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北垣 徹; 星野 貴紀; 矢野 公彦; 岡村 信生; 小原 宏*; 深澤 哲生*; 小泉 健治
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 4(3), p.031011_1 - 031011_7, 2018/07
Evaluation of fuel debris properties is required to develop fuel debris removal tools for the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F). In this research, the mechanical properties of cubic (U,Zr)O samples containing 10-65% ZrO are evaluated. In case of the (U,Zr)O samples containing less than 50% ZrO, Vickers hardness and fracture toughness increased, and the elastic modulus decreased slightly with increasing ZrO content. Moreover, all of those values of the (U,Zr)O samples containing 65% ZrO increased slightly compared to (U,Zr)O samples containing 55% ZrO. However, higher Zr content (exceeding 50%) has little effect on the mechanical properties. This result indicates that the wear of core-boring bits in the 1F drilling operation will accelerate slightly compared to that in the TMI-2 drilling operation.
-butadiene) rubbers山口 大輔; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 橋本 竹治*
Macromolecules, 50(19), p.7739 - 7759, 2017/10
被引用回数：18 パーセンタイル：53.18(Polymer Science)スチレン-ブタジエンランダム共重合体におけるフィラー粒子の空間分布を解明した。中性子小角散乱実験の結果、本共重合体中におけるフィラーは5つの構造レベルからなる階層構造を形成していることが判明した。
Zhao, Y.; 小泉 智*; 近藤 哲男*
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.033002_1 - 033002_6, 2015/09
Incoherent neutron scattering contribution presents a challenge in the structure characterization of many target materials. In this study, we introduce a method of intermediate angle neutron scattering (IANS) to correct the small angle neutron scattering (SANS) data of the water-swollen microbial cellulose (MC) sample, the system of which has significant incoherent contributions from the water solvent, and we describe the effects that the corrections have on the structural analysis. In order to elucidate the structure, the solvent is changed in situ from protonated water to deuterated water to give different scattering contrast, and this water-exchange process has been followed by time-resolved SANS and IANS simultaneously. Our results show that: (1) after incoherent correction, the structure of MC sample is proved to be invariant with solvents; (2) the scattering intensity depends only on the contrast factor, revealing a two-phase system composed of water-resistant crystalline cellulose phase and hydrated phase; (3) The cellulose crystallites have a constant scattering length density of 2.0
10
cm
, determined by the matching point at which the scattering contrast between the two phases is minimum. This value is consistent with that of 1.910cm estimated from its chemical structure.
星野 貴紀; 北垣 徹; 矢野 公彦; 岡村 信生; 小原 浩史*; 深澤 哲生*; 小泉 健治
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05
In the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F), safe and steady defueling work is requested. Before the defueling in 1F, it is necessary to evaluate fuel debris for properties related to the defueling procedure and technology. It is speculated that uranium and zirconium oxide solid solution is one of the major materials of fuel debris in 1F, according to TMI-2 accident experience and the results of past severe accident studies. In this report, mechanical properties of uranium and zirconium oxide solid solution evaluated in the ZrO content range from 10% to 65%.
Zhao, Y.; 小泉 智; 山口 大輔; 近藤 哲男*
European Physical Journal E, 37(12), p.129_1 - 129_12, 2014/12
被引用回数：7 パーセンタイル：28.98(Chemistry, Physical)We present a time-resolved investigation of the natural drying process of microbial cellulose (MC) by means of simultaneous small-angle neutron scattering (SANS), intermediate-angle neutron scattering (IANS) and weighing techniques. SANS was used to elucidate the microscopic structure of the MC sample. The coherent scattering length density of the water penetrating amorphous domains varied with time during the drying process to give a tunable scattering contrast to the water-resistant cellulose crystallites, thus the contrast variation was automatically performed by simply drying.
小泉 智; Zhao, Y.; 富田 陽子*; 近藤 哲男*; 岩瀬 裕希; 山口 大輔; 橋本 竹治
European Physical Journal E, 26(1-2), p.137 - 142, 2008/05
被引用回数：58 パーセンタイル：86.20(Chemistry, Physical)セルロースは一般には水に不溶であるが微生物(酢酸菌)が生成するバクテリアセルロースゲルは総体積の99%もの水を含むことができる。これは驚異の含水率における超分子系と位置付けることができる。そのからくりを解き明かすべく中性子超小角散乱法によってセルロース組織中のアモルファス領域と水の分布を解析すると、水は数ナノメータサイズのミクロフィブリル(微結晶)の周辺から階層的に閉じ込められていることが明らかとなった。この階層構造は微生物の生態(特に細胞運動)と深く関連があり微生物の培養条件との関連を論じる。また構造階層性と含水率の関係を散乱法で求められたフラクタル次元をもとに解析した。
ions in the region of the 1
2
autoionizing resonance大浦 正樹*; 山岡 人志*; 川面 澄*; 木又 純一*; 早石 達司*; 高橋 武寿*; 小泉 哲夫*; 関岡 嗣久*; 寺澤 倫孝*; 伊藤 陽*; et al.
Physical Review A, 63(1), p.014704_1 - 014704_4, 2001/01
被引用回数：15 パーセンタイル：59.28(Optics)プラズマ中のイオンの基礎的データは原子データとしての多価イオンの光吸収の情報は、重要であるにもかかわらず研究が進んでいない。われわれは多価イオン光吸収実験装置を用いて、1s 2p自動電離共鳴領域近くにおいて、Ne
Ne
及びNe Neの光吸収スペクトルを、光-イオンビーム合流ビーム法によって測定した。スペクトルは、多重項フランク-コンドン計算によってよく説明された。
的場 史朗; 守屋 宗祐*; 小泉 哲夫*; 石川 学*; 高橋 果林*; 城丸 春夫*
no journal, ,
A micro channel plate (MCP) consists of a large number of micro channels which are formed by etching a lead glass matrix. Particles are detected if those are injected into the channel of an MCP. Therefore, the detection efficiency of an MCP is limited by the open-area-ratio (OAR) which is defined as the ratio of the total area of the channel entrances (open-area) to the one of the MCP surface. We have fabricated the tapered MCP (T-MCP) having the channels with enlarged entrances to increase the effective OAR. The absolute ion-detection efficiency has been measured in single-ion counting mode. The detection efficiencies of the T-MCP are close to the effective OAR at higher ion energy and greater than that of (the previous) MCP in the energy range between 0.5 and 13.5 keV. The higher detection efficiency for an ion is validated for the T-MCP.
能田 洋平; 山口 大輔; 橋本 竹治; 社本 真一; 小泉 智*; 湯浅 毅*; 冨永 哲雄*; 曽根 卓男*
no journal, ,
これまで研究開発を進めてきた動的核スピン偏極によるコントラスト変調法について、概要を説明する。また、最近の成果として、低燃費タイヤに使用されているシリカ充填SBRゴムへと本手法を適用し、補強材として添加されているシリカ微粒子の詳細な構造情報を得ることに成功した。また、今後の展開として、固体NMR分野のテクニック導入への期待について述べる。
小泉 智; 近藤 哲男*; 富田 陽子*; 岩瀬 裕希; 山口 大輔; 橋本 竹治
no journal, ,
集光型中性子超小角散乱装置(SANS-J-II)を利用して酢酸菌が生成したバクテリアセルロース(BC)を水で膨潤したままでその場観察した。その結果、ナノメートルからマイクロメートルの空間スケールで、BCの非晶内部の水がマスフラクラルにしたがって分布することを確認した。これらの実験結果をもとに水の空間分布からBCを構成するミクロフィブリルの非晶構造を決定したので本発表で報告する。
小泉 智; 富田 陽子*; Zhao, Y.; 岩瀬 裕希*; 山口 大輔; 近藤 哲男*; 橋本 竹治; 増井 友美
no journal, ,
酢酸菌が生成するマイクロビアルセルロース(MC)は培地中でペクリルと呼ばれるゲルフィルムとして存在する。このフィルムは水で膨潤し含水率が99%に達する驚異の超分子系である。このカラクリを明らかにするために、中性子超小角散乱観察により、ナノメートルからマイクロメートルの空間スケールでMCの階層構造を解析し、非結晶内部にさまざまな次元のマスフラクラルに従って階層的に分布することを確認した。これらの実験結果を元にMCのからくりを菌体構造,生息と関連させて議論する。併せて高含水率の人工高分子ゲルの代表であるポリアクリルアミドゲルと対比しながら、含水のカラクリの違いを論じる。
Zhao, Y.; 小泉 智; 橋本 竹治; 富田 陽子*; 近藤 哲男*
no journal, ,
In this work, we studied the structural change of the microbial cellulose in the drying process by means of combined time-resolved measurements of small-angle neutron scattering (SANS), wide-angle neutron scattering (WANS), and weighing. The observation was performed in two different length scales on the same sample, which enabled us to explore simultaneously the time changes in the microscopic structure (the concentration fluctuations of the cellulose fibrils and air voids generated upon drying), and the mesoscopic structure (the size and total weight of the sample, the water concentration or hydrogen density in the scattering volume). We found the drying process is divided into three time regions, defined by Region I, II and III. In Region I, 3-dimensional shrinkage occurs and the weight loss is fast. While in Region II, only 1-demensional shrinkage is observed, hence the weight loss slows down. In Region III, all changes stop, indicating the drying process is over.
山口 大輔; 小泉 智; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*
no journal, ,
産業用タイヤの原料であるゴム/フィラー混合系は、可塑剤・架橋剤・酸化防止剤等のさまざまな添加剤を含む多成分系である。この系において粘弾性特性を大きく左右する因子がゴム中のフィラーの分散状態であり、その制御に大きな関心が寄せられている。フィラーの構造は直径数nmの一次凝集体から、その高次凝集体までの階層構造であり、構造制御のためにはミクロからマクロに至る幅広いスケールで観察を行う必要がある。また多成分系であることを反映して、系内にはフィラー凝集体の構造以外にもさまざまな成分の不均一構造が共存する。本研究では中性子及びX線による小角散乱(SANS/SAXS)法を併用して、階層構造観察を実施した。2種類のプローブを併用することでフィラーの凝集構造をその他の成分不均一の構造から分離し、解析することはより容易になる。本研究結果からゴムの末端基を改質することにより、フィラーの分散状態が向上することが明確に示された。
山口 大輔; 小泉 智; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*
no journal, ,
複合材料として産業界において大きな成功を収めているゴム/フィラー混合系は、可塑剤・架橋剤・酸化防止剤等のさまざまな添加剤を含む多成分系である。この系において粘弾性特性を大きく左右する因子がゴム中のフィラーの分散状態であり、その制御に大きな関心が寄せられている。フィラーの分散・凝集構造は直径数nmの一次凝集体から、それらが集まって形成される高次凝集体までの階層構造であり、構造制御のためにはnmから
mに至る幅広いスケールで観察を行うことが望ましい。本研究では中性子及びX線による小角散乱(SANS/SAXS)法を併用して、その階層構造観察を実施した。多成分系であることを反映して、系内にはシリカ凝集体の構造の他にゴムの架橋による構造が共存する。両者の区別をつけることは、単一のプローブでは困難でも2種類のプローブを併用することで容易になる。このようにして、共存する架橋構造を分離して得たフィラーの凝集構造からその階層性を解析し、議論する。
能田 洋平; 山口 大輔; 橋本 竹治; 小泉 智; 冨永 哲雄*; 曽根 卓男*; 湯浅 毅*
no journal, ,
シリカ充填SBRゴムに対して、試料中の水素原子核スピンの向きを一方向に揃える「核スピン偏極」状態において、中性子小角散乱測定を行った。部分散乱関数への分解を行うことで、シリカ微粒子の分散状態を明らかにすることに成功した。
的場 史朗; 守屋 宗祐*; 高橋 果林*; 石川 学*; 小泉 哲夫*; 城丸 春夫*
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)では粒子がチャンネル内に入射しないと電子増倍が起きないので、検出効率の上限はMCPの開口率によって制限される。そこで、開口部にテーパー加工を施して実効的に開口率を90%まで上げたテーパー型高感度MCPの製作に取り組み、その検出効率の測定を行った。高感度型MCPの検出効率は、測定したエネルギーの全領域(0.2-15keV)で通常のMCPの検出効率を上回っている。入射エネルギーが高い領域での検出効率は89%となり、これは実効的な開口率(90%)に迫る。このように、イオン検出において開口部におけるテーパー加工が有効であることが確かめられた。さらに、検出効率におけるイオンの質量依存性についても測定を行った。その結果、エネルギーを質量の二乗根で除算した値を用いることで、異なるイオン種においても検出効率を規格化できることを確認した。
能田 洋平; 山口 大輔; 橋本 竹治; 社本 真一; 小泉 智; 湯浅 毅*; 冨永 哲雄*; 曽根 卓男*
no journal, ,
これまで開発を進めてきた水素核スピン偏極コントラスト変調法によって得られた成果を発表する。われわれは重水素化が困難である樹脂やゴムといった固体高分子材料への応用を目論んできた。それらの材料は、電子スピン源である安定ラジカルTEMPOの蒸気を吸収する性質を有する。これをうまく活用することで、動的核スピン偏極法が適用でき、高い水素核スピン偏極度を得ることができる。ポリエチレンやブロックポリマーといった、素性の明らかな高分子を対象とした実証実験を経て、低燃費タイヤゴム材料であるシリカ充填SBRゴムへと本手法を適用することに成功した。その結果、シリカのみに由来する散乱を分離でき、そのゴム中での分散性を高い精度で評価できた。得られた情報は低燃費性能発現のメカニズム理解に利するものである。
的場 史朗; 城丸 春夫*; 小泉 哲夫*; 高橋 果林*; 守屋 宗祐*; 石川 学*
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)は、鉛ガラスに電子増倍作用がある直径10m程度の細孔を2次元的に配列した板状の検出器であり、荷電粒子,短波長の光子,高速中性粒子等に対して感度を持つ。MCPでは粒子が細孔に入射しないと検出されないので、検出効率の上限はMCP表面全体と細孔開口部との比である開口率によって制限される。われわれは開口率を上げれば検出効率を増加させることができると考え、入射部にテーパー加工を施して90%まで開口率を向上させたMCP(T-MCP)の開発を行った。このT-MCPと市販されているMCP(開口率62%)を用いて、0.5-13.5keVの入射エネルギーの範囲でXeイオン及びNeイオンの検出効率を測定した。市販のMCPの検出効率は、低いエネルギー領域ではエネルギーの増加に伴い上昇し、Neイオンでは3keV以上、Xeイオンでは4keV以上の入射エネルギーでそれぞれ一定値(65%)を示した。一方、T-MCPの場合、同様な測定でNeイオンでは4keV以上、Xeイオンでは6keV以上の入射エネルギーでそれぞれ一定値(89%)を示した。入射エネルギーが高い領域でのT-MCPの最大検出効率はテーパー部も含んだ物理的な開口率に迫り、イオン検出においてテーパー加工が有効であることが確かめられた。
的場 史朗; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 山田 圭介; 神谷 富裕; 小泉 哲夫*; 高橋 果林*; 石川 学*; 守屋 宗祐*; et al.
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)は、電子増倍作用がある直径10m程度の細孔を鉛ガラスに2次元的に配列した板状の検出器である。細孔に入射した粒子が検出されるので、検出効率はMCPの表面積に対する全細孔の開口面積の比である開口率によって制限され、開口率が60%前後の従来のMCPの最大検出効率は60%程度である。そこで、開口率を上げれば検出効率が増加すると考え、入射部にテーパー加工を施して開口率を90%にしたMCPを開発し、0.5-13.5keVのXeイオン及びNeイオンに対する検出効率を測定した。検出効率は低いエネルギー領域ではエネルギーの増加に伴い上昇した。これは二次電子放出率がエネルギーとともに上昇するためだと考えられる。一方、Neイオンでは4keV以上、Xeイオンでは6keV以上のエネルギーで検出効率はいずれも一定値89%を示し、テーパー部も含んだ開口率に迫った。以上の結果から、テーパー加工を施して開口率を向上させることがイオン検出の高効率化に有効であることが確かめられた。
山口 大輔; 能田 洋平; 小泉 智*; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*; 竹中 幹人*; 網野 直也*
no journal, ,
中性子散乱の特長として、軽元素に高い感度を示すことが挙げられる。これを重元素(金属元素)に極めて高い感度を有するX線散乱と相補活用することで、多成分複合材料の詳細な解析が可能となる。本発表ではグリーンイノベーション指向の活用例として、中性子・X線小角散乱の両者を用いて低燃費タイヤの構造解析を行った。その結果、X線散乱では試料中に少量含まれる酸化亜鉛からの散乱を強く捉えるのに対して、中性子散乱では、低燃費技術の核となる、シリカやカーボンブラックから成る充填補強剤の散乱が強く、これらの構造評価に適していることが分かった。充填補強剤の分散状態はゴムマトリックスの性質に依存し、ゴム高分子の末端を修飾して充填補強剤との親和性を高めることが分散性の向上に有効であることを検証した。
