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論文

Validation practices of multi-physics core performance analysis in an advanced reactor design study

堂田 哲広; 加藤 慎也; 浜瀬 枝里菜; 桑垣 一紀; 菊地 紀宏; 大釜 和也; 吉村 一夫; 吉川 龍志; 横山 賢治; 上羽 智之; et al.

Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.946 - 959, 2023/08

https://dx.doi.org/10.13182/NURETH20-40118

安全かつ経済的で持続可能な先進的原子炉を実現するために革新的設計システム(ARKADIA)を開発している。本論文では、ARKADIAの一部である設計研究のためのARKADIA-Designに着目し、炉心設計の数値解析手法の妥当性確認について紹介する。ARKADIA-Designでは、炉物理、熱流動、炉心構造、燃料ピン挙動の解析コードを組み合わせたマルチフィジックス解析により、ナトリウム冷却高速炉の炉心性能を解析する。これらの解析の妥当性を確認するため、実験データ及び信頼できる数値解析結果を選定し、検証マトリックスを作成する。解析コードのモデル及び検証マトリクスの代表的な確認解析について説明する。

論文

Sodium-cooled Fast Reactors

大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.

Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07

https://shop.elsevier.com/books/sodium-cooled-fast-reactors/morishita/978-0-12-824076-2

ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。

論文

Na冷却高速炉におけるNa中での水素の存在形態に着目した挙動推定

畠山 望*; 三浦 隆治*; 宮本 直人*; 宮本 明*; 荒 邦章; 下山 一仁; 加藤 篤志; 山本 智彦

Journal of Computer Chemistry, Japan, 21(2), p.61 - 62, 2022/00

https://doi.org/10.2477/jccj.2022-0026

Na冷却高速炉の冷却系において、蒸気発生器伝熱管破損に伴う水リーク発生時のNa水反応で生成される水素、ならびに通常運転時に伝熱管から透過する水素の存在形態に着目して、理論計算により水素挙動を推定した。

論文

Sm valence determination of Sm-based intermetallics using $$^{149}$$Sm M$"{o}$ssbauer and Sm L$$_{rm III}$$-edge X-ray absorption spectroscopies

筒井 智嗣; 東中 隆二*; 中村 頼人*; 藤原 孝将*; 中村 仁*; 小林 義男*; 伊藤 孝; 依田 芳卓*; 加藤 和男*; 新田 清文*; et al.

Hyperfine Interactions, 242(1), p.32_1 - 32_10, 2021/12

https://doi.org/10.1007/s10751-021-01759-x
 被引用回数：1 パーセンタイル：84.42(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

$$^{149}$$Sm synchrotron-radiation-based M$"{o}$ssbauer spectroscopy was performed in Sm-based intermetallics having a cubic crystal structure, Sm$$_{3}Tr_{4}$$Ge$$_{13}$$, SmB$$_{6}$$, SmBe$$_{13}$$, and Sm$$Tr_{2}$$Al$$_{20}$$ ($$Tr$$ = transition metals). In spite of the difference of the local structure around the Sm sites, the observed M$"{o}$ssbauer spectra consist of a single line at 300 K. On the other hand, Sm L$$_{rm III}$$-edge X-ray absorption spectra consist of two components, suggesting Sm$$^{2+}$$ and Sm$$^{3+}$$ states. Difference of the number of the spectral components between the M$"{o}$ssbauer spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy is caused by the difference of the time window in the scattering process of these measurements. Correlation between the isomer shifts in the M$"{o}$ssbauer spectroscopy and average Sm valence states estimated from the X-ray absorption spectroscopy exhibits a linear correlation.

報告書

超深地層研究所計画 年度報告書(2014年度)

濱 克宏; 見掛 信一郎; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 桑原 和道; 上野 哲朗; 大貫 賢二*; 別府 伸治; 尾上 博則; 竹内 竜史; et al.

JAEA-Review 2015-024, 122 Pages, 2015/11

JAEA-Review-2015-024.pdf:80.64MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2014年度は、2014年2月における深度500mステージの研究坑道の掘削工事の完了に伴い、超深地層研究所計画における深度500mまでの第2段階の調査研究を一旦終了し、これまで実施してきた各種モニタリングを含め、物質移動試験や再冠水試験等の第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2014年度に実施した調査研究、施設建設、共同研究等の成果を取りまとめたものである。

論文

Characterization and storage of radioactive zeolite waste

山岸 功; 永石 隆二; 加藤 千明; 森田 圭介; 寺田 敦彦; 上地 優; 日野 竜太郎; 佐藤 博之; 西原 健司; 津幡 靖宏; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.1044 - 1053, 2014/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.924446
 被引用回数：19 パーセンタイル：78.38(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の放射性塩水の処理で発生した使用済ゼオライト吸着塔の安全保管を目的として、ゼオライト系吸着材Herscheliteの基礎特性を研究し、水素発生及び容器の塩分腐食を評価した。Herschelite試料の水素発生量は、試料の水位と溶存種に依存する。これは、発生した水素が、水面へ拡散移動する過程で、ラジカルにより酸化されるためである。このような水の液深効果を考慮して、海水あるいは純水に浸かったHerscheliteからの水素発生率を評価した。これら基礎特性データを用いて、基準となる崩壊熱504Wの吸着塔内の水素濃度を熱流動解析した。その結果、塔内に残留する洗浄水の有無に係わらず、水素濃度は爆発下限界(4%)に至らないと評価された。吸着塔容器材料であるステンレス鋼SUS316Lの定常腐食電位は、吸収線量率とともに増加したが、Herscheliteを共存させることで増加が抑制された。崩壊熱504Wの吸着塔底部の環境は750Gy/h-60$$^{circ}$$C以下と評価され、20,000ppmCl$$^{-}$$濃度以下では、Herscheliteと接触した316L鋼の局部腐食は直ちに発生しないと考えられる。

論文

Safe storage of zeolite adsorbents used for treatment of accident-generated water at Fukushima Daiichi Power Station

山岸 功; 永石 隆二; 寺田 敦彦; 上地 優; 加藤 千明; 森田 圭介; 西原 健司; 津幡 靖宏; Ji, W.*; 福島 久志*; et al.

IAEA-CN-211 (Internet), 5 Pages, 2013/01

http://www-pub.iaea.org/iaeameetings/IEM4/29Jan/Yamagishi.pdf

福島第一原子力発電所事故では、損傷炉心の冷却のために大量の放射性汚染水が発生した。塩水を含む汚染水処理にはゼオライトによるセシウム吸着が適用されたが、使用済ゼオライトは高放射能廃棄物となるため、その安定保管が喫緊の課題である。原子力機構は水処理設備の運転で生じる二次廃棄物管理の研究開発を実施しており、使用済ゼオライトの安定保管に関しては、性状の調査及び現行保管方法の有効性評価を行っている。評価においては、崩壊熱の影響、水の放射線分解による水素発生、塩水に曝された容器の健全性を考慮する必要がある。本発表では、これまでに得られた成果について報告する。

論文

Lower critical fields and the anisotropy in PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals

岡崎 竜二*; Konczykowski, M.*; Van der Beek, C. J.*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; 山下 穣*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S485 - S486, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.12.041
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

鉄系オキシニクタイドPrFeAsO$$_{1-y}$$単結晶における$$H$$ $$parallel$$ $$c$$と$$H$$ $$parallel$$ $$ab$$-planesのより下部臨界磁場$$H_{c1}$$を報告する。磁束ピン止めによって$$H_{c1}$$決定の困難さを回避することで、センサーの位置ごとの局所の磁気誘導を評価できる小型のホールセンサーアレイを使った新方式を開発した。結晶の縁に置かれたホールセンサーは、マイスナーの状態から最初の磁束侵入を明瞭に解明した。$$H$$ $$parallel$$ $$c$$による$$H_{c1}$$の温度依存性は、面内侵入の深さによって計測され、完全ギャップの超伝導状態と一致する。低温での$$H_{c1}$$の異方性は$$sim$$3であると評価され、それは$$H_{c2}$$よりさらに小さいものである。これは、マルチバンド超伝導性を意味し、超伝導性のアクティヴバンドはより二次元的である。

論文

Disorder and flux pinning in superconducting pnictide single crystals

Van der Beek, C. J.*; Rizza, G.*; Konczykowski, M.*; Fertey, P.*; Monnet, I.*; 岡崎 竜二*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S385 - S386, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.11.089
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.48(Physics, Applied)

ニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-x}$$中の結晶の乱れが、磁束の新入の磁気光学可視化,透過型電子顕微鏡,放射光X線回折を用いて調べられた。磁束分布の臨界状態,臨界電流の大きさと温度依存性が、すべての温度で酸素欠陥によるバルクの磁束ピン止めを示す。

論文

Pulse radiolysis study of ion-species effects on the solvated electron in alkylammonium ionic liquids

近藤 孝文*; 浅野 晃*; Yang, J.*; 法澤 公寛*; 高橋 憲司*; 田口 光正; 永石 隆二; 加藤 隆二*; 吉田 陽一*

Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1157 - 1160, 2009/12

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2009.07.004
 被引用回数：28 パーセンタイル：85.84(Chemistry, Physical)

ナノ秒及びピコ秒のパルスラジオリシス法を用いて、アンモニア系のイオン液体(DEMMA-TFSI, DEMMA-BF4, TMPA-TFSI, PP13-TFSI, P13-TFSI and P14-TFSI)中の溶媒和電子の吸収スペクトル並びに反応挙動を研究した。吸収スペクトルはすべてのイオン液体で1100nmに吸収ピークをもち、そのモル吸光係数は1.5-2.3$$times$$10$$^{4}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$であった。溶媒和電子とピリジンとの反応の速度定数は1.5-3.5$$times$$10$$^{8}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$で、粘性係数から評価した拡散律速に比べ1桁大きな値を示した。また、溶媒和前の電子もピリジンと反応し、溶媒和電子に比べて3桁も大きい速度定数7.9$$times$$10$$^{11}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$を得た。

論文

Lower critical fields of superconducting PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals

岡崎 竜二*; Konczykowski, M.*; Van der Beek, C. J.*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 元幸*; 宍戸 寛明*; 山下 穣*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; et al.

Physical Review B, 79(6), p.064520_1 - 064520_6, 2009/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.064520
 被引用回数：60 パーセンタイル：87.75(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄砒素系超伝導体PrFeAsO$$_{1-y}$$超伝導単結晶の下部臨界磁場とその異方性の評価を行った。

論文

Picosecond pulse radiolysis; Dynamics of solvated electrons in ionic liquid and geminate ion recombination in liquid alkanes

Yang, J.*; 近藤 孝文*; 法澤 公寛*; 永石 隆二; 田口 光正; 高橋 憲司*; 加藤 隆二*; Anishchik, S. V.*; 吉田 陽一*; 田川 精一*

Radiation Physics and Chemistry, 77(10-12), p.1233 - 1238, 2008/10

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2008.05.031
 被引用回数：25 パーセンタイル：82.53(Chemistry, Physical)

レーザー駆動型加速器を用いたパルスラジオリシス法によりイオン液体並びにアルカン中のピコ秒領域の反応挙動の直接観測に成功した。ここで、四級アンモニウムの疎水性イオン液体中ではそのイオン化によって電子が収量1.2$$times$$10$$^{-7}$$mol J$$^{-1}$$で生成し、3.9$$times$$10$$^{10}$$s$$^{-1}$$の速度で溶媒和することを明らかにするとともに、溶媒和前のドライ電子がビフェニルやピレンと3.8$$sim$$7.9$$times$$10$$^{11}$$L mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$で反応することを見いだした。また、n-ドデカンやn-ヘキサン中では電子の対再結合反応を523nmで観測した。

論文

Electron photodetachment from iodide in ionic liquids through charge-transfer-to-solvent band excitation

加藤 隆二*; 吉田 陽一*; 勝村 庸介; 高橋 憲司*

Journal of Physical Chemistry B, 111(18), p.4770 - 4774, 2007/05

https://doi.org/10.1021/jp067107e
 被引用回数：54 パーセンタイル：76.97(Chemistry, Physical)

Solvation of iodide and electrons in an ionic liquid (${it N,N,N}$-trimethyl-$$n$$-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide; TMPA-TFSI) was studied through the absorption spectra of the charge-transfer-to-solvent(CTTS) state of iodide and of solvated electrons. The interaction between the TMPA cation and iodide was strong, where as electrons were weakly solvated in TMPA-TFSI. We followed electron photodetachment from iodide to the ionic liquid and formation of the solvated electrons by observing absorption in the visible and near-infrared regions using a nanosecond laser flash photolysis method. The quantum yield of the photodetachment in TMPA-TFSI was estimated to be 0.34, which is much higher than that in a high-concentration aqueous salt solution previously reported. We also examined a reaction of the solvated electrons with the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Bmim-TFSI) as a solute in TMPA-TFSI. The reaction rate was determined to be 5.3$$times$$10$$^{8}$$ M$$^{-1}$$s$$^{-1}$$. The electrons before full solvation (dry electrons) reacted with Bmim cations efficiently. These observations suggest that the electrons in TMPA-TFSI can move easily before solvation.

論文

Luminescence study on preferential solvation of europium (III) in water/non-aqueous solvent mixtres

木村 貴海; 永石 隆二; 加藤 義春; 吉田 善行

Journal of Alloys and Compounds, 323-324(1-4), p.164 - 168, 2001/07

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01121-5
 被引用回数：50 パーセンタイル：87.64(Chemistry, Physical)

水-非水溶媒2成分混合系に溶解したEu(III)の第1配位圏内の溶媒組成を発光寿命の測定により研究した。ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホキシド、メチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ホルムアミドまたはジメチルアセトアミドと水との混合系において、第1配位圏内の水分子数(内部水和数)を決定するとともに、非水溶媒分子がEu(III)に優先的に溶媒和することを明らかにした。一方、ピリジン、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、アセトンまたはアセトニトリルと水と混合系では溶媒和に比べて水和が強く、溶媒分子自身による消光なども影響するため、内部水和数の直接決定は困難であった。各混合系において、溶媒和の強さはバルク溶媒組成とともに大きく変化した。溶媒和の強さは溶媒のドナー数(電子供与性)及び双極子モーメント(静電的相互作用)の順序にほぼ一値したが、一部、溶媒分子の立体的障害も影響することを明らかにした。

論文

Luminescence study on solvation of americium(III), curium(III) and several lanthanide(III) ions in nonaqueous and binary mixed solvents

木村 貴海; 永石 隆二; 加藤 義春; 吉田 善行

Radiochimica Acta, 89(3), p.125 - 130, 2001/05

https://doi.org/10.1524/ract.2001.89.3.125
 被引用回数：66 パーセンタイル：96.81(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

非水溶媒及び混合溶媒中でのアクチノイド[An=Am, Cm](III)及びランタノイド[Ln=Nd, Sm, Eu, Tb, Dy](III)の発光寿命の測定から、それらの溶媒和挙動を研究した。ジメチルスルホキシド(DMSO),ジメチルホルムアミド(DMF),メタノール(MeOH),水(H$$_{2}$$O),及びそれらの重水素化溶媒中でのAn(III)とLn(III)の発光寿命($$tau_{H}$$,$$tau_{D}$$)から評価した溶媒による無放射緩和速度はH$$_{2}$$O$$>$$MeOH$$>$$DMF$$>$$DMSOの順であり、Ln(III)に比べAn(III)はより強く溶媒と相互作用することを見いだした。発光寿命の水素同位体効果$$tau_{D}$$/$$tau_{H}$$は、H$$_{2}$$O中でEu(III)、MeOHとDMF中でSm(III)、DMSO中でSm(III)とDy(III)が最大であった。混合溶媒(DMSO+H$$_{2}$$O,DMF+H$$_{2}$$O,MeOH+H$$_{2}$$O)中でのCm(III)及びLn(III)への溶媒和の強さはDMSO$$>$$DMF$$>$$H$$_{2}$$O$$>$$MeOHの順であり、これは溶媒の相対的な塩基性の強さ、双極子モーメントの大きさと一致した。さらに、この結果からイオンの水-非水溶媒間移行のギブズ自由エネルギーを評価した。

論文

ITER物理R&D専門家会議報告

細金 延幸; 朝倉 伸幸; 杉江 達夫; 芳野 隆治; 福田 武司; 草間 義紀; 飛田 健次; 井手 俊介; 嶋田 道也; 仙石 盛夫; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 75(2), p.156 - 161, 1999/02

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003826399

平成10年9月から10月にかけて開催された7件のITER物理R&D専門家会議の主な内容を取りまとめた会議報告である。

報告書

高速炉構造用316の材料強度基準等(案)

渡士 克己; 青砥 紀身; 青木 昌典; 小峯 龍司; 伊藤 卓志; 長谷部 慎一; 加藤 章一; 小井 衛; 和田 雄作

PNC TN9410 93-142, 120 Pages, 1993/06

PNC-TN9410-93-142.pdf:6.08MB

「高速炉構造用316」(略称316FR)は、クリープ疲労強度の向上を目指して、従来高速炉に用いられてきたSUS316の化学成分をベースに開発した高速炉の構造材料である。本報は、これまでに実施してきた研究開発結果を、316FRの材料強度基準(案)並びに特性の説明として取りまとめたものである。本報に示す材料強度基準(案)は、「高速原型炉高温構造設計指針材料強度基準等」に規定された全項目を含むとともに、書式についても整合性を有している。また、「高速原型炉第1種機器の高温構造設計指針」に規定される項目のうち、鋼種毎に定められる「1次及び2次応力に関する緩和クリープ損傷係数」並びに「ピーク応力に関する緩和クリープ損傷係数」も、本材料強度基準等(案)に含まれる。

口頭

イオン液体中の溶媒和電子

高橋 憲司*; 比江嶋 祐介*; 加藤 隆二*; 永石 隆二; 田口 光正; 小嶋 拓治; 近藤 孝文*; Yang, J.*; 吉田 陽一*

no journal, , 

反応体の周囲すべてが高濃度イオンというイオン液体は極めて特異で魅力にあふれた反応場を提供すると同時に、新たな研究戦略をわれわれに要求している。放射線化学が長年対象としてきた溶媒和電子は、イオン液体の物理化学的性質を解明するうえで格好の題材を提供する。また実用的には、イオン液体反応場の酸化還元反応を活用した、廃棄物を生成せずに、還元剤等の化学処理剤を使用しないケミカルフリー処理技術の開発などが環境保全や核燃料サイクルの分野で進められている。ここでは、パルスラジオリシスなどにより得られた最近の結果を紹介するとともに、放射線化学的な手法により解明しなければならない課題などを明確にしたい。

口頭

バブリング用メゾノズルの開発要素

大曽根 龍次; Bucheeri, A.; 栗下 裕明*; 加藤 昌宏*; 山崎 和彦*; 前川 克廣*; 直江 崇; 二川 正敏

no journal, , 

液体水銀を用いた核破砕中性子源では、高強度のパルス陽子線が水銀ターゲットに入射すると、核破砕反応に起因する水銀の熱衝撃による圧力波が発生するとともに、キャビテーションによるピッティング損傷がターゲット容器内壁に形成される。この圧力波を抑制するために、ターゲット容器内の水銀にマイクロバブルを注入することが検討されている。本研究では、圧力波抑制のためのバブル生成用メゾノズルの製作法を提案した。本手法は、ガラスファイバーを含有する金属圧粉体を製作し、ガラスと金属粉の融点の差を利用し、粉末焼結により貫通穴を作成するものである。SUS316L及びモリブデンを用いて金属粉末の焼結性を調査した。その結果、モリブデンでは直径約100$$mu$$mで任意の長さの貫通穴を作成可能であることを確認した。

口頭

アンモニウム系イオン液体中の溶媒和電子への水分効果

近藤 孝文*; Yang, J.*; 吉田 陽一*; 永石 隆二; 田口 光正; 高橋 憲司*; 加藤 隆二*

no journal, , 

アンモニウム系カチオンからなるイオン液体中の溶媒和電子への共存水分量の効果を電子線パルスラジオリシス法により研究した。水の共存により溶媒和電子の光吸収帯は減少し、短波長側に水和電子様の新たな光吸収帯が生成した。親水性のイオン液体ではさらに水分量を増加させることができ、水和電子のスペクトルへと変化することを見いだした。イオン液体-水混合溶液中での溶媒和電子構造や反応性と合わせて議論する。

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