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)PbI
and CH(NH)SnI investigated by inelastic X-ray scattering and comparison of their elastic properties玉造 博夢; 村上 洋一*; 齋藤 紀子*; 大橋 直樹*; 筒井 智嗣*
Physical Review B, 110(2), p.024301_1 - 024301_8, 2024/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)Using the inelastic X-ray scattering (IXS) technique, we investigate the lattice dynamics of inorganic-organic hybrid iodide perovskites FAPbI and FASnI (FA 
CH(NH), formamidinium) in their cubic 
phase and tetragonal 
phase. We find that the IXS spectra of FASnI are highly broad at all momentum points, as has been widely observed in the Pb-based halide perovskites. The speeds of sound (phonon group velocities) and absolute values of elastic constants of FASnI are smaller than those of FAPbI in both phases. In addition, no significant difference in the phonon lifetimes of FAPbI and FASnI is observed. These results correlate better with the reported tendency that the lattice thermal conductivity of ASnX is lower than that of APbX. We discuss that our results also favor the up-conversion mechanism by acoustic phonons in the phonon bottleneck effect for the long lifetime of hot carriers.
大橋 智典*; 坂巻 竜也*; 舟越 賢一*; 服部 高典; 久野 直樹*; 阿部 淳*; 鈴木 昭夫*
American Mineralogist, 107(3), p.325 - 335, 2022/03
被引用回数：2 パーセンタイル：18.32(Geochemistry & Geophysics)マグマの物性を知るために、室温で加圧されたバサルトガラスの構造をX線および中性子回折により約18GPaまで調べた。加圧によりバサルトガラスは圧縮挙動を変化させた。つまり約2-4GPaにおいて、平均酸素間距離(r
)を保ったまま、酸素の平均配位数(CN)は上昇しはじめる。さらに加圧すると9GPaでCNの上昇はとまり、Al周りの酸素配位数(CN
)を上昇させながら、rが縮み始める。9GPaでの変化は ガラスの圧縮機構が、四面体ネットワークの変形から、CNの増大を伴った酸素充填率の上昇に変わることで解釈できる。高圧下の酸素の充填率(
)を解析すると、その値がデンスランダムパッキングの限界値を超えることが分かった。このことは、石英やケイ酸塩ガラスの構造相転移が酸素充填限界説では説明できないことを示している。2-4GPaに見られたCNの上昇は四配位ケイ酸塩ガラスのソフト化と対応しており、過去にLiu and Lin (2014)によって報告された約2GPaでのバサルトガラスの弾性異常の起源であるかもしれない。
濱本 真平; 清水 厚志; 猪井 宏幸; 栃尾 大輔; 本間 史隆; 澤畑 洋明; 関田 健司; 渡辺 周二; 古澤 孝之; 飯垣 和彦; et al.
Nuclear Engineering and Design, 388, p.111642_1 - 111642_11, 2022/03
被引用回数：4 パーセンタイル：50.46(Nuclear Science & Technology)日本原子力研究開発機構は、2011年の福島第一原子力発電所事故を契機に作られ2013年12月に施行された新しい規制要件に、高温工学試験研究炉(HTTR)を適合させた。様々な高温ガス炉(HTTR)安全試験を通じて得られたHTGRに関する知見を基に、既存の構造物,系統及び機器の安全性及び耐震分類が議論された。防護の対象となる構築物,系統及び機器が再検討し、安全機能に影響を及ぼす内的・外的脅威への対策が強化された。さらに、設計基準を超える事故として、多量の放射性物質が放出されるおそれのある事故に対する措置を講じた。我々のこの対応が、新しい規制要求に適合していることを、原子力規制委員会は厳格かつ適切に審査した。2014年11月に提出したHTTRの設置許可変更申請書は、9回の修正を経て2020年6月に承認された。この対応は、高温ガス炉の特性を反映すれば、強化された規制要件を満たすためでも合理的に設計できることを示しており、今後の高温ガス炉の開発の参考になると考える。
武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.
High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02
本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950
Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。
植田 祥平; 水田 直紀; 佐々木 孔英; 坂場 成昭; 大橋 弘史; Yan, X.
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00571_1 - 19-00571_12, 2020/06
原子力機構において、750Cから950Cの様々な高温熱利用を目的とした小型実用高温ガス炉や第四世代原子炉フォーラムの提案する超高温ガス炉のための燃料設計が進められてきた。これらの高温ガス炉の経済性を高めるため、原子力機構は従来のHTTR燃料よりも3
4倍高い燃焼度においても健全性を保持可能な高温ガス炉燃料の設計手法の高度化を進めてきた。その最新の成果として、カザフスタンとの国際協力の枠組みで実施している高燃焼度高温ガス炉燃料の照射後試験において、燃焼度約100GWd/tにおける高速中性子照射量に対する燃料コンパクトの照射収縮率が明らかとなった。さらに、高燃焼度高温ガス炉燃料の実現に向けた今後必要とされる研究開発について、実験結果に基づいて述べる。
深谷 裕司; 水田 直紀; 後藤 実; 大橋 弘史; Yan, X.
Nuclear Engineering and Design, 361, p.110577_1 - 110577_6, 2020/05
被引用回数：5 パーセンタイル：41.68(Nuclear Science & Technology)早期導入を目的とした商用高温ガス炉の概念設計をこれまで積み上げてきたHTTRの設計、建設運転の経験及び、商用炉設計であるGTHTR300の設計の経験に基づき実施した。熱出力は165MWtであり、入り口出口の冷却材温度は325Cおよび750Cであり、工業用蒸気を供給する。しかしながら、設計要求として炉心出力30MWtのHTTRよりも小さな圧力容器を用いなければならず、高性能な炉心設計を実現するためには、HTTRよりの燃焼度増加、長い燃料交換機関、改良された燃料交換法、燃料要素など挑戦的な技術課題に取り組む必要があった。
植田 祥平; 水田 直紀; 深谷 裕司; 後藤 実; 橘 幸男; 本田 真樹*; 齋木 洋平*; 高橋 昌史*; 大平 幸一*; 中野 正明*; et al.
Nuclear Engineering and Design, 357, p.110419_1 - 110419_10, 2020/02
被引用回数：1 パーセンタイル：8.49(Nuclear Science & Technology)固有の安全性に優れ高効率なプルトニウムの利用が可能なプルトニウム燃焼高温ガス炉が提案されている。プルトニウム燃焼高温ガス炉に用いるセキュリティ強化型安全(3S-TRISO)燃料においては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を不活性母材とするPuO-YSZ燃料核へ、遊離酸素ゲッターの特性を有する炭化ジルコニウム(ZrC)を直接被覆する。本論文では、プルトニウム燃焼高温ガス炉の成立性および3S-TRISO燃料の研究開発について報告する。
植田 祥平; 水田 直紀; 佐々木 孔英; 坂場 成昭; 大橋 弘史; Yan, X.
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05
原子力機構において、750Cから950Cの様々な高温熱利用を目的とした小型実用高温ガス炉や第四世代原子炉フォーラムの提案する超高温ガス炉のための燃料設計が進められてきた。これらの高温ガス炉の経済性を高めるため、原子力機構は従来のHTTR燃料よりも34倍高い燃焼度においても健全性を保持可能な高温ガス炉燃料の設計手法の高度化を進めてきた。その最新の成果として、カザフスタンとの国際協力の枠組みで実施している高燃焼度高温ガス炉燃料の照射後試験において、燃焼度約100GWd/thmにおける高速中性子照射量に対する燃料コンパクトの照射収縮率が明らかとなった。さらに、高燃焼度高温ガス炉燃料の実現に向けた今後必要とされる研究開発について、実験結果に基づいて述べる。
水田 直紀; 青木 健; 植田 祥平; 大橋 弘史; Yan, X.
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 5 Pages, 2019/05
実用高温ガス炉においては、安全性と燃料要素冷却性能の向上が望まれている。耐酸化SiC母材燃料コンパクトを用いたスリーブレス燃料要素と両側直接冷却構造を採用することにより、ピンインブロック型高温ガス炉の安全性と冷却性能の向上が期待できる。燃料コンパクトの中性子照射後の有効熱伝導率は、ピンインブロック型高温ガス炉の核熱設計において重要な物理的性質である。高温ガス炉心の冷却性能を向上させることができる燃料コンパクトの中性子照射後の有効熱伝導率を議論するため、両側直接冷却構造を有するピンインブロック型高温ガス炉の定常運転時の最高燃料温度を解析的に求めた。この結果から、高温ガス炉心の冷却性能向上に望ましい中性子照射後のSiC母材の熱伝導率を議論した。加えて、SiC母材燃料コンパクトに適した製造方法を、焼結温度,純度,大量生産性の観点から検討した。
(110) hydrogenated with low-energy hydrogen ions大橋 由季*; 長塚 直樹*; 小倉 正平*; 福谷 克之
Journal of Physical Chemistry C, 123(16), p.10319 - 10324, 2019/04
被引用回数：16 パーセンタイル：50.21(Chemistry, Physical)The rutile TiO surface irradiated by hydrogen ions at 0.5 keV was investigated by ultraviolet photoemission spectroscopy, X-ray photoemission spectroscopy, and nuclear reaction analysis. With hydrogen irradiation, an in-gap state (IGS) was formed at 0.8 eV below the Fermi level, and the bands were downward bent by 0.5 eV. The H depth profile showed a maximum at about 1 nm, extending to 30 nm with an average concentration of 5.6 at. %. Upon annealing at 673 K, the IGS intensity was reduced and H with a coverage of 1.4 monolayer remained in the near-surface region, suggesting stable H occupation of subsurface sites. After an O dose to the H-irradiated surface, although the IGS intensity was substantially reduced, the hydrogen distribution was found to be unchanged.
大橋 弘史; 後藤 実; 植田 祥平; 佐藤 博之; 深谷 裕司; 笠原 清司; 佐々木 孔英; 水田 直紀; Yan, X.; 青木 健*
Proceedings of 9th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2018) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2018/10
商用炉に向けて高温工学試験研究炉(HTTR)を高度化した高温ガス実験炉のシステム概念検討を実施した。安全設備については、実用炉技術を実証するため、受動的炉容器冷却設備、コンファインメントの採用など、HTTRから高度化を図った。また、商用炉におけるプロセス蒸気供給の技術確立に向けて、HTTRの系統構成から中間熱交換器(IHX)を削除し、新たに蒸気発生器(SG)を設置した。本論文では高温ガス実験炉のシステム概念の検討結果を述べる。
深谷 裕司; 水田 直紀; 後藤 実; 大橋 弘史; Yan, X.
Proceedings of 9th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2018) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2018/10
高性能商用高温ガス炉の概念設計研究を165MWtの出力を目標として行った。設計要求としては、輸送の観点から小さなサイズの圧力容器、圧力容器の照射損傷に対する耐性、燃料交換期間を短くする燃料交換法、圧力損失の少ない燃料要素、燃料濃縮度の種類の少なさなどがある。これらの要求を満たすため、炉心構成、遮蔽体、反射体の構成、燃料交換法の検討を行った。その結果、道路,列車,船舶,航空機による輸送の条件から決定された圧力容器直径4.5mにおいて、90%を超える高い稼働率を達成できる設計を完成させた。
後藤 実; 深谷 裕司; 水田 直紀; 稲葉 良知; 大橋 弘史; Yan, X.
Proceedings of 9th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2018) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2018/10
HTTRはJAEA大洗に建設された出力30MWのブロック型高温ガス炉である。1998年に初臨界を達成し、将来のHTGR設計に有用なデータが取得されている。HTTRは日本初の高温ガス炉のため、その設計においては大きな保守性が設定されたが、将来の高温ガス炉の設計においてはHTTRで取得されたデータを利用することで、保守性をより合理的に設定することが可能である。また、設計の改良や新しい技術の導入による炉心の高性能化も期待できる。本報では、核設計における保守性の合理化、設計の改良及び新しい技術の導入によりHTTRに比べて性能が向上した高温ガス試験炉の概念について述べる。
鈴木 千尋*; 加藤 隆子*; 佐藤 国憲*; 田村 直樹*; 加藤 太治*; 須藤 滋*; 山本 則正*; 田沼 肇*; 大橋 隼人*; 須田 慎太郎*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 163, p.012019_1 - 012019_4, 2009/06
被引用回数：12 パーセンタイル：94.54(Physics, Multidisciplinary)LHDにおける低密度プラズマ中のスズイオンからのEUVスペクトルの測定を行った。プラズマが急激に冷却し、放射崩壊に近づくときは、よく知られた13.5nm付近の発光が観測されるのに対し、プラズマが緩やかに冷却するときは、13.814.6nmに未同定のラインが見られた。前者は1114価,後者は19価以上のスズイオンの発光と考えられる。
佐藤 博之; 坂場 成昭; 佐野 直樹; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
Proceedings of 4th NEA Information Exchange Meeting on Nuclear Production of Hydrogen (CD-ROM), 10 Pages, 2009/04
高温ガス炉水素製造システムの安全評価において、中間熱交換器伝熱管破損事象は大きな課題の1つである。本研究では、HTTR-ISシステムにおける中間熱交換器伝熱管破損に対して、伝熱管破損検出方法の提案,プラント過渡挙動評価を行った。評価結果から、1次2次ヘリウム圧力制御系による2次ヘリウム供給積算量のモニタリングにより伝熱管破損検出が可能であり、本検出信号による格納容器隔離弁の作動を連成させることで、1次系から2次系へのヘリウム移行量を低減できることを明らかにした。加えて、中間熱交換器伝熱管破損事象について安全解析を実施した結果、HTTR安全審査時における評価項目について判断基準を満足することを明らかにした。
佐藤 博之; 坂場 成昭; 佐野 直樹; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
Proceedings of 4th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2008) (CD-ROM), 10 Pages, 2008/09
原子力水素製造システムの実現には原子炉と化学プラントの運転を調和可能な運転制御法を確立する必要がある。本研究では、HTTR-ISシステムを対象とし、ISプロセスの異常停止時及び再起動時の運転制御法に関する検討を行った。プラント動特性解析コードを用いた評価結果から、ISプロセス異常時において、ISプロセス異常診断法を用いたシーケンス制御を適用することでISプロセス化学反応器への高温ヘリウム流入を防止可能であることを示した。また、1次及び2次ヘリウム系の流量調節をすることで原子炉の運転を継続しつつ、ISプロセスの再起動に合わせた熱供給が可能であることを示した。
佐藤 博之; 久保 真治; 坂場 成昭; 大橋 弘史; 佐野 直樹; 西原 哲夫; 國富 一彦
Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.812 - 819, 2007/09
原子力機構では、HTTR-ISシステムのプラント動特性解析コードの開発を行っている。本コードの特長は、ISプロセスのヘリウムガス熱交換型化学反応器における相変化や化学反応を評価可能とするAPHXモジュールである。本モジュールの開発によって従来評価を行うことが困難であった、ISプロセス除熱増大事象の評価が可能となった。また、本コードを用いてISプロセスの除熱増大事象の代表事象候補となる2ケースについて解析を行った結果、提案する熱負荷変動吸収手法を用いることにより、ISプロセス除熱量増大事象が原子炉の運転に影響を与えないことを明らかにした。
天本 一平; 小藤 博英; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 本橋 拓実*; 高崎 康志*; 柴山 敦*; 矢野 哲司*
no journal, ,
使用済電解質中のFPを分離すべく、成分や組成を変化させて試作した各種鉄リン酸塩ガラス系収着材について、化学的安定性やFP収着効果について検討したところ、アルミニウム鉄リン酸塩ガラス系に優れた性能が認められた。
佐野 直樹; 坂場 成昭; 佐藤 博之; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
no journal, ,
HTTR-ISシステムは、既存の高温ガス炉HTTRにおける2次冷設備(2次ヘリウム冷却設備及び加圧水冷却設備)を改造し、ISプロセス水素製造設備を接続することで建設される予定である。また、これに伴い、運転条件も一部変更される。このため、安全審査に向けた予備解析を実施した。HTTR-ISシステムにおいては、8事象について安全性を確認する必要がある。このうち、本報では「加圧水空気冷却器のバイパス流量調節弁誤閉」について述べる。解析条件には、原則としてHTTRの解析条件を設定した。改造及び運転条件の変更にかかわる解析条件は、保守性を考慮して新たに設定した。評価の基準にはHTTRの判断基準を用いた。解析の結果、各判断基準を満足することが確認できた。判断基準の1つである燃料温度が、3K程度上昇するが、事象開始後1600秒ほどで単調減少に推移する。また、その他の判断基準もほとんど上昇することなく単調減少に推移した。
山下 卓哉; 田川 明広; 寺内 誠; 本橋 純; 本間 亮平*; 石川 智之*; 山口 勝義*; 小菅 史明*; 木下 直樹*
no journal, ,
除染活動を支援するために、広領域を対象とした除染前後の空間線量率を推定評価し、除染による線量率の低減効果を評価するシステムの開発を行った。
