Quantification of bulk elemental composition for C-type asteroid Ryugu samples with nondestructive elemental analysis using muon beam

二宮 和彦*; 大澤 崇人; 寺田 健太郎*; 和田 大雅*; 長澤 俊作*; Chiu, I.-H.; 中村 智樹*; 他40名*

Meteoritics & Planetary Science, 59(8), p.2044 - 2057, 2024/08

https://doi.org/10.1111/maps.14135

小惑星探査機「はやぶさ」2が持ち帰った小惑星リュウグウのサンプルは、太陽系の起源と進化を調べる上で重要である。ここでは、非破壊ミュオン元素分析法を用いて測定した123mgのリュウグウ試料の元素組成を報告する。3種類の炭素質コンドライトを用いたミュオンX線スペクトルから、元素組成とミュオンX線強度の関係を各元素について求めた。検量線は直線性を示し、リュウグウの元素組成は定量的に決定された。リュウグウの元素組成は、サンプル数が多いため、小惑星リュウグウの平均的なバルク元素組成を反映している。リュウグウの元素組成はオルグイユ(CI1)と類似しており、CI1に分類されるべきである。しかし、リュウグウのO/Si比はオルグイユのO/Si比より25%低く、オルグイユが地球に落下した後、地球物質によって深刻に汚染された可能性を示している。これらの結果は、リュウグウ試料が太陽系の固体物質としてCIコンドライトよりも代表的であることを示している。

Simple 3D PIC analysis for beam phase space oscillation in RF driven negative hydrogen ion source

柴田 崇統*; 神藤 勝啓; 中野 治久*; 星野 一生*; 宮本 賢治*; 大越 清紀; 南茂 今朝雄*; 池上 清*; 川井 勲*; 小栗 英知; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 2743, p.012007_1 - 012007_5, 2024/05

https://doi.org/10.1088/1742-6596/2743/1/012007

高周波イオン源より引き出された負水素イオンビームの位相空間での振動について、電子、陽子および負水素イオンのイオン源引出領域での輸送過程を考慮した単純な3次元のParticle-In-Cell(PIC)法で調べた。J-PARC高周波負水素イオン源の配位で単孔の引き出し孔近傍を計算領域とした。プラズマ密度振動と引き出された負水素イオンビームの特性を理解するために、イオン源内のドライバー領域プラズマからの電子及び陽子の流れをプラズマ生成のために駆動している高周波の基本波(2MHz)と2倍高調波(4MHz)で変化させて、シミュレーションを実施した。数値解析の結果、プラズマパラメータの振動と様々な高周波位相で引き出された負水素イオンの軌道との間で主な物理過程が見いだされた。本発表では、振動の機構を抑える対処法についても議論する。

Incorporation of a bromine atom into DNA-related molecules changes their electronic properties

平戸 未彩紀*; 横谷 明徳*; 馬場 祐治*; 森 聖治*; 藤井 健太郎*; 和田 真一*; 泉 雄大*; 芳賀 芳範

Physical Chemistry Chemical Physics, 25(21), p.14836 - 14847, 2023/05

https://doi.org/10.1039/D3CP01597A

To understand the mechanism underlying the high radio-sensitization of living cells possessing brominated genomic DNA, X-ray photoelectron spectroscopy was used. It was found that the bromine atom significantly reduced the energy gap between the valence and conduction states, although the core level states were not greatly affected.

Electronic properties of DNA-related molecules containing a bromine atom

平戸 未彩紀*; 鬼澤 美智*; 馬場 祐治*; 芳賀 芳範; 藤井 健太郎*; 和田 真一*; 横谷 明徳*

International Journal of Radiation Biology, 99(1), p.82 - 88, 2023/01

https://doi.org/10.1080/09553002.2020.1800121

The electronic properties of DNA-related molecules containing Br were investigated by X-ray spectroscopy and specific heat measurement. Our results suggest that the Br atom may not contribute substantially to the LUMO and core-level electronic states of the molecule, but rather to the microscopic states related to the excitation of lattice vibrations, which may be involved in valence electronic states.

Development of ARKADIA-Safety for severe accident evaluation of sodium-cooled fast reactors

青柳 光裕; 曽根原 正晃; 石田 真也; 内堀 昭寛; 川田 賢一; 岡野 靖; 高田 孝

Proceedings of Technical Meeting on State-of-the-art Thermal Hydraulics of Fast Reactors (Internet), 3 Pages, 2022/09

Development of Advanced Reactor Knowledge- and Artificial Intelligence (AI)-aided Design Integration Approach through the whole plant lifecycle (ARKADIA) has been started in Japan Atomic Energy Agency. ARKADIA can automatically provide possible solutions of design, safety measures, and a maintenance program to optimize the lifecycle performance of advanced reactors by using the state-of-the-art numerical simulation technologies. In the first phase of this project, ARKADIA-Safety is developed for the purpose of automatic optimization of the severe accident (SA) management and its feedback to the plant design of sodium-cooled fast reactors (SFRs). This paper describes the overview of ARKADIA-Safety and its application for SA evaluation.

福井県三方郡美浜町で新たに確認された敦賀断層の露頭

立石 良*; 島田 耕史; 岩森 暁如*; 和田 伸也*; 瀬能 正太郎*; 長田 健*

地質学雑誌(インターネット), 128(1), p.63 - 64, 2022/04

https://doi.org/10.5575/geosoc.2022.0007

敦賀断層は、福井県敦賀市東部から美浜町南部にかけて北東-南西方向に分布する、長さ約20kmの右横ずれ主体の活断層である。美浜町新庄地区折戸谷周辺では、敦賀断層がジュラ紀の付加体(混在岩)と白亜紀後期の花崗岩を境し、この断層沿いに明瞭な横ずれ屈曲谷が連続する。この地域ではIwamori et al. (2021)が断層露頭を報告済だが、今回新たに複数の断層露頭を発見したので、写真とともに簡単に報告する。これらの断層は全て北東-南西走向で高角傾斜を示し、混在岩と花崗岩の境界をなす。このうち2つの露頭は、屈曲谷の屈曲部上流端に位置しており、典型的な横ずれ変位地形と地質断層が完全に一致する。

Development and validation of fuel stub motion model for the disrupted core of a sodium-cooled fast reactor

川田 賢一; 鈴木 徹*

Nuclear Engineering and Technology, 53(12), p.3930 - 3943, 2021/12

https://doi.org/10.1016/j.net.2021.06.018

混合酸化物燃料を用いたナトリウム冷却高速増殖炉(SFR)の炉心損傷事象(CDA)の初期過程解析コードSAS4Aの解析能力の向上のために、著者らは前報において炉心流量喪失時炉停止機能喪失(ULOF)条件下での物理現象を詳細に検討した。その前報の研究成果として、燃料ピン崩壊後に残存した燃料ペレットが炉心中央部に移動する現象(燃料スタブモーション)が、適切に模擬すべき重要現象の一つとして選択された。本論文では、実験データの分析をもとに、スタブモーションに関わる挙動を評価し、概略を数値化し、従来のSAS4Aコードではモデル化されていなかった、燃料スタブの動きを表現するシンプルなモデルを新たに提案した。開発したモデルの適用性をCABRI試験の一連の解析を通じて検証し、崩壊炉心の反応性評価において、スタブモーションが合理的な保守性をもって再現されることを確認した。

ナトリウム冷却高速炉におけるDPD法を用いた溶融燃料挙動解析手法の開発

曽根原 正晃; 内堀 昭寛; 青柳 光裕; 川田 賢一; 高田 孝; 大島 宏之

第25回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 3 Pages, 2021/07

https://doi.org/10.1299/jsmepes.2021.25.A214

ナトリウム(Na)冷却高速炉において、炉心損傷を伴うシビアアクシデント(SA)発生時の際、炉心部から溶融燃料が流出し、ナトリウム冷却材との相互作用により数mm数百オーダーの径を持つデブリ粒子として固化し、原子炉容器下部に堆積する可能性が指摘されている。そのためSA事象進展を評価する際にはこうしたデブリ粒子の挙動を適切に把握する必要がある。これらの要求に応えるため、原子力機構で開発中のSAを含むNa高速炉事故シナリオでの炉内/炉外事象を一貫解析可能なツールSPECTRAコードの一部として、粒子法の一種である散逸粒子動力学(DPD: Dissipative Particle Dynamics)を用いた溶融燃料挙動解析コードを開発した。本報では解析コード開発に使用したモデルの詳細について述べた後、デブリ粒子の炉心下部への堆積を模擬したテスト解析の結果について報告する。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

An Experimental setup for creating and imaging He excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-He absorption reaction

Sonnenschein, V.*; 辻 義之*; 國立 將真*; 久保 渉*; 鈴木 颯*; 富田 英生*; 鬼柳 善明*; 井口 哲夫*; 松下 琢*; 和田 信雄*; et al.

Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033318_1 - 033318_12, 2020/03

AA2022-0319.pdf:4.36MB

https://doi.org/10.1063/1.5130919

For the purpose of future visualization of the flow field in superfluid helium-4, clusters of the triplet state excimer He are generated along the micro-scale recoil tracks of the neutron-absorption reaction n + He T + p. This reaction is induced by neutron irradiation of the He fraction contained in natural isotopic abundance liquid helium with neutron beams either from the Japan Proton Accelerator Research Complex, Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC)/Materials and Life Science Experimental Facility or from the Kyoto University Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science. These He clusters are expected to be ideal tracers of the normal-fluid component in superfluid helium with several advantageous properties. Evidence of the excimer generation is inferred by detection of laser induced fluorescence emitted from the He clusters excited by a purpose-built short pulse gain-switched titanium:sapphire (Ti:sa) laser operating at a wavelength of 905 nm. The setup and performance characteristics of the laser system including the Ti:sa and two continuous wave re-pumping lasers are described. Detection at the fluorescence wavelength of 640 nm is performed by using optical bandpass filtered photomultiplier tubes (PMT). Electrical noise in the PMT acquisition traces could successfully be suppressed by post-processing with a simple algorithm. Despite other laser-related backgrounds, the excimer was clearly identified by its fluorescence decay characteristics. Production of the excimer was found to be proportional to the neutron flux, adjusted via insertion of different collimators into the neutron beam. These observations suggest that the apparatus we constructed does function in the expected manner and, therefore, has the potential for groundbreaking turbulence research with superfluid helium.