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論文

JAEA-AMS-TONOタンデム加速器の現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司*; 石丸 恒存; 西澤 章光*; 三宅 正恭; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; et al.

第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.39 - 42, 2017/03

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは平成9年に導入したJAEA-AMS-TONOを用いて年代測定等を行っている。平成27年度の状況としては、大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に8月及び9月に実施し、電磁石の電源の更新及び制御システムの更新等を行った。

論文

Fission track dating of faulting events accommodating plastic deformation of biotites

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 122(3), p.1848 - 1859, 2017/03

もんじゅ敷地内の破砕帯のうち、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴うものについて、アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析により、変形年代の制約を試みた。AFT年代は50-17Maを示し、最新活動面沿いでは相対的に若い年代が得られた。また全体としては、約19Maに貫入した玄武岩からの距離に応じて若返る傾向が見られた。FT長解析や、熱拡散シミュレーション等を合わせた検討に基づくと、破砕帯周辺が黒雲母の塑性変形温度に達したのは、68-50Maの花崗岩貫入後の急冷時と約19Maの玄武岩貫入時であり、破砕帯沿いの変形はこれらの時期に生じた可能性が高い。

論文

青森県鰺ヶ沢町にみられるイベント堆積物

熊谷 秀平*; 梅田 浩司*; 鎌滝 孝信*; 小岩 直人*; 藤田 奈津子

東北地域災害科学研究, 53, p.7 - 13, 2017/03

日本海沿岸の古地震・古津波研究の一環として、青森県の日本海沿岸における過去の津波痕跡に関する調査を実施している。平成28年度に実施した青森県鰺ヶ沢町鳴沢川周辺での津波堆積物調査の結果、有機質シルト層の中に水流によって運ばれてきたと考えられるイベント堆積物(砂層)が見出された。そのため、イベント堆積物の空間分布の調査および年代測定を行い、津波堆積物の可能性に関するより詳細な検討を実施した。採取されたほとんどの地点でのボーリングコア試料には、沖積低地に堆積した有機質シルトや泥炭を主体とした細粒堆積物中に砂を主体とした粗粒堆積物が数枚挟まれることが明らかになった。調査の結果、津波は美ノ捨地区の北側から押し寄せ、逆に洪水は南側から押し寄せ、それぞれ堆積物を残すような規模で発生していたと解釈することができた。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書; 平成27年度

石丸 恒存; 梅田 浩司*; 安江 健一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 横山 立憲; 藤田 奈津子; 清水 麻由子; et al.

JAEA-Research 2016-023, 91 Pages, 2017/02

JAEA-Research-2016-023.pdf:13.33MB

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$$sim$$平成33年度)における平成27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、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司; 西澤 章光*; 三宅 正恭*; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; 加藤 元久*

第18回AMSシンポジウム報告集, p.85 - 90, 2016/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、放射性炭素, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成27年度の状況について報告する。

論文

黒雲母の塑性変形を伴う破砕帯の活動年代; FT熱年代解析による制約

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*

フィッション・トラックニュースレター, (29), p.5 - 7, 2016/12

もんじゅ敷地内の破砕帯は、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴う。これらについて、アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析により、変形年代の制約を試みた。AFT年代は50-17Maを示し、最新活動面沿いでは相対的に若い年代を示す、全体としては約19Maに貫入した玄武岩からの距離に応じて若くなる、という傾向が見られた。これらのデータを基に検討を加えた結果、破砕帯周辺が黒雲母の塑性変形温度に達した時期は、68-50Maの花崗岩貫入後の急冷時と約19Maの玄武岩貫入時であり、破砕帯沿いの変形はこれらの時期に生じたと解釈できる。

論文

光ルミネッセンス測定装置への密封$$beta$$線源の導入と放射線管理; 日本原子力研究開発機構土岐地球年代学研究所での例

徳安 佳代子; 古田 定昭*; 國分 陽子; 梅田 浩司

日本放射線安全管理学会誌, 15(1), p.80 - 87, 2016/07

地質試料の年代測定を行うため、日本原子力研究開発機構土岐地球年代学研究所に光ルミネッセンス測定装置(Riso TL/OSL DA-20)が導入された。本装置では、試料に人工放射線を繰返し照射して試料に蓄積された線量を求めるため、密封線源を装置へ据付ける必要がある。しかし、本装置の放射線管理に関する情報はほとんどない。そこで本稿では、線源を受入れるまでの流れを紹介するとともに、線源の据付や使用における放射線管理について報告する。

論文

複数の熱年代学的手法に基づいた江若花崗岩敦賀岩体の冷却・削剥史

末岡 茂; 梅田 浩司; 安江 健一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 石丸 恒存; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 八木 公史*

地学雑誌, 125(2), p.201 - 219, 2016/04

本研究では、敦賀半島に分布する江若花崗岩敦賀岩体を対象に、複数の熱年代学的手法を用いて、冷却史と削剥史の検討を行った。その結果、江若花崗岩敦賀岩体は、(1)約68Maに深度4-5kmの浅所に形成され、(2)その後の数100万年以内に、熱伝導によって約200$$^{circ}$$Cまで急冷され、(3)古第三紀初頭以降の数1000万年間にわたる準平原化作用による徐冷を経て現在の地表温度に至った、という冷却史・削剥史が推定された。上記のような冷却史・削剥史は、敦賀半島に分布する断層破砕帯が主に比較的低温で形成されるカタクレーサイトや断層ガウジからなること、敦賀半島の周辺地域でも熱年代学的手法によって新生代を通じた徐冷が推定されていること、侵食小起伏面の分布高度から推定される敦賀半島の最近数100万年間の削剥量が数100m以内であること、などと整合的である。

論文

Thermal constraints on clay growth in fault gouge and their relationship with fault-zone evolution and hydrothermal alteration; Case study of gouges in the Kojaku Granite, Central Japan

丹羽 正和; 島田 耕史; 田村 肇*; 柴田 健二*; 末岡 茂; 安江 健一; 石丸 恒存; 梅田 浩司*

Clays and Clay Minerals, 64(2), p.86 - 107, 2016/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:65.67(Chemistry, Physical)

花崗岩中にしばしば発達する熱水変質起源の粘土鉱物脈は、断層活動や地すべりの際のすべり面となり得るので、粘土鉱物脈の性状や分布、発達過程を把握することは、花崗岩地域における原子力施設の耐震安全評価等において非常に重要である。本研究では、敦賀半島に分布する断層ガウジおよび粘土鉱物脈の鉱物分析、およびK-Ar年代測定を行い、粘土鉱物の発達過程について検討した。観察・分析の結果、これらの粘土鉱物は、花崗岩が貫入後、冷却していく過程で形成された地質学的に古いものであることが明らかとなった。

論文

Evaluation of dark current profile for prediction of voltage holding capability on multi-aperture multi-grid accelerator for ITER

錦織 良; 小島 有志; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 平塚 淳一; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 11, p.2401014_1 - 2401014_4, 2016/03

ITERやJT-60SAにおける中性粒子入射装置では、多孔多段(MAMuG)加速器による高エネルギー、大電流ビームの安定供給が要求されている。これらの加速器の設計に向けては、真空放電で決まる耐電圧の予測が重大な課題となっており、原子力機構では、MAMuG加速器をの耐電圧を物理理解に基づいて設計するために、真空放電の物理過程の研究を実施している。これまでの研究成果から、この真空放電は電界放出電子による暗電流が起点となっていると考えている。しかし、F-N理論によれば、暗電流は電界増倍係数$$beta$$によって決まるが、これまで$$beta$$は実験的にしか求めることができなかった。そこで、今回、$$beta$$の決定機構を調べるために、MAMuG加速器の大面積電極の電界の異なる3つの領域で独立に暗電流を測定した。その結果、$$beta$$は電極のコンディショニングと共に低下するが、絶縁破壊電界Eによって表される実効電界$$beta$$Eが一定で1MV/mmであることが分かった。これは、小型電極から求めた実効電界$$beta$$Eよりも1桁大きい値であり、面積の依存性を示唆していると考えている。この$$beta$$Eの値を利用することにより、絶縁破壊電界時における$$beta$$を求めることができ、暗電流の評価と耐電圧の予測を関連付けることができると考えている。

論文

地球科学の原子力安全への貢献,1; 地球科学からみた地殻流体と地層処分技術への応用

梅田 浩司; 浅森 浩一

日本原子力学会誌, 58(2), p.110 - 114, 2016/02

最新の地球科学の研究によって、火山地帯に限らず地殻中にはメルトや水などの地殻流体が存在することが明らかになった。これらの流体の存在によってレオロジーの空間的不均質が生じ、それに伴って大きな地震や地殻変動が生じる。そのため、地層処分において数万年以上に及ぶサイトの安定性を検討する際には、その地域の地殻流体の存在や起源を知ることは極めて重要となる。

論文

Measurement of heat load density profile on acceleration grid in MeV-class negative ion accelerator

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 宮本 賢治*; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B137_1 - 02B137_3, 2016/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.87(Instruments & Instrumentation)

負イオンの引出・加速の物理を理解するために、ITER原型加速器において加速電極上の熱負荷密度分布を初めて測定した。熱負荷密度分布を測定するために、加速電極孔周辺領域をそれぞれが熱絶縁された34個の銅ブロックで構成し、それぞれの銅ブロックに熱電対を接合することで、空間分解能3mm程度の熱負荷密度分布測定に成功した。これはビーム径16mmのビームのテイル成分を測定するのに十分な分解能である。この測定により、加速電極孔周辺において熱負荷密度分布に2箇所のピークを発見した。ビームオプティクスやガス密度分布を変化させる実験により、これら2つのピークは負イオン及び2次電子の衝突であることが明らかになった。これは負イオンや2次電子の軌道を理解するために必要な初めての実験結果である。

論文

Time evolution of negative ion profile in a large cesiated negative ion source applicable to fusion reactors

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*; 津守 克嘉*; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B144_1 - 02B144_4, 2016/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.23(Instruments & Instrumentation)

ITERおよびJT-60SAのような大型負イオン源では、大面積の引出領域から大電流負イオンビームを生成するために、負イオン生成を高めるセシウム(Cs)を供給する。しかし、この大型負イオン源内のCsの挙動と、負イオン生成の空間分布との関係は実験的に明らかにされていない。そこで、ITER級の大きさを有するJT-60負イオン源内のCsおよび負イオン生成の空間分布の時間変化を調べた。その結果、Csの供給量0.4gまでCsの指標となるCsの発光強度、および負イオン生成に変化はなかった。これは、Csが供給口付近の水冷されたイオン源内壁に吸着しているものと考えられる。その後、Csの発光強度および負イオン生成は供給口直下付近の引出領域から増加した。Csの中性・イオン輸送計算の初期結果によると、負イオン生成が増加し始めた領域と、供給口付近でプラズマによりイオン化したCsの輸送位置は概ね一致した。さらにCsを供給し続けることで負イオン生成の増加した領域は徐々に拡大し、供給量約2gで一様な大電流ビームを生成した。以上の結果より、負イオン生成にはイオン化したCsの輸送が重要な役割を担っていることが分かった。

論文

Development of design technique for vacuum insulation in large size multi-aperture multi-grid accelerator for nuclear fusion

小島 有志; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B304_1 - 02B304_5, 2016/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.24(Instruments & Instrumentation)

原子力機構では、ITERやJT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、大面積多孔多段負イオン加速器を開発中であり、1MVや500kVの直流超高電圧を真空中で安定して保持できる耐電圧性能が要求されている。そこで、真空放電の物理理解に基づく耐電圧設計手法を確立することを目的として、今回、これまでの耐電圧試験結果に基づいて、多段の入れ子構造である加速電極支持構造の形状を、耐電圧や境界条件から最適化する手法を開発した。本手法では、ビーム光学から要求される電圧及びギャップ長から、電極平板部の面積、つまり同軸の入れ子構造となる円筒型電極の半径を決定することにより、耐電圧を満たすための同軸間ギャップ長を求める。これにより一段分の対向する陰極・陽極の電極構造が決まるため、本手法を段数分くり返すことにより、耐電圧を満たした加速電極支持構造を境界条件の中で一意に設計することが可能となる。得られた加速器の耐電圧を予測するために、未解明であった多段による耐電圧の劣化を、5段電極を用いて実験的に調べた結果、5段の耐電圧は1段耐電圧の段数倍よりも25%程度耐電圧が減少し、段数の増加による影響が見られた。この効果を考慮した結果、本手法によるJT-60用負イオン加速器の耐電圧解析が10%以下の誤差の範囲で一致し、ITERやJT-60SAの耐電圧設計の精度を向上することができた。

論文

Development of the negative ion beams relevant to ITER and JT-60SA at Japan Atomic Energy Agency

花田 磨砂也; 小島 有志; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B322_1 - 02B322_4, 2016/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.38(Instruments & Instrumentation)

本論文は原子力機構(JAEA)で開発中の負イオンビームに関する最新結果を報告するものである。JAEAでは、国際熱核融合実験炉(ITER)およびJT-60SAの実現に向けて、それぞれ1MeV, 40A,3600秒および22A, 500keV, 100秒の重水素負イオンビームの開発を行っている。これらの負イオンビームを開発するために、ITERやJT-60SAの設計と同様、多段静電加速器とセシウム添加型負イオン源を開発している。静電加速器の開発においては、長時間加速をした開発を指向しており、その課題である加速電極の熱負荷を、イオンビームの軌道を制御することにより、許容値以下に低減した。その結果、負イオンの加速時間を、従来の1秒未満から試験装置の電源の限界である60秒まで進展させた。また、セシウム添加型負イオン源の開発においては、大電流負イオンビームの長パルス生成を指向しており、これまでに15A、100秒のビーム生成を達成している。今後、長パルス生成時に顕在化した、イオン源内のアーク放電プラズマの放電破壊(アーキング)の問題を解決し、JT-60SAで要求される22Aを超える電流値で100秒以上の負イオンビーム生成を目指す。

論文

Localized extensional tectonics in an overall reverse-faulting regime, Northeast Japan

梅田 浩司

Geoscience Letters (Internet), 2, p.12_1 - 12_8, 2015/11

2011年東北沖地震の直後から福島県の浜通りでは、群発地震が発生し、現在もその活動が継続している。この地域では東北沖地震の前から引張場であり、沈み込み帯の前弧域としては特異な地殻応力であることが知られていた。本報では地震テクトニクス、物理探査、地形・地質調査等の最近の研究成果のレビューを行うとともに、局所的に引張場が生じるメカニズムについて検討した。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書; 平成27年度

梅田 浩司; 安江 健一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 藤田 奈津子; 清水 麻由子; 松原 章浩; 田村 肇; 横山 立憲; et al.

JAEA-Review 2015-019, 42 Pages, 2015/09

JAEA-Review-2015-019.pdf:4.64MB

本計画書は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期計画期間(平成27年度-平成33年度)における平成27年度の研究開発計画である。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、第2期中期計画期間(平成22年度-平成26年度)における研究開発の成果、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していく。

報告書

「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(平成27年度$$sim$$平成33年度)

梅田 浩司; 安江 健一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 藤田 奈津子; 清水 麻由子; 島田 顕臣; 松原 章浩; 田村 肇; et al.

JAEA-Review 2015-012, 43 Pages, 2015/08

JAEA-Review-2015-012.pdf:1.24MB

本計画書は、深地層の科学的研究のうち、「地質環境の長期安定性に関する研究」における今後7か年(第3期中長期計画期間、2015年度$$sim$$2021年度)の基本計画である。本計画の策定にあたっては、関係研究機関の動向や大学などで行われている基礎研究を精査した上で、関係法令や報告に留意しつつ、研究の基本的な考え方、研究の方向性、研究課題、達成目標、推進方策などを取りまとめた。さらに、実施主体や規制機関の様々なニーズのうち重要性と緊急性を考慮して研究計画の重点化を図った。なお、第3期中長期計画では、調査技術の開発・体系化、長期予測・影響評価モデルの開発、年代測定技術の開発の3つの枠組みで研究開発を推進していく。

報告書

第2期中期計画期間における研究成果取りまとめ報告書; 深地層の研究施設計画および地質環境の長期安定性に関する研究

濱 克宏; 水野 崇; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 横田 秀晴; et al.

JAEA-Research 2015-007, 269 Pages, 2015/08

JAEA-Research-2015-007.pdf:68.65MB
JAEA-Research-2015-007(errata).pdf:0.07MB

日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成22$$sim$$26年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

論文

Progress in long-pulse production of powerful negative ion beams for JT-60SA and ITER

小島 有志; 梅田 尚孝; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 秋野 昇; 小又 将夫; 藻垣 和彦; et al.

Nuclear Fusion, 55(6), p.063006_1 - 063006_9, 2015/06

 被引用回数:20 パーセンタイル:9.28(Physics, Fluids & Plasmas)

原子力機構では、JT-60SAやITERで利用する中性粒子入射装置の開発に向けて、大型高エネルギー負イオン源による100秒を超える負イオン生成・加速の実証を目指した研究を進めている。まず、JT-60SA用負イオン源の負イオン生成部のプラズマ閉じ込め用磁石配置を変更することにより、生成されたプラズマの密度分布を一様化することに成功した。これにより、引出領域の83%から一様な負イオンビームを生成し、これまでの最高値17Aを大きく超える32Aの負イオン電流を1秒間引き出すことに成功した。この磁場配位とこれまでに開発した長時間負イオン生成用温度制御型プラズマ電極を適用し、さらに負イオン電流のフィードバック制御手法を用いることにより、15Aの大電流負イオンビームを100秒間維持することに成功した。これは、JT-60SAの定格の68%の電流に相当し、パルス幅は定格を満たしている。また、ITER用高エネルギー加速器の開発に向けては、負イオンビームが加速途中で電極に衝突して生じる熱負荷を低減するだけでなく、負イオンと同時に引き出される電子を熱的に除去することが重要であった。今回、冷却構造を改良することにより従来の5倍の電子熱負荷を許容できると共に、残留磁場で偏向する負イオンビームの軌道制御機構を組み合わせて、新しい引出部を開発した。その結果、700keV、100A/m$$^{2}$$の負イオンビームを従来の7倍以上長いパルス幅である60秒間維持することに成功した。

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