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論文

Application of the transient pulse method to measure clay permeability

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

Materials Transactions, 59(9), p.1427 - 1432, 2018/09

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

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

Permeability of granite including macro-fracture naturally filled with fine-grained minerals

奈良 禎太*; 加藤 昌治*; 二里 竜平*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 福田 大祐*; 佐藤 努*; 高橋 学*

Pure and Applied Geophysics, 175(3), p.917 - 927, 2018/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.61(Geochemistry & Geophysics)

多くの分野で岩石の透水性に関する情報は重要なものである。特に、き裂や間隙が岩石の物理的特性や移行特性に与える影響を把握することは重要である。地下水の浸透により細粒の鉱物がき裂に充填されるが、このような岩石の透水性については十分調査されていない。このため、本研究では、粘土と鉱脈が充填された岩石の透水試験を実施した。その結果、細粒鉱物が充填されたマイクロフラクチャーを含む供試体の透水係数は健岩部のそれと同等の透水係数であった。粘土を含む場合は透水性が高くなるものの、充填物が無いき裂がある供試体よりは透水性が小さかった。

論文

粘土の透水係数測定へのトランジェントパルス法の適用

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 67(3), p.318 - 323, 2018/03

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

岩石の透水試験における環境温度の制御の重要性

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 福田 大祐*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 65(7), p.489 - 495, 2016/07

放射性廃棄物の地層処分において、岩盤の透水性は重要な情報となる。透水試験において温度などの周辺環境の変化が測定結果に及ぼす影響を把握することは重要である。岐阜県産の土岐花崗岩を用いて、温度条件を変化させた透水試験をトランジェントパルス法で実施した。その結果、供試体の上流側と下流側に接続されている貯留槽の圧力差は、配管や継手の容積を含めた貯留槽容積が上流側と下流側で異なることや周囲の温度が変化したときに貯留槽や配管への熱伝達が上流側と下流側で異なることなどに起因して、温度変化が起きたときにそれに敏感に反応して変化していることが観察された。透水試験においては、大きな温度の変動はもちろんのこと、微小な温度変化でさえ、実験データに影響を及ぼすことが確認された。

論文

Propagation behaviour of general and localised corrosion of carbon steel in simulated groundwater under aerobic conditions

谷口 直樹; 鈴木 宏幸; 川崎 学; 内藤 守正; 小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.117 - 123, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:43.9(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼は高レベル放射性廃棄物地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つに選定されている。炭素鋼の腐食は全面腐食と局部腐食の二つに分類される。本研究では酸化性雰囲気における炭素鋼の浸漬試験によって全面腐食と局部腐食の進展挙動を調べた。浸漬試験結果,腐食進展速度は環境条件と鋼種に大きく依存した。しかし、孔食係数(最大腐食深さと平均腐食深さの比)の上限はおよそ平均腐食深さのみから決定されることがわかった。実験データと文献データに基づき、Gumbel分布を用いた極値統計解析を適用することによって平均腐食深さからオーバーパックの最大腐食深さを推定する経験的モデルを提示した。

報告書

核融合原型炉SlimCSの概念設計

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.

JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MB
JAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m$$^{2}$$とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

論文

Analysis of resonant inelastic X-ray scattering at the $$K$$ edge in NiO

高橋 学*; 五十嵐 潤一*; 野村 拓司

Physical Review B, 75(23), p.235113_1 - 235113_9, 2007/06

 被引用回数:17 パーセンタイル:33.63(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性体NiOのNi$$K$$吸収端における共鳴非弾性X線散乱スペクトルの理論解析を行った。反強磁性基底状態をHartree-Fock近似で求め、内殻正孔によるポテンシャルをBorn近似で扱い、電子相関の効果を乱雑位相近似で扱った。結果として実験結果で得られているスペクトル形状とその光子波数変化依存性が定量的に説明される。

論文

遷移金属化合物における共鳴非弾性X線散乱の理論

野村 拓司; 五十嵐 潤一*; 高橋 学*

放射光, 20(3), p.171 - 179, 2007/05

最近、高輝度放射光を利用することにより、遷移金属化合物などのいわゆる相関の強い電子系における電子励起スペクトルが観測されている。特に、硬X線領域での遷移金属$$K$$吸収端における共鳴非弾性X線散乱(RIXS)実験により、光子の波数変化に依存した励起スペクトルが観測されている。本稿では、最近著者たちによって作られたRIXSの微視的理論を解説する。そこでは、散乱スペクトルが遷移金属$$d$$電子の動的密度相関関数に関係付けられることが重要である。幾つかの遷移金属酸化物で観測されているスペクトルの形状及びその波数依存性が半定量的に説明される。

報告書

処分システムに求められる閉鎖性能の考え方; 処分場パネル規模の水理に関する試解析

杉田 裕*; 高橋 美昭*; 浦上 学*; 北山 一美*; 藤田 朝雄; 油井 三和

JAEA-Research 2007-023, 70 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-023.pdf:26.16MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価においては、処分場の閉鎖性能が極めて重要である。原子力発電環境整備機構と日本原子力研究開発機構は、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方を示し、そこで示される坑道の埋め戻し材や粘土プラグ等の閉鎖要素の設計要件を明らかにするとともに今後の技術開発等の方向性を導出することを目的に、協力協定に基づき、共同で検討していくための場として2004年度から「処分場の閉鎖技術に関する検討会」を設置した。2005年度である本件等は、初年度に坑道交差部を対象として得られた知見をもとに、水理解析の対象を坑道交差部から処分場パネル規模へと拡張を行った。処分場パネル規模での水理解析では、処分パネルを構成する35本の処分坑道をモデル化する必要があり、モデルの構造が複雑になることから、坑道周囲に対して等価透水係数の考え方を適用した。解析では、粘土プラグの設置位置,埋め戻し材の透水係数,処分坑道の透水係数,動水勾配の方向をパラメータとした。その結果、処分坑道の流量は、動水勾配の方向,処分坑道への粘土プラグの設置の有無,主要坑道の透水係数の大きさが影響することがわかった。

論文

The Japanese approach to developing clay-based repository concepts; An Example of design studies for the assessment of sealing strategies

杉田 裕; 藤田 朝雄; 高橋 義昭*; 川上 進; 梅木 博之; 油井 三和; 浦上 学*; 北山 一美*

Physics and Chemistry of the Earth, 32(1-7), p.32 - 41, 2007/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:83.7(Geosciences, Multidisciplinary)

本論文はPhysics and Chemistry of the Earth Tours 2005 Meeting特集号に投稿する論文である。日本の処分事業を進めるうえでのアプローチについて紹介するとともに、処分場概念の設計へ反映する材料の要件の検討の一例として、処分場の閉鎖にかかわる材料と人工バリア材料との関連について水理解析の結果を示している。処分事業を進めるうえでのアプローチとしては、公募方式の採用に基づき、処分場が決まっていない前提条件でどのように処分場の性能を確保するか、その確からしさが段階を追って精度を増すという考え方を示したものである。

論文

Overview of national centralized tokamak program; Mission, design and strategy to contribute ITER and DEMO

二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12

現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:51.07(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Engineering design and control scenario for steady-state high-beta operation in national centralized tokamak

土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.11(Nuclear Science & Technology)

JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。

論文

Design study of national centralized tokamak facility for the demonstration of steady state high-$$beta$$ plasma operation

玉井 広史; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; 細金 延幸; 市村 真*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1676 - 1683, 2005/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:47.31(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置の設計研究をまとめた。装置の設計は、プラズマのアスペクト比と形状制御性に関して自由度を広く確保できることが求められている。これは、ITERと平行して研究を進めるとともに、定常高ベータプラズマ運転についての科学的なデータベースをDEMOへ提供する観点から重要である。この目標に合致するように、プラズマのアスペクト比と形状の自由度の確保について、これまで比較的困難であったダイバータ排気性能との両立が図られるように装置設計を行った。この装置設計に基づいて、閉じ込め,安定性,電流駆動,ダイバータプラズマ等の物理性能を評価し、主目的である定常高ベータプラズマを実現するための制御方法を検討した。

報告書

処分システムに求められる閉鎖性能の考え方; 坑道交差部における水理解析

杉田 裕*; 藤田 朝雄; 高橋 美昭*; 川上 進; 梅木 博之; 油井 三和; 浦上 学*

JNC-TN8400 2005-016, 49 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-016.pdf:5.45MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価においては、処分場の閉鎖性能を考慮する必要がある。原子力発電環境整備機構と核燃料サイクル開発機構は、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方を示し、そこで示される坑道の埋め戻し材や粘土プラグ等の閉鎖要素の設計要件に対する今後の技術開発等の方向性を導出するため、それらの閉鎖要素の性能を検討している。検討の第一段階として、国内外の閉鎖技術に関する現状、関連する処分場の構成要素及び処分場環境を整理し、これらの整理結果を受けて処分パネルにおける処分坑道と主要坑道の交差部及び人工バリア周辺に存在する処分場構成要素を考慮し坑道交差部に焦点を当てた水理解析を行った。地下施設では全ての坑道が連結しており、この交差部における地下施設閉鎖後の水理挙動の把握は、人工バリアからの放射性核種の移行挙動を解釈し、地層処分システムに求められる閉鎖性能を理解する上で重要なポイントとなる。 解析モデルでは、処分坑道と主要坑道の交差部、廃棄体、人工バリア、坑道の埋め戻し材、粘土プラグとコンクリートプラグ、坑道の掘削影響領域、支保工、母岩を考慮する構成要素とした。支保工と処分坑道端部に設置するコンクリートプラグのコンクリート材料の経年劣化については、透水係数をパラメータとして考慮した。粘土プラグを設置する位置は、処分坑道の端部もしくは主要坑道とし、粘土プラグを設置する場合としない場合を解析ケースとし、粘土プラグの閉鎖要素としての効果を比較検討した。

論文

グラフト重合不織布による水中の鉄・マンガンの吸着除去法の開発

高橋 学*; 田中 和也*; 玉田 正男; 青井 透*

環境工学研究論文集, Vol.41, p.229 - 235, 2004/11

放射線を用いるグラフト重合法により、グリシジルメタクリレートを不織布にグラフトさせ、化学処理により金属捕集機能を持つイミノ二酢酸型捕集材を合成した。40$$^{circ}$$Cで2時間グラフト重合させ、グラフト率は170%に増加した。合成したイミノジ酢酸基量が2.1mmol/g-捕集材の捕集材を用いて、鉄イオンとマンガンイオンの吸着性能を評価した。鉄イオンとマンガンイオンの各分配係数は共存イオンの増加によって減少した。鉄イオンとマンガンイオンは、捕集材を充填したカラムを用いて空間速度SV=1000h$$^{-1}$$で完全に除去できた。両イオンの吸着容量は、5回の繰り返し吸脱着試験で80%に減少することがわかった。

論文

${it ab-initio}$ calculation of magnetic resonant X-ray scattering spectra in NiO

薄田 学; 高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 69(1), p.014408_1 - 014408_7, 2004/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.03(Materials Science, Multidisciplinary)

この論文では、反強磁性体NiOのNi原子$$K$$吸収端における磁気共鳴X線散乱スペクトルを第一原理計算に基づいて解析した結果を報告している。散乱振幅の計算では、共鳴過程における双極子遷移及び四重極子遷移を考慮し、また非共鳴散乱振幅も考慮した。スピン軌道相互作用を通して非占有バンドが軌道分極することにより磁気散乱スペクトルが現れることを計算から明らかにした。

報告書

Working program for deep borehole investigations -HDB-6,7,8 boreholes-

濱 克宏; 高橋 一晴; 石井 英一; 竹内 竜史; 佐々木 学; 國丸 貴紀; 松井 裕哉

JNC-TN5400 2003-002, 61 Pages, 2003/08

JNC-TN5400-2003-002.pdf:5.42MB
JNC-TN5400-2003-002(errata).pdf:0.08MB

幌延深地層研究計画における試錐調査計画(HDB-6,7,8孔)を策定した。

論文

X-ray magnetic circular dichroism at the ${it K}$ edge of Mn$$_{3}$$GaC

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(24), p.245104_1 - 245104_5, 2003/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:26.69(Materials Science, Multidisciplinary)

Mn$$_{3}$$GaC強磁性相のK端におけるX線磁気円二色性の起源を、第一原理計算に基づき研究した。LDAに基づき、スピン軌道相互作用を取り入れて、Mn及びGaのK端におけるスペクトルを計算し、実験とよく一致する結果を得た。スペクトルの構造のそれぞれに対応する過程を解析し、p状態の軌道分極の機構をはっきりさせた。また、総和則を導いた。

論文

Resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 329-333(Part2), p.870 - 871, 2003/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:82.69

KCuF$$_{3}$$におけるCu K 吸収端における共鳴X線散乱を、LDA+U近似をもちいたバンド計算に基づき研究した。格子歪みはインプットパラメーターとして取り扱った。K-吸収端のまわりの光子エネルギーの関数として、実験スペクトルをよく再現する結果を得た。スペクトルは磁気秩序や軌道秩序とはほとんど関係なく、おもにヤーンテラー歪みの大きさに依存することが明らかになった。

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