Measuring the velocity of fragments produced by high-repetition-rate nanosecond laser pulses; A Technique to visualize the fragments for laser decontamination

小菅 淳; 安東 航太*; 山本 恵輔*; 中嶋 隆*

Optics & Laser Technology, 201, p.115269_1 - 115269_6, 2026/09

https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2026.115269

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.

Analysis of fracture conditions of Cr-coated Zr alloy claddings under LOCA conditions calculated using FEMAXI fuel performance code

Luu, V. N.; 谷口 良徳; 宇田川 豊; 田崎 雄大; 勝山 仁哉

Annals of Nuclear Energy, 230, p.112114_1 - 112114_14, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2026.112114

Fracture behavior of chromium (Cr) coated cladding under loss of coolant accident (LOCA) conditions was investigated utilizing the FEMAXI fuel performance code. Cr coating degradation models were introduced to FEMAXI to calculate oxygen diffusion behavior within the cladding tube. The FEMAXI code reasonably simulated the observed evolution of cladding metallic and oxide layers under the simulated LOCA conditions, accounting for factors such as wall thinning due to cladding high temperature creep, Cr layer thinning by CrO formation and Cr/Zr interdiffusion, weight increase by oxygen absorption, associated oxide growth, and increased oxygen concentration in -Zr phase. According to sensitivity analyses of the cladding oxygen concentration, where the effects of wall thickness change and eutectic reactions were taken into account, the fracture condition of the Cr-coated cladding samples can be reasonably modelled by the fracture criteria based on the remaining -Zr thickness with an oxygen concentration of 0.9 wt%.

Potential and solution conductivity inside stainless steel crevices in a very dilute bulk solution

相馬 康孝; 小松 篤史; 五十嵐 誉廣

Corrosion Science, 265, p.113182_1 - 113182_13, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113812

This study investigates the ion enrichment behavior inside stainless steel crevices in a very dilute solution (water containing 10~ppb Cl), under conditions where no localized corrosion occurred. In~situ measurements of the crevice potential () and solution conductivity () were performed and analyzed using a finite element model. In crevices with sufficiently large depth-to-gap ratios (), an initial decrease in increased the potential difference between the crevice interior and the external surface (), thereby promoting an increase in due to chloride accumulation. At later stages, increased owing to a decrease in pH and a reduction in the IR drop, causing to peak and subsequently decrease. Larger ratios resulted in lower and higher . For the largest condition investigated (~mm, m), and reached 0.218~V and 195.3~Scm, respectively, after ~s, corresponding to an estimated chloride enrichment factor exceeding . These results indicate that a driving force for chloride enrichment can be sustained for long durations even in passive crevices.

大深度立坑掘削における坑壁の崩落対策工の検証; 幌延深地層研究センターにおける事例

名合 牧人*; 津坂 仁和*; 青柳 和平; 菅原 健太郎*; 児玉 淳一*

Journal of MMIJ, 142, p.46 - 57, 2026/06

https://doi.org/10.2473/journalofmmij.MMIJ-2025-034

本研究では、立坑掘削時における安全性および支保システムの健全性を確保し、ひび割れを防止することを目的として、岩盤の崩落が支保部材に与える影響を検討した。幌延深地層研究センターの換気立坑が深度250mを超えた際に、顕著な岩盤の崩落が発生し、崩落箇所の直上に位置する覆工コンクリートにクラックが確認された。そこで、崩落による覆工コンクリート内の応力分布の変化を推定するため、立坑の三次元数値解析を実施した。解析結果から、崩落の進展に伴い、覆工コンクリート内の鉛直引張応力が増加することが示された。さらに、解析結果と現地観測結果を統合するとともに、追加的な崩落を防止するための複数の支保パターンを検討し、最適な支保パターンを選定するためのフローチャートを作成した。その結果、顕著な覆工の損傷や過度な崩落を伴うことなく、深度500mまでの立坑掘削を完了させることができた。本研究で構築したフローチャートは、今後の立坑掘削において、最適な支保パターンの選定に寄与するものと期待される。

Mechanistic elucidation of platinum group metal separation by aluminum hexacyanoferrate in nitric acid systems

中瀬 正彦*; 中沢 亮太*; 三島 理愛

Next Chemical Engineering (Internet), 2, p.100051_1 - 100051_14, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.nxcen.2026.100051

The separation of Platinum Group Metals (PGMs) is critical across various fields, including industrial metal recovery and nuclear waste management. This study rigorously examines the separation mechanisms of PGMs using Aluminum Hexacyanoferrate (AlHCF) by employing some analytical techniques. The mechanism involves not only simple adsorption but also the dissolution of AlHCF, leading to PGM ion precipitation and elution of components, as well as adsorption onto the AlHCF surface. We conducted X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), X-ray absorption fine structure (XAFS), and pair distribution function (PDF) to thoroughly investigate the structural and chemical changes in AlHCF and FeHCF before and after PGM adsorption. Our findings reveal that Pd ions replace Fe in AlHCF, preserving the ferrocyanide framework and the adsorption of Ru and Rh. In contrast, Ru and Rh adsorption results in broadened XRD pattern without initial AlHCF structure, suggesting the formation of amorphous precipitates through complexation with dissolved ions. By detailing these mechanisms, this study highlights the efficacy of AlHCF as a PGM separation agent and offers valuable insights for the improvement of useful metal recovery processes.

英国高温ガス炉実証炉建設サイト候補に関する調査報告

藤原 佑輔; 中嶋 國弘; 卜部 光平; 永塚 健太郎; 浅野 和仁; 清水 厚志; 野口 弘喜; 佐藤 博之; 大橋 弘史; 角田 淳弥; et al.

JAEA-Technology 2026-001, 43 Pages, 2026/05

JAEA-Technology-2026-001.pdf:2.93MB

2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、製鉄、化学工業等の脱炭素化が困難な分野における二酸化炭素排出削減には、水素エネルギーの利活用が不可欠とされる。高温ガス炉は優れた安全性を有し、二酸化炭素を排出することなく高温熱を供給可能であることから、安定的に大量の水素を製造することが期待され、「GX実現に向けた基本方針」(2023年2月10日閣議決定)の参考資料に2030年代の運転開始を目標とする高温ガス炉実証炉開発工程が示されるとともに、経済産業省の革新炉ワーキンググループは実証炉建設に向けた技術ロードマップを定めた。一方、英国政府は、温室効果ガス排出ネット・ゼロ達成に向け、2022年9月から2030年代初期運転開始とする高温ガス炉実証炉プログラムを開始した。このような背景を踏まえ、高温ガス炉技術の早期の社会実装を目指し、日本原子力研究開発機構(JAEA)は英国国立原子力研究所(UKNNL)と連携して、英国において我が国の高温ガス炉技術の実証を進め、我が国の高温ガス炉実証炉開発への還元を目指す。本資料は、英国高温ガス炉実証炉(UKJ-HTR)の設計検討に資することを目的として、英国における高温ガス炉生産物の市場調査、建設サイト候補であるHartlepoolの環境、社会条件及び産業基盤の調査結果をまとめた。

Spontaneous magnetization curve of -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

https://doi.org/10.1103/vdnz-y1nk

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300950K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。

Analysis of the effect of crack curvature in Mini-C(T) specimen on fracture toughness evaluation

下平 昌樹; 河 侑成; 高見澤 悠; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

Journal of Pressure Vessel Technology, 148(2), p.021504_1 - 021504_10, 2026/04

https://doi.org/10.1115/1.4070669

最新の原子炉圧力容器の構造健全性評価においては、マスターカーブ法に基づく正確な破壊靭性参照温度Tの取得が必要である。破壊靭性参照温度TはMini-C(T)破壊靭性試験片によって取得可能であり、この試験片の寸法や亀裂形状に関しては、ASTM規格のE1921や日本電気協会電気技術規程JEAC4216に規定されている。最近、ASTM E1921では評価の正確性や試験を行う上での利便性を向上させるために、亀裂形状に関する規定の変更が行われてきた。このような規格の改定に伴うMini-C(T)試験片の許容亀裂形状の変化は、亀裂先端の塑性拘束状態を変化させ、T評価に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、ASTM E1921やJEAC4216に規定される亀裂形状に関する要求の妥当性について議論するため、Mini-C(T)試験片の亀裂湾曲が破壊靭性評価に及ぼす影響について、ワイブル応力解析を含む有限要素解析によって定量的に評価した。その結果、ASTM E1921-21で定められた最大湾曲を有する亀裂形状の場合、亀裂先端の塑性拘束が弱められ、理想的な直線状亀裂を有するMini-C(T)試験片で得られる破壊靭性値に比べて高めの破壊靭性値が得られる可能性を示した。また、上述の最大湾曲を許容した場合、非保守的なTが取得されることをワイブル応力解析によって示した。一方、JEAC4216で許容される最大湾曲を有する亀裂形状の場合は、理想的な直線状亀裂の場合と比べてTの有意な差は見られなかった。

CIGMA experiments on integral phenomena related to thermal hydraulics in a reactor containment vessel and building during a severe accident

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

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2026.114787

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.

Field-induced antiferromagnetic transition in CeIrIn

徳永 陽; 鈴木 通人*; Krmer, S.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 播磨 尚朝*; 青木 大*; Horvati, M.*; Sheikin, I.*

Physical Review B, 113(14), p.L140406_1 - L140406_7, 2026/04

https://doi.org/10.1103/8khb-593t

We report low-temperature In nuclear magnetic resonance (NMR) study of the prototypical heavy-fermion compound CeIrIn in high magnetic fields applied close to the crystallographic axis. For this orientation, a field-induced transition was previously reported to take place at about 28~T. Although we do not observe any change of the NMR spectrum above the transition, the intensity of the NMR lines drastically decreases as a consequence of a considerable shortening of the relaxation time. In addition, shows a pronounced maximum at the transition. Taking into account previous high-field de Haas-van Alphen results in conjunction with band-structure calculations, our NMR results are most naturally explained by the field-induced transition into an antiferromagnetic state with the propagation vector and magnetic moments aligned antiferromagnetically along the axis.