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出井 竜美; 菅沼 和明; 藤来 洸裕; 鈴木 勝夫; 鈴木 博*; 仲田 守浩*; 細川 英洸*; 小野瀬 勇一郎*; 渡辺 泰広; 篠崎 信一; et al.
JAEA-Technology 2026-003, 27 Pages, 2026/03
JAEA-Technology-2026-003.pdf:1.3MB
加速器冷却水設備配管系統は異なる金属で構成されることも多いため電蝕が不可避である。本試験では、まず無酸素銅と炭素鋼の間で電蝕が起こること、またこれまで使用されてきた防錆剤ではその電蝕の抑制ができないことを確認した。次に新たに導入した防錆剤による電蝕の抑制を確認した。また新しい防錆剤に変更することにより、補給水の節水および防錆剤コスト削減が実現できた。
中川 創平; 株本 裕史; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 池亀 拓麻; 加藤 佑太; 中村 暢彦
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1034 - 1038, 2026/03
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビーム等を用いた核物理、核化学、原子物理、材料照射などの各分野で利用されている。本発表では、2024年度における加速器の運転・整備状況及びビーム利用開発等について報告する。2024年度の運転状況は、例年よりも運転日数が減少傾向となった。静電加速器の絶縁ガスとして六フッ化硫黄ガス(SF
)を使用しており、高圧ガス施設の定期自主検査において貯槽の開放検査のために整備期間を長く要したこと、空調系制御盤のトランスの焼損(火災)が発生し、対応に時間を要したこと、絶縁ガスを冷却する冷凍機が故障し、運転を行えなくなったことが主な原因である。整備関係では、高電圧端子に設置されているECR(Electron Cyclotron Resonance)イオン源のオーバーホール及び新規イオン用のガスの搭載を行った。加速器の開発として、高速中性子により制御系のエラーが発生している可能性があるため、パラフィンによる高速中性子の遮蔽効果を確認する測定を行い、中性子数を半数程度に減らすことができることを示唆する結果を得た。新規利用分野のための設備導入として、低フラックスビームの照射設備を整備した。近年、人工衛星を始めとする宇宙用機器に使用する半導体等へイオンビームを照射するソフトエラー試験などの需要が高まっている。100cpsの低フラックスビームを、数cm
で一様に照射する必要があり、利用者と共同でビーム制御・診断、照射チャンバーの設置等の試験準備を行った。
Noh, S.*; 菅原 章秀*; 石原 尚昌*; 小西 隆士*; 上田 祐生; 元川 竜平; 高島 義徳*; 宇山 浩*
Advanced Science (Internet), p.e76110_1 - e76110_15, 2026/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)Visualizing mechanical stress in soft materials is highly desirable, yet real-time optical readouts remain difficult using conventional sensing approaches, as mechanophore-based systems typically require large-force, threshold-type activation with slow recovery. Herein, we report supramolecular hydrogels that enable continuous and reversible visualization of mechanical stress in real time via stretch-induced phase separation. Mechanical stimuli are converted into a distinct network state transition by exploiting host-guest complexes between 
-cyclodextrin (-CD) and adamantane (Ad) as supramolecular switches. In this design, guest-functionalized polymers undergo an on-off transition between hydrated and dehydrated states via host-guest complexation and decomplexation. The responsive polymers were incorporated into the hydrogel network via supramolecular bonds that function as reversible cross-links and molecular switches, enabling the formation of phase-separation domains. Upon stretching, the hydrogels exhibited macroscopic transition from transparent to opaque owing to phase separation of the responsive domains. The opacity changed linearly and reversibly with applied stress, attributable to the sacrificial and reversible supramolecular switches, enabling visualization of stress distributions. This design principle offers a direction to spatiotemporally resolved mapping of mechanical states in hydrogels with an intuitive, instrument-free readout, providing a foundation for safer operation, condition monitoring, and timely intervention in soft material systems.
柴田 基樹*; 竹中 幹人*; 元川 竜平; 熊田 高之; 上田 祐生; 宮崎 司*; 中西 洋平*; 阿部 淳*; 岩瀬 裕希*; 柴山 充弘*; et al.
Polymer, 340, p.129203_1 - 129203_7, 2025/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Polymer Science)The development of effective plastic degradation methods is crucial to address environmental pollution. Hydrothermal liquefaction using near-critical water is a promising technology, but the fundamental dissolution and decomposition mechanisms remain poorly understood. This study investigates the thermodynamics of a polystyrene (PS)/water system under near-critical conditions to elucidate this mechanism. We performed in situ small-angle neutron scattering (SANS) to observe the swelling of PS particles in deuterated water (D
O) at various temperatures under pressures of 10 MPa and 25 MPa. By applying the 
(FHS) theory to the swelling data, We quantitatively determined the Flory-Huggins interaction parameter as a function of temperature and pressure by applying the FHS theory to the swelling data. Based on these results, we constructed a phase diagram of the PS/DO system. The diagram reveals that miscibility increases with increasing pressure. This work provides a thermodynamical properties of water solutions of polymers under near-critical conditions for optimizing industrial hydrothermal recycling processes.
渡邉 拓*; 前島 結衣*; 上田 祐生; 元川 竜平; 高畠 愛*; 武田 真一*; 不動寺 浩*; 岸川 圭希*; 桑折 道済*
Langmuir, 41(34), p.22762 - 22773, 2025/09
被引用回数：5 パーセンタイル：52.00(Chemistry, Multidisciplinary)メラニン粒子の集合構造、つまりメラニンポリドーパミン(PDA)層で被覆されたコロイド粒子は、鮮やかな構造色を作り出す。PDA層の厚さは粒子の配列や光学特性に影響を与えるが、その根本的なメカニズムについては議論が続いている。我々は、PDAの水膨潤特性が、溶液中でのこれらの粒子の分散と凝集を支配する重要な要因であることを実証した。乾燥状態と湿潤状態の詳細な比較から、PDA層は水分子を容易に吸収し、厚い層では著しい膨潤を引き起こすことが明らかになった。PDA層の膨潤は、粒子が水中で分散したままか、部分的に凝集したままかを決定し、最終的には水が蒸発した後の乾燥状態での粒子配列を制御した。これらの知見は、コロイド粒子の自己組織化に関する洞察を提供し、周期的な粒子秩序を調整する戦略を提供する。この特徴は、光学技術やセンシング技術における様々な応用にとって極めて重要である。
平田 芳信*; 金子 文俊*; Radulescu, A.*; 西津 貴久*; 勝野 那嘉子*; 今泉 鉄平*; 元川 竜平; 熊田 高之; 中川 洋
Journal of Applied Glycoscience, 72(1), p.7201102_1 - 7201102_9, 2025/02
SANS/FTIR-ATR同時測定システムを用いて、逆分解過程におけるジャガイモデンプンの複数の構造変化を記録した。SANSパターンでは、肩のようなピークが時間とともに顕著になる。二重らせん構造が整然と並んだ量を示すピーク強度Imaxは時間の経過とともに増加し、レトログラデーションによってデンプンがナノスケールで整然と再構築されたことが示された。FTIR-ATRスペクトルでは、1042cm
と1016cmの吸収の比率が増加し、デンプンの短距離秩序構造の量が逆行分解中に増加したことが示された。
の平衡値の半分を得るまでの時間は、Imaxのそれよりも大きかった。デンプンの短距離秩序構造の変化は、ナノ構造の変化よりも先に収束することが観察された。これらの結果は、二重らせん構造がアミロペクチン側鎖によって最初に形成され、その後、これらの二重らせん構造が整然と配列することを示している。
菅沼 和明; 関山 喜雄*; 本田 智幸*; 出井 竜美; 鈴木 勝夫; 藤来 洸裕; 鈴木 博*; 仲田 守浩*; 細川 英洸*; 渡辺 泰広; et al.
Proceedings of 21st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.738 - 740, 2024/10
J-PARC加速器では、無酸素銅が電磁石等の機器材料として多用されている。一方、放射線場においては、機器の冷却に使用する純水は、防食防止のための添加剤が使用出来ない。加速器機器では、冷却配管の多くを占める銅配管の内表面を腐食させていると思われる事例が散見されている。たとえば、原子力分野の防食腐食材料研究では、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液と耐食材料による研究が盛んではあるが、純水と銅材料の防食腐食の文献は少ない。これは、一般的に銅材料が使用される業界が限られるからではないだろうか。加速器特有と言っても良いかもしれない純水と銅材料の防食腐食の試験方法と評価方法を検討したところ、薄膜を用いた腐食試験と統計手法を用いた評価が考えられた。本報告では、これまでの腐食評価の取り組みを報告するとともに、立上げ初期の段階ではあるが、新しい取り組みである薄膜を用いた腐食試験について現状報告をおこなう。
株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 池亀 拓麻; 加藤 佑太; 石崎 暢洋; et al.
Proceedings of 21st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1165 - 1169, 2024/10
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビーム等を用いた核物理、核化学、原子物理、材料照射などの各分野で利用されている。本発表では、2023年度における加速器の運転・整備状況及びビーム利用開発等について報告する。2023年度の運転状況としては、例年よりも運転日数が減少傾向となった。当施設は1982年より運転開始しているが、建屋のインフラの一つである水配管が経年劣化し、一部を更新するための工事に日数を要したためである。また、静電加速器の絶縁ガスとして六フッ化硫黄ガス(SF
)を使用しているが、経年劣化した一部のバルブの更新に日数を要したことも運転日数が減少した理由の一つである。整備関係では、実験室へビーム輸送するための振分電磁石の電源の故障が発生し、パワーモジュール素子の交換を行って復旧した。その他には、イオン源周辺の初段加速用の高圧電源(ターミナルECRイオン源の20kV電源、負イオン源の240kV電源)の故障が発生し、それぞれ素子交換等の修理を行って運転を継続した。また、ビーム利用開発としては、近年、宇宙用機器に使用する半導体等へイオンビームを照射するソフトエラー試験の需要が高まっている。当施設としても、それらの需要に応えるために、試験に必要となる照射用チャンバー等の機器類やビームライン配置の検討を開始した。
松井 泰; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 株本 裕史; 遊津 拓洋; 乙川 義憲; 池亀 拓麻; 中川 創平; 加藤 佑太; 石崎 暢洋; et al.
第36回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.17 - 21, 2024/06
当施設には20UR型ペレトロンタンデム加速器(最大電圧約18.5MV)が設置されており、核物理、核化学、材料照射などの研究に利用されている。2023年度の加速器の運転日数は110日で、利用運転における最大電圧は16.8MVであった。加速したイオン種は16元素(分子を含め22種)であり、うち高電圧端子内のECRイオン源からのビームが45.3%を占めた。本研究会では2023年度の加速器の運転および整備状況、トラブル対応等について報告する。
熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.
波紋, 34(2), p.50 - 53, 2024/05
本研究では、スピンコントラスト変調小角散乱法を用いてグルコース濃厚糖溶液を急冷すると氷結晶は平面上になり、その厚みは氷晶生成臨界半径と同程度の数ナノメートルしかないことを明らかにした。本研究は、グルコース分子が氷結晶の特定面に付着してその方向の成長を完全に止めてしまうことを示唆している。
藁科 友朗*; 佐藤 朝子*; 比内 浩; Shaikhutdinov, N.*; Shagimardanova, E.*; 森 宙史*; 玉木 聡志*; 斎藤 元文*; 眞田 幸尚; 佐々木 祥人; et al.
Applied and Environmental Microbiology, 90(4), p.e02113-23_1 - e02113-23_23, 2024/04
被引用回数：2 パーセンタイル：20.55(Biotechnology & Applied Microbiology)A major incident occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station following the tsunami triggered by the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake in March 2011, whereby seawater entered the torus room in the basement of the reactor building. Here, we identify and analyze the bacterial communities in the torus room water and several environmental samples. Samples of the torus room water (1 
10
Bq
Cs/L) were collected by the Tokyo Electric Power Company Holdings from two sampling points between 30 cm and 1 m from the bottom of the room (TW1) and the bottom layer (TW2). A structural analysis of the bacterial communities based on 16S rRNA amplicon sequencing revealed that the predominant bacterial genera in TW1 and TW2 were similar. TW1 primarily contained the genus Limnobacter, a thiosulfate-oxidizing bacterium. 
-Irradiation tests on Limnobacter thiooxidans, the most closely related phylogenetically found in TW1, indicated that its radiation resistance was similar to ordinary bacteria. TW2 predominantly contained the genus Brevirhabdus, a manganese- oxidizing bacterium. Although bacterial diversity in the torus room water was lower than seawater near Fukushima, 
70% of identified genera were associated with metal corrosion. Latent environment allocation - an analytical technique that estimates habitat distributions and co-detection analyses - revealed that the microbial communities in the torus room water originated from a distinct blend of natural marine microbial and artificial bacterial communities typical of biofilms, sludge, and wastewater. Understanding the specific bacteria linked to metal corrosion in damaged plants is important for advancing decommissioning efforts.
熊田 高之; 元川 竜平; 大場 洋次郎; 中川 洋; 関根 由莉奈; Micheau, C.; 上田 祐生; 杉田 剛; 美留町 厚; 佐々木 未来; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1776 - 1783, 2023/12
被引用回数：31 パーセンタイル：98.31(Chemistry, Multidisciplinary)既存のメイン検出器および高位置分解能フォトマル検出器に加えて新規に導入した前面検出器を組み合わせることにより、波数0.002nmから6nmにわたる散乱を3つの光学機器配置により切れ目なく測定できるようになった。またグラフィカルユーザーインターフェースの導入と併せて装置のユーザビリティが大幅に向上した。
柴田 基樹*; 中西 洋平*; 阿部 淳*; 有馬 寛*; 岩瀬 裕希*; 柴山 充弘*; 元川 竜平; 熊田 高之; 高田 慎一; 山本 勝宏*; et al.
Polymer Journal, 55(11), p.1165 - 1170, 2023/11
被引用回数：6 パーセンタイル：30.54(Polymer Science)Marine ecosystem degradation due to micro plastics is a significant environmental problem, as acknowledged by Sustainable Development Goal 14. Decomposition of plastics using near critical or supercritical water is one of the promising methods to reduce micro plastics. To attain the optimization of the method for improving environmental friendliness, it is necessary to clarify the structural change of materials during the process. We, thus, investigated the decomposition processes of polystyrene particles dispersed in deuterated water (DO) during heating under near critical or supercritical conditions by using in situ small-angle neutron scattering. Under subcritical conditions, the PS particles were swollen by DO due to increased compatibility with temperature. Near the critical point in subcritical conditions, the cleavage of PS chains in the particles occurred, so that the swollen ratio was much enhanced though the PS particles kept their shapes. In a supercritical condition, the PS particles were degraded into oil including oligomers or monomers and the phase-separated structures with styrene-rich and DO-rich regions.
沓掛 健一; 松田 誠; 中村 暢彦; 石崎 暢洋; 株本 裕史; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 阿部 信市
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1080 - 1084, 2023/11
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビームを用いた核物理、核化学、原子物理、材料照射研究などの各分野で利用されている。2022年度も放電が頻発するため、最高加速電圧を約15MVに抑えて運転を継続した。2021年度以降、絶縁性能が劣化した機器類(セラミック製加速管や発電機駆動用アクリルシャフト等)の交換を行っており、2022年度はアクリルシャフト5本の交換を行ったが、加速電圧改善の根本的な解決には至っていない。2022年度発生した主な故障として、高電圧端子内ターボポンプの動作不良や90度偏向電磁石からの水漏れがあった。その都度、整備を行うことで施設の運転を継続しているが、今後、機器の経年劣化に対する抜本的な対策を検討する必要がある。発表では、2022年度における加速器の運転・整備状況等について報告する。
熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7638 - 7643, 2023/08
被引用回数：1 パーセンタイル：5.32(Chemistry, Physical)スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。
石崎 暢洋; 松田 誠; 中村 暢彦; 株本 裕史; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 阿部 信市
JAEA-Conf 2022-002, p.5 - 10, 2023/03
当施設は20UR型ペレトロンタンデム加速器で核物理,核化学,材料照射などの研究に利用されている。加速器の運転日数は141日で、利用運転における最高加速電圧は16.3MVであった。実験に使用されたイオン種は16元素(分子を含め23種)であり、その内、高電圧端子内イオン源(ターミナルECRイオン源)からのビームが38%を占めた。定期整備は夏季に1回実施し、SF6高圧ガス製造施設の定期検査のほか、タンク内のターミナル部のイオンポンプの素子交換、ECRイオン源の分解整備、ターミナル発電機の分解整備などを行った。また、絶縁性能が劣化した低エネルギー側加速管3.5MVユニット分(7本)を交換し、加速電圧の回復を図った。運転期間中の故障修理としては、加速器入射部でビームが周期的に変動する現象が発生した。これは質量分析電磁石の磁場測定器(NMR)の回路の劣化が原因であった。発表では加速器の運転・整備状況等について報告する。
株本 裕史; 松田 誠; 中村 暢彦; 石崎 暢洋; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 阿部 信市
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1109 - 1113, 2023/01
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビーム等を用いた核物理,核化学,原子物理,材料照射などの各分野で利用されている。本発表では、2021年度における加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。当施設では近年、運転中の放電が頻発するため、加速電圧を約15MVと以前よりも低く抑えている。これは加速電圧に対する絶縁性能が必要な機器類(セラミック製加速管や発電機駆動用アクリルシャフト等)が経年劣化してきているためと思われる。2021年度には低エネルギー側加速管7本(3.5MV相当)とアクリルシャフト2本の交換作業を行い、絶縁性能の回復を図った。2020年度にも同様の交換作業を行っており、全体的に経年劣化が進んでいると思われることから、今後は抜本的な対策を検討する必要があると考えている。また、当施設では、現在の施設のアップグレードを行い、後継となる加速器を導入する計画の立案を行っている。超伝導加速器の技術を使用し、高エネルギー・高強度の重イオンビーム等を発生させるものであり、こちらの概要についても併せて報告する。
松田 誠; 田山 豪一; 石崎 暢洋; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 阿部 信市
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.394 - 398, 2021/10
原子力機構-東海タンデム加速器は最高加速電圧が約18MVの大型静電加速器であり、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの分野に利用されている。昨年度の利用運転日数は112日であり、主として核物理実験に利用された。最高加速電圧は15.4MVであった。4/205/7の期間は新型コロナウィルスの感染拡大防止のための出勤自粛により運転を休止した。その後、希少なRI標的であるEs試料を用いた実験が計画されていたため、所内研究者のみの条件で運転を再開し、制限解除と共に通常運転へと移行した。2020年度も2019年度に引き続きSF高圧ガス施設の液化貯槽の開放検査実施のため約3ヵ月を施設検査に充てることになり、その間運転を停止した。また、発電用回転シャフトの絶縁破壊などにより性能が劣化した低エネルギー側の加速管16本(8MV相当)を予備品と交換する作業も実施したため7月から12月までの長期の定期整備間となった。発表では加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。
三浦 大輔*; 熊田 高之; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 中川 洋; 大場 洋次郎; 大原 高志; 高田 慎一; 廣井 孝介; 森川 利明*; et al.
Journal of Applied Crystallography, 54(2), p.454 - 460, 2021/04
被引用回数：1 パーセンタイル：11.03(Chemistry, Multidisciplinary)山形大学が原子核物理実験用に開発した結晶試料の核スピン偏極技術を、スピンコントラスト偏極中性子回折測定法に展開し、水素核偏極化されたグルタミン酸を用いて粉末結晶試料中の水素の配向および凝集・分散などの構造情報を抽出できることを実証した。
熊田 高之; 元川 竜平; 中川 洋; 大場 洋次郎; 関根 由莉奈
波紋, 31(1), p.5 - 6, 2021/02
SANS-Jはナノからサブマイクロメートルの幅広い空間スケールの階層構造を決定することができる。その特徴の一点目は、速度選別機で切り出された高強度の中性子(10
neutrons/s/cm
)を用いることができる。二点目は、試料と透過した全ての中性子は色収差の影響を受けることなくレンズを用いて検出器上に集光することができる。そのため、散乱角0.01
に相当する波数Q=310
nmまでの散乱中性子を透過中性子と識別して検出し、実空間スケールでサブマイクロメートルの構造を決定することができる。三点目は、偏極中性子および偏極解析が使えることである。偏極中性子はマグネットと組み合わせて磁性体の磁気構造解析に利用できるほか、ソフトマテリアルにおいても偏極解析や後述するスピンコントラスト変調実験に利用することができる。PNOは、単色化結晶とアナライザー結晶の間に試料を挟んだBonse-Hart型熱中性子小角散乱装置である。その最大の特徴は、SANS-Jより一桁小さい最小波数310
nmまでの超小角散乱を測定し、実空間スケールで10um近くまでの構造を決定することができることである。
