分類でCクラスに分類されている。東京電力福島第一原子力発電所の事故を契機として原子力規制委員会が策定した新規制基準に対応するため、最新の建築基準法に基づき3建家の耐震評価を実施したところ、許容応力度評価で一部基準を満足しない箇所が認められた。これに対応すべく、令和3年3月5日に設計及び工事の計画の認可(設工認)を取得し、令和3年(2021)から令和4年(2022)までの期間にて耐震補強を行った。本報告書は、第3廃棄物処理棟、解体分別保管棟及び減容処理棟の各建家の耐震設計の概況をはじめ、耐震改修工事の工事概要、作業体制、安全管理、使用前事業者検査について取りまとめたものである。
関川 卓也; 高田 和樹*; 甲斐 健師; 大野 義章*
Journal of Applied Physics, 137(20), p.203901_1 - 203901_10, 2025/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)不揮発性磁気メモリは情報を保持するために電力が不要な次世代の磁気メモリとして注目されている。鉄と酸化マグネシウムの界面はその候補材料の一つである。近年の実験により、鉄と酸化マグネシウムの界面に単原子層フッ化リチウムを挿入すると磁気メモリの特性の指標である垂直磁気異方性が二倍に増加することが報告された。本研究では、鉄-酸化マグネシウムの界面と鉄-フッ化リチウム-酸化マグネシウムの界面の磁気モーメントを第一原理電子状態計算ソフトウェアOpenMXを用いて計算した。その結果から我々は、フッ化リチウムをその界面に挿入すると、界面付近の鉄原子の電子軌道が、フッ化リチウムの極小電子密度領域に向けて傾くように分布することで、磁気モーメントが挿入前の二倍になることを示す。本研究で得られた科学的知見は、高性能な不揮発性磁気メモリの候補材料を探索する新たな指針となる。
和田 有希*; 森本 健志*; Wu, T.*; Wang, D.*; 菊池 博史*; 中村 佳敬*; 吉川 英一*; 牛尾 知雄*; 土屋 晴文
Science Advances (Internet), 11(21), p.eads6906_1 - eads6906_10, 2025/05
被引用回数：3 パーセンタイル：59.03(Multidisciplinary Sciences)Lightning discharges can produce transient gamma-ray emissions called terrestrial gamma-ray flashes (TGFs), which originates from electrons accelerated to relativistic energies in strong electric fields. However, it is not yet understood how lightning produces an enormous number of relativistic electrons in dense atmospheres. We present that, thanks to a ground-based observation with optical, radio frequency and high-energy measurements focused on television transmission towers in Kanazawa, Japan, a TGF and a cloud-to-ground discharge of 
kA occurred when a downward negative leader was colliding with an upward positive leader from the tower. Because the cloud-to-ground current followed the TGF by 30 
s, the TGF started when two leaders approached each other. Our results indicate that an immense number of electrons were produced and accelerated to relativistic energies in a strong and compact electric-field region between the two leaders.
小川 達彦; 平田 悠歩; 松谷 悠佑; 甲斐 健師; 佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 松田 規宏; et al.
EPJ Nuclear Sciences & Technologies (Internet), 10, p.13_1 - 13_8, 2024/11
放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる放射線挙動解析計算コードである。その最新版であるPHITS version 3.34の、飛跡構造解析機能に焦点を置いて説明する。飛跡構造解析とは、荷電粒子が物質中を運動する挙動を計算する手法の一つで、個々の原子反応を識別することにより原子スケールでの追跡を可能にするものである。従来の飛跡構造解析モデルは生体を模擬する水だけにしか適用できず、遺伝子への放射線損傷を解析するツールとして使われてきた飛跡構造解析であるが、PHITSにおいてはPHITS-ETS、PHITS-ETS for Si、PHITS-KURBUC、ETSART、ITSARという飛跡構造解析モデルが補い合うことにより、生体の放射線影響だけでなく、半導体や材料物質など任意物質に対する適用が可能になっている。実際にこれらのモデルを使って、放射線によるDNA損傷予測、半導体のキャリア生成エネルギー計算、DPAの空間配置予測など、新しい解析研究も発表されており、飛跡構造解析を基礎とするボトムアップ型の放射線影響研究の推進に重要な役割を果たすことが期待できる。
C
reaction at 1.8 GeV/
with the Superconducting Kaon spectrometer市川 裕大; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; 谷田 聖; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2024(9), p.091D01_1 - 091D01_13, 2024/09
被引用回数：5 パーセンタイル：52.36(Physics, Multidisciplinary)We conducted a measurement of the inclusive missing-mass spectrum in the C
reaction at an incident beam momentum of 1.8 GeV/. This measurement was carried out utilizing the Superconducting Kaon Spectrometer (SKS) and the K1.8 beamline spectrometer at the Hadron Experimental Hall in J-PARC. Remarkably, our experimental setup yielded an exceptionaly good energy resolution of 8.2 MeV (FWHM), enabling us to observe significant enhancements in the vicinity of the 
Be threshold region. In order to estimate the spectrum information, we employed several fitting parameters assumptions. The best agreement with the spectrum shape was obtained with combining quasi-free (QF) component and two-Gaussian functions, with the experimental resolution 
being held constant. The peak positions were obtained to be 
(stat.) 
(syst.) MeV and 
(stat.) 
(syst.) MeV. Another model assumption, utilizing quasi-free (QF) and one Breit-Wigner function with 
(stat.) 
(syst.) MeV and 
(stat.) 
(syst.) MeV, also yielded a similar 
value.
C ions based on first-principles calculations関川 卓也; 松谷 悠佑; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 548, p.165231_1 - 165231_6, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：20.23(Instruments & Instrumentation)放射線の人体に与える影響の主な原因として、遺伝情報を担うDNAの損傷が考えられている。しかし、DNAが放射線損傷によりどのような分子構造変化を示すかは十分理解されていない。DNAに放射線を照射すると様々な種類のDNA損傷が形成されることが報告されていることから、我々のグループではDNAが受ける損傷と放射線によって引き起こされる様々なパターンのイオン化の関係を調べてきた。これまでDNAを模した剛体モデルを用いた簡易な体系における解析を行っていたが、人体への影響を考える上で重要と考えられるDNAの分子構造変化を解析するためにはより詳細な計算を必要とする。そこで、本研究では分子構造に基づいて電子状態を議論できる第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いてDNAの分子構造変化を明らかにすることを試みた。具体的には、放射線により1電子及び2電子が電離した状況のDNAを仮定し、最安定構造、バンド分散、及び波動関数を計算した。発表では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて計算した放射線の線種及びエネルギーとDNAの分子構造変化の関係とともに議論する。また、放射線物理・固体物理の双方の観点から、放射線がもたらすDNAの基礎物性変化(DNA損傷の最初期過程に相当)について議論する。
佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松谷 悠佑; 松田 規宏; 平田 悠歩; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(1), p.127 - 135, 2024/01
被引用回数：413 パーセンタイル：99.98(Nuclear Science & Technology)放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる。その最新版であるPHITS version 3.31を開発し公開した。最新版では、高エネルギー核データに対する親和性や飛跡構造解析アルゴリズムなどが改良されている。また、PHIG-3DやRT-PHITSなど、パッケージに組み込まれた外部ソフトウェアも充実している。本論文では、2017年にリリースされたPHITS3.02以降に導入された新しい機能について説明する。
鶴見 美和*; 榎戸 輝掲*; 一方井 祐子*; Wu, T.*; Wang, D.*; 篠田 太郎*; 中澤 知洋*; 辻 直樹*; Diniz, G.*; 片岡 淳*; et al.
Geophysical Research Letters, 50(13), p.e2023GL103612_1 - e2023GL103612_9, 2023/07
被引用回数：15 パーセンタイル：72.78(Geosciences, Multidisciplinary)Gamma-ray glows are observational evidence of relativistic electron acceleration due to the electric field in thunderclouds. However, it is yet to be understood whether such relativistic electrons contribute to the initiation of lightning discharges. To tackle this question, we started the citizen science "Thundercloud Project," where we map radiation measurements of glows from winter thunderclouds along Japan's sea coast area. We developed and deployed 58 compact gamma-ray monitors at the end of 2021. On 30 December 2021, five monitors simultaneously detected a glow with its radiation distribution horizontally extending for 2 km. The glow terminated coinciding with a lightning flash at 04:08:34 JST, which was recorded by the two radio-band lightning mapping systems, FALMA and DALMA. The initial discharges during the preliminary breakdown started above the glow, that is, in vicinity of the electron acceleration site. This result provides one example of possible connections between electron acceleration and lightning initiation.
atomic X-ray spectroscopy using a counter-emulsion hybrid method藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; Kim, S.; 七村 拓野; 佐甲 博之; 田村 裕和; 山本 剛史; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(12), p.123D01_1 - 123D01_17, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：11.19(Physics, Multidisciplinary) atomic X-ray spectroscopy is one of the most useful methods for investigation of the 
-nucleus strong interaction. Since the X-ray energy is shifted and/or broadened due to the -nucleus strong interaction compared to those calculated from electromagnetic interaction alone, the measurement of the energy shift, 
E, and the width, 
, give us information on the -nucleus potential. A serious problem in the measurement is the significant background derived from in-flight decay. A novel method of identifying stopped events using the nuclear emulsion was developed to realize the first atomic X-ray spectroscopy experiment as the J-PARC E07 experiment, which also aimed at searching for 
and hypernuclei in the emulsion. The X-rays emitted from Br and Ag atoms were measured using germanium detectors. No clear peaks were observed in the obtained spectra. However, we succeeded in reducing the background to 1/170 by this method employing coincidence measurements using nuclear emulsion and X-ray detectors.
三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 原田 健志; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 今井 憲一*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和; et al.
EPJ Web of Conferences, 271, p.04001_1 - 04001_7, 2022/11
A new hyperon-proton scattering experiment, dubbed J-PARC E40, was performed to measure differential cross sections of the 
, 
elastic scatterings and the 
scattering by identifying a lot of 
particles in the momentum ranging from 0.4 to 0.8 GeV/ produced by the 
reactions. We successfully measured the differential cross sections of these three channels with a drastically improved accuracy with a fine angular step. These new data will become important experimental constraints to improve the theories of the two-body baryon-baryon interactions. Following this success, we proposed a new experiment to measure the differential cross sections and spin observables by using a highly polarized 
beam for providing quantitative information on the 
interaction. The results of three 
channels and future prospects of the 
scattering experiment are described.
後神 利志*; 江端 健悟; 藤田 真奈美; 原田 健志; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一*; Kim, S.; 七村 拓野; et al.
EPJ Web of Conferences, 271, p.11002_1 - 11002_7, 2022/11
In the K1.8 beam-line at Hadron Experimental Facility of J-PARC, a new magnetic spectrometer S-2S is being installed. S-2S was designed to achieve a high momentum resolution of 
in FWHM. Several strangeness-physics programs which require the high resolution will be realized by S-2S. The present article introduces J-PARC E70 (missing-mass spectroscopy of 
Be) and E94 (missing-mass spectroscopy of 
Li, 
B, and 
C) experiments.
atoms (J-PARC E03, E07 and future)山本 剛史; 藤田 真奈美; 後神 利志*; 原田 健志*; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 石川 勇二*; 鎌田 健人*; 叶内 萌香*; et al.
EPJ Web of Conferences, 271, p.03001_1 - 03001_5, 2022/11
X-ray spectroscopy of hadronic atoms give us various information on the strong interaction between hadrons and nuclei. At J-PARC, we are aiming for the world-first detection of the X rays from atoms with a doubly strange hyperon, . Recently, two experiments, J-PARC E07 and J-PARC E03, have been performed for the detection of X rays from atoms. Overview and status of these measurements will be presented. We will also discuss future plan of X-ray spectroscopy on -atoms, which can be performed together with high resolution hyper nuclear spectroscopy using newly constructed S-2S spectrometer. Preparation status will be shown in this contribution.
atomic X-rays藤田 真奈美; 細見 健二; 石川 勇二*; 叶内 萌香*; 小池 武志*; 小椋 裕*; 田村 裕和; 谷田 聖; 鵜養 美冬*; 山本 剛史
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1042, p.167439_1 - 167439_9, 2022/11
被引用回数：4 パーセンタイル：40.49(Instruments & Instrumentation) atomic X-ray spectroscopy is a powerful method of studying the N interaction, for which very limited experimental data are currently available. For this reason, we constructed a germanium (Ge) detector array referred to as Hyperball-X and conducted the first-ever atomic X-ray measurements in 2016 and 2017 at J-PARC. We developed a novel method for in-beam energy calibration of Ge detectors. Three 
rays (202 keV, 307 keV, and 511 keV) from 
Lu in LSO scintillation counters and 
Na source were used as reference. The 
and 
coincidence detection using the Ge detectors and LSO counters allows for continuous in-beam calibration with this new calibration method, and the calibration uncertainty is reduced to less than 
100 eV for energies ranging from 202 to 511 keV.
elastic scattering in the momentum range 0.44-0.80 GeV/c七村 拓野; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(9), p.093D01_1 - 093D01_35, 2022/09
被引用回数：27 パーセンタイル：86.28(Physics, Multidisciplinary)We performed a novel 
scattering experiment at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Approximately 2400 elastic scattering events were identified from 
tagged 
particles in the momentum range 0.44 - 0.80 GeV/c. The differential cross sections of the elastic scattering were derived with much better precision than in previous experiments. The obtained differential cross sections were approximately 2 mb/sr or less, which were not as large as those predicted by the fss2 and FSS models based on the quark cluster model in the short-range region. By performing phase-shift analyses for the obtained differential cross sections, we experimentally derived the phase shifts of the 
and 
channels for the first time. The phase shift of the 3S1 channel, where a large repulsive core was predicted owing to the Pauli effect between quarks, was evaluated to be 
. If the sign of 
is assumed to be negative, the interaction in this channel is moderately repulsive, as the Nijmegen extended-sort-core models predicted.
中塩 信行*; 大杉 武史; 黒澤 重信; 石川 譲二; 邉見 光; 池谷 正太郎; 横堀 智彦
JAEA-Technology 2022-016, 47 Pages, 2022/08
JAEA-Technology-2022-016.pdf:2.23MB
日本原子力研究開発機構の原子力科学研究所は、低レベル放射性固体状廃棄物の処分を視野に入れた廃棄物処理のために高減容処理施設の運用を開始した。処理対象廃棄物のうち、放射性非金属廃棄物の均一化条件を明らかにするために、焼却・溶融設備の固定炉床型プラズマ加熱式溶融炉を用いて予察試験を実施した。これまでの文献調査や小規模溶融実験装置での試験を通じて、均一化条件を左右する溶融廃棄物の流動性は、廃棄物の化学成分と溶融温度によって一義的に決まる粘性に大きく左右されることが分かっている。予察試験では、200Lドラム缶に装荷した模擬廃棄物にコールドトレーサーを添加して溶融した。廃棄物化学成分(塩基度、酸化鉄濃度)をパラメータとして、溶融固化体の化学成分の均一性を調査し、均一化条件について考察すると共に、溶湯のトレーサーの残存率を確認した。溶融廃棄物の粘度を測定し、均一性との相関を調べた。また、今後の実操業に向けて、予め押さえておくべき技術要件を検討した。
村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 西村 耕司*; 橋本 大志*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 小川 泰信*; et al.
Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.18_1 - 18_16, 2022/06
被引用回数：7 パーセンタイル：31.42(Astronomy & Astrophysics)巨大な太陽フレアによってもたらされる太陽風により磁気圏内にエネルギーが溜まり、そのエネルギーが一気に解放されるサブストームが発生する。そのサブストームが発生する際、高エネルギー電子が大量に中間圏まで降り注ぐ事象(EEP)がしばしば観測されるが、その詳細な発生メカニズムは解明されていない。本研究では、あらせ衛星により観測された2つのEEPに対して、3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)シミュレーションや放射線挙動解析コードPHITSを使った解析によりその発生メカニズムを検討した。その結果、カレントシート散乱とwave-particle散乱がEEPの初期及びサブストーム発生後に重要な役割を果たしていることが示唆された。
reaction in momentum range 470-650 MeV/三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大*; 今井 憲一*; 七村 拓野; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和; et al.
Physical Review Letters, 128(7), p.072501_1 - 072501_6, 2022/02
被引用回数：31 パーセンタイル：88.62(Physics, Multidisciplinary)The differential cross sections of the reaction were measured accurately for the 
momentum 
ranging from 470 to 650 MeV/ at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Precise angular information about the reaction was obtained for the first time by detecting approximately 100 reaction events at each angular step of 
. The obtained differential cross sections show slightly forward-peaking structure in the measured momentum regions. The cross sections integrated for 
were obtained as 
mb and 
mb for 
(MeV/c) 
and 
(MeV/c)
, respectively. These results show a drastic improvement compared to past measurements of the hyperon-proton scattering experiments. They will play essential roles in updating the theoretical models of the baryon-baryon interactions.
草野 完也*; 一本 潔*; 石井 守*; 三好 由純*; 余田 成男*; 秋吉 英治*; 浅井 歩*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 後藤 忠徳*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.159_1 - 159_29, 2021/12
被引用回数：7 パーセンタイル：28.07(Geosciences, Multidisciplinary)PSTEPとは、2015年4月から2020年3月まで日本国内の太陽・地球惑星圏に携わる研究者が協力して実施した科研費新学術領域研究である。この研究枠組みから500以上の査読付き論文が発表され、様々なセミナーやサマースクールが実施された。本論文では、その成果をまとめて報告する。
elastic scattering in momentum range 470 to 850 MeV/三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.
Physical Review C, 104(4), p.045204_1 - 045204_20, 2021/10
被引用回数：31 パーセンタイル：92.23(Physics, Nuclear)A high statistics scattering experiment is performed at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Momentum-tagged 
s running in a liquid hydrogen target are accumulated by detecting the reaction with a high intensity 
beam of 20 M/spill. The differential cross sections of the elastic scattering were derived with a drastically improved accuracy by identifying approximately 4,500 events from 1.72 
10
. The derived differential cross section shows a clear forward-peaking angular distribution for a momentum range from 470 to 850 MeV/. The accurate data will impose a strong constraint on the theoretical models of the baryon-baryon interactions.
-state of a hypernucleus, 
吉本 雅浩*; 藤田 真奈美; 橋本 直; 早川 修平; 市川 裕大; 市川 真也; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2021(7), p.073D02_1 - 073D02_19, 2021/07
被引用回数：31 パーセンタイル：83.40(Physics, Multidisciplinary)Bound-systems of -
are studied via capture at rest followed by emission of a twin single- hypernucleus in the emulsion detectors. Two events forming extremely deep bound states were obtained by analysis of a hybrid method in the E07 experiment at J-PARC and reanalysis of the E373 experiment at KEK-PS. The decay mode of one event was assigned as 
+
+
+
. Since there are no excited states for daughter particles, the binding energy of the hyperon, 
, in nucleus was uniquely determined to be 6.27 0.27 MeV. Another - system via the decay 
+ + brings a value, 8.00 0.77 MeV or 4.96 0.77 MeV, where the two possible values of correspond to the ground and the excited states of the daughter nucleus, respectively. Because the values are larger than those of the previously reported events (KISO and IBUKI), which are both interpreted as the nuclear 
state of the - system, these new events give the first indication of the nuclear 
state of the hypernucleus, .
