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:Ce using PHITS track-structure simulations平田 悠歩; 甲斐 健師; 小川 達彦; 松谷 悠佑; 佐藤 達彦; 渡辺 賢一*; 加藤 匠*; 河口 範明*; 柳田 健之*
Radiation Measurements, 193, p.107651_1 - 107651_8, 2026/04
被引用回数：0CaF:Ceは高い光刺激蛍光(OSL)強度を示すため線量計として有用であると期待されている。しかし、CaF:Ceなどの蛍光体に粒子線を照射すると、消光効果により蛍光体の線量当たりの発光強度が低下する。従来、蛍光体の消光効果は線エネルギー付与(LET)などを指標としたエネルギー付与密度に基づいて評価されてきた。しかし、粒子線の種類によりCaF:Ceにおける消光現象とLETの関係性が異なり、LETから正確に消光現象を予測することは困難であったが、放射線輸送計算コードPHITSのTrack structure機能は、放射線による相互作用を個別に追跡することが可能である。そこで、PHITSを用いて粒子線により蛍光体が発光する過程を精密に計算し、予測したCaF:Ceの応答を実験データと比較したところ、CaF:Ceの消光現象にはOSLの量子収率が重要なパラメータであることが示唆された。この成果は、蛍光体検出器のさらなる開発に貢献するものと期待される。
山根 斗和*; 稲津 將*; 川野 潤*; 佐藤 拓人; 日下 博幸*
Agricultural and Forest Meteorology, 379, p.111052_1 - 111052_9, 2026/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Agronomy)本研究の目的は、シラカバ花粉飛散の実地観測を行うことで高解像度で正確なモデリングのための基礎的な知見を得ることである。2024年の飛散のピーク日において、シンプルな花粉補足機をシラカバ樹木の風下3地点に設置した。気象観測も同じタイミングに行った。本研究では、まず、機械学習アルゴリズムであるYOLOを用いて花粉を自動的にカウントする手法を開発した。この手法は、主観的なカウントと比較して検証され、従来なかった自動カウントを実現した。観測結果から、花粉の数はシラカバ樹列から200m風下において最大となることが示唆され、いずれの風下距離においても日変化が観察された。花粉の数と気象要素に関する線形回帰分析の結果から、気温と花粉の数の間に顕著な正の相関が見られた。さらには、樹木のごく近くのポイントにおいて花粉の数と風速に性の相関が見られた。Large-eddy simulationによる花粉の移流シミュレーションの結果は、花粉が沈降する場所が観測より樹木近くに集まっているものの、この観測結果を支持するものであった。
SbO
Piyakulworawat, C.*; 森田 克洋*; 福元 好志*; Hsieh, W.-Y.*; Chen, W.-T.*; 中島 健次; 河村 聖子; Zhao, Y.*; Wannapaiboon, S.*; Piyawongwatthana, P.; et al.
Physical Review Research (Internet), 8(1), p.013247_1 - 013247_16, 2026/03
歪んだハニカム化合物CuSbOの中性子非弾性散乱および磁化データを、一次のダイマー展開計算と量子モンテカルロシミュレーションを用いて解析した。これまでに提案されたハニカム格子モデルとは対照的に、この系は相互作用するダイマースピン鎖を有し、鎖に沿って強磁性-反強磁性結合が交互に現れることが示された。さらに、他のCu
ベースの歪んだハニカム磁性体で観測される典型的な結合とは異なり、スピン鎖は、予想される層間の鎖間結合ではなく、主にハニカム層間に生じる反強磁性結合を介して結合する。つまり、CuSbOの磁気結合スキームが異なることが明らかになった。さらに、X線分光法と透過型電子顕微鏡を利用して、化合物の結晶構造と積層欠陥モデルも従来のモデルをより精密化した。
中山 浩成; 河野 孝昭*; 佐藤 拓人
Air Quality, Atmosphere & Health, 12 Pages, 2026/00
被引用回数：0原子力緊急時において大気拡散挙動や汚染域の空間分布などの詳細情報を迅速に得るために、3次元風速場気象観測値の内挿と事前計算による風況場データベースの乱流風速データとを融合させて粒子拡散モデルの入力条件として与えた迅速な大気拡散計算手法を開発した。しかし、気象観測の平均風速から乱流風速を推定する経験式は大気安定度の違いを考慮されておらず、大気乱流の強さに応じた拡散挙動の再現に課題があった。本研究では、迅速大気拡散計算手法の精緻化のために、原子力施設オンサイト気象観測から得られる実測データを解析し、平均風速と乱流風速の関連性を大気安定度毎に類型化することを目的とする。
米山 海; 二田 郁子; 田中 康之; 小高 典康; 菊池 里玖; 坂野 琢真; 古瀬 貴広; 佐藤 宗一; 三本木 満; 田中 康介
JAEA-Technology 2025-008, 44 Pages, 2025/12
JAEA-Technology-2025-008.pdf:4.3MB
東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉に向け、原子炉建屋格納容器内部の調査が行われている。燃料デブリの取出しや建屋解体の作業を安全に進めるためには、汚染状況を把握し、作業の計画や作業者の被ばくを管理する必要がある。本件は、2号機原子炉格納容器貫通部X-6(X-6ペネ)内の堆積物について、含まれる元素、放射性核種濃度、核種組成を把握することを目的に分析を実施した。本分析の対象試料は、スミヤろ紙に付着したX-6ペネ内部の堆積物である。堆積物に含まれる
核種の把握、また、元素や元素の共存の様子を把握するため、非破壊分析として線スペクトル分析、蛍光X線(XRF)分析、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線(SEM-EDX)分析を実施した。さらに、堆積物に含まれる放射性核種やその組成を詳細に明らかにするために、堆積物を硝酸及びフッ化水素酸で溶解し、溶解液中の核種、Sr-90及び
核種の放射能分析を実施した。得られた結果を、2020年にX-6ペネ内の異なる場所で採取された堆積物の分析結果と比較した。非破壊での線スペクトル分析では、Co-60、Sb-125、Cs-134、Cs-137、Eu-154、Eu-155及びAm-241が検出された。XRF分析では、格納容器内の構造物由来と考えられるFeが主要な元素として検出され、そのほか燃料や燃料被覆管に由来すると考えられる微量のU及びZrが検出された。SEMEDX分析の結果では、堆積物の主要な元素としてOとFeが検出されたことに加え、Uを含む粒子が観察され、UとともにFe、Si、Cr、Ni、Zrが検出された。これらの結果は2020年採取試料と同様の傾向であった。放射能分析では、非破壊測定で検出された核種(Co-60、Sb-125、Cs-134、Cs-137、Eu-154、Eu-155)に加えて、Sr-90、Pu-238、Pu-239+240、Am-241、Cm-244、U-235、U-238の定量値を得た。これらの結果をもとに、1F事故に由来する汚染の主要な線放出核種であるCs-137を基準とした放射能比を算出した。さらに、U-238に対する放射能比についても算出し、ORIGENによる2号機の燃料組成の計算値と比較した。
玉造 博夢; 小澤 竜也*; 満田 節生*; 藤原 理賀; 金城 克樹*; 那波 和宏*; Wu, H.-C.*; 佐藤 卓*; 矢野 真一郎*
Physical Review B, 112(18), p.184115_1 - 184115_8, 2025/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)Recently, applying a uniaxial stress 
of only 40 MPa along the 
axis to a single domain structure of MnP has been found to modify the fractional coordinates of each ion irreversibly with respect to , leading to the formation of crystal domains rotated by 
around the 
axis. To reveal the process of this unusual domain formation, we measure time evolution of magnetization due to the crystal domain formation and perform neutron diffraction measurements under . Threshold stress causing domain formation increases as temperature (
) decreases, and magnetization along the axis (
) increases over time on the order of hours with a -dependent relaxation time. These results suggest that this domain formation by is thermally activated. Based on these results, we achieve controlling the crystal domain formation by regulating and . Moreover, although increases on the order of hours, spatial disorder is not observed during the change in the fractional coordinates of each ion in the neutron diffraction measurement. This work paves the new way for a crystal domain engineering method by using , affecting both fundamental material science and the industrial utilization of materials.
中山 浩成; 佐藤 拓人
日本風工学会誌, 50(4), p.394 - 399, 2025/10
LHADDASは、現実気象条件下で建物影響を考慮した放射性物質の大気拡散の詳細評価が可能なLOHDIM-LES、建物遮蔽効果を考慮して迅速に空間線量率評価が可能なSIBYL、及び都市大気拡散の即時解析が可能なCityLBMの計算コードを統合したシステムであり、ユーザの目的に応じて計算コードの柔軟な選択が可能である。LHADDASは、原子力施設の立地審査のための従来手法に代わるより現実的な大気拡散評価、原子力緊急時対応のための対策立案や影響評価、都市市街地拡散テロにおける即時解析など局所域大気拡散の様々な課題の解決に活用できる有用性を有する。最後に、大気拡散シミュレーションモデルの原子力災害時への活用可能性についての展望を述べる。
佐藤 拓人; 中山 浩成; 佐藤 大樹
Journal of Nuclear Science and Technology, 17 Pages, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)本研究では、Nakayama et al. (2021)の手法に基づき、Large-eddy simulationモデルによる事前計算データベース(pre-sim DB)と現地観測を組み合わせ、原子力施設周辺における放射性プルームの拡散を迅速にモニタする実用的なフレームワークを開発した。提案手法の風況の再現性と大気拡散解析の性能を調査するため、pre-sim DBを用いてスタック周辺のモニタリングポストにおける線量率を評価し、観測値と比較した。pre-sim DBを用いる手法は、モニタリングポストにおける空間線量率の時間変化をよく再現できたものの、いくつかのピークを過大評価した。特に風の鉛直シアが顕著な場合、pre-sim DBを用いる手法の結果には顕著な誤差が見られた。これは、pre-sim DBを用いる手法が単一の観測点における値を用いて流れ場の復元を行うために、風の鉛直シアを取り込めないことが原因と考えられる。複雑な風況の再現性に関して手法的な限界は見つかったものの、Large-eddy simulationモデルを用いた非定常計算と比べて低い計算コストで再現が可能なことから、pre-sim DBを用いる手法は、線量率の迅速なシミュレーションに対して有用なツールとなりうるだろう。
/KNbO nanocomposite particles米田 安宏; 小林 徹; 辻 卓也; 芝田 悟朗; 竹田 幸治*; 斎藤 祐児; Khanal, G. P.*; 藤井 一郎*; 上野 慎太郎*; 佐藤 幸生*; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 64(8), p.08SP07_1 - 08SP07_8, 2025/08
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)ナノ粒子結晶の表面に別の異なる物質を成長させた複合ナノ粒子が高品位で合成できるようになってきた。このようなナノ構造体の評価には種々のスケールでの異なる評価方法を組み合わせることが効果的である。BaTiO/KNbOナノ複合粒子の種々の構造評価と電子状態評価を放射光を利用して行った。構造評価からナノ複合粒子はコア部分が100nmのBaTiOで20nmのKNbOで覆われていることが確認できた。最表面のKNbOのO-K吸収端スペクトルはバルクやナノ粒子のそれとは異なっており、複合粒子化することで化学結合状態が変化することがわかった。
伊藤 あゆみ*; 菅野 辰哉*; 岩間 崇之*; 植田 滋*; 佐藤 拓未; 永江 勇二
Annals of Nuclear Energy, 217, p.111333_1 - 111333_14, 2025/07
被引用回数：2 パーセンタイル：83.88(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所2号機では、原子炉圧力容器の破損に寄与するメカニズムとして、主にFeとZrからなる金属プールの形成が提唱されている。本研究では、炉内劣化過程の後期に金属プールが形成された炉心劣化初期の材料相互作用に着目した。まず、Fe-87ZrとFe-15Zr(at%)の2種類の組成物を液相線温度1723Kまで加熱し、より低温のSS上に滴下し、反応生成物の金属組織を調べた。その後、1723Kから1873KのFe-87Zr融体を酸化SS上に滴下し、酸化膜が劣化に及ぼす影響を評価した。この研究により、すべての金属間化合物の液相線温度が2000K以下であることが確認され、金属破片が最近のシビアアクシデント解析で予測されている「金属プールの形成」の原因となりうることがわかった。
sp. nov., a novel hydrogen-producing bacterium isolated from a deep diatomaceous shale formation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*
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 75(6), p.006802_1 - 006802_11, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Microbiology)幌延深地層研究センターの地下施設内に掘削されたボーリング孔を用い、深度350mの新第三紀堆積層中の地下水から、グラム陰性、非運動性、桿菌株の偏性嫌気性細菌を単離した。これをZ1-71
株と呼ぶ。細胞は長さ2.7-4.8
m、幅0.4mであり、温度10-42
C、pH 6.0-9.0及びNaCl濃度0-3.0%(w/v)で生育が認められた。Z1-71株は、D-グルコースを基質として生育した場合、水素の生成が認められた。16S rRNA遺伝子配列の系統解析により、Z1-71株は
科の
属に分類されることが示された。系統学的および表現型の特徴に基づき、Z1-71株は属の新種細菌であると考えられ、 sp. nov.と命名する。Z1-71株を水素資化性メタン生成菌(
T10株)とグルコースを基質として30Cの嫌気環境下で4週間共培養した結果、各単離株のみでの培養では見られなかったメタンの生成が認められた。このことは、Z1-71株より生成したギ酸塩と水素がメタン生成菌により利用されることでメタンが生成したことを示していると考えられた。
須藤 彩子; 佐藤 拓未; 高野 公秀
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(6), p.573 - 581, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故において、注入された海水が溶融コリウムおよびコンクリートと反応した可能性がある。燃料デブリの取出しや保管方法を検討する上で、海水成分が燃料デブリ中の生成物の特性に与える影響を把握することが必要である。そこで、海水による燃料デブリの微細組織の変化を理解するため、温度勾配下での海水塩を加えた模擬コリウムとコンクリート反応試験を行った。その結果、海水塩成分のうち、硫黄は金属中に鉄硫化物を形成した。また、蒸発物の分析により、海水塩に含まれるClの大部分、およびNa、Kの一部は、模擬コリウムやコンクリートと反応せずに、加熱中に揮発することが示された。海塩に含まれるカルシウムと少量のMg、Na、Kは、模擬コリウム中のケイ酸塩ガラス中に残留したものと考えられる。
Lu-DOTATATE peptide receptor radionuclide therapy三輪 建太*; 柿野 諒*; 佐藤 達彦; 古田 琢哉; 宮司 典明*; 山尾 天翔*; 山下 康輔*; 寺内 隆司*
Physical and Engineering Sciences in Medicine, 48(2), p.949 - 957, 2025/06
被引用回数：3 パーセンタイル：80.03(Engineering, Biomedical)RT-PHITSは、PHITSを放射線治療分野に応用するための統合パッケージで、患者のCT/SPECT画像をPHITSの入力形式に変換してその線量評価を行うことができる。本稿では、Lu-DOTATATEペプチド受容体核医学療法後のSPECT/CT画像とRT-PHITSを用いた個別線量測定の実現可能性について検討する。
Li, X.; 山路 哲史*; 佐藤 一憲*; 山下 拓哉
Annals of Nuclear Energy, 214, p.111217_1 - 111217_13, 2025/05
被引用回数：1 パーセンタイル：64.08(Nuclear Science & Technology)The decommissioning of Fukushima Daiichi NPP Unit-2 requires understanding of reactor damage and fuel debris distribution for effective debris retrieval. This study numerically analyzes potential Reactor Pressure Vessel (RPV) boundary failure due to eutectic melting of Control Rod Drive (CRD) housings during reheating after debris bed dryout. The Moving Particle Semi-implicit (MPS) method, with an enthalpy-based temperature algorithm and Boussinesq approximation, is applied to simulate melt/solid interactions in a 2-D model of the lower plenum. The CRD housing melting temperature is set at 1523 K based on a quasi-binary phase diagram of 304 Stainless Steel (SS) and Zirconium (Zr) and ELSA experiments. Results suggest local RPV failure at CRD housings, leading to melt release and refreezing. The estimated failure occurs 8-12 hours post-dryout (ca. 12:00-16:00 on 3/15/2011), providing insights into melt progression and boundary breach scenarios in Unit-2.
阿部 崇人*; 佐藤 拓人; 朴 泰祐*; 藤田 典久*; 日下 博幸*
情報処理学会研究報告, p.1 - 11, 2025/05
City-LESは筑波大学計算科学研究センターで開発中の都市気象シミュレーションモデルであり、グリーンルーフやドライミストなど様々な暑さ対策の効果の検証を行うことができる。本発表では、CPU版City-LESのドライミストによる温度低下のシミュレート機能をGPU版City-LESに追加し、最先端共同HPC基施設が運用するMiyabi-Gシステム(GH200)と筑波大学計算科学研究センターが運用するPegasusシステム(Xeon+H100)における性能評価と比較を行う。
佐藤 拓人
筑波大学計算科学研究センター2024年度学際共同プログラム利用報告書, 2 Pages, 2025/05
筑波大学が運用する大型計算機の2024年度の利用報告である。建物解像気象LESモデル(City-LES)の開発・整備・応用・高速化が目的であり、2024年度は、(1)LESモデルの計算条件拡充のための流入境界条件の設定、(2)暑熱環境緩和策の検討に資する都市熱環境・街区内風況計算および検証実験、(3)理想的な熱対流場における乱れの解析、(4)GPUコードとCPUコードの同期を実施した。
谷口 拓海; 松本 早織; 平木 義久; 佐藤 淳也; 藤田 英樹*; 金田 由久*; 黒木 亮一郎; 大杉 武史
JAEA-Review 2024-059, 20 Pages, 2025/03
JAEA-Review-2024-059.pdf:1.0MB
廃棄物のセメント固化で求められる基本的な性能である硬化前の流動性および硬化後の強度特性は、廃棄物に含まれる物質や成分などの化学的作用の影響を受けることが予想される。硬化前の流動性および硬化後の強度特性はセメントの硬化速度に大きく影響されることから、セメントの硬化速度に影響を与える化学物質を対象に着目して既往の知見を調査し、取りまとめを行った。本報告書ではセメントの流動性に影響を及ぼす化学物質を大きく分類し、無機物質として(1)陰イオン種、(2)重金属等金属元素、(3)セメント混和剤として用いられる無機物質および(4)セメント混和剤として用いられる有機物質の4つに整理した。調査の結果、化学物質によって硬化を促進する効果と遅延する効果に大きく分類されることが分かったが、一部の化学物質ではその添加量によって硬化に与える影響が逆転するものも見られたことから、実際に化学物質を添加し、凝結時間測定を実施した。その結果、硬化促進に寄与するメカニズムが複数あることが分かった。セメントの硬化反応を阻害する化学物質を調査し、セメント固化における混入禁忌成分を検討するための情報を整理することができた。
佐藤 達彦; 古田 琢哉; 佐々木 秀隆*; 渡部 直史*
EJNMMI Physics (Internet), 12, p.28_1 - 28_16, 2025/03
被引用回数：2 パーセンタイル：59.63(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)The RadioTherapy package based on PHITS (RT-PHITS) is one of the individual dosimetry systems applicable to both targeted radionuclide therapy (TRT) and external radiotherapy. This study aims to establish a practical methodology for evaluating both absorbed doses and equieffective doses (EQDX) by improving RT-PHITS.
荒井 陽一; 渡部 創; 中原 将海; 船越 智雅; 星野 貴紀; 高畠 容子; 坂本 淳志; 粟飯原 はるか; 長谷川 健太; 吉田 稔生; et al.
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 7, p.168 - 174, 2025/03
STRADプロジェクトの進捗に係る報告として、CPFホットセルの処理状況とともに、新たなターゲットに係る研究計画と最新のトピックスについて報告する。
Song, Y.*; Xu, S.*; 佐藤 駿介*; Lee, I.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 長迫 実*; 川崎 卓郎; 鬼柳 亮嗣; Harjo, S.; et al.
Nature, 638, p.965 - 971, 2025/02
被引用回数：35 パーセンタイル：99.27(Multidisciplinary Sciences)In advanced applications like aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality, and extreme thermal fluctuation resistance. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness, and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging. We hereby introduce a novel shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti
Al
Cr
, this alloy 25 is characterized by a low density (4.36
10
kg/m) and a high specific strength (18510 Pa
m/kg) at room temperature, while exhibiting excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centered cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. Remarkably, this functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behavior from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodations, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.
