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論文

Electric field control of magnetic domain wall motion via modulation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction

小山 知弘*; 仲谷 栄伸*; 家田 淳一; 千葉 大地*

Science Advances (Internet), 4(12), p.eaav0265_1 - eaav0265_5, 2018/12

Pt/Co/Pd非対称構造において電場が磁壁速度を制御できることを示す。ゲート電圧を印加すると、50m/sまでの磁壁速度の著しい変化が観察され、これは以前の研究で観察されたものよりはるかに大きい。さらに、100m/sを超える磁壁速度の明確な変調も確認した。電場による界面のDzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)の数パーセントまでの変化が、速度変調の原因であることがわかった。ここに示されているDMIを介した速度変化は、電場による異方性変調によって引き起こされるものとは根本的に異なるメカニズムである。本結果は、スピントロニクスデバイスの性能を向上させることができるDMI制御によるスピン構造とダイナミクスの電気的操作への道を開くものである。

報告書

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2015年度

中野 政尚; 藤田 博喜; 水谷 朋子; 細見 健二; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; 西村 朋紘; 松原 菜摘; 前原 勇志; et al.

JAEA-Review 2016-035, 179 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2016-035.pdf:4.2MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2015年4月から2016年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東京電力福島第一原子力発電所事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

報告書

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2014年度

渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重*; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; 西村 朋紘; et al.

JAEA-Review 2015-034, 175 Pages, 2016/03

JAEA-Review-2015-034.pdf:8.13MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2014年4月から2015年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原子力発電所事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

報告書

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2013年度

渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; et al.

JAEA-Review 2014-042, 175 Pages, 2015/01

JAEA-Review-2014-042.pdf:10.89MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2013年4月から2014年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

報告書

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2012年度

住谷 秀一; 渡辺 均; 宮河 直人; 中野 政尚; 中田 陽; 藤田 博喜; 竹安 正則; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 水谷 朋子; et al.

JAEA-Review 2013-056, 181 Pages, 2014/03

JAEA-Review-2013-056.pdf:6.22MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2012年4月から2013年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

論文

Anionic fluoro complex of element 105, Db

笠松 良崇*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; Li, Z.; 石井 康雄; 當銘 勇人*; 佐藤 哲也; 菊池 貴宏; 西中 一朗; et al.

Chemistry Letters, 38(11), p.1084 - 1085, 2009/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:48.34(Chemistry, Multidisciplinary)

105番元素ドブニウム(Db)のフッ化水素酸と硝酸混合水溶液中における陰イオン交換挙動を、新規に開発した迅速イオン交換分離装置を用いて調べた。Dbのフッ化物陰イオン錯体の挙動は、近接の第6周期同族元素タンタル(Ta)の挙動とは大きく異なり、第5周期のニオブ(Nb)の挙動と似ているという特徴的な性質を示すことがわかった。

論文

Chemical form of released tritium from solid breeder materials under the various purge gas conditions

金城 智弘*; 西川 正史*; 山下 直哉*; 小山 貴範*; 谷藤 隆昭*; 榎枝 幹男

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2147 - 2151, 2007/10

 被引用回数:14 パーセンタイル:24.59(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケットでは固体増殖材を用いてトリチウムを生産することが考えられている。本研究では、主要な固体増殖材(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$, Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$, LiAlO$$_{2}$$, Li$$_{2}$$ZO$$_{3}$$など)からのトリチウムの放出挙動について、すべての関係する物質移動過程をモデル化して定式化し、速度定数等を実験的に決定し、数値解析方法を提案した。また、原子炉照射してトリチウムを生成した増殖材からのトリチウム放出挙動を、種々の条件で測定し、提案した解析方法で予測した結果と比較し、よく一致することを示した。さらに、ITERを用いた試験ブランケットの条件でトリチウム放出挙動の予測を行い、試験モジュール設計に重要な知見を与えた。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the Large Helical Device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 武藤 敬*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S668 - S676, 2007/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:20.77(Physics, Fluids & Plasmas)

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上に加え、革新的な運転シナリオの発見により、無電流ヘリオトロンプラズマの性能を改善することに成功した。その結果、特に、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、5$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。4.5%の体積平均ベータ値や、54分間の放電時間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均入力パワー: 490kW)を達成することにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the large helical device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 武藤 敬*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上と併せ、無電流ヘリオトロンプラズマの革新的な運転シナリオの開発を行った。その結果、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、$$5times10^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。この結果は魅力的な超高密度核融合炉へ道を開くものである。また、4.5%の体積平均ベータ値や、54分間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均パワー: 490kW)の放電維持時間を得ることにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

口頭

Microstructural development of multi-pass TIG welded F82H steels under dual-ion irradiation

荻原 寛之; 谷川 博康; 水井 智博*; 岸本 弘立*; 香山 晃*

no journal, , 

核融合炉ブランケットシステムにおける低放射化フェライト鋼の溶接・接合技術の最適化は重要な課題である。第一壁は、核融合反応により、高温・重照射下で弾き出し損傷と核変換ヘリウム生成に伴う核変換損傷を被るため、第一壁の溶接部位での照射効果の解明は、重要な課題となる。本研究では、低放射化フェライト鋼F82Hの多層盛TIG溶接部を対象としたデュアルイオン照射を行い、溶接パスに対応した照射後微細組織変化を明らかにすることを目的としている。特に、高温重照射環境で重要な課題であるスウェリング挙動について検討した。15mm厚のF82H-TIG溶接材(溶接パス5回,溶接後熱処理720$$^{circ}$$C$$times$$1h)の断面に対し、デュアルイオン照射をした。照射条件は、6.4MeV Fe$$^{3+}$$を用いて、470$$^{circ}$$C,最大20dpaのシングルイオン照射を行った。デュアルイオン照射では、1.0MeV He$$^{+}$$をエネルギーデェグレーダを透過させ、鉄イオンに対し、15$$times$$10$$^{-3}$$appm He/sの条件で同時照射した。非照射材の溶接金属部での硬さ試験の結果、溶接パス増加に伴い、硬さは増加した。デュアルイオン照射材の微細組織観察の結果、溶接パス増加に伴い、スウェリングは低減される傾向にあった。本研究を通して、耐スウェリング特性に優れた溶接法(入熱量の低減した溶接法)の提案及び耐照射特性を考慮した厚板溶接の施工法の改良のための照射後微細組織データを得ることができた。

口頭

新実験システムを利用した105番元素(Db)のHF/HNO$$_3$$水溶液中での陰イオン交換挙動

塚田 和明; 笠松 良崇; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; Li, Z.; 菊池 貴宏; 佐藤 哲也; 西中 一朗; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

原子力機構のタンデム加速器を利用した核反応$$^{248}$$Cm($$^{19}$$F,5n)により105番元素ドブニウムの同位体$$^{262}$$Db(半減期:34秒)を合成し、新たに開発したオンライン実験装置を利用して、HF/HNO$$_3$$水溶液系での陰イオン交換実験を行った。その結果、Dbは同族元素Taと比較し、陰イオン交換樹脂への吸着が弱く、また、Nbと同等かより弱い傾向が明らかになった。このことから、Dbのフッ化物錯形成が同族元素に比べ弱いことが期待される。

口頭

Anion-exchange behavior of Db in HF/HNO$$_{3}$$ mixed solution using a new on-line chemical apparatus

塚田 和明; 笠松 良崇*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; Li, Z.; 菊池 貴宏; 佐藤 哲也; 西中 一朗; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

原子力機構のタンデム加速器から得られる重イオンビームを用いて$$^{248}$$Cm($$^{19}$$F,5n)反応により105番元素ドブニウムの同位体$$^{262}$$Db(半減期:34秒)を合成し、新たに開発したオンライン化学分離装置を利用して、HF/HNO$$_{3}$$水溶液系での陰イオン交換挙動を調べた。開発した装置では、$$^{262}$$Dbの半減期(34秒)以内で化学分離を行い、$$alpha$$線測定を開始することが可能になり、統計精度を約2倍に上げることができた。この結果、Dbのデータを精度よく求めることができ、同族元素のイオン交換挙動との比較が可能になり、DbはTaと比較して陰イオン交換樹脂への吸着が著しく弱いこと、また、Nbの吸着とほぼ同等か若干弱い可能性があることが明らかになった。

口頭

Anion-exchange behavior of Db in HF/HNO$$_{3}$$ mixed solution using an on-line chemical apparatus

塚田 和明; 笠松 良崇*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; Li, Z.; 菊池 貴宏; 佐藤 哲也; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; et al.

no journal, , 

105番元素ドブニウム(Db)と同族元素のニオブ及びタンタルのHF/HNO$$_{3}$$混合水溶液系における陰イオン交換挙動を、オンライン迅速化学分離装置(AIDA-II)を利用して観測した。実験では、$$^{262}$$Db, $$^{88}$$Nb及び$$^{169,170}$$Ta同位体を、それぞれ$$^{248}$$Cm($$^{19}$$F, ${it 5}$n), $$^{nat}$$Ge($$^{19}$$F, ${it x}$n)及び$$^{nat}$$Gd($$^{19}$$F, ${it x}$n)反応を用いてタンデム加速器で合成し、AIDA-IIを利用した繰り返し化学分離と$$alpha$$線測定を行った。得られた$$alpha$$線スペクトルから、Dbの壊変に伴う$$alpha$$線を同定し、その分配係数を求めた。その結果、本水溶液系における陰イオン交換樹脂への吸着の強さはPa $$<$$ Db $$<$$ Nb $$ll$$ Taであり、Dbとその直近の同族元素であるTaの挙動が大きく異なるという興味深い結果が得られた。講演では本結果とともに、原子力機構におけるDbの水溶液化学の現状と今後の計画についても報告する。

口頭

Development of dedicated modeling and database for elucidating fuel degradation mechanism

倉田 正輝; 中村 勤也*; 山田 亘*; 小山 敏幸*; 高木 知弘*; 南口 誠*; 徳永 達也*

no journal, , 

シビアアクシデント時の燃料破損メカニズム解明に向けた、マルチスケール、フィジクス解析モデルとデータベースの開発に関する経産省プロジェクトが、原子力機構,電力中央研究所,新日鐵住金,大学の協力で進められている。その概要と進捗を報告する。2012年度には候補解析モデルやデータベースの技術調査とモデル計算を実施した。破損核燃料や制御棒内部でのメゾスケールでの破損進展モデルに関しては、液相化条件を解明するためのマルチスケールフェーズフィールド法の基本モデル等を開発した。セグメントスケールでは界面モデルと流体解析を組合せた手法がキャンドリング現象に適用できることを示した。工学規模では、有限要素法とこれらを組合せることで実用的な解析が実施できる見通しを得た。熱力学データベースに関しては、既存データベースを用いたモデル解析により、制御棒破損やコンクリートとの反応に係わる解析精度が十分でない等の開発課題を抽出した。本事業では、モデル開発だけでなく、モデリングに必要となる実験データも取得することを計画している。既存装置を使った予備試験により、開発する3基の試験装置の概略仕様を固めた。

口頭

シビアアクシデント時の燃料破損・溶融過程解析手法の高度化; 事業の概要と現状

倉田 正輝; 中村 勤也*; 田中 正博*; 小山 敏幸*; 高木 知弘*; 徳永 達也*; 南口 誠*

no journal, , 

原子力機構が実施している経産省受託事業「シビアアクシデント時の燃料破損溶融過程解析手法の高度化」の概要と現状を、核燃料部会の企画セッションにて報告する。

口頭

水素チャージ直後のTa-Zr合金の水素脆化挙動

金田 智寛*; 横山 賢一*; 石島 暖大; 上野 文義; 阿部 仁

no journal, , 

使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、TaとZrは水素ぜい化を生じやすい事が知られている。一方、接合部ではTaとZrは合金化しており、どちらの水素ぜい化特性に強く影響されるか明らかでは無い。そこで本研究では、Ta-Zr合金の水素ぜい化挙動を明らかにすることを目的とし、0.9%NaCl水溶液中で電気化学的手法により水素を吸収させたTa-50at%Zr合金について吸収された水素の状態、合金の機械的特性の変化、および破壊挙動を検討した。X線回折により水素吸収後合金中にZr水素化物が生成していることが確認された。また、Ta-Zr合金は引張試験で水素吸収による延性低下は示さなかった。一方で、引張試験後の電子顕微鏡観察により試験片表面ではZr水素化物に起因するぜい性割れが観察された。これは、表面でZrに水素が優先的に吸収され、内部まで水素が到達難にくいことを示すものであると考えられる。また、Ta-Zr合金はZrの水素ぜい化特性により強い影響を受けることを示唆すると考えられる。

口頭

水素吸収したTa-Zr合金の水素脆化挙動に及ぼす時効の影響

金田 智寛*; 横山 賢一*; 石島 暖大; 上野 文義; 阿部 仁

no journal, , 

使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、TaとZrは水素ぜい化を生じやすい事が知られている。一方、接合部ではTaとZrは合金化しており、どちらの水素ぜい化特性に強く影響されるか明らかでは無い。そこで本研究では、Ta-Zr合金の水素ぜい化挙動を明らかにすることを目的とし、0.9%NaCl水溶液中で電気化学的手法により水素を吸収させたTa-50at%Zr合金について吸収された水素の状態、合金の機械的特性の変化、および破壊挙動を検討した。X線回折により水素吸収後合金中にZr水素化物が生成していることが確認された。また、Ta-Zr合金は引張試験で水素吸収による延性低下は示さなかった。一方で、引張試験後の電子顕微鏡観察により試験片表面ではZr水素化物に起因するぜい性割れが観察された。これは、表面でZrに水素が優先的に吸収され、内部まで水素が到達難にくいことを示すものであると考えられる。また、Ta-Zr合金はZrの水素ぜい化特性により強い影響を受けることを示唆すると考えられる。

口頭

アルコール溶液中での多光子励起によるEu$$^{3+}$$の光還元反応

松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 八ッ橋 知幸*; Haik, C.*; 谷口 誠治*; 染川 智弘*

no journal, , 

1970年代に提唱されたランタニドイオンの光酸化還元反応を利用する精製は、有用金属の分離回収や放射性廃棄物の減容に貢献する可能性がある。そこで、ユウロピウムを対象に検証した。ここでは、メタノールおよびエタノール溶媒、またパルス幅ナノ秒レーザーを励起光源に用いた。いずれの溶媒でも、励起波長依存性から、f-f遷移を介した吸収によりEu$$^{3+}$$$$rightarrow$$Eu$$^{2+}$$の還元が起こることがわかった。また、励起光強度依存性から2光子過程であることが確認された。メタノール溶媒に比べエタノール溶媒では、高い光還元効率が得られたことから、溶媒効果が示唆された。

口頭

純Taの昇温水素放出挙動に及ぼす測定雰囲気の影響

金田 智寛*; 横山 賢一*; 石島 暖大; 上野 文義; 阿部 仁

no journal, , 

使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、Taは水素を吸収することで機械的特性が変化することが知られている。一方で、Ta中の水素の存在状態の検討に必要な放出挙動を検討した例は少ない。そこで本研究では、表面皮膜の生成状況によるTaの水素放出挙動を明らかにすることを目的とし、0.9%NaC中で水素チャージを行ったTaについて、空気、アルゴンおよび超高真空中での水素放出挙動を検討した。その結果、空気中では600$$^{circ}$$C、アルゴン中では400$$^{circ}$$C、超高真空中では300$$^{circ}$$Cから水素の放出が開始した。大気中で測定した後の試料表面は白色のTa酸化物に覆われており、これを研磨除去後アルゴン中で水素放出挙動を評価した結果500$$^{circ}$$Cから水素表出がみられた。以上の結果は、Ta表面に生成した酸化皮膜は水素放出を抑制するため、Ta中の水素の存在状態と熱時効との関係を考察する場合、この影響を考慮し検討する必要があることを示すものである。

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