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論文

Effects of stacking fault energies on formation of irradiation-induced defects at various temperatures in face-centred cubic metals

中西 大貴*; 川畑 友弥*; 土井原 康平*; 沖田 泰良*; 板倉 充洋; 鈴木 克幸*

Philosophical Magazine, 98(33), p.3034 - 3047, 2018/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

原子炉内部で使用されるオーステナイト鋼は積層欠陥エネルギーが低いことで知られ、そのため積層欠陥を伴う照射欠陥クラスタが大きくなることが予想される。この傾向を定量評価するため、FCC金属のモデルポテンシャルにおいて積層欠陥エネルギーだけを変化させたものを用い照射欠陥生成の分子動力学シミュレーションを様々な温度において実行し、生成した照射欠陥クラスタの種類と数を調べた。その結果移動可能な格子間原子クラスタの生成数が積層欠陥エネルギーとともに大きく変化することが見出された。

論文

Interactions between clusters of self-interstitial atoms via a conservative climb in BCC-Fe

早川 頌*; 沖田 泰良*; 板倉 充洋; 愛知 正温*; 鈴木 克幸*

Philosophical Magazine, 98(25), p.2311 - 2325, 2018/06

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

BCC鉄における格子間原子クラスタは容易方向へのすべり運動とは別に垂直方向への保存的上昇運動を行い、これにより三次元的な運動を行う。この拡散の三次元性は転位への吸収確率に大きく影響し、材料のスエリングなどの照射劣化挙動を左右する。この保存的上昇運動を分子動力学計算とモンテカルロ計算を組み合わせた手法で解析し、移動障壁エネルギーを評価したところ、従来の弾性理論により予想されていた値よりはるかに大きい値が得られた。

論文

Atomic simulations to evaluate effects of stacking fault energy on interactions between edge dislocation and spherical void in face-centred cubic metals

土井原 康平*; 沖田 泰良*; 板倉 充洋; 愛知 正温*; 鈴木 克幸*

Philosophical Magazine, 98(22), p.2061 - 2076, 2018/05

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

原子炉材料、特に炉内構造材のオーステナイトの照射脆化を評価する際に、オーステナイトの特徴である低い積層欠陥エネルギーの影響を評価する必要がある。本研究では積層欠陥エネルギーだけを変化させたFCC金属のモデルポテンシャルを用いて転位とボイドの相互作用形態を評価し、ボイドの大きさと積層欠陥エネルギーの値によって様々な相互作用形態があることを見出した。

論文

Managing the Fukushima challenge

鈴木 篤之

Risk Analysis, 34(7), p.1240 - 1256, 2014/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:28.62(Public, Environmental & Occupational Health)

福島事故は基本的な問題を提起した。科学技術は、特に頻度が低く高い影響を及ぼす必然的な重大事故を防ぐことは可能か?この問題はスリーマイル島やチェルノブイリ事故前に、Alvin Weinberg氏によって提唱され、長年にわたり難題となってきたトランス・サイエンスを思い起こさせる。本稿ではWeinberg氏が掲げた問題を再考しながら、事故原因の背後に横たわる社会技術や人間の行動の側面に特に焦点を当て事故の本質を見抜くことを目的としている。具体的には、リスク管理の意思決定プロセスに関する行動科学のアプローチに沿って課題達成のための革新的な方法の検討を行った。これらには情報の非対称性を伴う人間の行動のリスク管理、コミュニケーション行動との合理的なコンセンサスの探求、外部環境との相互作用を介した手続き的合理性の追求などが含まれる。本稿では、国内外の関係者との双方向のコミュニケーションの基盤となるよう、新たに生じるニーズをわが国の安全管理の枠組みに変えることについて論じている。

論文

High-resolution crystal structure of copper amine oxidase from ${it Arthrobacter globiformis}$; Assignment of bound diatomic molecules as O$$_{2}$$

村川 武志*; 林 秀行*; 角南 智子; 栗原 和男; 玉田 太郎; 黒木 良太; 鈴木 守*; 谷澤 克行*; 岡島 俊英*

Acta Crystallographica Section D, 69(12), p.2483 - 2494, 2013/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:35.2(Biochemical Research Methods)

アルスロバクター-グロビフォルミス由来銅アミン酸化酵素の結晶構造を抗凍結剤として低分子ポリエチレングリコール(LMW PEG; 平均分子量$$sim$$200)を用いて1.08${AA}$分解能で決定した。最終的な結晶構造学的$$R$$因子と$$R$$$$_{rm free}$$値は、それぞれ13.0%と15.0$$%$$であった。LMW PEGの幾つかの分子は、活性部位を含むタンパク質内部の空洞を占めており、それが分子全体の温度因子の著しい低下をもたらし、結果として、単量体分子量が約70,000と比較的大きなタンパク質にも拘わらず原子分解能の構造に至ったことがわかった。推定される全水素原子の約40%は、$$F$$$$_{rm o}$$-$$F$$$$_{rm c}$$差図中に明確な電子密度を持って観察され、複数のマイナーな配座異性体も多くの残基に対して同定された。また、翻訳後に誘導されたキノン補因子と銅原子を含む活性部位における異方的な変位の揺らぎを見積った。さらに、複数の二原子分子、恐らく分子性酸素がタンパク質と結合し、そのうちの一つは二量体界面の中央に位置する空洞から活性部位まで基質である二原子酸素のための進入経路として以前から提案されている領域に位置していた。

論文

Evaluation of the relative biological effectiveness of carbon ion beams in the cerebellum using the rat organotypic slice culture system

吉田 由香里*; 鈴木 義行*; Al-Jahdari, W. S.*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 白井 克幸*; 加藤 弘之*; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 中野 隆史*

Journal of Radiation Research, 53(1), p.87 - 92, 2012/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:51.97(Biology)

To clarify the relative biological effectiveness (RBE) values of carbon ion (C) beams in normal brain tissues, a rat organotypic slice culture system was used. The cerebellum was dissected from 10-day-old Wistar rats, cut parasagittally into approximately 600-$$mu$$m-thick slices and cultivated using a membrane-based culture system with a liquid-air interface. Slices were irradiated with 140 kV X-rays and 18.3 MeV/amu C-beams (linear energy transfer = 108 keV/$$mu$$m). After irradiation, the slices were evaluated histopathologically using hematoxylin and eosin staining, and apoptosis was quantified using the TdT-mediated dUTP-biotin nick-end labeling (TUNEL) assay. Disorganization of the external granule cell layer (EGL) and apoptosis of the external granule cells (EGCs) were induced within 24 h after exposure to doses of more than 5 Gy from C-beams and X-rays. In the early postnatal cerebellum, morphological changes following exposure to C-beams were similar to those following exposure to X-rays. The RBEs values of C-beams using the EGL disorganization and the EGC TUNEL index endpoints ranged from 1.4 to 1.5. This system represents a useful model for assaying the biological effects of radiation on the brain, especially physiological and time-dependent phenomena.

論文

Effectiveness of carbon-ion beams for apoptosis induction in rat primary immature hippocampal neurons

神沼 拓也*; 鈴木 義行*; 白井 克幸*; 水井 利幸*; 野田 真永*; 吉田 由香里*; 舟山 知夫; 高橋 健夫*; 小林 泰彦; 白尾 智明*; et al.

Journal of Radiation Research, 51(6), p.627 - 631, 2010/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.03(Biology)

The direct biological effects of radiation, particularly accelerated heavy particle ions, on neurons are not fully known. Hence, the direct effect of carbon-ion beams on immature neurons was investigated by comparing to the effect of X-rays ${it in vitro}$ using primary hippocampal neurons. Primary neurons were prepared from hippocampi of fetal rats at embryonic day 18 from timed pregnant Wistar rats and cultured with Banker's methods. At 7 Days ${it In Vitro}$ (DIV), the cells were irradiated with 140 kV X-ray and 18.3 MeV/amu carbon-ion beams (LET = 108 keV/$$mu$$m). The cells were fixed with 4% paraformaldehyde at 12 hours after irradiation. Then, the cells were treated with terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) and DAPI staining for measuring the percentage of apoptosis (apoptotic index: AI). AI in sham-irradiated hippocampal neurons was 18%. The value of AI (AIs) of the cells irradiated with X-rays at 10 or 30 Gy were 15% or 23%, respectively. AI in cells irradiated with carbon-ion beams at 1 Gy, 3 Gy, 5 Gy and 10 Gy were 22%, 23%, 24% and 33%, respectively. AI was significantly increased by carbon-ion beams at 10 Gy (p $$<$$ 0.001). The apoptosis of hippocampal neurons increased in a dose-dependent manner following both X-ray and carbon-ion beams irradiation. Carbon-ion beams were about 10-fold more effective than X-rays for apoptosis induction in immature hippocampal neurons.

論文

Simple orchestration application framework to control "Burning Plasma Integrated Code"

立川 崇之; 中島 康平*; 手島 直哉; Kim, G.; 鈴木 喜雄; 武宮 博; 林 伸彦; 射場 克幸*

Proceedings of 3rd International Joint Conference on Computational Sciences and Optimization (CSO 2010), p.322 - 326, 2010/05

We have developed the Simple Orchestration Application Framework (SOAF) on a grid infrastructure to control cooperative and multiple execution of simulation codes on remote computers from a client PC. SOAF enables researchers to generate a scenario of their executions by only describing a configuration file which includes the information of execution codes and file flows among them. SOAF does not need substantial modification of the simulation codes. We have applied SOAF to the "Burning Plasma Integrated Code" which consists of various plasma simulation codes which exist on distributed heterogeneous computers located in different sites. We succeeded in cooperative and concurrent execution of four plasma simulation codes without substantial modification.

論文

Web-based Java application to advanced JT-60 Man-Machine interfacing system for remote experiments

戸塚 俊之; 鈴木 喜雄; 坂田 信也; 大島 貴幸; 射場 克幸*

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.287 - 290, 2008/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.16(Nuclear Science & Technology)

六ヶ所村からネットワーク経由でITERへ実験参加するシステムの構築が計画されており、ITERブローダーアプローチでは、JT-60SAを模擬ITERとして試験することが決められている。これを実現するために遠隔地からマン・マシンインターフェイス機能である放電条件の作成・参照や放電データの参照,運転状態の把握ができるシステムの開発を進めてきた。本報告では、新たに開発したパソコンのウェブブラウザ上で動作するJavaアプレットを利用した遠隔実験用JT-60マン・マシンインターフェイス機能の詳細について報告する。

論文

Research and development of fusion grid infrastructure based on Atomic Energy Grid InfraStructure (AEGIS)

鈴木 喜雄; 中島 康平; 櫛田 慶幸; 木野 千晶; 青柳 哲雄; 中島 憲宏; 射場 克幸*; 林 伸彦; 小関 隆久; 戸塚 俊之; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.511 - 515, 2008/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.64(Nuclear Science & Technology)

那珂核融合研究所と核融合科学研究所との共同研究により、システム計算科学センターでは、原子力グリッド基盤(AEGIS)をもとに、核融合研究の実験や解析のための統合フレームワークの確立を目指している。AEGISは、遠隔地の研究者が、インターネットを介して効率的,協調的に研究開発を実施可能とする基盤を提供することを目的にシステム計算科学センターにおいて開発が進められている。統合フレームワークの構築を目指し、われわれは、AEGISを既存の3つのシステム: 実験システム,遠隔データ収集システム,統合解析システムに適用している。実験システムに対しては、JT-60を用いた安全な遠隔実験システムを達成している。遠隔データ収集システムに対しては、LHDのデータ収集・管理システム(LABCOMシステム)とJT-60のデータシステムから得られる実験データを透過的に扱えるシステム構築を進めている。統合解析システムは、異なる研究機関にまたがって異機種計算機環境で実行可能なシステムへと拡張されている。

論文

Development and verification of remote research environment based on "Fusion research grid"

射場 克幸*; 小関 隆久; 戸塚 俊之; 鈴木 喜雄; 大島 貴幸; 坂田 信也; 佐藤 稔; 鈴木 光博; 濱松 清隆; 清野 公広

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.495 - 497, 2008/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.82(Nuclear Science & Technology)

核融合研究グリッドは遠隔地の研究者をネットワークで結び、時間・空間を越えて効率的な核融合の協力研究を可能とするための環境である。核融合研究グリッドの基盤技術は、文部科学省のe-Japanプロジェクトの下のVizGridプロジェクトによって、原子力機構で開発された。遠隔研究活動を支援する新しいシステムの必要性が求められており、遠隔実験,遠隔計測,遠隔解析環境が核融合研究グリッドとして開発された。開発された遠隔実験システムのプロトタイプは、すべてのユーザーが、SIネットのような閉じたネットワークを使わずに、どこからでもセキュリティーを保ちながら遠隔実験にアクセスできる。プロトタイプシステムは、JT-60Uの実験において検証され、その有効性が確認された。

論文

原子炉圧力容器用確率論的破壊力学解析コードPASCAL ver.2の開発

小坂部 和也; 鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 鈴木 雅秀

日本原子力学会和文論文誌, 6(2), p.161 - 171, 2007/06

軽水炉構造機器の健全性に関する研究の一環として、平成14年度以降確率論的破壊力学解析コード(PFM Analysis Structual Components in Aging LWR)の改良整備を行っている。このコードは、原子炉圧力容器に加圧熱衝撃(PTS: Pressurized Thermal Shock)等の過渡荷重が発生した場合の破損確率を解析するコードである。これまでに実施してきた機能改良や感度解析を通じて得られた知見に基づく標準的解析手法を反映して、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)を含むPASCAL ver.2を開発した。PASCAL ver.2の解析機能及び標準的解析手法について説明するとともに、破壊確率に対する非破壊検査の精度の影響のほか、主な機能の検証解析結果について述べる。

論文

現行の原子炉圧力容器の健全性評価手法に対するPASCAL ver.2を用いた確率論的検討

小坂部 和也; 鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 鈴木 雅秀

日本原子力学会和文論文誌, 6(2), p.172 - 182, 2007/06

軽水炉構造機器の健全性に関する研究の一環として、平成14年度以降確率論的破壊力学解析コードPASCAL(PFM Analysis of Structural Components in Aging LWR)の改良整備を行っている。このコードは、原子炉圧力容器に加圧熱衝撃(PTS: Pressurized Thermal Shock)等の過渡荷重が発生した場合の破損確率を解析するコードである。現行の健全性評価手法に対するPASCAL ver.2を用いた確率論的検討の例として、日本機械学会の発電用原子力設備規格維持規格に規定されている標準検査にかかわるパラメータの感度解析と、日本電気協会の原子力発電所用機器に対する破壊靭性の確認試験方法に規定されている健全性評価手法に従った決定論解析と確率論解析の結果の相関について述べる。

論文

脳正常組織の放射線感受性に関する研究

鈴木 義行*; 吉田 由香里*; 白井 克幸*; 浜田 信行*; 水井 利幸*; 野田 真永*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 白尾 智明*; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 107, 2007/02

Damage to normal brain tissue caused by irradiation has not been studied in detail. In this study, we investigated the effect of X- and $$^{12}$$C-irradiation on cultured normal neurons (immature and mature) and cultured organotypic brain slice tissues. The radiosensitivity of immature neurons was significantly higher than that of mature neurons. The effect of $$^{12}$$C-irradiation on immature neurons was about 6 times higher than that of X-irradiation. In organotypic slice culture, X- and $$^{12}$$C-irradiation induced the remarkable morphological change, especially, in the external granule cell layer. The effect of $$^{12}$$C-irradiation was about 2 times higher than that of X-irradiation.

論文

き裂進展時の弾塑性応答による残留応力緩和効果を考慮したSCCの進展予測

柴田 勝之; 鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀; Li, Y.*

日本機械学会M&M2006材料力学カンファレンス講演論文集, p.395 - 396, 2006/08

残留応力場を応力腐食割れや疲労き裂が進展するとき、き裂進展とともに残留応力が再分布し、き裂先端部には塑性域が生じるため、弾性解析により求めた応力拡大係数は過大評価になる。本報告では、FEM解析コードを用いて節点解放法による正確なき裂進展シミュレーションを行うとともに、影響関数法に準じた節点荷重法など、数ケースの解析を炉心シュラウドモデルについて実施した。得られた応力拡大係数から予測したSCC進展速度は、弾塑性解析・節点解放法による応力拡大係数を用いた場合は、弾性解析応力拡大係数に基づく進展速度に比べて顕著に低下し、き裂進展寿命は約2倍になることを明らかにした。

論文

温度上昇による残留応力の緩和と応力拡大係数への影響に関する解析

柴田 勝之; 鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀; Li, Y.*

日本機械学会M&M2006材料力学カンファレンス講演論文集, p.397 - 398, 2006/08

SCCや疲労き裂が残留応力場を進展するときの残留応力の影響評価は、通常、室温時の残留応力を用い、影響関数法による応力拡大係数を求めて行われる。しかし、室温から高温に温度上昇すると応力-歪関係が軟化し、残留応力分布が変化する。したがって、高温で運転される機器にあっては、運転温度での残留応力に基づく評価が必要である。本研究では、室温から高温に温度変化するときの残留応力分布の緩和と高温時の残留応力場での応力拡大係数とき裂進展挙動について炉心シュラウドモデルを対象に解析した。解析結果から、室温から288$$^{circ}$$Cに温度上昇すると残留応力のピークが顕著に低下し、応力拡大係数も約50%に低下する。さらに、高温時の残留応力分布を用いた場合、SCC進展寿命が最大4倍程度になることを明らかにした。

論文

${it In situ}$ magnetic measurements under neutron radiation in Fe metal and low carbon steel

高橋 正氣*; 菊池 弘昭*; 荒 克之*; 海老根 典也; 鎌田 康寛*; 小林 悟*; 鈴木 雅秀

Journal of Applied Physics, 100(2), p.023902_1 - 023902_6, 2006/07

 被引用回数:31 パーセンタイル:23.28(Physics, Applied)

低炭素鋼と純鉄について原子炉内で中性子照射中に磁気ヒステリシスのマイナーループを測定した。照射中の銅の析出と転位ループを調べるために、格子欠陥に非常に敏感なマイナーループの係数に注目した。その結果、低炭素鋼では、照射量の増加とともにマイナーループ係数が急増し、1$$times$$10$$^{19}$$cm$$^{-2}$$の照射量で最大値を示し、その後徐々に減少した。最大値の出現は、マトリックス中での銅の析出と転位ループが内部応力を増加させている一方で、転位の近傍で成長した銅析出物は転位の内部応力を補なっているという内部応力の2つのメカニズムの存在を示唆している。他方、純鉄では、マイナーループ係数は照射量とともに単調な増加を示した。

論文

Stress intensity factor estimation for embedded and a surface cracks in an RPV subjected to yielding of cladding

柴田 勝之; 鬼沢 邦雄; 田中 和久; 鈴木 雅秀

Proceedings of 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2006)/International Council on Pressure Vessel Technology (ICPVT-11) (CD-ROM), 9 Pages, 2006/07

原子炉容器の健全性評価に適用される加圧熱衝撃等の熱流体トランジェントの下では、容器壁の母材が弾性範囲に留まる一方、内面冷却によりクラッドには降伏を超える高い熱応力が発生することがある。容器の健全性評価は、線形破壊力学に基づき、応力拡大係数(K値)を用いて行われるが、この荷重条件でのK値は有限要素法による解以外には得られていない。本研究では、クラッドの塑性崩壊条件に基づくK値簡易推定法を提案した。この推定法から得られたアンダークラッドき裂と表面き裂のK値について、既存の解と比較した結果良い一致が見られた。

論文

Differential effects of X-irradiation on immature and mature hippocampal neurons in vitro

白井 克幸*; 水井 利幸*; 鈴木 義行*; 小林 泰彦; 中野 隆史*; 白尾 智明*

Neuroscience Letters, 399(1-2), p.57 - 60, 2006/05

 被引用回数:19 パーセンタイル:62.24(Neurosciences)

神経ニューロン原基細胞へのX線照射は成長後の脳の機能不全を引き起こしうる。しかし、発達期のニューロン細胞の放射線感受性の程度や、最も感受性の高い時期などの詳細についてはわかっていなかった。そこで、ラット胎児脳の海馬初代培養神経細胞を用いて、培養開始後7日目及び21日目に30GyのX線を照射し、照射の12時間後あるいは24時間後に固定、細胞の形態変化やアポトーシス誘発を調べた。その結果、培養7日目の細胞に比べて、より成熟した培養21日目の細胞は感受性が有意に低く、発達期のニューロン細胞の放射線感受性は発生ステージに依存することが示された。

論文

Developments of probabilistic fracture mechanics analysis codes for reactor pressure vessel and piping

鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 鈴木 雅秀

Proceedings of 6th International Conference on the Integrity of Nuclear Components, p.230 - 238, 2006/04

確率的破壊力学解析(PFM)手法は、従来の決定論的手法と異なり合理的に材料特性,欠陥分布,検査精度などの不明確さを取り入れるために最近注目されている。このためJAEAでは、過渡荷重や地震荷重などの設計荷重条件下における原子炉圧力容器(RPV)や配管のPFM解析コードPASCALを開発している。原子炉圧力容器(RPV)に関しては、炉心領域で材料の中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃(PTS)などの過渡条件下における条件付きのき裂発生及び破壊確率を評価することができるPASCALコードを開発している。また、経年劣化及び地震ハザードを考慮して計算される地震応力を考慮できる配管信頼性解析コードを開発している。PASCAL-SC及びPASCAL-ECは、それぞれ応力腐食割れ及び流動加速腐食を考慮して、運転荷重及び地震荷重に対する破損確率を解析するものである。これらの解析コードの概要と幾つかの結果を紹介する。

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