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論文

Development of radiation resistant monitoring system in light water reactor

武内 伴照; 大塚 紀彰; 中野 寛子; 飯田 竜也*; 小沢 治*; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*; 土谷 邦彦

QST-M-16; QST Takasaki Annual Report 2017, P. 67, 2019/03

福島第一原子力発電所事故の教訓から、過酷事故が発生した軽水炉の状況下でも使用可能な監視システムの技術開発を実施している。本システムの開発の課題として、耐放射線性カメラや可視光無線伝送システムで使用する撮像素子や電源IC等の耐放射線性が挙げられる。本研究では、耐放射線性カメラ撮像素子に対する$$gamma$$線の積算線量の影響を調べるため、異なる積算線量時においてフォトゲート(PG)駆動電圧に対する取得画像輝度のダイナミックレンジの違いを調べた。また、カメラ及び可視光無線伝送システムにおいて共通して使用する電源ICについて、$$gamma$$線環境下における出力電圧をモニタリングし、積算線量に対する変化を調べた。撮像素子は、PG駆動電圧調整ユニットに接続した簡易的なカメラシステムを照射室内に設置し、出力画像をモニタで観察した。その結果、ダイナミックレンジを最大とするPG駆動電圧の最適値は積算線量に影響することが分かり、PG駆動電圧の変更によって実質的な耐放射線性を向上させたカメラシステムの可能性を見出した。一方、電源ICは、入力電圧を発生する定電圧電源を接続し、出力電圧とともに、絶縁破壊による短絡発生の有無を調べるため、熱電対で測定したIC表面温度データをデータロガーで収集した。その結果、出力電圧は比較的低い積算線量で一時的に減少した後に復帰し、その後はほぼ安定することが分かり、あらかじめ照射したICを用いること等により放射線環境下においても安定した出力を得る見通しを見出した。

論文

プラント過渡応答試験装置(PLANDTL)試験部の更新

内山 尚基*; 小澤 達也*; 佐藤 康士*; 小林 順; 小野島 貴光; 田中 正暁

FAPIG, (194), p.12 - 18, 2018/02

原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉の安全性を更に高めるために、シビアアクシデントへの進展防止、事象進展の緩和方策として崩壊熱除去系の多様化を目指している。そのために、大洗研究開発センター内に設置されている、原子炉容器内の自然循環による崩壊熱除去時の熱流動現象の確認が実液(ナトリウム)でできる「プラント過渡応答試験装置(プラントル施設: PLANDTL)」の整備を進めている。本稿では、川崎重工業が原子力機構から受注し、2014年度$$sim$$2016年度にかけて行ったプラントル施設の模擬炉心、原子炉容器上部プレナムおよび炉内構造物の改造に係わる機器製作、据付け作業について紹介する。

論文

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

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.3(Physics, Nuclear)

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.

論文

Towards the heavy-ion program at J-PARC

佐甲 博之; 中條 達也*; 郡司 卓*; 原田 寛之; 今井 憲一; 金田 雅司*; 金正 倫計; Liu, Y.*; 永宮 正治; 西尾 勝久; et al.

Nuclear Physics A, 931, p.1158 - 1162, 2014/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:23.31(Physics, Nuclear)

J-PARCで将来計画として重イオンプログラムが議論されている。計画の主目的はウラン等の核子当たりのエネルギー約10GeVの重イオンビームを用いた高バリオン密度におけるQCD相図の探索である。特に電子,ミュオンの研究、多重ストレンジ粒子やチャーム粒子等の希粒子の探索に重点を置く。重イオンの加速機構として、新重イオン線形加速器とブースターリングを既存の3GeV RCSシンクロトロンや30GeVメインシンクロトロンと組み合わせる設計を議論している。重イオン計画の概要と、加速機構の設計、物理の目的と実験装置の概念設計について報告する。

論文

Applicability of iron phosphate glass medium for loading NaCl originated from seawater used for cooling the stricken power reactors

小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/09

福島第一原子力発電所での汚染水処理により生じたスラッジの廃棄体化候補技術として、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体による固化法の適用性を検討している。本報では、スラッジに含まれる海水成分であるNaClのIPG媒体への充填挙動及びガラス物性を評価するため、100g規模の基礎試験を行った。試験の結果、IPG媒体に対してNa$$_{2}$$O及びClを約19及び15mol%まで充填できた。NaCl成分の充填によりガラスの架橋構造の分断が生じることで、ガラス転移温度及び結晶化開始温度が低下する傾向が認められた。化学的耐久性については、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$濃度が高いIPG媒体を用いることでホウケイ酸塩系の高レベルガラスの1/10程度の浸出速度となることがわかった。

論文

Behaviour of IPG waste forms bearing BaSO$$_{4}$$ as the dominant sludge constituent generated from the treatment of water used for cooling the stricken power reactors

天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*

Proceedings of 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2013) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/09

東日本大震災で被災した原子炉の冷却に使用している大量の水は、放射性物質で汚染しているため、汚染水の浄化方法や浄化によって発生した廃棄物の安定化法について、国内でさまざまな取り組みがなされている。ここでは、発生した廃棄物の中、BaSO$$_{4}$$を主成分とするスラッジを対象として、鉄リン酸ガラスを媒体として、スラッジの廃棄体化について検討を行っている。これまでの研究の結果、ストロンチウム核種を含有するBaSO$$_{4}$$スラッジの廃棄体化に鉄リン酸塩ガラスが十分に機能することが判明した。

論文

Advanced-ORIENT cycle project; Summary of phase I fundamental studies

小山 真一; 鈴木 達也*; 小澤 正基*; 黒澤 きよ子*; 藤田 玲子*; 三村 均*; 岡田 賢*; 森田 泰治; 藤井 靖彦*

Procedia Chemistry, 7, p.222 - 230, 2012/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:32.28

先進オリエントサイクルは、高速炉サイクルに基づく使用済燃料中に含まれる核種の分離,変換,利用にかかる三位一体の概念であり、イオン交換法(IXC)と触媒的電気化学手法(CEE法)を用いた分離手法と安全性研究を中心に2006年から2011年にかけて研究を行った(Phase I計画)。最初のナノ吸着剤によるIXC(I)課程で、模擬高レベル廃液より90%以上のCsを回収した。次に3級ピリジン樹脂(TPR)による塩酸及び硝酸環境下での分離IXC(II, III, IV)課程で、照射済燃料から白金属元素,希土類、さらにAm及びCmの分離・回収を可能とした。特に塩酸環境下においてCEE法により白金族及びTcの分離が可能であることを明らかにした。さらに、CEE法で分離した白金族を電極として水素製造条件が向上することを明らかにした。塩酸環境下での構造材選択のため、ハステロイ-Bは室温で、タンタルは90$$^{circ}$$Cまでの高濃度塩酸環境において耐食性があることを確認し、またTPRの硝酸環境における熱化学的な安定性を検証した。これらラボスケールでの研究成果に基づいて、次のPhaseへの課題を明らかにした。

論文

Japanese contribution to the DEMO-R&D program under the Broader Approach activities

西谷 健夫; 山西 敏彦; 谷川 博康; 野澤 貴史; 中道 勝; 星野 毅; 香山 晃*; 木村 晃彦*; 檜木 達也*; 四竈 樹男*

Fusion Engineering and Design, 86(12), p.2924 - 2927, 2011/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.22(Nuclear Science & Technology)

日欧間協力である幅広いアプローチ活動(BA)の一環として、ブランケット材料開発を中心としてR&Dが新たに開始されている。それぞれの極における原型炉のための共通課題として、ブランケット構造材としての低放射化フェライト鋼,流路保護材及び先進構造材としてのSiC/SiC複合材、先進中性子増倍材,先進トリチウム増殖材及びトリチウム技術の5つの課題が進められている。日本において、これらのR&Dは、BAの実施機関である原子力機構が中心となり、多くの大学及び研究機関の協力を得て進められている。

論文

Advanced-ORIENT cycle, its scientific progress and prospect for engineering feasibility

小山 真一; 山岸 功; 鈴木 達也*; 小澤 正基*; 藤田 玲子*; 岡田 賢*; 蓼沼 克嘉*; 三村 均*; 藤井 靖彦

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/12

MA及びLLFPの分離・変換・利用にかかわる先進オリエント計画のPhase 1プログラムとして、ラボスケールでの要素技術試験を実施している。3級ピリジン樹脂(TPR)による塩酸及び硝酸環境下での試験により、照射済燃料から希土類の分離、さらにAm及びCmの回収を可能とした。特に塩酸環境下において触媒電解抽出法により白金族及びTcの分離が可能となった。分離した白金族を電極として水素製造条件が向上することを明らかにした。実験結果に基づいて進捗一環として、個別の基礎研究を実施した。ナノ吸着剤であるAMP-SGにより、模擬高レベル廃液より90%以上のCsを回収した。塩酸環境下での構造材選択ため、ハステロイ-Bは室温で、Taは90$$^{circ}$$Cまでの高濃度塩酸環境において耐食性があることを確認した。TPRの硝酸環境における熱化学的な安定性を検証した。これらラボスケールでの実験結果に基づいて、次のPhaseへの課題が明らかとなった。

論文

Tensile, compressive and in-plane/inter-laminar shear failure behavior of CVI- and NITE-SiC/SiC composites

野澤 貴史; Choi, Y.-B.*; 檜木 達也*; 岸本 弘立*; 香山 晃*; 谷川 博康

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18, p.162011_1 - 162011_4, 2011/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:1.62

SiC/SiC複合材料は、その優れた耐照射特性や耐熱材料としての資質から、先進核分裂炉又は核融合炉の候補材の一つに挙げられる。さまざまな織物構造に起因する潜在的な異方性のため、多様な破壊モードにおける亀裂進展挙動を特定することは重要である。本研究は、主軸/非主軸の引張/圧縮モード,Iosipescu法による面内剪断モード,ダブルノッチ剪断法による層間剪断モード,径圧縮試験法による層間剥離モードについて亀裂進展挙動を明らかにする。初期検討により強度異方性マップを明らかにしたところ、本材料は複合破壊モードで破壊が進行することが示唆された。特に、面内剪断及び層間剪断モードが試験結果に大きく影響していることが明らかとなった。

論文

Current status and future plans of advanced ORIENT cycle strategy

小山 真一; 鈴木 達也*; 三村 均*; 藤田 玲子*; 黒澤 きよ子*; 岡田 賢*; 小澤 正基

Progress in Nuclear Energy, 53(7), p.980 - 987, 2011/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.38(Nuclear Science & Technology)

先進オリエント計画の一環として、塩酸及び硝酸環境での分離にかかわる個別の基礎研究を実施した。ナノ吸着剤であるAMP-SG(D)とD18C6-MCにより、それぞれCsとSrの高い選択的分離性能を確認した。TPR(3級ピリジン樹脂)は希塩酸条件においてPdとTcをよく吸着した。希少元素FPのCEE(触媒的電解)の実証を行い、模擬高レベル廃液から希少元素FPが電着した白金電極の形成を実証し、その電極を用いて電気化学的な水素製造特性を示した。工学実証のための構造材選択ため、ハステロイ-Bは室温で、Taは90$$^{circ}$$Cで高濃度塩酸環境において耐食性があることを確認した。実際の分離プロセスで使用する際、塩酸と硝酸環境におけるTPRの熱化学的な安定性を検証した。これらラボスケールでの実験結果に基づいて、最適化のための課題が明らかとなった。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:127 パーセンタイル:0.69(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.53(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Nuclear rare metals and their separation in adv.-ORIENT cycle strategy

小澤 正基; 小山 真一; 鈴木 達也*

Proceedings of 2nd International Conference on Asian Nuclear Prospects 2010 (ANUP 2010) (CD-ROM), 4 Pages, 2010/10

原子力レアメタルの放射化学特性を概説し、その利用を実現するための新核燃料サイクル、「先進オリエントサイクル」戦略を論ずる。利用に向けた分離法として、イオン交換樹脂クロマト分離法(IXC)と触媒的電解採取法(CEE)をハイブリッドした方法を提案する。

論文

From waste to resource; Nuclear rare metals as a dream of modern alchemists

小山 真一; 鈴木 達也*; 小澤 正基

Energy Conversion and Management, 51(9), p.1799 - 1805, 2010/09

Fission reaction of $$^{235}$$U will create more than 40 elements and 400 nuclides. Among them, Ru, Rh, Pd (light Pt-G), Tc, Mo, Cs, Sr and Lns etc. are truly rare metals but rich in the FBR spent fuel as Nuclear Rare Metals (NRM). Different missions assigned due to the different radioisotopic properties to each NRM. In modern utilization of the NRM, the first step is the separation of them from high level liquid wastes, where catalytic electrolytic extraction (CEE) method would be applicable. The paper suggests the reality on the recycle of NRM, with a recommendation to use light Pt-G and Tc as hydrogen production catalysts after proper stockpile.

論文

From waste to resource, nuclear rare metals as a dream of modern alchemists

小山 真一; 鈴木 達也*; 小澤 正基

Energy Conversion and Management, 51(9), p.1799 - 1805, 2010/09

 被引用回数:19 パーセンタイル:31.98(Thermodynamics)

$$^{235}$$Uの核分裂により40元素及び400を超える核種が生成する。特に、Ru, Rh, Pd, Tc, Mo, Cs, Srや希土類が多く生成する。これを原子力レアメタルとする。高速炉における使用済燃料1トンあたりのPd, Ru, Rh及びTc生成量は、それぞれ11kg, 13kg, 4kg及び3kgと評価される。また、MoやDyといった幾つかの希土類は5年程度の冷却で非放射性といえる状況になる。$$^{99}$$Ru, $$^{102}$$Ru, $$^{103}$$Rh, $$^{106}$$Pd及び$$^{107}$$Agといった核種は、同位体分離を行わなくても安定に存在し、高レベル廃液から分離した後、触媒電解法で得られる。本論文は、原子力レアメタルのリサイクルと軽白金族元素利用を提案する。原子力レアメタルと超半減期FPの分離は燃料サイクルのミッションに新たな方向性を与えるだけでなく、現放射性廃棄物処理の劇的な改善効果を生む。

論文

Adv.-ORIENT cycle; Its scientific progress and the engineering feasibility

小澤 正基; 鈴木 達也*; 小山 真一; 山岸 功; 藤田 玲子*; 岡田 賢*; 蓼沼 克嘉*; 三村 均*; 藤井 靖彦*

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.1117 - 1126, 2009/09

Feasibility studies on Adv.-ORIENT Cycle are progressed allowing to use hydrochloric acid as well as nitric acid. Tertiary pyridine resin enabled to separate MA/Ln and then Am/Cm precisely from the irradiated nuclear fuel, and very pure Am and Cm products were recovered. Catalytic electrolytic extraction of RMFP(Rare Metal Fission Product) was verified. RMFP-deposit electrodes made from simulated HLLW showed high catalytic reactivity on electrolytic production of hydrogen. Hastelloy-B and Ta were confirmed their anti-corrosiveness in highly concentrated hydrochloric acid media. Thermo-chemical stability for Tertiary Pyridine Resin was verified in either HCl or HNO$$_{3}$$ media toward its practical use in the reprocessing. The separation and utilization of RMFP in spent fuel would not only open a new direction in fuel cycle mission, but also improve the existing process performance of reprocessing, vitrification and the repository tasks.

論文

The Thermal stability of tertiary pyridine resin for the application to multi-functional reprocessing process; Adv.-ORIENT cycle development

佐藤 嘉彦*; 岡田 賢*; 秋吉 美也子*; 松永 猛裕*; 鈴木 達也*; 小山 真一; 小澤 正基

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.962 - 969, 2009/09

塩酸及び硝酸とメタノール混合物の存在下において、先進オリエントサイクルにおける多機能分離剤として用いる3級ピリジン樹脂の基本的な熱的特性を評価したうえで、グラムスケールでの反応性試験を行った。3級ピリジン樹脂は、塩酸系溶液の存在下では安定していた。一方、濃硝酸存在下では熱分解ピークが認められ、発熱反応が起こることがわかった。しかしながら、この発熱反応は、加熱温度に応じて制御できることを明らかにした。

論文

Potentiality and reality on recycle of nuclear rare metals as a new resource for the next generation

小澤 正基; 小山 真一; 鈴木 達也*

Proceedings of R'09 Twin World Congress (CD-ROM), 8 Pages, 2009/09

Toward the ultimate minimization of the ecological risks originated in spent nuclear fuel recycling, a new fuel cycle paradigm was proposed. Basic researches have been actualized under the flame of Adv.-ORIENT Cycle strategy. The strategy will cover the recycle of some specific fission products as well as the enhanced P&T of all of actinides and long-lived fission product (LLFP). Among such, Ru, Rh, Pd (light PGM), Tc, Mo, Cs, Sr and Lns are newly categolized as nuclear rare metal (NRM), and thus considered as the second product of Adv.-ORIENT Cycle. Each NRM has own success scenario for their utilization. IXC and CEE will be major tool to separate such NRM from radioactive wastes. The extensive separation of NRM (along with actinides and LLFP) would not only open a new direction in fuel cycle missions, but also improve radioactive waste management either in the existing reprocessing and vitrification, or the repository tasks.

論文

Recent advances and issues in development of silicon carbide composites for fusion applications

野澤 貴史; 檜木 達也*; 長谷川 晃*; 香山 晃*; 加藤 雄大*; Snead, L. L.*; Henager Jr., C. H.*; Hegeman, J. B. J.*

Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.622 - 627, 2009/04

 被引用回数:103 パーセンタイル:0.51(Materials Science, Multidisciplinary)

先進SiC/SiC複合材料は核融合炉材料としてこれまで開発が進められている。近年において耐照射特性に優れる複合材料の開発に成功し、今もなおさらなる材料特性の改善を目指した研究が継続して行われている。一通りの複合材料の設計と基本用件の実証が終了し、SiC/SiC複合材料の開発は徐々に実用化を見据えた材料特性データベースの整備に移行している。主要な評価項目として、(1)照射下クリープやヘリウム/水素同時照射効果を含む重照射効果,(2)腐食・浸食挙動,(3)ヘリウムや水素以外の核変換物質の影響,(4)接合部特性などが挙げられる。また、SiC/SiC複合材料のFCI応用においては照射下の電気伝導率の変化が重要な課題である。本論文はSiC/SiC複合材料研究の最近の進捗状況を総括するとともに、材料データベース構築のために必要となる評価技術の標準化に関する国際協力の進展を解説する。

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