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青木 健; 清水 厚志; 野口 弘喜; 倉林 薫; 安田 貴則; 野本 恭信; 飯垣 和彦; 佐藤 博之; 坂場 成昭
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 9 Pages, 2023/05
本研究では、高温ガス炉と水素製造施設を接続したHTTR(高温工学試験研究炉)-熱利用試験施設に対する安全設計方針を開発した。検討の結果、高圧ガスや可燃性ガスにより想定される災害に対して公衆安全を確保するため、水素製造施設に対しては現行の化学プラントで適用されている法規を適用する安全設計方針を提示した。また、水素製造施設の異常に伴う漏えい可燃性物質の火災爆発や水素製造施設除熱量の変動に対する原子炉施設の通常運転機能の確保等の対策を含め、水素製造施設を接続した原子炉施設特有の安全要件に適合した安全設計方針を提示した。HTTR-熱利用試験施設に対して開発された安全設計方針は、HTTR-熱利用試験施設の基本設計や詳細設計に活用される見込みである。
野本 恭信; 水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 7 Pages, 2023/05
JAEA initiated an HTTR heat application test plan to develop for coupling technology between HTGR and hydrogen production facility. The principal objective of this test plan is to establish the high safety coupling technology for coupling a hydrogen production facility to HTGR through the demonstration of a hydrogen production by the proven technology of methane steam reforming method utilizing the HTTR as a high temperature heat source. The other objective is to develop for coupling equipment such as a high temperature isolation valve, a helium gas circulator and a high temperature insulation pipe. This paper describes the overview of an HTTR heat application test plan such as a draft test schedule and test targets for the demonstration of a hydrogen production. This paper also presents basic specifications of an HTTR heat application test facility such as the HTTR modification strategy, overall system configuration and heat and mass balance at rated test operation for the demonstration of a hydrogen production. Furthermore, the operation plan during the normal start-up and shut-down processes is proposed.
水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; 野口 弘喜; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 6 Pages, 2023/05
High temperature gas-cooled reactor (HTGR) is expected to extend the use of nuclear heat to a wider spectrum of industrial applications such as hydrogen production, high efficiency power generation, etc., due largely to high temperature heat supply capability as well as inherent safe characteristics. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) have been contracted by the Agency for Natural Resources and Energy, part of the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) of Japan, to conduct its Hydrogen Production Demonstration Project Utilizing Very High Temperature. The primary objective of this project is to establish "coupling technology" between HTGR and hydrogen production facility in accordance with "Green Growth Strategy Through Achieving Carbon Neutrality in 2050". From this fiscal year, JAEA initiated a program to produce hydrogen using an HTTR (High Temperature Engineering Test Reactor) to develop coupling technologies between HTGR and hydrogen production facility required for a massive, cost-effective and carbon-free hydrogen production technology. This paper describes the development plan for coupling equipment which is required for an HTTR heat application test as coupling technologies between an HTTR and a hydrogen production facility. The coupling equipment is composed of a high temperature isolation valve to prevent the ingress of the flammable gas and/or the leakage of radioactive materials for nuclear facility, a secondary helium gas circulator to feed a high temperature helium gas, and a high temperature insulation pipe to transport of a high temperature helium gas from an Internal Heat Exchanger (IHX) to a hydrogen production facility. The development plan of coupling equipment contains each target and draft schedule.
仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.601 - 604, 2023/01
マルイ鍍金工業では、日本原子力研究開発機構(JAEA)と共同で東海タンデム加速器後段の超伝導ブースター用1/4波長型超伝導空洞(QWR)について再表面処理の検討を行っている。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理等が可能な構造になっている。再表面処理では、内面ニオブに電解研磨(EP)を施工して表面粗さを小さくし、高い加速電界(5MV/m以上)を発生できるようにすることを目標としている。2020年度には、マルイ鍍金工業がニオブ9セル空洞EPの経験で得た各種パラメータとJAEA所有の電極、治具等を組み合わせて、予備の空洞に対してEPを施工した。しかし、EP後のニオブ表面は光沢が増すものの表面粗さが良好な状態とはならず、加速電界もEP前よりは改善したが、目標値には達していなかった。2021年度には空洞のニオブ表面粗さと加速電界の改善を目指して、EPのパラメータ(電極面積,電圧,流量と揺動)を変えての実験を行い、設備,条件,表面粗さ等の評価を行った。また、今回はこれまでに観察してこなかった中心導体のドリフトチューブ部内面などについても広く観察を行ったので、そちらの結果も併せて報告する。
Tang, J.*; Seo, O.*; Rivera Rocabado, D. S.*; 小板谷 貴典*; 山本 達*; 難波 優輔*; Song, C.*; Kim, J.*; 吉越 章隆; 古山 通久*; et al.
Applied Surface Science, 587, p.152797_1 - 152797_8, 2022/06
被引用回数：7 パーセンタイル：77.62(Chemistry, Physical)水素貯蔵材料として重要な立方体形状Pdナノ粒子の水素吸収と拡散メカニズムをX線光電子分光とDFT計算を用いて調べた。表面領域では粒子の大きさによらず、ほぼ同様の水素吸収挙動を示した。四面体サイトよりも八面体サイトの水素占有率が大きいことがわかった。表面の乱れによってPd-H結合が弱くなるため、小さいサイズのPdナノ粒子に吸収された水素原子は、より活発に粒子内部に拡散することが分かった。これが低水素圧での水素吸着に重要な役割を果たしている。
村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 西村 耕司*; 橋本 大志*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 小川 泰信*; et al.
Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.18_1 - 18_16, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：22.72(Astronomy & Astrophysics)巨大な太陽フレアによってもたらされる太陽風により磁気圏内にエネルギーが溜まり、そのエネルギーが一気に解放されるサブストームが発生する。そのサブストームが発生する際、高エネルギー電子が大量に中間圏まで降り注ぐ事象(EEP)がしばしば観測されるが、その詳細な発生メカニズムは解明されていない。本研究では、あらせ衛星により観測された2つのEEPに対して、3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)シミュレーションや放射線挙動解析コードPHITSを使った解析によりその発生メカニズムを検討した。その結果、カレントシート散乱とwave-particle散乱がEEPの初期及びサブストーム発生後に重要な役割を果たしていることが示唆された。
仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.334 - 337, 2021/10
原子力機構の東海タンデム加速器では重イオンビームを用いた核物理・核化学・材料照射などの研究が行われている。タンデム後段にはビームのエネルギーを2-3倍に増加させるための超伝導ブースターが設置されているが、長期間の休止中となっている。この超伝導ブースターの仕様は、型式=同軸1/4波長型共振器(QWR)、最適ビーム速度=光速の10%、加速電界=5.0MV/m@4Wである。現在、再稼働に向けた取り組みを行っており、各種試験を行う準備として予備の超伝導空洞の電解研磨を検討している。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理が可能な構造となっている。今回、マルイ鍍金工業と日本原子力研究開発機構が共同で1/4波長型超伝導空洞内面電解研磨について設備や条件の検討、電解研磨の実施、研磨後表面や空洞性能の評価等を行ったので、その結果を報告する。
末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 藤吉 孝則*; 千星 聡*; 尾崎 壽紀*; 坂根 仁*; 工藤 昌輝*; 安田 和弘*; 石川 法人
Japanese Journal of Applied Physics, 59(2), p.023001_1 - 023001_7, 2020/02
被引用回数：6 パーセンタイル：38.95(Physics, Applied)GdBa
Cu
Oy (GdBCO)コート超伝導体に対して、80MeV Xeイオンを異なる方向から照射することにより、異なる方向の柱状欠陥を一つの試料に対して導入した。その結果、45
方向から照射することで導入される柱状欠陥は連続形状でかつ直径が大きく、一方でc軸方向(0方向)から照射することで導入される柱状欠陥は不連続形状でかつ直径が小さい、ということが分かった。柱状欠陥の形態が導入方向に依存することを利用すると、臨界電流密度を効果的に向上させることができる、ということが分かった。
片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 内田 ヘルベルト陽仁*; 海老原 祐輔*; 江尻 省*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 佐藤 薫*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 71(1), p.9_1 - 9_10, 2019/12
被引用回数：8 パーセンタイル：40.25(Geosciences, Multidisciplinary)2017年6月30日22時21分から26分(世界時)にかけて、昭和基地にあるPANSYレーダーによってオーロラ爆発時の中間圏における過渡電離が観測された。通常、中間圏における過渡電離は100keV以上の高エネルギー電子が中間圏まで到達することにより引き起こされるが、同時間帯においてあらせ衛星が観測した100keV以上の電子フラックスは有意な上昇を示していなかった。このことから、本イベントは、10keV以下の低エネルギー電子が大量に熱圏に降り注ぐことにより発生したX線による電離であるとの仮説を立てた。この仮説の妥当性を検証するため、粒子・重イオン挙動解析コードPHITSを用いて様々なエネルギースペクトルを持つ電子が大気上空に進入した場合の電離分布を計算した。その結果、10keV以下の電子でも中間圏において十分な電離を引き起こすことが可能であることが分かり、仮説の妥当性が証明された。
Tang, J.*; 山本 達*; 小板谷 貴典*; 吉越 章隆; 徳永 拓馬*; 向井 孝三*; 松田 巌*; 吉信 淳*
Applied Surface Science, 480, p.419 - 426, 2019/06
被引用回数：10 パーセンタイル：49.82(Chemistry, Physical)他のPd合金よりも水素拡散係数が高く経済的に低コストなPdCu合金の水素吸着および吸収プロセス中の物質移動を調べた。この研究では、bcc構造の規則相(B2相)とfcc構造およびB2構造の混合相との比較が行われた。放射光を用いたその場超高真空X線光電子分光法および雰囲気X線光電子分光法を実施し、温度に対するPdおよびCu原子の化学状態を追跡した。初期吸着過程と吸収過程は2相で類似していたが、バルクへの水素拡散速度は混合相よりも規則相の方が高かった。水素吸着/吸収過程におけるPdとCu原子のダイナミクスは温度に大きく依存した。水素雰囲気では、Pd原子は373Kより下では表面偏析し、Cu原子は373Kより上で表面偏析した。本結果は理論計算とよく一致し水素透過材料の開発に向けた有益な情報となる。
菅原 隆徳; 江口 悠太; 大林 寛生; 岩元 大樹; 松田 洋樹; 辻本 和文
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 10 Pages, 2018/07
本研究では、加速器駆動核変換システム(ADS)の大きな課題の一つであるビーム窓の設計検討を行った。ADS炉心に未臨界度調整棒を導入し、燃焼期間中の陽子ビーム電流値を低減することでビーム窓の設計条件を緩和し、新たな設計条件で検討を行った。ADS核計算においては、ADS3Dコードを使用し、未臨界度調整棒を導入することで陽子ビーム電流値を従来の20mAから13.5mAへ低減できることを示した。この条件を元に、ビーム窓および核破砕ターゲットに対して、陽子・中性子輸送計算(PHITSコード)、熱流動解析(STAR-CCM+コード)、構造解析(ANSYSコード)を実施した。これらの連成解析の結果、成立性の高いビーム窓概念の設計条件を提示した。最も堅牢な概念は、半球型で外径470mm、先端厚さ3.5mm、座屈圧力9となる概念である。
中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12
J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。
末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 浦口 雄世*; 甲斐 隆史*; 藤吉 孝則*; 嶋田 雄介*; 安田 和弘*; 石川 法人
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.6603004_1 - 6603004_4, 2015/06
被引用回数：11 パーセンタイル：50.61(Engineering, Electrical & Electronic)GdBCOコート線材に導入した不連続柱状欠陥による磁束ピン止め特性への影響を、連続柱状欠陥による影響と比較することによって明らかにした。具体的には、270MeV Xeイオン照射効果と80MeV Xeイオン照射効果を比較した。前者の場合、連続的な柱状欠陥を導入することができ、後者の場合不連続的な柱状欠陥が形成されることを、透過型電子顕微鏡観察により確認した。それぞれのイオン照射による臨界電流密度(Jc)の上昇を比較した結果、以下のことが分かった。前者の場合、柱状欠陥の導入方向と同じ方向に磁場が向いているときに、最もJcの上昇が顕著にみられ、磁場角度依存性曲線において未照射試料に見られなかったJcピークが現れた。この傾向は、後者の不連続柱状欠陥の場合にも同様に見られた。ただし、後者の場合には、柱状欠陥の導入方向以外の磁場角度においても、平均的なJcの上昇傾向がみられた。この傾向は、点状欠陥の場合でも見られており、不連続な柱状欠陥は、連続的な柱状欠陥と点状欠陥の影響を合わせ持つような効果を与えることが分かった。超伝導体の応用面からは、ある磁場角度に偏らない形でJcの大きな向上を図ることが望ましいため、不連続な柱状欠陥の導入は、材料設計上優れた手法であることが分かった。
-4.5須田 拓馬*; 小宮 悠*; 西村 高徳*; 岩本 信之; 合川 正幸*; 藤本 正行*
AIP Conference Proceedings 1016, p.43 - 48, 2008/05
宇宙で生まれた最初の星は初期宇宙における星形成を知るうえで重要なプローブとなる。第一世代の星を見つけるためには、そのような星が受ける表面組成の変化を考慮する必要がある。表面組成の変化は星間物質や連星系における主星からのガス降着によって起こる。特に連星系の場合には、主星がAGB段階にあったときの星内部における混合過程による影響を受けていると考えられる。現在知られている最も鉄の少ない3つの星は第一世代星の候補として報告されている。それらの星では炭素過剰が共通に見られ、これは小質量AGB星の特徴でもある。われわれはそれらの星が連星系の伴星として誕生したと考え、主星としてのAGB星の質量に制限を加えることによって組成パターンが第一世代の中小質量星の進化的な特徴の証拠となり得るかどうか議論している。
西村 高徳*; 合川 正幸*; 岩本 信之; 須田 拓馬*; 藤本 正行*; Iben, I. Jr.*
AIP Conference Proceedings 1016, p.421 - 423, 2008/05
金属量が太陽の1/300より少ない環境では、小中質量星の進化は金属過剰星の進化とは異なり、TP-AGB段階で熱パルスによって発生した対流層が外側の水素外層に達する。この現象により陽子がヘリウム対流層内に混ぜられ、中性子が発生する。この中性子や
粒子が捕獲されることによって多様な元素が合成される。この研究では陽子混合によって発生した対流層内での詳細な元素合成計算を行った。その結果として、重元素のない始原的な環境では
C(
)
C(
)
OやO()
O()
Neなどの中性子のリサイクリング反応を通じて酸素からマグネシウム、さらにはより重い元素が合成されることを明らかにした。この研究から、現在知られている最も金属量の少ない星は始原ガスから生まれた種族IIIの星であると考えられる。
西村 高徳*; 岩本 信之; 須田 拓馬*; 合川 正幸*; 藤本 正行*; Iben, I. Jr.*
AIP Conference Proceedings 847, p.455 - 457, 2006/07
われわれは小中質量,金属欠乏星でのヘリウムシェルフラッシュ現象に伴って発生した対流層内における元素合成を調べた。この対流はヘリウム層内で発生し、その上部に位置する水素層の方へと広がっていく。対流層が水素層に到達すると陽子がヘリウム燃焼殻へ運ばれ、豊富に存在するCに捕獲される。その結果、Cが大量に合成される。このようにして合成されるCの量の変化は、対流層内で起こる元素合成の結果に大きな影響を与える。初期にCよりも重い原子核がない状況下でも、合成されたCが十分存在すると、二つの中性子循環反応(C(n,
)C(,n)OとO(n,)O(,n)Ne)を通じてNe, Na, Mg, Alなどの比較的軽い核が形成される。さらに、これらの核を種として中性子捕獲反応が進むことにより、鉄族元素よりも重いSrやBa、そしてPbまでの元素も合成されることを示した。
山本 洋一; 伯耆田 貴憲; 広田 直樹*; 小田 哲三; 中原 嘉則; 熊田 政弘; 井上 洋司; 打越 貴子*; 篠原 伸夫; 臼田 重和
第23回核物質管理学会日本支部年次大会論文集, p.53 - 60, 2002/12
日本原子力研究所では、包括的核実験禁止条約(CTBT)にかかわる国際監視制度の一環として、放射性核種関連の国内データセンター(NDC)の整備を行ってきた。原研NDCでは、放射性核種監視観測所から得られた線スペクトルデータ及び国際データセンター(IDC)によるデータ解析レポートの記録と管理を既に行っている。さらに、原研NDCとして独自の解析を行い、核実験由来核種存在の有無の評価や存在する場合の放出源推定等を実施すると共に、許可されたユーザーに対してはインターネットを介してデータや解析結果等を公開するシステムを構築中である。本発表では、原研NDCの役割と現在までの整備状況,今後の計画等について報告する。
篠原 伸夫; 山本 洋一; 井上 洋司; 熊田 政弘; 小田 哲三; 打越 貴子*; 伯耆田 貴憲; 広田 直樹*; 中原 嘉則; 臼田 重和
第23回核物質管理学会日本支部年次大会論文集, p.45 - 52, 2002/12
CTBT放射性核種公認実験施設は、放射性核種観測所の支援をその役割とし、大気粒子補集フィルター試料等について、観測所の品質管理のための測定,核爆発起源のFP核種の有無を検証するための詳細測定等を行う。原研東海は、全世界16ヶ所の実験施設の一つとして条約議定書に記載されており、現在、認証の一環としてCTBT機関が主催する国際相互比較試験に参加するとともに認証に必要な実験施設の整備を行っている。本発表では、公認実験施設の役割,同施設の技術的要件等について報告するとともに、国際比較試験結果にも言及する。
Saito, J.*; 須田 孝徳*; 山下 真一郎*; 大貫 惣明*; 高橋 平七郎*; 赤坂 尚昭; Nishida, M.; 鵜飼 重治
Journal of Nuclear Materials, 258-263(Part 2), p.1264 - 1268, 1998/10
被引用回数：40 パーセンタイル：92.83(Materials Science, Multidisciplinary)異なった再結晶処理を施したODSフェライト鋼の照射損傷のため,超高圧電子顕微鏡にて12dpaまで電子線照射した。再結晶処理により転位密度は減少したが,分散粒子は大きさ,数密度ともに明確な変化は無かった。再結晶材を電子線照射した結果,分散粒子は安定に存在し,転位密度もほぼ一定であったが,少量のボイド形成が認められた。しかし加工材ではボイド形成が減少したことから,高密度の転位はボイドの抑制効果があることが確認された。
内多 陽介*; 長井 利泰*; 須田 孝徳*; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*; 柴山 環樹*; 山下 真一郎; 赤坂 尚昭
no journal, ,
優れた耐照射性と高温強度を示すODSフェライト鋼は、原子炉心部の構造材料として期待されている。しかし、酸化物粒子のナノ構造やその分散制御の研究は十分ではなく、Ti, Hf, その他の元素が有効なことが判明しつつある。本研究の目的はODS合金中に添加した微量元素の濃度依存性を明らかにすることである。Ti, Hfを0.2
0.9at%の範囲で添加したFe-9Cr基のODS合金粉末をMA法により作成し、1150C
2hrでアニールした。これらにニッケル無電解めっき,機械研磨の後直径3mmのディスクを電解研磨にしてTEM観察用試料とした。Hf, Ti添加によりナノ酸化物粒子の析出が確認され、これらは、電子回折からそれぞれYHfO
, YTiOであることがわかった。平均粒径を比較したところ、Hfでは0.2at%, Tiでは0.9at%で最小となった。このことから、粒子分散は元素と濃度に依存して最適値があることがわかった。さらに、複合酸化物の物性と形成原因について検討する予定である。
