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論文

Stability of $$gamma$$' precipitates in nickel based oxide dispersion-strengthened superalloys under high-temperature and heavy irradiation conditions

金野 杏彩; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 近藤 創介*; 橋冨 興宣*; 木村 晃彦*

Materials Transactions, 60(11), p.2260 - 2266, 2019/11

 被引用回数:0

次世代高温ガス炉は、過酷な温度・照射条件が想定されており、その炉心材は1000$$^{circ}$$C・100dpaもの条件を満たす必要がある。そこで、更なる高温強度実現のため、Feよりも高温強度に優れるNi基合金が候補材として挙げられている。その中でもNimonicPE16は有力な候補材の一つであるが、650$$^{circ}$$C・50dpaの条件で$$gamma$$'相の溶解・結晶粒界への再析出による強度低下と脆化が生じてしまうため、更なる耐照射性の向上が必要とされている。そこで、本研究では、$$gamma$$'相析出型Ni基超合金に酸化物粒子を分散させることでこれまでのNi基合金を凌駕する$$gamma$$'析出型Ni基ODS超合金(MS4)を開発し、高温重照射影響を評価することを目的とした。イオン照射実験は600$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cの温度範囲で100dpaの条件で行われた。照射後、$$gamma$$'相は600$$^{circ}$$CではCuboidalな形状を維持したまま、800$$^{circ}$$Cでは形状が崩れながらも成長していることが判明した。これはNHMモデルに基づく成長速度式から説明されるが、1000$$^{circ}$$Cにおいては、照射全域に$$gamma$$'相が析出しており800$$^{circ}$$Cまでとは全く異なる現象が起こることが明らかとなった。本研究では、新たに$$gamma$$'相の照射下挙動のモデル化を試みた。

論文

Ultra-high temperature tensile properties of ODS steel claddings under severe accident conditions

矢野 康英; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 大塚 智史; 井上 利彦; 加藤 章一; 古川 智弘; 上羽 智之; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 487, p.229 - 237, 2017/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:4.31(Materials Science, Multidisciplinary)

シビアアクシデント時におけるODS鋼被覆管とラッパ管材料の引張特性を調べることを目的に、室温から融点近傍の1400$$^{circ}$$Cまでの引張試験を実施した。900$$sim$$1200$$^{circ}$$Cまでの超高温での引張特性は他の炉心材料と比較し優れた特性を有していたが、それ以上の超高温温度域になると急激な特性低下が認められた。この強度低は、$$gamma$$/$$delta$$変態を伴って、変形メカニズムが伸びの低下を伴う粒界すべりに変化することに起因すると考えられる。一方、12Cr-ODS鋼とFeCrAl-ODS鋼では、1200$$^{circ}$$C以上でも急激な低下は生じず、高い強度を維持していた。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成25$$sim$$28年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」を含む。

論文

Consideration of the oxide particle-dislocation interaction in 9Cr-ODS steel

井尻 佑太*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; Yu, H.*; 大塚 智史; 阿部 陽介; 松川 義孝*

Philosophical Magazine, 97(13), p.1047 - 1056, 2017/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:80.81(Materials Science, Multidisciplinary)

室温でのTEM内引張その場観察により、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の相互作用について調べた。測定した酸化物粒子の障害物強度($$alpha$$)は高々0.80で平均は0.63だった。いくつかの粗大化した粒子の周辺には転位ループが観察された。Orowan機構による応力評価式に基づく障害物強度は実験データの平均値とほぼ等しいことが分かった。交差すべり系の相互作用のみならず、Orowan機構が9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の主な相互作用機構であると考えられる。

論文

Effect of the dilation caused by helium bubbles on edge dislocation motion in $$alpha$$-iron; Molecular dynamics simulation

阿部 陽介; 都留 智仁; Shi, S.*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(10), p.1528 - 1534, 2016/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:47.67(Nuclear Science & Technology)

高エネルギー中性子照射により形成されるボイドやヘリウム(He)バブルなどのナノ欠陥は照射材料の機械特性を劣化させることが知られている。本研究では、分子動力学法を用いて$$alpha$$鉄中での刃状転位の運動に対するHeバブルによる障害物強度を評価した。温度300Kと500Kの場合について、2nmと4nmのHeバブルに対してヘリウム/空孔(He/V)比をそれぞれ0-1の範囲で変化させた。その結果、両温度において、He/V比が0-0.5程度までは障害物強度は増加し、それ以上のHe/V比の増加によって障害物強度は減少することが分かった。各バブルサイズ・He/V比・温度に依存してHeバブルにより生じる格子歪み量と障害物強度に相関があることが分かった。

論文

Dipole tracer migration and diffusion tests in fractured sedimentary rock at Horonobe URL

田中 真悟*; 横田 秀晴; 大野 宏和; 中山 雅; 藤田 朝雄; 瀧谷 啓晃*; 渡辺 直子*; 小崎 完*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

In-situ dipole tracer migration tests were conducted at the G.L.-250 m gallery of the Horonobe URL. Laboratory experiments were also conducted to determine the apparent diffusivity (${{it D$_{a}$}}$) and sorption coefficients (${{it K$_{d}$}}$) of cesium and water (HTO) in the rock taken at the gallery to evaluate the performance of Wakkanai formation as natural barrier. The breakthrough curves of non-sorbing tracer (Uranine) obtained at the in-situ dipole tracer migration tests were well described by a dual-channel model in which one-dimensional advection dispersion was taken in account. This suggests that the tracers migrate through at least two different pathways in the fracture. The breakthrough curves also indicated that the peak concentration of the sorbing tracer (cesium) was much smaller than that of the non-sorbing tracer (Uranine), suggesting that the Wakkanai Formation has a high sorptive and low diffusive properties for cesium. The ${{it D$_{a}$}}$ value obtained for cesium was about 3E-12 m$$^{2}$$/s, which is significantly smaller than that of water (3E-10 m$$^{2}$$/s), and the ${{it K$_{d}$}}$ value of cesium was determined to be about 5E-2 ml/g.

論文

Genome analysis of the high temperature tolerant mutant of ${it Bradyrhizobium japonicum}$ USDA110 generated by ion-beam irradiation

武田 喜代子*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*; 大野 豊; 大津 直子*; 横山 正*

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 120, 2015/03

Major constraint of biofertilizer utilization in agricultural practice is a viability loss of beneficial microorganisms in biofertilizers by high temperature stress during both storage and transportation. Therefore, we have tried to improve high temperature tolerance of ${it Bradyrhizobium japonicum}$ USDA110 using carbon-ion beams accelerated by an AVF cyclotron at TIARA. Consequently, we have obtained a high temperature tolerant mutant that can maintain a high survival rate at 42 $$^{circ}$$C for at least 7 days in yeast-mannitol broth medium, and named it as M14. The genome sequence of M14 was determined by a whole-genome shotgun strategy. The acquirement of high temperature tolerance in M14 could be attributed to 18 base mutations and/or a large-scale inversion (1.27 Mb). In the future, we will conduct further analysis on these mutations in order to decipher the molecular mechanisms of high temperature tolerance of M14.

論文

Synthesis of bubble dispersion strengthened copper by using pyrolysis gases of Poly (methyl methacrylate)

Shi, S.*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 阿部 陽介

Materials Science & Engineering A, 617, p.61 - 65, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.71(Nanoscience & Nanotechnology)

放電プラズマ焼結による有機高分子の熱分解ガスを利用したCu基バブル分散強化合金を作製した。Cuマトリクス中に平均直径14nmのバブルが119nm間隔で分散形成された。バブルによる転位ピン止め効果により、ビッカース硬さは純Cuに比べて400MPa高くなることが分かった。

論文

From laboratory to field; ${it OsNRAMP5}$-knockdown rice is a promising candidate for Cd phytoremediation in paddy fields

高橋 竜一*; 石丸 泰寛*; Shimo, H.*; Bashir, K.*; 瀬野浦 武志*; 杉本 和彦*; 小野 和子*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; et al.

PLOS ONE (Internet), 9(6), p.e98816_1 - e98816_7, 2014/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:26.29(Multidisciplinary Sciences)

Previously, we reported that OsNRAMP5 functions as a manganese, iron, and cadmium (Cd) transporter. The shoot Cd content in ${it OsNRAMP5}$ RNAi plants was higher than that in wild-type (WT) plants, whereas the total Cd content (roots plus shoots) was lower. For efficient Cd phytoremediation, we produced ${it OsNRAMP5}$ RNAi plants using the natural high Cd-accumulating cultivar Anjana Dhan (A5i). Using a positron-emitting tracer imaging system, we assessed the time-course of Cd absorption and accumulation in A5i plants. Enhanced $$^{107}$$Cd translocation from the roots to the shoots was observed in A5i plants. To evaluate the phytoremediation capability of A5i plants, we performed a field experiment in a Cd-contaminated paddy field. The biomass of the A5i plants was unchanged by the suppression of ${it OsNRAMP5}$ expression; the A5i plants accumulated twice as much Cd in their shoots as WT plants. Thus, A5i plants could be used for rapid Cd extraction and the efficient phytoremediation of Cd from paddy fields, leading to safer food production.

論文

炉内トリチウム

上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09

特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータから$$^{13}$$CH$$_{4}$$を注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上に$$^{13}$$Cが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及び$$^{13}$$CとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわち$$^{13}$$CH$$_{x}$$, x=1$$sim$$4の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,33

朝倉 伸幸; 芦川 直子*; 上田 良夫*; 大野 哲靖*; 田辺 哲朗*; 仲野 友英; 増崎 貴*; 伊丹 潔; 河野 康則; 川端 一男*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 87(7), p.485 - 486, 2011/07

2011年の5月に2つのITPAトピカルグループの会合が開催された。「スクレイプオフ層とダイバータ物理」トピカルグループはフィンランドで、及び「計測」トピカルグループはオランダで、それぞれ単独で会合を開催した。日本側ITPA委員から合計8名が出席し、活発な議論を行った。それぞれのトピカルグループの次回会合予定(それぞれ2012年1月、及び2011年10月)もあわせて示した。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,28

朝倉 伸幸; 仲野 友英; 増崎 貴*; 芦川 直子*; 上田 良夫*; 田辺 哲朗*; 大野 哲靖*

プラズマ・核融合学会誌, 86(2), P. 124, 2010/02

第13回ITPA「SOLダイバータ物理」トピカルグループ会合の概要を報告した。

論文

核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開,3; 核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発

大宅 薫*; 井内 健介*; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 川島 寿人; 星野 一生; 畑山 明聖*; 藤間 光徳*; 冨田 幸博*; 河村 学思*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.695 - 703, 2009/10

平成19年度より採択された文部科学省科学研究費特定領域「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」の中の6研究項目の一つである「核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発」に関して、研究目的,研究開発の現状及び今後の課題について述べる。特に、(1)炉内プラズマ中のトリチウム輸送と対向壁への蓄積と放出,(2)ダスト粒子の炉内プラズマ中の挙動とトリチウム蓄積,(3)プラズマ対向材料のトリチウム蓄積と放出にかかわるモデル構築,コード開発及びシミュレーションの現状を紹介する。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,24

井戸村 泰宏; 吉田 麻衣子; 矢木 雅敏*; 田中 謙治*; 林 伸彦; 坂本 宜照; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 相羽 信行; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(12), p.952 - 955, 2008/12

2008年の秋季に、ITPAに関する6つの会合(「輸送と閉込め物理」,「周辺及びペデスタル物理」,「MHD安定性」,「統合運転シナリオ」,「高エネルギー粒子物理」,「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」)が開催された。前回までのグループが再編成されグループ名も改称されるとともに、新議長,新副議長が就任し、各国の委員も更新された。各会合の詳細と次回会合の予定(開催日程,場所)等を報告する。

論文

Rice plants take up iron as an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and as Fe$$^{2+}$$

石丸 泰寛*; 鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 鈴木 一正*; 中園 幹生*; 小林 高範*; 和田 泰明*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; et al.

Plant Journal, 45(3), p.335 - 346, 2006/02

 被引用回数:343 パーセンタイル:0.45(Plant Sciences)

${it OsIRT2}$ gean was isolated from rice, which is highly homologous to ${it OsIRT1}$. Real-time PCR analysis revealed that ${it OsIRT1}$ and ${it OsIRT2}$ are expressed predominantly in roots, and these transporters are induced by low-Fe condition. Analysis using the positron-emitting tracer imaging system showed that rice plants are able to take up both an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and Fe$$^{2+}$$. This result indicates that, in addition to absorbing an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore, rice possesses a novel Fe-uptake system that directly absorbs the Fe$$^{2+}$$, a strategy that is advantageous for growth in submerged conditions.

口頭

ヌクレオソームの自由エネルギー地形

河野 秀俊; 金枝 直子

no journal, , 

真核生物のゲノムはヌクレオソームの形にラッピングされ、ほとんどのDNA結合タンパク質から隔離されている。これまでの研究により、ゲノム中のヌクレオソームの位置は、塩基配列特性,DNAのメチル化,ヒストン変異体,翻訳後修飾,クロマチンの高次構造,転写因子,クロマチンリモデラーなどによって影響を受けていることがわかってきた。DNAとタンパク質の物理的な相互作用によって実現されている遺伝子機能の発現を理解するには、ゲノムのどの部分のDNA配列がタンパク質と相互作用可能であるか、つまり、ヌクレオソームはどの位置にあるのか理解する必要がある。本研究では、ヌクレオソームコアの構成要素であるヒストンタンパク質とDNAの相互作用を非平衡系の分子動力学計算によって解析し、ヌクレオソーム構造形成の素反応の自由エネルギー地形を明らかにすることを目指す。また、ヒストン修飾によってその自由エネルギー地形がどのように変化するかを調べ、ヒストン修飾の意味を分子論的に明らかにする。得られた自由エネルギー地形は、ヒストン置換やヌクレオソーム再構築因子の働きを解明する際に、その解析基盤を与えることができるものと考える。このような解析は、一分子実験結果と直接比較できるのではないかと考えている。

口頭

The Free energy profile of a nucleosome core particle through the molecular dynamics simulation

金枝 直子; 石田 恒; 河野 秀俊

no journal, , 

ヌクレオソームは、クロマチンの基本的な繰り返し構造である。近年、クロマチン・リモデラーがヌクレオソームDNAを、ヒストンタンパク質から引きはがして、DNAのポジショニングを変えているということがわかってきている。この結果としてヌクレオソームにその結合を阻害されていた、転写や複写・制御にかかわるDNA結合たんぱくがヌクレオソームDNAへ結合できるようになっている。この段階における自由エネルギー・プロファイルを明らかにすることは、転写や複写・制御のメカニズムを解明するために、重要な手掛かりを提供するだろう。われわれはまず、高解像度のヌクレオソームの結晶構造を水とイオンを含めて、MDシミュレーションする。平衡化の後、ヌクレオソームDNAの端をひっぱり、ヒストンたんぱくから引きはがし、その過程における自由エネルギー・プロファイルを描く。さらにヒストン修飾の影響も調べる。

口頭

ヌクレオソームコアパーテクルの自由エネルギープロファイル計算

金枝 直子; 河野 秀俊

no journal, , 

酵母や線虫,ヒトのゲノムにおいて、クロマチンの基本構造であるヌクレオソームコアの位置が実験的に明らかにされつつある。ヌクレオソームの位置は、永久的なものではなく、適宜位置を変えながら遺伝子の発現制御に深くかかわっている。さらに、ヒストンタンパク質の化学修飾,標準ヒストンとバリアントとの入れ替わり、DNA自体のメチル化などと細胞状態や細胞分化との関係を示唆するデータが蓄積されてきている。われわれは、計算機シミュレーションにより、ヒストンの修飾やバリアントによる自由エネルギーの変化を求めることによって、ヌクレオソームコア形成の分子機構を明らかにしたいと考えている。そのため、非平衡系のシミュレーションを行い、ヒストンからDNAが剥がれるために必要な仕事量やヒストンの各部位とDNAの相互作用エネルギーを求めることで、ヒストン修飾などの意味を分子論的に明らかにしていきたい。また、平衡系のシミュレーションから得た塩基配列と動特性や水和との関係,その動特性や水和とヌクレオソーム形成能の関係について調べている。これらについて、これまで得られたデータを紹介する。

口頭

ヌクレオソームDNAのスライディングにおける自由エネルギープロファイル

金枝 直子; 河野 秀俊

no journal, , 

ヌクレオソームは、ヒストンタンパク質とそれに巻きつくDNAから構成されており、真核生物のクロマチンの基本的な繰り返し構造である。DNAがヒストンに巻きついている構造のため、転写や遺伝子制御にかかわる結合タンパク質はDNAへの結合を阻害される。しかしタンパク質リモデラーは、DNAをゆるませて回転させる等DNAのポジショニングを変えることで、その阻害を取り除くと考えられている。このメカニズムを明らかにするため、DNAのポジショニングを変えたときの自由エネルギープロファイル計算を行っている。リモデラーの原子座標は、未だ決定されていないので、仮想的にリモデラーの役割を取り込む。その第一弾としてヌクレオソームDNAを仮想的にゆるませた状態を作り、ヒストンタンパク質を約10塩基対分だけ回転させて自由エネルギープロファイルを描く。DNAのゆるみ方を変えて自由エネルギープロファイルを描き、ゆるみ方の程度がどのような違いを与えるかを明らかにする。またヒストンが10塩基対分だけ回転するときの、エネルギーコストを自由エネルギープロファイルより得る。ヒストンタンパク質は、生物種間で配列保存性が高いが、H4を除くヒストンタンパク質に変異体が存在する。変異体は、遺伝子発現の抑制や活性にかかわっている。これら変異体が自由エネルギープロファイルに与える影響を調べる。

口頭

Free energy profile of nucleosomal DNA sliding

金枝 直子; 石田 恒; 河野 秀俊

no journal, , 

ヌクレオソームは、ヒストンタンパク質とそれに巻きつくDNAから構成されており、真核生物のクロマチンの基本的な繰り返し構造である。DNAがヒストンに巻きついている構造のため、転写や遺伝子制御にかかわる結合タンパク質はDNAへの結合を阻害される。しかしタンパク質リモデラーは、DNAをゆるませて回転させる等DNAのポジショニングを変えることで、その阻害を取り除くと考えられている。このメカニズムを明らかにするため、DNAのポジショニングを変えた時の自由エネルギープロファイル計算を行っている。リモデラーの原子座標は、未だ決定されていないので、仮想的にリモデラーの役割を取り込む。その第一弾としてヌクレオソームDNAを仮想的にゆるませた状態を作り、ヒストンタンパク質を約10塩基対分だけ回転させて自由エネルギープロファイルを描く。結果として、自由エネルギーの最安定状態は、11度(約2, 3塩基対)で実現することがわかった。この結果は、一度DNAをゆるませると、リモデラーのようなDNAの位置変化を助けるタンパク質がなくとも、11度まで自発的に回転するということを示す。

口頭

ヌクレオソームポジジョン変化の自由エネルギープロファイル

河野 秀俊; 金枝 直子; 米谷 佳晃; 石田 恒

no journal, , 

ゲノムにおけるヌクレオソームポジションが次々と決定され、インフォマティクス的解析から、転写制御領域とヌクレオソームポジションの関係などヌクレオソームのポジションやその破壊,再構築が遺伝子制御に密接にかかわっていることが明らかにされてきた。さらに、ヌクレオソームのポジションを変化させる因子、リモデラーが複数存在することが明らかになってきた。また、DNAの修飾,ヒストンの修飾及びヒストンバリアントとヌクレオソームの安定性の関係がエピジェネクスの観点から注目されている。われわれは、ヌクレオソーム形成やそのポジション変化の分子機構を探るため、最も基本的な系であるヌクレオソーム単体の自由エネルギープロファイル計算を行っている。これまでに、ヌクレオソームDNAを仮想的に緩ませた状態を作り、その反応場におけるヒストン蛋白質とDNAの相対的なポジションの自由エネルギープロファイルを計算した。結果、この反応場では熱揺らぎだけでヌクレオソームポジションが数塩基だけ自然に変化することが示された。また、胡桃坂グループによって立体構造が決定されたH3Tを含むヌクレオソーム(Tachiwana, et al. PNAS, 2010)の安定性計算を行い、カノニカルH3と比べて、H3-H4のテトラマー自体が数kcal/mol安定性が低いことが示された。さらに、その要因はおもにH3-H4間のvan der Waals力に起因していることが示唆された。

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