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報告書

焼却灰のセメント固化試験手引書

中山 卓也; 川戸 喜実; 大杉 武史; 嶋崎 竹二郎; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘

JAEA-Technology 2014-046, 56 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2014-046.pdf:7.61MB

日本原子力研究開発機構では、保有する原子力施設等の研究開発活動で発生した放射性の可燃性及び難燃性廃棄物を、減容のため焼却処理をしている。焼却処理により発生した焼却灰はセメント固化して処分する計画としている。焼却灰は各拠点で発生するが、焼却炉型や廃棄物により特徴が異なるため、セメントの固化条件を設定するための基礎試験を拠点毎に行い、データを取得する必要がある。また、セメント固化試験においては、共通に評価すべき項目があるため、統一した手順で試験を進めていくことが重要である。本手引書は、セメント固化処理設備の設計に向けた基礎的なデータ取得を計画する際に、試験方法や条件設定の参考として利用するために作成した。焼却灰のセメント固化試験において評価すべき項目として、法規制において廃棄体に求められる要件について整理し、一軸圧縮強度や流動性などの技術的な7つの評価項目を抽出した。試験を計画する際に必要となる焼却灰, セメント, 水, 混和材料の選定方法の項目、試験固化体の作製手順の項目及び膨張、一軸圧縮強度、溶出量等の評価の方法の項目については、これまでの知見から注意すべき点を記載した。同時に、固化条件の最適化に向けた試験フロー及び調整の指針についてまとめた。最後に、各拠点でセメント固化試験に着手する際の助けとなるよう、目標とする固化条件を満足する固化可能な範囲の目安及び固化技術開発の課題について取りまとめたものである。

論文

Internal stress distribution for generating closure domains in laser-irradiated Fe-3%Si(110) steels

岩田 圭司*; 今福 宗行*; 鈴木 環輝*; 菖蒲 敬久; 折原 秀人*; 酒井 祐介*; 秋田 貢一; 大谷 眞一*; 石山 和志*

Journal of Applied Physics, 117(17), p.17A910_1 - 17A910_4, 2015/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:68.3(Physics, Applied)

レーザーを照射した鉄3%シリコン鋼に還流磁区を生じさせる内部応力分布を、高エネルギー放射光X線解析および変分原理に基づく磁区理論によって検討した。測定された試験片内の三軸応力は圧縮で、圧延方向の応力がほかの方向の応力よりも支配的であった。還流磁区に関する磁気エネルギーの変分原理に基づく計算により、測定された三軸応力が、還流磁区が無い場合の主磁区よりも、磁区をより安定させていることが分かった。実験および計算結果から、レーザー誘起内部応力が還流磁区を発生させていることを示した。

論文

Expansion control for cementation of incinerated ash

中山 卓也; 鈴木 眞司; 花田 圭司; 富岡 修; 佐藤 淳也; 入澤 啓太; 加藤 潤; 川戸 喜実; 目黒 義弘

Proceedings of 2nd International Symposium on Cement-based Materials for Nuclear Wastes (NUWCEM 2014) (CD-ROM), 12 Pages, 2014/06

A method, in which incinerated ash is solidified with a cement material, has been developed to dispose of radioactive incinerated ash waste. A small amount of metallic Al, which was not oxidized in the incineration, existed in the ash. When such ash was kneaded with a cement material and water, H$$_{2}$$ generation began immediately just after the kneading, H$$_{2}$$ bubbles pushed up the kneaded muddy material and an expanded solidified form was obtained. In this study, we tried to control H$$_{2}$$ generation by means of following two methods, one was a method to let metallic Al react prior to the cementation and the other was a method to add an expansion inhibitor that made an oxide film on the surface of metallic Al. The solidified forms prepared using the pre-treated ash and lithium nitrite were not expanded.

論文

ITERトロイダル磁場コイル用Nb$$_{3}$$Sn撚線の製作

礒野 高明; 堤 史明; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 石橋 達司*; 佐藤 豪*; 千田 敬司*; 鈴木 力男*; et al.

低温工学, 47(3), p.147 - 152, 2012/03

ITERのトロイダル磁場(TF)コイル用導体は、超伝導撚線を外径約40mm,厚さ2mmのステンレス鋼管に挿入する構成であり、その運転条件は、電流68kA,磁場11.8Tである。日本は全量の25%のTFコイル用導体の製作を分担する。超伝導撚線は、超伝導線900本と銅線522本を5段階に分けて撚合せる。実機撚線製作開始前に、ITER TFコイル用撚線の製作実現性の確認のために試作を実施し、4次撚線の外径や5次撚線の圧縮方法を決定した。その後、ツイストピッチの変更があり、その試作において3次撚線時に問題が発生し、ダイスを変更する等の対策を行った。これらの試作後、実機撚線製作を開始し、約60%の製作を完了している。

論文

Microbeam irradiation facilities for radiobiology in Japan and China

小林 泰彦; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 坂下 哲哉; 小西 輝昭*; 今関 等*; 安田 啓介*; 畑下 昌範*; 高城 啓一*; 羽鳥 聡*; et al.

Journal of Radiation Research, 50(Suppl.A), p.A29 - A47, 2009/03

 被引用回数:32 パーセンタイル:27.18(Biology)

In order to study the radiobiological effects of low dose radiation, microbeam irradiation facilities have been developed in the world. This type of facilities now becomes an essential tool for studying bystander effects and relating signaling phenomena in cells or tissues. This review introduces you available microbeam facilities in Japan and in China, to promote radiobiology using microbeam probe and to encourage collaborative research between radiobiologists interested in using microbeam in Japan and in China.

論文

Extrinsic sensors and external signal generator for advanced transparency framework

勝村 聡一郎; 北端 琢也; 入江 勤; 鈴木 美寿; 橋本 裕; 加藤 慶治*

Transactions of the American Nuclear Society, 99(1), P. 780, 2008/11

The "Advanced Transparency Framework" for nuclear fuel cycles has been developed to provide a basis for implementing the framework, including secure and direct monitoring of nuclear operations in real time and to provide a quantitative assessment of diversion risk. For demonstration, prototype software that supports this framework has been developed. This paper will introduce the technical advancements of the installation of extrinsic sensors, an external signal generator for the purpose of the development of the algorithm for the diversion risk calculation.

論文

Subcellular changes of essential metal shown by in-air micro-PIXE in oral cadmium-exposed mice

中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:68.45(Biochemistry & Molecular Biology)

Cd毒性に対する必須金属の役割を明らかにするために、1.5年から2年間で100mg/LのCdを経口投与した4匹のマウスを用い、メタロチオネインによる評価と大気マイクロPIXE法による必須金属元素の細胞内分布の測定を行った。その結果、Cdを曝露したマウスの肝臓と腎臓には亜鉛が著しく集積していることが見いだされた。1.5年間Cdを曝露したマウスの元素分布では大部分のCdが亜鉛と結合しており、亜鉛は経口投与されたCd毒に対する保護に寄与していることが示唆された。

論文

Research of disease onset mechanism by determining the distribution of intracellular trace elements using an in-air micro-PIXE analyzer system

中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.

International Journal of PIXE, 16(1-2), p.69 - 76, 2006/00

高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。

論文

Time and space-resolved measurement of a gas-puff laser-plasma X-ray source

鈴木 将之; 大道 博行; Choi, I. W.*; Yu, W.*; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; Fiedorowicz, H.*

Physics of Plasmas, 10(1), p.227 - 233, 2003/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:59.85(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,三次元立体微細加工,タンパク質の構造解析などに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことから今回ガス中を伝播するレーザーパルス光の相互作用を理解するためにレーザー光の吸収率測定を行った。それと同時にX線の発生時間の測定を行った。またレーザー光の伝搬の様子をスリットカメラにストリークカメラを用いて測定を行った。その結果ガス中に照射されたレーザーは、ブレークダウンを起こして電子-イオンの衝突を繰り返すという逆制動放射によってプラズマ加熱されていることがわかった。ガス中における吸収率からネオンを用いたとき17%,アルゴンのとき12%,クリプトンのとき38%,キセノンのとき91%と言う結果より原子番号依存性があることがわかった。また、時間分解空間分解測定の結果からガス中を伝搬していくレーザー光はガスの拡がりが狭いとフォーカス位置を中心にプラズマが拡がっていくが、ガスの拡がりが広いときはガス中をレーザー光がプラズマを作りながら進んでいくことがわかった。

論文

Study on a high brightness X-ray source from a laser produced plasma

鈴木 将之; 山神 晋; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; 村上 陽一*; 中山 斌義*; Yu, W.*; Fiedorowicz, H.*; Choi, I. W.*; et al.

Proceedings of 2nd International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2001), p.1252 - 1255, 2001/00

レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,LIGAプロセスなどに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことからわれわれのグループでは、デブリフリーでかつ高密度状態を維持することが可能なダブルノズルガスパフターゲットを用いたときのX線放射の特性評価を行った。アルゴン,クリプトン,キセノンをターゲットに用いたときの8-20nmのX線は、斜入射型回折分光器(1200 grooves/mm)を用いて分光した像を背面照射型のCCDカメラを用いて結像を行った。また、0.3-0.4nmにおける波長域の硬X線は、ADP結晶を用いて波長分解を行った。結果、8-20nmの波長域では、固体ターゲットを用いたときと同程度のX線放射が得られた。また0.3-0.4nmの波長域では、アルゴンのK$$alpha$$線からのX線放射がみられた。このことから、ガスターゲットを用いたときでも高輝度な硬X線の発生が見られることがわかった。

報告書

JRR-2の第2次出力上昇試験

神原 豊三; 宇野 英郎; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 高柳 弘; 藤村 勤; 森田 守人; 市原 正弘; et al.

JAERI 1045, 11 Pages, 1963/03

JAERI-1045.pdf:0.72MB

この報告書はJRR-2の第1次出力上昇試験後、設計出力10MWの出力上昇までの1つのステップとしての3MW,第2次出力上昇試験について記したものである。試験は昭和36年11月15日から開始され、11月29日に3MWに到達し、3MWでの連続運転を行って12月16日終了した。

論文

高速実験炉「常陽」における237Np消滅特性の測定と評価

住野 公造; 茶谷 恵治; 鈴木 惣十

動燃技報, (92), , 

大洗で進められている高速炉を用いたマイナーアクチニド(MA)の消滅処理に関する研究としてMA元素の代表である237Npの微量高純度試料を常陽MK-II炉心の各領域で照射してMAの燃焼特性を測定する手法を開発し、核計算法と核データの精度評価を行った。測定では微小バナジウムキャプセルに封入した237Npの酸化物を照射試験用集合体に装荷し、中性子スペクトルの異なる「常陽」MK-II炉心の燃料領域や上下軸方向反射体領域にて照射した。照射前後に試料から放出される$$gamma$$線スペクトルをGe半導体検出器で測定し、中性子捕獲で生成する238Puと核分裂により生成する137Cs生成量を定量し、237Npの変換率を求めた。この結果、高速炉心での237Npの変換特性を把握する事が出来た。又「常陽」炉心管理コード等を用いて解析結果と測定値とを比較した結果、従来「常陽」の核特性計算で使用してきた3次元拡散計算と燃焼計算の解析精度を明示した。

論文

Transport of Radioactive CorrosionProducts in Primary Systems of Sodium Cooled Fast Reactor

飯沢 克幸; 茶谷 恵治; 伊藤 和寛; 鈴木 惣十; 金城 勝哉

Liquid Metal Systems; Material Behavior and Physical Chemistry in Liquid Metal Systems 2, , 

原子炉累積運転時間にして約40,000時間にわたる高速実験炉「常陽」の1次冷却系内放射性腐食生成物(CP)挙動推移に関するデータ等により,冷却内のCPビルドアップ,管壁付着速度,付着分布の解析評価を行い次の結論を得た。1.Na冷却系内に移行する主なCP核種は54Mn,60Coで,54Mnが最優勢で60Coの約20倍である。2.54Mnのビルドアップ傾向はホットレグ(HL)とコールドレグ(CL)で異なり,HLでは早期に飽和したがCLでは長期化した。60Coのそれはゆるやかで燃料交換やNa中酸素濃度の影響を受け易い。3.54Mnの付着分布とその推移はHLとCLで異なり,HL付着は拡散,CL付着は表面析出物形成と推定される。60Co付着分布はHL,CLとも相似し,その機構は全域的に表面析出物形成と考えられる。4.CP挙動解析コードの評価精度として全期間を通じてC/E=1.0$$sim$$2.5が得られた

口頭

大気マイクロPIXE法を用いたカドミウムの精巣障害における重金属元素分布の解析

草壁 孝彦*; 中里 享美*; 高田 久嗣*; 久永 悦子*; Moon, H. D.*; 中島 克行*; 鈴木 慶二*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫; et al.

no journal, , 

大気マイクロPIXEを用いて、カドミウムの精巣障害について検討した。ラットにカドミウムを投与した精巣(精細管,間質)において、カドミウムと鉄の分布が確認された。さらに、精巣の単離細胞培養を行い、カドミウムを投与した後に細胞内の金属元素分布を測定した。その結果、細胞質内へのカドミウムの取り込みと細胞質における亜鉛の減少と鉄の増加が確認された。これまでのカドミウムが血液精巣関門を崩壊させている病理学的な知見と本実験結果から、カドミウムにより血液関門の崩壊が生じ、その結果精巣細胞内に流入した鉄が精巣組織障害の増強に関与していることを示唆する有力な証拠が得られた。

口頭

放射光による鉄単結晶のレーザーパルス照射痕近傍残留応力分布測定

酒井 裕介*; 秋田 貢一*; 大谷 眞一*; 末吉 一行*; 菖蒲 敬久; 今福 宗行*; 鈴木 環輝*; 岩田 圭司*

no journal, , 

トランスの軸として利用されているSi鉄単結晶表面にレーザーピーニングを導入した際に発生する残留応力分布測定を放射光を用いて実施した。その結果、ピーニングを導入した部分の内部に強い圧縮残留応力、その周りに引張残留応力を確認した。この結果は、表面と全く反対であり、内部の軸の分布との相関に関して現在検討中である。

口頭

微分パルスボルタンメトリーによる硝酸溶液中のU(IV), U(VI)の同時定量分析

舛井 健司; 鈴木 弥栄*; 北尾 貴彦; 稲田 聡; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

再処理工程において、プルトニウムの還元には、精製された硝酸ウラニルを電解還元した溶液を用いるが、この中には、U(IV), U(VI)及びU(IV)の安定剤であるヒドラジンが共存する。電解還元後のU(IV), U(VI)濃度は、現在、吸光光度法により各々を分析する必要があり、また、そのためには複数の試薬添加を要することから、煩雑な分析操作に加え、分析廃液が発生する。そこで本研究では、微分パルスボルタンメトリーに着目し、簡便,迅速かつ廃液を発生させないU(IV), U(VI)の同時定量分析を試みた。

口頭

インライン分光光度法による硝酸溶液中の酸及びウラン(IV), (VI)同時分析

鈴木 豊; 根本 弘和*; 五十嵐 万人*; 岡野 正紀; 久野 剛彦; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

PUREX再処理プロセスにおけるウラン,プルトニウム及び酸濃度の分析は、工程管理分析件数の約6割を占めている。これらの分析は、分離精製施設で採取された試料を、気送管により分析施設へ送った後、試薬添加,希釈,定容等の前処理を経て行うこととなり、測定終了までに約1時間を要することから、リアルタイムな工程管理データを取得することが困難である。このため、再処理プロセス中のウラン、プルトニウム及び酸の分析をインライン化することにより、分析データ採取の迅速化,分析設備の簡素化,分析作業の省力化,作業員の被ばくの低減及び分析廃液の削減が期待できる。本研究では、再処理プロセスへのインライン分析を目的に、検出器に小型の分光プローブを用いた分光光度法による、硝酸溶液中の酸及びウラン(IV), (VI)の同時分析を試みた。

口頭

Student internship program using the experimental fast reactor Joyo and related facilities

青山 卓史; 伊藤 主税; 大川内 靖; 前田 茂貴; 鈴木 惣十; 茶谷 恵治; 竹田 敏一*

no journal, , 

大学等における教育研究活動を支援するため、これまで個別に対応してきた「常陽」関連施設における学生実習を体系的で効果的に実施できるシステムを構築した。実習内容は、これまで実績のある「常陽」の運転データ用いた炉物理解析実習,原子炉シミュレータを用いたフィードバック反応度特性実習,放射化箔法による中性子照射量測定実習に加え、レーザによる極微量同位体分析実習,放射性物質の放射化学分析実習のテーマとし、原子力専攻に限定されない幅広い学生が参加できるものとした。本実習システムは、大学教育の専門家によるレビューを受けるとともに試行を行い、2008年から運用を開始した。また、フランス原子力庁からのインターンシップ生の受け入れも行っている。本実習システムにより、原子炉施設等を用いた教育が可能となり、実践的な技術・技能を習得した学生の育成と大学との連携強化への貢献が期待できる。

口頭

ふげんMOX使用済燃料再処理試験,8; ハルモニタの適用性評価,1; 破壊分析によるハルピース中のPu, Cm, U測定

鈴木 豊; 久野 剛彦; 根本 弘和*; 岡野 正紀; 後藤 雄一; 五十嵐 万人*; 清水 靖之; 須田 静香; 山田 敬二; 綿引 優

no journal, , 

東海再処理施設では、使用済燃料集合体の端末(エンドピース)及び燃料被覆管のせん断片(ハル)に移行するPuを定量するため、ハルモニタによる非破壊測定のフィールド試験を行っている。ハルモニタは、中性子計測法により測定したキュリウム244量とORIGEN計算コードにより求めた当該使用済燃料のPu/キュリウム244比から、使用済燃料のハルに移行するPu量を間接的に求めている。このため、ハル中のPu及びキュリウム244量を破壊分析により測定し、ハル中のPu/キュリウム244比を求め、ハルモニタとの比較分析を行うことで、ハルモニタの信頼性の評価が可能となる。また、保障措置分析の観点から、ハル中のPu, Uの定量分析が求められている。本研究では、新型転換炉「ふげん」MOX燃料及びUO$$_{2}$$燃料のハルピース中のPu, Cm, U量を破壊分析により測定した。

口頭

In-line determination of uranium, plutonium and acidity in spent fuel reprocessing for process monitoring on advanced nuclear material verification

久野 剛彦; 岡野 正紀; 舛井 健司; 鈴木 豊; 山田 敬二; 綿引 優; 檜山 敏明

no journal, , 

先進的な核物質検認に有効となる、ピューレックス再処理プロセスのリモート監視技術の開発として、運転管理パラメーターであるウラン,プルトニウム,酸の測定をインライン方式で行う2種類の分析技術、(1)微分パルスボルタンメトリーに音速度法又は導電率法を組合せたもの、(2)分光プローブ法、を東海再処理工場で試みた。両手法とも、小型のセンサーを直接溶液に浸漬させるだけで測定が可能であり、シンプルな装置構成・操作で分析を行える。微分パルスボルタンメトリーは、ウラン1$$sim$$200gL$$^{-1}$$、プルトニウム1$$sim$$20gL$$^{-1}$$の範囲でピーク電流値と濃度に直線性が認められた。音速度法及び導電率法による酸分析は、それぞれ1$$sim$$6M, 3M以下の範囲に対して適用可能であった。分光プローブ法によるウラン定量の適用範囲は、ボルタンメトリーと同等となった。なお、8gL$$^{-1}$$以上のウランの吸収ピーク比は、0.2Mから5M酸濃度と相関関係を有しており、ウランの吸収ピーク比から酸濃度が求められる。これらインライン分析手法の精度は、相対標準偏差として5%程度であった。

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