Mechanical surface treatment studies by Bragg edge neutron imaging

Ramadhan, R. S.*; Glaser, D.*; 祖山 均*; Kockelmann, W.*; 篠原 武尚; Pirling, T.*; Fitzpatrick, M. E.*; Tremsin, A. S.*

Acta Materialia, 239, p.118259_1 - 118259_12, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118259

Mechanical surface treatment technologies such as laser peening and cavitation peening require detailed characterization, including residual stress analysis, to optimize their processing parameters. Recent developments at neutron facilities allow non-destructive 2-dimensional residual strain mapping through Bragg edge imaging. The present work highlights the application of Bragg edge neutron imaging for the study of mechanical surface treatments, through determination of lattice spacing distributions by energy-resolved radiography. Through three different examples, the unique capabilities of the method are demonstrated, particularly for providing near surface residual strain maps within samples with complex geometries with relatively high spatial resolution. By providing a comparison with X-ray diffraction and neutron diffraction results, the present work emphasizes the potential of Bragg edge neutron imaging as a tool for surface treatment research.

Adsorption behavior of cesium on hybrid microcapsules in spent fuel solution

大西 貴士; 小山 真一; 三村 均*

日本イオン交換学会誌, 31(3), p.43 - 49, 2020/10

https://doi.org/10.5182/jaie.31.43

Hybrid microcapsules (H-MCs) are being development for the column separation of Cs from high-level radioactive liquid waste (HLLW). In this paper, adsorption behavior of H-MCs has been evaluated by a batch method in single-element solution and a spent fuel solution prepared from irradiated MOX fuel. Distribution coefficients (s) of various metal ion including Cs were determined for three types of H-MCs (AMP-SG (silica gel enclosing ammonium molybdophosphate), AMP-ALG (calcium alginate gel enclosing ammonium molybdophosphate) and AWP-ALG (calcium alginate gel enclosing ammonium tungstophosphate)) in the spent fuel solution. The three types of H-MCs exhibited higher s for Cs than those for the other elements in spent fuel solution. The difference of for the specific element (Cs) and the other elements was larger than one order of magnitude. Therefore, chromatographic separation of Cs in the spent fuel solution using a column packed with H-MCs is promising. It was the same tendency between the spent fuel solution and the single-element solution that the value for Cs of AWP-ALG was the largest followed by that of AMP-ALG and that of AMP-SG. Thus, the mechanism of adsorption of Cs onto these H-MCs would not be changed in the presence of FPs and MAs. Therefore, these types of H-MCs can be effective for separation of Cs in the spent fuel solutions.

Effects of irradiation on the adsorption characteristics of xerogel microcapsules

大西 貴士; 田中 康介; 小山 真一; Ou, L. Y.*; 三村 均*

NEA/NSC/R(2017)3, p.463 - 469, 2017/11

資源の有効利用、廃棄物低減のために、無機イオン交換体(タングストリン酸アンモニウム(AMP)またはフェロシアン化銅(KCuFC))をアルギネートゲルで内包するマイクロカプセル(AWP-ALGまたはKCuFC-ALG)、および、アルギネートゲルそのもの(ALG)を用いた核種分離システムの開発を実施している。ALG, AWP-ALGおよびKCuFC-ALGは、それぞれ、Zr, CsおよびPdを選択的に吸着することが明らかになっている。しかしながら、線照射に伴う吸着特性の変化については、十分に調べられていない。そこで、Co線源によって線を3898kGyまで照射した後、各種マイクロカプセルの吸着特性を評価した。その結果、AWP-ALGまたはKCuFC-ALGは、内包する無機イオン交換体によってCsまたはPdを吸着するため、線照射を通して吸着特性に変化は見られなかった。一方、ALGは線照射に伴って放射線分解が進行し、Zrに対する吸着特性が低下した。

Studies of high density baryon matter with high intensity heavy-ion beams at J-PARC

佐甲 博之; 原田 寛之; 坂口 貴男*; 中條 達也*; 江角 晋一*; 郡司 卓*; 長谷川 勝一; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; et al.

Nuclear Physics A, 956, p.850 - 853, 2016/12

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2016.03.030

We are designing a large acceptance heavy-ion spectrometer at J-PARC based on a Toroidal magnet to measure hadrons, lepton pairs, and event-by-event fluctuations. We are also designing a closed geometry spectrometer to measure hypernuclei to study weak decays and magnetic moments. In this presentation, the preliminary version of the designed acceleration scheme, as well as the spectrometers and their expected performance and physics results are presented.

茨城周辺海域海底土中放射性核種濃度の経年変化

永岡 美佳; 横山 裕也; 松原 菜摘; 藤田 博喜; 中野 政尚; 渡辺 均

KEK Proceedings 2015-4, p.214 - 218, 2015/11

東京電力福島第一原子力発電所事故により、様々な種類の放射性核種が大気や海洋に放出され、それらは核燃料サイクル工学研究所周辺にも到達した。そのため、海底土中のCs, Cs及びSr濃度の測定を行い、周辺環境における事故影響を調査した。2012年に茨城県北部の地点では、Csが最大濃度296.0Bq/kg・dryであったが、2014年には、39Bq/kg・dryと濃度が減少した。一方、2013年及び2014年に観測されたCs最大濃度においても、茨城県北部で観測された。Srにおいても、原子力発電所事故以前に茨城県沖で過去20年間に観測された値と比較して高い濃度が一部で観測され、原子力発電所事故の影響が認められた。

Stabilization of a high-order harmonic generation seeded extreme ultraviolet free electron laser by time-synchronization control with electro-optic sampling

冨澤 宏光*; 佐藤 尭洋*; 小川 奏*; 渡川 和晃*; 田中 隆次*; 原 徹*; 矢橋 牧名*; 田中 均*; 石川 哲也*; 富樫 格*; et al.

High Power Laser Science and Engineering, 3, p.e14_1 - e14_10, 2015/04

https://doi.org/10.1017/hpl.2015.9

自由電子レーザー(FEL)は、共振器を使用しない自己増幅自発放射(SASE)方式を用いている。この方式では、自然放射光を種光としてレーザー発振・増幅するため、発振したレーザー光のスペクトルや時間波形がスパイク状構造になる欠点がある。この問題点を解決するために、短波長光源である高次高調波をFELにインジェクションし、スペクトルや時間波形にスパイク構造のないフルコヒーレント化された極端紫外領域(波長61.2nm)のシードFEL光の発生に成功した。しかしながら、外部からのコヒーレント光をシード光として用いる場合、電子バンチとシード光のタイミングドリフトにより、シードFEL光の出力ゆらぎが大きくなり、発生頻度も減少する問題がある。この問題点を解決するために、電気光学(Electro-Optic: EO)効果を利用したタイミングモニターを開発し、FEL装置の診断セクションに導入した。これにより、シードFEL光(波長61.2nm)の発生頻度が約0.3%から約25%に向上し、最大出力20Jが得られた。また、検討中の水の窓領域でのシードFELについても報告する。

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2013年度

渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; et al.

JAEA-Review 2014-042, 175 Pages, 2015/01

JAEA-Review-2014-042.pdf:10.89MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2013年4月から2014年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

茨城近海海底土中の放射性核種の詳細分布調査

永岡 美佳; 横山 裕也; 藤田 博喜; 中野 政尚; 渡辺 均; 住谷 秀一

KEK Proceedings 2014-7, p.194 - 200, 2014/11

東京電力福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性物質の海洋環境への影響は、国,地方自治体等によるモニタリングにおいて調査されている。原子力機構においても、福島県沿岸における海洋モニタリングに協力するとともに、茨城県沿岸において、海底土, 海水, 海産生物等の試料中に含まれる放射能調査を行っている。これらの調査において、茨城県沿岸の海洋試料でも原発事故の影響が確認されている。このため、原発事故による海洋への影響を詳細に把握することを目的に、茨城県沿岸で51地点の海底土を独自に採取し、それらに含まれる放射性核種(Cs, Cs, Sr, Pu同位体)濃度を調査した。2012年におけるCsの濃度範囲は6.1300Bq/kg・dry、2013年は、3.693Bq/kg・dryであり、一年前に比べて減少傾向にあった。また、2012年に採取した試料のうちCs濃度の高い5地点におけるSr及びPu分析を行ったところ、Sr濃度は0.130.26Bq/kg・dryであり原発事故の影響が認められたが、Pu濃度は、原発事故の影響は認められなかった。

Collective structural changes in vermiculite clay suspensions induced by cesium ions

元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 西辻 祥太郎*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Scientific Reports (Internet), 4, p.6585_1 - 6585_6, 2014/10

https://doi.org/10.1038/srep06585

Following the Fukushima Daiichi nuclear disaster in 2011, Cs radioisotopes have been dispersed over a wide area. Most of the Cs has remained on the surface of the soil because Cs is strongly adsorbed in the interlayer spaces of soil clays, particularly vermiculite. We have investigated the microscopic structure of an aqueous suspension of vermiculite clay over a wide length scale (0.1-100 nm) by small-angle X-ray scattering. We determined the effect of the adsorption behavior of Cs on the structural changes in the clay. It was found that the abruption of the clay sheets was induced by the localization of Cs at the interlayer. This work provides important information for predicting the environmental fate of radioactive Cs in polluted areas, and for developing methods to extract Cs from the soil and reduce radioactivity.

Full-coherent free electron laser seeded by 13th- and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses

佐藤 尭洋*; 岩崎 純史*; 大和田 成起*; 山内 薫*; 高橋 栄治*; 緑川 克美*; 青山 誠; 山川 考一; 富樫 格*; 深見 健司*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164006_1 - 164006_6, 2013/08

https://doi.org/10.1088/0953-4075/46/16/164006

自由電子レーザー(FEL)は、自己増幅自発放射方式を用いているため、発振したレーザー光のスペクトルや時間波形がスパイク状構造になる欠点がある。この問題点を解決するために、短波長光源である高次高調波をFELにインジェクションし、スペクトルや時間波形にスパイク構造のない極端紫外領域のシード型FELの研究開発を進めている。高次高調波を発生させるドライブレーザーである高出力フェムト秒・チタンサファイアCPAレーザーシステムは、これまで原子力機構で培ったレーザー技術を設計に活かし、レーザーシステムの構築を行った。そして、このドライブレーザーをXeガス中に集光して得られる13次高調波(波長61.7nm)、15次高調波(波長53.4nm)をシード光としてFELへインジェクションし、極端紫外領域でシード型FEL(波長61.2nm)の発振に世界で初めて成功した。また、シードFEL光のコントラスト比についても検討した。この結果について発表する。