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論文

The Effects of plutonium content and self-irradiation on thermal conductivity of mixed oxide fuel

生澤 佳久; 森本 恭一; 加藤 正人; 齋藤 浩介; 宇埜 正美*

Nuclear Technology, 205(3), p.474 - 485, 2019/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

混合酸化物燃料の熱伝導率に及ぼすプルトニウム含有量と自己照射の影響を評価した。熱伝導率の測定試料は、UO$$_{2}$$燃料および数種類のMOX燃料である。MOX燃料は、数種類のプルトニウム含有量及び、20年間保管したものである。これらの試料の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により得られた熱拡散率測定値から決定した。プルトニウム含有量の増加に伴い熱伝導率は低下したが、この効果はわずかであった。保管されたMOX燃料の試料を用いて、自己照射の効果を調べた結果、自己照射による熱伝導率の低下は、プルトニウム含有量、同位体組成および保管期間に依存することが分かった。格子パラメータの変化から、20年間の保管による熱伝導率の低下を予測することが可能であり、また、自己照射による熱伝導率の低下は、熱処理により回復し、1200Kを超える温度でほぼ完全に回復した。これらの評価結果から、フォノン伝導モデルに基づく熱伝導率を定式化した。この式は、プルトニウム含有量と自己照射の影響を考慮し、MOX燃料の熱伝導率を予測することができる。

論文

Isotope-selective microscale imaging of radioactive Cs without isobaric interferences using sputtered neutral mass spectrometry with two-step resonant ionization employing newly-developed Ti:Sapphire lasers

坂本 哲夫*; 森田 真人*; 金成 啓太*; 富田 英生*; Sonnenschein, V.*; 齊藤 洸介*; 大橋 雅也*; 加藤 弘太郎*; 井口 哲夫*; 河合 利秀*; et al.

Analytical Sciences, 34(11), p.1265 - 1270, 2018/11

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

Characterization of radionuclides in Fukushima is important to determine their origins and current state in the environment. Radionuclides exist as fine particles and are mixed with other constituents. A measurement method with both micro-imaging capability and highly selective element detection is necessary to analyze these particles. We developed such an imaging technique using a time-of-flight secondary ion mass spectrometry and wavelength tunable Ti:Sapphire lasers for resonance ionization of target elements without mass interference. This is called resonant laser ionization sputtered neutral mass spectrometry. The instrument has high lateral resolution and higher ionization selectivity using two-step resonance excitation of Cs with two lasers at different wavelengths. Optimization of the wavelength for resonance ionization using a Cs compound was performed, and a real environmental particle containing radioactive Cs was analyzed. Isotope images of three kinds of Cs were successfully obtained without interfere from Ba isotopes for the first time.

報告書

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得

戸栗 智仁*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 中島 均*; 杉山 博一*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平; 桝永 幸介

JAEA-Research 2017-013, 131 Pages, 2018/02

JAEA-Research-2017-013.pdf:8.49MB

北欧では、湧水量を大幅に少なくするために、浸透性が高くて耐久性の高い活性シリカコロイドを用いた溶液型のグラウト(以下、溶液型グラウトと呼ぶ)の研究が行われ、沿岸域の地下研において実証試験および実適用が開始されている。溶液型グラウトは海水条件下で適用され始めているが、固化のメカニズムは不明であり、施工方法も未確立である。国内外のいずれの事例において具体的な施工方法は未確立である。溶液型グラウトの周辺岩盤への影響については未知の部分が多い。このような背景を踏まえて、本業務は、資源エネルギー庁の公募事業である、「地層処分技術調査等事業(沿岸部処分システム高度化開発)」の一環として、3年程度をかけてグラウトに関する研究を行う計画であり、本報告書はその初年度の成果をまとめたものである。

論文

Electronic stopping power connected with average charge reduction for swift carbon cluster ions in carbon

金子 敏明*; 井原 功介*; 河野 雅砂*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 鳴海 一雅

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 164, 2013/01

The aim of this study is to present the electronic stopping power for swift carbon clusters as a basic quantity, taking account of the charge reduction effect, in order to promote attention of experimental researches and to contribute to collection of cluster-impact electronic excitation data. This theoretical research is composed of estimating the reduced average charges of constituent ions in a cluster and evaluating the electronic stopping power for a cluster, using the reduced average charges. The theoretical basis in the present study is to describe the incident cluster as an ensemble of partially stripped ions, where their charges are determined by the self-consistent cluster average-charge theory, and their spatial charge distribution is described in a statistical manner. The excitation of target electrons is treated in an electron gas model. In a case of carbon target, four electrons per atom are assumed to participate in electron gas and the rest two electrons are in the 1S state. As a result, the average charge per ion decreases with increasing the number of constituent ions in a cluster. This tendency can be understood by the theoretical model, which leads us to a conclusion that increase of the surrounding ions implies enhancement of the binding force on ionized electrons, resulting in less degree of ionization.

報告書

プルトニウム燃料施設におけるグローブボックス用グローブ材の模擬アルファ線照射効果試験

齋藤 浩介; 野上 嘉能; 古田土 和雄; 松山 一富; 遠藤 秀男

JAEA-Research 2012-027, 118 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-027.pdf:21.12MB

平成19年から4年間に渡って実施してきた、グローブボックス用ゴム製グローブに対するアルファ線照射影響を定量的に評価した一連の試験をまとめた。試験内容は、グローブ材となる各種ゴム試料に模擬アルファ線として5MeVの$$^{4}$$He$$^{2+}$$イオンを照射し、照射試料を目視及び光学顕微鏡による外観観察並びに引張試験に供したものである。一般に、イオン照射によって表面層数十$$mu$$mのみが劣化して退色及び硬化を呈することがわかった。照射材料は照射量によって引張強さ及び切断時伸びが低下し、引張強さ低下の機構は、表面劣化に伴う損傷を契機とした応力集中である可能性が高いことが見いだされた。高線量環境にて使用されている現行の鉛グローブ材では、イオン照射量1.4$$times$$10$$^{14}$$cm$$^{-2}$$程度で引張強さの減少が飽和した。また100%の引張り負荷を掛けた同試料への照射によって引張強さの減少が加速され、4.6$$times$$10$$^{13}$$cm$$^{-2}$$程度で飽和することがわかった。本試験は、先例がないグローブ材料(有機材料)への低エネルギーイオン照射試験であり、物性変化や変質・劣化の定量的なデータが得られたことや、試験の具体化を行ったことは、学術的にも貴重であると言える。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:21.34(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

報告書

「もんじゅ」における実用化像実証炉心の設計検討,2

齋藤 浩介; 前田 誠一郎; 樋口 真史*; 高野 光弘*; 中沢 博明

JAEA-Technology 2006-035, 76 Pages, 2006/06

JAEA-Technology-2006-035.pdf:5.25MB

耐スエリング性に優れた酸化物分散強化型フェライト鋼(ODS鋼)を炉心材料に適用し、太径中空ペレットを用いた燃料を取替燃料として装荷し、実用化段階で想定される炉心・燃料像(取出平均燃焼度約150GWd/t,長期運転サイクル)を高速増殖原型炉「もんじゅ」で実証する構想の検討を進めている。2003年度に実施した設計検討時点からODS鋼の材料強度基準案が改訂されたことを踏まえ、その影響を把握するとともに核・熱・燃料設計の成立性に関して改めて確認した。ODS鋼の材料強度の低下に対応して被覆管強度評価の成立性が確保できるように被覆管肉厚と外径との比を増加させるように燃料仕様を見直した。これに伴って被覆管外径,運転サイクル期間等の炉心・燃料に関する基本仕様を再設定した。なお、本検討では現行の原子炉出力を維持できる127本バンドル炉心案を対象とした。核設計検討では、燃料仕様変更による燃料体積率の低減に伴う影響を受けるものの、最大線出力,燃料反応度等の主要な評価項目について設計目標を満足し、成立性が確保される見通しを確認した。熱・燃料設計では、被覆管強度評価を満足する被覆管最高温度を把握するとともに炉内出力分布を踏まえ、この被覆管最高温度を満足するように冷却材流量配分設計が可能な見通しであることを確認した。

口頭

高速増殖原型炉「もんじゅ」性能試験(零出力炉物理試験),5; 未臨界度測定法適用性評価

北野 彰洋; 毛利 哲也; 永田 章人*; 齋藤 浩介; 三澤 毅*; 玉川 洋一*

no journal, , 

高速増殖原型炉「もんじゅ」性能試験において、未臨界状態の炉心から得られる中性子検出信号から、炉雑音解析法,逆動特性法,ロッド・ドロップ法を用いて原子炉の未臨界度測定を実施した。得られた測定結果について、各手法間の比較並びに予測解析値との比較を行い、各手法の適用性評価及び結果の差異についての分析を実施した。

口頭

プラスチック容器及びセルロース系樹脂の放射線照射実験

齋藤 浩介

no journal, , 

平成22年7月23日、原子力機構プルトニウム燃料第一開発室で火災が発生した。火災は、管理区域内工程室におけるグローブボックス内の、核物質を保管していたステンレス製容器から発生したものであり、この原因を究明するためにさまざまな角度から調査が実施された。当該ステンレス製容器内には、プラスチック容器等に収納されたウラン化合物やプルトニウム化合物が存在しており、火災原因として、プラスチック容器の放射線分解によって生成した水素ガス、その他可燃性ガスへの引火事象の可能性が指摘された。プラスチック容器はポリエチレン(PE)及びポリスチレン(PS)製であり、$$gamma$$線の照射によって水素ガス,炭酸ガス,メタン,エタンなどが発生することが知られている。また、上記重金属化合物粉末の固化材としてセルロース系樹脂を使用していた。このセルロース系樹脂に関しては、$$gamma$$線照射によるガス発生の報告は皆無である。そこで、これらのプラスチック及び樹脂の、放射線分解による水素及び可燃性ガスの発生を実験的に定量するために、$$gamma$$線照射施設を用いた照射実験を実施した。

口頭

高速クラスターイオンの平均電荷の減少効果とエネルギー損失

金子 敏明*; 井原 功介*; 河野 雅砂*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 鳴海 一雅

no journal, , 

本研究は、高速クラスターイオンと固体との相互作用について、構築中の理論モデルに基づいて、クラスターを構成するイオンの平均電荷とエネルギー損失(電子的阻止能)に関する包括的な特徴を示し、実験的検証を促すことを目的とする。今回は、クラスターの固体中での平均電荷を、周辺イオンの静電引力による電子束縛効果の項をこれまでの理論式に導入することによって評価した。また、クラスターイオンに対する固体の電子的阻止能を、標的物質の電子の動的関数を用いて評価した。その結果、平均電荷に関しては、粒子数が増すにつれて平均電荷減少の効果が顕著になること、イオンの速度が増すにつれて単原子イオンの平均電荷値に近づくことがそれぞれ示された。電子的阻止能に関しては、イオンの速度がボーア速度の2倍程度以上になると、粒子数が増すにつれて増加することが示された。

口頭

高い核拡散抵抗性を有するPuを生成する高速炉ブランケット燃料の研究; MOX燃料照射時におけるPu生成挙動

大西 貴士; 田中 康介; 小山 真一; 相楽 洋*; Han, C. Y.*; 齊藤 正樹*

no journal, , 

高速炉ブランケット燃料に少量のAm-241を添加しPu-238を生成させることで核拡散抵抗性を高める概念を提案している。本概念の構築に資するため、高速炉で照射したAm-241の分析データより、Pu-238生成における中性子スペクトルの影響を評価した。初めに、炉心で照射されたMOX燃料のうち、初期にAm-241を約0.1%含む燃料に着目し、その燃料中におけるPu-238生成挙動のスペクトル依存性について評価した。その結果、減速されたスペクトル下でPu-238の生成量が大きくなる傾向を示した。一方、高速炉の炉心領域および炉心外側(反射体領域)で照射されたAm-241サンプルの分析により得られたPu-238生成挙動と比較すると、その傾向は一致していることがわかった。Am-241を添加したブランケット燃料中におけるPu-238生成挙動予測評価精度向上に資するデータが得られた。

口頭

人形峠環境技術センターにおける覆土表層に対する植物根侵入対策について

桝永 幸介; 齊藤 宏; 佐藤 寿一*

no journal, , 

人形峠環境技術センターでは、鉱山保安法に基づき、人に対する危害及び鉱害防止の観点からウラン鉱山の跡措置を進めている。そのうち、鉱さいたい積場の跡措置の一環として、廃砂たい積場に雨水浸透量、放射線量およびラドン散逸量低減化を目的として平成24年度までに覆土を施工した。今後において維持管理を低減化していくなかで、周辺から覆土表層への植物根の侵入が予想されることから、植物根の侵入が長期的に覆土の機能に及ぼす影響調査および植生による対策の検討を行った。その結果、覆土には最初に一年草が、次いで多年草が侵入し、その後、周辺樹林を構成する木本類が侵入するものと推測された。維持管理の観点から、自然育成では植生が疎らな状態にある期間が長く木本類の侵入を助長することから、人為的な植生導入について検討し、植生シート工によるイネ科による対策が優れていると判断した。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,1; 研究の概要

桝永 幸介; 佐藤 稔紀; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 中島 均*; 齋藤 亮*

no journal, , 

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、データの取得や施工方法の確立を目的とした室内試験や知見の整備を行うこととした。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,3; 基本物性試験結果

中島 均*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 桝永 幸介

no journal, , 

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、海水条件下で各種の室内試験を実施し溶液型グラウトの特性を把握した。

口頭

MOX燃料ペレット中のプルトニウムスポット測定における画像解析手法の開発

田沢 勇人; 細金 達哉; 石川 文隆; 茅野 雅志; 松山 一富; 齋藤 浩介; 大石 真一*; 中島 弘*

no journal, , 

プルトニウムスポットは、MOX燃料の安全設計上、重要な項目であり、MOX燃料ペレットの製造仕様として最大径とプルトニウム濃度が定められている。プルトニウムスポットの測定は、$$alpha$$オートラジオグラフ法より取得した写真像を汎用品の画像解析ソフトを用いて手作業で行っているが、省力化のため自動測定技術の開発を行っている。既に報告した最大径の自動測定に次いで、プルトニウム濃度測定についても自動測定のための画像解析手法を開発した。

口頭

放射性核種の微小領域同位体イメージングのためのレーザー共鳴イオン化-二次中性粒子質量分析法の開発,2

富田 英生*; 齊藤 洸介*; 大橋 雅也*; Sonnenschein, V.*; 加藤 弘太郎*; 鈴木 颯*; 井口 哲夫*; 森田 真人*; 坂本 哲夫*; 金成 啓太*; et al.

no journal, , 

微粒子試料中の同位体分析のために、レーザー共鳴イオン化-二次中性粒子質量分析法の開発を進めている。2色スキームを用いた安定Zr同位体イメージングを実証した。また、放射性同位体分析に向けた高繰り返し率Ti:Sapphireレーザーによる2色共鳴イオン化スキームの検討を行い、Zr/Mo微粒子の混合試料に集束イオンビームを照射し、生成された二次中性原子を2台のTi:Sapphireレーザーにより共鳴イオン化した。飛行時間型質量分析計にて質量数ごとに記録されたイオン計数と、イオンビームのスキャン位置を組み合わせ、マイクロイメージ(イオン計数マップ)を取得した。Zrを共鳴イオン化することで、$$^{92}$$Moによる同重体干渉が抑制された92Zr同位体マイクロイメージ(視野30$$mu$$m)が得られることが示された。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,4; 海水対応グラウトの基本特性

中島 均*; 齋藤 亮*; 辻 正邦*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平; 桝永 幸介*

no journal, , 

活性シリカコロイドの溶液型グラウトは浸透性や耐久性に優れており、放射性廃棄物の地層処分における坑道掘削時の湧水抑制対策技術への適用が期待されている。近年は、処分場が沿岸域に計画される可能性も検討されているため、海水条件下での使用を想定した溶液型グラウトの適洋性の確認や特性データの整備を進めている。本報では、海水系地下水へグラウトを注水する場合に適する新たな溶液型グラウトについて、配合調整条件を明らかにするとともに、このような海水対応グラウトの基本配合の試験体を作製し、力学的安定性や浸透注水性などの基本的な特性を取得した結果を報告する。

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