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報告書

青森研究開発センターむつ事務所施設管理課業務報告; 平成24年度、平成25年度

田島 好弘; 桑原 潤; 及川 敦; 甲 昭二; 新谷 尚之; 菊地 香; 宮本 晋伍; 根本 英幸; 大江 修

JAEA-Review 2016-003, 56 Pages, 2016/05

JAEA-Review-2016-003.pdf:7.16MB

青森研究開発センターむつ事務所施設管理課(以下「施設管理課」という。)は、原子力第1船原子炉施設の運転・維持管理及び廃止措置並びに少量核燃料物質使用施設の液体廃棄施設、固体廃棄施設の運転・維持管理業務を実施している。本報告は、施設管理課における平成24年度及び平成25年度の業務実績を取りまとめたものである。

論文

Measurement of heat load density profile on acceleration grid in MeV-class negative ion accelerator

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 宮本 賢治*; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B137_1 - 02B137_3, 2016/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.19(Instruments & Instrumentation)

負イオンの引出・加速の物理を理解するために、ITER原型加速器において加速電極上の熱負荷密度分布を初めて測定した。熱負荷密度分布を測定するために、加速電極孔周辺領域をそれぞれが熱絶縁された34個の銅ブロックで構成し、それぞれの銅ブロックに熱電対を接合することで、空間分解能3mm程度の熱負荷密度分布測定に成功した。これはビーム径16mmのビームのテイル成分を測定するのに十分な分解能である。この測定により、加速電極孔周辺において熱負荷密度分布に2箇所のピークを発見した。ビームオプティクスやガス密度分布を変化させる実験により、これら2つのピークは負イオン及び2次電子の衝突であることが明らかになった。これは負イオンや2次電子の軌道を理解するために必要な初めての実験結果である。

論文

Study of negative hydrogen ion beam optics using the 2D PIC method

宮本 賢治*; 奥田 晋*; 畑山 明聖*; 花田 磨砂也; 小島 有志

AIP Conference Proceedings 1515, p.22 - 30, 2013/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:4.46

負イオンビーム光学を数値的に解析するため、統合2次元PICコードを開発している。このコードの特徴は、ソースプラズマから加速器までの全ての領域を含み計算することである。つまり、最初にプラズマメニスカスの形状を仮定することなく、負イオンの軌道を自己矛盾無く追跡することができる。今回、メニスカスの端部から引出された表面生成負イオンがビームハロの一因であることが分かった。これらの負イオンはメニスカスの曲率により過収束されるが、引出部の静電レンズでは修正されず、結果としてハロを形成する機構が示唆された。

論文

Study of plasma meniscus formation and beam halo in negative hydrogen ion sources

奥田 晋*; 宮本 賢治*; 福山 俊茂*; 西岡 宗*; 畑山 明聖*; 深野 あづさ*; 花田 磨砂也; 小島 有志

AIP Conference Proceedings 1515, p.107 - 113, 2013/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:3.63

負イオン源中のプラズマ-ビーム境界であるメニスカスは、負イオンビーム光学に大きく影響することは明らかである。近年、メニスカスの形状によるビームハロが発生することが示唆されている。これは、曲率の大きい負イオン放出面によるものと考えられている。そこで、このプラズマメニスカスの形状とビームハロに対する負イオン生成率の関係をPICコードを用いて調べた。その結果、プラズマメニスカスは負イオンの量で形が決まるため、ビームハロ形成は表面生成された負イオンの量に強く依存することが分かった。

論文

Study of beam optics and beam halo by integrated modeling of negative ion beams from plasma meniscus formation to beam acceleration

宮本 賢治*; 奥田 晋*; 畑山 明聖*; 花田 磨砂也; 小島 有志

Applied Physics Letters, 102(2), p.023512_1 - 023512_4, 2013/01

 被引用回数:18 パーセンタイル:30.96(Physics, Applied)

負イオンビーム中にハロ成分が形成される物理機構の解明のため、表面生成で生成された負イオン軌道を計算する2次元PICコードを開発している。結果として、実際の負イオンビームにて観測されているハロ成分を再現することができた。このハロ成分はプラズマメニスカスの周辺部で曲率の大きい場所から引き出された負イオンが引き出し領域で過収束されるため発生することが示唆された。

論文

Determination of the number of pulsed laser-Compton scattering photons

近藤 壮雄*; 宇都宮 弘章*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 岡本 明之*; 原田 秀郎; 北谷 文人; 嶋 達志*; 堀川 賢*; 宮本 修治*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 659(1), p.462 - 466, 2011/12

 被引用回数:20 パーセンタイル:12.77(Instruments & Instrumentation)

厚い$$gamma$$線吸収材を透過した後に多重光子数のポアソン分布が、入射する光子数のポアソン分布から変化する度合いを測定することにより、レーザ逆コンプトン光子数を高精度で計測できる技術を提案した。検証のため、NewSUBARUで発生させた16.7MeVのレーザ逆コンプトン光の波高スペクトルを6"$$times$$5"のNaI(Tl)検出器により測定した。鉛板の厚さは、$$gamma$$線透過率が75.8, 50.9, 25.9%となる3種類とした。また、鉛板がない場合のスペクトルも測定した。この結果、本手法により、3.5%の精度で入射光子数を決定できることを示した。

論文

Current ramps in tokamaks; From present experiments to ITER scenarios

Imbeaux, F.*; Citrin, J.*; Hobirk, J.*; Hogeweij, G. M. D.*; K$"o$chl, F.*; Leonov, V. M.*; 宮本 斉児; 中村 幸治*; Parail, V.*; Pereverzev, G. V.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083026_1 - 083026_11, 2011/08

 被引用回数:34 パーセンタイル:14.56(Physics, Fluids & Plasmas)

In order to prepare adequate current ramp-up and ramp-down scenarios for ITER, present experiments from various tokamaks have been analysed by means of integrated modelling in view of determining relevant heat transport models for these operation phases. A set of empirical heat transport models for L-mode has been validated on a multi-machine experimental dataset for predicting the $$l_i$$ dynamics within $$pm$$0.15 accuracy during current ramp-up and ramp-down phases. The most accurate heat transport models are then applied to projections to ITER current ramp-up, focusing on the baseline inductive scenario (main heating plateau current of $$I_p = 15$$ MA). These projections include a sensitivity study to various assumptions of the simulation. While the heat transport model is at the heart of such simulations, more comprehensive simulations are required to test all operational aspects of the current ramp-up and ramp-down phases of ITER scenarios. Recent examples of such simulations, involving coupled core transport codes, free-boundary equilibrium solvers and a poloidal field (PF) systems controller are also described, focusing on ITER current ramp-down.

論文

Current ramps in tokamaks; From present experiments to ITER scenarios

Imbeaux, F.*; Basiuk, V.*; Budny, R.*; Casper, T.*; Citrin, J.*; Fereira, J.*; 福山 淳*; Garcia, J.*; Gribov, Y. V.*; 林 伸彦; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

In order to prepare adequate current ramp-up and ramp-down scenarios for ITER, present experiments from various tokamaks have been analysed by means of integrated modelling in view of determining relevant heat transport models for these operation phases. The most accurate heat transport models are then applied to projections to ITER current ramp-up, focusing on the baseline inductive scenario (main heating plateau current of Ip = 15 MA). These projections include a sensitivity studies to various assumptions of the simulation. Recent examples of such simulations, involving coupled core transport codes, free boundary equilibrium solvers and a poloidal field (PF) systems controller are described in the second part of the paper, focusing on ITER current ramp-down.

論文

Current ramps in tokamaks; From present experiments to ITER scenarios

Imbeaux, F.*; Basiuk, V.*; Budny, R.*; Casper, T.*; Citrin, J.*; Fereira, J.*; 福山 淳*; Garcia, J.*; Gribov, Y. V.*; 林 伸彦; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/10

ITERでの電流立ち上げ・立ち下げシナリオの準備に向けて、これら運転状態においてどの熱輸送モデルが適切であるかを決定するために、代表的なトカマクでの現在の実験結果を統合モデルシミュレーションにより解析した。本研究では、トカマク実験の解析結果をもとに、ITER標準誘導運転(プラズマ電流15MA)の電流立ち上げ・立ち下げシナリオでの予測を行った。統合モデルシミュレーション結果を、ASDEX Upgrade, C-Mod, DIII-D, JET, Tore Supraのオーミック加熱プラズマ及び外部加熱・電流駆動プラズマ実験データと比較することにより、さまざまな輸送モデルの検証を行った。最も実験結果の再現性の良かった幾つかのモデルを用いて、ITERの電流立ち上げ・立ち下げ段階での電子密度・電流密度プロファイルの予測を行った。電子温度プロファイルには輸送モデルによって大きな差が見られたが、最終的な電流密度プロファイルはモデル間でよく一致することがわかった。

論文

Thickness distribution of high-speed free-surface lithium flow simulating IFMIF target

近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 杉浦 寛和*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1086 - 1090, 2009/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.23(Nuclear Science & Technology)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットはノズルにより平坦な自由表面流れとして形成され、約15m/sの高速で流れる。この液体Liターゲットの平坦度に焦点を当てて以下のように研究を実施した。IFMIFの1/2.5スケールの試験部を有する大阪大学LiループでのLi流実験では、本実験のために開発した接触方式でLi流の厚さを測定した。Kelvin航跡に関する解析的研究及び流路側壁近傍の航跡に関する数値計算もまた実施し、実験結果と比較した結果、実験及び接触角140度を仮定した数値計算での航跡の波頂は両方とも解析モデル上の等位相線と良い一致を示した。航跡の発生はLiと構造材(本研究では304SS)との間の濡れ性に依存するようである。

論文

Development of velocity measurement on a liquid lithium flow for IFMIF

杉浦 寛和*; 近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 丹羽 勇太*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; et al.

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1803 - 1807, 2009/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:72.53(Nuclear Science & Technology)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットへ適用できる計測系を開発するため、IFMIFの1/2.5スケールのノズルを有し、幅70mm,厚さ10mmの平坦な噴流を発生する大阪大学Liループで、Li流の流速測定を実施した。PIV法を応用して、流れ上の表面波の輝度パターンを追跡することで、局所的なLi流速分布を測定した。得られた流速は以前の水実験でのものと良い一致を示した。また、局所的な表面流速低下はIFMIFターゲットの重陽子照射域に相当する領域では緩和され、無視できるほど小さいことが明らかとなった。

論文

Adsorption of Db and its homologues Nb and Ta, and the pseudo-homologue Pa on anion-exchange resin in HF solution

塚田 和明; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦*; 笠松 良崇; 西中 一朗; 市川 進一; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ; et al.

Radiochimica Acta, 97(2), p.83 - 89, 2009/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:17.18(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

105番元素ドブニウム(Db)及び周期表上同族の5族元素ニオブ(Nb),タンタル(Ta),擬5族のプロトアクチニウム(Pa)のフッ化水素酸水溶液中における陰イオン交換挙動を観測した。実験にはタンデム加速器施設に設置したオンライン自動迅速イオン交換分離装置を利用し、$$^{248}$$Cm+$$^{19}$$F反応で生成する$$^{262}$$Db(半減期34秒)を対象に13.9Mフッ化水素酸水溶液におけるイオン交換樹脂への分配係数を測定した。上記元素とDbの溶離挙動を比較すると、Dbの分配係数は5族元素Nb及びTaに比べて小さく、その傾向はむしろ擬5族のPaに近いという結果を得た。この結果は超アクチノイド元素であるDbのフッ化物陰イオン錯体が同族元素と異なるという興味深いものである。

報告書

「地質環境総合評価技術高度化開発; 次世代型サイト特性調査情報統合システムの開発」平成19年度成果報告書(受託研究)

大澤 英昭; 太田 久仁雄; 濱 克宏; 澤田 淳; 竹内 真司; 天野 健治; 三枝 博光; 松岡 稔幸; 宮本 哲雄; 豊田 岳司; et al.

JAEA-Research 2008-085, 742 Pages, 2008/11

JAEA-Research-2008-085-1.pdf:26.22MB
JAEA-Research-2008-085-2.pdf:16.64MB
JAEA-Research-2008-085-3.pdf:28.27MB

本報告書は、経済産業省資源エネルギー庁から受託した平成19年度地層処分技術調査等委託費(地層処分共通技術調査:地質環境総合評価技術高度化開発)の平成19年度の成果を示すものである。

論文

Degradation of methylene blue by RF plasma in water

前原 常弘*; 宮本 一平*; 黒河 賢哉*; 橋本 幸生*; 岩前 敦; 倉本 誠*; 山下 浩*; 向笠 忍*; 豊田 洋通*; 野村 信福*; et al.

Plasma Chemistry and Plasma Processing, 28(4), p.467 - 482, 2008/08

 被引用回数:46 パーセンタイル:10.73(Engineering, Chemical)

Radio frequency (RF) plasma in water was used for the degradation of methylene blue. The fraction of decomposition of methylene blue and the intensity of the spectral line from OH radical increased with RF power. RF plasma in water also produced hydrogen peroxide. The density of hydrogen peroxide increased with RF power and exposure time. When pure water (300 mL) is exposed to plasma at 310 W for 15 min, density of hydrogen peroxide reaches to 120 mg/L. Methylene blue after exposed to plasma degraded gradually for three weeks. This degradation may be due to chemical processes via hydrogen peroxide and tungsten. The comparison between the experimental and calculated spectral lines of OH radical (A-X) shows that the temperature of the radical is around 3,500 K. Electron density is evaluated to be $$simeq$$ 3.5$$times$$10$$^{20}$$ m$$^{-3}$$ from the stark broadening of the H$$_{beta}$$ line.

論文

Measuremets of presolar grain in meteorite using neutron activation analysis with multi-parameter coincidence method

初川 雄一; 宮本 ユタカ; 早川 岳人; 藤 暢輔; 木村 敦; 大島 真澄

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 276(1), p.213 - 216, 2008/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.15(Chemistry, Analytical)

$$gamma$$線の同時測定に基づく多重$$gamma$$線分析は核分光の分野で広く用いられている。われわれはこの多重$$gamma$$線分析法を中性子放射化分析と組合せることにより新しい高感度元素分析法を開発した。従来Na-24やMn-56という主要成分から生成する強い$$gamma$$線は微量元素からの$$gamma$$線を強く妨害するために観測は困難であり、多くの場合化学分離操作が求められる。しかし本法を用いることにより非破壊で微量元素からの微弱な放射能を感度よく測定することが可能になった。本研究はこの多重$$gamma$$線放射化分析法を用いて隕石中より抽出したプレソーラーグレインの研究に利用した。プレソーラーグレインは超新星爆発などの元素合成時に作られた鉱物粒子で、これを研究することにより元素合成過程の情報を得ることができる。本研究では隕石中より取り出したプレソーラーグレインのひとつであるマイクロダイアモンド中の微量元素分析に関する研究結果を報告する。

論文

Measurement of free surface of liquid metal lithium jet for IFMIF target

近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2483 - 2489, 2007/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.35(Nuclear Science & Technology)

IFMIFのためのリチウム流実験を大阪大学で実施し、二段絞りノズルで形成される厚さ10mm,幅70mmの平板状リチウム流を流速15m/sまで試験した。本論文ではパターン投影法について報告する。これは縞状パターンを流れ表面に投影して非接触で行う映像測定法である。流れ表面の高低に応じて歪む投影パターンを観測し、それを解析することにより三次元的な表面形状が求まる。この測定法により、リチウム流により鋸歯状に侵食されたノズル出口から発生する航跡の観測に成功した。

論文

Investigation of free-surface fluctuations of liquid lithium flow for IFMIF lithium target by using an electro-contact probe

金村 卓治*; 近藤 浩夫*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2550 - 2557, 2007/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:17.67(Nuclear Science & Technology)

IFMIFリチウムターゲット流の特性の研究のため、大阪大学のリチウムループを用いて実験を実施した。本実験では、流れ表面との接触・非接触の状態を電圧データとして取り込む電気接触式プローブを用いて水平流れの自由表面の変動を直接測定した。プローブ先端の垂直方向位置は0.1mmステップで設定した。プローブの水平方向位置は、IFMIFの場合の重陽子ビームのフットプリントに対応して、ノズル出口から175mm下流とした。本実験により、最大流速15m/sでは、まれに発生する波も含めた表面波の最大振幅が、幅70mmの流路中心で2.2mmであることを明らかにした。また、流れの平均厚さが10.13mmであることも明らかにした。

論文

Establishing priorities for HLW R&D in the 21$$^{st}$$ century

梅木 博之; 内藤 守正; 牧野 仁史; 大澤 英昭; 中野 勝志; 宮本 陽一; McKinley, I. G.*

Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/04

事業段階へ移行した21世紀に入ってから、日本の地層処分計画を取り巻く状況は急速に変化し、とりわけパブリックアクセプタンスへの関心が高まり、また原子力ルネサンスとも関連して処分技術に求められる要件への柔軟性を確保することの必要性が大きくなっている。このため、そのような複雑なプロジェクトを支援するための研究開発を進めるうえで、要件や成果の品質,知識ベースなどを体系的に管理することが極めて重要となってきている。本稿では、現行の4万本のガラス固化体を処分する処分場概念を出発点に、廃棄物の多様化,次世代の処分場概念とその構築に必要な設計/安全評価のツールとデータベース,意思決定の支援に必要な管理ツールなど、幾つかの重要な課題について包括的に論じる。

論文

Free-surface fluctuation at high speed lithium flow for IFMIF

堀池 寛*; 近藤 浩夫*; 中村 博雄; 宮本 斉児*; 山岡 信夫*; 松下 出*; 井田 瑞穂; 荒 邦章; 室賀 健夫*; 松井 秀樹*

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウムターゲットを模擬した高速リチウム流の自由表面の変動を実験的に研究した。大阪大学のリチウムループの水平流れに対して垂直に配置した触針の上下位置を変化させ、各位置における電気的な接触/非接触データを取得して時間平均された流れ厚さ及び時間による変動値(波高)を求めた。流速15m/sでは最大波高は2.2mmであったが、IFMIF仕様である$$pm$$1mmを超える波の割合は10%以下であった。この他、側壁沿いに発生する航跡の形状を測定したところ、それはLambの理論のものとよく一致した。これをIFMIFリチウムターゲットにあてはめて評価し、航跡の影響が流れ中心部の重陽子照射領域に及ばないことを明らかにした。

論文

Key R&D activities supporting disposal of radioactive waste; Responding to the challenges of the 21st century

宮本 陽一; 梅木 博之; 大澤 英昭; 内藤 守正; 中野 勝志; 牧野 仁史; 清水 和彦; 瀬尾 俊弘

Nuclear Engineering and Technology, 38(6), p.505 - 534, 2006/08

クリーンで経済的で社会が受容できるエネルギーの十分な供給を確立することは、21世紀において重要で世界的なチャレンジである。原子力の役割をさらに拡大することが選択の一つと思われるが、このオプションの実施は、すべての放射性廃棄物を安全に処分することにかかっている。安全な処分は専門家の間ではその基本的な実現可能性についてコンセンサスは得られているが、特に主要なステークホルダーにより受け入れられるよう、その概念をもっと実際的なものとしなければならない。ここでは、世界的なトレンドを考慮し、また日本の例を引き合いにして、将来の研究開発の鍵となる分野を明らかにし、有益と思われる国際協力のシナジー効果が生まれる可能性のある分野に焦点を当てていくこととする。

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