Optimization of microwave power in ESR dosimetry of tooth enamel in Japanese macaques

林 哲平*; 山下 琢磨*; 光安 優典*; 小野 健太*; 岩見 聡音*; 木野 康志*; 関根 勉*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 清水 良央*; et al.

International Journal of Radiation Biology, 102(7), p.888 - 895, 2026/07

https://doi.org/10.1080/09553002.2025.2534998

福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性核種による長期的な慢性被ばくによる生物影響を調べている。放射線によって野生ニホンザルの歯のエナメル質中に生じる炭酸ラジカルを電子スピン共鳴(ESR)装置で測定することで、個体の被ばく線量を推定している。本研究では、マイクロ波出力や掃引速度などのESR測定条件を検討した。

Interpretation of lanthanoid oxide and hydroxide solubilities based on their bulk and surface properties

小林 大志*; Moniruzzaman, M.*; 元川 竜平; 佐々木 隆之*

Applied Geochemistry, 202, p.106780_1 - 106780_11, 2026/05

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106780

The geochemical environment for lanthanide (Ln) oxides and hydroxides involves aquatic system processes where Lns are mobilized or immobilized by dissolution and precipitation. In the current study, solubility experiments were performed using lanthanum (La), europium (Eu), and thulium (Tm) oxides as starting materials in the undersaturation method and La, Eu, and Tm nitrate solutions as starting materials in the oversaturation method. After aging at 25 or 90C for given periods, the crystal structure, particle size, and solid-phase surface-charge states were investigated to interpret the La, Eu, and Tm solubilities. In aqueous systems, La is stable as La(OH)(cr), which dominates the bulk structure, surface-charge state, and solubility. In the oversaturation method at 25C, the presence of fine primary La(OH)(cr,np) particles with higher solubility was observed, suggesting the possible particle-size effect. However, in the undersaturation method at 90C, the surface-charge state was found to be more negative than that of other solid phases, resulting in lower solubility. The EuO and Eu(OH) stabilities are competitive in aqueous systems. The bulk solid phase was Eu(OH)(cr) in the oversaturation method at 25 and 90C, and in the undersaturation method at 90C, whereas the surface-charge state appeared to be controlled by EuO when aged at 90C. The stability of TmO increased further, so that TmO(cr) dominated the bulk, surface-charge state, and solubility, aged at both 25 and 90C in the undersaturation method. In contrast, Tm(OH)(am) was formed using the oversaturation method and dominated the bulk, surface-charge state, and solubility at both temperatures. These findings are expected to provide important clues for understanding the evolution of lighter-to-heavier Ln oxides and hydroxides in aqueous systems, which is important for radioactive waste disposal.

令和6年度緊急時対応技術適用のためのバックグラウンド航空機モニタリング及び無人航空機による放射線モニタリングに係る技術開発(受託研究)

普天間 章; 越智 康太郎; 佐々木 美雪; 中間 茂雄; 川崎 義晴*; 岩井 毅行*; 平賀 祥吾*; 萩野谷 仁*; 松永 祐樹*; 眞田 幸尚; et al.

JAEA-Technology 2025-015, 171 Pages, 2026/03

JAEA-Technology-2025-015.pdf:11.43MB

2011年(平成23年)3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う津波により、東京電力福島第一原子力発電所事故が発生し、大量の放射性物質が周辺環境に飛散した。事故直後から、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手段として、有人ヘリコプター等による航空機モニタリングが活用されてきた。日本原子力研究開発機構は原子力規制庁からの受託事業として、緊急時モニタリングの迅速化に向け、発電所周辺のバックグラウンド線量率や地形、管制空域等の情報整備を進めている。令和6年度は、島根原子力発電所周辺で航空機モニタリングを実施し、線量率マップ等を作成し、地上測定値や他機関データと比較して妥当性を確認した。原子力総合防災訓練では、有人ヘリコプターに加え無人航空機を用いた訓練フライトを実施し、搭載方法やリアルタイム通信、迅速なマッピングの有効性を確認した。さらに、無人機データ収集システムの整備を進め、リアルタイム解析やマルチプラットフォームでの運用を検証し、改良課題を抽出した。マルチコプターの操作講習も実施し、運用技術の向上を図った。加えて、米国、フランス、韓国、カナダと合同環境放射線モニタリングを行い、各国の測定技術や運用体制に関する知見を得るとともに、国際的な情報共有の重要性を確認した。本報告書は、これら令和6年度の受託研究で得られた成果と技術的課題を取りまとめ、今後の緊急時モニタリング技術の高度化に資する知見を提供するものである。

Feasibility study on the production of Th as a long-life Ac generator using the experimental fast reactor Joyo

佐々木 悠人; 前田 茂貴; 深澤 哲生*; 高木 直行*

Journal of Nuclear Science and Technology, 63(2), p.154 - 165, 2026/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2025.2558244

近年、核医学の分野では、がん細胞に選択的に集まる抗体やペプチドと結合させたAcを利用する標的線療法が注目されている。それに伴い、Acの需要が高まっているため、代替の製造方法の模索が不可欠となっている。著者らを含む複数の研究者が、Raを原料とする製造方法を模索しているが、Raの供給量が限られていること、取り扱いが難しいこと、定期的な照射が必要であることなどの課題が残っている。これらの課題に対処するため、われわれは、Thを原料とし、高速実験炉「常陽」を使用した長寿命のAc製造戦略の開発に焦点を当てた。照射後の化学処理、ターゲットの可用性、生産収率などについて詳細な調査を実施し、最尤値と関連する不確実性を含めた。その結果、原料の濃縮と長期照射が必要であるものの、Acは現在の世界供給量と同等の量で生産できることが明らかになった。さらに、本研究では、文献調査により、照射後の化学処理において、すでに実用化されているTHOREX法を適用することで、トリウムから核分裂生成物や放射性物質などの副生成物を効果的に分離できることが明らかになった。

Effect of nanoscale cellular structure on the mechanical properties of Inconel 718 with unique hierarchical structure fabricated by laser powder bed fusion

Cho, K.*; 山下 葵平*; 角谷 心之輔*; 齊藤 拓馬*; 佐々木 泰祐*; 澤泉 克彦*; 奥川 将行*; 小泉 雄一郎*; 眞山 剛*; 菊川 泰地*; et al.

Acta Materialia, 303, p.121696_1 - 121696_18, 2026/01

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121696

The deformation behavior and strengthening mechanism of Inconel 718 with a hierarchical structure composed of microscale crystallographic lamellar microstructure (CLM) and nanoscale cellular structure, fabricated by laser powder bed fusion, were clarified via nanoscale microstructural and in-situ neutron diffraction analyses. The CLM is a layered structure parallel to the building direction (BD) and consists of relatively wide main and narrow sub-layers with 110 and 100 orientations, respectively, with respect to BD. This is the first study to demonstrate that the yield stress of the alloys depends strongly on deformation stresses of the sub-layers, even though Schmid factors of the primary slip system for both layers are the same. The sub-layer continues to deform elastically even beyond the micro-yield point of the main layer, which results in the macroscopic strengthening at an early stage of deformation. On the other hand, the cellular structure is formed in both layers, associated with a dendritic cell growth along 100 direction, Nb segregation between the cells and an accumulation of dislocations to decrease a residual stress. The cell boundaries with numerous dislocations and Nb segregation act as a strong barrier to dislocation motion resulting in a stress increase through the Hall-Petch law, even though they are low-angle grain boundaries. The spacing and morphology of the cell boundary depend strongly on fabrication conditions. The optimized cellular structure provides significant strengthening comparable to or greater than that caused by large-angle grain boundaries, thereby increasing the macroscopic strength of the alloys through hardening of the sub-layer.

水素挙動統合解析システムの開発

寺田 敦彦; Thwe Thwe, A.; 日野 竜太郎*; 原井 康孝*; 佐々木 岳*; 新家谷 英之*; 山下 俊幸*; 米田 次郎*; 岡林 一木*; 坂本 裕之*; et al.

JAEA-Data/Code 2025-012, 151 Pages, 2025/12

JAEA-Data-Code-2025-012.pdf:9.69MB

福島第一原子力発電所事故の経験や、事故から得られた教訓を踏まえ、原子炉のみならず廃止措置、廃棄物管理における水素安全評価・対策に適切に対応するための基盤技術の高度化を図ることを目的として、水素の発生から拡散、燃焼・爆発に至る挙動を予測する解析システムの開発を行った。本システムでは、汎用コード(FLUENT、AUTODYN)を活用し、そこに新規にモジュールやプリ/ポストプロセッサを組み込むことで、一般の実用に堪える解析システムを整備するとともに、より高い汎用性と低コストでの導入が可能なオープンソースコード(OpenFOAM)を活用したシステムの開発を並行して進め、原子力施設の水素防災計画に利用できる形での基盤技術の提供を目指している。これまで、PWR 原子力発電施設を対象に、実用的な観点から考慮すべき現象(火炎伝播加速現象の評価技術、格納容器規模の現象への適用性)に対処するためのシステムの拡充を行った。本報告書は、水素挙動統合解析システムの概要、取り扱い方法及び実機解析事例についてまとめたものである。

Performance of UAV-based airborne gamma-ray spectrometry for wide-area radiation monitoring of contaminated sites

Ji, Y.-Y.*; Joung, S.*; Ji, W.*; 越智 康太郎; 佐々木 美雪; 眞田 幸尚

Journal of Radiological Protection, 45(4), p.042501_1 - 042501_11, 2025/12

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ae0cd4

本研究では、LaBr(Ce)検出器を用いた韓国原子力研究院の無人航空機搭載型ガンマ線スペクトロメトリーシステムの開発と実地検証について報告する。FDNPP付近における日本原子力研究開発機構との共同調査では、高度に基づく減衰補正を適用後、信頼性の高い線量率推定が得られたが、傾斜地では差異が生じた。緊急対応用途における精度向上のため、地形データの組み込みが推奨される。

Influence of steam flow rate on oxidation kinetics of silicon carbide at 1400-1600 C

Pham, V. H.; 倉田 正輝; 永江 勇二; 石橋 良*; 佐々木 政名*

Corrosion Science, 255, p.113098_1 - 113098_9, 2025/10

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.113098

Being expected as materials for accident tolerant fuel cladding tube, oxidation behavior and kinetics of silicon carbide (SiC) under extreme conditions like severe accidents must be elucidated. In this study, oxidation tests of SiC at 1400-1600 C for 1-5 h, at atmospheric pressure, under two different flow rates of HO/Ar gas mixture have been conducted to investigate the influence of steam flow rate on the formation of SiO scale and its subsequent volatilization. The oxidation tests were conducted via a newly developed test facility using laser as a heat source. Oxidation kinetics of SiC was evaluated via mass change of samples before and after the oxidation tests. Parabolic oxidation rate representative for SiO formation and linear volatilization rate reflecting its volatilization were calculated, based on these mass changes. The Arrhenius dependence of the parabolic oxidation and linear volatilization rate constants were then plotted. Results of this study indicated that SiC exhibits excellent performance under the conditions investigated. Steam flow rate has a significant influence on volatilization of SiO but has minor effects over its formation. Oxidation of SiC in steam at high temperature may follow mass gain or mass loss regime, depending on the steam flow rate. Two oxidation patterns were suggested and discussed. In the first oxidation pattern, the SiO formation is dominated over its volatilization. The second oxidation pattern (steady stage) is reached when the SiO formation rate is equivalent to its volatilization rate. Time to reach this steady stage was defined, based on the parabolic oxidation rate and linear volatilization rate.

Revisiting hydrogen trapping in Mg(Al, Zn) Approximant crystal; Influence of chemical disorder

清水 一行*; 山口 正剛; 赤丸 悟士*; 西村 克彦*; 阿部 李音*; 佐々木 泰祐*; Wang, Y.*; 戸田 裕之*

Scripta Materialia, 265, p.116730_1 - 116730_7, 2025/08

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2025.116730

The approximant crystal Mg(Al, Zn) (T-phase in Al-Zn-Mg alloys) holds the potential for enhancing both strength and hydrogen embrittlement resistance in aluminum alloys when present as nano-precipitates. Our previous computational exploration indicated strong hydrogen trapping but neglected the inherent chemical disorder of this approximant crystal. This study revisits hydrogen trapping in Mg(Al, Zn), directly including chemical disorder via special quasirandom structures. Density functional theory calculations reveal that, while chemical disorder introduces variations in trapping energies, the overall trend of strong trapping persists. Tetrahedral sites coordinated by Mg atoms exhibit particularly strong trapping, with smaller tetrahedral volumes correlating with stronger trapping due to enhanced Mg-H interactions. Multiple hydrogen occupation of these sites is also calculated, resulting in high hydrogen densities. Experimental validation using thermal desorption spectroscopy on a bulk Mg(Al, Zn) sample confirms hydrogen trapping, reinforcing the potential of this phase for designing advanced, hydrogen-resistant aluminum alloys.

Interpretation of dissolution behavior at the surface of uranium-zirconium oxide solid solutions

頓名 龍太郎*; 佐々木 隆之*; 岡本 芳浩; 小林 大志*

Journal of Nuclear Materials, 612, p.155820_1 - 155820_11, 2025/06

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2025.155820

福島第一原子力発電所事故による燃料デブリ中の主なウラン固相である(U,Zr)Oの溶解挙動を、大気条件下で熱力学的および速度論的に調べた。湿式化学法によりZrが均一に固溶した立方晶(U,Zr)Oサンプルを調製し、静的バッチ浸漬試験を実施した。UとZrの溶解度がそれぞれの濃度を超える強酸性条件では、両元素の一致した溶解が観察され、(U,Zr)OはUOと同じ速度で溶解した。Uの溶解度がその濃度よりも高く、Zrはより低い溶解度で定常状態に達する中酸性条件では、(U,Zr)OからのUの溶解速度はUOに比べて低下した。シュウ酸の存在下では、錯体形成によりZrの溶解度が上昇したが、(U,Zr)OからのUの溶解速度は低下しなかった。これは、(U,Zr)O中のZrが、Zrの溶解度が低い条件下で固体表面上に2次固相を形成し、Uの酸化溶解を抑制したことを示唆している。