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報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 國分 陽子; 島田 耕史; 花室 孝広; 島田 顕臣; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Research 2020-011, 67 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-011.pdf:3.87MB

本報は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで進めている。本報では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について述べる。

論文

A Coupled modeling simulator for near-field processes in cement engineered barrier systems for radioactive waste disposal

Benbow, S. J.*; 川間 大介*; 高瀬 博康*; 清水 浩之*; 小田 治恵; 平野 史生; 高山 裕介; 三原 守弘; 本田 明

Crystals (Internet), 10(9), p.767_1 - 767_33, 2020/09

コンクリート埋め戻し材を用いたTRU廃棄物地層処分におけるニアフィールド変遷評価に向けて開発した連成モデル解析システムの詳細を報告する。本連成モデル解析システムでは、個別ソフトウェアプログラム間におけるデータ交換規格の一つであるOpenMIを用いて、坑道スケールでの有限要素法応力解析モデルMACBECE、コンクリート中でのひび割れ発生についての精緻なモデリングを可能とする個別要素法モデルDEAFRAP、及び、可変グリッドによるスケール変化とひび割れ内地下水流動を考慮してコンクリートの化学変遷プロセスを解析することの可能な有限要素及び有限体積法モデルGARFIELD-CHEMを組合せることで、人工バリアシステムの化学-力学-水理連成モデルを作成する。このように既存の詳細な個別ソフトウェアをOpenMIを用いて連携させることで、1つのソフトウェア上に複数のプロセス群のすべて組み込む場合に避けられないモデルの単純化を必要としなくなる。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書(令和2年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 島田 耕史; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; 小松 哲也; 横山 立憲; et al.

JAEA-Review 2020-010, 46 Pages, 2020/07

JAEA-Review-2020-010.pdf:1.89MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和2年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、これまでの研究開発成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

論文

TRU廃棄物処分システムの性能評価の観点からの人工バリアの透水性に対するセメント系材料のひび割れの影響に関する検討

平野 史生; 大谷 芳輝*; 京川 裕之*; 三原 守弘; 清水 浩之*; 本田 明

日本原子力学会和文論文誌, 15(2), p.97 - 114, 2016/06

TRU廃棄物の地層処分システムを対象とする、ニアフィールドの力学的健全性に関する現実的な挙動を考慮した解析を行うことを目的として、日本原子力研究開発機構において力学解析コードMACBECE2014が開発された。MACBECE2014は、ニアフィールドの長期力学挙動およびその帰結として生じるバリア材料の透水性の変化を評価できる解析コードであり、金属の腐食膨張によるセメント系材料でのひび割れの発生を考慮した解析を行うことが可能である。MACBECE2014を用いて、TRU廃棄物の地層処分システムを対象として処分後の力学解析を行った結果、ベントナイト緩衝材を使用する場合では、セメント系材料には局所的に割れが発生するものの、緩衝材の健全性が損なわれることはなく、人工バリアシステムの低透水性が長期に渡り維持される結果となった。一方、ベントナイト緩衝材を使用せずにコンクリートで坑道内部を埋め戻す場合では、セメント系材料にひび割れが発生することによりバリアシステムの透水性が著しく上昇することが示された。

論文

Draft genome sequence of ${it Methylobacterium}$ sp. ME121, isolated from soil as a mixed single colony with ${it Kaistia}$ sp. 32K

藤浪 俊*; 武田 喜代子*; 小野寺 威文*; 佐藤 勝也; 清水 哲*; 若林 佑*; 鳴海 一成*; 中村 顕*; 伊藤 政博*

Genome Announcements (Internet), 3(5), p.e01005-15_1 - e01005-15_2, 2015/09

${it Methylobacterium}$ sp. ME121 was isolated from soil as a mixed single colony with ${it Kaistia}$ sp. 32K during our screening of L-glucose-utilizing microorganisms, and its growth was enhanced by coculture. It was expected that genomic analysis of this bacterium would provide novel information on coculture-dependent growth enhancement. The genomic information of symbiotic bacteria could be of use for studying the molecular mechanisms underlying microbial symbiosis. The draft genome sequence of ${it Methylobacterium}$sp. ME121 is 7,096,979 bp in total length and comprises 197 large contigs ($$>$$ 500 bp) that was deposited at DDBJ/EMBL/GenBank under the accession number BBUX00000000. The draft genome sequence shows that ${it Methylobacterium}$ sp. ME121 has some genes that encode putative methanol/ethanol family PQQ-dependent dehydrogenases involved in methylotrophy. Some unknown factor provided by the coculture may contribute to increase the growth of ${it Methylobacterium}$ sp. ME121.

論文

Shielding study at the Fukui Prefectural Hospital Proton Therapy Center

佐藤 大樹; 前田 嘉一*; 為重 雄司*; 中島 宏; 柴田 徳思*; 遠藤 章; 津田 修一; 佐々木 誠*; 前川 素一*; 清水 康弘*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(11), p.1097 - 1109, 2012/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.06(Nuclear Science & Technology)

陽子線がん治療施設における放射線安全設計の健全性及び妥当性を検証するため、福井県立病院陽子線がん治療センターにおいて中性子線量測定を実施し、施設の安全設計に用いた解析モデル及びモンテカルロコードPHITSの計算値と比較した。実験では、治療に用いる235MeV陽子ビームを水平照射室に設置した水ファントムに入射し、前方及び直上方向の遮蔽壁後方で中性子モニタDARWIN, Wendi-2及びレムメータを用いて中性子線量を測定した。また、照射室と入り口とをつなぐ迷路に固体飛跡検出器を配置し、迷路中の中性子線量分布を取得した。本研究により、国内の陽子線がん治療施設の設計に広く使われてきた解析モデルとパラメータセットによって、十分な安全裕度を持つ施設設計が可能であることを実験的に明らかにした。また、モンテカルロコードを利用することで、複雑な構造下で複数の線源から飛来する中性子の線量を、適切に評価できることを示した。この成果は、今後建設される陽子線がん治療施設における安全設計の最適化に、大きく寄与すると期待される。

論文

Mass production results of superconducting cables for CS and EF coils of JT-60SA

杉本 昌弘*; 小杉 恵三*; 片山 功多*; 伊井 秀樹*; 高木 亮*; 遠藤 壮*; 清水 仁司*; 坪内 宏和*; 木津 要; 吉田 清

Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.799 - 802, 2012/05

JT-60SAの中心ソレノイド(CS)と平衡磁場(EF)コイル用の3種類の超伝導撚線の量産が完遂した。製作した超伝導素線の低温特性は十分に要求性能を満足するもので、かつ、その特性のばらつきは小さく、高い生産上の歩留まりも達成した。EF撚線に施されたニッケルめっきは素線間の摩擦がクロムめっきのCS撚線に比べ大きいことが見いだされ、初期には撚線中の断線が生じた。結果として、新規に開発した検査装置を用いた撚線手法は、撚線製作性を飛躍的に向上させ、品質保証に対しても効果的であった。

論文

Simulation of the spalling phenomena at the $"A$sp$"o$ Pillar Stability Experiment by the coupled T-H-M analysis using the damage model

千々松 正和*; 小山 倫史*; 小林 晃*; 清水 浩之*; 中間 茂雄

Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM), 13 Pages, 2011/07

国際共同研究DECOVALEX-2011では、$"A$sp$"o$ Pillar Stability Experimentの解析評価が実施された。試験坑道に2本の試験孔が掘削され、Pillarとは2本の試験孔に挟まれた幅1.0m程度の部分のことである。解析は損傷力学モデルを組み込んだ熱-水-応力連成解析コードを用いて実施した。損傷力学モデルに必要な損傷パラメータはSKBにより実施された一軸圧縮強度試験より設定した。この損傷パラメータを用いて解析を実施したところ、損傷は発生しなかった。これは、一軸圧縮強度試験は岩石コアを用いて実施されており、実際の岩盤の強度は岩石コアの強度より劣っているためであると考えられる。そこで、損傷パラメータのキャリブレーションを実施した。キャリブレーションにより得られた損傷パラメータを用いて解析を行ったところ、解析結果は測定結果を良く再現できた。掘削時に損傷の発生が生じており、発生した損傷領域と観察された剥離領域とは整合している。以上より、適切なパラメータを用いることにより有限要素法を用いた連続体モデルでも実際に観測された剥離現象をある程度は再現できることがわかった。

論文

Numerical simulations for the coupled thermal-mechanical processes in $"A$sp$"o$ Pillar Stability Experiment; Continuum and discontinuum based approaches

小山 倫史*; 清水 浩之*; 千々松 正和*; 小林 晃*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄

Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM), 11 Pages, 2011/07

本研究では、スウェーデンのエスポ地下研究所で結晶質岩を対象として実施された原位置試験(Pillar stability test)を対象とし、2次元粒状体個別要素法(2D-DEM)による熱-応力連成解析を適用し、原位置における計測結果との比較を行った。解析においては、新たに熱の移動及び熱-力学連成項を定式化し解析コードに導入した。また、原位置試験の解析結果は3次元有限要素法(3D-FEM)によるものと比較を行い、新たに開発した解析コードの妥当性を検討した。試験中の主応力・温度などの変化は原位置試験における観測結果及び3D-FEMによる解析結果と定性的に良好な一致がみられた。また、掘削・加熱工程において試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破砕,V字型に破壊し欠落する現象について考察することができると考えられる。

論文

Design, R&D and assessment of performance of the JT-60SA upper divertor

櫻井 真治; 川島 寿人; 東島 智; 清水 勝宏; 正木 圭; 朝倉 伸幸; 芝間 祐介; 逆井 章

Journal of Nuclear Materials, 390-391, p.891 - 894, 2009/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.43(Materials Science, Multidisciplinary)

「幅広いアプローチ」におけるサテライトトカマクと国内計画の共同プロジェクトである超伝導トカマク装置JT-60SAでは、長パルスの高加熱放電に対応するためプラズマ対向機器はすべて水冷される。遠隔保守のため、カセット方式のダイバータを導入し、ダイバータターゲットはカセット上に取り付けられる。ダイバータターゲットの第一候補は炭素材(C/C材)を冷却管にロウ付けする方式であり、最新の試験体は15MW/m$$^{2}$$$$times$$10秒の繰返し熱負荷に1000回以上耐える性能を示している。非接触ダイバータプラズマ状態を制御してターゲットへの熱負荷を低減できるようにダイバータを設計した。非接触状態を得やすくするため、ITERと同様に垂直ターゲットと「V字コーナー」形状を採用した。2次元流体コード(SOLDOR)と中性粒子モンテカルロコード(NEUT2D)を用いて、ダイバータ熱負荷と排気効率を評価した。外側strike点のピーク熱流束は、「V字コーナー」形状を採用し5$$times$$10$$^{21}$$/sのガスパフを行うと「V字コーナー」なしでの熱流束11.4MW/m$$^{2}$$から5.8MW/m$$^{2}$$まで低下する。

論文

Ion beam breeding of flower color variations in transgenic plants with multi-disease tolerance

岡村 正愛*; 清水 明*; 大西 昇*; 長谷 純宏; 吉原 亮平; 鳴海 一成

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 62, 2008/11

本課題では、有用形質転換体へイオンビームを応用するシステムを開発することにより、さまざまな花色や形の品種をシリーズ化する手法を確立し、イオンビーム高度利用技術の開発に資することを目的とする。照射材料としては、分裂酵母由来の2本鎖RNA特異的RNA分解酵素(${it pac1}$)を導入することでキク発育阻害ウイロイド及びトマト黄化壊疽ウイルスに耐性を獲得した形質転換キクを用いた。これまでに炭素イオンビームの照射試験を実施し、順化,温室での栽培後、花色と花姿について調査した。照射によって得られた計832の個体について開花試験を行い、薄桃,濃桃,サーモン,白色,黄色などの花色変化を誘導できることを明らかにした。これらの結果から、この方法は、個々の遺伝子導入による従来法に比べて、低コストで高い品質の鑑賞植物の開発に有効であると考えられた。

報告書

IASCC試験用キャプセルの組立てのための溶接技術の開発

柴田 晃; 川又 一夫; 田口 剛俊; 加治 芳行; 清水 道雄*; 金澤 賢治; 松井 義典; 岩松 重美; 相沢 静男; 田山 義伸; et al.

JAEA-Technology 2008-029, 40 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-029.pdf:25.78MB

照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)は軽水炉の高経年化を考えるうえで最も重要な課題の一つである。IASCCの機構解明のためには、原子炉内でき裂進展試験や定荷重引張試験を行うことが必要とされているが、この試験を実現するためには、JMTRで所定の照射量まで照射をした試験片をホットセル内で遠隔操作により、IASCC試験用キャプセルに組込み、かつキャプセルの組立てを行うという技術的ハードルをクリアしなくてはならなかった。本報告書では照射済みの試験片を装荷したIASCC試験用キャプセルの組み立てのために必要不可欠な、遠隔操作による試験片装荷やキャプセル溶接等の組立技術の確立、すなわち、新たな遠隔操作型溶接装置の開発及び、TIG溶接による肉厚3mmの突き合せ溶接手法の開発について報告する。なお、開発されたこれらの技術を用いて合計8体のIASCC試験用キャプセルをセル内で組立て、JMTRにおいて照射下試験を実施されている。

論文

Ion beam breeding of flower color variations in transgenic plants with multi-disease tolerance

岡村 正愛*; 清水 明*; 渡辺 さとみ*; 長谷 純宏; 鳴海 一成; 田中 淳

JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 82, 2008/03

本課題では、有用形質転換体へイオンビームを応用するシステムを開発することにより、さまざまな花色や形の品種をシリーズ化する手法を確立し、イオンビーム高度利用技術の開発に資することを目的とする。照射材料としては、分裂酵母由来の2本鎖RNA特異的RNA分解酵素(${it pac1}$)を導入することでキク発育阻害ウイロイド及びトマト黄化壊疽ウイルスに耐性を獲得した形質転換キクを用いた。これまでに炭素イオンビームの照射試験を実施し、順化,温室での栽培後、花色と花姿について調査した。3Gyから10Gyの炭素イオンビーム照射試験区では開花試験を行い、薄桃,濃桃,サーモンなどの花色変化を誘導できることを明らかにした。これらの結果から、この方法は、個々の遺伝子導入による従来法に比べて、低コストで高い品質の鑑賞植物の開発に有効であると考えられた。

論文

Study of highly ionized Xe spectra with 3s-3p and 3p-3d transitions in JT-60U reversed shear plasmas

久保 博孝; 佐々木 明; 森林 健悟; 東島 智; 竹永 秀信; 清水 勝宏; 仲野 友英; Whiteford, A.*; 杉江 達夫

Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.1441 - 1445, 2007/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.45(Materials Science, Multidisciplinary)

トカマク型核融合研究では、重不純物の輸送の解明や熱制御の確立のために、キセノンをプラズマに入射する実験が行われてきた。これらの実験では、高温プラズマ中の高電離キセノン・イオンが放射する真空紫外スペクトルを解析することが本来必要であるが、そのような研究報告は今までにほとんどない。JT-60Uでは、負磁気シア・プラズマにキセノンを入射し、4.0-7.0nmの波長域で高電離Xeのスペクトルを測定した。不純物輸送コード,原子構造コード及び衝突放射モデルを用いた計算結果から、4.4-7.0nmの波長域に観測されたスペクトルは、36-43価のキセノン・イオンの3s-3p, 3p-3dの遷移によるスペクトル線であることがわかった。6.0-7.0nmの波長領域では観測されたスペクトルは計算でよく再現できた。しかし、4.4-5.5nmの波長域では観測されたスペクトルは、計算結果よりも4.8nm付近を中心に集中して分布していた。これは、計算(Multiconfiguration Dirac-Fock法)で得られた波長が0.1nm程度実験と異なることが原因と考えられる。

論文

Breeding of stress-tolerant variety series in ornamentals by ion beam irradiation

岡村 正愛*; 百瀬 眞幸*; 渡辺 さとみ*; 清水 明*; 長谷 純宏; 横田 裕一郎; 田中 淳

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 82, 2007/02

イオンビーム育種により育成された優良品種「ビームチェリー」では、さまざまな色や形の変異体が誘導された。これらの中から安定した形質を示した変異体について、DNA量と遺伝子変化を調査した。別の花色変異個体のDNA量は親品種と同じか0.5%未満減であるのに対し、「ビームチェリー」シリーズでは+1%であり、別品種シリーズとかなり異なることがわかった。葡萄性ペチュニア系統の種子への炭素イオンビーム照射からは、さまざまな花色変異個体が得られた。イオンビームの最適線量は30から40Gyであった。これらの変異体は、親品種の耐雨性及び耐暑性を保持しており、イオンビーム育種はストレス耐性を持った各種花色品種シリーズの育成に有効であると考えられた。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00

現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。

論文

Overview of design and R&D of test blankets in Japan

榎枝 幹男; 秋場 真人; 田中 知*; 清水 昭比古*; 長谷川 晃*; 小西 哲之*; 木村 晃彦*; 香山 晃*; 相良 明男*; 室賀 健夫*

Fusion Engineering and Design, 81(1-7), p.415 - 424, 2006/02

 被引用回数:59 パーセンタイル:2.67(Nuclear Science & Technology)

我が国のブランケット開発は核融合会議において策定された開発計画に従って、固体増殖ブランケットを第一候補に、液体増殖方式を先進的な候補として開発を進めるものである。ITERをテストベッドとし、試験モジュールを試験するテストブランケット試験計画の作業部会においても、我が国として主体的に試験に参加し、試験を実施するために、試験モジュールの設計と研究開発を両候補ブランケットについて進め、固体増殖方式では要素技術開発が終了、液体増殖方式では、最重要課題の解明が進んできた。本報告は、日本におけるテストブランケットの設計と研究開発の最新の成果を総合的に取りまとめ報告するものである。

論文

Enhancing the reliability of the technical basis supporting the HLW disposal program in Japan

石川 博久; 梅木 博之; 内藤 守正; 北村 暁; 清水 和彦; 宮原 要

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

地上からの調査段階がほぼ終了した2つの深地層の研究施設計画を含め、地層処分研究開発の第2次取りまとめ以降の研究開発の現状を紹介するとともに、信頼性向上の観点から各分野の成果の統合のあり方について紹介する。

論文

スチームジェットの腐食と設計改良

清水 亮; 高谷 暁和; 白水 秀知; 内田 直樹; 田中 康介; 山口 彰; 青砥 紀身; 綿引 優

日本原子力学会和文論文誌, 4(3), p.203 - 212, 2005/09

東海再処理施設の酸回収工程において、硝酸廃液を送液するスチームジェット(以下SJと呼称する)から硝酸廃液がセル内に漏洩する事象が生じた。SJを回収し観察した結果、構造体内部を貫通する腐食が生じていることがわかった。この腐食事象を解明するため、腐食部位の金属組織観察,計算コードによる構造体の温度解析及びモックアップによる検証,腐食試験による材料評価を行った。その結果、硝酸廃液と接触する加工フローの端面における腐食孔が起点となり約120$$^{circ}C$$の温度域に沿って構造体内部を進展したことが明らかになった。また腐食試験によりSJ材料の加工に起因すると考えられる腐食速度の異方性を確認した。これら一連の調査結果を踏まえ、耐食性を向上させたSJ構造改良を行った。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置,平成13年度試験運転報告(受託研究)

林 光二; 稲垣 嘉之; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫*; 会田 秀樹; 武田 哲明; 西原 哲夫; 稲葉 良知; 大橋 弘史; 片西 昌司; et al.

JAERI-Tech 2005-032, 46 Pages, 2005/06

JAERI-Tech-2005-032.pdf:4.79MB

本書は、HTTR水素製造実規模単一反応管試験装置の平成13年度試験運転報告である。平成13年度は平成14年3月1日から3月13日の2週間に第1回試験運転を実施し、水蒸気改質器の熱流動に関する試験、並びに試験装置の運転訓練を行った。水蒸気改質器の熱流動に関する試験は、ヘリウムガスとプロセスガス間の伝熱特性を評価するものである。本報告では、試験の概要,結果、並びに運転記録についてまとめている。

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