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Shi, W.*; 町田 昌彦; 岡本 孝司*; Luo, X.*; Feng, W.*; Liu, X.*
Reliability Engineering & System Safety, 272, Part1, p.112538_1 - 112538_18, 2026/08
深刻な原子力事故時における緊急対応の信頼性は、放射性線源分布をリアルタイムで確実に監視できるかどうかに大きく依存する。しかし、この安全機能は、監視の死角を生じさせる物理的制約や動的な放出を追跡するには静的手法が不十分であるという問題によって大きく制約されている。本研究では、線源推定の信頼性およびロバスト性を向上させるため、時間正則化を導入したLASSO回帰に基づく動的再構成フレームワークを提案する。具体的には、スライディングウィンドウ型の時間ペナルティ機構を導入し、時間ステップ間の線源変化に対して
ノルム制約を課すことで、物理的連続性を確保する。また、放射線遮蔽や時間的に変動する強度によるバイアスを補正するため、寄与行列および測定ベクトルを正規化した。検証には、内部遮蔽を有する二室モデルを用い、PHITS(モンテカルロシミュレーション)を用いて実施した結果、遠隔測定データから動的線源を高精度に再構成できることが示された。時間正則化は、空間エイリアシングを抑制し、状況認識能力を向上させる。スライディングウィンドウ幅
(正則化なし)の場合、ホットスポット位置は大きく変動し、平均絶対誤差の変動量は約
であった。一方、
では空間的一貫性が改善され、誤差変動量は
程度まで低減した。比較解析の結果、精度と計算コストのバランスの観点から
が最適であることが示された。本研究は、困難な条件下においても線源位置および強度を高精度で追跡可能とする、動的ハザード評価のためのより信頼性の高い手法を提示するものである。提案手法は、原子力施設における緊急時管理のレジリエンスと安全性を向上させる意思決定支援ツールとしての活用が期待される。
阿部 拓海; 鈴木 大河*; 岡村 知拓*; 中瀬 正彦*
Annals of Nuclear Energy, 232, p.112224_1 - 112224_7, 2026/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00Reprocessed uranium is important for sustainable nuclear fuel use. It contains isotopes such as U-232, U-234, and U-236, which influence enrichment and later nuclear fuel cycle steps. To evaluate these effects, nuclear fuel cycle simulators require cascade models capable of handling multi-isotopic uranium. In this study, an ideal cascade model based on the matched abundance ratio cascade was implemented in a nuclear fuel cycle simulator NMB4, developed by the Institute of Science Tokyo and Japan Atomic Energy Agency. A three-component approximation was introduced to simplify calculations. Validation against numerical solutions and experimental data showed good agreement. Compared with the simple coefficient method, the ideal cascade model improved predictions for isotopes such as U-232 and U-236, which affect radiation, separative work, and actinide production. These results demonstrate that the new model enhances the accuracy of reprocessed uranium evaluation, aiding future fuel cycle planning.
Sun, R.; 阿部 有希子; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
Soil Biology & Biochemistry, 218, p.110150_1 - 110150_12, 2026/07
鉱物は壌炭素貯留において重要な役割を果たしているが、鉱物と土壌有機炭素の結合が(mineral-associated organic matter; MAOM)が微生物分解に抵抗する機構は解明されていない。本研究では、非晶質アロフェンと結晶性カオリナイトに土壌有機物の代表的な分子を吸着させ、熱力学解析および表面解析によりその親和性(結合強度)を定量するとともに、好気培養を用いて微生物分解対抗性を評価した。その結果、非晶質アロフェンは比表面積が大きいことに起因して多いOM吸着能を示した一方で、結晶性カオリナイトは内圏錯体によりOMと強く結合するMAOMになったことが分かった。さらに、ラングミュア親和定数(KL)が高い条件ほどMAOMの鉱化率は低下し、この逆相関は、鉱物に吸着したOM量(Qe)との相関よりも顕著であった。これらの知見は、MAOMの炭素貯留動態が吸着容量と結合強度のバランスによって制御されることを示唆する。すなわち、結合強度が高いほどMAOMの微生物抵抗性は増強され、他方で鉱物表面吸着サイトの豊かさが微生物に得られるMAOM量を規定する。本研究は、MAOM循環を規定する化学的相互作用の重要性を強調するとともに、MAOMの長期間持続性に疑義を問い直す。
古田 琢哉; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 谷村 嘉彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1086, p.171320_1 - 171320_8, 2026/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)物質に対する中性子照射から荷電粒子が放出される反応において、放出粒子と特定の励起状態にある残留核を同時に扱う核データライブラリを組み込むための新機能を、モンテカルロシミュレーションコードである 粒子・重イオン輸送計算コードPHITSに実装した。本機能により、残留核の生成および脱励起ガンマ線の放出を考慮しつつ、各事象における全エネルギーおよび運動量保存を満たした上で、核データライブラリに基づく放出粒子のエネルギースペクトルおよび角度分布の高精度な予測が可能となる。この機能を用いることで、検出器応答や材料中の放射線損傷の高精度シミュレーションが実施できる。
小林 大志*; Moniruzzaman, M.*; 元川 竜平; 佐々木 隆之*
Applied Geochemistry, 202, p.106780_1 - 106780_11, 2026/05
被引用回数：0The geochemical environment for lanthanide (Ln) oxides and hydroxides involves aquatic system processes where Lns are mobilized or immobilized by dissolution and precipitation. In the current study, solubility experiments were performed using lanthanum (La), europium (Eu), and thulium (Tm) oxides as starting materials in the undersaturation method and La, Eu, and Tm nitrate solutions as starting materials in the oversaturation method. After aging at 25 or 90
C for given periods, the crystal structure, particle size, and solid-phase surface-charge states were investigated to interpret the La, Eu, and Tm solubilities. In aqueous systems, La is stable as La(OH)
(cr), which dominates the bulk structure, surface-charge state, and solubility. In the oversaturation method at 25C, the presence of fine primary La(OH)(cr,np) particles with higher solubility was observed, suggesting the possible particle-size effect. However, in the undersaturation method at 90C, the surface-charge state was found to be more negative than that of other solid phases, resulting in lower solubility. The Eu
O and Eu(OH) stabilities are competitive in aqueous systems. The bulk solid phase was Eu(OH)(cr) in the oversaturation method at 25 and 90C, and in the undersaturation method at 90C, whereas the surface-charge state appeared to be controlled by EuO when aged at 90C. The stability of TmO increased further, so that TmO(cr) dominated the bulk, surface-charge state, and solubility, aged at both 25 and 90C in the undersaturation method. In contrast, Tm(OH)(am) was formed using the oversaturation method and dominated the bulk, surface-charge state, and solubility at both temperatures. These findings are expected to provide important clues for understanding the evolution of lighter-to-heavier Ln oxides and hydroxides in aqueous systems, which is important for radioactive waste disposal.
高柳 智弘; 植野 智晶*; 堀野 光喜*; 杉田 萌; 不破 康裕; 篠崎 信一
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 36(3), p.4900905_1 - 4900905_5, 2026/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)Compared to DC magnets with constant current, pulsed magnets with instantaneous current flow are superior in terms of energy conservation because the time required to generate Joule heat due to the electrical resistance of the coil is limited. However, the magnetic field distribution that affects beam orbit control cannot be known accurately until the pulse power supply is excited, because the current path through the coil and the load resistance changes with time due to the current skin effect, respectively. For this reason, we have introduced model-based development (MBD), which integrates electromagnets and power supplies, whereas previous simulation analysis was performed separately for electromagnets and power supplies. For the simulation, we combined OPERA-3D transient analysis, which has a proven track record in the development of pulsed magnets for the J-PARC accelerator, and MATLAB/Simulink for circuit simulation. The introduction of MBD is expected to reduce the number of actual prototypes and development costs and shorten the development period because highly accurate results can be obtained in a short period of time. In addition, simulation of trouble cases that cannot be covered by verification of actual machines alone is possible, which is expected to improve safety. In this presentation, we will report the evaluation results compared to the actual machine.
茂木 孝介; 塩津 弘之; 松本 俊慶; 日引 俊詞*; 柴本 泰照
International Journal of Heat and Mass Transfer, 258, p.128275_1 - 128275_15, 2026/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Thermodynamics)We established a methodology to quantify chemical kinetic uncertainties, specifically the uncertainty in reaction rate constants, in Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulations of turbulent premixed combustion. The methodology consists of three main steps. First, an uncertainty database for the hydrogen combustion reaction was constructed. Second, these uncertainties were propagated to the laminar flame speed, which served as the input data for the subsequent RANS simulation, through a freely propagating flat flame simulation. Third, the uncertainty in the laminar flame speed was propagated to quantities of interest (QoIs) through the RANS simulation. We employed the non-intrusive polynomial chaos method to reduce the number of demanding RANS simulation runs. The established methodology was applied to the flame acceleration benchmark experiments in the ENACCEF facility, revealing that the analysis successfully quantified the uncertainty within an acceptable computational cost. The uncertainty analysis showed that the uncertainty in the propagating flame was closely related to the physical mechanisms involved in the acceleration process. Finally, we discussed the factors influencing the results and examined the validity of the proposed uncertainty analysis.
-iron at high pressures determined using 
neutron diffraction青木 勝敏*; 高野 将大*; 福山 鴻*; 鍵 裕之*; 町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*
Physical Review B, 113(18), p.184440_1 - 184440_6, 2026/05
体心立方(bcc)-鉄の磁気モーメントの温度依存性をその場中性子粉末回折法を用いて、約2GPaおよび6GPaの圧力下で300
950Kの範囲において調べた。磁気散乱の相対寄与を高めるため、中性子散乱長が天然Feの約半分である
Fe同位体が用いられた。キュリー温度(
)は、2.1GPa, 6.0GPa, 6.7GPaでそれぞれ946(30)K、838(50)K、740(40)Kと決定され、(K) = 1043 - 49(7)
+ 1.3(1.2)
で表される磁気相境界が決定された。6.7GPaで加熱すると、磁気転移に続いて
構造転移が観測された。この結果は、磁気相境界が相境界の低温側に位置することを示している。したがって、転移は、常磁性bcc鉄から常磁性fcc鉄への構造変化に対応する。
高橋 直生*; 坂巻 竜也*; 服部 高典; 舟越 賢一*; 有馬 寛*; 佐野 亜沙美; 阿部 淳*; 鈴木 昭夫*
Scientific Reports (Internet), 16, p.14162_1 - 14162_13, 2026/05
液状鉄中の水素含有量を測定するため、その場での高圧・高温中性子回折およびイメージング実験を行った。その結果、3.4GPa、1400Kの条件下で液状鉄には0.17(3)wt.%のHが含まれていることが確認され、これはコア形成過程において、液状鉄がマグマオーシャン内で水素化されることを示唆している。マグマオーシャンの底部に存在する液体鉄の水素含有量について、外核と内核にはそれぞれ0.60-0.72wt.%および0.30-0.44wt.%の水素が含まれていると推定された。これは、マグマオーシャン中の水素質量のそれぞれ70-85倍および1.9-2.7倍に相当する。このことは、外核の密度不足の半分以上を水素が占めている可能性を示唆している。水素に富んだ初期大気と平衡状態にあるマグマオーシャンについて、本研究の結果は、液状鉄が大量の水素をコアへ輸送する上で極めて重要な役割を果たしていることを示している。
近藤 正聡*; 北村 嘉規*; 瓦井 篤志*; 斎藤 滋; 大林 寛生
Corrosion Science, 262, p.113646_1 - 113646_14, 2026/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)流動鉛ビスマス共晶合金(LBE)中におけるFeCrAl合金APMT(Fe-21Cr-5Al-3Mo)の耐食性を、非等温強制循環ループ(OLLOCHI)を用いた腐食試験により調べた。試験温度は723K、LBE中の酸素濃度は1
10
wt%に制御した。流動LBEに2000時間及び4000時間浸漬した試験片では、深刻な腐食や侵食は検出されなかった。腐食試験中、APMT表面にはFeリッチ層、Crリッチ層、Alリッチ層からなる多重酸化物層が形成され、これらが腐食と侵食を抑制した。これらの酸化物層を研磨により除去した試験片をさらに2000時間流動LBE中に再浸漬した。その結果、研磨面に酸化層が再形成された。この挙動はこのFeCrAl合金が自己修復能力を有することを示唆している。2000時間の腐食試験後のマイクロスクラッチ試験の結果から、その場形成された多重酸化皮膜はせん断方向において高い付着強度を示したことが確認された。
Mohamad, A. B.; Chen, J.*; 井岡 郁夫*; 鈴木 恵理子; 近藤 啓悦; 阿部 陽介; 山下 真一郎; 大久保 成彰; 根本 義之; 岡田 裕史*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 625, p.156513_1 - 156513_9, 2026/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)Ion irradiation was carried out on Cr coating Zry cladding to investigate their microstructure evolution and mechanical properties. The sample was irradiated at reactor normal operation conditions. Microstructural observation and mechanical testing of non-irradiated samples and irradiated samples were performed to understand irradiation damage to the Cr-coated Zry cladding. Results of High Resolution Transmission Electron Microscopy and chemical analysis revealed Fe enrichment at the Cr coating and Zr substrate interface of irradiated samples due to irradiation enhanced diffusion or irradiation induced mixing. Irradiation led to the formation of Fe enrichment at the Cr Zr interface approximately 15nm. Moreover, hardening of the Cr coating and Zr substrate regions was observed in the irradiated sample.
InGe studied by single crystal neutron diffraction田端 千紘; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 大原 高志; 松田 達磨*; 大貫 惇睦*
Journal of the Physical Society of Japan, 95(5), p.053702_1 - 053702_4, 2026/04
The magnetic order of EuIrInGe, which crystallizes in a Dresselhaus-type noncentrosymmetric tetragonal structure, was investigated using two complementary single-crystal neutron diffraction approaches. Time-of-flight single-crystal diffraction reveals antiferromagnetic Bragg reflections with propagation vector q = (0, 0, 0) below the Neel temperature TN = 2.5 K, indicating a breaking of body-centered translational symmetry. Polarized neutron diffraction on a triple-axis spectrometer demonstrates that the ordered Eu2+ 4f moments lie within the basal plane and form a collinear antiferromagnetic structure with antiparallel alignment between corner and body-center sites. Despite the Dresselhaus-type spin splitting in the conduction bands, the magnetic order remains simple, implying weak coupling between localized moments and itinerant electrons.
坪根 未空*; 下間 靖彦*; 河野 義生*; 柿澤 翔*; 山田 大貴*; 小林 恵太; 清水 雅弘*; 三浦 清貴*
NPG Asia Materials, 18, p.15_1 - 15_16, 2026/04
シリカガラスは、温度や圧力の変化に応じて多様な構造を取りながら高密度化を示し、これらの要因は屈折率などの光学特性に大きな影響を与える。しかし、高圧処理やフェムト秒レーザー照射によって誘起される光学特性の変化に関する基本的な構造メカニズムは、いまだ十分には解明されていない。本研究では、これら二つの手法によって高密度化されたシリカガラスの光学応答における類似点と相違点を調査した。最も顕著な違いは、レーザー照射領域が、辺共有型SiO四面体に関連する非架橋酸素欠陥を取り込むことで、高い仮想温度を有するガラス構造へと進化し、高圧処理とは明確に異なるフォトルミネセンス挙動を示した点である。
安部 諭; Hamdani, A.; 相馬 秀; 半谷 亮介; 大森 将嗣; 大和田 明彦; 大宮 聡人*; 柴本 泰照
Nuclear Engineering and Design, 449, p.114787_1 - 114787_13, 2026/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)The Fukushima Daiichi accident underscored the urgent need to understand complex thermal-hydraulic phenomena governing containment integrity and gas mixture distribution during a severe accident. In response, the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) established the CIGMA (Containment InteGral Measurement Apparatus) facility, a flagship large-scale installation capable of high-temperature, high-pressure experiments with a steam-air-helium gas mixture. This paper presents key findings from a comprehensive experimental campaign with CIGMA. The JT-SJ series demonstrated the effectiveness of external surface cooling in suppressing top head flange overheating. The CC-SP series revealed spray-induced mixing mechanisms that rapidly homogenize flammable stratifications. The CC-PL series identified condensation processes of the gas mixture that are decisive for containment cooling strategies. Finally, the CC-SJ series provided insights into inter-compartment gas transport relevant to the multi-stage explosions in Unit 3 of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. These results establish a high-fidelity experimental database, offering benchmarks for CFD validation and advancing the development of robust hydrogen mitigation and accident management strategies worldwide.
山田 逸平; 小島 邦洸; 地村 幹
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1084, p.171261_1 - 171261_12, 2026/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)大強度粒子加速器の安定運転には、非破壊型のビーム形状(プロファイル)モニタが不可欠であり、ガスを導入してビームとの相互作用で形状を測るモニタ開発を進めている。ガス導入型は、高い二次粒子収量により高速かつ高精度なプロファイル計測を可能にする一方、ビームと導入したガスの相互作用がビーム品質に影響を与える可能性があるため、その非破壊性の定量的な評価が必須である。本研究では、3MeV負水素イオンビームを用いて、導入ガス流量に対するビーム電流値及び位相空間分布の変化を評価した。ビーム電流値については、予想通り導入ガス流量に対して線形に減少し、その減少率は荷電変換断面積と一致した。位相空間分布については、ビームライン圧力が10
Pa未満の範囲では変化が見られず、10 Pa以上に増加させた場合には、逆に分布の広がりに約5%の減少が見られた。本測定結果を解析的および数値的に検証した結果、ビーム・ガス相互作用により生成された正イオンが水素負イオンビームの電気的斥力を中和し、負電荷同士の反発力を抑制したため、分布の広がりの相対的な減少を起こすことがわかった。以上により、開発したモニタは、使用に際してビームを広げることなく、逆にビーム品質を向上させる事が分かり、加速器の安定運転に貢献可能であると言える。
小菅 淳; 安東 航太*; 山本 恵輔*; 中嶋 隆*
Optics & Laser Technology, 201, p.115269_1 - 115269_6, 2026/04
During laser decontamination of metal surfaces an in-situ technique to probe the dynamics of fragments far from the target is highly desired to efficiently collect them. Along this line we develop an optical technique to measure the velocity of fragments produced by high-repetition-rate nanosecond laser ablation of a metal target. By performing the laser scattering measurements at the oblique angle for the fragments at about 20-120 mm height above the stainless steel target (SUS304) during laser ablation with different pulse durations (15-200 ns) at the repetition rate of 200 kHz, we find that the fragments are classified into two velocity groups. The velocity of fast fragments is in the range of 0.1-0.7 m/s, depending on the height and pulse duration, while that for the cloud-like slow fragments is always about 0.05-0.1 m/s at any height for any pulse duration. Our results elucidate the long-term dynamics of ablated fragments during laser decontamination with a high-repetition-rate laser system.
森 道康; 小椎八重 航*; 前川 禎通*
Physical Review B, 113, p.134505_1 - 134505_8, 2026/04
Josephson diode effect between two singlet superconductors separated by the Rashba system is studied theoretically. The coupling energy of two superconductors is analytically calculated using a tunneling Hamiltonian with a one-dimensional model. In a magnetic field perpendicular to an applied current, we obtain a coupling energy proportional to the applied current and magnetic field. This makes the critical current asymmetric with respect to the current or the magnetic field, i.e., Josephson diode effect. More importantly, depending on a distance between the superconducting electrodes 
, the Josephson diode effect changes its magnitude and sign. The magnitude is inversely proportional to a band split caused by the spin-orbit interaction. Since is experimentally controllable, the Josephson diode effect can be optimized by tuning of .
Er静間 俊行*; Omer, M.; 羽島 良一*; 小泉 光生; 高橋 時音; 角田 佑介*; 大塚 孝治*
Physical Review C, 113(4), p.044325_1 - 044325_9, 2026/04
Low-energy dipole excitations in Er were investigated via nuclear resonance fluorescence using a quasi-monoenergetic, linearly polarized photon beam produced at the High Intensity 
-ray Source (HIS) facility at Duke University. The parity of the excited states was determined from the azimuthal asymmetry in the intensities of resonantly scattered rays with respect to the polarization plane of the incident beam. Electric and magnetic dipole strengths were extracted for excitation energies between 2.2 and 3.5 MeV. The results are interpreted in terms of the nuclear scissors mode by comparing with large-scale shell-model calculations based on the Qasiparticle Vacua Shell Model. In addition, the characteristics of the E1 excitations are examined in comparison with those of neighboring rare-earth nuclei to explore their relations to collective octupole--vibrational two-phonon excitations. This work is a contribution of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to the International Atomic Energy Agency (IAEA) under the agreement of the coordinated research program (CRP), J02015 (Facilitation of Safe and Secure Trade Using Nuclear Detection Technology - Detection of RN and Other Contraband). This work was a part of the study of NRF phenomenon aiming at nuclear security and safeguards applications, being supported by the subsidiary for "promotion of strengthening nuclear security or the like" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.
田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 道前 武*
Proceedings of 22nd International Conference on RF Superconductivity (SRF2025) (Internet), p.691 - 694, 2026/04
日本原子力研究開発機構(JAEA)では、原子力発電所で発生する高レベル放射性廃棄物を効率的に削減するための将来の原子力システムである加速器駆動核変換システム(ADS)実現のための研究を行っている。JAEA-ADSのための大強度陽子リニアックの詳細設計の第一歩として、現在、我々は低速陽子(光速比0.2程度)加速用の超伝導スポーク空洞を開発している。我が国においては超伝導スポーク空洞の製作経験がなく、JAEA-ADSの実現性を確保するためには、この空洞の試作と性能評価が必須である。我々は2020年度から実際の空洞製作を開始し、2024年度、電子ビーム溶接による空洞組み立てが完了した。この組立においては、最終溶接の前に空洞部品の端部を数回に分けてトリム加工することにより、目標とする共振周波数を実現した。最終溶接においては、空洞部品の真円矯正と端部薄肉加工を組み合わせることにより、平滑な溶接ビードを得ることができた。本発表では、ADS実現に向けた超伝導スポーク空洞の開発について報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; Miyamoto, Ryoichi*; Milas, N.*; Eshraqi, M.*
Proceedings of 22nd International Conference on RF Superconductivity (SRF2025) (Internet), p.58 - 62, 2026/04
現在、試運転段階にある欧州核破砕中性子源(ESS)の超伝導陽子線形加速器は、最終的にビーム出力は2MWとなる。ESS科学プログラムの成功のためには、高い信頼性と可用性が必要となる。ESSでは空洞や四重極などの主要な線形加速器コンポーネントに障害が発生した場合でも、出力約50%以上の運転継続を目指している。この目的の達成ため、超伝導線形加速器の空洞の故障に対処可能な戦略的なビーム光学を開発した。RF空洞における振幅の制約のため、標準的な空洞補償技術を改良したビーム光学を実装した。その結果、ビーム品質の仕様を満たすビーム回復が可能になり、ESS線形加速器の可用性の向上が示された。
