Quasielastic neutron scattering probing H dynamics in the H conductors LaHO

玉造 博夢; 福井 慧賀*; 飯村 壮史*; 本田 孝志*; 多田 朋史*; 村上 洋一*; 山浦 淳一*; 倉本 義夫*; 佐賀山 基*; 山田 武*; et al.

Physical Review B, 107(18), p.184114_1 - 184114_8, 2023/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.184114

Using an incoherent quasi-elastic neutron scattering (QENS) technique, we investigate H dynamics in a series of oxyhydrides LaHO that exhibit characteristic high H conductivity. In the end member LaH ( = 0), two kinds of H dynamics are identified: the jump diffusion and the localized motion. The jump length in the jump diffusion mode increases with increasing . The localized motion is identified as a jump between the two inequivalent sites. These dynamics are corroborated by our molecular dynamical simulations. Our QENS data suggest that similar H dynamics occurs also in oxyhydrides LaHO ( 0), whose H concentration dependence is consistent with the previous measurement of ionic conductivity. We also discuss the possibility that LaHO is an example of H ion conductors governed by the concerted migration mechanism. The identified H dynamics is a key to understanding the anomalous hydrogen concentration dependence of the diffusion coefficient in lanthanum hydrides, which has been a longstanding mystery in this compound.

A 6464 cm area position-sensitive scintillation neutron detector as an alternative to helium-3 gas based detector

中村 龍也; 藤 健太郎; 本田 克徳; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨

Proceedings of 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2015), Vol.1, p.680 - 683, 2016/11

https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2015.7581899

波長シフトファイバとシンチレータを用いた検出器技術を基にして6464cmの大面積を有する2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。ピクセルサイズは大面積カバーに相当する2020mmに設計している。シンチレーション光は波長シフトファイバの両端から読み出す工夫を施している。プロトタイプ検出器による性能試験の結果、1.8波長の中性子に対する検出効率は約40%であり中サイズの有感面積(3232cm)であるものと同様であることを確認した。

An Empirical formula for calculating the spatial resolution of a wavelength-shifting fibre detector coupled with a ZnS/LiF scintillator for detecting thermal neutrons

中村 龍也; 藤 健太郎; 本田 克徳; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*

Journal of Instrumentation (Internet), 9(11), p.C11020_1 - C11020_7, 2014/11

https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/11/C11020

ZnS/LiFを用いた波長シフトファイバ型2次元シンチレータ中性子検出器において、シンチレータ内および波長シフトファイバ層内でのシンチレーション光の散乱による空間分解能の劣化寄与割合を分離測定により明らかとし、当該検出器の空間分解能を記述する実験式を導出した。得られた表式は試験検出器の空間分解能をよく再現することを示しその有効性を確認した。

Neutron-sensitive ZnS/BO ceramic scintillator detector as an alternative to a He-gas-based detector for a plutonium canister assay system

中村 龍也; 大図 章; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; 本田 克徳; 美留町 厚; 海老根 守澄; 山岸 秀志*; 高瀬 操; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.340 - 346, 2014/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.05.049

ヘリウム3ガス検出器の代替としてプルトニウム検認装置用に使用できるZnS/BOセラミックシンチレータ検出器を開発した。当該検出器はZnS/BOセラミックシンチレータを矩形状の光伝搬筐体内に対角配置しその両端に設置した光電子増倍管により中性子誘起の発光を収集するものでモジュラー構造を有する。有感面積30mm250mmをもつプロトタイプ検出器を試作し、中性子感度21.7-23.40.1cpsnv(熱中性子)、線感度1.1-1.90.210(Cs)、計数均一性6%、温度計数-0.240.05%/C(20-50C)の性能を確認した。

A Scintillator-based detector with sub-100-m spatial resolution comprising a fibre-optic taper with wavelength-shifting fibre readout for time-of-flight neutron imaging

中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 本田 克徳; 鈴木 浩幸; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 737, p.176 - 183, 2014/02

https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.11.034

A scintillator-based neutron-counting imaging detector with a sub-100-m spatial resolution was developed for energy-selective neutron imaging. The detector head of the detector comprised a thin ZnS/LiF scintillator screen, a fibre-optic taper and crossed wavelength-shifting (WLS) fibre arrays. The developed detector had a pixel size of 34 m 34 m, and exhibited spatial FWHM resolutions of 80 m and 61 m in the x and y directions, respectively. A small prototype detector demonstrated the capability of neutron imaging using Bragg edges of a Cu/Fe sample when using the pulsed-neutron source in the Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex.

Use of experimental results to model experiments; Bio-denitrification under geological disposal conditions

増田 薫*; 村上 裕*; 栗本 宜孝*; 加藤 修*; 加藤 晃*; 本田 明

SpringerPlus (Internet), 2, p.339_1 - 339_13, 2013/07

https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-339

使用済み燃料の再処理から発生する低レベル放射性廃棄物には硝酸塩を含むものがある。硝酸塩は可溶性の塩として存在し、微生物により還元され得る。本研究では、地層処分に対応する深部地下環境に存在し得るモデル有機物を用いた試験管実験が実施された。反応モデルが開発され、深部地下環境において実際の地下水と微生物を用いた実験結果の解析に用いられることにより検証された。解析結果は実験結果と良好な相関を示し、地層処分システムにおける微生物が介在する硝酸還元を理解することに寄与する。

高アルカリ性・高硝酸ナトリウム濃度条件における炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷挙動とそのモデル化

本田 明; 増田 薫*; 建石 剛*; 加藤 修*; 井上 博之*

材料と環境, 60(12), p.541 - 552, 2011/12

https://doi.org/10.3323/jcorr.60.541

高硝酸塩濃度条件での硝酸イオンと金属との化学的相互作用を理解し、既報のモデルを改良するために、閉鎖系で、高アルカリ性かつ高硝酸ナトリウム濃度の水溶液を用いた炭素鋼の浸漬試験及び自然浸漬電位の測定試験を実施した。修正したモデルを用いて解析し、自然浸漬電位,化学種量の変化の傾向及び化学種量の値自体ともおおむね再現することができた。

Recent R&D activities of negative-ion-based ion source for JT-60SA

池田 佳隆; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 小林 薫; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 海老沢 昇; 井上 多加志; 本田 敦; 河合 視己人; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1519 - 1529, 2008/08

https://doi.org/10.1109/TPS.2008.927382

JT-60SA用負イオンNBI加熱装置(N-NBI)は、加速エネルギー500keV, 10MW, 100秒入射の性能が求められている。JT-60SA用N-NBIの実現には、3つの課題解決が必要である。1つはイオン源の耐電圧の改善である。最近のイオン源の耐電圧試験から、大型加速管ではその電極面積の大型化に伴い長時間のコンディショニングと電界強度の設計裕度が必要であることが明らかとなった。2つ目は、電極及びビームラインの熱負荷の低減である。最近の研究によりビーム同士の空間電荷効果でビーム軌道が曲げられ電極に衝突し、熱負荷を増加していることが明らかとなった。これは空間電荷効果を考慮した3次元ビーム軌道計算に基づき電極構造を補正することで改善できる。3つ目は、100秒間の安定な負イオン生成である。このため負イオン生成に不可欠なプラズマ電極の温度制御方式を提案した。これらのR&Dを行い、JT-60SA用N-NBIのイオン源は2015年から改造を予定している。

炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷のモデル化

本田 明; 増田 薫*; 加藤 修*; 西村 務*; 建石 剛*; 今北 毅*

JNC TN8400 2005-023, 40 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-023.pdf:1.15MB

現在、再処理法としては国際的にPUREX法が主流であり、わが国においてもPUREX法が採用されている。このPUREX法によるプロセス廃液には、硝酸イオン(NO)が含まれているため、特別な処理工程を設けないかぎり放射性廃棄物の処分施設にも、NOがナトリウム塩等の易溶性の塩の形で持ち込まれる可能性がある。NOは酸化性の化学種であり、金属等の還元性の物質と反応して還元され、亜硝酸イオン(NO)やアンモニア/アンモニウムイオン(NH/NH NO)に化学形態が変化する可能性がある。TRU核種を含む廃棄物の処分の安全性を評価するためには、この硝酸塩及び硝酸塩を起源とする化学物質の処分システムに及ぼす影響について評価する必要がある。特にNHは放射性の金属元素とアンミン錯体を形成することで、当該放射性金属元素の溶解度やバリア材への収着性に影響を与える可能性があり重要である。これらの評価を行うためには、基礎情報としてNOの処分環境下における化学形態の変化を定量的に評価する必要がある。そこで、金属腐食及び微生物活動によるNOの化学的変遷の様子をモデル計算により評価した。本章では、このモデルのうち、金属腐食によるNOの化学的変遷に関する部分について示す。金属腐食によるNOの化学的変遷過程のモデル化に当たっては、NOの金属による還元反応による化学形態の変化について、実験的に反応機構及び反応速度を検討した。反応機構及び反応速度の検討は、ガラス密封容器(アンプル)による浸漬試験及びカソード動電位分極試験により行い、この検討結果に基づきNOの化学形態の変化をモデル化した。さらにカソード動電位分極試験、カソード定電位保持試験及び硝酸塩を含まない条件で実施したアンプル試験によりモデルパラメータを決定した。このモデル及びパラメータを用いて硝酸塩を含む水溶液を用いて実施したアンプル型浸漬試験の結果を解析し、モデル及びパラメータの妥当性を確認した。

ナトリウム過渡沸騰・燃料破損伝播試験のデータ処理プログラム(III); 保存用ファイルデータ解析コードSISCOの開発

恩田 薫*; 山口 勝久

PNC TN952 83-08, 258 Pages, 1983/12

PNC-TN952-83-08.pdf:205.61MB

ナトリウム過渡沸騰・燃料破損伝熱試験装置を用いて実施された試験で,低熱流束沸騰試験のように高精度のデータ処理を必要とするものに対して,能率良く計測情報をチェックしその結果を反映したデータ解析が容易にできるデータ処理コードSISCOを開発した。SISCOは大洗工学センター計算機室のM-190/200システムを用いることを前提とし,向システムの持つ会話型データ解析システムAXELのライブラリーを最大限利用するよう段計されている。処理形態上は,(1)BSISCO‥解析対象とするデータ・ベースをバッチ処理を主に用いて作成・更新する。(2)ISISCO‥AXELシステムの支援下で会話型データ解析を行う,の2つのサブシステムから成る。各種の要求に合せて,前者では7種のオプションが,後者では13種のコマンド・マクロが準備されているが,機能的には以下の2つの作業が行えるようになっている。 1)データ校正作業‥測定データの保存用ファイルに編集される計測情報を校正データの統計処理,作図確認によって決定し,データ再生に使用する。 2)データ解析作業‥保存用ファイルをもとに,多変量の総合的試験解析を行い,結果をグラフィッス出力する。 本コードの解析作業部分の大半は,全試験データに汎用的に適用できるユーティリティとして設計されている。これにより,(a)多信号時系列作図による試験概要把握,(b)軸(z)方向温度分布の過渡推移解析,(c)任意r-またはr-z断面での等温線分布解析,(d)多ラン間データ比較,等が行えるようになり,データの解釈を深めるために多大な寄与をすることが可能となった。