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報告書

「グレーデッドアプローチに基づく合理的な安全確保検討グループ」活動状況中間報告(2019年9月$$sim$$2020年9月)

与能本 泰介; 中島 宏*; 曽野 浩樹; 岸本 克己; 井澤 一彦; 木名瀬 政美; 長 明彦; 小川 和彦; 堀口 洋徳; 猪井 宏幸; et al.

JAEA-Review 2020-056, 51 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-056.pdf:3.26MB

「グレーデッドアプローチに基づく合理的な安全確保検討グループ」は、原子力科学研究部門、安全・核セキュリティ統括部、原子力施設管理部署、安全研究・防災支援部門の関係者約10名で構成され、機構の施設管理や規制対応に関する効果的なグレーデッドアプローチ(安全上の重要度に基づく方法)の実現を目的としたグループである。本グループは、2019年の9月に活動を開始し、以降、2020年9月末までに、10回の会合を開催するとともに、メール等も利用し議論を行ってきた。会合では、グレーデッドアプローチの基本的考え方、各施設での新規制基準等への対応状況、新検査制度等についての議論を行なうとともに、各施設での独自の検討内容の共有等を行っている。本活動状況報告書は、本活動の内容を広く機構内外で共有することにより、原子力施設におけるグレーデッドアプローチに基づく合理的で効果的な安全管理の促進に役立つことを期待し取りまとめるものである。

論文

New antiferromagnetic order with pressure-induced superconductivity in EuFe$$_2$$As$$_2$$

池田 修悟*; 土屋 優*; Zhang, X.-W.*; 岸本 俊二*; 亀卦川 卓美*; 依田 芳卓*; 中村 博樹; 町田 昌彦; Glasbrenner, J.*; 小林 寿夫*

Physical Review B, 98(10), p.100502_1 - 100502_6, 2018/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:16.65(Materials Science, Multidisciplinary)

新規超伝導物質の発現機構を解明するためには磁性と超伝導性の関係を理解することが重要である。我々は鉄ヒ素超伝導体の一つであるEuFe$$_2$$As$$_2$$に対して$$^{57}$$Fe核共鳴前方散乱(NFS)を用い、2.4から3.0GPaの圧力範囲で、Fe副格子での反強磁性と超伝導の共存を発見した。Fe副格子の磁性状態は2.7GPaでストライプ型反強磁性から超伝導を伴う新しい反強磁性秩序へと変化した。超伝導転移温度以下で、超伝導とともに新しい反強磁性が発展しているのが、NFSの温度依存性から明らかになった。この2種類の秩序の非自明な相関は鉄系超伝導体における磁性と超伝導の新しく興味深い関係性を証明するものである。

論文

Silicon avalanche photodiode linear-array detector with multichannel scaling system for pulsed synchrotron X-ray experiments

岸本 俊二*; 三井 隆也; 春木 理恵*; 依田 芳卓*; 谷口 敬*; 島崎 昇一*; 池野 正弘*; 斉藤 正俊*; 田中 真伸*

Journal of Instrumentation (Internet), 10(5), p.C05030_1 - C05030_6, 2015/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:34.68(Instruments & Instrumentation)

We developed an X-ray detector system using a 64-pixel silicon avalanche photodiode Si-APD linear array and fast pulse-counting electronics for multichannel scaling. The Si-APD linear array consists of 64 pixels each 0.01$$times$$0.02 cm$$^{2}$$ in size, with a pixel pitch of 0.015 cm and depletion depth of 0.001 cm. The fast electronics, consisting of an ultrafast application-specific integrated circuit and field-programmable gate arrays, can record both the position and timing of X-rays arriving at each pixel of the linear array with 1 ns pulse-pair resolution. The count distribution was measured using 14.4 keV synchrotron X-rays for nuclear resonant forward scattering experiments on $$^{57}$$Fe, and the spatial resolution was improved by inclining the detector. We also successfully measured amorphous alloy Fe$$_{78}$$Si$$_{9}$$B$$_{13}$$ during heating.

論文

Nuclear resonant scattering measurements on $$^{57}$$Fe by multichannel scaling with a 64 pixel silicon avalanche photodiode linear-array detector

岸本 俊二*; 三井 隆也; 春木 理恵*; 依田 芳卓*; 谷口 敬*; 島崎 昇一*; 池野 正弘*; 斉藤 正俊*; 田中 真伸*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.113102_1 - 113102_5, 2014/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.29(Instruments & Instrumentation)

We developed a silicon avalanche photodiode (Si-APD) linear-array detector for use in nuclear resonant scattering experiments using synchrotron X-rays. The Si-APD linear array consists of 64 pixels (pixel size: 0,01$$times$$0.02 cm$$^{2}$$) with a pixel pitch of 0.015 cm and depletion depth of 0.001 cm. An ultrafast frontend circuit allows the X-ray detector to obtain a high output. High-performance integrated circuits achieve multichannel scaling over 1024 continuous time bins with a 1 ns resolution for each pixel without dead time. The multichannel scaling method enabled us to record a time spectrum of the 14.4 keV nuclear radiation at each pixel with a time resolution of 1.4 ns (FWHM). This method was successfully applied to nuclear forward scattering and nuclear small-angle scattering on $$^{57}$$Fe.

論文

Zn nanoparticles irradiated with swift heavy ions at low fluences; Optically-detected shape elongation induced by nonoverlapping ion tracks

雨倉 宏*; 石川 法人; 大久保 成彰; Ridgway, M.*; Giulian, R.*; 三石 和貴*; 中山 佳子*; Buchal, C.*; Mantl, S.*; 岸本 直樹*

Physical Review B, 83(20), p.205401_1 - 205401_10, 2011/05

 被引用回数:30 パーセンタイル:77.86(Materials Science, Multidisciplinary)

シリカに埋め込まれた金属ナノ粒子が高速重イオンの照射方向に形状伸長する現象について研究した。この現象が、イオン照射に伴って形成される欠陥集合体(イオントラック)が重畳することによって間接的に引き起こされる現象なのか、あるいはイオントラックと金属ナノ粒子とが直接相互作用して起きる現象なのかを明らかにすることは、現象解明の重要な鍵となる。本研究では、Znナノ粒子に、イオントラックがほとんど重畳しない低照射量(5.0$$times$$10$$^{11}$$ Xe/cm$$^{2}$$)の200-MeV Xeを照射したときにおいても形状伸長が起きることを、検出感度の高い光学的方法を用いて明らかにし、後者のシナリオの可能性の方が高いことを示した。

論文

ナノメカニクス接合解析技術とガス冷却高速炉用SiC/W接合部材の開発

柴山 環樹*; 岸本 弘立*; 香山 晃*; 矢野 康英

まてりあ, 47(12), P. 628, 2008/12

ガス冷却高速炉は、700$$^{circ}$$C以上のガス取り出し温度を想定していることから、SiC/SiC複合材料が炉心構成材料として期待されており異種材料との接合技術開発が切望されていた。また、原子炉特有の照射中の破壊メカニズムの理解とその結果から導き出される構造制御が次世代の機能性材料開発の鍵である。そこで、われわれは超高圧電子顕微鏡を用い照射下でピエゾ(圧電)素子により任意の場所をナノスケールでせん断変形させクラックの進展をその場観察可能な革新的解析技術であるナノメカニクス接合解析技術を開発した。本研究成果は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成17$$sim$$19年度「ガス冷却高速炉用先進材料のナノメカニクス接合解析技術の開発」の成果を取りまとめたものである。

論文

Nuclear resonant scattering of synchrotron radiation by Yb nuclides

増田 亮*; 東谷口 聡*; 北尾 真司*; 小林 康浩*; 瀬戸 誠*; 三井 隆也; 依田 芳卓*; 春木 理恵*; 岸本 俊二*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(9), p.094716_1 - 094716_4, 2006/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.24(Physics, Multidisciplinary)

Yb核種の放射光核共鳴散乱を初めて観測することに成功した。励起準備は$$^{171}$$Ybの第二励起状態及び$$^{172}$$Yb, $$^{174}$$Yb, $$^{176}$$Ybの第1励起状態の4つである。それぞれの励起状態のエネルギーと半減期は、$$^{171}$$Ybの第二励起状態、$$^{172}$$Yb, $$^{174}$$Yb, $$^{176}$$Ybの第1励起状態の順に、75.878$$pm$$0.007keV, 1.55$$pm$$0.12ns, 78.737$$pm$$0.004keV, 1.71$$pm$$0.13ns, 76.465$$pm$$0.006keV, 1.76$$pm$$0.04ns, 82.154$$pm$$0.006keV, 1.82$$pm$$0.09nsと見積もられた。Ybの放射光核共鳴散乱は、Ybを含む物質の研究に有益な測定手段となることが期待される。

論文

Development of a highly coherent X-ray laser

錦野 将元; 田中 桃子; 川染 勇人; 河内 哲哉; 佐々木 明; 長谷川 登; 越智 義浩; 岸本 牧; 永島 圭介; 大西 直文*

AIP Conference Proceedings 827, p.499 - 504, 2006/04

光量子科学研究センターでは2個のターゲットを用いるダブルターゲット方式により従来よりも高コヒーレントなX線レーザーの生成に成功した。この高コヒーレントX線レーザーを応用研究に利用するために増幅ターゲットのプラズマ長を長くしたりレーザー照射方式を進行波励起に変更することにより増力化に関する実験を行った。この増力化実験により高コヒーレントX線レーザーの空間的な発散角は大きくなったが、その出力は最大約1マイクロジュールとなった。この高コヒーレントX線レーザーは、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性も持つため、X線顕微鏡やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。そこで固体表面や高密度レーザープラズマの高空間分解計測を目的としたマッハ・ツェンダー型のX線レーザー干渉計測法の開発を行った。過渡励起方式によって発生させた数psのパルス幅を持つ波長13.9nmのX線レーザー光を透過型回折格子に透過させて2つのビームに分け、その後ミラーにより2つのX線レーザービームを重ね合わせてできたX線干渉像の様子を計測することができた。今後、高空間分解の干渉計測法としてバイミラーを使った干渉計測法や軟X線ホログラフィなどの計測手法と比較し、高空間コヒーレンスを利用した計測法を開発していく予定である。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:44.28(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Recent progress in X-ray laser research in JAERI

河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 長谷川 登; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 川染 勇人; Tai, R.; 並河 一道*; et al.

Proceedings of SPIE's International Symposium on Optics and Photonics 2005, Vol.5919, p.59190L_1 - 59190L_11, 2005/09

原研におけるX線レーザー開発の現状について報告する。波長13.9nmのニッケル様銀レーザーの応用実験については、X線スペックルを用いた強誘電体の微視的なクラスター構造についての観測や、内殻電子の光イオン化についての実験について紹介する。X線レーザーの高品質化については、高次高調波を種光としてネオン様マンガンレーザー(波長23.6nm)の時間的にコヒーレントなX線レーザーを発生させたことについて報告する。また、現在開発中のX線レーザー発生用高繰返しガラスレーザー(繰返し数0.1Hz)についての紹介も行う。

論文

Precision hfs of $$^{126}$$Cs($$T$$$$_{1/2}$$ = 1.63 m) by ABMR

Pinard, J.*; Duong, H. T.*; Marescaux, D.*; Stroke, H. H.*; Redi, O.*; Gustafsson, M.*; Nilsson, T.*; Matsuki, S.*; 岸本 泰明*; Kominato, K.*; et al.

Nuclear Physics A, 753(1-2), p.3 - 12, 2005/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:31.24(Physics, Nuclear)

磁場が原子核内で有限な分布を持つと超微細構造異常(ボーア ワイスコップ効果)が生じる。この効果を系統的に調べるためには、超微細構造定数と核磁気モーメントを系統的に高い精度で求める必要がある。本研究では、不安定核の超微細構造定数の精密測定のために、オンライン-レーザー光ポンピング原子線磁気共鳴装置を開発し、$$^{126}$$Cs($$T$$$$_{1/2}=1.63$$m)の基底状態6s$$^2$$S$$_{1/2}$$の超微細分岐$$Deltanu$$を求めた。その結果、$$Deltanu=3629.514(0.001)$$MHzを得た。

論文

Mach-Zehnder interference microscopy using a highly coherent X-ray laser

錦野 将元; 川染 勇人; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 永島 圭介

IPAP Conference Series 7 (Proceedings of 8th International Conference on X-ray Microscopy (XRM 2005)), p.423 - 425, 2005/00

光量子科学研究センターでは2個のターゲットを用いるダブルターゲット方式により従来よりも高コヒーレントなX線レーザーの生成に成功した。その後の増力化実験により高コヒーレントX線レーザーの空間的な発散角は大きくなったが、その出力は最大約1マイクロジュールとなった。物質の微細構造や高密度プラズマのダイナミクスをプローブ光により高空間分解で計測する場合、より短波長のX線領域の光をプローブ光とする必要があり、また、この高コヒーレントX線レーザーは、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性も持つためX線顕微鏡やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。そこで本実験では固体表面や高密度レーザープラズマの高空間分解計測を目的としたマッハ・ツェンダー型のX線レーザー干渉計測法の開発を行った。過渡励起方式によって発生させた数psのパルス幅を持つ波長13.9nmのX線レーザー光を透過型回折格子に透過させて2つのビームに分け、その後ミラーにより2つのX線レーザービームを重ね合せてできたX線干渉像の様子を計測することができた。今後、高空間分解の干渉計測法としてバイミラーを使った干渉計測法や軟X線ホログラフィ等の計測手法と比較し、高空間コヒーレンスを利用した計測法を開発していく予定である。

論文

Progress in X-ray laser development at JAERI

加藤 義章; 大道 博行; 永島 圭介; 河内 哲哉; 長谷川 登; 田中 桃子; Tang, H.; Tai, R.; Lu, P.; 岸本 牧; et al.

AIP Conference Proceedings 641, p.31 - 39, 2002/00

光量子科学研究センターにおけるX線レーザー開発の最新の成果を報告する。X線レーザー研究専用装置として開発したコビーム,1ps Nd:ガラスレーザーを用い、進行波励起によりNi様銀イオンで13.9nmにおいて、また同すずイオンにより12.0nmにおいて、飽和増幅を得ることに成功した。さらに、Ni様ランタンイオンで8.8nm,気体アルゴンターゲットで46.9nm,同キセノンで9.98nmでの高利得増幅を観測した。プラズマ増幅器への注入増幅による高コヒーレントX線レーザー光の生成の計画を報告するとともに、新たに開発した340TWチタンサファイアレーザーによる内殻イオン化X線レーザーの研究について述べる。

論文

Theory and MHD simulation of fuelling by compact toroid injection

鈴木 喜雄; 林 隆也*; 岸本 泰明

Nuclear Fusion, 41(7), p.873 - 881, 2001/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.62(Physics, Fluids & Plasmas)

コンパクトトロイド入射による核融合装置への燃料供給の理解のため、スフェロマック型コンパクトトロイド(SCT)を磁化プラズマ中へ入射するMHDシミュレーションを行っている。装置流域に対して、これまで用いていた角柱から、円筒を使用することにより、装置全体を考慮したシミュレーションが可能となった。シミュレーションの結果、SCTの進入距離は装置磁場の磁気圧力と磁気張力の和によって決定されることが明らかにされた。また、アルフベン波の伝播が磁気張力によるSCTの減速を緩和する働きを持っていることが見いだされた。本会議ではこれらの内容について発表を行うと同時に論文の投稿を行う。

論文

Effect of magnetic reconnection in CT penetration into magnetized plasmas

鈴木 喜雄; 林 隆也*; 岸本 泰明

Earth Planets and Space, 53(6), p.547 - 551, 2001/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.07(Geosciences, Multidisciplinary)

近年、核融合装置への先進的燃料供給法として、コンパクト・トロイド(CT)入射法が注目されている。本研究では、この手法で観測が予期されている磁気リコネクション過程に注目し、CT入射におけるこの役割について、磁気流体(MHD)シミュレーションを行うことにより考察をしている。その結果、CT入射過程において、CTの磁場と装置の磁場との間で磁気リコネクションが引き起こされており、CT磁場配位が破壊されるのが観測された。この結果は、磁気リコネクションが燃料供給機構として働いていることを意味している。また、入射されたCTは装置磁場から受けるローレンツ力によって減速されるが、磁気リコネクションがこの力を緩和する働きも持っていることが明らかにされた。

論文

Dynamics of spheromak-like compact toroids in a drift tube

鈴木 喜雄; 林 隆也*; 岸本 泰明

Nuclear Fusion, 41(6), p.761 - 777, 2001/06

スフェロマック型コンパクトトロイド(SCT)入射による燃料供給のためには、SCTはドリフト管で移送する必要がある。しかしながらこの領域では装置からの漏れ磁場が、SCTの移行に影響を与える可能性がある。ドリフト管内でのSCTのダイナミクスを理解するため、MHD数値シミュレーションを行っている。ここでシミュレーション領域として同軸円筒を用いている。また、内部電極の効果を調べるため、内部円筒の長さの異なるシミュレーションを行っている。SCTの進入距離はこれまで考えられていた理論モデルよりも短くなること、円部円筒がある場合には進入距離がさらに短くなることが明らかにされた。これらの結果はTEXT-Uトカマクで行われた実験結果とよく合っている。さらにSCTの減速機構について議論している。

論文

Deceleration mechanism of spheromak-like compact toroid penetrating into magnetized plasmas

鈴木 喜雄; 林 隆也*; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 7(12), p.5033 - 5037, 2000/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:21.92(Physics, Fluids & Plasmas)

コンパクトトロイド入射による核融合装置への燃料供給の理解のため、スフェロマック型コンパクトトロイド(SCT)を磁化プラズマ中へ入射するMHD数値シミュレーションを行っている。磁化プラズマ中へ入射したSCTは、これまで考えられてきたよりも複雑なダイナミクスを示す。SCTは、磁気圧力のみでなく磁気張力によっても減速される。これらの効果を考慮することにより、SCTの進入距離を決めるための新しい理解モデルを示している。さらに、モデルとシミュレーションの結果を比較することにより、SCT進入過程における磁気リコネクションの効果を議論している。磁化プラズマ中の磁場がとる2つの異なる磁気リコネクション過程のあいだの移行が磁気張力、すなわちSCTの減速を緩和していることを明らかにした。

論文

磁化プラズマ中へ入射したコンパクトトーラスの三次元ダイナミクスII

鈴木 喜雄; 林 隆也*; 三好 隆博; 岸本 泰明; NEXTグループ

プラズマ・核融合学会誌, 76(3), p.288 - 294, 2000/03

近年、核融合装置への燃料供給手法の一つとしてコンパクトトロイド(CT)入射法が注目されている。しかしながら、入射されたCTのダイナミクス及び炉心中心部への到達条件などについては、相互作用の複雑性のため、まだ十分には理解されていない。本研究ではこれらを解明するため、核融合装置をモデル化したターゲット磁化プラズマ中へスフェロマック型CT(SCT)を入射する3次元磁気流体(MHD)シミュレーションを行っている。今回新たに、磁気圧力と磁気張力の両方によってSCTが減速される理論モデルの構築を行い、シミュレーション結果との比較を行った。その結果、SCTの減速機構として磁気張力の効果が重要であること、磁気リコネクションがこの力を緩和する働きを持っていることを示唆することが明らかにされた。

報告書

極短パルスレーザー照射によるX線発生機構とその定量的評価

上島 豊*; 岸本 泰明; 佐々木 明; 森林 健悟*; 永島 圭介; 加道 雅孝; 匂坂 明人*; 田島 俊樹*

JAERI-Research 98-048, 46 Pages, 1998/08

JAERI-Research-98-048.pdf:1.88MB

相対論的高強度短パルスレーザーの実現により、その極めて強い電磁場とプラズマの電子との非線形相互作用過程から、高線量のX線を発生することができるようになった。高Z物質を媒質に用いた場合、複雑な過程を経て(分極、原子過程など)X線を発生するのに対して、相対論的高強度レーザーと低Z物質との相互作用では、極短パルスのラーマー放射と制動放射が主要なX線放射メカニズムとなる。我々は、これらのX線の強度、放射角度分布、光子エネルギースペクトラムを評価した。また、ラーマー放射の強度を増大させるために必要な媒質プラズマやレーザー照射の配置などの条件について考察を行った。特に、ラーマー放射は、その光子エネルギースペクトラムが連続で、かつ高エネルギーに極大値を持つため、中空原子型のX線レーザーや超高速診断光など、多くの応用の可能性を秘めた光源である。

論文

Development of fuel failure detection system for a high temperature gas cooled reactor, IV

片桐 政樹; 岸本 牧; 寺田 博海; 若山 直昭; 川目 進*; 小畑 雅博; 伊藤 博邦; 吉田 広; 小林 紀昭

IEEE Transactions on Nuclear Science, 37(3), p.1400 - 1404, 1990/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:45.47(Engineering, Electrical & Electronic)

高温ガス炉の燃料破損を検出するには、燃料が正常な状態であっても一次冷却材ヘリウム中に放出されるFPによるバックグラウンド放射能が含まれるため、この量を予測することが不可欠である。一方、燃料破損による放射能及び上記バックグラウンド放射能の放出量は原子炉出力、燃料温度等に依存する。このため、燃料破損検出を行なうには、これらパラメータを変数とした状態方程式を求めることが必要である。状態方程式を求めるのに最も必要な特性は、希ガスFP放射能の燃料温度特性と原子炉出力依存性及びプレシピテータの応答特性であるが、今回JMTRでのFFD実験データを解析することにより、これら特性を求めることができた。また、79サイクルに偶然におきた燃料破損の過渡期の応答特性を測定解析した結果、破損形態を利用した燃料破損検出の可能性を提起することができた。

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