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報告書

令和3年度福島第一原子力発電所の炉内付着物サンプル等の分析; 令和3年度開始廃炉・汚染水対策事業費補助金に係る補助事業(燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発)

池内 宏知; 佐々木 新治; 大西 貴士; 仲吉 彬; 荒井 陽一; 佐藤 拓未; 多木 寛; 関尾 佳弘; 山口 祐加子; 森下 一喜; et al.

JAEA-Data/Code 2023-005, 418 Pages, 2023/12

JAEA-Data-Code-2023-005-01.pdf:24.59MB
JAEA-Data-Code-2023-005-02.pdf:32.18MB

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業を安全かつ着実に実施するためには、炉内で生成した燃料デブリの組成や物理的・化学的特性等の性状を把握し、燃料デブリの取り出しや収納・保管等の実際の廃炉作業を検討するプロジェクトに提供していく必要がある。この目的から、1F2号機の内部調査で取得された付着物や堆積物等の汚染物サンプルを用いて、サンプル中の成分の把握及び燃料由来のウランを含む微粒子(U含有粒子)の詳細観察を行った。本報告書は、サンプルの成分由来やU含有粒子の生成過程等の解析評価に供するため、2021年度に得られた分析結果として、FE-SEM/WDX、FE-SEM/EDX、TEM/STEM-EDXによる詳細観察画像や元素分析結果、放射線測定結果及びICP-MSによる元素分析結果をデータベースとしてまとめたものである。

論文

Single crystal growths and magnetic properties of hexagonal polar semimetals $$R$$AuGe ($$R$$ = Y, Gd-Tm, and Lu)

車地 崇*; 厳 正輝*; 鬼頭 俊介*; 池内 和彦*; 中村 充孝; 池田 暁彦*; 有馬 孝尚*

Journal of Alloys and Compounds, 947, p.169475_1 - 169475_8, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169475
 被引用回数：1 パーセンタイル：54.26(Chemistry, Physical)

We study structural and magnetic properties of rare-earth based semimetals ${it R}$AuGe (${it R}$ = Y, Gd-Tm, and Lu) using flux-grown single crystals. We evaluate the crystal electric field parameters based on the Stevens operators to reasonably reproduce the temperature dependence of magnetic susceptibilities and specific heat for RAuGe (${it R}$ = TbTm). The estimated energy scale of the Ising gap ($$sim$$ 11 meV) in TmAuGe is consistent with an excitation observed in an inelastic neutron scattering experiment. These findings suggest an opportunity for interplay between conduction electrons and nontrivial spin structures in the family of magnetic polar semimetals ${it R}$AuGe.

報告書

燃料デブリの分析精度向上のための技術開発2020年度成果報告(廃炉・汚染水対策事業費補助金)

池内 宏知; 小山 真一; 逢坂 正彦; 高野 公秀; 中村 聡志; 小野澤 淳; 佐々木 新治; 大西 貴士; 前田 宏治; 桐島 陽*; et al.

JAEA-Technology 2022-021, 224 Pages, 2022/10

JAEA-Technology-2022-021.pdf:12.32MB

燃料デブリ試料の核種・元素量の分析に向けて、酸溶解を含む一連の分析技術を確立する必要がある。本事業では、分析精度の現状レベルの把握と不溶解性残渣発生時の代替手法の確立を目的として、ブラインド試験が実施された。模擬燃料デブリ(特定の組成を持つ均質化された粉末)を対象に、日本国内の4分析機関においてそれぞれが有する溶解・分析技術を用いて、全体組成の定量値が取得された。各技術の特徴(長所・短所)を評価した結果に基づき、燃料デブリの暫定的な分析フローを構築した。

論文

「廃炉・汚染水対策事業費補助金(燃料デブリの分析精度の向上及び熱挙動の推定のための技術開発)」に係る補助事業; 2020年度最終報告

小山 真一; 中桐 俊男; 逢坂 正彦; 吉田 啓之; 倉田 正輝; 池内 宏知; 前田 宏治; 佐々木 新治; 大西 貴士; 高野 公秀; et al.

廃炉・汚染水対策事業事務局ホームページ(インターネット), 144 Pages, 2021/08

https://dccc-program.jp/3797

令和2年度に原子力機構が補助事業者となって実施した「廃炉・汚染水対策事業費補助金(燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発(燃料デブリの分析精度の向上及び熱挙動の推定のための技術開発))」の成果概要を、最終報告として取りまとめた。本報告資料は、廃炉・汚染水対策事業事務局ウェブサイトにて公開される。

論文

Gallium-effect in a lead-free solder for silver-sheathed superconducting tape

社本 真一; Lee, M. K.*; 藤村 由希; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 池内 和彦*; 保田 諭; Chang, L.-J.*

Materials Research Express (Internet), 8(7), p.076303_1 - 076303_6, 2021/07

https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac10d2
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

Pb, Ga、およびGaをドープした鉛フリーのSn-Ag-Cuはんだを使用して、銀被覆DI-BISCCOタイプHテープを使用した低接合抵抗率に対するガリウム効果を研究した。その結果について報告する。

論文

Quantum dynamics of hydrogen in the iron-based superconductor LaFeAsO$$_{0.9}$$D$$_{0.1}$$ measured with inelastic neutron spectroscopy

山浦 淳一*; 平賀 晴弘*; 飯村 壮史*; 村場 善行*; Bang, J.*; 池内 和彦*; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 本田 孝志*; 平石 雅俊*; et al.

Physical Review B, 99(22), p.220505_1 - 220505_6, 2019/06

AA2019-0126.pdf:0.9MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.220505
 被引用回数：3 パーセンタイル：16.31(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄系超伝導体LaFeAsO$$_{0.9}$$D$$_{0.1}$$の非弾性中性子散乱実験により、超伝導転移温度26K以下において、5-15meVのエネルギー領域に新しい励起が生じることを見出した。なお、この励起は母物質であるLaFeAsO$$_{0.9}$$F$$_{0.1}$$では現れない。14.5meVと11.1meVに現れる強い励起は水素の量子ラットリングまたはバンド運動に起因し、格子間サイトが2個以上のポテンシャル極小点を有する場合にのみ出現するものと結論付けた。

論文

Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 谷畑 勇夫*; 藤原 守; 齊藤 敬*; 下浦 享*; 大塚 孝治*; 恩田 裕一*; 星 正治*; 池内 嘉宏*; 高橋 史明; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.308 - 319, 2015/01

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.02.014
 被引用回数：224 パーセンタイル：98.8(Environmental Sciences)

The soil deposition density maps of $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP) accident were constructed on the basis of the results from large-scale soil sampling. The 10,915 soil samples were collected at 2,168 locations. $$gamma$$-rays emitted from the samples were measured by Ge detectors and analyzed using a reliable unified method. The determined radioactivity was corrected to that as of June 14, 2011 by taking into account the intrinsic decay constant of each nuclide. Finally the maps were created for $$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{rm 129m}$$Te and $$^{rm 110m}$$Ag. The radioactivity ratio of $$^{134}$$Cs to $$^{137}$$Cs was almost constant as 0.91 irrelevant to the soil sampling location. Effective doses for 50 years after the accident were evaluated for external and inhalation exposures due to the observed radioactive nuclides. The radiation doses from radioactive cesium were found to be much higher than those from other radioactive nuclides.

論文

Switching of intra-orbital spin excitations in electron-doped iron pnictide superconductors

飯村 壮史*; 松石 聡*; 宮川 仁*; 谷口 尚*; 鈴木 雄大*; 臼井 秀知*; 黒木 和彦*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; et al.

Physical Review B, 88(6), p.060501_1 - 060501_5, 2013/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.060501
 被引用回数：26 パーセンタイル：71.33(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the doping dependence of the magnetic excitations in two-superconducting-dome-system LaFeAsO$$_{1-x}$$D$$_{x}$$. Using inelastic neutron scattering, spin fluctuations at different wavenumbers were observed under both superconducting domes around $$x = 0.1$$ and 0.4, but vanished at $$x = 0.2$$ corresponding to the $$T_c$$ valley. Theoretical calculations indicate that the characteristic doping dependence of spin fluctuations is rationally explained as a consequence of the switching of the two intra-orbital nestings within Fe-3$$d_{YZ, ZX}$$ and 3$$d_{X^2-Y^2}$$ by electron doping. The present results imply that the multi-orbital nature plays an important role in the doping and/or material dependence of the $$T_{c}$$ of the iron pnictide superconductors.

論文

Strong correlation among structural, electronic, and magnetic properties of Sr$$_{2}$$Fe$$_{1+x}$$Mo$$_{1-x}$$O$$_{6}$$ (0 $$leq$$x$$leq$$ 1)

吉田 宏二*; 池内 晋也*; 清水 大*; 岡安 悟; 鈴木 孝至*

Journal of the Physical Society of Japan, 80(4), p.044716_1 - 044716_4, 2011/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.80.044716
 被引用回数：5 パーセンタイル：38.92(Physics, Multidisciplinary)

Sr$$_{2}$$Fe$$_{1+x}$$Mo$$_{1-x}$$O$$_{6}$$ with 0$$leq$$x$$leq$$1,の構造,電気,磁気特性の系統的な変化を調べた。これは組成xを変化させることで半金属二重ペロブスカイト構造のSr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$(x=0)から、反強磁性金属SrFeO$$_{3}$$(=Sr$$_{2}$$Fe$$_{2}$$O$$_{6}$$: x=1)まで変化させることに等しい。室温での結晶格子体積はxを増加させると単調に減少する。x=0.5近傍で体積の減少は急に大きくなるがこれは正方晶から立方晶への構造相転移によるものである。同様にx=0.5近傍で電気的基底状態が金属から絶縁体に、さらに磁気的基底状態も強磁性から常磁性に変化する。これらの事実は二重ペロブスカイト構造において、結晶構造と遍歴電子および強磁性状態発現の間に強い相関があることを示している。さらにこの臨界組成は組成比による特有の物理的変化を反映している。

論文

Discrimination of neutrons and $$gamma$$ ray by a neutron detector comprising a superconducting tunnel junction on a single crystal of Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$

中村 龍也; 片桐 政樹; 曽山 和彦; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.402 - 404, 2004/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.05.020
 被引用回数：8 パーセンタイル：48.81(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)による低温中性子検出器の中性子/$$gamma$$線弁別性能を評価した。本検出器はLiあるいはBでの中性子核反応の結果励起される多数の低エネルギーフォノンを単結晶表面に製作されたSTJ素子により測定することで中性子を検出する。本検出器のX線(5.9keV),$$gamma$$線(1.17, 1.33MeV)、及び中性子に対する放射線応答特性を詳細に測定した結果、STJ素子のフォノン検出信号波形の立ち上がり時間が放射線種により異なることを初めて明らかにし、この特徴を利用することで$$gamma$$線,X線などのバックグランド信号と中性子信号とを簡便に弁別できることを確認した。

論文

Neutron detection by superconducting tunnel junctions on a Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$ single-crystal absorber

中村 龍也; 片桐 政樹; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 520(1-3), p.67 - 69, 2004/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2003.11.222
 被引用回数：28 パーセンタイル：84.49(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)により中性子を検出することに成功した。本検出器は、中性子核反応($$^{6}$$Li+n$$rightarrow$$T+$$alpha$$+4.78MeV、あるいは、$$^{10}$$B+n$$rightarrow$$$$^{7}$$Li+$$alpha$$+2.3MeV)の結果励起される多数のフォノンを単結晶表面に製作された超伝導トンネル接合素子により検出することで中性子を検出する。LBO単結晶は、中性子吸収断面積の大きい$$^{6}$$Li, $$^{10}$$Bから構成され、かつ、低原子番号の元素により構成されていることから、ほぼ100%に近い検出効率と低バックグランドが実現される。また、核反応の結果生じる二次粒子の飛程が短いため、直列接合型STJ素子、あるいは、STJアレイ群によりイメージング検出器を構成すると数ミクロン以下の高位置分解能も期待できる。われわれは上述の検出器を製作し、中性子検出に供することができることを実証した。さらに1.3mmの距離をおいて製作した二つのSTJ素子の波高相関測定から、中性子位置検出器としても動作可能であることを確認している。

口頭

高速炉燃料の高効率溶解技術開発,8; 溶解槽の揺動効果確認試験

星野 貴紀; 池内 宏知; 佐野 雄一; 渡部 雅之; 菅沼 隆

no journal, , 

回転ドラム型連続溶解槽の処理規模が溶解性能に与える影響を"物質移動"の観点から評価するため、水-炭酸水素ナトリウム(模擬燃料)系での基礎データを取得した。また、輸送現象論的モデルを用いて、ドラム揺動と物質移動係数の関連を評価した。

口頭

高速炉燃料の高効率溶解技術開発

星野 貴紀; 池内 宏知; 桂井 清道; 近藤 賀計*; 柴田 淳広; 佐野 雄一; 渡部 雅之; 菅沼 隆

no journal, , 

FBRサイクル実用化研究(FaCT)の一環として開発を進めている先進湿式法再処理(NEXTプロセス)では、晶析工程にてウランの一部を回収することにより溶媒抽出工程の負荷低減を図っている。溶解工程においては、晶析工程に適した高濃度溶解液を安定かつ効率的に得ることが要求される。そのための技術開発として、最適な溶解プロセス条件の把握(溶解プロセス開発)、及び実用に耐え得る溶解装置として、回転ドラム型連続溶解槽の構造提示(連続溶解槽開発)が必要となる。本報告では、各技術開発に関連した最近の主要な成果概要を報告する。

口頭

FaCTフェーズI先進湿式再処理技術開発のとりまとめ,3; 燃料の高効率溶解

池内 宏知; 柴田 淳広; 佐野 雄一; 星野 貴紀; 菅沼 隆; 鷲谷 忠博

no journal, , 

本報告は、高速増殖炉サイクル実用化研究(FaCTフェーズI)の枠組みの中で、先進湿式再処理法におけるMOX燃料の高効率な溶解技術の確立に向けて行われた研究開発、及びその成果について発信するものである。回転ドラム型連続溶解槽を用いて粉化率の高いせん断燃料を20kgHM/hで溶解させる高効率溶解技術について、その技術的成立性を評価した。各種試験・評価により高濃度溶解液が得られる安定したプロセス条件を把握するとともに高濃度溶解液に対応した溶解槽内部構造を確立した。

口頭

Construction of precise contamination maps in the Fukushima site

斎藤 公明; 高橋 史明; 木内 伸幸; 三枝 純; 藤原 守*; 谷畑 勇夫*; 齊藤 敬*; 下浦 享*; 池内 嘉宏*

no journal, , 

Several different kinds of maps on contamination due to the Fukushima nuclear accident were constructed based on the results of extensive environmental monitoring conducted from June 6, 2011 to July 8 around the Fukushima site. More than 10,000 soil samples were collected at some 2,200 locations and analyzed to construct concentration maps for $$^{137}$$Cs, $$^{134}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{rm 129m}$$Te, $$^{rm 110m}$$Ag, $$^{238}$$Pu, $$^{239+240}$$Pu, $$^{89}$$Sr and $$^{90}$$Sr. At each location, the dose rate in air was measured by a calibrated survey meter. Car-borne surveys were performed using six taxis equipped with KURAMA systems which successively send dose and position data through a cellular network. Roads at more than 17,000 km were covered by the surveys. Bases on these data, dose rate distribution maps were constructed.

口頭

Ag-doped Pb-Sn-Bi solderd joints of Bi2223 tapes

社本 真一; 藤村 由希; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 保田 諭; 池内 和彦*

no journal, , 

Pb-Sn-BiはんだにAgを加えた低温はんだにより77KでのBi2223超電導線材の接合抵抗を調べ、200$$^{circ}$$Cでも低い抵抗で接続できることがわかった。

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