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報告書

試験研究用原子炉から発生する解体廃棄物に対するSCALE6.2.4付属のORIGENを用いた放射能評価手法の検討

富岡 大; 河内山 真美; 小曽根 健嗣; 仲田 久和; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2024-023, 38 Pages, 2025/03

JAEA-Technology-2024-023.pdf:1.54MB

日本原子力研究開発機構は、我が国の研究施設等から発生する低レベル放射性廃棄物の浅地中埋設事業の実施主体である。これらの放射性廃棄物の放射能濃度に関する情報は、埋設事業の許可申請及びその適合性審査に向けた廃棄物埋設施設の設計や安全評価に不可欠である。このため、埋設事業センターでは、埋設対象廃棄物のうち試験研究用原子炉から発生する解体廃棄物について、放射化計算に基づく解体廃棄物の放射能評価手順の改良を進めている。今回、多群中性子スペクトルを用いてより精度の高い放射化計算が可能なORIGENコード(SCALE6.2.4に付属)の適用性を検討するため、これまで使用実績が多いORIGEN-Sコード(SCALE6.0に付属)との比較検証を行った。この検証では、炉心周辺の原子炉構造材の放射能分析データを取りまとめている立教大学研究炉の解体廃棄物を対象として両コードにより放射化計算を行った。その結果、ORIGENコードとORIGEN-Sコードの計算時間の差異はほとんどないこと、放射能濃度の評価値として前者は後者の0.8$$sim$$1.0倍の範囲となり、放射化学分析による放射能濃度と概ね0.5$$sim$$3.0倍の範囲でよく一致した結果から、ORIGENコードの適用性を確認した。さらに、原子炉構造材に含まれる微量元素の放射化を想定してORIGENコード及びORIGEN-Sコードによる放射化計算を行い、比較を行った。また、浅地中処分における被ばく線量評価上重要な170核種のうち大きな差が見られたものに対してその原因を核種毎に調べた。

論文

Evaluation of the performance of event reconstruction algorithms in the JSNS$$^2$$ experiment using a $$^{252}$$Cf calibration source

Lee, D. H.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1072, p.170216_1 - 170216_6, 2025/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170216
 被引用回数：1 パーセンタイル：98.58(Instruments & Instrumentation)

JSNS$$^2$$ investigates short-baseline neutrino oscillations using a 24-meter baseline and a 17-tonne Gd-loaded liquid scintillator target. Accurate event-reconstruction algorithms are crucial for analyzing experimental data. The algorithms undergo meticulous validation through calibration with a $$^{252}$$Cf source. This paper outlines the methodology and evaluates the reconstruction performance, focusing on neutrino interactions up to approximately 50 MeV for sterile neutrino searches. Both $$^{252}$$Cf and Michel electron events are studied to evaluate reconstruction accuracy. The analysis concludes that the uncertainty of the fiducial volume, with an appropriate correction, is much less than the requirement of JSNS$$^2$$ requirement (10%). Furthermore, the energy resolution is measured to be 3.3 $$pm$$ 0.1% for the Michel electron endpoint and 4.3 $$pm$$ 0.1% for the n-Gd peak in the central region.

論文

Transverse asymmetry of individual $$gamma$$ rays in the $$^{139}$$La($$overrightarrow{n},gamma$$)$$^{140}$$La reaction

奥泉 舞桜*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 猪野 隆*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; et al.

Physical Review C, 111(3), p.034611_1 - 034611_6, 2025/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.034611

The observed enhancement of Parity Violation in the vicinity of p-wave compound nuclear resonances for a variety of medium-heavy nuclei can be understood using the sp-mixing model. The sp-mixing model predicts several neutron energy-dependent angular correlations between the spin and momentum of neutron and $$gamma$$-ray emitted from (n,$$gamma$$) reactions. In this work, the correlation term $$overrightarrow{sigma_textrm{n}}cdot(overrightarrow{k_textrm{n}}timesoverrightarrow{k_gamma})$$ in the $$^{139}$$La($$overrightarrow{n}$$,$$gamma$$)$$^{140}$$La$$^ast$$ reaction was measured precisely and a significant transverse asymmetry was found in the transition to the excited states of $$^{140}$$La.

論文

Pulse shape discrimination in JSNS$$^2$$

百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; 鈴谷 賢太郎; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2025(2), p.023H02_1 - 023H02_8, 2025/02

https://doi.org/10.1093/ptep/ptaf016
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

JSNS$$^2$$ (J-PARC Sterile Neutrino Search a t J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment that is searching for sterile neutrinos via the observation of $$bar{nu}_{mu} to bar{nu}_e$$ appearance oscillations using neutrinos from muon decay-at-rest. For this search, rejecting cosmic-ray-induced neutron events by Pulse Shape Discrimination (PSD) is essential because the JSNS$$^2$$ detector is located above ground, on the third floor of the building. We have achieved 94.95$$% pm 0.15%$$ rejection of neutron events while keeping 92.82$$% pm 1.77%$$ of signal, electron-like events using a data-driven likelihood method. This article will report the PSD technique using the full fiducial volume of the JSNS$$^2$$ detector.

論文

First measurement of missing energy due to nuclear effects in monoenergetic neutrino charged-current interactions

Marzec, E.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.

Physical Review Letters, 134, p.081801_1 - 081801_9, 2025/00

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.081801

We present the first measurement of the missing energy due to nuclear effects in monoenergetic, muon neutrino charged-current interactions on carbon, originating from $$K^+ to mu^+ nu_{mu}$$ decay at rest ($$E_{nu_{mu}} = 235.5 MeV$$), performed with the J-PARC Sterile Neutrino Search at the J-PARC Spallation Neutron Source liquid scintillator based experiment. Toward characterizing the neutrino interaction, ostensibly $$nu_{mu}n to mu^- p$$ or $$nu_{mu}$$ $$^{12}$$C $$to$$ $$mu^-$$ $$^{12}$$N, we define the missing energy as the energy transferred to the nucleus ($$omega$$) minus the kinetic energy of the outgoing proton(s), $$E_m equiv omega - Sigma T_p$$, and relate this to visible energy in the detector, $$E_m = E_{nu_{mu}} (235.5 MeV) - m_{mu}(105.7 MeV) + [m_n - m_p(1.3 MeV)] - E_{vis}$$. The missing energy, which is naively expected to be zero in the absence of nuclear effects (e.g., nucleon separation energy, Fermi momenta, and final-state interactions), is uniquely sensitive to many aspects of the interaction, and has previously been inaccessible with neutrinos. The shape-only, differential cross section measurement reported, based on a $$(77pm 3%)$$ pure double-coincidence kaon decay-at-rest signal (621 total events), provides detailed insight into neutrino-nucleus interactions, allowing even the nuclear orbital shell of the struck nucleon to be inferred. The measurement provides an important benchmark for models and event generators at hundreds of MeV neutrino energies, characterized by the difficult-to-model transition region between neutrino-nucleus and neutrino-nucleon scattering, and relevant for applications in nuclear physics, neutrino oscillation measurements, and Type-II supernova studies.

論文

Study on the accidental background of the JSNS$$^2$$ experiment

Lee, D. H.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.

European Physical Journal C, 84, p.409_1 - 409_6, 2024/04

https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-024-12778-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：53.60(Physics, Particles & Fields)

JSNS$$^2$$ (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment that searches for sterile neutrinos via the observation of $$bar{nu}_{mu} to bar{nu}_{e}$$ appearance oscillations using muon decay-at-rest neutrinos. The JSNS$$^2$$ experiment performed data taking from 2021. In this manuscript, a study of the accidental background is presented. The rate of the accidental background is (9.29$${pm}$$0.39)$${times}$$10$$^{-8}$$ / spill with 0.75 MW beam power and comparable to the expected number of signal events.

論文

High sensitivity of a future search for effects of $$P$$-odd/$$T$$-odd interactions on the 0.75 eV $$p$$-wave resonance in $$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$ forward transmission determined using a pulsed neutron beam

中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 広田 克也*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.L041602_1 - L041602_4, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.L041602
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)

Neutron transmission experiments can offer a new type of highly sensitive search for time-reversal invariance violating (TRIV) effects in nucleon-nucleon interactions via the same enhancement mechanism observed for large parity violating (PV) effects in neutron-induced compound nuclear processes. In these compound processes, the TRIV cross-section is given as the product of the PV cross-section, a spin-factor $$kappa$$, and a ratio of TRIV and PV matrix elements. We determined $$kappa$$ to be 0.59 $$pm$$ 0.05 for $$^{139}$$La+n using both (n, $$gamma$$) spectroscopy and ($$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$) transmission. This result quantifies for the first time the high sensitivity of the $$^{139}$$La 0.75 eV $$p$$-wave resonance in a future search for $$P$$-odd/$$T$$-odd interactions in ($$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$) forward transmission.

論文

Spin dependence in the $$p$$-wave resonance of $$^{139}$$$overrightarrow{textrm{La}}$+$overrightarrow{n}$

奥平 琢也*; 中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.044606_1 - 044606_9, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.044606
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)

We measured the spin dependence in a neutron-induced p-wave resonance by using a polarized epithermal neutron beam and a polarized nuclear target. Our study focuses on the 0.75 eV $$p$$-wave resonance state of $$^{139}$$La+n, where largely enhanced parity violation has been observed. We determined the partial neutron width of the $$p$$-wave resonance by measuring the spin dependence of the neutron absorption cross section between polarized $$^{139}$$La and polarized neutrons. Our findings serve as a foundation for the quantitative study of the enhancement effect of the discrete symmetry violations caused by mixing between partial amplitudes in the compound nuclei.

論文

加速器におけるドライポンプの現状; 大強度陽子加速器施設J-PARCでの実績

神谷 潤一郎; 大井 元貴; 小林 史憲; 酒井 健二; 山田 逸平

Vacuum and Surface Science, 67(4), p.186 - 191, 2024/04

https://doi.org/10.1380/vss.67.186

日本表面真空学会誌における特集企画"ドライポンプ"において、大強度加速器におけるドライポンプの実績を紹介する。本解説では、リニアック、RCS、3NBTの加速器およびミュオン施設、中性子源施設、中性子利用施設のMLFでのドライポンプを紹介する。ドライスクロールポンプ(DSP)も多用されているが、特に常時運転の箇所はメンテンナンス頻度の多さやトラブルの発生から、ルーツポンプへの置き換えを進めている箇所が多い。ルーツポンプは耐放射線性仕様、電源分離型、ダイヤフラム付き等、各利用環境や利用目的に応じて特殊仕様のものを採用していることが大強度陽子加速器における特殊な点である。DSP、ルーツポンプともにいくつかのトラブルが発生しているが、メンテナンス方法の改定や部品の改良で対応し、安定したユーザー運転の実現に貢献している。以上のように本発表では、J-PARCにおけるドライポンプの利用状況、ポンプの仕様、メンテンナンス、およびトラブルと対策を総括する。

論文

The Acrylic vessel for JSNS$$^2$$-II neutrino target

Shin, C. D.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 18(12), p.T12001_1 - T12001_9, 2023/12

https://doi.org/10.1088/1748-0221/18/12/T12001
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

The JSNS$$^2$$ (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment designed for the search for sterile neutrinos. The experiment is currently at the stage of the second phase named JSNS$$^2$$-II with two detectors at near and far locations from the neutrino source. One of the key components of the experiment is an acrylic vessel, that is used for the target volume for the detection of the anti-neutrinos. The specifications, design, and measured properties of the acrylic vessel are described.

論文

Longitudinal spin fluctuations driving field-reinforced superconductivity in UTe$$_2$$

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; Opletal, P.; 常盤 欣文; 芳賀 芳範; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 青木 大*; Knebel, G.*; et al.

Physical Review Letters, 131(22), p.226503_1 - 226503_7, 2023/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.226503
 被引用回数：8 パーセンタイル：83.30(Physics, Multidisciplinary)

Our measurements of $$^{125}$$Te NMR relaxations reveal an enhancement of electronic spin fluctuations above $$mu_0H^*sim15$$~T, leading to their divergence in the vicinity of the metamagnetic transition at $$mu_0H_mapprox35$$~T, below which field-reinforced superconductivity appears when a magnetic field ($$H$$) is applied along the crystallographic $$b$$ axis. The NMR data evidence that these fluctuations are dominantly longitudinal, providing a key to understanding the peculiar superconducting phase diagram in $$H|b$$, where such fluctuations enhance the pairing interactions.

論文

Superconducting spin reorientation in spin-triplet multiple superconducting phases of UTe$$_2$$

金城 克樹*; 藤林 裕己*; 松村 拓輝*; 堀 文哉*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; et al.

Science Advances (Internet), 9(30), p.2736_1 - 2736_6, 2023/07

https://doi.org/10.1126/sciadv.adg2736
 被引用回数：9 パーセンタイル：85.64(Multidisciplinary Sciences)

Superconducting (SC) state has spin and orbital degrees of freedom, and spin-triplet superconductivity shows multiple SC phases because of the presence of these degrees of freedom. However, the observation of spin-direction rotation occurring inside the SC state (SC spin rotation) has hardly been reported. Uranium ditelluride, a recently found topological superconductor, exhibits various SC phases under pressure: SC state at ambient pressure (SC1), high-temperature SC state above 0.5 gigapascal (SC2), and low-temperature SC state above 0.5 gigapascal (SC3). We performed nuclear magnetic resonance (NMR) and ac susceptibility measurements on a single-crystal uranium ditelluride. The b axis spin susceptibility remains unchanged in SC2, unlike in SC1, and decreases below the SC2-SC3 transition with spin modulation. These unique properties in SC3 arise from the coexistence of two SC order parameters. Our NMR results confirm spin-triplet superconductivity with SC spin parallel to b axis in SC2 and unveil the remaining of spin degrees of freedom in SC uranium ditelluride.

論文

Large reduction in the $$a$$-axis knight shift on UTe$$_2$$ with $$T_c$$ = 2.1 K

松村 拓輝*; 藤林 裕己*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(6), p.063701_1 - 063701_5, 2023/05

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.063701
 被引用回数：33 パーセンタイル：98.43(Physics, Multidisciplinary)

Spin susceptibility in the superconducting (SC) state was measured in the higher-quality sample of uranium-based superconductor UTe$$_2$$ by using Knight-shift measurements for a magnetic field $$H$$ along all three crystalline axes. In the higher-quality sample, the SC transition temperature $$T_c$$ is about 2.1 K, and the residual electronic term in the specific heat is almost zero. The NMR linewidth becomes narrower and is almost half of that in the previous sample with $$T_csim$$1.6 K when $$H//a$$ and $$c$$. Although the Knight-shift behavior was not so different from the previous results for $$H//b$$, and $$c$$, a large reduction in Knight shift along the $$a$$ axis was observed, in contrast with the previous $$a$$-axis Knight shift result. We discuss the origin of the difference between the previous and present results, and the possible SC state derived from the present results.

論文

Low-temperature magnetic fluctuations investigated by $$^{125}$$Te-NMR on the uranium-based superconductor UTe$$_2$$

藤林 裕己*; 金城 克樹*; 仲嶺 元輝*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(5), p.053702_1 - 053702_5, 2023/05

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.053702
 被引用回数：6 パーセンタイル：76.64(Physics, Multidisciplinary)

To investigate the static and dynamic magnetic properties on the uranium-based superconductor UTe$$_2$$, we measured the NMR Knight shift $$K$$ and the nuclear spin lattice relaxation rate 1/$$T_1$$ in $$H//a$$ by $$^{125}$$Te-NMR on a $$^{125}$$Te-enriched single-crystal sample. 1/$$T_1$$$$T$$ in $$H//a$$ is much smaller than 1/$$T_1$$$$T$$ in $$H //b$$ and c, and magnetic fluctuations along each axis are derived from the 1/$$T_1$$$$T$$ measured in $$H$$ parallel to all three crystalline axes. The magnetic fluctuations are almost identical at two Te sites and isotropic at high temperatures, but become anisotropic below 40 K, where heavy-fermion state is formed.

論文

Angular distribution of $$gamma$$ rays from a neutron-induced $$p$$-wave resonance of $$^{132}$$Xe

奥平 琢也*; 谷 結以花*; 遠藤 駿典; Doskow, J.*; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 亀田 健斗*; 木村 敦; 北口 雅暁*; Luxnat, M.*; et al.

Physical Review C, 107(5), p.054602_1 - 054602_7, 2023/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.107.054602
 被引用回数：4 パーセンタイル：73.33(Physics, Nuclear)

$$s$$波共鳴と$$p$$波共鳴の混合に起因するParity violationの増幅が観測されている$$^{131}$$Xe+nにおける3.2eV共鳴からのガンマ線の中性子エネルギーに依存する角度分布を測定した。$$p$$波共鳴からのガンマ線の遷移を同定し、1807keVの終状態に遷移する7132keVガンマ線の角度分布を評価した。この角度分布は$$s$$波共鳴と$$p$$波共鳴の干渉による結果と考えられており、複合核におけるParity violationの増幅メカニズムの理解に役立つ。

論文

NMRで探るウラン系スピン三重項超伝導の物理

徳永 陽; 酒井 宏典; 北川 俊作*; 石田 憲二*

日本物理学会誌, 78(5), p.267 - 272, 2023/04

https://doi.org/10.11316/butsuri.78.5_267

UTe$$_2$$は2018年末に超伝導になることが初めて報告されたウラン系超伝導体である。その発見の直後から実験と理論の両面での集中的な研究が開始され、40T以上の強磁場領域における磁場誘起超伝導や圧力下での多重超伝導相など、スピン三重項超伝導状態を起源とする新奇な超伝導現象が相次いで見つかっている。さらにその超伝導状態は、バルクとしてトポロジカル超伝導を実現する可能性があることが指摘され注目を集めている。本稿ではこのUTe$$_2$$において、我々が行ってきた核磁気共鳴(NMR)法による研究について紹介する。

論文

Change of superconducting character in UTe$$_{2}$$ induced by magnetic field

金城 克樹*; 藤林 裕己*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; et al.

Physical Review B, 107(6), p.L060502_1 - L060502_5, 2023/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.L060502
 被引用回数：19 パーセンタイル：93.07(Materials Science, Multidisciplinary)

UTe$$_2$$ is a recently discovered spin-triplet superconductor. One of the characteristic features of UTe$$_2$$ is a magnetic field ($$H$$)-boosted superconductivity above 16 T when H is applied exactly parallel to the $$b$$ axis. To date, this superconducting (SC) state has not been thoroughly investigated, and the SC properties as well as the spin state of this high-$$H$$ SC (HHSC) phase are not well understood. In this letter, we performed AC magnetic susceptibility and nuclear magnetic resonance measurements and found that, up to 24.8 T, the HHSC state has bulk nature and is quite sensitive to the $$H$$ angle and that its SC character is different from that in the low-$$H$$ SC (LHSC) state. The dominant spin component of the spin-triplet pair is along the $$a$$ axis in the LHSC state but is changed in the HHSC state along the $$b$$ axis. Our results indicate that $$H$$-induced multiple SC states originate from the remaining spin degrees of freedom.

論文

Measurement of the transverse asymmetry of $$gamma$$ rays in the $$^{117}$$Sn($$n,gamma$$)$$^{118}$$Sn reaction

遠藤 駿典; 奥平 琢也*; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 奥 隆之; 酒井 健二; 嶋 達志*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064601_1 - 064601_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064601
 被引用回数：5 パーセンタイル：64.05(Physics, Nuclear)

熱外中性子入射により形成される複合核において観測された、空間反転対称性の破れの大きな増幅は、今のところ複合核状態の入射チャネルにおけるパリティの異なる部分波の混合の結果として説明されている。さらに時間反転対称性の破れも同様のメカニズムで増幅されることが示唆されている。この入射チャネルにおける混合は、複合核共鳴から放出される個々のガンマ線のエネルギー依存なスピン-角相関を引き起こす。本研究ではJ-PARC・MLF・ANNRIにて偏極熱外中性子ビームを用い、$$^{117}$$Sn($$n,gamma$$)$$^{118}$$Sn反応におけるガンマ線強度分布が、中性子の偏極方向に依存することを確認した。

論文

Analysis on cooling behavior for simulated molten core material impinging to a horizontal plate in a sodium pool

松下 肇希*; 小林 蓮*; 堺 公明*; 加藤 慎也; 松場 賢一; 神山 健司

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-13) (Internet), 9 Pages, 2022/09

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故では、溶融炉心物質が制御棒案内管などの流路を通って炉心領域下の炉心入口プレナムに流れ込む。溶融炉心物質は、ナトリウム冷却材中で入口プレナムの水平板に衝突しながら冷却・固化されると見込まれる。しかし、水平構造物に衝突した溶融炉心物質の固化・冷却挙動は、これまで十分に研究されていなかった。これはナトリウム冷却高速炉の安全性向上の観点から解明が必要な重要な現象である。そこで、カザフスタン共和国国立原子力センターの実験施設において、模擬溶融炉心物質(アルミナ: Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)を水平構造物上のナトリウム冷却材中に放出する一連の実験が実施された。本研究では、高速炉安全性評価コードSIMMER-IIIを用いたナトリウム試験に関する解析を実施した。解析結果と実験データの比較により、解析手法の妥当性を確認した。また、ジェット衝突時の冷却・固化挙動を評価した。その結果、溶融炉心物質が水平板への衝突により破砕され、周辺部へ飛散することがわかった。さらに、模擬溶融炉心物質がナトリウムによって冷却され、その後、固化することを確認した。

論文

Influence of additives on low-temperature hydrothermal synthesis of UO$$_{2+x}$$ and ThO$$_2$$

田端 千紘; 白崎 謙次*; 酒井 宏典; 砂賀 彩光*; Li, D.*; 小中 真理子*; 山村 朝雄*

CrystEngComm (Internet), 24(19), p.3637 - 3648, 2022/05

https://doi.org/10.1039/D2CE00278G
 被引用回数：2 パーセンタイル：32.20(Chemistry, Multidisciplinary)

Hydrothermal reactions of uranium(IV) nitrate solutions in the presence of aldehydes yielded microparticles of UO$$_{2+x}$$, at temperatures as low as 100$$^{circ}$$C. The synthesized products contained residual organic matter originating from aldehydes used as an additive, unless the synthesis temperature was 390$$^{circ}$$C. Additionally, the residual matter could be separated from the product by heat treatment at $$>$$ 300$$^{circ}$$C. The valence of uranium ions in the UO$$_{2+x}$$ products was found to be higher than that reported for UO$$_{2}$$. Low synthesis temperatures resulted in the suppression of the magnetic moments of uranium ions and the occurrence of the spin interaction among the ions. Therefore, the oxidation number of uranium averaged over the entire product could become higher than 4+. A comparative study with ThO$$_2$$ suggested that the redox reaction could be closely related to the hydrothermal synthesis reaction and particle growth of UO$$_{2+x}$$.

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