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報告書

原子力緊急時における公衆の被ばく線量評価に関する調査と検討

橋本 周; 木名瀬 栄; 宗像 雅広; 村山 卓; 高橋 聖; 高田 千恵; 岡本 明子; 早川 剛; 助川 正人; 久米 伸英*; et al.

JAEA-Review 2020-071, 53 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-071.pdf:2.72MB

原子力機構は、災害対策基本法及び武力攻撃事態対処法に基づく指定公共機関として、原子力災害や放射線緊急事態が発生した場合には、災害対応に当たる国や地方公共団体の要請に応じて人的・技術的支援を行う。防災基本計画及び原子力災害対策マニュアルでは、原子力機構は原子力緊急時において公衆の被ばく線量の推計・把握を支援することが要求されている。しかし、その支援について、基本方策,調査対象,調査方法,実施体制等について具体的かつ詳細には検討されていない。本報告では、公衆の緊急時被ばく線量の推計・把握に関する技術的支援について、原子力緊急時支援・研修センター内に設置された「緊急時の線量評価検討WG」において調査・考察した結果を報告することにより、国や地方公共団体、及び原子力機構内における今後の具体的かつ詳細な検討及び活動に貢献することを目的とする。

論文

Numerical simulation of MCCI based on MPS method with different types of concrete

Chai, P.; 近藤 雅裕*; Erkan, N.*; 岡本 孝司*

Annals of Nuclear Energy, 103, p.227 - 237, 2017/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:79.25(Nuclear Science & Technology)

半陰解法を用いた粒子法(MPS法)に基づいてMCCI現象を解析するため、マルチフィジックスモデルを使用して2次元計算コードを開発した。以前の研究とは対照的に、ガス発生については、アブレーション挙動への影響を調査するために、液体プール内の気泡の力のバランスを計算することにより解析した。さらに、コリウムと溶融コンクリート間の酸化還元反応からの熱放出を計算することにより、化学反応をモデル化した。コンクリートの種類に起因し、異なるアブレーションが生じると考えられる。この影響を評価するため、CCI-2およびCCI-3試験について、本研究で開発したコードを用いて解析した。解析結果は、軸方向および半径方向のアブレーション速度について、実験結果と一致している。珪質コンクリート試験で観察された異方性アブレーション挙動の原因として、ガス放出および化学反応による側壁近くの熱伝達の促進が挙げられることを解析結果は示唆している。一方、石灰石を多く含むコンクリートを使用した試験では、底部コンクリートからの大量のガス放出によって軸方向のアブレーションも促進されたため、等方性アブレーション挙動が生成された。アブレーション挙動に加えて、CCI-3試験の下部のクラスト形成とコンクリートとコリウムの界面プロファイルが、本研究で提案したモデルによりよく再現された。

論文

THALES-2によるフィルターベントシステムの有効性評価

近藤 雅裕*; 吉本 達哉*; 石川 淳; 岡本 孝司*

保全学, 15(4), p.79 - 85, 2017/01

シビアアクシデント総合解析コードTHALES-2にフィルターベントシステムを新規に導入し、軽水炉の全電源喪失事故を対象にソースターム評価を行うことにより、その有効性検討を実施した。これよりフィルターベントが環境への放射性物質の放出低減に有効であること、並びに格納容器スプレイを併用することで環境への放射性物質の放出をより低減可能であることを確認した。

報告書

原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成25年度)

佐藤 猛; 武藤 重男; 秋山 聖光; 青木 一史; 岡本 明子; 川上 剛; 久米 伸英; 中西 千佳; 小家 雅博; 川又 宏之; et al.

JAEA-Review 2014-048, 69 Pages, 2015/02

JAEA-Review-2014-048.pdf:13.91MB

日本原子力研究開発機構は、災害対策基本法及び武力攻撃事態対処法に基づき、「指定公共機関」として、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処において、原子力機構の防災業務計画及び国民保護業務計画に則り、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、全国を視野に入れた専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修のほか、国、地方公共団体、警察、消防、自衛隊等の原子力防災関係者のための実践的な訓練・研修、原子力防災に関する調査研究及び国際協力を実施する。平成25年度においては、原子力機構の年度計画に基づき、以下の業務を推進した。(1)国, 地方公共団体等との連携を図った指定公共機関としての技術支援活動、(2)国, 地方公共団体等の原子力防災関係者の人材育成及び研修・訓練、(3)原子力防災に係る調査・研究の実施及び情報発信、(4)国際機関と連携を図ったアジア諸国への原子力防災に係る国際貢献。また、指定公共機関としてこれまでに培った経験及び福島事故への初動時からの対応等を活かし、国レベルでの防災対応基盤の強化に向け、専門家として技術的な支援を行うとともに、支援・研修センターの機能の維持・運営及び国との連携を図った自らの対応能力強化などに重点的に取り組んだ。

報告書

原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成24年度)

佐藤 猛; 武藤 重男; 奥野 浩; 片桐 裕実; 秋山 聖光; 岡本 明子; 小家 雅博; 池田 武司; 根本内 利正; 斉藤 徹; et al.

JAEA-Review 2013-046, 65 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-046.pdf:11.18MB

原子力機構は、指定公共機関として、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処において、防災業務計画及び国民保護業務計画に則り、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修の他、国、地方公共団体、警察、消防、自衛隊等の原子力防災関係者のための訓練・研修、原子力防災に関する調査研究及び国際協力を実施する。平成24年度においては、上記業務を継続して実施するとともに、国の原子力防災体制の抜本的見直しに対し、これまでに培った経験及び東京電力福島第一原子力発電所事故への対応を通じた教訓等を活かし、国レベルでの防災対応基盤の強化に向け、専門家として技術的な支援を行うとともに、当センターの機能の維持・運営及び国との連携を図った自らの対応能力強化などに取り組んだ。なお、福島事故への対応については、人的・技術的な支援活動の主たる拠点が福島技術本部に移行することとなったため、平成24年9月をもって終了した。

論文

Measurements of electron-induced neutrons as a tool for determination of electron temperature of fast electrons in the task of optimization laser-produced plasma ions acceleration

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 深見 智代; 松川 兼也*; et al.

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A705_1 - 02A705_4, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.22(Instruments & Instrumentation)

高強度レーザーとプラズマの相互作用によるイオン発生において、電子特性の計測は不可欠である。そのため、様々な計測手法が提案されているが、今回我々は、光核中性子反応による中性子を計測することで、精度よく電子特性の計測を行う新規性の高い手法を提案する。この手法は、イオン加速エネルギー計測と共にピークパワー1$$times$$10$$^{21}$$W/cm$$^{2}$$のJ-KARENレーザーによって実証された。イオン加速エネルギーと本手法による計測結果は極めて相関をもつことがわかり、改良を重ねて行けば非常に良い計測器になり得ることがわかった。

論文

Magnetization plateau of the quantum spin nanotube

岡本 清美*; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 坂井 徹; 糸井 千岳*

Physica E, 43(3), p.769 - 772, 2011/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:17.85(Nanoscience & Nanotechnology)

3本の量子スピン鎖が結合したスピンナノチューブの磁化過程について、有限系の数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群法によって理論的に解析した。その結果、鎖間の結合が十分に大きい場合には、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることがわかった。また、鎖間の結合が非対称になる格子ひずみがある場合には、磁化プラトー形成のメカニズムが2種類あることも判明し、メカニズムの違いによる磁化プラトーの相図を得ることに成功した。

論文

Quantum spin nanotubes; Frustration, competing orders and criticalities

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 岡本 清美*; 奥西 巧一*; 糸井 千岳*

Journal of Physics; Condensed Matter, 22(40), p.403201_1 - 403201_13, 2010/10

 被引用回数:33 パーセンタイル:40.7(Physics, Condensed Matter)

スピンナノチューブについての最近の理論的研究をレビューする。特に、S=1/2 3本鎖スピンチューブに焦点をあてる。3本鎖スピンラダーと違って、正三角形のユニットセルを持つスピンチューブはスピンギャップが開いている。ハバード模型に基づく有効理論によると、このユニットセルが二等辺三角形になる格子ひずみによりスピンギャップが消失する量子相転移が起きることが予測される。このことは、数値対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により立証された。さらに、われわれは新しい磁場誘起秩序として、ネール秩序,ダイマー秩序,カイラル秩序,不均一秩序などが生じることや、新しいメカニズムによる磁化プラトー現象が起きることも、理論的に示すことに成功した。最近合成された実際のスピンチューブ物質についても簡単にレビューする。

論文

Field induced exotic phenomena of the S=1/2 three-leg quantum spin nanotube

坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*

Journal of Low Temperature Physics, 159(1-2), p.55 - 59, 2010/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.08(Physics, Applied)

S=1/2三本鎖スピンナノチューブに対する数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により、この系の非対称性によって異なる二つのメカニズムにより、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることが判明した。

論文

Modeling of ultra-cold and crystalline ion beams

岡本 宏巳*; 杉本 寛*; 百合 庸介; 池上 将弘*; Wei, J.*

Proceedings of 10th International Computational Accelerator Physics Conference (ICAP 2009) (Internet), p.151 - 156, 2009/08

An ultimate goal in accelerator physics is to produce a "zero-emittance" beam, which is equivalent to making the beam temperature the absolute zero in the center-of-mass frame. At this limit, if somehow reached, the beam is Coulomb crystallized. Schiffer and co-workers first applied the molecular dynamics (MD) technique to study the fundamental features of various Coulomb crystals. Their pioneering work was later generalized by Wei et al. who explicitly incorporated discrete alternating-gradient lattice structures into MD simulations. This talk summarizes recent numerical efforts made to clarify the dynamic behavior of ultra-cold and crystalline ion beams. The MD modeling of beam crystallization in a storage ring is outlined, including how one can approach the ultra-low emittance limit. Several possible methods are described of cooling an ion beam with radiation pressure (the Doppler laser cooling).

論文

Quantum phase transitions of the asymmetric three-leg spin tube

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

Physical Review B, 78(18), p.184415_1 - 184415_11, 2008/11

 被引用回数:45 パーセンタイル:84.16(Materials Science, Multidisciplinary)

対称性の破れた構造を持つS=$$frac{1}{2}$$三本鎖スピンチューブの量子相転移を理論的に解析した。われわれは、電子系チューブに基づく新しい有効理論を提案し、広域に渡る相図を導くことに成功した。密度行列繰り込み群による詳細な解析により、正三角形の対称性に近い狭い領域でスピンギャップが出現し、対称性の破れた構造では急激に消失することが判明した。

論文

Basic analysis of weldability and machinability of structural materials for ITER toroidal field coils

小野塚 正紀*; 清水 克祐*; 浦田 一宏*; 木村 政宏*; 門脇 宏和*; 岡本 護*; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1431 - 1436, 2007/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.85(Nuclear Science & Technology)

ITERトロイダル磁場コイル容器で使用される新しい構造材料である原子力機構が開発したJJ1鋼及び既存の高窒素316LN鋼の加工性及び溶接性を把握するための要素試験を実施した。JJ1の溶接時間の短縮を目指した電子ビーム溶接及び高効率TIG溶接の試験によれば、板厚40mmまでの電子ビーム溶接施工及び26g/minの溶着速度のTIG溶接施工が可能であることを確認した。また、切削加工試験の結果から、極低温用高強度ステンレス鋼の切削は304L, 316L等、従来のステンレス鋼に比べ難しく、製作精度確保のためには、切削条件の最適化を計る必要のあることがわかった。本発表では、これら要素試験の結果について発表する。

論文

イオン蓄積リングS-LSRにおけるビーム冷却実験

白井 敏之*; 田辺 幹夫*; 想田 光*; 池上 将弘*; 藤本 慎司*; 頓宮 拓*; 野田 章*; 野田 耕司*; 渋谷 真二*; 藤本 哲也*; et al.

Proceedings of 9th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, p.19 - 22, 2007/06

The ion storage ring, S-LSR has an electron beam cooler and a laser cooling system. The electron cooler for S-LSR was designed to maximize the effective cooling length in the limited drift space of the ring. Various experiments have been carried out using the electron beam cooling, such as the sweep electron cooling, the one-dimensional ordering experiment of protons, and the short bunch generation. The laser cooling experiment is also currently in progress. Concerning the one-dimensional ordering experiment, the first proton ordering was successfully confirmed. An abrupt drop in the momentum spread and the Schottky noise power have been observed at the proton number of 2000 with electron currents of 25 mA. The transition temperature of the proton ordering is 0.17 meV in the longitudinal direction.

論文

Crystalline beams in dispersion-free storage rings

池上 将弘*; 岡本 宏巳*; 百合 庸介

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 9(12), p.124201_1 - 124201_11, 2006/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:40.58(Physics, Nuclear)

偏向電磁石によって誘起される運動量分散のために、テーパー冷却と呼ばれる特殊な冷却力がなければ、蓄積リングにおいてクリスタルビームの形成は困難であることが知られている。しかし、磁場偏向領域に電場を加えることによって、リング全周にわたって運動量分散を消すことが可能である。そのようなデフレクタを有する蓄積リングでは、通常の冷却力を用いて多次元クリスタルビームの形成が可能となる。これを確かめるため、分子動力学シミュレーションを実施し、無分散蓄積リングにおけるビーム結晶化について解析した。シミュレーション結果によれば、テーパー冷却なしでさまざまなクリスタルビームの形成が可能である。

論文

Angle-resolved photoemission study of the $$MX$$-chain compound [Ni(chxn)$$_2$$Br]Br$$_2$$; Spin-charge separation in hybridized $$d$$-$$p$$ chains

藤森 伸一; 井野 明洋; 岡根 哲夫; 藤森 淳; 岡田 耕三*; 真鍋 敏夫*; 山下 正廣*; 岸田 英夫*; 岡本 博*

Physical Review Letters, 88(24), p.247601_1 - 247601_4, 2002/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:61.68(Physics, Multidisciplinary)

巨大非線形光学効果を示す一次元電子系[Ni(chxn)$$_2$$Br]Br$$_2$$に対する、角度分解光電子分光実験の結果について報告する。光電子スペクトルでは、約500meVの分散を持つバンドがBrillouin zone前半$$(0le kb/pi <1/2)$$に存在するが、$$kb/pisim1/2$$付近で消失するのが観測された。同様の一次元電子系であるSr$$_2$$CuO$$_3$$などで観測されている、スピン・電荷分離に伴う二つの分散は観測されなかった。これらのスペクトルを$$d$$-$$p$$ chainモデルによって解析を行い、Cu-O系に用いられるパラメータよりも、電荷移動エネルギー$$Delta$$を減少させることによって以上の特徴が説明できることを明らかにした。光電子スペクトルにおける明確なスピン・電荷分離の不在と、巨大非線形光学効果は、この小さな電荷移動エネルギーが原因であると考えられる。

論文

Photoemission study of quasi-one-dimensional halogen-bridged compound [Ni(chxn)$$_{2}$$Br]Br$$_{2}$$

藤森 伸一; 井野 明洋; 岡根 哲夫; 藤森 淳; 岡田 耕三*; 真鍋 敏夫*; 山下 正廣*; 岸田 秀夫*; 岡本 博*

Surface Review and Letters, 9(2), p.1065 - 1069, 2002/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Chemistry, Physical)

強相関一次元電子系の性質を調べるため、擬一元ハロゲン架橋化合物[Ni(chxn)$$_{2}$$Br]Br$$_{2}$$に対して角度分解光電子分光実験を行った。その結果、強相関一次元電子系で特徴的なスピン・電荷の自由度の分離に起因するスピノンとホロンによる二つのバンドは観測されず、Brillouin zoneの前半半分に一本のバンドのみが観測された。これらの結果は、スピノン・ホロンの二つの分散が観測されている他の強相関一次元電子系Sr$$_{2}$$CuO$$_{3}$$などの結果と異なっている。これらの結果について理論計算との比較を行い、[Ni(chxn)$$_{2}$$Br]Br$$_{2}$$の電子状態が、他の強相関一次元電子系とどのように異なっているかについての考察を行った。

論文

原子力極限環境材料の開発

岡本 眞實*; 北島 正弘*; 小林 慶規*; 木内 清*; 加納 茂機

日本原子力学会誌, 37(9), p.796 - 806, 1995/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

大洗工学センターでは,フロンティア材料研究の一環として,平成元年から5年度にかけ,高速の高温化,高耐食性化,長寿命化,高機能化などを最終 目的として,高速環境に適用可能な新型セラミックス,傾斜機能材,高性能 放射線遮蔽材および高性能制御材を創製するため,新成分系の最適な材料設計手法および製造プロセスの開発,基本的特性,耐食性,強度特性の評価を行った。その結果,いくつかの新素材について,最適な材料設計手法と製造プロセスを確立するとともに,新素材創製の見通しを得たので原子力学会誌に報告する。

報告書

ベントナイトの鉱物組成分析

伊藤 雅和*; 岡本 真由美*; 柴田 雅博; 佐々木 康雄; 檀原 徹*; 鈴木 啓三*; 渡辺 隆*

PNC TN8430 93-003, 119 Pages, 1993/08

PNC-TN8430-93-003.pdf:14.73MB

緩衝材候補材料であるベントナイトについて、基礎データの一つである鉱物組成の分析を行った。ベントナイトは天然に産出する粘土であり、工業的に利用されている材料であることから、利用の観点に立った性質の評価は行われているものの、正確な鉱物組成の分析を行った例は少ない。その理由として、従来の工業的利用のためには厳密な鉱物組成の情報が必要とされていなかったことの他に、次のような技術的な困難さによるものと考えられる。ひとつは、ベントナイトが多くの鉱物の集合体であることから、微量成分の分析の際に、他の鉱物の存在が影響することであり、また、粘土分(2$$mu$$m以下の粒子)を多く含むことが、鉱物の分離や観察を困難にすること等も挙げられる。本報告においては、粒度および鉱物の比重により試料を分画し、X線回折による定量分析、顕微鏡観察によるモード分析等いくつかの分析手法を組み合わせることで、上記の技術的困難さから来る不確実さを低減し、より正確に鉱物組成の分析を行うことを試みた。その結果、各鉱物の含有量を主要成分については数wt%以下の精度で、微量成分については、1wt%程度の精度で定量を行うことができた。さらに、本鉱物組成分析の結果は全岩の化学分析値とよい一致を示した。また、本分析の結果より、本試料中に存在する珪酸鉱物(Sio2)は、そのほとんどが玉髄(Chalcedony)であることなど、新たな知見が得られた。また、現在、緩衝材としてのベントナイトの化学的性質に関する研究を行っているが、ベントナイトは、上述のように多くの鉱物の集合体であるため、ベントナイトの化学的性質について現象理解を行うためには、各構成鉱物の化学的性質を正しく知る必要がある。しかし、ベントナイトの粒子が微細であることおよびベントナイトが吸水性を有していること等から、鉱物の巣離、化学的な不純物の除去は容易ではない。本報告では、ベントナイト中のモンモリロナイトを巣離し、化学的な不純物を除去するとともに、モンモリロナイトのイオン交換サイトの交換性陽イオンをすべてナトリウム型に調整した「純粋ナトリウムモンモリロナイト」の作製を試みた。その結果、水簸、酢酸ナトリウム-酢酸溶液での処理、イオン交換樹脂による処理を行うことで、数百グラム程度の量のほぼ純粋なNaモンモリロナイトを作製することができた。

論文

下面より加熱し上面より冷却される垂直円筒容器内の自然対流

秋野 詔夫; 功刀 資彰; 椎名 保顕; 関 昌弘; 岡本 芳三*

日本機械学会論文集,B, 55(509), p.152 - 158, 1989/01

本論文は、温度に応じて色彩を変化させる液晶の粒子を液体中に懸濁させて、温度場と流れ場を同時に可視化する液晶懸濁法の実用化について述べたものである。適用対象は、下面を加熱し上面を冷却した垂直円筒容器内の自然対流である。現象を極めて鮮明に可視化観察することに成功し、対流の機構にかなり具体的イメージを呈示することができた。

口頭

重イオンビームの冷却シミュレーション

池上 将弘*; 岡本 宏巳*; 百合 庸介; 想田 光*; 田辺 幹夫*; 野田 章*

no journal, , 

蓄積リング中を周回するビームをレーザー冷却のような強力な冷却力で冷却すると、クリスタルビームと呼ばれる極低エミッタンスビームが生成できる。このような極限状態では、リングの運動量分散の存在が冷却によって到達可能なエミッタンスを制限する。ビームを結晶化するためには、運動量分散による加熱の影響を補うためにテーパー冷却と呼ばれる特殊な冷却力が必要となる。本発表では、運動量分散の影響を回避することができる電場,磁場を用いた蓄積リングにおいて、テーパー冷却力を用いなくとも安定な3次元クリスタルビームが生成可能であることを、分子動力学シミュレーションに基づいて示す。

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