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論文

Role of advection in atmospheric ammonia; A Case study at a Japanese lake basin influenced by agricultural ammonia sources

久保田 智大; 黒田 久雄*; 渡邊 未来*; 高橋 晃子*; 中里 亮治*; 樽井 美香*; 松本 俊一*; 中川 圭太*; 沼田 康子*; 大内 孝雄*; et al.

Atmospheric Environment, 243, p.117856_1 - 117856_9, 2020/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.2(Environmental Sciences)

大気アンモニア(NH$$_{3}$$)の乾性沈着は水圏生態系への窒素負荷経路の1つである。アジア諸国におけるNH$$_{3}$$の最大の排出源の一つである農業・畜産は、NH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動を引き起こし、乾性及び湿性沈着により湖沼流域へ影響を与えることが知られている。しかし、観測ネットワークの不足から、流域スケールでのNH$$_{3}$$濃度の空間分布はよく知られていない。本稿では、農業・畜産が盛んな流域(霞ヶ浦流域)でのNH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動の支配的要因を明らかにすることを目的とした。観測は2018年10月10日から2020年1月14日まで、合計36地点で行った。観測期間中の平均NH$$_{3}$$濃度は、農用地,湖,住宅地,森林の順に高かった。畜舎近傍で観測されたNH$$_{3}$$濃度は夏季より冬季の方が高く、気温に依存する揮発プロセスに基づくNH$$_{3}$$排出量の季節変化と異なった。農用地や湖のNH$$_{3}$$濃度と気象要素との比較から、排出源からのNH$$_{3}$$の移流の季節変化の重要性が示唆された。湖上のNH$$_{3}$$の乾性沈着量を推定したところ、全窒素の湿性沈着量を上回る可能性がある。湖への乾性沈着は植物プランクトンの増殖プロセスに関連することが知られており、水圏生態系の管理を行う上でNH$$_{3}$$の移流を考慮するべきである。

論文

Application of multiple $$gamma$$-ray detection to long-lived radioactive nuclide determination in environmental samples

大島 真澄*; 後藤 淳*; 原賀 智子; 金 政浩*; 池部 友理恵*; 瀬戸 博文*; 伴場 滋*; 篠原 宏文*; 森本 隆夫*; 磯貝 啓介*

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(6), p.663 - 670, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

多重$$gamma$$線検出法は、$$gamma$$線スペクトロメトリーにおけるシグナルノイズ比の改善に有効な手法である。本研究では、福島第一原子力発電所から放出された放射性核種として、$$^{137}$$Csを含む試料を想定し、長半減期の$$gamma$$線放出核種である$$^{60}$$Co, $$^{94}$$Nb, $$^{134}$$Cs, $$^{152}$$Euおよび$$^{154}$$Euの5核種を対象として、多重$$gamma$$線検出法の適用性を検討した。その結果、通常の$$gamma$$線スペクトロメトリーと比較して、シグナルノイズ比は9.8から283倍の改善効果が得られ、検出限界値は2.7から8.5倍の改善効果が得られた。本法の適用により、検出限界値を大幅に改善でき、放射性廃棄物の処分において重要となる長半減期の$$gamma$$線放出核種に対する多重$$gamma$$線検出法の適用性を確認できた。

論文

Neutron computed tomography of phase separation structures in solidified Cu-Co alloys and investigation of relationship between the structures and melt convection during solidification

庄司 衛太*; 磯谷 祥世*; 鈴木 陸人*; 久保 正樹*; 塚田 隆夫*; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 松本 吉弘*; 福山 博之*

Scripta Materialia, 175, p.29 - 32, 2020/01

 被引用回数:17 パーセンタイル:79.05(Nanoscience & Nanotechnology)

The effect of melt convection on the phase separation structures in undercooled Cu- Co alloys was investigated using the electromagnetic levitation technique, where the melt convection was controlled by applying a static magnetic field. The three-dimensional phase separation structures of the solidified Cu-Co alloys were first observed using neutron computed tomography. A large number of small spherical Co-rich phases were dispersed in the Cu-rich phase matrix when the static magnetic field was relatively small. In contrast, several coalesced Co-rich phases, which were elongated along the direction of the static magnetic field, appeared in the higher strength of static magnetic field.

論文

Anomalous Hall effect in a triangular-lattice antiferromagnet UNi$$_4$$B

小山田 明*; 猪原 崇生*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.128 - 131, 2018/11

We report the Hall effect measurements on a triangular-lattice antiferromagnet UNi$$_4$$B in the context of the proposed relevance of the ferroic order. Our measurements show that the Hall voltage is proportional to the square of the electric current and its coefficient increases significantly below the transition temperature, which supports the theoretical prediction.

論文

Nondestructive elemental depth-profiling analysis by muonic X-ray measurement

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 長友 傑*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 鈴木 栄男*; et al.

Analytical Chemistry, 87(9), p.4597 - 4600, 2015/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:67.25(Chemistry, Analytical)

Elemental analysis of materials is fundamentally important to science and technology. Many elemental analysis methods have been developed, but three-dimensional nondestructive elemental analysis of bulk materials has remained elusive. Recently, we developed a nondestructive depth-profiling elemental analysis method after a decade of research. This new method utilizes a new type of probe; a negative muon particle and high-energy muonic X-rays emitted after the muon stops in a material. We performed elemental depth profiling on an old Japanese gold coin (Tempo-Koban) using a low-momentum negative muon beam and successfully determined that the Au concentration in the coin gradually decreased with depth over a micrometer length scale.

論文

Absolute calibration of microfission chamber in JT-60U

林 孝夫; 西谷 健夫; 助川 篤彦; 石川 正男; 篠原 孝司

Review of Scientific Instruments, 79(10), p.10E506_1 - 10E506_3, 2008/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.3(Instruments & Instrumentation)

DD及びDT反応を利用した核融合装置では、核融合出力の評価において核融合反応により発生する中性子の計測が非常に重要である。ITERでは、核燃料物質を内蔵した小型円筒形の電離箱であるマイクロフィッションチャンバー(MFC)を中性子モニタとして真空容器内に設置する予定である。今回、磁場中($$sim$$2T)での中性子モニタとしての健全性を評価するために、原子力機構が設計開発したMFC(長さ:200mm,直径:14mm,UO$$_{2}$$:12mg,ウラン濃縮度:90%)をJT-60Uの真空容器外側でトロイダルコイルの内側に設置し、Cf-252中性子源による較正及び実際のプラズマによる計測を行った。Cf-252中性子源による較正では、MFC及び既設中性子モニタの検出効率はそれぞれ、5.38$$times$$10$$^{-9}$$及び1.77$$times$$10$$^{-8}$$であった。また実際の重水素プラズマによる測定では、MFCの検出効率は既設中性子モニタの約0.3倍であり、Cf-252中性子源を用いた結果と一致した。

論文

Fast collimated neutron flux measurement using stilbene scintillator and flashy analog-to-digital converter in JT-60U

石川 正男*; 糸賀 俊朗*; 奥地 俊夫*; Nakhostin, M.*; 篠原 孝司; 林 孝夫; 助川 篤彦; 馬場 護*; 西谷 健夫

Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E706_1 - 10E706_3, 2006/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:69.54(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uでは、中性子発生分布計測においてスチルベン中性子検出器を使用して中性子の計測を行ってきた。しかし、このスチルベン中性子検出器は中性子と$$gamma$$線との弁別性能に優れた特徴を有するが、アナログ回路を利用して弁別を行っているため、最大計数率は10$$^{5}$$cps程度となり、統計誤差が大きくまたダイナミックレンジが低い等の欠点もあった。この度、これを克服するためにFlash-ADCを用いて直接アノード信号の波形を取得,保存し、ソフトウェアによって波形弁別をする手法を開発した。これにより10$$^{6}$$cps以上の高計数率での測定を可能になる。本講演では、JT-60Uにおける初期の実験結果を報告する。

口頭

Reduction of toroidal magnetic field ripple with ferritic steel armors in JT-60U

櫻井 真治; 正木 圭; 芝間 祐介; 篠原 孝司; 鈴木 優; 笹島 唯之; 森岡 篤彦; 林 孝夫; 高橋 龍吉; 沢井 友次; et al.

no journal, , 

臨界プラズマ試験装置JT-60のトロイダル磁場リップルを補正して高エネルギー粒子の損失を低減するために、真空容器内にフェライト鋼(8Cr-2W-0.2V)製の第一壁を設置した。低放射化フェライト鋼F82HをベースにJT-60用に調整された8Cr-2W-0.2V鋼は、20トンの大量真空溶解で製造され55枚の鋼板に加工され熱処理された。飽和磁化と熱伝導率はF82Hより10$$sim$$20%低下したが、電気抵抗率と機械強度は同程度であった。固定部を補強し1122枚の既存の炭素製第一壁アーマがフェライト鋼製第一壁アーマに交換された。軌道追跡コードによる予測では加熱中性粒子ビームの吸収パワーが30%増加することが期待される。プラズマ位置形状制御用の磁気センサへの磁性体の影響を実時間で補正するモデルを考案し、試験放電でその有効性を調べた。磁束ループの補正は良好であるが、磁気センサ近傍のフェライトタイル形状の影響を強く受けるポロイダル磁場プローブの補正プログラムには若干の改良が必要なことがわかった。

口頭

JT-60におけるマイクロフィッションチャンバーを用いた中性子発生率測定

林 孝夫; 西谷 健夫; 石川 正男; 篠原 孝司; 森岡 篤彦

no journal, , 

(1)マイクロフィッションチャンバー:ITERでは核燃料物質を内蔵した小型円筒形の電離箱であるマイクロフィッションチャンバー(MFC)を中性子モニタとして真空容器内に設置する予定である。今回、磁場中($$sim$$2T)での中性子モニタとしての健全性を評価するために、原研で設計開発したMFC(長さ:20mm,直径:14mm,UO$$_{2}$$:12mg,ウラン濃度:90%)をJT-60Uの真空容器外側でトロイダルコイル(TFC)の内側に設置し、計測を行った。(2)Cf-252を用いた絶対較正:トカマクの真空容器内に$$^{252}$$Cf中性子源を置き、真空容器内の各点から検出器の出力に与える寄与(応答関数)を評価した。中性子源の設置場所はトーラス軸状のトロイダル方向に24か所とした。応答関数のトロイダル角依存性は、MFCと直近の中性子モニタで同じ傾向を示し、MFCの検出効率は中性子モニタの約30%であった。(3)JT-60プラズマ放電時の中性子発生率測定:JT-60の重水素プラズマ放電においてMFCで計測した中性子発生率は、JT-60Uの既設の中性子モニタとの優れた線形性を示し、本計測において磁場の影響は見られなかった。またプラズマディスラプション時にノイズ信号は確認されなかったが、NBI装置のブレークダウン時にノイズ信号が確認された。ノイズの発生原因はおそらく検出器からプリアンプまでの長いケーブル配線によるものであり、このノイズ信号を除いた場合の精度はITERで要求されている精度$$leq$$10%を満足した。

口頭

住民の視点から見た環境監視

江田 五六*; 大嶺 真弓*; 根本 紀正*; 清水 朋子*; 田中 幸子*; 鹿島 陽夫*; 伊藤 ゆかり*; 谷山 洋*; 亀井 満*; 米澤 理加; et al.

no journal, , 

環境監視について住民が体験などを通して学んだことを、事業者や地域のNPOと協働で、住民の視点でメッセージ(広報素材)化した。この活動を通して得たことをまとめ、報告する。

口頭

JT-60Uにおける真空容器内リップル低減鋼設置に伴う放射線遮へい評価

助川 篤彦; 林 孝夫; 石川 正男*; 篠原 孝司; 櫻井 真治; 正木 圭

no journal, , 

臨界プラズマ試験装置(JT-60)では、平成17年度、プラズマ閉込め改善のため、真空容器内第1壁黒鉛タイルの一部をリップル低減鋼(8Cr2W鋼)に変更した。8Cr2W鋼の設置に伴い、JT-60U施設において、従来の黒鉛タイル設置時との放射線環境の相違がある場合、プラズマ実験に使用されている中性子モニターの影響の有無が予想される。8Cr2W鋼設置に伴う放射線環境の変化を調べるために、1次元中性子輸送計算コード(ANISN)と3次元モンテカルロ計算コード(MCNP)を用いて放射線遮へい評価を行った。真空容器内8Cr2W鋼の設置に伴い、黒鉛タイル設置部と8Cr2W鋼設置部の透過中性子束,透過$$gamma$$線束を見積もるために、運転中の真空容器内外の中性子,$$gamma$$線束をそれぞれANISNコードにより算出し、両者の比を求めた。その結果、8Cr2W鋼設置部の真空容器外での14MeV中性子束は黒鉛タイル設置部に比べ20%程減少してはいるものの、総中性子束は黒鉛タイル設置時と変わらない。また、総$$gamma$$線束については8Cr2W鋼設置部の真空容器外で黒鉛タイル設置部に比べて10%程増加することがわかった。3次元計算による放射線遮へい評価として、プラズマ実験に使用されている中性子モニターの応答への影響を調べた。その結果、従来の真空容器内第1壁全面が黒鉛タイル時の検出効率と第1壁の一部を8Cr2W鋼に変更した時の検出効率に明らかな相違のないことがわかった。

口頭

JT-60Uにおけるデジタル信号処理を用いた高速中性子発生分布計測

石川 正男*; 糸賀 俊朗*; 奥地 俊夫*; Nakhostin, M.*; 篠原 孝司; 林 孝夫; 森岡 篤彦; 馬場 護*; 西谷 健夫

no journal, , 

JT-60Uでは、中性子発生分布計測においてスチルベン中性子検出器(SND)を使用して中性子の計測を行ってきた。しかし、SNDは中性子と$$gamma$$線との弁別機能に優れた特徴を有する反面、内蔵されたアナログ回路を利用して弁別を行っているため、最大計数率は10$$^{5}$$cps程度に制限され、統計誤差が大きくまたダイナミックレンジが小さい等の欠点もあった。この度、この問題を克服するためにFlash-ADCを用いて直接アノード信号の波形を取得,保存し、ソフトウェアによって波形弁別をする手法を開発を行った。これにより10$$^{6}$$cps以上の高計数率での測定が可能になると期待される。本講演では、JT-60Uにおける初期の実験結果を報告する。

口頭

JT-60Uにおけるデジタル信号処理を用いた高速中性子発生分布計測

石川 正男; 糸賀 俊朗*; 奥地 俊夫*; 馬場 護*; 篠原 孝司; 林 孝夫; 助川 篤彦

no journal, , 

JT-60Uでは、スチルベン中性子検出器(SND)を使用して、中性子発生分布計測を行ってきた。しかし、SNDは中性子と$$gamma$$線との弁別機能に優れた特徴を有する反面、内蔵されたアナログ回路を利用して弁別を行っているため、最大計数率は約10$$^{5}$$[cps]に制限されていた。このため、統計誤差が大きく、またダイナミックレンジが小さいなどの欠点もあった。この問題を克服するために、Flash-ADCを用いて検出器のアノード信号を直接デジタル化して保存し、その後ソフトウェアによって中性子と$$gamma$$線との弁別を行うデジタル信号処理(DSP)システムの開発を行った。本DSPシステムをJT-60Uでの中性子計測に適用した結果、従来のアナログ回路を有するスチルベン中性子検出器を用いた測定では計数率が飽和してしまう領域でも、計数率が飽和することなく、より高い計数率領域(これまでの最大計数率は約10$$^{6}$$[cps])での測定に成功した。

口頭

デジタル信号処理を利用した核融合中性子プロファイルの高速計測システムの開発

石川 正男; 糸賀 俊朗*; 奥地 俊夫*; Nakhostin, M.*; 馬場 護*; 篠原 孝司; 林 孝夫; 助川 篤彦; 西谷 健夫

no journal, , 

JT-60Uでは、スチルベン中性子検出器(SND)を使用して、中性子発生分布計測を行ってきた。しかし、SNDは中性子と$$gamma$$線との弁別機能に優れた特徴を有する反面、内蔵されたアナログ回路が律速となり、最大計数率は$$sim$$10$$^{5}$$cpsに制限されていた。このため、統計誤差が大きく、高速計測は困難であった。この問題を克服するために、Flash-ADCを利用したデジタル信号処理(DSP)システムの開発を行った。本DSPシステムでは、検出器のアノード信号を直接デジタル化して保存し、その後、ソフトウェアを用いて中性子と$$gamma$$線との弁別を行うことによって、中性子を計測する。本DSPシステムをJT-60Uでの中性子計測に適用した結果、約10$$^{6}$$cpsに至るまで計数率が飽和せずに中性子の計測を行うことに成功した。

口頭

移流の重要性; 農業系アンモニア揮散の影響を受けた霞ヶ浦流域における事例研究

堅田 元喜*; 久保田 智大; 黒田 久雄*; 渡邊 未来*; 高橋 晃子*; 中里 亮治*; 樽井 美香*; 松本 俊一*; 中川 圭太*; 沼田 康子*; et al.

no journal, , 

大気アンモニア(NH$$_{3}$$)の乾性および湿性沈着は、湖沼の富栄養化の原因を明らかにする上で考慮すべき重要な窒素負荷経路である。作物や畜産などの農業系はアジア諸国における最大のNH$$_{3}$$排出源の一つであり、空間的にも時間的にも変動が大きい。一般に、NH$$_{3}$$の揮散(排出)速度は夏季や施肥の時期に最大になることが知られているが、多くのアジア諸国ではNH$$_{3}$$濃度のモニタリングは限定的であり、流域スケール(数10から数100km$$^{2}$$)のNH$$_{3}$$濃度の支配的要因はわかっていない。本研究では、富栄養湖である茨城県霞ヶ浦の流域とその周辺でNH$$_{3}$$濃度の多地点観測を実施し、地上気象データや既往のNH$$_{3}$$排出量マップとの比較から、その空間分布や季節変動を決定している要因を検討した。そのために、霞ヶ浦流域を網羅する36地点に拡散型パッシブサンプラー(小川商会製)を設置し、2018年6月から2020年1月まで月平均NH$$_{3}$$濃度の観測を行い、得られたNH$$_{3}$$濃度と全国1kmメッシュのNH$$_{3}$$排出量推計マップ・地上気象データとの関係を比較した。その結果、排出量推計値が最大である地域では、NH$$_{3}$$濃度が夏季に比べて冬季の方が高かった。これは、気温上昇や施肥などの揮散プロセスをNH$$_{3}$$の空間分布の支配的要因とする既往の研究に対して、本研究のような流域スケールでは風向の季節変動が支配的になりうる可能性が示された。

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