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鈴木 智也*; 大坪 右京*; 尾形 剛志*; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 矢板 毅; 松岡 光昭*; 村山 憲弘*; 成田 弘一*
Separation and Purification Technology, 308, p.122943_1 - 122943_7, 2023/03
被引用回数：2 パーセンタイル：24.43(Engineering, Chemical)主にAgを含む使用済み製品からPd金属をリサイクルするために硝酸抽出が行われており、ほとんどのPd残留物はAg(I)含有溶液から分離される。しかし、このAg(I)溶液中には少量のPd(II)が残存していることが多い。そのため、硝酸溶液中のPd(II)とAg(I)を分離することは、Pdのリサイクルを効率的に進めるために必要不可欠である。本研究では、アミン(R-Amine),イミノ二酢酸(R-IDA),ピリジン(R-Py),ビスピコリルアミン(R-BPA)で機能化した4種類の窒素ドナー型吸着材を用いて硝酸溶液中のPd(II), Ag(I)を分離する研究を実施した。R-Amine,R-IDA,R-Pyは硝酸溶液からAg(I), Cu(II), Ni(II), Fe(III)を選択的に吸着したが、R-AmineはPdの吸着効率が低いことが判明した。一方、R-BPAはPd(II), Ag(I), Cu(II)を全濃度において90%以上吸着することができた。フーリエ変換赤外分光法及び広域X線吸収微細構造法(EXAFS)による吸着金属イオンの構造解析から、窒素ドナー型吸着剤の分離機構を明らかにした。R-IDA, R-Py, R-BPAへのPd(II)吸着は官能基(それぞれイミノ二酢酸,ピリジン,ビスピコリルアミン)へのPd(II)配位を介して起こり、R-Amineへの吸着はNO
と[Pd(NO)
]
のアニオン交換を介して起こることがわかった。R-IDA,R-Py,R-BPAは、配位性吸着機構により、高いPd(II)吸着挙動を示すことが明らかとなった。塩酸(5.0M)およびチオ尿素(0.1M)溶離液は、それぞれR-IDAから83%およびR-Pyから95%のPd(II)を脱離させた。R-Pyは吸着選択性と脱着効率から最も効果的なPd(II)吸着剤だった。
鈴木 智也*; 大坪 右京*; 尾形 剛志*; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 矢板 毅; 松岡 光昭*; 村山 憲弘*; 成田 弘一*
Dalton Transactions (Internet), 50(33), p.11390 - 11397, 2021/09
被引用回数：2 パーセンタイル：21.56(Chemistry, Inorganic & Nuclear)本研都市鉱山から白金(Pt)を回収するには、Pt(IV)の溶液化学を理解することが重要である。我々は、濃硝酸溶液中のPt(IV)錯体の化学種と分離を、X線吸収微細構造(XAFS)分光法によって調べた。Na
Pt(OH)
の濃縮硝酸溶液にはPt多核錯体が支配的に存在し、Pt濃度とNaPt(OH)の溶解温度に依存することが明らかになった。0.90g-Pt/Lの加熱硝酸塩溶液と3.2g-Pt/Lの非加熱硝酸塩溶液には主に二核白金錯体が存在する。一方3.0g-Pt/Lの加熱溶液には、四核および六核錯体のような大きな多核錯体が主に存在していた。またイミノ二酢酸で機能化したキレート樹脂と硝酸トリメチルアンモニウムを有する強塩基性アニオン交換樹脂でPt(IV)イオンを吸着させると、大きなPt(IV)錯体の存在を確認した。高濃度のPt(IV)を含む加熱溶液からのPt(IV)錯体は、高い吸着効率を示すことがわかった。さらに、強塩基性陰イオン交換樹脂を使用すれば、Pd(II), Ag(I), Cu(II), Ni(II), Fe(III)が含まれる10M硝酸溶液から選択的にPt(IV)を吸着させることに成功した。
鈴木 智也*; 尾形 剛志*; 田中 幹也*; 小林 徹; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一*
Analytical Sciences, 35(12), p.1353 - 1360, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：12.45(Chemistry, Analytical)白金族金属の精錬では、Pd(II)やPt(IV)を含む混合物からRh(III)を効果的に回収することは最も難しい課題の1つである。これら元素の塩化物を含む濃塩酸水溶液に3,3'-diaminobenzidine (DAB)を加えることにより、DABからなる固相にRh(III)を隔離し、Pd(II)とPt(IV)から効果的に分離することに成功した。そこで、Rh(III), H
, Cl濃度の推定とX線吸収微細構造測定から、Rh(III)に対するDAB選択性の機構を明らかにした。濃塩酸水溶液中でのRh-DAB反応は2つのステップで起こることがわかった。(1)DABのアミノ基がプロトン化されたDAB三塩酸塩が沈殿し、(2)三塩酸塩と塩化物イオンがアニオン交換し、[RhCl]
が濃塩酸溶液中の主化学種であることがわかった。一方HCl濃度が5M未満ではDABによる配位錯体形成を介してPdとPtを回収することができるので、Rh(III)とPd(II)やPt(IV)を効果的に分離する要因であると思われる。
-trimethylglycine鈴木 智也*; 成田 弘一*; 尾形 剛志*; 鈴木 英哉; 松村 達郎; 小林 徹; 塩飽 秀啓; 矢板 毅
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 26(1), p.11 - 19, 2019/06
被引用回数：3 パーセンタイル：14.02(Chemistry, Multidisciplinary)-トリメチルグリシン官能基を持つスチレンジビニルベンゼンポリマー(AMP03)を用いて、硝酸溶液からの2価のパラジウムイオン(Pd(II))の吸着試験を実施した。さらに、FT-IR、及びEXAFSによって、官能基のPd(II)に対する吸着のメカニズムを明らかにした。
鈴木 智也*; 尾形 剛志*; 田中 幹也*; 小林 徹; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一*
Metals, 8(7), p.558_1 - 558_10, 2018/07
被引用回数：12 パーセンタイル：53.94(Materials Science, Multidisciplinary)白金族元素の精製は主に溶媒抽出法によって行われるが、Ruは蒸留によってRuO
として回収される。この蒸留による方法を抽出法に置き換えることができれば、精製プロセスの簡素化が期待される。本研究では、Ruの効率的な抽出法を開発することを目的に、Ruの塩酸中での化学種についてUV-vis分光およびEXAFS法で分析し、N-2-ethylhexyl-bis(N-di-2-ethylhexyl-ethylamide) amine (EHBAA)によって抽出されたRuの特性を調査した。その結果、塩酸濃度が0.5から10MにおけるRuの主たる化学種は、塩酸濃度の上昇に伴って[RuCl(H
O)]
から[RuCl
]
へと変化することが明らかとなった。また、EHBAAによるRuの抽出率は塩酸濃度の上昇に伴って増加し、塩酸濃度が5Mで最大に達し、さらに塩酸濃度が上昇すると抽出率は下降に転ずる。抽出錯体のEXAFS分析の結果からは、Ru
の内圏には5つのClと1つのHOが存在することが示された。さらに塩酸濃度が増加したときのEHBAAによるRuの抽出率の変化と[RuCl
(HO)]
の分布曲線がよく似ていることから、EHBAAは[RuCl(HO)]を抽出すると考えられる。
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 10, p.1403019_1 - 1403019_11, 2015/03
The internal transport barriers (ITBs) formed in the tokamak plasmas with the weak magnetic shear and the weak radial electric field shear are often observed and the pressure gradient at the ITB is not very steep. In such plasmas the electron temperature ITB is steeper for co toroidal rotation cases than that for counter rotation cases. Clarifying the relationship between the rotation direction and heat transport in the ITB region, dominant instabilities are examined by the flux-tube gyrokinetic code GS2 to show that the linear growth rates 
for the co and counter rotation cases are comparable in magnitude, but the counter case shows the more trapped electron mode like frequency. The ratio of the electron heat diffusivity to the ion's is higher for the counter-rotation case. The difference in the ratio between the two cases agrees with the experiment. Investigating the flow shear effect on reveals that its effect is not so large as to change the aforementioned tendency.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1403082_1 - 1403082_8, 2013/06
In burning plasmas, the electron temperature 
is expected to exceed the ion temperature 
because of the alpha heating. The transport simulations showed that an increase in 
degrades the confinement. However in the International Global H-mode Confinement Database, there are data that have the 
factor exceeding unity in the 
region. This high can be attributed mainly to the improved electron confinement. The conditions required for the improvement have been investigated with the local flux-tube gyrokinetic code GS2. When the ion temperature gradient length is shorter than the electron one, ion temperature gradient (ITG) mode is dominant, whereas trapped electron mode (TEM) is stabilized. Under this situation, the electron heat diffusivity is suppressed. In addition, an increase in the magnetic shear also decreases the electron heat transport in the positive shear range.
/
effect on confinement properties成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07
In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio / and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of / is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for / 
1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for / 
1. The confinement scaling with a contribution of / was also elaborated. In addition, the influence of / described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.
大塚 智史; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 浅山 泰; Kim, S.-W.; 鵜飼 重治*; 成田 健*; 酒瀬川 英雄*
Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.479 - 482, 2009/04
被引用回数：19 パーセンタイル：76.21(Materials Science, Multidisciplinary)9Cr-ODS鋼の高温強度と微細組織に及ぼす微量Al混入の影響について検討した。Al濃度が0.1wt%未満の低い濃度範囲でも、Alの増量とともに973K及び1073Kでの引張強さ及び0.2%耐力はともに低下する傾向が見られた。微細組織観察結果から、この強度低下は、酸化物粒子が微細分散した強化相であるフェライト相の体積分率低下によるものであることが判明した。Alはフェライト生成元素であるが、9Cr-ODS鋼では微量のAl混入により逆にフェライト量が低下する。この特異な相変態挙動のメカニズムは明らかでないが、メカニカルアロイングで製造された非平衡合金に特有の現象と考えられる。
相変態に関するシミュレーション計算に基づき、相変態中のWとTiのフェライト相への優先的分配が酸化物分散粒子の析出形態に及ぼす影響について議論した。
成田 健; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 大塚 智史; 松田 恭司*
Journal of Nuclear Science and Technology, 45(2), p.99 - 102, 2008/02
被引用回数：5 パーセンタイル：35.07(Nuclear Science & Technology)酸化物分散強化(ODS)フェライト/マルテンサイト鋼は実用化段階の高速炉燃料被覆管の高燃焼度化や核融合炉の冷却材温度の高温化を達成する材料として開発が進められている。ODSフェライト/マルテンサイト鋼のアルカリ水環境における水腐食挙動評価するために腐食試験を行い、従来材の17mass%Crのオーステナイト系ステンレス鋼(PNC316),11mass%Crのフェライト/マルテンサイト系ステンレス鋼(PNC-FMS)と比較した。その結果、9Cr-ODSマルテンサイト鋼及び12Cr-ODSフェライト鋼は、pH8.4, 10, 12の333K
1,000h環境においてPNC316, PNC-FMSと同等の良好な耐食性を有することが確認された。
大塚 智史; 鵜飼 重治; 酒瀬川 英雄; 藤原 優行; 皆藤 威二; 成田 健
Journal of Nuclear Materials, 367-370(1), p.160 - 165, 2007/08
被引用回数：59 パーセンタイル：95.87(Materials Science, Multidisciplinary)実用化段階での高速炉用燃料被覆管材料として開発を進めている9Cr-ODSマルテンサイト鋼のクリープ強度と微細組織に及ぼすT濃度と固化温度の影響を検討した。Ti濃度を0.3
0.35wt%に増加させることにより、残留相(
フェライト)が増加し、クリープ強度が著しく改善されることがわかった。熱間押出温度を上げるとクリープ強度は低下するが、残留相は逆に増加していることがわかった。これら試料の微細組織観察を実施し、これら実験結果を説明可能な9Cr-ODSマルテンサイト鋼のクリープ変形メカニズムについて検討した。
松岡 稔幸; 仙波 毅; 石垣 孝一; 杉本 芳博*; 田上 正義*; 成田 憲文*
日本応用地質学会平成18年度研究発表会講演論文集, p.331 - 334, 2006/11
日本原子力研究開発機構では、地層処分研究開発の基盤となる「深地層の科学的研究」の一環として、岐阜県瑞浪市において建設工事を進めている瑞浪超深地層研究所の用地内とその周辺において、花崗岩中の地下水流動を規制すると考えられる断層や割れ目(帯)などを把握するための調査技術の開発を行っている。この一環で、地下施設の建設に伴い地下水流動に影響を及ぼす地質構造を直接に抽出することができる物理探査技術の開発を目的に、研究所用地内で掘削中の2つの立坑(主立坑:内径6.5m,換気立坑:内径4.5m)からの排水に伴う周辺地下水の移動による流動電位の発生を利用した流体流動電位法による地下水流動のモニタリング調査を試みた。その結果、排水に伴って流動する大局的な地下水の流動を規制する断層を抽出するとともに、それを境にして地下水の流動が異なっている様子を推定することができた。
成田 健*; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 大塚 智史; 藤原 優行
JAEA-Research 2006-050, 85 Pages, 2006/10
JAEA-Research-2006-050.pdf:133.32MB
9CrODSマルテンサイト鋼において、Wはマトリックスの固溶強化元素であり、酸化物分散強化との相乗効果により高温強度を高めるが、添加量を多くした場合フェライト相の生成を増加させ、また高温照射下で金属間化合物(ラーベス相)の析出を促進して延性低下をもたらす。このためW添加量は必要最少量が望ましい。本研究では9CrODSマルテンサイト鋼の組織及び高温強度におよぼすW量の影響を検討した。得られた結果は以下の通りである。(1)9CrODSマルテンサイト鋼において、延性,靭性に悪影響をおよぼすラーベス相はW添加量が2mass%を超えると生成する。したがって現行仕様の目標値であるW=2.0mass%はおおむね適切と考える。(2)W増量による硬さ,引張強度の上昇は、W固溶強化と未変態相増加の両方が関与している。この未変態相はフェライト生成元素であるWの添加により同時に形成されるものであり、973K引張強さにおける強度向上への両者の寄与量はほぼ同等であった。(3)上記の知見に基づき、強度向上と同時にラーベス相生成による脆化を促進するWの添加量を極力減らし、それによる固溶強化低下分を未変態相生成量の増加で補うような成分設計について検討する余地は残されていると考える。
成田 健; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 大塚 智史; 松田 恭司*
JAEA-Research 2006-048, 52 Pages, 2006/07
JAEA-Research-2006-048.pdf:29.48MB
酸化物分散強化型(ODS)マルテンサイト鋼被覆管の実用化見通しを評価する一環で、水プール保管時における耐水腐食性を調査した。一般に耐水腐食性の改善にはCrの添加が有効であるが、Cr添加量が多過ぎると'相が析出して脆化が促進される。そのため、日本原子力研究開発機構(JAEA)で開発したODS鋼被覆管は、9Crマルテンサイト系と12Crフェライト系として、それらのODS鋼被覆管の水腐食試験を行い、従来材のオーステナイト鋼及びフェライト-マルテンサイト鋼との比較で耐水腐食性を評価した。得られた結果は以下の通りである。(1)腐食速度が非常に小さかったこと,孔食等の局部腐食が特に認められなかったことから、9Cr-ODS鋼及び、12Cr-ODS鋼被覆管は、60
CでpH812の範囲内で使用する場合、良好な耐水腐食性が期待される。(2)pH8, 10においては、9Cr-, ODS鋼, 12Cr-ODS鋼とも良好な耐水腐食性を有し、PNC316, PNC-FMSと顕著な差異は認められなかった。これに対してpH12における耐水腐食性は、M11Mm13=F1161FS=60MKで、鋼種間で若干の差異が認められた。ただし外観及び表面の凹凸状態に顕著な差異は認められなかった。
成田 健; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 大塚 智史; 松田 恭司*
JAEA-Research 2006-047, 100 Pages, 2006/07
JAEA-Research-2006-047.pdf:53.38MB
酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼被覆管の実用化見通しを評価する一環で、耐高温酸化性を評価した。一般に耐水高温酸化性の改善にはCrの添加が有効であるが、Cr添加量が多くなり過ぎると'相が析出して脆化が促進される。このため、日本原子力研究開発機構(JAEA)で開発した9Crマルテンサイト系及び12Crフェライト系ODS鋼被覆管の高温酸化試験を行い、従来材のオーステナイト及びフェライト-マルテンサイト鋼と比較した。得られた結果は以下の通りである。(1)9Cr, 12CrODS鋼は、同Cr量(11mass%)のPNC-FMS及び高Cr量(17mass%)のSUS430と比較して耐高温酸化性が大幅に優れ、オーステナイト鋼であるPNC316と同等であった。(2)ODS鋼の良好な耐高温酸化性は、保護機能の強いCrO層が母材/スケール界面に形成したことに起因する。これは、ODS鋼の結晶粒は微細であるため、Crの粒界拡散が促進され、CrO層が形成された可能性が考えられる。またODS鋼中に分散するY酸化物が、母材/CrOの密着性改善に寄与している可能性が考えられる。
皆藤 威二; 鵜飼 重治; 大塚 智史; 成田 健
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10
ODSフェライト鋼は、耐照射特性に優れたフェライト鋼に酸化物粒子を分散させて高温強度を飛躍的に改善したものであり、燃料被覆管として重要な耐照射特性と高温強度に優れた材料である。JNCでは、ODSフェライト鋼を実用化段階での燃料被覆管の有力候補材と位置付けて研究開発を進めてきており、これまでに等軸状の結晶粒内にナノメータレベルの酸化物粒子を緻密に分散させる組織制御技術を開発し、被覆管を製造することに成功している。これらの製造したODS鋼被覆管のリング引張と内圧クリープ破断強さは従来のフェライト-マルテンサイト鋼(PNC-FMS)よりも優れており、周方向の適切な延性も維持されている。実用規模生産による経済的な製造工程の可能性調査も行った。また、ODS鋼被覆燃料ピンの高燃焼度への適用性を確証するため、JNC-RIAR共同研究の下に、BOR-60でのODS鋼燃料ピンの照射試験を実施している。今後は、「常陽」での燃料ピン照射試験を実施する計画である。
大塚 智史; 鵜飼 重治; 藤原 優行; 皆藤 威二; 成田 健
JNC TN9400 2005-034, 197 Pages, 2005/08
JNC-TN9400-2005-034.pdf:28.06MB
マルテンサイト系酸化物分散強化型鋼(9Cr ODS鋼)は、耐中性子照射特性と高温強度が優れるため、高速炉の実用化段階での燃料被覆管材料として有望視されている。近年の製造経験から、9CrODS鋼被覆管では、同じ製造プロセスで製造しても高温強度が変動し、必ずしも安定的に目標強度を有する被覆管を製造できないことが問題となっている。本報では、近年実施した9CrODS鋼の強度と組織に及ぼす酸素効果の評価データをとりまとめるとともに、高強度9CrODS鋼被覆管材料を安定的に製造するための組織制御技術について検討を行った。
大塚 智史; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 成田 健; 藤原 優行
Materials Transactions, 46(3), 487 Pages, 2005/00
被引用回数：45 パーセンタイル：87.63(Materials Science, Multidisciplinary)ODSマンテンサイト鋼の高温強度の更なる改善を目的に、ODSマンテンサイト鋼の酸化物分散組織と強度に及ぼす過剰酸素(Ex.O)とTiの影響を検討した。ODSマンテンサイト鋼は、酸化物粒子が超微細分散した筋状粒と参加が粗分散した等軸粒の2相組織を有しており、Ex.O/Ti比を増加させると、筋状微細粒が減少するとともに、等軸粒中の酸化物粒子が粗分散し、高温強度(クリープ、引張)は劣化することがわかった。以上の検討より、ODSマルテンサイト鋼の高温強度の改善のためには、過剰酸素量とTi添加量の制御が重要であることがはじめて明らかとなった。
成田 健; 鵜飼 重治; 大塚 智史; 皆藤 威二; 松田 恭司*
第8回超鉄鋼ワークショップ, 0 Pages, 2004/07
実用化段階のFBRの燃料被覆管材料として有望なODS鋼の高温強度および酸化試験を行った。その結果、ODS鋼は従来のPNC316よりも長時間側でのクリープ特性が優れており、目標強度も達成していること、Ti増量により更に強度が増すこと、および耐高温酸化性もPNC316と同等であることを明らかにした。
成田 健; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 大塚 智史; 藤原 優行
JNC TN9400 2004-011, 141 Pages, 2004/04
JNC-TN9400-2004-011.pdf:12.79MB
実用化戦略調査研究において、ODS鋼被覆管の量産規模製造技術の実用化見通しを検討している。その中で素管の大型化および工程省略によるコストダウンを見込める大型中空カプセル素管の試作-評価を行った。その結果、大型中空カプセルを用いて寸法精度の良い素管を製造でき、その素管から長尺被覆管が製造できた。また、コストダウンにも有望なプロセスであることを確認した。
