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佐藤 拓人; Goger, B.*; 中山 浩成
SOLA (Scientific Online Letters on the Atmosphere) (Internet), 21, p.17 - 23, 2025/01
本研究では、2次元的な2つの山脈を様々な間隔で設置し、それらを乗り越える気流のラージエディシミュレーションを行い、平均的な濃度分布の空間パターンを調査した。本研究の目的は、これらの実験結果から、施設近くの丘陵地形の影響によって、従来型のガウスプルームモデルによる濃度分布の推定が難しくなるような範囲を示すことである。シミュレーション結果をみると、山脈間の距離が山の高さ(
)の10倍以下の場合、山脈に挟まれた谷の中は循環が支配的であった。これによって、谷が広い場合より高濃度の領域が形成された。山脈間の距離が10より大きい場合は、風下側の山脈の影響が小さくなった。拡散幅でみた山脈の影響は、風上側の山脈から20程度まで広がっていることがわかった。
佐藤 拓人; 日野 英逸*; 日下 博幸*
Atmospheric Science Letters, 25(12), p.e1279_1 - e1279_10, 2024/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Geochemistry & Geophysics)本研究では、都市ヒートアイランド循環(UHIC)とサーマルの3次元シミュレーション結果に動的モード分解(dynamic mode decomposition; DMD)を適用した。本研究の目的は、流れ場の時間変化の特徴に基づいて、これらの現象がどのように共存しているかを再検討することである。そのために、DMDを用いて支配的な空間パターンとその時間変化を調査した。水平風のモードのひとつは、時間変化しない(振動や増幅がない)モードで、UHICの空間パターンを示した。このUHICモードには、都市に向かう大規模な収束に加えて、相対的に小さい筋状構造が見られた。他のモードは時間変化(振動と衰退)しており、サーマルのような空間スケールの小さな現象の特徴を示した。各モードの周波数は幅広い値を取り、中には一般的なサーマルの寿命より低いものもあった。これらの低周波数モードのうちひとつには、UHICモードで観測されたものと同様の筋状構造が見られた。これらの結果は、UHICとサーマルが、比較的長い時間スケールで変化する成分を通じて互いに変形を及ぼし合って共存していることを示唆している。
三浦 泰人*; 宮本 慎太郎*; 丸山 一平*; Aili, A.*; 佐藤 拓未; 永江 勇二; 五十嵐 豪*
Case Studies in Construction Materials, 21, p.e03571_1 - e03571_14, 2024/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Construction & Building Technology)In this study, the expansion behavior of cement materials after high-temperature heating and water immersion was observed experimentally. Two experiments were conducted using mortar specimens with different sand-to-cement ratios subjected to different high-temperature histories up to 1000
C. In Case 1, the specimens were immersed in water after high-temperature heating and then cooled naturally; in Case 2, the specimens were immersed in water at high temperatures without the cooling process. Based on the results, it was confirmed that lime expansion due to the rehydration of CaO by heating occurred in Case 1. In contrast, dynamic continuous explosive spalling occurred in Case 2 because of water penetration into the specimen at a high temperature. The explosive spalling in water observed in Case 2 is a phenomenon that has not been reported to date. Possible failure mechanisms for lime expansion and continuous expansive spalling in water are suggested.
小川 達彦; 平田 悠歩; 松谷 悠佑; 甲斐 健師; 佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 松田 規宏; et al.
EPJ Nuclear Sciences & Technologies (Internet), 10, p.13_1 - 13_8, 2024/11
放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる放射線挙動解析計算コードである。その最新版であるPHITS version 3.34の、飛跡構造解析機能に焦点を置いて説明する。飛跡構造解析とは、荷電粒子が物質中を運動する挙動を計算する手法の一つで、個々の原子反応を識別することにより原子スケールでの追跡を可能にするものである。従来の飛跡構造解析モデルは生体を模擬する水だけにしか適用できず、遺伝子への放射線損傷を解析するツールとして使われてきた飛跡構造解析であるが、PHITSにおいてはPHITS-ETS、PHITS-ETS for Si、PHITS-KURBUC、ETSART、ITSARという飛跡構造解析モデルが補い合うことにより、生体の放射線影響だけでなく、半導体や材料物質など任意物質に対する適用が可能になっている。実際にこれらのモデルを使って、放射線によるDNA損傷予測、半導体のキャリア生成エネルギー計算、DPAの空間配置予測など、新しい解析研究も発表されており、飛跡構造解析を基礎とするボトムアップ型の放射線影響研究の推進に重要な役割を果たすことが期待できる。
sp. strain V2501 isolated from 250 m below the ground level in Horonobe, Hokkaido, Japan上野 晃生*; 佐藤 聖*; 玉村 修司*; 村上 拓馬*; 猪股 英紀*; 玉澤 聡*; 天野 由記; 宮川 和也; 長沼 毅*; 五十嵐 敏文*
Microbiology Resource Announcements (Internet), 13(11), p.e00108-24_1 - e00108-24_4, 2024/11
A thiosulfate oxidizing bacterium, sp. strain V2501, was isolated from groundwater collected in a terrestrial deep subsurface environment. This strain grows chemolithoautotrophically in media containing NaHCO
as its sole carbon source. Here, we report a 2,240,851 bp complete genome sequence of strain V2501.
日下 博幸*; 池田 亮作*; 佐藤 拓人; 飯塚 悟*; 朴 泰祐*
Journal of Advances in Modeling Earth Systems (Internet), 16(10), p.e2024MS004367_1 - e2024MS004367_38, 2024/10
被引用回数：1 パーセンタイル：67.05(Meteorology & Atmospheric Sciences)マイクロスケールの都市気候シミュレーションのための気象学Large-eddy simulation (LES)モデルと数値流体力学(CFD)モデルとのギャップを埋めるために、本研究では都市域を対象とした気象学LESモデルを開発した。このモデルはメソスケール(都市スケール)からマイクロスケール(街区スケール)までの都市機構のシミュレーションを行うことができる。本論文では、このLESモデルの概要を紹介する。このLESモデルは、建物や樹木を解像してマイクロスケールのシミュレーションを行うことができる点で、標準的な数値気象モデルと一線を画していると言える。また、大気成層の影響や物理過程を考慮することも標準的なCFDモデルと異なる点である。本モデルの特筆すべき特徴は、(a)ラジオシティ法による都市キャノピー層内の多重反射の考慮や、建物影・ビル影の考慮など長波放射・短波放射の3次元計算、(b)様々な暑さ指数の出力、(c)ミスト散布や街路樹、高反射舗装やクールルーフ、屋上緑化の効果の評価、(d)3次元並列化の実装によるスーパーコンピュータでの動作と、GPU版の実装である。本研究では、モデルの紹介に続き、対流境界層におけるサーマルや、都市キャノピー内・都市キャノピー上の流れや乱れの様子、都市街区における熱環境・熱ストレスのシミュレーションなど、様々な実験を行いその基本性能を確認した。本研究で開発したモデルは、都市気候学の基礎的・応用的研究に取り組むためのコミュニティツールとなることを目指している。
佐藤 薫; 古田 琢哉; 佐藤 大樹; 津田 修一
PLOS ONE (Internet), 19(10), p.e0309753_1 - e0309753_26, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)これまでに、放射線事故や医療被ばくの線量評価を目的とした数値ファントムとして、標準日本人体型の成人男性(JM-103)及び成人女性(JF-103)のボクセルファントムを開発した。しかし、JM-103及びJF-103は記述形式や解像度の制約により、被ばく時の姿勢を考慮した線量評価に対応できない課題があった。そこで本研究では、JM-103及びJF-103をベースとして、柔軟な変形が可能なポリゴンメッシュ形式の成人日本人ファントム(男性:JPM、女性:JPF)を開発した。JPM及びJPFには、1mm厚以下の微小な放射性感受性領域を有する皮膚及び水晶体の詳細モデルが組み込まれている。光子または電子を外部から前方照射する場合について、実効線量、皮膚及び水晶体(全領域及び放射性感受性領域)の線量を計算した結果、皮膚及び水晶体の全領域の計算結果について、JPM及びJPFはJM-103及びJF-103及びICRP等の文献値と矛盾しないことを確認した。さらに、これまで計算できなかった放射線感受性の高い微小な部位における線量を計算するとともに、その入射エネルギー依存性評価が可能となった。今後、構築したJPM及びJPFに現在開発中の姿勢変形技術を適用することによって、被ばく時の姿勢を考慮した、個人に対する詳細な線量評価手法を開発する予定である。
and 
study of biological effects on cancer cells in the presence of metallic materials during radiotherapy長野 拓也*; 松谷 悠佑; 戒田 篤志*; 野島 瞳*; 古田 琢哉; 佐藤 薫; 吉村 亮一*; 三浦 雅彦*
Journal of Radiation Research (Internet), 65(5), p.628 - 639, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Biology)X線治療では、正常組織への副作用を最小限に抑えつつ腫瘍を治療するように照射計画が計画される。頭頚部への放射線照射により、歯の金属製の詰め物周辺において重度の粘膜炎(放射線増感作用)が誘発されることがある。しかしながら、この放射線増感メカニズムは不明なままである。本研究では、細胞実験と計算シミュレーションを使用して放射線増感メカニズムを調査した。その結果、細胞実験で観測された増感比は1.2-1.4であり、これは金属近傍の局所線量増加が主要因であることがわかった。一方、臨床前試験としてCT画像に基づく生体内線量評価を実施した結果、人体の複雑な解剖構造により線量増加が過小評価され、微視的な線量評価が必要であることが分かった。本成果は、金属周辺における正常細胞への副反応の正確な理解に貢献するものである。
C
reaction at 1.8 GeV/
with the Superconducting Kaon spectrometer市川 裕大; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; 谷田 聖; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2024(9), p.091D01_1 - 091D01_13, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)We conducted a measurement of the inclusive missing-mass spectrum in the C
reaction at an incident beam momentum of 1.8 GeV/. This measurement was carried out utilizing the Superconducting Kaon Spectrometer (SKS) and the K1.8 beamline spectrometer at the Hadron Experimental Hall in J-PARC. Remarkably, our experimental setup yielded an exceptionaly good energy resolution of 8.2 MeV (FWHM), enabling us to observe significant enhancements in the vicinity of the 
Be threshold region. In order to estimate the spectrum information, we employed several fitting parameters assumptions. The best agreement with the spectrum shape was obtained with combining quasi-free (QF) component and two-Gaussian functions, with the experimental resolution 
being held constant. The peak positions were obtained to be 
(stat.) 
(syst.) MeV and 
(stat.) 
(syst.) MeV. Another model assumption, utilizing quasi-free (QF) and one Breit-Wigner function with 
(stat.) 
(syst.) MeV and 
(stat.) 
(syst.) MeV, also yielded a similar 
value.
佐藤 一憲; 吉川 信治; 山下 拓哉; 下村 健太; Cibula, M.*; 溝上 伸也*
Nuclear Engineering and Design, 422, p.113088_1 - 113088_24, 2024/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)The accident progression of the in-vessel phase of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 1 was analyzed using the MAAP code. Although there is a large uncertainty in the initial stage of accident progression behavior in Unit 1 with little measurement data, it is presumed to have similarities to that of Unit 3. As a result, in Unit 1, since there was almost no alternative water injection during the in-vessel phase, cooling of the debris transferred to the lower plenum was small. It was likely that a large molten pool of metals had formed, and that the steam supply to the high-temperature core materials was suppressed and metal oxidation was relatively small. The analysis results for Unit 1 were compared with those for Units 2 and 3, and differences between units such as the thermal conditions of the debris that relocated to the pedestal and the degree of metal oxidation were shown.
石川 諒尚; 古場 裕介*; 古田 琢哉; Chang, W.*; 米内 俊祐*; 松本 真之介*; 橋本 慎太郎; 平井 悠大*; 佐藤 達彦
Radiological Physics and Technology, 17(2), p.553 - 560, 2024/06
At the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC), a series of retrospective studies are ongoing in patients treated with carbon ion radiotherapy (CIRT) to obtain the knowledge to improve tumor control and reveal the mechanism of the low risk of secondary cancer after CIRT. Dose-averaged linear energy transfer (LET
) is generally used as a measure of treatment effectiveness or biological effects in such retrospective studies; however, it is conventionally evaluated from the relative biological effectiveness (RBE)-LET fitted function used in the treatment planning system. In this study, we calculated the physical doses and their linear energy transfer (LET) distributions for a series of treatment plans for a homogeneous rectangular phantom and a human body phantom with typical CIRT beams using Monte Carlo (MC) simulation. The LET was then deduced from the MC simulation and compared with the corresponding data obtained using the conventional method. The comparison suggested that the two types of LET agreed well with each other, except around the distal end of the spread-out Bragg peak, where the MC simulation yielded significantly higher LET values than that of the conventional method. This is because the RBE-LET fitted function adopted in the conventional method ignores the contribution of the high-LET components, causing an overkill effect. Furthermore, an MC simulation was conducted to determine the material composition of water and realistic materials from the CT number in the planned image. The profiles of physical dose and LET were in good agreement for both techniques. These results indicate the possibility of enhancing the efficiency of retrospective studies of CIRT using MC simulations in the future.
寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 佐藤 朗*; 友野 大*; 川島 祥孝*; 稲垣 誠*; 南部 明弘*; 工藤 拓人*; 大澤 崇人; 久保 謙哉*
Journal of Analytical Science and Technology, 15, p.28_1 - 28_7, 2024/05
被引用回数：1 パーセンタイル：65.87(Chemistry, Analytical)地球惑星科学において、Pb同位体組成はUやThの放射性娘核種として固有の年代情報や地域情報を提供するため、物質の起源や進化を読み解く上で重要な役割を果たすことが知られている。このような同位体組成を決定するためには、スパッタリング、レーザーアブレーション、熱イオン化などの破壊的・消費的な処理が必要である。ここでは、ミュオン誘起特性X線のエネルギーシフトを利用した天然ガレナ(PbS)の非破壊Pb同位体組成測定を初めて報告する。観測された天然ガレナのPb同位体組成は、従来の質量分析で得られたものと良い一致を示した。このようなミュオンPb同位体分析法は、従来の質量分析法よりも非破壊分析が望まれる考古学的遺物(青銅製品など)の産地特定への応用が期待される。
蓬田 匠; 橋本 直; 奥村 拓馬*; 山田 真也*; 竜野 秀行*; 野田 博文*; 早川 亮大*; 岡田 信二*; 高取 沙悠理*; 磯部 忠昭*; et al.
Analyst, 149(10), p.2932 - 2941, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Analytical)本研究では、ウラン鉱山より採取した黒雲母に含まれるUの分布状態と化学種を分析するため、超電導転移端センサー(TES)をマイクロビーム蛍光X線分光分析時の検出器として用いる手法を開発した。通常のシリコンドリフト検出器(SDD)の約220eVのエネルギー分解能の蛍光X線スペクトルでは、13.615keVのU L
線の蛍光X線と13.395keVのRb K線の蛍光X線を分離することは困難であった。一方、TESを用いることにより13keVのエネルギー領域で50eVのエネルギー分解能が達成され、U LとRb Kの蛍光X線を完全に分離することができた。このTESを用いたピーク分離により、マイクロ蛍光X線分析における微量Uの正確なマッピング解析と、マイクロX線吸収端近傍構造分光における信号対バックグラウンド比の減少を達成できた。
C ions based on first-principles calculations関川 卓也; 松谷 悠佑; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 548, p.165231_1 - 165231_6, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：77.18(Instruments & Instrumentation)放射線の人体に与える影響の主な原因として、遺伝情報を担うDNAの損傷が考えられている。しかし、DNAが放射線損傷によりどのような分子構造変化を示すかは十分理解されていない。DNAに放射線を照射すると様々な種類のDNA損傷が形成されることが報告されていることから、我々のグループではDNAが受ける損傷と放射線によって引き起こされる様々なパターンのイオン化の関係を調べてきた。これまでDNAを模した剛体モデルを用いた簡易な体系における解析を行っていたが、人体への影響を考える上で重要と考えられるDNAの分子構造変化を解析するためにはより詳細な計算を必要とする。そこで、本研究では分子構造に基づいて電子状態を議論できる第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いてDNAの分子構造変化を明らかにすることを試みた。具体的には、放射線により1電子及び2電子が電離した状況のDNAを仮定し、最安定構造、バンド分散、及び波動関数を計算した。発表では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて計算した放射線の線種及びエネルギーとDNAの分子構造変化の関係とともに議論する。また、放射線物理・固体物理の双方の観点から、放射線がもたらすDNAの基礎物性変化(DNA損傷の最初期過程に相当)について議論する。
笠原 直人*; 山野 秀将; 中村 いずみ*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 8 Pages, 2024/03
本研究では、受動安全構造を適用することによって破損拡大抑制方法を提案する。受動安全構造のアイデアを超高温条件および過大地震時の次世代高速炉に適用した。
佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松谷 悠佑; 松田 規宏; 平田 悠歩; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(1), p.127 - 135, 2024/01
被引用回数：69 パーセンタイル：99.96(Nuclear Science & Technology)放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる。その最新版であるPHITS version 3.31を開発し公開した。最新版では、高エネルギー核データに対する親和性や飛跡構造解析アルゴリズムなどが改良されている。また、PHIG-3DやRT-PHITSなど、パッケージに組み込まれた外部ソフトウェアも充実している。本論文では、2017年にリリースされたPHITS3.02以降に導入された新しい機能について説明する。
久峩 尚也*; 椎葉 拓郎*; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 黒岩 靖淳*
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(1), p.136 - 145, 2024/01
被引用回数：1 パーセンタイル：35.82(Nuclear Science & Technology)本論文では、放射線挙動解析コードPHITSの高エネルギー光子線治療に対する精度検証結果を報告する。具体的には、Clinac 21EX電子ライナックにより発生させた光子線治療場における線量深さ分布,ビームプロファイル,アウトプットファクターを測定し、PHITS及び同様のモンテカルロ計算コードであるEGSnrcの結果と比較した。その結果、PHITS計算と測定は医学物理分野における許容レベル以内で、PHITS計算とEGSnrc計算は約1%の範囲内で一致することが分かった。これらの結果から、PHITSが高エネルギー光子線治療の医学物理計算に応用可能であることが確認できた。
佐藤 拓人; 中山 浩成
SOLA (Scientific Online Letters on the Atmosphere) (Internet), 20, p.371 - 377, 2024/00
Large-eddy simulation(LES)モデルを用いて、Pasquill-Gifford(PG)線図の安定度区分に基づく対流境界層の数値シミュレーションを行った。このとき、各安定度区分の特徴を満たす乱流が模擬できる風速と顕熱フラックスの組み合わせを調査した。さらに、対流境界層厚さが生成乱れに及ぼす影響や、生成した乱れが既存の速度スケール(
)によってスケールするかを調査した。本研究では、安定度区分B(不安定)、C(弱不安定)、D(中立)の乱れを模擬することができた。しかし、対流境界層厚さを600mに設定し区分Dを仮定して模擬した乱れはによるスケール則に従わなかった。によるスケール則に従う乱れを生成するには、対流境界層厚さを小さくする必要があることがわかった。一方、区分B(不安定)を仮定した場合は、対流境界層厚さが小さいと対流境界層上部の遷移層が崩れてしまうことがわかった。これらの結果から、LESモデルを用いてPG図に基づく安定度区分ごとの乱流を模擬するためには、風速と顕熱フラックスに加えて、対流境界層厚さも適切に設定する必要があることが示唆された。
池内 宏知; 佐々木 新治; 大西 貴士; 仲吉 彬; 荒井 陽一; 佐藤 拓未; 多木 寛; 関尾 佳弘; 山口 祐加子; 森下 一喜; et al.
JAEA-Data/Code 2023-005, 418 Pages, 2023/12
JAEA-Data-Code-2023-005-01.pdf:24.59MBJAEA-Data-Code-2023-005-02.pdf:32.18MB
東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業を安全かつ着実に実施するためには、炉内で生成した燃料デブリの組成や物理的・化学的特性等の性状を把握し、燃料デブリの取り出しや収納・保管等の実際の廃炉作業を検討するプロジェクトに提供していく必要がある。この目的から、1F2号機の内部調査で取得された付着物や堆積物等の汚染物サンプルを用いて、サンプル中の成分の把握及び燃料由来のウランを含む微粒子(U含有粒子)の詳細観察を行った。本報告書は、サンプルの成分由来やU含有粒子の生成過程等の解析評価に供するため、2021年度に得られた分析結果として、FE-SEM/WDX、FE-SEM/EDX、TEM/STEM-EDXによる詳細観察画像や元素分析結果、放射線測定結果及びICP-MSによる元素分析結果をデータベースとしてまとめたものである。
佐藤 一憲; 吉川 信治; 山下 拓哉; 下村 健太; Cibula, M.*; 溝上 伸也*
Nuclear Engineering and Design, 414, p.112574_1 - 112574_20, 2023/12
Based on the updated knowledge from plant-internal investigations, experiments and computer-model simulations until now, the in-vessel phase of Fukushima-Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 was analyzed using the MAAP code. In Unit 3, it is considered that ca. 40 percent of UO
fuel was molten when core materials relocated to the lower plenum of the reactor pressure vessel. Initially relocated molten materials would have been fragmented by mixing with liquid water, while solid materials would have relocated later on. With this two-step relocation, debris in the lower plenum seems to have been permeable for coolant, thus debris seems to have been once cooled down effectively. Although the present MAAP analysis seems to slightly underestimate core-material oxidation during the relocation period, this probable underestimation was compensated for by an existing study that was considered more reliable, so that more realistic debris conditions in the lower plenum could be obtained. Probable debris reheat-up behavior was evaluated based on interpretation of the pressure data. This evaluation predicted that the fuel debris in the lower plenum was basically in solid-phase at the time when it relocated to the pedestal. With this study, basic validity of the former prediction of the Unit 3 accident progression behavior was confirmed, and detailed boundary conditions for future studies addressing the later phases were provided.
