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草野 完也*; 一本 潔*; 石井 守*; 三好 由純*; 余田 成男*; 秋吉 英治*; 浅井 歩*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 後藤 忠徳*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.159_1 - 159_29, 2021/12
被引用回数：6 パーセンタイル：51.19(Geosciences, Multidisciplinary)PSTEPとは、2015年4月から2020年3月まで日本国内の太陽・地球惑星圏に携わる研究者が協力して実施した科研費新学術領域研究である。この研究枠組みから500以上の査読付き論文が発表され、様々なセミナーやサマースクールが実施された。本論文では、その成果をまとめて報告する。
高井 静霞; 木村 英雄*; 打越 絵美子*; 宗像 雅広; 武田 聖司
JAEA-Data/Code 2020-007, 174 Pages, 2020/09
JAEA-Data-Code-2020-007.pdf:4.23MB
計算コードMIG2DFは、放射性廃棄物地中処分の安全評価を目的とした多孔質媒体中における地下水流・核種移行解析コードとして、平成4年に第1版が開発された。MIG2DF第1版では、2次元(鉛直断面・水平面および軸対称3次元)の有限要素法によるモデルに対し、密度を考慮した飽和-不飽和地下水流解析及び核種移行解析を行うことが可能である。一方放射性廃棄物地中処分では、長期的な地質・気候関連事象として、サイトに応じた隆起・侵食による地形変化や、沿岸域においては海水準変動に伴う塩淡境界の変化による地下水流動への影響を合わせて考慮する必要がある。こうした事象に対する評価手法を整備するために、本グループではMIG2DF第1版に対する改良、および、非定常な地形変化に対応したMIG2DFによる解析を可能とするための外部プログラムの整備を行っている。これらの開発のうち、本報告書ではMIG2DF第1版を改良した第2版について、その構成・解法・使用方法・検証計算を示す。また本報告書では、整備したMIG2DFの複数の外部プログラムのうち、地下水流路解析コード(PASS-TRAC)、解析用データセット作成コード(PASS-PRE)、および、ポスト表示コード(PASS-POST)についても構成・解法・使用方法を示す。
=0 long-range magnetic order in centennialite CaCu
(OD)
Cl
0.6DO; A Spin-
perfect kagome antiferromagnet with 
-
-
飯田 一樹*; 吉田 紘行*; 中尾 朗子*; Jeschke, H. O.*; Iqbal, Y.*; 中島 健次; 河村 聖子; 宗像 孝司*; 稲村 泰弘; 村井 直樹; et al.
Physical Review B, 101(22), p.220408_1 - 220408_6, 2020/06
被引用回数：22 パーセンタイル：80.38(Materials Science, Multidisciplinary)鉱物センテニアライトCaCu(OD)Cl 0.6DOの結晶構造と磁気構造をシンクロトロンX線回折と中性子回折測定に密度汎関数理論(DFT)と疑似フェルミオン汎関数繰り込み群(PFFRG)の計算を組み合わせることで調べた。CaCu(OD)Cl 0.6DOではCu
イオンは反強磁性と幾何学的に完全なカゴメネットワークを形成する。CuとCaイオン間のサイト間無秩序は見つからなかった。CaCu(OD)Cl 0.6DOは
=7.2K以下で磁気秩序を示し、負のベクトルスピンキラリティーを持つ=0の磁気構造が現れる。0.3Kでの秩序モーメントは0.58(2)
Bに抑えられている。我々のDFT計算では、この系が量子臨界点の近くにあり、--カゴメ反強磁性体の優れた実現であることを示唆している。
杉田 裕; 青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 大山 隆弘*
JAEA-Research 2018-002, 72 Pages, 2018/06
JAEA-Research-2018-002.pdf:6.16MB
放射性廃棄物を地層処分する地下深部において立坑や坑道を掘削する場合、掘削時の応力再配分により立坑や坑道の周囲に掘削影響領域が発生する。掘削影響領域における岩盤特性の変化は、放射性核種の移行挙動にも影響すると考えられることから、その領域や経時変化の把握が重要となっている。そこで、掘削影響領域の長期挙動の評価を目的として、日本原子力研究開発機構が進めている幌延深地層研究計画において、深度140mの調査坑道を対象とした原位置試験を、電力中央研究所との共同研究の一部として実施してきている。本共同研究では、坑道壁面の観察やボーリング孔を利用した各種調査(地質調査, 弾性波トモグラフィ, 比抵抗トモグラフィ, 透水試験, 水分量計測, 孔内載荷試験, 内空変位計測等)の結果を総合的に評価することにより、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を把握した。また、掘削影響領域の評価に適用した調査法で取得された計測データを分析することにより、掘削影響領域の経時変化に係る長期データの取得に向けた課題を明らかにした。
岡田 尚; 武田 聖司; 仲田 久和
日本原子力学会誌ATOMO
, 59(10), p.603 - 607, 2017/10
福島県内の除染活動で発生する除去土壌等の処分量を低減することが鍵であり、環境省は、除去土壌を適切に処理し放射能濃度の低い土壌とした再生資材を、適切な管理の下で活用する再生利用の方針を示した。本講座では、除去土壌等の減容・再生利用の意義と、再生利用の基本的考え方に関する追加被ばく線量の考え方等について説明する。
青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 末永 弘*; 野原 慎太郎*
JAEA-Research 2017-004, 91 Pages, 2017/06
JAEA-Research-2017-004.pdf:6.07MB
本研究では、幌延深地層研究センターの地下施設のうち、250m調査坑道において、掘削影響領域における水理・力学・物理特性等を調査し、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を評価することを目的として、弾性波トモグラフィ調査、弾性波屈折法探査、比抵抗トモグラフィ調査や透水試験を実施した。弾性波トモグラフィの結果、坑道掘削に伴い、坑道壁面から約1mの範囲内でP波速度が顕著に低下した。P波速度の低下と割れ目密度との間に相関があることが示されたことから、坑道掘削に伴って約1mの範囲まで割れ目が発達したと推定される。透水試験の結果、坑壁から0.5
1m離れた領域において、掘削に伴い透水係数が増大した。同一の調査箇所ではないものの、坑壁からの距離はP波速度の低下域と概ね調和しており、割れ目の形成に伴う透水係数の増大を捉えた可能性が示された。また、比抵抗トモグラフィ調査の結果から、掘削に伴う顕著な不飽和領域の形成は生じていないことが推察された。これらの調査結果から、掘削損傷領域の水理・力学特性を評価する手法として、今回採用した原位置試験方法や評価手法が妥当であることが示された。
高井 静霞; 武田 聖司; 酒井 隆太郎*; 島田 太郎; 宗像 雅広; 田中 忠夫
日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.34 - 48, 2017/03
地層処分では、活断層による処分施設への直接的影響は立地選定の段階で回避することとされている。しかし、地下深部において活断層から派生した断層については事前に検知するのが困難なため、回避できない可能性が残されている。本研究では、検知できなかった分岐断層が将来成長し処分施設を直撃した場合に、地層処分システムの天然バリアに与える影響を評価した。まず国内における派生断層の事例調査を行い、断層成長に対する条件設定を行った。さらに、仮想的な堆積岩サイトにおいて派生断層の成長を仮定した水理・地質構造モデルを作成した。そして、処分施設の位置や深度および断層の成長速度をパラメータとして、地下水流動解析を実施した。その結果、処分施設からの移行経路は分岐断層の成長に伴い断層に沿って上昇する経路に変化し、地表到達までの平均流速が1-2桁程度上昇することが確認された。また、断層成長に伴い断層に沿った下向きの流れが形成することで、地表付近の酸化性地下水が処分施設へ流入する可能性があることが確かめられた。
島田 太郎; 武田 聖司; 向井 雅之; 宗像 雅広; 田中 忠夫
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1744, p.229 - 234, 2015/04
隆起・侵食を伴う地層処分サイトを対象として、地質構造の長期的変化を考慮して解析する地下水流動と、水質変化を考慮して解析する人工バリア長期変遷の結果に基づいて、地質,水質,距離などが時間的・空間的に変化する移行経路上の核種移行を解析する総合的な安全評価手法を整備した。また、本手法により隆起・侵食を伴う仮想的な堆積岩サイトに対してケース解析を行った。その結果、一様隆起と侵食の組み合わせの場合に、対地深度が減少して地下水流速が増加するため、その地質及び水理構造の変化が核種移行に大きな影響をもたらすことがわかった。また、侵食がない場合には、動水勾配が上昇することによって地下水流速が増加するため、一様隆起よりも傾動隆起のほうが核種移行フラックスが大きくなった。処分施設設置のための事前調査においては、隆起・侵食を含む長期的な地質構造、水理条件、地下水の涵養及び流出域の特性を十分に調査し、処分場の適切な位置、深度、レイアウト設計に反映する必要がある。
野原 慎太郎*; 中田 英二*; 末永 弘*; 田中 姿郎*; 窪田 健二*; 大山 隆弘*; 近藤 桂二
日本応用地質学会平成25年度研究発表会講演論文集, p.129 - 130, 2013/10
日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究センターにおける250m調査坑道内の西側調査坑道内において、坑道掘削から約1年11か月経過後に、水平方向のボーリングを6本(孔径66, 86mm、掘削長5.457.83m)掘削した。掘削によって得られたコアには、浅部に複数のかみ合わせが良い割れ目が存在し、その深度は0.5m程度であった。また、一部粘土化した軟質部を含む破砕帯が確認され、その区間長は0.6から1.3m程度であった。ボアホールテレビカメラを用いて、ボーリング孔の孔壁観察を行って割れ目を同定した結果、最も多く割れ目が確認されたのは、破砕帯に位置する割れ目であり、全体の57%(N=97)を占める。また、深度0.5m以内に位置する割れ目は全体の18%(N=31)を占める。破砕帯に位置する割れ目は、走向がほぼEWで傾斜が70
Nの割れ目が卓越するのに対し、深度0.5m以内に位置する割れ目は、走向がN40EN62Eで傾斜が45N, 80N, 85Sであり、坑壁に対して概ね平行な方向であった。この区間の割れ目はかみ合わせが概ね良好であることから、坑道掘削による割れ目開口の可能性が示唆される。
中田 正隆*; 笹尾 英嗣; 小室 光世*
Resource Geology, 63(4), p.404 - 411, 2013/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.04(Geology)ウラン鉱床の酸化帯ではさまざまなウラン二次鉱物が産出する。これらの二次鉱物の生成プロセスや生成環境を明らかにすることによって、地表近傍の酸化帯におけるウランの移行や遅延挙動の解明に貢献できる。我が国最大のウラン鉱床地帯である東濃地域では、燐灰ウラン石,燐バリウムウラン石,燐ウラニル石,燐銅ウラン石などの多様な二次鉱物が報告されているが、それぞれの生成プロセスや生成環境については明らかにされていない。そこで、東濃地科学センターに保管されている鉱石試料のX線回折及び化学組成分析を行った。その結果、東濃ウラン鉱床の酸化帯の礫岩中から、燐灰ウラン石の一種であるサブガライトが同定された。この鉱物は、陽イオンとしてカルシウムとマグネシウムを含んでおり、水素イオンの代わりにアルカリ土類もしくはアルカリ元素が取り込まれたことを示す。このことは、地表近傍の環境では、リン酸濃度が高い場合には、ウランの溶解度は低いため、さまざまな元素を取り込みながらリン酸塩鉱物として保持されることを示す。
酒井 隆太郎; 武田 聖司; 宗像 雅広; 木村 英雄
JAEA-Research 2013-006, 18 Pages, 2013/07
JAEA-Research-2013-006.pdf:2.77MB
放射性廃棄物の地層処分では、人間社会への核種移行を信頼性高く評価するため、地下深部の広域地下水流動を評価することが重要である。我が国の堆積岩地域には、地下深部に停帯性の化石塩水が広く分布しており、天水の侵入・希釈によって中間的な塩分濃度を持つ混合水が浅部に形成されている。混合水の水質形成は、化石塩水の組成と地下水流動によって影響を受けている。このため、本研究では、混合水中のCl/
O比をトレーサーとして幌延地区を対象として、地下水流動が水質形成プロセスに与える影響について解析的検討を行った。解析では、幌延地区を模擬したCl/Oの初期地下水分布を設定したうえで、天水による洗い出し解析を実施した。その結果、天水と化石塩水との混合水のCl/O比から推定される地下水移動量は、地下水流速から算出された移動量とおおむね一致することから、混合水のCl/O比は地下水流動の評価に有用であることが示された。
武田 聖司; 西村 優基; 宗像 雅広; 澤口 拓磨; 木村 英雄
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 19(2), p.23 - 38, 2012/12
TRU廃棄物の地層処分の安全評価においては、多量のセメント系材料を使用した処分施設から溶出する高アルカリ性地下水が母岩のバリア機能へ影響を及ぼす可能性が懸念されている。本研究では、セメント系材料から溶出する高アルカリ成分が母岩に及ぼす影響を定量的に検討するため、所定の処分システムと地下水流動場を設定したうえで、地球化学反応と物質移行との連成解析を実施して母岩領域における高アルカリ成分の拡がりを解析した。二次鉱物の生成の有無と母岩の水理特性の影響に着目した解析を実施した結果、二次鉱物としてのゼオライトの生成が高アルカリ成分の拡がりや二次鉱物の沈殿量に影響することがわかった。また、地下水流速を10倍速く設定した場合、より広範囲に高アルカリ成分が拡がることが示された。これは高アルカリ成分を中和する化学反応が、母岩の溶解反応速度によって制限されているためと推察された。
笹尾 英嗣; 中田 正隆*; 小室 光世*
資源地質, 62(3), p.225 - 233, 2012/11
東濃ウラン鉱床月吉鉱体において、鉱体母岩の瑞浪層群の鉱石、非鉱石の砂岩及び基盤の土岐花崗岩の重鉱物組成分析を行った。鉱石に含まれる重鉱物はおもに黒雲母,角閃石及び不透明鉱物であった。鉱石のうちの1試料にはトパーズ,錫石,ザクロ石,褐簾石が含まれる。非鉱石の砂岩の重鉱物は、おもに角閃石,輝石及び不透明鉱物からなる。また、基盤の花崗岩は、おもに黒雲母からなる。重鉱物組成から、鉱体周辺の堆積物は、花崗岩,火山灰及びペグマタイトもしくは熱水性鉱床から供給されたと推定された。鉱石には花崗岩から供給された堆積物が多く、非鉱石の砂岩はおもに火山灰起源であると考えられた。トパーズと錫石は月吉鉱体北東側に分布する苗木花崗岩に伴われるペグマタイトや熱水性鉱床から供給されたと考えられた。鉱体周辺の礫岩を構成する礫の岩種からも堆積物は北東から供給されたと考えられることから、月吉鉱体周辺の堆積物には、北東側から供給された堆積物が含まれると推察された。
武田 聖司; 山口 徹治; 長澤 寛和; 渡邊 正敏; 関岡 靖司; 神崎 裕; 佐々木 利久; 落合 透; 宗像 雅広; 田中 忠夫; et al.
JAEA-Research 2009-034, 239 Pages, 2009/11
JAEA-Research-2009-034.pdf:33.52MB
地層処分の安全評価では、安全性を評価すべき時間枠が極めて長く、また、評価すべき処分システムの空間スケールが数km以上にわたることによる不確かさの把握が重要である。こうした処分システムの時間的及び空間的広がりに起因した不確かさは、その成因に着目すると、処分システムの構成要素(材料)の本質的な不均質性,構成要素で発生する現象の理解不足や予測の不確かさ,測定手法や工学技術の不完全さなどが考えられる。これらの不確かさは、研究開発の進展によりある程度低減あるいは定量化が可能である。本評価では、これらの不確かさを考慮して、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性に関し、決定論的手法及びモンテカルロ法に基づいた確率論的手法を用いた解析を行った。おもに、人工バリアにかかわるシナリオ,モデル及びパラメータの不確かさが被ばく線量評価に与える影響を推定する方法を示し、その不確かさ影響解析を実施するとともに、得られた解析結果から今後も研究課題とすべき重要なモデルやパラメータを抽出した。
笹尾 英嗣; 小室 光世*; 中田 正隆*
資源地質, 59(3), p.209 - 217, 2009/10
我が国のウラン鉱床は、さまざまな地質学的事象を被りつつも長期間にわたって核種が保持されてきた事例である。このため、このような天然の事例を通じて、我が国の多様な地質環境における長期間に渡る核種の保持・移行挙動についての理解を深めることは、核種移行モデルの不確実性を低減させるとともに、地層処分の安全性に対する信頼性をさらに向上させるうえで有益である。そこで、地表近傍の酸化的な環境における核種の移行挙動を解明することを目的として、岐阜県南東部、苗木地域のウラン鉱床(砂鉱床タイプ)の試料を用いて、放射性鉱物(ジルコン,モナズ石,フェルグソン石,トール石など)の表面構造の観察と化学分析を行った。その結果、各鉱物の変質・溶食に対する安定性の程度や変質層の形成速度などを見積もることができた。また、放射性鉱物が変質を受けやすい酸化的な環境におかれた場合、ウランの溶出速度は鉱物種に依存するものの、その量は微量にとどまることが示唆された。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Physica C, 441(1-2), p.220 - 224, 2006/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、
=0.725,周波数972MHzの9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュール試作器を製作した。温度2Kまでの冷却と、972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を行った。パルス巾3ms,繰返し25Hzのパルス運転モードで高周波電力350kWを入力結合器を通して空洞に投入することに成功した。これにより、双方の超伝導空洞について加速電界強度14MV/mを達成した。これは、設計目標値10MV/mを大きく上回るものである。また、超伝導空洞のローレンツ力による離調をピエゾ素子によって補正することにも成功した。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.191 - 193, 2005/07
原子力機構とKEKは共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールを試作し、2Kまでの冷却試験並びに972MHzパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転において、ピーク高周波電力350kWまで高周波入力カプラを通して9セル超伝導空洞に入力することに成功した。これによって、2台の超伝導空洞ともに目標加速電界強度10MV/mを超える14MV/mを達成した。また、ピエゾチューナーによるローレンツ力デチューニングの補償試験にも成功した。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.3579 - 3581, 2005/00
日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアックの開発を進めている。その一環として、=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールの試作を行った。2Kのクライオモジュール冷却試験並びに972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転で、高周波ピークパワー350kWまでの電力を高周波入力カプラを通して空洞に印加することができた。これにより、目標値の10MV/mを超える14MV/mの加速電界を達成することができた。また、ピエゾ圧電素子を用いたチューナーによりローレンツ力デチューニングの補償が可能であることを実証した。
飛田 典幸; 岡田 尚; 嘉代 甲子男; 松本 正喜; 綿引 政俊; 仲田 啓二*; 権守 清美*
JNC TN8430 2004-001, 125 Pages, 2004/12
JNC-TN8430-2004-001.pdf:143.53MB
平成15年4月21日(月)、プルトニウム燃料第三開発室地下1階の工程設備解体室の解体設備(グローブボックス)においてプレフィルタが損傷する火災事象が発生した。その直接的原因は、電動カッターにより発生した高温の切粉(火花)がプレフィルタまで飛散したことである。この直接的原因に対し、間接原因、潜在原因へと掘り下げた調査を実施した結果、電動カッターの砥石カバーを外して使用したこと、また衝立・飛散防止障壁が設置されていなかったことにより切り粉が広範囲に飛散したことがハード的な問題点として思考された。このため、対策案として、電動カッターには砥石カバーを取り付けて使用するとともに、切り粉のプレフィルタへの到達を防止する衝立を設置し、プレフィルタを不燃性のものに変更することが検討された。以上の調査・検討結果を受けて、火災発生の原因と対策案の妥当性を確認・評価するため、本確認試験を実施した。
浅妻 新一郎; 岡田 尚; 嘉代 甲子男; 松本 正喜; 仲田 啓二*; 権守 清美*; 戸田 力也*
JNC TN8430 2003-011, 56 Pages, 2004/01
JNC-TN8430-2003-011.pdf:2.07MB
プルトニウム燃料センター環境保全部技術開発室では、プルトニウム燃料第三開発室の解体設備(工程設備解体室内設置)において、供用済みのGB及び内装設備を対象に、パワーマニュプレータ等による解体作業を通して遠隔解体技術の開発を実施している。その際、ディスクグラインダーによる切断作業では高温の切粉(火花)が発生、飛散することから防火管理上の問題があった。また、本解体設備では監視窓からパワーマニュプレタ等で遠隔操作を行う作業であるため、本操作に適した火花への対応が望まれていた。このため火花が発生する切断作業において、火花の拡散を抑制する「飛散防止用パネル」対策を考案し、モックアップ試験においてその有効性を確認した。加えて、その他の防火対策として「プレフィルタへの前面の衝立」「プレフィルタの不燃化」についてその有効性を確認した。
