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論文

Interstitial hydrogen atoms in face-centered cubic iron in the Earth's core

生田 大穣*; 大谷 栄治*; 佐野 亜沙美; 柴崎 裕樹*; 寺崎 英紀*; Yuan, L.*; 服部 高典

Scientific Reports (Internet), 9, p.7108_1 - 7108_8, 2019/05

水素は地球の核にある軽元素のひとつである。その重要性にもかかわらず、高圧で鉄格子中の水素を直接観察することはなされていない。われわれは世界で初めて、その場中性子回折法を用いて、12GPaおよび1200Kまでの面心立方(fcc)鉄格子におけるサイト占有率および格子間水素の体積の決定を行った。体心立方晶および二重六方最密相からfcc相への転移温度は、以前に報告されたものよりも高かった。5GPa以下の圧力では、fcc水素化鉄格子(x)中の水素含有量はx$$<$$0.3で小さかったが、圧力の増加と共にx$$>$$0.8まで増加した。水素原子は八面体(O)と四面体(T)の両方のサイトを占める。fcc格子は水素原子1個あたり2.22 $AA $^{3}$$の割合でほぼ直線的に拡大した。これは以前に推定された値(1.9 $AA $^{3}$$/H)よりも大きい。水素溶解による格子膨張は無視できるほど圧力に依存しない。格子間水素による大きな格子膨張は、コアの密度不足を説明する地球のコア内の推定水素含有量を減少させる。改訂された分析は、全コアが海洋質量の80倍の水素を含み、その内訳は外核と内核はそれぞれ79倍と0.8倍である。

論文

Numerical evaluation of a multiple soil barrier system preventing water infiltration

高山 裕介*; 生田 勇輝*; 飯塚 敦*; 河井 克之*; 瀧 富弘; 坂尾 亮太; 市川 康明*

Unsaturated Soils; Research & Applications, p.659 - 665, 2014/06

礫層,砂層とベントナイト混合土層からなる不飽和の多重覆土層では、ベントナイト混合土層の非常に低い透水性だけでなく、異なる保水能力を有する砂層-礫層間のキャピラリーバリアにより水の浸入を防止することが期待される。数値シミュレーションでは、植生層(まさ土), 上部フィルタ層(砂), 排水層(礫), 下部フィルタ層(まさ土), ベントナイト混合層(ベントナイト及びまさ土)からなる幅10m, 厚さ1.5mの不飽和の多重覆土層を考えており、これらの覆土層は5%の勾配で設置しているものとして飽和/不飽和、水/土連成の有限要素法を用いて多重覆土層による降雨浸透抑制の評価を行った。その結果、バリアシステムの長期性能を評価するうえでキャピラリーバリアが重要であり、また、本論文で検討した遮水機能は過去の最大降雨強度に対しても機能することを確認することができた。

報告書

国際原子力機関原子力エネルギーマネジメントスクールの開催; 2012年

大釜 和也; 安藤 葉子; 山口 美佳; 生田 優子; 篠原 伸夫; 村上 博幸; 山下 清信; 上坂 充*; 出町 和之*; 小宮山 涼一*; et al.

JAEA-Review 2013-004, 76 Pages, 2013/05

JAEA-Review-2013-004.pdf:13.53MB

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)は、原子力人材育成ネットワーク、東京大学及び日本原子力産業協会とともに、日本がアジアの原子力人材育成の中核となることを目指し、IAEAの原子力エネルギーマネジメントスクールを我が国に招致した。同スクールにおいては、IAEAの専門家を講師とした講義のほか、多くの日本人専門家の協力を得て、福島第一原子力発電所事故の教訓、日本の原子力分野における経験・技術の紹介などを含む独自性のある講義や施設見学を提供した。このスクールの開催を通して、我が国の若手人材の国際化及び新規原子力導入国等の人材育成へ寄与することができた。また、我が国とIAEAとの協力関係の促進に資することができた。加えて、我が国初となる本スクールの開催により、省庁,大学,メーカ,電力,研究開発機関が一体となって協力しあったことにより、国内の原子力人材ネットワークの協力関係の強化を行うことができた。本報告では、今後の我が国による国内外の国際原子力人材の育成事業の効果的実施に資するため、本スクールの準備、開催状況及び評価について述べる。

報告書

Emergency monitoring of environmental radiation and atmospheric radionuclides at Nuclear Science Research Institute, JAEA following the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

大倉 毅史; 大石 哲也; 滝 光成; 芝沼 行男; 菊地 正光; 秋野 仁志; 菊田 恭章; 川崎 将亜; 三枝 純; 堤 正博; et al.

JAEA-Data/Code 2012-010, 37 Pages, 2012/05

JAEA-Data-Code-2012-010.pdf:2.28MB

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震によってもたらされた福島第一原子力発電所事故に伴い、原子力科学研究所では、緊急時環境放射線モニタリングを実施した。2011年6月上旬までのモニタリングで得られた結果を提供する。空気試料からはCs-134, Cs-137, I-131, I-132, Te-132, Xe-133などの人為由来放射性核種が検出された。2011年3月15日以降、空間$$gamma$$線量率に連動して、大気中放射性物質濃度の変化した。それぞれのピークでの組成はさまざまな特徴を示した。実測された大気中放射性核種濃度を用いて、吸入摂取によってもたらされる内部被ばくを見積もった。

論文

詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,2; 高流量に対する境界条件の検討

吉田 啓之; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之; 生田 隆平*; 小泉 安郎*

第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.103 - 106, 2011/06

燃料集合体における沸騰限界発生の要因は幾つかあるが、伝熱面表面のドライパッチ形成は最も重要な要因の一つである。これを数値解析する場合、自由界面に対する予測精度向上が求められる。そこで本研究では原子力機構で開発している詳細二相流解析コードTPFITのドライパッチ形成過程に対する適用性評価の第一段階として、静止大気中の準定常的な水噴流崩壊現象を対象とし、検証データベースを取得するとともにTPFITの検証を行っている。本報では、高流量域に対する計算を安定かつ高精度で実施するため境界条件の検討を行った。その結果、ソンマーフェルト放射境界条件と流出条件を組合せることで、水噴流に対して安定な計算が行えることを確認した。

論文

Si substrate suitable for radiation-resistant space solar cells

松浦 秀治*; 岩田 裕史*; 鏡原 聡*; 石原 諒平*; 米田 雅彦*; 今井 秀彰*; 菊田 真経*; 井上 裕喜*; 久松 正*; 川北 史朗*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(4A), p.2648 - 2655, 2006/04

 被引用回数:15 パーセンタイル:44.89(Physics, Applied)

宇宙用Si太陽電池の耐放射線性強化に関する研究の一環として、1MeV電子線又は10MeV陽子線照射がSi基板中の正孔濃度に及ぼす影響をホール効果により調べた。試料は、ボロン(B), アルミニウム(Al), ガリウム(Ga)等の異なる種類のアクセプタを添加したCZ成長Si基板,MCZ法で作製したB添加Si基板及びFZ法で作製したB添加Si基板を用いた。その結果、CZ基板では、陽子線照射量の増加とともに正孔濃度が減少し、添加不純物によらず2.5$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$で伝導キャリアのタイプが正孔から電子へと変化した。また、B添加したCZ, MCZ, FZ基板を比較したところ、いずれの基板も電子線照射量の増加とともに正孔濃度は減少するが、その減少の大きさはCZ, MCZ, FZの順であり、1$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$照射でCZ基板のキャリアタイプが電子に変化したのに対してMCZ, FZは正孔のままであった。CZ基板では添加不純物によらず正孔濃度の減少は同程度であること、CZ, MCZ, FZの順で正孔濃度の減少が少ないこと、CZ, MCZ, FZの順で基板に残留する酸素原子が少なくなることを考慮すると、正孔濃度を減少させる照射誘起欠陥の構造は、添加不純物と空孔の複合欠陥ではなく、基板に残留する酸素原子と空孔型の複合欠陥であることが示唆される。

口頭

詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,1; 水実験による検証データの取得

生田 隆平*; 小泉 安郎*; 高瀬 和之

no journal, , 

原子力システムの機構論的熱設計手法開発に用いるため開発中の、詳細二相流解析コードTPFITの検証作業の一貫として、日本原子力研究開発機構及び信州大学では水噴流に対する検証を実施している。本報では、定常流の状態で水を静止大気中に噴出させた場合の水噴流崩壊についての実験を行い、水噴流挙動の可視化画像を取得するとともに、水噴流崩壊の定義の明確化を図り、流速やノズル径をパラメータとして崩壊距離を測定した結果を示す。

口頭

純鉄及び伸線パーライト鋼の水素とひずみの相互作用により促進された格子欠陥の同定

宮下 友徳*; 生田 裕樹*; 鈴木 啓史*; 高井 健一*; 萩原 行人*; 平出 哲也

no journal, , 

純鉄、及び伸線パーライト鋼に対して、応力を付加した場合の格子欠陥の導入に対する、充填した水素の影響について調べた。純鉄に関しては、水素の昇温脱離分析と陽電子消滅寿命測定による結果から、また、伸線パーライト鋼に関しては、昇温脱離分析を行った結果から、水素が存在していると格子欠陥の導入が促進されることがわかった。

口頭

詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,4; 高流速条件における水実験

生田 隆平*; 小泉 安郎*; 高瀬 和之

no journal, , 

原子力システムの機構論的熱設計手法開発に資することを目的に、開発している詳細二相流解析コードTPFITの環状噴霧流条件に対する検証作業の一貫として、原子力機構及び信州大学では水噴流に対する実験データの取得とそれを用いた検証作業を共同研究として実施している。前報までに、比較的低い速度条件の実験で得られた高速度ビデオカメラによる詳細な界面形状データについて報告した。本報では、前報よりも高い流速条件で実験を行い、微細な噴霧状態まで噴流が変化した条件でのデータを取得した結果について報告する。

口頭

詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,7; 水噴流崩壊過程に対する検証

吉田 啓之; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之; 生田 隆平*; 小泉 安郎*

no journal, , 

原子力システムの構論的熱設計に用いるために開発中の詳細二相流解析コードTPFITの検証作業の一貫として、日本原子力研究開発機構及び信州大学では水噴流に対する実験データの取得と、それを用いた検証作業を実施している。本報では、第5報で実施した表面張力評価方法の有効性を確認するため、これまで十分な結果が得られていなかった水噴流の崩壊挙動に着目してTPFITによる解析を実施し、実験結果との比較を行った。その結果、解析の安定化の傾向は確認するとともに、水噴流が崩壊する過程を定性的に予測できることを確認した。また、空間解像度を変更した解析を実施し、定量的により実験結果と一致する結果が得られることを確認した。

口頭

詳細二相流解析コードTPFITの水噴流に対する検証,6; 水噴流崩壊過程におけるボイド率測定

生田 隆平*; 小泉 安郎*; 吉田 啓之; 高瀬 和之

no journal, , 

原子力システムの構論的熱設計に用いるために開発中の詳細二相流解析コードTPFITの検証作業の一貫として、日本原子力研究開発機構及び信州大学では水噴流に対する実験データの取得と、それを用いた検証作業を実施している。本報では、定量的な検証用データベースの取得のため、水噴流崩壊が生じた状況で水噴流周囲に対して実施したボイド率計測の結果について報告する。本研究の結果、水噴流の水平断面内における定量的なボイド率分布データを取得するとともに、高速度ビデオカメラによる可視化結果と比較を行い、その妥当性を定性的に確認した。

口頭

福島原発事故影響下における放射線管理,4; 環境放射線監視活動の実績

大石 哲也; 菊地 正光; 高橋 健一; 大倉 毅史; 秋野 仁志; 川崎 将亜; 菊田 恭章; 三枝 純; 芝沼 行男; 山本 英明

no journal, , 

平成23年3月11日14時46分に発生した東日本大地震により、事業所内外に設置したMP, MS等への商用電源の供給が一斉に停止した。その直後より、安全確保に留意しつつ点検を実施するとともに、発電機等によりMPを稼動させ、環境放射線の監視を継続した。通信手段が停止したため、使送で対策本部への定期的な報告を行った。その後、24時間監視が可能な人員体制の整備,発電機や監視機器の安定運用計画の策定を行うとともに、環境放射線観測車による空気サンプリングを実施した。3月15日1時頃より福島原発事故の影響による環境放射線監視データの上昇が確認されたため、監視を強化するとともに環境放射線観測車による定期的な空気サンプリングを実施した。所内のMP-19においては、7時8分より5$$mu$$Sv/h以上が10分継続し、原子力災害対策特別措置法(原災法)第10条に基づく関係各所への通報を行った。これ以降、放射線量が上昇した際、原災法に基づく報告及び高頻度での空気サンプリングを実施する体制を整備した。災害時の監視継続には、安全を確保しつつも迅速な行動、電源・情報インフラ確保、情報共有、相互協力という基本的な事項が重要である。

口頭

廃砂たい積場の覆土設置による沈下及び覆土の排水機能の評価

生田 勇輝*; 高山 裕介*; 鶴見 修平*; 市川 康明*; 飯塚 敦*; 河井 克之*; 瀧 富弘; 坂尾 亮太

no journal, , 

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターにおいて、ウラン鉱山施設の跡措置の一環として、センター内にある「夜次鉱さいたい積場」の跡措置に取り組んでいる。夜次鉱さいたい積場の跡措置は危害及び鉱害防止の観点から降雨のたい積物への浸入防止対策として、天然材料を用いたキャピラリーバリアやベントナイト混合土などの難透水性材料を用い、降雨の浸透を抑制する方法が考えられている。本研究では、実際の覆土構造に基づいて、降雨が生じた時のシステムの排水機能の解析的な評価を行う。覆土のシステムは長期的に機能し続けることが求められる。覆土を施工した際、長期的な圧密沈下により、勾配が低下し排水機能が低下していくことも懸念されるため、圧密沈下解析及び降雨浸透流解析を実施した。その結果として、圧密沈下解析では沈下量の解析値はおおむね実測値に近い値を示し、降雨浸透流解析では降雨に伴う飽和度の上昇はほとんど見られなかった。

口頭

廃砂たい積場の覆土設置による沈下の評価

佐々木 陽亮*; 高山 裕介*; 生田 勇輝*; 飯塚 敦*; 河井 克之*; 坂尾 亮太; 瀧 富弘

no journal, , 

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、事業休止中の核原料物質鉱山である人形峠鉱山及び東郷鉱山を、鉱山保安法に基づいて管理している。鉱山施設のうち、廃砂たい積場では鉱山跡措置の一環として平成23年度から平成24年度の2年間にわたって跡措置工事を実施した。跡措置工事の覆土設置による鉱さい及び地盤の沈下の数値シミュレーションと沈下量の実測値を比較し、シミュレーション方法について検討を行った。

口頭

覆土工における排水能力の評価

岡田 真理子*; 生田 勇輝*; 飯塚 敦*; 河井 克之*; 坂尾 亮太; 小原 義之

no journal, , 

岡山県と鳥取県の県境付近に位置する日本原子力研究開発機構の人形峠環境技術センターの廃砂たい積場では、鉱山保安法に基づき危害及び鉱害の防止を目的として跡措置工事を実施した。跡措置工事では、鉱さいへの雨水浸透量を低減することを目的のひとつとして覆土を設置した。複数の層から構成される覆土により雨水の覆土下位への浸透を抑制し、覆土に勾配を設けることで、側方に設置した排水路へ浸透した雨水を排水する構造である。本研究では覆土内の雨水の挙動の評価を目的として、覆土材料に対する土の保水性試験等の土質試験結果を参考とし、覆土内の浸透流解析を行った。解析には、土/水/空気連成有限要素解析プログラム「DACSER-MP」を用いた。

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