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論文

Criticality characteristics of MCCI products possibly produced in reactors of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

外池 幸太郎; 大久保 清志; 高田 友幸*

Proceedings of International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC 2015) (DVD-ROM), p.292 - 300, 2015/09

福島第一原子力発電所1$$sim$$3号機の原子炉には溶融炉心コンクリート相互作用(MCCI)を経て生じた多孔質の燃料デブリが相当量存在しているかもしれない。このような核分裂性物質を含む低密度のMCCI生成物は、中性子減速能が大きいことから、特に冠水状態において、臨界管理に十分に配慮しなければならない。本発表ではMCCI生成物の臨界特性を解析した結果を示すが、これは廃炉作業中の臨界リスク評価に資するものである。解析結果は、コンクリート中に結合したあるいはコンクリート中に閉じ込められた水分が、臨界の発生確率の観点及び冷却水への中性子毒物注入による影響緩和の実効性の観点で、リスクを押し上げることを示唆している。

論文

Fabrication of polymer optical waveguides for the 1.5-$$mu$$m band using focused proton beam

三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.

Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2012/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:96.61

Proton beam writing (PBW) is an attractive technique for next-generation micro-fabrication. We study the fabrication of optical waveguides of polymer materials using PBW. In this study, the optical waveguides of photorefractive polysilane "GLASSIA" was fabricated. The samples for the waveguides were prepared as follows; (1) An under-cladding layer of SiO$$_2$$ having a thickness of $$sim$$15 $$mu$$m was deposited on a Si substrate using radio-frequency sputtering. (2) A polysilane layer having a thickness of $$sim$$10 $$mu$$m was spin-coated onto the SiO$$_2$$ layer as a core layer. Optical waveguides were drawn by scanning a 1.7 MeV focused proton beam with $$sim$$1 $$mu$$m size and beam current of 50 pA which was produced by a submicron focused ion beam system connected with the 3 MV single-ended accelerator at JAEA. The drawing was carried out on the dose of 100, 200, 300 nC/mm$$^2$$ each. After the drawing, the sample surfaces were observed using an optical microscope and AFM. The observation result showed that the refractive index was changed and the cores of the waveguides were formed. We will report the details of above observation results in the conference. The change ratio of the refraction index will also be reported on the basis of the obtained result by inserting light ($$lambda$$ = 1.55 $$mu$$m) into the waveguide structure through a single-mode fiber.

論文

Fabrication of polymer optical waveguides for the 1.5-$$mu$$m band using focused proton beam

三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.

Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2011/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:2.48

Single mode straight waveguides for a wavelength of 1.55-$$mu$$m were, so far, fabricated using a proton beam writing (PBW) technique. We report the fabrication of Y-junction polymer waveguides with a polymethyl methacralate (PMMA) layers as the expansion of these straight waveguides using PBW in the conference. The PMMA layers consisted of an under-cladding layer of SiO$$_2$$ having a thickness of $$sim$$ 15-$$mu$$m deposited on an Si substrate, a PMMA layer having a thickness of $$sim$$ 10-$$mu$$m spin-coated onto the SiO$$_2$$ layer and a Y-junction waveguide with a width of 8-$$mu$$m in a PMMA core layer. The Y-junction waveguides with the angle of 2$$^{circ}$$ were drawn using the 1.7 MeV proton beam with 1-$$mu$$m in diameter and a beam current of 10 pA for a dose of 100 nC/mm$$^2$$. After spin-coating the PMMA layer with $$sim$$ 10-$$mu$$m thickness as an upper cladding on the irradiated PMMA layer, the near field pattern (NFP) of an 8-$$mu$$m-width Y-junction waveguide was observed using a tunable-wavelength laser. The observation showed that the fabrication of waveguide was succeeded because its waveguide was single mode and the intensity ratio between the two outputted lights was the almost same; 1:0.96. We also briefly report the next plans of the measurement of the refractive indices of proton-irradiated PMMA and SiO$$_2$$ films and the fabrication of a thermo-optic polymer switch based on a Mach-Zehnder interferometer waveguide.

報告書

連続エネルギモンテカルロコードMVP及びMCNPを使用する統合化燃焼計算コードシステム; SWAT3.1

須山 賢也; 望月 弘樹*; 高田 友幸*; 龍福 進*; 奥野 浩; 村崎 穣; 大久保 清志

JAEA-Data/Code 2009-002, 124 Pages, 2009/05

JAEA-Data-Code-2009-002.pdf:14.09MB

統合化燃焼計算コードシステムSWATは 我が国で広く利用される核計算コードSRACと、一点炉燃焼計算コードORIGEN2を組合せたシステムであり、使用済燃料中のウラン,プルトニウム,マイナーアクチニド,核分裂生成物の組成を評価するために利用されてきた。任意の幾何形状の燃料の燃焼を取り扱うことができ、実効断面積の作成にさまざまな近似を行う必要がない連続エネルギモンテカルロコードを燃焼計算に使用することには大きな利点がある。従来のSWATシステムの基本構想に基づいて、一点炉燃焼計算コードORIGEN2と我が国で広く利用されている連続エネルギモンテカルロコードMVPとMCNPを組合せた統合化燃焼計算コードシステムSWAT3.1を開発した。本レポートはSWAT3.1の概要と入力データの説明及び利用例を示す。

論文

Magnetic properties of U$$_2$$RhGa$$_8$$ and U$$_2$$FeGa$$_8$$

池田 修悟; 大久保 智幸*; 稲田 佳彦*; 常盤 欣文; 金子 耕士; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2015 - S2018, 2003/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:36.6(Physics, Condensed Matter)

Ce$$_2$$TIn$$_8$$(T: Co, Rh, Ir)は、Ceをベースとした重い電子系超伝導物質として、現在盛んに研究されている化合物である。しかしCeをUに置換したU$$_2$$TGa$$_8$$においては、U$$_2$$RuGa$$_8$$のみ化合物が発見、研究されており、まだまだ未知の化合物群である。われわれは、自己フラックス法により、遷移金属をRuからFeやRhに変えたU$$_2$$FeGa$$_8$$とU$$_2$$RhGa$$_8$$の化合物を初めて発見し、その単結晶育成に成功した。これらの単結晶を用い、比熱,電気抵抗,磁化率測定を行ったところ、両者ともパウリ常磁性で、電子比熱係数$$gamma$$が比較的大きい、重い電子系物質であることがわかった。

論文

Magnetic and Fermi surface properties of UTGa$$_{5}$$(T:Fe, Co and Pt)

池田 修悟; 常盤 欣文*; 大久保 智幸*; 山田 美音子*; 松田 達磨; 稲田 佳彦*; 摂待 力生*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 329-333(2), p.610 - 611, 2003/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:57.27(Physics, Condensed Matter)

UTGa$$_{5}$$(T:遷移金属)は、a軸に比べてc軸の格子定数が大きくなった正方晶の結晶構造をもつ化合物で、われわれは遷移金属を変えて系統的に磁性とフェルミ面を明らかにしてきた。その中でも今回われわれは、UTGa$$_{5}$$の単結晶育成にはじめて成功し、ドハース・ファンアルフェン効果測定を行った。その結果、準二次元的な4つの円柱状フェルミ面を観測した。これは結晶構造や、中性子散乱実験から求まった磁気モーメントの周期を考慮することで理解できる。現在まで、反強磁性状態でのバンド計算とドハース・ファンアルフェン効果の結果は、一致していなかった。しかし今回は、UTGa$$_{5}$$の反強磁性状態でのバンド計算は、ドハース・ファンアルフェン効果の結果と比較的よく一致していることがわかった。

論文

Quasi-two dimensional electronic state of the antiferromagnet UPtGa$$_5$$

池田 修悟; 常盤 欣文*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 山田 美音子*; 中村 仁子*; 杉山 清寛*; 金道 浩一*; 稲田 佳彦*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(3), p.576 - 581, 2003/03

 被引用回数:41 パーセンタイル:83.42(Physics, Multidisciplinary)

反強磁性UPtGa$$_5$$のフェルミ面の特徴を明らかにするためにドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定を行った。また高磁場磁化測定から磁気相図を明らかにした。dHvA実験からフェルミ面は、正方晶の[001]方向に長い4つの準2次元的なフェルミ面から形成されていることがわかった。この結果は、反強磁性構造を考慮に入れたバンド計算の結果とほぼ一致している。また10~24m$$_0$$ ($$m_0$$ : 電子の静止質量)の比較的大きなサイクロトロン有効質量を観測した。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of ferromagnetic URhGe$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Andrei, G.; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 大貫 惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1071 - 1074, 2003/02

URhGe$$_2$$はキュリー温度30Kの強磁性体である。近年斜方晶系,強磁性ウラン化合物における超伝導の発見が報告されているが、URhGe$$_2$$は、あらたな候補としての可能性が期待されている。われわれは、この物資の単結晶育成について初めて単結晶育成に成功した。磁化、抵抗測定の結果大きな異方性と、新たに25Kに異常を発見した。比熱測定の結果30K, 25Kいずれにおいてもラムダ型の比熱の振る舞いを示し、25Kにおける異常は、現段階で秩序変数は不明なものの相転移であることが明らかとなった。

論文

Single crystal growth and structural and magnetic properties of the uranium thernary intermetallic compound UCr$$_2$$Si$$_2$$

松田 達磨; 目時 直人; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 大久保 智幸*; 杉山 清寛*; 中村 仁子*; 金道 浩一*; 金子 耕士; 中村 彰夫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(1), p.122 - 130, 2003/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:56.14(Physics, Multidisciplinary)

われわれは、UCr$$_2$$Si$$_2$$の単結晶育成を初めて行なった。この物質について、温度約210K において高温の正方晶から三斜晶への構造相転移を示すことを明らかにした。また中性子回折実験によって低温における磁気構造を決定した。低温高磁場磁化測定ではメタ磁性転移が11.4Tで起きることを明らかにし、比熱測定からは電子比熱係数が約80mJ/K$$^2$$molと比較的重い電子系化合物であることを明らかにした。

論文

Single crystal growth and magnetic and electrical properties of an antiferromagnet UCr$$_2$$Si$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; 山本 悦嗣; 池田 修悟; 大久保 智幸*; 山田 美音子*; 中村 彰夫; 大貫 惇睦

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.225 - 228, 2002/11

UT$$_2$$X$$_2$$(T:遷移金属、X:Si, Ge)は、強相関電子系化合物として興味深い物性を示すことから、系統的に研究がなされてきている物質である。しかしながらこれらの物質は、ウランが国際規制物質であることから、純良な単結晶を用いた研究がなされていない物も多い。今回われわれはUCr$$_2$$Si$$_2$$の単結晶育成に初めて成功した。さらに抵抗率と帯磁率の温度依存性測定を行い、正方晶であるこの物質の異方性をあきらかにし、さらにこれまで報告されていた低温27Kの磁気転移以外に新たな相転移と思われる異常を210K近傍で発見した。

論文

Magnetic and Fermi surface properties of UPtGa$$_5$$

常盤 欣文; 池田 修悟*; 芳賀 芳範; 大久保 智幸*; 飯塚 知也*; 杉山 清寛*; 中村 彰夫; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 71(3), p.845 - 851, 2002/03

UFeGa$$_{5}$$はHoCoGa$$_{5}$$型の正方晶の結晶構造を持ち、磁気秩序を持たない常磁性体である。帯磁率の温度依存性は小さく、降温とともにわずかに増大する。われわれはこのUFeGa$$_{5}$$の純単結晶育成に初めて成功した。単結晶育成は自己フラックス法により行い、得られた単結晶の残留抵抗比は88であった。本研究では物理量の異方性及びフェルミ面の性質を明らかにするため電気抵抗、帯磁率及びde Haas-van Alphen(dHvA)効果の測定を行った。H//[001]付近では3つのブランチが観測された。このうち$$alpha$$ブランチは、その角度依存性から、CeIrIn$$_{5}$$などにおいても見られる円柱状フェルミ面からの寄与と思われる。また、観測されたブランチのサイクロトロン質量は比較的大きく、2.4~9.9m0であった。

論文

Magnetic and Fermi surface properties of UPtGa$$_5$$

常盤 欣文; 池田 修悟*; 芳賀 芳範; 大久保 智幸*; 飯塚 知也*; 杉山 清寛*; 中村 彰夫; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 71(3), p.845 - 851, 2002/03

 被引用回数:40 パーセンタイル:82.33(Physics, Multidisciplinary)

自己フラックス法によってUPtGa$$_5$$の純良単結晶を育成し、磁化率,電気抵抗,比熱及びde Haas-van Alphen (dHvA)効果の測定を行った。磁化率と電気抵抗測定によって26Kに反強磁性転位を発見した。dHvA効果の測定では6つのブランチの検出に成功し、二次元フェルミ面の存在を明らかにした。サイクロトロン有効質量は10$$sim$$24$$m_{rm 0}$$と、やや重いことがわかった。比熱測定によって得られた電子比熱係数は$$gamma$$=57mJ/K$$^2cdot$$molであった。

口頭

大型高速炉におけるTOP型事象時の燃料温度に対する出力歪の影響検討

川島 克之; 上羽 智之; 大久保 努; 水野 朋保; 根本 潤一*

no journal, , 

FaCTプロジェクトでは、将来的なFBR実用時期を見据えて安全評価手法の合理化を進めている。高速炉炉心の過渡事象解析手法として、従来より、炉心核動特性は一点近似動特性モデル、熱流動特性は多チャンネル・単ピン伝熱流動解析モデルに基づく解析コードが使用されてきた。本研究では、大型MOX燃料高内部転換型炉心において、TOP型事象(制御棒引抜事象)時の燃料温度に対する出力歪の影響を検討し、その考慮の有用性を示した。

口頭

Fabrication of PMMA film waveguides utilizing proton beam writing

三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; et al.

no journal, , 

Mach-Zehnder interferometer (MZI) type thermo-optic switches are recently increasing the importance in the fields, such as optical fiber telecommunication and optical interconnection. The optical waveguides using planar polymers are developed as a component of MZI. On the other hand, proton beam writing (PBW), which is a direct-writing technique, has recently attracted much attention as a next generation micro-fabrication technology. In this paper, the fabrication of the optical waveguides was tried to be directly drawn using the PBW technique in a thin polymethyl methacrylate (PMMA) layer spin-coated on a Si substrate because the refractive index of PMMA was increased by proton beam irradiation. As a result of this study, we demonstrated that the straight-line and the Y-junction PMMA film waveguides were successfully fabricated using PBW from the observation of working as a first single-mode at $$lambda$$=1.55 $$mu$$m for long-haul optical fiber telecommunication systems. We will present that the fabrication results of the optical waveguides and future plans in the conference.

口頭

破損した燃焼燃料の臨界安全評価; 構造材の影響

大久保 清志; 須山 賢也; 鹿島 陽夫; 外池 幸太郎; 高田 友幸*

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の廃炉において破損燃料を取出す際には、臨界安全評価が必要である。2012年春の学会発表では破損燃料中の含水率の変動が中性子増倍率に大きな影響を与えることを示した。今回は破損燃料に混入していると予想される各種構造材(ジルカロイ2,鉄,コンクリート)の中性子増倍率に与える影響を示す。前回は含水率をパラメータとして臨界計算を行ったが、本発表では水が構造材に置き換わっていく際の中性子増倍率の変化を評価した。破損燃料中の水を鉄に置き換えた場合、最も無限増倍率が減少する。ジルカロイ2は鉄に比べ吸収断面積が小さいので減少度合いは鉄に比べ緩やかであるが、置き換える体積割合が100%になると鉄の場合とほぼ一致する。コンクリートの場合、増倍率の減少は鉄・ジルカロイ2に比べはるかに小さい。これはコンクリートに含まれる水素の減速効果によるものであり、コンクリートが混合した燃料の取り扱いには注意が必要である。また、構造材を反射体とした場合の効果についても評価を行った。

口頭

Study on actinide burning by fast reactor

大木 繁夫; 大久保 努; 安部 智之

no journal, , 

After the accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, re-examination of national energy strategy including nuclear energy has proceeded in Japan. Additionally, there are much more interests about the management of radioactive waste from the nuclear power generation. Regarding this situation, "the study for reducing the quantity and toxicity of radioactive waste" has recently been discussed in relation to the experimental planning of the prototype FBR, Monju. Based on the accumulated knowledge of the conventional FBR research and development, the study on actinide burning FR has been performed in JAEA. The basic characteristics in reactor physics are compared between FBR and FR. Based on the result of parametric survey calculations on FR core specifications, the relationships between core performances and Pu/MA transmutation characteristics are discussed. The foreseen experimental program using Monju etc. in support of the actinide burning FR core design is also explained briefly.

口頭

MCCI生成物の臨界量評価

外池 幸太郎; 大久保 清志; 高田 友幸*

no journal, , 

福島第一原子力発電所では大規模な炉心損傷・溶融の結果、溶融炉心が格納容器のコンクリート床まで落下し、溶融炉心コンクリート相互作用(MCCI)を起こした可能性がある。MCCI生成物は、臨界となる可能性が既に指摘されており、臨界安全管理が必要である。本報告では管理に用いる基礎データとして、残留$$^{235}$$U濃縮度、ウラン・コンクリート混合比、水分含有量を変化させてMCCI生成物の臨界量を系統的に評価した結果を報告する。14GWD/t燃焼したBWR集合体の平均組成に基づく臨界量も示す。

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