Quantitative importance of subsoil nitrogen cycling processes in Andosols and Cambisols under temperate forests

中山 理智; 阿部 有希子; 安藤 麻里子; 丹下 健*; 澤田 晴雄*; Liang, N.*; 小嵐 淳

Applied Soil Ecology, 201, p.105485_1 - 105485_12, 2024/09

https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2024.105485

森林において窒素は植物の生育の制限要因である。樹木を含む植物は種間の養分競争が苛烈な時、表層に加え下層土壌からも窒素を吸収している。しかし、下層土壌における窒素循環に関する知見は限られている。本研究では、2つの異なる土壌タイプに成立する日本の森林において、窒素の純無機化速度および硝化速度の深度プロファイル(0-60cm)を調査した。またPLS-PMモデルを用いて、窒素循環に重要な要因の特定を行った。土壌重さ当たりの窒素無機化、硝化はAndosolの表層で高く、深度とともに低下したが、Cambisolにおいてその傾向は見られなかった。微生物バイオマス量と土壌有機物量は表層における窒素循環の空間分布を規定することが知られているが、深度方向の窒素循環にもそれらが重要であることがPLS-PMモデルによって明らかとなった。さらに、土壌体積当たりで計算をすると、土壌タイプや深度に関わらず窒素無機化速度は一定であった。これにより、Andosol, Cambisolの双方において、下層土壌は重要な植物の窒素吸収源であることが示唆された。

Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb

黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.

Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16707-6

Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.

Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.086402

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.

Synthesized research report in the second mid-term research phase, Mizunami Underground Research Laboratory Project, Horonobe Underground Research Laboratory Project and Geo-stability Project (Translated document)

濱 克宏; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 尾上 博則; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 武田 匡樹; 青柳 和平; et al.

JAEA-Review 2016-014, 274 Pages, 2016/08

JAEA-Review-2016-014.pdf:44.45MB

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の実現に向けた国の第2期中期目標(平成2226年度)に基づき中期計画を策定し、処分事業と国による安全規制の両面を支える技術基盤を整備するため、地層処分研究開発と深地層の科学的研究の2つの領域において研究開発を進めている。今般、本中期計画期間における深地層の科学的研究分野(超深地層研究所計画、幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究)の成果を取りまとめるにあたり、処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を事業者・規制機関が活用しやすい形式で体系化し、所期の目標の精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

Novel electrothermodynamic power generation

Kim, Y.*; Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 小川 孝*; 芹沢 毅*; 田中 裕久*; 馬場 将亮*; 福田 竜生; 吉井 賢資; et al.

Advanced Energy Materials, 5(13), p.1401942_1 - 1401942_6, 2015/07

https://doi.org/10.1002/aenm.201401942

空中に廃棄されている自動車排ガスの廃熱の再利用は、現在社会のエネルギー問題の重要な位置を占めるが、その一つとして強誘電体(焦電体)の誘電・焦電効果を応用したエネルギー回生技術の研究が進められている。焦電体を自動車排ガス中に設置するとともに、エンジン運転に伴う熱振動に同期した電場を外部から加えることで、回生エネルギーは大幅に上昇する。本研究ではこの時用いる取り出し電気回路の改良を行うとともに、典型的な焦電体PbZrTiO(PZT)を用いて実際に有効活用できる回生エネルギーが非常に小さいながらもプラスであることを初めて確認した。また回生運転と同時測定した時分割X線回折により、焦電体の結晶構造の変化やドメイン比といったミクロな機構に関する知見を得るとともに、さらに実機エンジンを用いた試験でも実際に有効活用できる回生エネルギーの取得を確認できた。

焼却灰のセメント固化試験手引書

中山 卓也; 川戸 喜実; 大杉 武史; 嶋崎 竹二郎; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘

JAEA-Technology 2014-046, 56 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2014-046.pdf:7.61MB

日本原子力研究開発機構では、保有する原子力施設等の研究開発活動で発生した放射性の可燃性及び難燃性廃棄物を、減容のため焼却処理をしている。焼却処理により発生した焼却灰はセメント固化して処分する計画としている。焼却灰は各拠点で発生するが、焼却炉型や廃棄物により特徴が異なるため、セメントの固化条件を設定するための基礎試験を拠点毎に行い、データを取得する必要がある。また、セメント固化試験においては、共通に評価すべき項目があるため、統一した手順で試験を進めていくことが重要である。本手引書は、セメント固化処理設備の設計に向けた基礎的なデータ取得を計画する際に、試験方法や条件設定の参考として利用するために作成した。焼却灰のセメント固化試験において評価すべき項目として、法規制において廃棄体に求められる要件について整理し、一軸圧縮強度や流動性などの技術的な7つの評価項目を抽出した。試験を計画する際に必要となる焼却灰, セメント, 水, 混和材料の選定方法の項目、試験固化体の作製手順の項目及び膨張、一軸圧縮強度、溶出量等の評価の方法の項目については、これまでの知見から注意すべき点を記載した。同時に、固化条件の最適化に向けた試験フロー及び調整の指針についてまとめた。最後に、各拠点でセメント固化試験に着手する際の助けとなるよう、目標とする固化条件を満足する固化可能な範囲の目安及び固化技術開発の課題について取りまとめたものである。

高レベル放射性廃棄物処分施設への低アルカリ性セメントの適用性に関する研究,2; 低アルカリ性セメントに関する既往の知見の整理と基礎物性の把握(共同研究)

小林 保之; 山田 勉; 内藤 守正; 油井 三和; 中山 雅; 佐藤 治夫; 西田 孝弘*; 廣永 道彦*; 山本 武志*; 杉山 大輔*; et al.

JAEA-Research 2009-013, 70 Pages, 2009/06

JAEA-Research-2009-013.pdf:8.85MB

高レベル放射性廃棄物処分施設では、施設の建設及び操業中の安全性や作業性確保のため、支保工やグラウト等にセメント系材料を使用することが想定されている。低アルカリ性セメントは、処分システムの長期挙動評価において、高アルカリ性に起因する不確実性を低減させることを目的に開発されているものである。本報告では、既報「高レベル放射性廃棄物処分施設への低アルカリ性セメントの適用性に関する研究(その1)」にて整理したセメント系材料の要求機能をもとに、国内外で開発されている各種低アルカリ性セメント及びコンクリートの諸物性に関する評価の現状調査,適用部位を考慮した低アルカリ性コンクリートの配合検討を行い、今後の課題を抽出した。その結果、初期物性,硬化体物性について各種低アルカリ性セメントは普通ポルトランドセメントとほぼ同等であり、耐溶出性に優れていることが確認された。配合検討では、原子力機構にて開発したHFSCは適切な配合を選定することで、吹付け及び覆工コンクリートへ適用可能との見通しが得られた。今後の課題としては、地下水組成が水和物の溶出特性に与える影響の解明,硬化体からの浸出水のpHの測定方法の精査,鉄筋など鋼材を用いた場合の腐食挙動の評価等が挙げられた。

幌延深地層研究計画における低アルカリ性セメントの適用性に関する研究(委託研究)

松田 武*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 小西 一寛*; 中山 雅; 小林 保之

JAEA-Research 2007-089, 139 Pages, 2008/05

JAEA-Research-2007-089.pdf:13.57MB

幌延深地層研究センターでは、地下施設の一部において低アルカリ性セメント(HFSC)を用いたコンクリートの施工性確認試験(原位置試験)の実施を計画している。それまでにHFSCが実工事で施工可能な性能を持つことを確認しておく必要がある。本年度は、幌延地下施設内での原位置試験計画を検討するとともにHFSCコンクリート材料のpH低下挙動の把握を実施した。また、HFSCを用いた原位置試験計画では、HFSC424N(普通ポルトランドセメント:シリカフューム:フライアッシュ=4:2:4)を吹付けコンクリートとして使用することを前提とした原位置試験計画を検討した。実施場所は地下施設の140m坑道、試験期間は10年程度を目安とし、普通コンクリート支保工との比較が可能な計画とした。また、現地で調達する材料を使用した場合もその強度を満足できることを確認するため、平成17年度に選定した配合に基づき、現地調達の細骨材・粗骨材を使用して強度試験などを実施した。HFSCコンクリート材料のpH低下挙動の把握に関しては、長期間の密封浸漬試験の供試体について、浸漬液のpH測定及び成分分析並びに固相の成分分析を行った。

低アルカリ性セメントを用いたコンクリートに関する原位置試験計画案

小林 保之; 山田 勉; 中山 雅; 松井 裕哉; 松田 武*; 小西 一寛*; 入矢 桂史郎*; 納多 勝*

JAEA-Review 2007-007, 42 Pages, 2007/03

JAEA-Review-2007-007.pdf:3.12MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設では、建設・操業中の安全性を確保するため、吹付けや覆工コンクリート等、さまざまなコンクリート材料が使用される。コンクリートは、骨材,セメント,混和材等から構成される複合材料であり、これに含まれるセメントの高アルカリ成分がバリアシステムの長期安定性へ影響を及ぼすことが懸念され、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)では、HFSCと呼ばれる低アルカリ性セメントの研究開発を進めてきている。また、原子力機構では、北海道幌延町にて地下研究施設(Underground Research Laboratory、以下URL)を建設中である。本書は、地層処分施設の建設に用いられるセメント系材料の要求性能について整理するとともに既往の低アルカリ性セメントの研究開発についてのレビューを行いHFSCを用いた吹付けコンクリートのURLにおける原位置試験計画を示したものである。計画の立案に際しては、これまでHFSCを使用したコンクリートの施工実績がないことから、施工性能,力学的性能を十分確認したうえで実施工に適用する計画とした。また、実環境でのポゾラン反応の進行度,劣化外力への抵抗性等、耐久性能についても調査する計画とした。

Reduction of energetic particle loss by ferritic steel inserts in ITER

飛田 健次; 中山 武*; Konovalov, S. V.; 佐藤 正泰

Plasma Physics and Controlled Fusion, 45(2), p.133 - 143, 2003/02

https://doi.org/10.1088/0741-3335/45/2/305

高い安全係数を持つ負磁気シアでは、トロイダルリップルによる粒子損失の増大が問題になる。このような損失を抑制する方法としてITERではフェライト鋼装着によるリップル磁場の平滑化を考えており、この方法の評価は高エネルギー粒子に関する国際トカマク物理活動(ITPA)の重要課題であった。本稿は、ITPAのタスクとして実施したシミュレーション結果をまとめたもので、粒子損失低減に対してフェライト鋼装着が極めて有効であるを示す。フェライト鋼の装着位置及び厚さを最適化すると、粒子の閉じ込めに不利な高安全係数運転(q=3)ですら、損失パワー割合は1%程度に抑制されることを明らかにした。