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論文

Predoping effects of boron and phosphorous on arsenic diffusion along grain boundaries in polycrystalline silicon investigated by atom probe tomography

高見澤 悠; 清水 康雄*; 井上 耕治*; 野沢 康子*; 外山 健*; 矢野 史子*; 井上 真雄*; 西田 彰男*; 永井 康介*

Applied Physics Express, 9(10), p.106601_1 - 106601_4, 2016/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

The effect of phosphorus (P) and boron (B) doping on arsenic (As) diffusion in polycrystalline silicon (poly-Si) was investigated using laser-assisted atom probe tomography. In all samples, a high concentration of As was found at the grain boundaries, indicating that such boundaries represent the main diffusion path. However, As grain-boundary diffusion was suppressed in the B-doped sample, and enhanced in the P-doped sample. In a sample co-doped with both P and B, As diffusion was somewhat enhanced, indicating competition between the effects of the two dopants. This can be explained by the pairing of P and B atoms. The results suggest that grain-boundary diffusion of As can be controlled by varying the local concentration of P and B dopants.

論文

Hydrogen generation by water radiolysis with immersion of oxidation products of zircaloy-4

松本 義伸*; Do, Thi-Mai-Dung*; 井上 将男; 永石 隆二; 小川 徹

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(10), p.1303 - 1307, 2015/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:64.83(Nuclear Science & Technology)

酸化物等の固体材料が水中に添加されると、放射線分解による水素発生が増大することが知られている。本研究では、シビアアクシデント後のデブリが共存する炉水からの水素発生挙動を予測するため、水の$$gamma$$線分解による水素発生に対する、ジルコニウム酸化物またはジルカロイ4の酸化生成物の添加効果を調べた。$$gamma$$線のエネルギーが水と酸化物に与えられ、それぞれで独立して水素が発生するとした場合の、酸化物の寄与分は水中に共存する重量分率の増加とともに飽和に達する傾向を示し、海水中よりも純水中の方が顕著であった。また、その寄与分は結晶構造や組成によらず、粒子サイズあるいは比表面積に強く依存していることがわかった。

論文

Consideration of radiolytic behavior in diluted and concentrated systems of seawater for computational simulation of hydrogen generation

永石 隆二; 井上 将男; 日野 竜太郎; 小川 徹

Proceedings of 2014 Nuclear Plant Chemistry Conference (NPC 2014) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

福島第一原子力発電所事故では破損した原子炉施設の冷却のために海水を使ったため、スリーマイル島原子力発電所の冷却水喪失事故とは異なり、事故後に発生した汚染水に海水成分が含まれた。これに伴い、腐食や水素発生と密接に関係する、海水の放射線分解の反応計算がいくつかのグループによって行われたが、それらは1次収量や放射線誘起反応の塩濃度依存性(塩効果)を考慮していないため、広範囲の塩濃度に対して適用できない。そこで、本研究では、1次収量の塩効果を示す定常照射実験の結果、並びに反応の塩効果を示すパルス照射実験(パルスラジオリシス)の結果をもとに、海水の希釈及び濃厚系での放射線分解挙動に関する考察を試みた。

論文

Origin of non-uniformity of the source plasmas in JT-60 negative ion source

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 柏木 美恵子; Grisham, L. R.*; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 8(Sp.1), p.2405146_1 - 2405146_4, 2013/11

本研究では、JT-60負イオン源の端部から引き出される負イオンビームの密度が低い原因を明らかにするために、負イオン源内での負イオン生成の元となる水素イオン及び水素原子の密度分布を静電プローブ及び分光計測にて調べた。またフィラメントから電子の軌道分布を計算コードにて求めた。その結果、負イオンビームの密度が低くなる原因は、電子のB$$times$$grad Bドリフトによって負イオンが非一様に生成されるためであることがわかった。また、負イオンビームが電子数の多い端部では高密度の負イオンを、電子数の少ない反対側の端部では低密度の負イオンを引き出すために歪んでしまい、接地電極に当たっていることも明らかとなった。

論文

放射線加工技術による土壌改良材の開発と砂質土壌への応用

井上 光弘*; 長澤 尚胤; 玉田 正男

日本砂丘学会誌, 59(2), p.61 - 70, 2012/11

放射線加工技術は社会のニーズに応じて研究開発が進められ、さまざまな製品の実用化に成功してきた。この報告は、放射線加工技術で開発された超吸水材の土壌改良材としての砂質土壌への応用例を紹介するものである。特に農学分野での広範囲な適合が期待されることに注目して、著者らが2011年と2012年に出席したアジア原子力協力フォーラム(Forum for Nuclear Cooperation in Asia: FNCA)の電子加速器利用ワークショップで得られた情報に加えて、土壌改良材の今後の展望を述べる。

論文

Role of safeguards in proliferation resistance for the future nuclear fuel cycle systems

久野 祐輔; 千崎 雅生; 瀬谷 道夫; 井上 尚子

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 11 Pages, 2012/00

近年、次世代核燃料サイクルなど原子力技術の開発にあたって核拡散抵抗性や保障措置への考慮が不可欠とされており、関連技術の開発,設計・建設を担当する実施主体が、有効かつ効率的に業務を進めるためには、設計初期段階から保障措置や核拡散抵抗性について十分な配慮をすることが重要である。次世代の原子力システム、特に再処理等核燃料サイクルの設計が本格化するに際し核不拡散対策としての保障措置や核拡散抵抗性技術を取り込んでいくためには、まずこれらの考え方の整理が重要である。本稿では、核拡散抵抗性の基本的な考え方、すなわち核拡散抵抗性の必要性について、それがどのように効をなすのか、そこにおける保障措置の位置づけや効果,設計において考慮すべき抵抗性対策の要点について議論する。

報告書

GEN IV原子力システムの核拡散抵抗性及び核物質防護評価手法Rev.5; GIF PRPPワーキンググループ報告書(仮訳)

川久保 陽子; 井上 尚子; 千崎 雅生

JAEA-Review 2011-024, 75 Pages, 2011/12

JAEA-Review-2011-024.pdf:3.61MB

「GEN IV原子力システムの核拡散抵抗性及び核物質防護評価手法」Revision 5報告書は「Rev.5報告書」とも呼ばれ、本WGで開発された評価手法の重要な枠組みが記載されている。Rev.5報告書はコンセンサスベースの議論により作成され、2006年11月にOECD-NEAより発行された。本活動はPR&PP文化の確立に寄与しているという点でも高く評価されており、将来システムの核拡散抵抗性の国際的議論に大きな影響を及ぼしている。我が国においても次世代核燃料サイクルを開発するうえで、拡散抵抗性を十分に有しているシステムを設計・開発していくのは勿論のこと、それを国内外に適確に説明し、理解を得ていくことが必須である。このため、このRev.5報告書は、我が国の次世代核燃料サイクルの開発や関連研究の進展に有用であると考え、OECD-NEAの同意を得て翻訳し、日本語版として刊行することにした。原著(英語)はOECD-NEAのウェブサイトから入手可能である。

論文

Progress in development and design of the neutral beam injector for JT-60SA

花田 磨砂也; 小島 有志; 田中 豊; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.835 - 838, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.41(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射装置(NBI)と1基の負イオンNBIを用いて、合計30MWの重水素原子を100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIにおいては、1基あたり1.7MW, 85keVの重水素原子の入射に向けて、既存の正イオンNBIの電源の一部や磁気シールドを改造する設計を進めている。電源に関しては設計をほぼ完了し、改造機器の仕様を決定した。磁気シールドに関しては工学設計をほぼ完了し、今後、製作設計を開始する予定である。500keV, 10MW入射が要求されている負イオンNBIにおいては、同装置の心臓部である負イオン源の開発を強力に進めている。負イオン源内の真空絶縁を改善することによって、負イオン源の耐電圧を従来の400kVから設計電圧である500kVに大幅に改善した。加えて、イオン引き出し面積の約20%を用いたビーム生成実験において、2.8A, 500keVの水素負イオンビーム生成に成功した。本結果は1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。開発に加えて、設計・調達においても、500kV加速電源の改造設計を完了し、2010年度から調達を開始する。

論文

Development of the JT-60SA Neutral Beam Injectors

花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 椛澤 稔; et al.

AIP Conference Proceedings 1390, p.536 - 544, 2011/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:21.02

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射(NBI)装置と1基の負イオンNBI装置を用いて、合計30-34MWの重水素中性粒子ビームを100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIに関しては、JT-60SAの設計値である1基あたり2MW, 85keVの重水素中性粒子ビームの入射を達成している。その際、イオン源やイオンダンプ等のビームライン機器は、100秒入射が要求されるJT-60SAで既存の装置を改造することなく再使用できる見通しを得ている。また、10MW, 500keV入射が要求されているJT-60SAの負イオンNBI装置のための開発においては、500keV, 2.8Aの水素負イオンビーム生成に成功している。これは、1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。今後、実験装置を整備し、負イオンの100秒間生成のための開発研究を実施する予定である。

論文

Achievement of 500 keV negative ion beam acceleration on JT-60U negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083049_1 - 083049_8, 2011/08

 被引用回数:40 パーセンタイル:11.74(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60NNBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されていることが大きな問題であった。そこで、負イオン源内の真空絶縁距離を調整し、単段の要求性能を超える各段200kVを保持することに成功した。この結果を踏まえて負イオン源を改良し、従来よりも短いコンディショニング時間で500kVの印加に成功し、設計値である490kVを加速電源の限界である40秒間絶縁破壊することなく保持することにも成功した。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施し、従来410keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。また、486keVのビームでの負イオン電流値は18m離れたカロリーメーターで2.8A(84A/m$$^{2}$$)が得られた。通常、過度のギャップ長延長はビーム光学の劣化を引き起こすが、今回のギャップ長ではビーム光学の大きな劣化がないことを計算及び実験で確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

論文

Demonstration of 500 keV beam acceleration on JT-60 negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

JT-60N-NBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されているのが問題であった。そこで、加速電極の間隔を拡げて、負イオン源内の最短の真空絶縁距離である支持枠角部の電界集中を低減した結果、単段の要求性能を超える200kVを保持することに成功し、設計指標となっていた大型の負イオン源では小型電極よりも6から7倍程度長い真空絶縁距離が必要であることが明らかになった。その理由として電極の面積が100倍異なることだけでなく、1080個もある電極孔や支持枠等の局所電界の電界分布が影響していることが小型電極の実験結果から予測される。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施した結果、従来420keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。ギャップ長を増加させたことによりビーム光学が劣化して電極熱負荷が増大することが懸念されたが、今回のギャップ長の範囲ではビーム光学の劣化がないことを確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

論文

第4世代原子力システム国際フォーラムにおける核拡散抵抗性評価手法開発

井上 尚子; 川久保 陽子; 瀬谷 道夫; 鈴木 美寿; 久野 祐輔; 千崎 雅生

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 9 Pages, 2010/12

2002年12月に第4世代原子力システム国際フォーラム(GIF)核拡散抵抗性及び核物質防護作業グループ(PR&PP WG)が発足し、これまでに核拡散抵抗性と核物質防護の評価手法開発・検討を行ってきた。指標と尺度の検討、パスウェイ解析手法による評価手法枠組の確立、仮想的ナトリウム冷却高速炉システム(ESFR)を用いたデモンストレーションスタディと3つの評価アプローチの開発、4つの脅威シナリオを用いたESFRケーススタディ、GIFの6つの炉型ごとのシステム運営委員会(SSCs)との共同研究、IAEAが主催する革新的原子炉及び燃料サイクルに関する国際プロジェクト(INPRO)の核拡散抵抗性評価手法との調和研究等、活発に検討・開発が国際コンセンサスベースで進められてきた。本論文ではGIF PR&PP WGの核拡散抵抗性評価検討状況を紹介し、日本の次世代原子力システム開発の観点からの課題と方向性について考察する。

報告書

Development of measuring instruments for material irradiation tests

北岸 茂; 谷本 政隆; 飯村 光一; 井上 修一; 斎藤 隆; 近江 正男; 土谷 邦彦

JAEA-Review 2010-046, 19 Pages, 2010/11

JAEA-Review-2010-046.pdf:2.51MB

JMTRは、1968年に初臨界を達成してから、燃材料の中性子照射試験やRI製造等に利用されてきたが、改修のために2006年に一旦停止した。再稼働後のJMTRは、軽水炉の長寿命化(高経年化対策,次世代軽水炉の開発等),産業利用の拡大(医療診断用$$^{rm 99m}$$Tcの製造等)といった幅広い利用ニーズに応えるために、改修工事と並行して、新たな照射試験技術の開発を進めている。本報告書は、JMTRの中性子照射試験で用いる計測機器として開発中のFPガス圧力計,多対式熱電対,ECPセンサー及びセラミックセンサーの開発の現状についてまとめたものである。

論文

Development and design of the negative-ion-based NBI for JT-60 Super Advanced

花田 磨砂也; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 菊池 勝美; 小又 将夫; 小島 有志; 藻垣 和彦; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.208 - 213, 2010/08

原子力機構では、JT-60SAに向けた負イオンNBI装置の開発及び設計を進めている。特に、開発に関しては、500keV, 22Aの重水素負イオンビームの生成に向けて、既存のJT-60負イオン源を改良し、JT-60負イオンNBI装置に取り付けて、試験を行っている。現在、開発の最優先課題である負イオン源の高エネルギー化を精力的に進めている。負イオン源内の電極間のギャップ長を従来よりも伸張することによって、イオン源に印加可能な加速電圧を従来の400kVから要求性能である500kVまで改善した。加えて、イオン引き出し領域の1/5を用いて、世界に先駆けて、500keV, 3Aの高エネルギー水素負イオンビームの生成に成功した。負イオン源の高エネルギー化と並行して、JT-60SAにおける100秒入射に向けて、既設のJT-60負イオンNBI装置の長パルス化を図った。負イオン源内の電極熱負荷を従来より20%低減し、同装置の限界である30秒入射を実現した。その結果、入射時間とパワーの積である入射エネルギーは世界最大値80MJに到達し、プラズマの高性能化に大きく貢献した。

論文

A Consideration on proliferation resistance of a FBR fuel cycle system

井上 尚子; 鍛治 直也; 須田 一則; 川久保 陽子; 鈴木 美寿; 小山 智造; 久野 祐輔; 千崎 雅生

Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07

FBR cycle concept has been selected as a promising option for the purpose of the efficient utilization of uranium resources. The innovative technologies and the concern of nuclear proliferation call the needs of the development of advanced safeguards and material accountancy technologies and of the proliferation resistance evaluation methodology that can evaluate as a whole system. In this context, the integrated studies are essential between the system designers and proliferation resistance experts including safeguards. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has started this study for Japanese future nuclear energy system. This is not concluded, however, this joint step-by-step activity provided many benefits and variable findings. This paper describes this activity and its status, and an example of their discussions.

論文

中性子照射試験温度計測用K型及びN型多対式熱電対の技術開発

北岸 茂; 井上 修一; 斎藤 隆; 近江 正男; 土谷 邦彦

UTNL-R-0475, p.2_5_1 - 2_5_9, 2010/03

材料試験炉(JMTR)を用いた燃材料の中性子照射試験では、中性子照射量,照射温度等を正確に測定することは必要不可欠である。特に温度測定では、熱電対が使用されているが、照射キャプセルの内容器(直径20$$sim$$30mm)に熱電対を取り付ける本数には制限があった。このため、低温領域(200$$sim$$300$$^{circ}$$C)から高温領域(1000$$sim$$1200$$^{circ}$$C)までの広い温度範囲において、1本の細径シースに最大7点までの測温接点を有し、かつ軸方向温度分布が測定可能な細径多対式熱電対の開発を開始した。本発表では、1000$$^{circ}$$C以下での温度測定では、K型多対式熱電対を用いることで、照射環境下において測定できることを確認した。また、1000$$^{circ}$$C以上での温度測定では、新たにN型多対式熱電対を設計・試作し、炉外試験を通じて製作性と電気的性能を確認した。この結果、シース外径$$phi$$1.8mm、測温接点の軸方向における寸法公差が$$pm$$1mm以内で製作が可能でかつ各測温接点での温度特性及びシース-素線間の絶縁性が良好であることから、多対式熱電対の製作の見通しを得た。

報告書

中性子照射試験用セラミックスガスセンサーの試作試験

北岸 茂; 井上 修一; 斎藤 隆; 近江 正男; 土谷 邦彦

JAEA-Testing 2009-010, 14 Pages, 2010/02

JAEA-Testing-2009-010.pdf:6.12MB

材料の中性子照射試験において、照射中の環境を把握することは必要不可欠である。特に、軽水炉の水環境等を模擬した中性子照射試験では、材料の腐食が酸化性の化学種である酸素や過酸化水素が水の放射線分解により生成することに影響すると考えられていることから、酸素や過酸化水素の濃度をその場測定することが要求されている。本報は、ガスセンサー素子の試作試験を行い、炉外における基本性能試験結果について記載している。

論文

Nuclear nonproliferation technology development program for future nuclear energy systems in Japan

千崎 雅生; 井上 尚子; 久野 祐輔; 難波 隆司

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.2128 - 2132, 2009/09

日本は非核兵器国としてLWRサイクルを含む民生用原子力燃料サイクルを確立してきた。そして、現在は2050年の商用運転を目指して高速炉燃料サイクルを次世代原子力システムの一部として開発を行っている。高速炉サイクルとそれに伴う核不拡散技術の開発プログラムは日本においては主としてJAEAによって実施される。開発するシステムが国際的に容認されるために必要な4分野が特定された。これらは、(1)核拡散抵抗性の高い技術,(2)先進保障措置技術,(3)核拡散抵抗性評価技術,(4)原子力セキュリティと核物質防護技術、である。開発するシステムが抵抗性が高く、拡散の脅威に対して堅牢であると認識されるために、各々の分野で、原子力システム・プロセス設計者と核不拡散・保障措置の専門家の間での密接なコミュニケーションが必須である。

論文

Nuclear proliferation-resistance and safeguards for future nuclear fuel cycle

久野 祐輔; 井上 尚子; 千崎 雅生

Journal of Nuclear Materials, 385(1), p.153 - 156, 2009/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.21(Materials Science, Multidisciplinary)

世界的な核不拡散懸念に対し、将来の核燃料サイクルは強力な核拡散抵抗性と物理的防護を備えなければならない。一方、それによって原子力の平和利用の加速は妨げられるべきではない。核燃料サイクルからの核不拡散を達成するためには、原子力コミュニテイが世界ノーム(標準)と認めるような核拡散抵抗性モデルを開発すべきと考える。転用検知能を備えた保障措置は制度を準拠する国にとっては主要な抵抗性的役割を果たすものの、保障措置性能と技術障害性能の良好なバランスを求めることは、核燃料サイクルの設計者が民生核技術を核不拡散を含め最適化するためには不可欠となりつつある。上記のノーム確立には経済性追求も重要なチャレンジとなる。

論文

Advanced safeguards and proliferation resistance of the future nuclear fuel cycle systems

久野 祐輔; 井上 尚子; 千崎 雅生

Proceedings of INMM 50th Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2009/00

包括的保障措置と追加議定書からなる国際保障措置は、最も効果的な核不拡散手段である。原子力平和利用においては、保障措置のような制度的なバリアと技術的なバリアの良いバランスが重要となるが、中でも今後の日本のチャレンジは、クライテリアを満たす強い保障措置を原子力システムにどのように適用していくかである。

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