幌延深地層研究計画 令和6年度調査研究成果報告

中山 雅; 石井 英一; 青柳 和平; 早野 明; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 深津 勇太; 望月 陽人; 尾崎 裕介; et al.

JAEA-Review 2025-042, 136 Pages, 2025/12

JAEA-Review-2025-042.pdf:12.95MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和6年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」、「処分概念オプションの実証」および「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」の3つの研究課題を対象に調査研究を実施した。具体的には、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験および物質移行試験を、「処分概念オプションの実証」では、人工バリアの定置・品質確認などの方法論に関する実証試験および高温度等の限界条件下での人工バリア性能確認試験を実施した。また、「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」では、ダクティリティインデックスを用いた透水性評価手法の検証および水圧擾乱試験から原位置の地圧の状態を推定する手法の検討などを実施した。地下施設整備を継続し、東立坑および換気立坑が深度500mまでの掘削を完了するとともに、西立坑および500m調査坑道の掘削を開始した。令和6年度末現在の掘削進捗は、東立坑および換気立坑が深度500m、西立坑が深度472m、500m調査坑道が112.9mである。幌延国際共同プロジェクト(Horonobe International Project: HIP)では、令和6年6月には合同タスク会合を幌延深地層研究センター国際交流施設にて開催し、坑道の整備状況や試験の準備状況について確認した。また、管理委員会やタスク会合を通じて参加機関との議論を行った。HIPは令和4年度後半から令和6年度までをフェーズ1、令和7年度から令和10年度までをフェーズ2に分けて実施することとしており、令和6年度はフェーズ1の研究成果を取りまとめた。

NEA Horonobe International Project - HIP Interim report for Phase 1 (February 2023 - March 2025)

舘 幸男; 青柳 和平; 尾崎 裕介; 早野 明; 大野 宏和; 武田 匡樹; 望月 陽人; 出井 俊太郎; 三中 淳平; 村上 裕晃; et al.

NEA/NE(2025)20 (Internet), 118 Pages, 2025/11

https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_111824/nea-horonobe-international-project-hip-interim-report-for-phase-1-february-2023-march-2025

This interim report summarises the research activity which was carried out in the Phase 1 (February 2023 to March 2025) of the Horonobe International Project (HIP), which utilises an underground facility for the research and development of geological disposal at the town of Horonobe in Hokkaido. The aims of this project are to develop and demonstrate advanced technologies to be used in repository design, operation, closure, and a realistic safety assessment in deep geological disposal. In Task A (Solute transport experiment with model testing), the fracture distribution, transmissivity, and connectivity were evaluated prior to the in situ tracer test at a depth of 250 m. Then, two types of in situ tracer tests were successfully carried out and breakthrough curves using sorbing and non-sorbing tracers were successfully obtained. In Task B (Systematic integration of repository technology options), the distribution of fractures or faults, development of the excavation damaged zone, and water inflow from fracture during excavation were predicted prior to the excavation of the gallery at 500 m depth. In Task C (Full-scale engineered barrier system dismantling experiment), data acquisition of the full-scale engineered barrier system experiment performed at 350 m depth was continued. The research results in this interim report will contribute to the further development of preliminary safety assessments of the geological disposal project.

幌延深地層研究計画 令和7年度調査研究計画

中山 雅; 石井 英一; 早野 明; 青柳 和平; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 望月 陽人; 尾崎 裕介; 木村 駿; et al.

JAEA-Review 2025-027, 80 Pages, 2025/09

JAEA-Review-2025-027.pdf:6.22MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和7年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」について、引き続き調査研究を行う。令和7年度に実施する主な調査研究は以下のとおりである。「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験のデータ取得を継続するとともに、解体試験計画の具体化や原位置試験を対象とした解析検討の準備を行う。「処分概念オプションの実証」では、坑道スケールピットスケールでの調査・設計・評価技術の体系化について、坑道スケールピットスケールにおける閉じ込め性能の評価手法の整理を行う。500m調査坑道において先行ボーリング調査を行い、岩石の強度や岩盤の透水性などのデータを取得するとともに、トモグラフィ調査による試験坑道周辺の掘削損傷領域の広がりに関するデータを取得する。埋め戻し材や止水プラグの施工については、原位置施工試験に向けた計画検討を進める。深度500mの坑道掘削に伴う湧水量を観測するとともに、解析において予測された湧水量の範囲に収まるかどうかを確認する。500m調査坑道で施工予定のピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて原位置における掘削損傷領域の把握のための試験計画を検討する。また、割れ目からの湧水量やピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて調査・評価手法の整理を進める。地下施設の建設・維持管理では、令和6年度に引き続き西立坑と500m調査坑道の掘削を行い、令和7年度末に施設整備を完了する予定である。国内外の資金や人材の活用に関する取り組みとして、幌延国際共同プロジェクトにて「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」に関わる3つのタスク(タスクA:物質移行試験、タスクB:処分技術の実証と体系化、タスクC:実規模の人工バリアシステム解体試験)について調査研究を継続する。

PANDORA Project for the study of photonuclear reactions below

民井 淳*; Pellegri, L.*; Sderstrm, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.

European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01081-w

光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。

Optical selection rules of the magnetic excitation in the = one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCoVO

木村 尚次郎*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; 赤木 暢*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 奥西 巧一*; 金道 浩一*; He, Z.*; 谷山 智康*; et al.

Physical Review B, 105(1), p.014417_1 - 014417_9, 2022/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.014417

In this study, we clarify the selection rules of optical transitions from the ground state to the magnetic excited states in the quasi-one-dimensional quantum Ising-like antiferromagnet BaCoVO with spin = using the high-field electron spin resonance measurement with illuminating polarized electromagnetic waves. We demonstrate that the unconventional magnetic excitation via the pair creation of quasipaticles at wave numbers and in the field-induced quantum critical state can couple with both oscillating magnetic and electric fields. Our density matrix renormalization group calculations indicate that the observed selection rules can be explained by two- and four-fold periodical spin interactions, originating from the screw chain structure in BaCoVO, in addition to the magnetoelectric coupling between spins and electric dipoles.

U-Pb dating of calcite using LA-ICP-MS; Instrumental setup for non-matrix-matched age dating and determination of analytical areas using elemental imaging

横山 立憲; 木村 純一*; 三ツ口 丈裕; 檀原 徹*; 平田 岳史*; 坂田 周平*; 岩野 英樹*; 丸山 誠史*; Chang, Q.*; 宮崎 隆*; et al.

Geochemical Journal, 52(6), p.531 - 540, 2018/12

https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0541

We developed a non-matrix matched U-Pb dating method for calcite by using LA-ICP-MS. The excimer LA was set to generate a low-aspect-ratio crater to minimize downhole U-Pb fractionation. We used He sample ablation gas mixed with Ar carrier gas and additional trace N gas to create a robust plasma setup. The use of N additional gas allowed for low oxide molecular yield for high-sensitivity interface cones with the ICP shield electrode disconnected. Moreover, this resulted in robust ICP plasma against different matrixes in LA aerosols owing to efficient dissociation-ionization of the aerosols by increased plasma temperature. The above setup helped accomplish accurate U-Pb dating of calcite samples by using SRM 612 glass as the standard. We applied this method to the following calcite samples: (1) recently-proposed reference material named WC-1 with a determined U-Pb age of 254.63.2 Ma and (2) a well-preserved fossil specimen of blastoid sp. with an estimated age of 339-318 Ma. The resultant U-Pb ages of the WC-1 and samples were 260.06.7 Ma and 33212 Ma, respectively, which indicate accurate U-Pb dating by this method. Before this U-Pb dating, quantitative distribution maps of the U, Th, and Pb isotopes of each sample were obtained using the LA-ICP-MS imaging technique to select suitable areas for dating.

国レベルコンセプト(SLC)の全体像の調査結果の概要

木村 隆志; 田崎 真樹子; 北出 雄大; 清水 亮; 玉井 広史; 中西 宏晃; 須田 一則

日本核物質管理学会第39回年次大会論文集(インターネット), 5 Pages, 2018/11

本報告では、IAEAが開発・実施している国レベルコンセプト(SLC)の調査結果の概要、及び主にSLCの下にてIAEAによる拡大結論の導出を継続することの重要性について国内原子力事業者の理解を促進するために報告する。

二国間原子力協力協定に係る昨今の米国政権の見解について

田崎 真樹子; 玉井 広史; 清水 亮; 木村 隆志; 北出 雄大; 中西 宏晃; 須田 一則

日本核物質管理学会第39回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2018/11

米国が他国と平和目的の原子力協力を行う上では、米国原子力法(AEA)に基づき、原則として9つの核不拡散要件を盛り込んだ二国間原子力協力協定(NCA)を締結する必要がある。本稿では、2018年7月末時点での米/サウジアラビアNCAに係る交渉と、2018年5月に署名された米/英、及び米/メキシコNCA等を例示し、昨今の米国のNCAに係る見解及び将来展望を考察した。

Magnetic structure and dispersion relation of the =1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCoVO in a transverse magnetic field

松田 雅昌*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; Ma, J.*; Agrawal, H.*; Hong, T.*; Pajerowski, D. M.*; Copley, J. R. D.*; 奥西 巧一*; 森 道康; et al.

Physical Review B, 96(2), p.024439_1 - 024439_8, 2017/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.024439

BaCoVO consists of Co chains, in which Co ion carries a fictitious spin with Ising anisotropy. We performed elastic and inelastic neutron scattering experiments in BaCoVO in magnetic field perpendicular to the axis which is the chain direction. With applying magnetic field along the axis at 3.5 K, the antiferromagnetic order with the easy axis along the axis, observed in zero magnetic field, is completely suppressed at 8 T, while the magnetic field gradually induces an antiferromagnetic order with the spin component along the axis. We also studied magnetic excitations as a function of transverse magnetic field. The lower boundary of the spinon excitations splits gradually with increasing magnetic field. The overall feature of the magnetic excitation spectra in magnetic field is reproduced by the theoretical calculation based on the spin antiferromagnetic chain model, which predicts that the dynamic magnetic structure factor of the spin component along the chain direction is enhanced and that along the field direction has clear incommensurate correlations.

Performance of a total absorption clover detector for measurements of neutron-rich nuclei far from the -stability line

林 裕晃*; 柴田 理尋*; 浅井 雅人; 長 明彦; 佐藤 哲也; 小泉 光生; 木村 敦; 大島 真澄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.41 - 51, 2014/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.02.012

短寿命核分裂生成核種の崩壊エネルギーを高効率かつ高精度に測定するため、全吸収クローバー検出器を新たに開発し、その性能を評価した。中央に貫通孔がある大型のクローバー型Ge検出器を使うことで、極めて高効率かつ高エネルギー分解能で線と線の全吸収スペクトルを測定し、を30keVの精度で決定できることを示した。この装置を用いてEu, Gdのを初めて決定し、Eu, Gdのの精度を向上させた。また、Gdの核異性体準位を初めて観測し、そのエネルギーと半減期を決定した。