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川崎 浩平; 小野 高徳; 柴沼 公和; 後藤 健太; 會田 貴洋; 岡本 成利; 品田 健太; 市毛 秀和; 高瀬 龍弥; 逢坂 悠樹; et al.
JAEA-Technology 2022-031, 91 Pages, 2023/02
JAEA-Technology-2022-031.pdf:6.57MB
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構が平成30年12月に公表したバックエンドロードマップにおいては、核燃料サイクル工学研究所内の施設の廃止措置に伴い、核燃料物質をプルトニウム燃料第三開発室(以下「Pu-3」)に集約し、長期的に安定・安全に貯蔵する計画である。核燃料物質の集約化の一環として、Pu-3において非密封のプルトニウム・ウラン混合酸化物(Mixed Oxide、以下「MOX」)粉末を熱処理ペレット化し、封入棒へ充填、密封し、集合体形状に組立て、集合体・保管体貯蔵設備に保管する「保管体化」を計画し、新規制基準を踏まえた保管体化に係る核燃料物質使用変更許可を取得した。この保管体化に当たっては、施設のリスク低減のため、ペレット製造工程内で取り扱うことができるプルトニウム量(熱処理ペレット以外の性状で蓋付きの粉末搬送容器に収納されていない状態の量)を50kgPu以下に制限することから、保管体化の処理の起点となる粉末の秤量及び均一化混合の工程を担う設備を小バッチサイズに対応させた「粉末秤量・均一化混合設備」を開発・設置し、下流の各工程設備での取扱量を小さくすることとした。粉末秤量・均一化混合設備の開発に当たっては、これまでのMOX燃料製造設備の運転・保守経験に基づく故障データを設計に反映し、信頼性・保守性をより向上させた。粉末秤量・均一化混合設備は、令和4年2月よりMOX粉末を使用した運転を開始し、約半年間の運転実績において故障データを反映した設計の妥当性が確認されている。本報告書は、粉末秤量・均一化混合設備の開発を通じて得られた知見と約半年間の運転実績を踏まえた設計の評価及び今後の設備開発における課題をまとめたものである。
大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.
Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11
被引用回数：7 パーセンタイル：40.96(Multidisciplinary Sciences)FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.
川崎 浩平; 品田 健太; 岡本 成利; 影山 十三男; 江田 考志; 岡崎 日路; 鈴木 弘道; 山本 和也; 小田部 隼
JAEA-Technology 2020-025, 80 Pages, 2021/03
JAEA-Technology-2020-025.pdf:3.72MB
プルトニウム燃料第三開発室は、高速実験炉「常陽」及び高速増殖原型炉「もんじゅ」のMOX燃料製造を目的に昭和63年に運転を開始した施設であり、非密封の核燃料物質を大量に取り扱う大型のグローブボックスが設置された。これらのグローブボックス窓板には「使用施設等の位置、構造及び設備の基準に関する規則」の施行(平成25年12月)以降に設置するものを除き、アクリル(可燃性)が用いられている。グローブボックス内の火災に対しては、建設当初からハロゲン化物消火設備による自動消火システムを導入しているが、グローブボックスの外側からの火災に対して、アクリルの直接的な対策が課題であった。そのため、可能な限りグローブボックスの外側からの火災に対するグローブボックス窓板への影響を軽減する火災対策シートを開発、最終的には難燃性のシートを実装した。開発の着眼点は、不燃又は難燃シートに粘着材を塗布した複合材で不燃又は難燃性を有していること。また、使用環境(核燃料物質からのガンマ線、蛍光灯からの紫外線)で劣化が著しくないこと、グローブ作業での作業員の視認性を確保できる透明なシートであること等とした。これらの火災対策シートを貼り付けたアクリル板の火災損傷防止試験及び火災対策シートを用いた使用環境影響試験を行い、良好な結果を得た。一方、火災対策シートの貼り付け作業等における外部被ばくを低減する観点から、プルトニウム燃料技術開発センター内にワーキンググループを立ち上げ、施工試験等で効率的な施工を実現する方法を検討・試行し、作業の標準化を図り、基本手順書にまとめた。本報告書は、グローブボックス窓板用火災対策シートに係る火災損傷防止試験及び使用環境影響試験と、施工性試験等を通じて得られた知見を取りまとめたものである。
; A 
Ge-nuclear-quadrupole-resonance study under pressure原田 敦之*; 川崎 慎司*; 椋田 秀和*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*
Physical Review B, 75(14), p.140502_1 - 140502_4, 2007/04
被引用回数：28 パーセンタイル：72.24(Materials Science, Multidisciplinary)本研究で、異なったタイプの超伝導オーダパラメータがUGeの強磁性相で実現していることが、圧力下Ge-核四重極共鳴実験を通して明らかにされた。核格子緩和時間(1/
)の測定から、超伝導状態ではアップスピンバンドはラインノードの超伝導ギャップが開いているものの、ダウンスピンバンドは超伝導ギャップが開かないことが明らかにされた。この実験結果は、強磁性的に配列したスピンを持つ2電子間に超伝導クーパー対が形成されるというモデルで説明されることが明らかとなった。本研究結果は強磁性状態下における一次相転移点近傍に存在する強磁性的スピンのゆらぎによって媒介される強磁性超伝導の研究に重要な示唆を与えるものである。
; Ge-NQR study under pressure原田 敦之*; 川崎 慎二*; 椋田 秀和*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*
Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.963 - 964, 2006/05
被引用回数：1 パーセンタイル：6.64(Physics, Condensed Matter)遍歴強磁性超伝導物質UGeのGe-NQRによる研究結果を報告する。低温・低圧相であるFM1と高温・高圧相FM2の臨界圧力
近辺で測定を行った。核緩和時間
は低温で温度に対して線型に振る舞い、コヒーレンスピークはない。実験結果は、スピン三重項の超伝導がアップスピンバンドで実現しており、ダウンスピンバンドでは超伝導ギャップが開いていないと考えると統一的に理解できる。
; A Ge-NQR study under pressure原田 淳之*; 川崎 慎司*; 小手川 恒*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*
Journal of the Physical Society of Japan, 74(10), p.2675 - 2678, 2005/10
被引用回数：20 パーセンタイル：68.65(Physics, Multidisciplinary)圧力下でのGa核四重極共鳴(NQR)の観測をとおして、UGeにおける強磁性と非従来型超伝導の協力現象について報告する。
1.5GPaの近傍で、NQRスペクトルは一次転移であることが示されている強磁性相と常磁性相の相分離を示した。核スピン・格子緩和速度1/は、常磁性相ではなく強磁性相の元で超伝導が出現することを明らかにした。
Sr
MnO
梶本 亮一; 吉澤 英樹*; 川崎 隆一*; 野田 耕平*; 桑原 英樹*
Journal of the Physical Society of Japan, 74(1), p.502 - 503, 2005/01
被引用回数：2 パーセンタイル：19.77(Physics, Multidisciplinary)Nd
Sr
MnOにおけるC型反強磁性スピン波の分散関係を中性子散乱実験によって決定した。スピン交換相互作用は大きな異方性を示し、d
軌道が
軸方向に整列した軌道秩序状態が形成されているためと解釈できる。軸方向の交換相互作用はかなり大きく、強磁性金属相での値と同程度である。このことは軌道秩序方向に沿って有限の電荷のホッピングが存在することを示唆する。
川崎 浩平
no journal, ,
本件は、MOX粉末を包蔵するグローブボックスの窓板に使用するポリカーボネート及びアクリルに対するプルトニウムから放出される
線の影響を評価したものである。影響評価のため、積年10年分の線に相当するヘリウムイオンを照射した各試験片の外観観察並びに機械的強度(引張強度、伸び)の測定を行った。照射後、各試験片の表面に変色が見られ、化学構造の変化が確認された。これに対し、機械的強度は、それぞれ未照射の試験片に比べ破断点応力及び伸びが数十%低下した。この結果を検証するため、線照射による浸食を模擬し、ポリカーボネートの表面をサンドペーパーで擦った試験片を用いて引張試験を実施したところ、照射した試験片と同様に機械的強度の低下が見られた。以上から、ポリカーボネート及びアクリルは、線により表面がわずかな浸食でも機械的強度が低下する知見が得られた。
品田 健太; 川崎 浩平; 牧野 崇義; 岡本 成利
no journal, ,
プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本対策においては、グローブボックスの使用環境に存在する核燃料物質からの
線や近傍にある蛍光灯からの紫外線に長期間曝露される。このため、本研究では、不燃又は難燃規格を有するシートに対してグローブボックスの使用環境において想定される線又は紫外線を照射し、不燃又は難燃性能、視認性及び機械強度への影響について評価した。本研究により、使用環境において想定される範囲の線照射及び紫外線照射による不燃又は難燃シートの性能への影響はないことを確認し、「グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策(1)火災による影響評価」の結果を踏まえて、本対策は有効であると判断した。
川崎 浩平; 品田 健太; 牧野 崇義; 岡本 成利
no journal, ,
プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本研究では、不燃又は難燃規格を有する不燃又は難燃シートを貼り付けたアクリル板について、米国規格UL94-5Vの試験方法を参考とした燃焼試験及び小規模の火災想定試験を実施し、本対策の火災損傷防止効果を評価した。本研究により、不燃又は難燃シートをアクリル樹脂製の窓板に貼り付けることによって、接炎しても自己消火し、アクリル板の損傷を軽減する効果を確認したことから、火災損傷防止対策として有効であると評価する。
吉田 忠義; 磯崎 航平; 田村 健; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿
no journal, ,
平成31年1月30日に発生した核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染事象において、作業員に身体汚染が発生した。身体汚染発生時の措置方法については、平成29年6月に発生した大洗研究開発センター燃料研究棟における汚染事象の反省から原子力機構共通のガイドラインが制定され、それを基に放射線管理部として要領書が制定されていたが、今回の事象で有効に活用できない部分があった。そこで今回の反省を踏まえた改善を行ったので、その概要について紹介する。
田村 健; 磯崎 航平; 吉田 忠義; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿
no journal, ,
平成31年1月30日に発生したプルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染について原子力機構は、汚染の原因に加え、作業員が身体汚染検査を受けて管理区域から退出するまでに実施した処置対応の問題も含めて原因究明を行い、再発防止策を策定した。このうち特に作業員が管理区域退出するまでに実施した放射線管理対応について挙げられた問題点と再発防止対策について報告する。
磯崎 航平; 田村 健; 吉田 忠義; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿
no journal, ,
平成31年1月30日に核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内において、室内に設置された線用空気モニタが吹鳴する空気汚染が発生した。警報が吹鳴した時点で、室内には作業員9名がいたが、皮膚汚染や内部被ばくはなかった。事象の概要、問題点と対策及び身体汚染措置要領書の改善をシリーズで報告する。このうち本発表では事象の概要について報告する。
ダストデータの取得及び解析吉田 将冬; 川崎 浩平; 會田 貴洋; 坪田 陽一; 菊池 遼*; 本田 文弥
no journal, ,
核燃料物質を取扱ったGBの解体は、密閉したテント内で囲い、内部でエアラインスーツを着用した作業者が切断等の作業を行う。エアラインスーツの使用は、作業環境の空気中濃度限度が定められることから、テント内の空気中放射性物質濃度を常時モニタする管理が求められる。今後、同種作業の安全遂行を図るため、作業の実データに基づき、ダストの発生・挙動について整理・解析する。「常陽」MOX燃料製造に供した乾式GBの解体撤去作業を記録した映像に、ダストモニタの指示値データを同期し、ダスト評価・解析のインプットデータとした。作業内容は約20項目に細分し、作業開始・終了時刻、その際のダストモニタの指示値をデータベース化した。解析の結果、短時間でダストが上昇する傾向が強く、高リスクの作業、ダストの上昇に時間を要することから中リスクの作業,時間に依存せずダストの上昇が見られない低リスクの作業の三つに分類することができた。飛散量の解析では、ダストが最も飛散した作業は、GB缶体の切断・細断で約15kBqであり、総作業時間も約10.6時間と全作業中で2番目に多い。飛散量は工具の種類・特性に関連することも解析より判明している。解析の結果は今後のGB解体撤去作業において、エアラインスーツ作業の放射線安全、および効率的な作業計画立案等に有効な資料となる。今後もGB解体撤去作業からデータを取得し、ダストの発生・挙動の解明、飛散量の抑制、工具特性による影響等、同種作業の安全に資する解析を行う。
川崎 浩平
no journal, ,
核燃料物質を取り扱うグローブボックスの火災損傷防止対策として、アクリル樹脂製の窓板に難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本難燃シートは米国規格UL94のV試験に基づく燃焼試験において高い難燃性を示すV-0を有している。本対策において、難燃シートはグローブボックス近傍に設置された蛍光灯からの紫外線に長期間曝露されることにより、難燃シートが劣化して、難燃性能及び機械的強度の低下が懸念される。本研究は、難燃シートの使用環境で想定される紫外線を難燃シートに照射して難燃性能及び機械的強度への影響を評価した。本研究により、難燃性能は紫外線照射前後でV-0に変化はなく、また、機械的強度についても紫外線照射前後で変化はなかったことから、使用環境で想定される紫外線の影響はない。
川崎 浩平; 品田 健太; 岡本 成利; 小野 高徳; 柴沼 公和; 後藤 健太
no journal, ,
原子力機構プルトニウム燃料第三開発室では、MOX粉末をペレット化し、集合体形状に加工することで安定した密封状態とする保管体化作業を進める計画である。このため、高速炉用MOX燃料製造の運転・保守経験を踏まえて信頼性・保守性を向上した粉末秤量・均一化混合設備を開発した。
平岡 大和; 川崎 晃平*; 木村 仁宣; 外川 織彦; 齊藤 将大; 江崎 巌*
no journal, ,
原子力災害時に避難住民が受ける汚染検査では、多数の車両による混雑が予想される。検査の迅速化には可搬型車両用ゲート型モニタ(ゲートモニタ)を活用したタイヤとワイパー部の同時測定が課題であるため、両者からの計数率の弁別を試みた。初めに、車両を5km/hで走行させ、ゲートモニタを通過する間の線計数率を測定した。このとき、汚染を模擬した
Ba線源を車両のタイヤ周囲又はワイパー部に取り付け、それぞれ30回ずつ測定した。次に、測定値(Net値)の最大計数率を1.0とした規格化計数率に一次関数を基準とした弁別条件を適用し、タイヤとワイパー部の弁別精度を評価した。評価の結果、タイヤ周囲に線源を設置したパターンでは30回中29回、ワイパー部に設置したパターンでは30回中20回正しく弁別できた。弁別の精度を高めるには、タイヤとワイパー部の間で大きな差異が生じるような測定手法の改良が求められることが分かった。
川崎 晃平*; 平岡 大和; 江崎 巌*; 木村 仁宣; 外川 織彦; 齊藤 将大
no journal, ,
原子力災害時に避難する住民が乗っている車両は汚染検査(避難退域時検査)を受けることになっており 、タイヤとワイパー部を測定してスクリーニングする運用が定められている。可搬型車両用ゲート型モニタの導入によって、タイヤ検査の迅速化は見込まれているが 、ワイパー部 を同時検査することは困難であるため、さらなる迅速化には課題がある。本研究では、タイヤとワイパー部の同時検査を目的に、検出器の配置を工夫して各汚染を弁別することを試みた。配置方法の有用性と、現実的な汚染を想定した時の検出器の応答についてシミュレーション計算を行った結果を報告する。
平岡 大和; 川崎 晃平*; 木村 仁宣; 外川 織彦; 齊藤 将大; 江崎 巌*
no journal, ,
原子力災害時に避難する住民が乗っている車両は汚染検査(避難退域時検査)を受けることとなっており、この検査の迅速化には、可搬型車両用ゲート型モニタによるタイヤとワイパー部の同時検査の実現が不可欠であると考えられる。このためには、汚染箇所それぞれを弁別して汚染箇所毎に適した評価を行える測定手法の開発が必要であり、先に数値シミュレーションによって新たな配置方法により弁別性能が向上する見込みであることを確認した。本研究ではシミュレーション結果を基に、実車両に汚染を模擬した放射線源を取り付けて走行させ、新たな配置方法での汚染弁別性能の検証を行った。検証の結果、従来の配置方法と比べて汚染弁別性能が向上したことを確認した。
渡邊 裕貴; 細見 健二; 川崎 晃平*; 江崎 巌*; 高田 千恵
no journal, ,
福島第一原子力発電所には、
Csなどの
()核種に加え、
Amなどの核種、
Sr-Yなどの純核種等の多様な核種が存在しており、廃炉作業で万一内部被ばくした場合、同時に複数核種を摂取することになる。AmやPuの吸入摂取時に用いられる肺モニタは、低エネルギーの線や特性X線を測定対象としていることから、同時摂取により肺中に共存するCs及びSr-Yが妨害核種となり、Ge結晶内でのコンプトン散乱や線の制動放射によって測定対象核種の線スペクトルのベースライン(カウント数)が増加することが想定される。そこで本研究では、複数核種の同時摂取に対する肺モニタ測定の適用性を、ICRP Publ.110のボクセルファントム(以下、ICRPファントム)を用いたモンテカルロシミュレーションにより評価したので報告する。
