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論文

Effect of porosity distribution on two-phase pressure drop in a packed bed

栗崎 達也*; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 今泉 悠也; 松場 賢一; 神山 健司

Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 3 Pages, 2018/11

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント時の炉心部での燃料デブリの冷却(インプレース冷却)における冷却性を評価するにあたっては、デブリベッド内の気液二相流の圧力損失の評価が重要な要素の一つである。その予測式としてはLipinskiモデルが提案されているものの、空隙率の空間分布が均一でない場合には予測精度が低下すると考えられる。そのため、空隙率分布が均一でない充填層での気液二相流の圧力損失を測定する実験を行い、流路断面を分割することにより圧力損失を評価するようLipinskiモデルを修正した。その結果、修正Lipinskiモデルは元のLipinskiモデルよりも良好に実験値を予測することを確認した。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奥村 進; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 172, 2013/01

東日本大震災のため、2011年度のAVFサイクロトロンの運転は5月9日から開始し、4月に計画されていたすべての実験は中止となった。全運転時間は3,038.4時間であった。4月の中止分を補てんするため、土曜日の運転を8回実施した。例年の整備を実施した。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 172, 2012/01

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの、2010年度における運転及び整備の状況、また、東北地方太平洋沖地震の影響並びに新しく開発したイオンビームや多重極電磁石を用いた大面積高均一照射などの技術開発の現状を報告する。

論文

Removal of cesium using cobalt-ferrocyanide-impregnated polymer-chain-grafted fibers

石原 量*; 藤原 邦夫*; 原山 貴登*; 岡村 雄介*; 内山 翔一朗*; 杉山 まい*; 染谷 孝明*; 天海 亘*; 海野 理*; 小野 翼*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(10), p.1281 - 1284, 2011/10

AA2011-0190.pdf:0.45MB

Zeolites combined with insoluble metal ferrocyanides are known as adsorbents capable of specifically capturing cesium ions and attract much attention, due to its easy operation at sites for processing water contaminated with radioisotopes. To achieve more effective adsorption, we prepared a novel M-FC-impregnated fiber by radiation-induced graft polymerization and subsequent chemical modifications. Cobalt ions were bound to a sodium styrene sulfonate-grafted 6-nylon fiber via an ion-exchange interaction. Subsequently, the bound cobalt ions were reacted with potassium ferrocyanide to form insoluble or sparingly soluble cobalt-ferrocyanide (Co-FC). The resultant Co-FC-impregnated fiber with a Co-FC content of 7.3% exhibited a high affinity to cesium ions in the presence of NaCl. Such fibers can be fabricated into various fiber modules suitable for the removal of radioisotopes at sites.

論文

原子力機構TIARA施設の現状

山田 圭介; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有するAVFサイクロトロン(K110),3MVタンデム加速器,3MVシングルエンド加速器,400kVイオン注入装置の2010年度の運転状況,保守・整備及び技術開発の概要を報告する。年間運転時間はサイクロトロン3343時間,タンデム加速器2115時間,シングルエンド加速器2367時間,イオン注入装置1800時間であった。サイクロトロンについてはイオン種・エネルギー変更回数234回,加速モードの変更回数55回であった。東北地方太平洋沖地震後の運転を点検及び東京電力の計画停電の影響のために中止した。地震により、サイクロトロンでは遮蔽扉のロックピンが破損した他、入射系のターボ分子ポンプが故障した。全加速器について点検後の調整運転でビーム加速・輸送に問題がないことを確認した。技術開発では、多重極磁場による大面積均一照射技術の開発を進めるために専用の照射チャンバーをサイクロトロンのビームラインに設置した。また、2009年に設置したサイクロトロンのアクセプタンス測定装置の性能試験を開始するとともに、主磁場の迅速切替え技術の開発をほぼ完了した。イオン注入装置ではクラスターイオン専用のビームラインを増設するために偏向電磁石の入れ替えを行った。新ビーム開発では、サイクロトロンで190MeV $$^{14}$$N$$^{5+}$$, 490MeV $$^{129}$$Xe$$^{4+}$$を、タンデム加速器でIn$$^{3+}$$、イオン注入装置でGd$$^{+}$$及びC$$_{70}$$$$^{+}$$をそれぞれ加速した。

論文

Spin pumping efficiency from half metallic Co$$_2$$MnSi

中堂 博之; 安藤 和也*; 斉藤 今朝美*; 岡安 悟; 春木 理恵; 桜庭 裕弥*; 安岡 弘志; 高梨 弘毅; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 109(7), p.073915_1 - 073915_4, 2011/04

 被引用回数:13 パーセンタイル:40.54(Physics, Applied)

スピン流の生成及び制御は、スピントロニクス研究分野の基本技術として重要である。近年、強磁性共鳴(FMR)を利用したスピンポンピングがスピン流を生成する手段としてスピントロニクスの基礎,応用研究に広く用いられるようになってきた。本研究では、強磁性材料として高スピン偏極Co$$_2$$MnSi(CMS)に着目し、スピンポンピング実験を行った。測定に用いた試料は単結晶CMS/Ptヘテロ構造薄膜である。CMS層で生成されたスピン流はPt層の逆スピンホール効果によって電流に変換されるので、電極間に生じた起電力を測定しCMSのスピン変換効率を見積もる。測定の結果、FMR共鳴磁場で起電力が最大になっており、磁場方向を反転させると起電力の符号は反転する。このことは逆スピンホール効果の幾何的要因を反映しており、CMSのスピンポンピングで生成されたスピン流がPt層に注入されたことを示唆している。見積もられたスピン変換効率はパーマロイより小さいことがわかった。このことから、スピン変換効率はバルクの分極率ではなく、界面の分極率が重要であると考えられる。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 180, 2011/01

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの2009年度における運転及び整備の状況、また、新イオンビーム開発及びビーム計測技術並びにサイクロトロンのイオン種・エネルギー短時間切替技術開発の現状を報告する。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

吉田 健一; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.23 - 26, 2010/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有する各加速器の2009年度の運転状況と近年の技術開発の概要を報告する。2009年度はいずれの加速器においても大きなトラブルはなく、サイクロトロン:3148時間,タンデム加速器:2100時間,シングルエンド加速器:2416時間,イオン注入装置:1866時間の運転を行った。技術開発については、サイクロトロンのビーム引き出し効率の向上等を図るため、加速周波数を上下にスキャンしたときの引き出し前のビーム電流の変化からビームの加速位相を算出し、その結果をもとに中心領域の磁場分布を調整することでビームの加速位相を制御する方法を開発した。またタンデム加速器では、負イオンの荷電変換効率を高めるために重要なパラメータであるガスセル内のガス圧力を加速管の出口後の真空度から算出する方法を確立した。イオン注入装置では、フラーレンビーム形状を正確に測定するためのマルチファラデーカップを開発した。

報告書

ニアフィールドの長期力学連成解析手法の構築,2

齋藤 雄也; 棚井 憲治; 高治 一彦*; 重野 善政*; 下河内 隆文*

JAEA-Research 2009-065, 76 Pages, 2010/03

JAEA-Research-2009-065.pdf:23.92MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリア設計や安全評価においては、緩衝材の長期力学的挙動に影響を及ぼす事象を適切に評価することが重要となる。原子力機構では、ニアフィールドにおける長期的な力学的相互作用を評価するために、人工バリア,処分坑道,周辺岩盤を含む3次元有限要素解析モデルを用いて、オーバーパックの自重沈下,腐食膨張及び岩盤クリープ挙動を考慮することができる連成解析手法を構築した。また、コンクリート支保の劣化挙動モデルを解析プログラムに導入し、動作確認及び妥当性の検証を実施した。本稿では、これまでの検討で残された課題である、(1)埋め戻し材の力学パラメータの取得及び構成モデルの検討,(2)コンクリート支保劣化モデルの3次元プロトタイプへの導入,(3)3次元有限要素解析モデルにおける解析メッシュの分割粗さ及び時間刻みの影響について検討した。(1)では、埋め戻し材を対象とした圧密試験を実施し、供試体成型圧に近い圧密降伏応力を有すること、緩衝材と同様に除荷・再載荷過程においてヒステリシスを示すことが確認された。(2)においては、コンクリート支保劣化がニアフィールド全体の力学挙動に大きな影響を及ぼすことを確認した。(3)においては、3次元有限要素解析においてメッシュ分割粗さが解析結果(特に岩盤の応力分布)に影響を有することが確認された。

論文

KEKにおけるERL放射光源用500kV電子銃の開発計画

山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; 小林 正則*; 武藤 俊哉*; 松葉 俊哉*; 坂中 章悟*; 佐藤 康太郎*; 斉藤 義男*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.860 - 862, 2009/08

ERL実証機となるコンパクトERL(cERL)の建設準備がKEK東カウンターホールにて進められている。cERL早期運転実現のため、開発要素の多い電子銃部については実機開発の他、バックアップ及びR&D機として原子力機構及び高エネルギー加速器研究機構それぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在原子力機構で先行して立上げが行われている1号機に対し、今後高エネルギー加速器研究機構にて立上げる2号機では、1号機との互換性を持たせつつも、(1)透過型光陰極の採用,(2)光陰極複数同時活性化及びその保存機能を持つ準備システムの開発,(3)電子銃の極高真空化のための真空系及び600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点を置き、現在設計を進めている。

報告書

幌延深地層研究計画における第2段階の調査研究計画; H20-21

岩月 輝希; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 稲垣 学; 澤田 淳; 新沼 寛明; 石井 英一; 前川 恵輔; 戸村 豪治; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Research 2009-002, 156 Pages, 2009/05

JAEA-Research-2009-002.pdf:12.86MB

「高レベル放射性廃棄物の地層処分基盤研究開発に関する全体計画」及び研究技術開発の現状に基づいて既往の研究計画を更新し、幌延深地層研究計画第2段階における平成20$$sim$$21年度の具体的な研究計画を作成した。計画検討にあたっては、施設建設工程などの制約条件を踏まえたうえで、深地層の科学的研究,地層処分研究開発にかかわる研究技術開発(地質環境特性調査評価技術,地下施設建設に伴う地質環境変化の調査評価技術,深地層における工学技術,地層処分に必要な工学技術,安全評価技術など)の今後の実施計画として、ボーリング調査計画やモニタリング計画,工学試験などの計画検討を行ったうえで、各課題の現中期計画終了時の達成目標を明確化した。

論文

Experimental study on the effects of fault movement on the engineered barrier system

内藤 守正; 齋藤 雄也; 棚井 憲治; 油井 三和

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 3(1), p.158 - 169, 2009/00

放射性廃棄物地層処分のサイト特性調査段階で特定することが困難な規模の断層が新たに発生し、人工バリアシステムに影響を与えると想定した場合、そのプロセスを理解するために実験的なアプローチを採用した。実験は室内試験装置を用いて行った。これまでのせん断試験の結果から、金属製のオーバーパックは緩衝材が有する可塑性により緩衝材中で回転するものの破損には至らないことが示された。また試験装置の性能によって制約される試験範囲を補完するため、数値モデルによる解析も実施した。

論文

原子力機構・TIARAにおける加速器と技術開発の現状

横田 渉; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.22 - 24, 2008/08

高崎量子応用研究所のTIARAは4基の加速器を擁し、広範囲のイオン種・エネルギーのビームをさまざまな材料開発及びバイオ技術開発に供している。各加速器の運転状況,ビーム利用の研究分野の概要を報告するとともに、多様で高度な照射のために行われているマイクロビーム形成,クラスターイオン加速に関する加速器技術開発を中心に現状を報告する。

論文

Experimental study on the effects of fault movement on the engineered barrier system

内藤 守正; 齋藤 雄也; 棚井 憲治; 油井 三和

Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/05

断層活動による地層処分システムの人工バリアに与える影響を理解するために実験的なアプローチを採用した。実験は室内試験装置を用いて行い、これまでのせん断試験の結果から、金属製のオーバーパックはその可塑性により緩衝材中で回転するものの、破損には至らないことが示されている。また、試験装置の性能によって制約される試験範囲を補完するために数値モデルによる解析も実施した。

報告書

断層ずれに伴う人工バリアの力学的挙動評価,2

齋藤 雄也; 棚井 憲治; 菊池 広人*; 平井 卓*; 西村 繭果*

JAEA-Research 2008-010, 35 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-010.pdf:15.56MB

我が国の地層処分概念では、地震・活断層の影響等、地層処分システムに著しい影響を及ぼす可能性のある天然現象については、サイト選定によってその影響を避けることを基本としている。これに対し、万が一断層によるずれ変位が生じる場合を想定して、人工バリア性能の限界状態を把握することも重要であると考えられる。そのため、本研究では発生頻度,規模が小さいため事前調査で発見することが困難であるC級断層が人工バリアを直撃した場合を想定し、模型実験とシミュレーション解析を行い、人工バリアに及ぼす影響について検討してきた。本稿では、断層変位速度の影響を評価するため、速度を変えた実験を行い、実験データの拡充を図るとともに、シミュレーション解析の精度向上のための検討を行った。その結果、断層変位速度を100mm/sから1/10の10mm/sにした結果、緩衝材外周部で観測される土圧が20%程度減少することがわかった。また、数値解析においては、周辺岩盤の透水係数を適切に評価することが重要であることが明らかとなった。

論文

Development of superconducting proton linac for ADS

大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 滑川 裕矢*; 鈴木 浩幸*; 植野 智晶*; 野口 修一*; 加古 永治*; 大内 徳人*; et al.

Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.175 - 183, 2005/11

加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー20-30MWの大強度陽子加速器が要求される。原研,KEK,三菱重工業,三菱電機は共同でADS用超伝導陽子リニアックの開発を2002年から実施している。本技術開発では、J-PARC計画用超伝導陽子リニアックの設計をベースに、972MHzクライオモジュールの開発並びに超伝導陽子リニアックのシステム設計を行っている。クライオモジュールの開発においては、最大表面電界30MV/mの達成を目標としてクライオモジュールの試作,試験を実施している。空洞単体試験においては、2台の空洞について最大表面電界32, 34MV/mを達成した。2004年にはクライオモジュールの本格的な試験を実施し、最終目標値の達成を目指す。超伝導陽子リニアックのシステム設計では、エネルギー100$$sim$$1500MeV領域のビーム軌道解析を実施した。その結果、超伝導リニアックの構成は、10種類の超伝導空洞,クライオモジュール総数106台,全長565mとなった。低エネルギー部では高エネルギー部と比較して加速効率がかなり低下していることが判明した。

口頭

断層ずれに伴う人工バリアの力学的挙動評価

齋藤 雄也; 棚井 憲治; 菊池 広人*; 平井 卓*; 西村 繭果*

no journal, , 

我が国の地層処分概念では、地震・活断層の影響等、地層処分システムに著しい影響を及ぼす可能性のある天然現象については、サイト選定によってその影響を避けることを基本としている。これに対し、万が一断層によるずれ変位が生じる場合を想定して、人工バリア性能の限界状態を把握することも重要であると考えられる。そのため、本研究では発生頻度,規模が小さいため事前調査で発見することが困難であるC級断層が人工バリアを直撃した場合を想定し、模型実験とシミュレーション解析を行い、人工バリアに及ぼす影響について検討してきた。本稿では、断層変位速度の影響を評価するため、速度を変えた実験を行い、実験データの拡充を図るとともに、シミュレーション解析の精度向上のための検討を行った。その結果、断層変位速度を100mm/secから1/10の10mm/secにした結果、緩衝材外周部で観測される土圧が10%程度減少することがわかった。また、数値解析においては、周辺岩盤の透水係数を適切に評価することが重要であることが明らかとなった。

口頭

処分場の設計手法に関する検討; 処分坑道横置き方式における設計フローの構築

松本 一浩; 齋藤 雄也; 棚井 憲治

no journal, , 

処分場の設計フロー(手順化)に関しては、第2次取りまとめで示された設計の流れが提示されているものの、これまでの検討により、実際の設計においては、各設計項目との複雑な相互関係がある。このため、設計手法の明確化並びに合理化に関する検討を行い、一連の設計作業の全体像についてより具体化し、規制・事業に反映していく必要がある。平成17年度までに、処分場全体設計の具体的な手順に関する検討においては、処分孔竪置き方式における設計手順の検討並びに見直しを行っている。本検討では、今後の課題の一つである処分坑道横置き方式における処分場全体設計フローを構築していくために、処分方式の違いによる設計上の相違点・留意点について整理を行った。

口頭

AVFサイクロトロンの運転・整備状況

奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 横田 渉; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; et al.

no journal, , 

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンは2009年度においても年間の照射計画を順調に遂行し、ファーストビーム以降の積算運転時間は59,535時間に、サイクロトロンを用いての延実験件数は8,125件に達した。老朽化した機器の故障やトラブルを防ぐため計画的に保守・整備を進めたほか、利用効率を向上するための迅速切換技術,均一ビーム照射におけるリアルタイムビーム計測システム等の技術開発を行った。新ビーム開発においてはD$$^{+}$$-12MeV, H$$^{+}$$-25MeV, $$^{28}$$Si$$^{5+}$$-98MeV並びに$$^{192}$$Os$$^{30+}$$-490MeVの4種類のビームを開発し、利用可能とした。

口頭

Co$$_2$$MnSiにおけるスピンポンピング

中堂 博之; 安藤 和也*; 斉藤 今朝美*; 岡安 悟; 春木 理恵; 桜庭 裕弥*; 安岡 弘志; 高梨 弘毅; 齊藤 英治

no journal, , 

スピン流の生成及び制御は、スピントロニクス研究分野の基本技術として重要である。近年、強磁性共鳴(FMR)を利用したスピンポンピングがスピン流を生成する手段としてスピントロニクスの基礎、応用研究に広く用いられるようになってきた。本研究では、強磁性材料として高スピン偏極Co$$_2$$MnSi(CMS)に着目し、スピンポンピング実験を行った。測定に用いた試料は単結晶CMS/Ptヘテロ構造薄膜である。CMS層で生成されたスピン流はPt層の逆スピンホール効果によって電流に変換されるので、電極間に生じた起電力を測定しCMSのスピン変換効率を見積もる。測定の結果、FMR共鳴磁場で起電力が最大になっており、磁場方向を反転させると起電力の符号は反転する。このことは逆スピンホール効果の幾何的要因を反映しており、CMSのスピンポンピングで生成されたスピン流がPt層に注入されたことを示唆している。スピン変換効率はパーマロイより小さいことがわかった。このことから、スピン変換効率はバルクの分極率ではなく、界面の分極率が重要であると考えられる。

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