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加藤 浩之*; 室山 瑞穂*; 小早川 なの*; 棟安 陸*; 津田 泰孝; 村瀬 菜摘*; 渡部 誠也*; 山田 剛司*; 兼松 佑典*; 立川 仁典*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 15(43), p.10769 - 10776, 2024/10
被引用回数：1 パーセンタイル：37.13(Chemistry, Physical)The charge transfer capability associated with chemical reactions at metal-organic interfaces was studied via the atomic H addition reaction for an imidazole-terminated alkanethiolate self-assembled monolayer (Im-SAM) film on Au(111) using near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy, infrared reflection absorption spectroscopy (IRAS), work function measurements, and density functional theory (DFT) calculations. The imidazolium cation is a stable species in liquids, therefore, it is pertinent to determine whether the hydrogenation reactions of the imidazole groups produce imidazolium cations accompanied by electron transfer to the Au substrate, even in the absence of solvate and/or counterions on the insulating alkanethiolate layer. The analyses indicated that the imidazolium moieties in Im-SAM formed during atomic H irradiation, and some of the imidazolium radicals became cations. Theoretical model calculations also revealed that the total energies and molecular orbital levels satisfied the imidazolium cation formation associated with electron transfer.
Deng, Y.*; 渡辺 幸信*; 真鍋 征也*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 安部 晋一郎; 反保 元伸*; 三宅 康博*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 71(4, Part 2), p.912 - 920, 2024/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)半導体の微細化・省電力化に伴い、地上環境で生じるシングルイベントアップセット(SEU)へのミューオンの寄与に対する関心が高まっている。中性子起因SEUに関しては、半導体への照射方向がSEU断面積へ影響を及ぼすことが報告されている。そこで、ミューオン起因SEUにおける照射方向の影響について、実験およびシミュレーションによる研究を行った。その結果、パッケージ側照射で得らSEU断面積は、基板側照射で得たSEU断面積と比べて2倍程度高いことがわかった。また両者の差は、エネルギー分散に起因する透過深さの揺らぎ幅が、照射方向に応じて異なることが原因であることを明らかにした。
鈴木 誠矢; 荒井 陽一; 岡村 信生; 渡部 雅之
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(7), p.839 - 848, 2023/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所の事故で発生した燃料デブリは、溶融した核燃料物質と原子炉の構造材等で構成された酸化物が多くを占めているため、環境温度の変化により岩石のように劣化する可能性が高い。燃料デブリは10年以上水冷されているが、季節や昼夜の温度変化の影響を少なからず受けていることから、燃料デブリの経年変化挙動を評価するためには環境温度の変化を考慮することが不可欠である。仮に燃料デブリの劣化が進んでいる場合、微粉化した放射性物質が冷却水中に溶出して取出し作業に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、環境温度の繰り返し変化がクラックの発生に与える影響に着目して、燃料デブリの模擬体を用いた加速試験を実施した。その結果、クラックは温度変化を重ねることで増加することを確認し、燃料デブリの簿擬態は熱膨張と収縮による応力により脆化することが判明した。燃料デブリの物理学的な劣化挙動は岩石や鉱物に類似していることが確認され、模擬燃料デブリと環境のモデルでクラックの増加挙動を予測することが可能となった。
渡辺 勢也*; 河原 淳*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 高瀬 慎介*; 森口 周二*; 橋本 博公*
Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 17(1), p.2211143_1 - 2211143_23, 2023/00
被引用回数：11 パーセンタイル：85.26(Engineering, Multidisciplinary)津波氾濫や大雨の斜面災害では、多くの浮遊物や流木、丸太などが流れに含まれる。剛体衝突による構造物の被害は、水圧による被害よりも深刻である。浮遊物体を含む自由表面流れを研究するためには、大規模計算が可能で高性能な自由表面流のシミュレーションコードの開発が必要となる。本研究ではキュムラント格子ボルツマン法と粒子ベースの剛体シミュレーションを組み合わせた単相自由表面モデルを提案する。剛体間の接触相互作用は個別要素法で計算される。解析精度の向上と計算の高速化のために8分木ベースの局所細分化格子法を導入し、自由表面や固体表面近傍には高解像度の格子を割り当てた。提案モデルの精度検証のために、八戸工業大学と神戸大学の15m水槽と70m水槽で2種類の津波実験を行った。シミュレーションの結果、漂流速度、捕捉木片数、積層角について実験と良い一致を示した。
Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 安部 晋一郎; 反保 元伸*; 竹下 聡史*; 三宅 康博*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 67(7), p.1566 - 1572, 2020/07
被引用回数：2 パーセンタイル：17.49(Engineering, Electrical & Electronic)ミューオン起因シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、デバイスの微細化に伴い増加することが予想されている。環境ミューオンがデバイスに入射する角度は常に垂直とは限らないため、ミューオンの入射角がSEUに及ぼす影響を評価する必要がある。そこで本研究では、バルクSRAMおよびFDSOI SRAMに対して、0度(垂直)と45度(傾斜)の2つの入射角で負ミューオン照射試験を実施した。その結果、傾斜入射では、SEU断面積がピークとなるミューオンエネルギーが高エネルギー側にシフトすることを明らかにした。一方で、SEU断面積の電圧依存性や複数セル反転のパターンなどは、垂直入射と傾斜入射では同様であることも明らかにした。
黒田 順也*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 伊東 功次郎*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 安部 晋一郎; 原田 正英; 及川 健一; 三宅 康博*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 67(7), p.1599 - 1605, 2020/07
被引用回数：4 パーセンタイル：34.76(Engineering, Electrical & Electronic)半導体デバイスの信頼性の観点から、環境放射線起因ソフトエラーは問題となる。ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を実測的に評価するために、中性子照射施設にてデバイスへの中性子照射測定実験が一般的に行われる。我々はこれまでに大阪大学のRCNPおよび東北大学のCYRICにて、65nmバルクSRAMおよびSOTB SRAMを対象とした中性子照射SER測定実験を行った。本研究では、同じデバイスを用いて、J-PARC MLFにある大強度の核破砕中性子源のBL10でSER測定実験を実施した。その結果、動作電圧を低くした際のSERの増加割合が、他の施設での測定結果と比べて高いことが判明した。PHITSによる解析の結果、入射中性子と保護樹脂に含まれる水素原子との弾性散乱による二次陽子が原因で動作電圧の低い条件下でSERが増加することを明らかにした。
安部 晋一郎; 佐藤 達彦; 黒田 順也*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 伊東 功次郎*; 橋本 昌宜*; 原田 正英; 及川 健一; et al.
Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/04
被引用回数：2 パーセンタイル：56.23(Engineering, Electrical & Electronic)二次宇宙線中性子起因シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、地上において電子機器の深刻な問題を生じる可能性のある事象として知られている。これまでの研究で、水素化物と中性子との弾性散乱により、前方に水素イオンが放出されるため、メモリ前方にある水素化物がSEUの発生確率の指標となるSEU断面積に影響を与えることを明らかにした。本研究では、トランジスタ近傍の構造物がSEU断面積に及ぼす影響を調査した。その結果、数MeVの領域におけるSEU断面積の変化は構造物の厚さおよび位置によって決まることを明らかにした。また、シミュレーションにおいてトランジスタ近傍の構造物を考慮することにより、J-PARC BL10の測定値をより良く再現できるようになった。さらに、構造物を考慮した計算シミュレーションにより、トランジスタ近傍の構造物は地上環境におけるソフトエラー率に有意な影響を持つことを明らかにした。
安部 晋一郎; Liao, W.*; 真鍋 征也*; 佐藤 達彦; 橋本 昌宜*; 渡辺 幸信*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 66(7, Part 2), p.1374 - 1380, 2019/07
被引用回数：11 パーセンタイル：69.57(Engineering, Electrical & Electronic)二次宇宙線中性子起因シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、電子機器の深刻な信頼性問題として知られている。中性子照射施設における加速試験はソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)の迅速な評価に有用だが、実環境におけるSERへの換算や、他の測定データとの比較を行う際には、測定条件に起因する補正が必要となる。本研究では、影響を及ぼす測定条件を明らかにするために、SEU断面積に対する中性子照射方向の影響を調査した。その結果、封止剤側から照射して得られたSERがボード側から照射したときと比べて30-50%高いことが判明した。そのため、測定値を報告する際には中性子の照射方向も明示する必要性があることがわかった。また、この結果は、デバイスを設置する際に封止剤を下に向けることでSERを減らせることを示している。
真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 安部 晋一郎
IEEE Transactions on Nuclear Science, 66(7), p.1398 - 1403, 2019/07
被引用回数：10 パーセンタイル：66.26(Engineering, Electrical & Electronic)宇宙線起因ソフトエラーは、地上の電子機器にとって大きな脅威であることが知られている。近年は、電子機器のソフトエラー耐性の低下に伴い、宇宙線ミューオン起因ソフトエラーが注目されている。これまでの研究では、正ミューオンのみに関する照射試験やシミュレーション結果からソフトエラー発生率(SER)が予測されていた。本論文では、65nmバルクおよびUTBB-SOI SRAMに対するミューオン起因SEU率を、負ミューオンと正ミューオンの両方の実験値を用いて評価した。実験の結果、バルクSRAMの負ミューオン起因SEU断面積は、UTBB-SOIよりも著しく大きいことが判明した。またPHITSシミュレーションと実験結果より地上でのミューオン起因SERを推定した結果、建屋1階におけるミューオン起因SERは中性子起因SERの10%であることを明らかにした。
Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 真鍋 征也*; 安部 晋一郎; 渡辺 幸信*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 66(7), p.1390 - 1397, 2019/07
被引用回数：14 パーセンタイル：77.49(Engineering, Electrical & Electronic)SRAMにおける複数メモリセル反転(MCU: Multiple-cell Upset)は、誤り訂正符号では対処できないため、電子機器への放射線影響として大きな問題となる。環境中性子線起因MCUについては特性評価が行われている。一方、負ミューオン起因MCUに関しては最近報告がされるようになってきた。中性子起因MCUと負ミューオン起因MCUは、ともに二次イオンによって生じるため、ある程度類似性があると予想される。そこで本研究では、65nmバルクSRAMへの、連続エネルギー中性子、準単色中性子および単色負ミューオン照射ソフトエラー測定実験を行い、負ミューオン起因MCUと中性子起因MCUの測定結果の比較を行った。その結果、MCUイベント断面積の動作電圧依存性はほぼ同じであることを明らかにした。またモンテカルロシミュレーションを行った結果、実験結果と合致する結果が得られた。
仲吉 彬; 鈴木 誠矢; 岡村 信生; 渡部 雅之; 小泉 健治
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1119 - 1129, 2018/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.04(Nuclear Science & Technology)Treatment policies for debris from Fukushima Daiichi Nuclear Power Station is not decided, however, any policies may include medium and long term storages of debris. Dry storages may be desirable in terms of costs and handlings, but it is necessary to assess generating hydrogen during storages due to radiolysis of accompanied water with debris before debris storages. Al
O
, SiO, ZrO, UO and cement paste pellets as simulated debris were prepared, which have various porosities and pore size distribution. Weight changes of wet samples were measured at various drying temperatures (100, 200, 300, and 1000
C) using a Thermogravimetry, under helium gas flow (50 cc/min) or reduced pressure conditions (reducing pressure rate: 200 Pa in 30 min). From the results, drying curves were evaluated. There is a possibility that cold ceramics can predict drying behaviors of ceramics debris as a simulation because all of the ceramics pellets generally showed similar drying characteristics in this experiment. The cement paste pellets indicated different behavior compared to the ceramics pellets, and the drying time of the cement paste pellets was longer even in 1000C conditions. It is necessary to decide the standard level of the dry state for a drying MCCI products which may be accompanied by concrete.
真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 中野 敬太*; 佐藤 光流*; 金 政浩*; 安部 晋一郎; 濱田 幸司*; 反保 元伸*; et al.
IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(8), p.1742 - 1749, 2018/08
被引用回数：14 パーセンタイル：73.48(Engineering, Electrical & Electronic)近年、半導体デバイスの放射線耐性の低下に伴い、二次宇宙線ミューオンに起因する電子機器の誤動作現象が注目されている。本研究では、J-PARCにおいて半導体デバイスの設計ルール65nmを持つUTBB-SOI SRAMへミューオンを照射し、シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)断面積のミューエネルギーおよび供給電圧に対する依存性を明らかにした。実験の結果、ミューオンの照射エネルギーが35MeV/cから39MeV/cの範囲では、正ミューオンに比べて負ミューオンによるSEU断面積が2倍から4倍程度高い値となった。続いて、供給電圧を変化させて38MeV/cのミューオンを照射したところ、電圧の上昇に伴いSEU断面積は減少するが、負ミューオンによるSEU断面積の減少幅は、正ミューオンと比べて緩やかであることを明らかにした。さらに、PHITSを用いて38MeV/cの正負ミューオン照射実験を模擬した解析を行い、負ミューオン捕獲反応によって生成される二次イオンが、正負ミューオンによるSEU断面積のミューエネルギーおよび供給電圧に対する傾向の差異の主因となることが判った。
Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 安部 晋一郎; 中野 敬太*; 佐藤 光流*; 金 政浩*; 濱田 幸司*; 反保 元伸*; et al.
IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(8), p.1734 - 1741, 2018/08
被引用回数：20 パーセンタイル：84.57(Engineering, Electrical & Electronic)設計ルールの微細化に伴い半導体デバイスのソフトエラーへの感受性が高まっており、二次宇宙線ミューオンに起因するソフトエラーが懸念されている。本研究では、ミューオン起因ソフトエラーの発生メカニズムの調査を目的とし、J-PARCにて半導体デバイス設計ルール65nmのBulk CMOS SRAMへミューオンを照射し、ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を測定した。その結果、正ミューオンによるSERは供給電圧の低下に伴い増加する一方で、負ミューオンによるSERは0.5V以上の供給電圧において増加した。また、負ミューオンによるSERは正のボディバイアスを印加すると増加した。更に、1.2Vの供給電圧において、負ミューオンは20bitを超える複数セル反転(MCU: Multiple Cell Upset)を引き起こし、MCU率は66%に上った。これらの傾向は、負ミューオンによるSERに対し、寄生バイポーラ効果(PBA: Parasitic Bipolar Action)が寄与している可能性が高いことを示している。続いて、PHITSを用いて実験の解析を行った結果、負ミューオンは正ミューオンと比べて多量の電荷を付与できることがわかった。このような付与電荷量の多いイベントはPBAを引き起こす原因となる。
鈴木 庸平*; 今野 祐多*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 廣田 明成*; 渡邊 勝明*; 東郷 洋子*; 森川 徳敏*; 萩原 大樹; 青才 大介*; et al.
PLOS ONE (Internet), 9(12), p.e113063_1 - e113063_20, 2014/12
被引用回数：14 パーセンタイル：38.34(Multidisciplinary Sciences)土岐花崗岩が対象として掘削された深層ボーリング孔において、深部地下水中の微生物特性の調査を行った。その結果、低硫酸濃度環境下において、微生物的硫酸還元に伴う硫黄同位体分別が認められた。また、硫黄同位体分別の大きな同位体比および炭素同位体比は、メタン生成菌の活性が低いことを示唆した。これらの特徴は、低栄養環境である深部火成岩中の微生物生態系の特徴と考えられた。
長尾 誠也*; 新堀 雄一*; 田中 忠夫; 佐々木 隆之*; 斉藤 拓巳*; 桐島 陽*; 吉川 英樹; 飯島 和毅; 濱 克宏; 岩月 輝希; et al.
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(1), p.3 - 14, 2013/06
本研究は、放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイドの影響評価研究の現状について各研究機関での研究を紹介し、実質的なネットワーク化と性能評価におけるコロイド影響の取り扱い方等について、今後の研究の方向性に関する提案を取りまとめた。具体的には、地下水コロイドの特性、地下環境における真性コロイドや擬似コロイドの移行挙動、国内における地下水コロイド研究の取り組み、コロイド評価の体系化、フィールド調査と実験室研究の連携、研究ネットワーク構築の必要性などについて解説するとともに、コロイド研究を展開するにあたって専門家が共有化しておくべき方向性を示した。
長尾 誠也*; 青山 正和*; 渡辺 彰*; 田中 忠夫
Colloids and Surfaces A; Physicochemical and Engineering Aspects, 347(1-3), p.239 - 244, 2009/09
被引用回数：7 パーセンタイル：16.17(Chemistry, Physical)環境中に遍在するフミン酸等の腐植物質は、水環境中での放射性核種の地球化学的挙動、特に腐植物質との反応性に富むアクチニドの環境中移行挙動に重要な役割を果たす。本研究では、腐植物質とAmの錯形成特性を腐植物質の構造と関連付けて検討した。フミン酸は、3種類の土壌から抽出し、さらに蛍光が弱い高分子量画分と蛍光が強い低分子量画分の構造的特徴の異なる2種類にそれぞれ分離した。錯形成実験は、フミン酸濃度10mg/l, pH6-8,イオン強度0.01Mの溶液条件で行った。蛍光が弱い高分子量画分が共存する条件下でのAmは、450nm-100k Daltons及び100k-30k Daltonsのサイズ領域中に支配的に存在した。一方、蛍光が強い低分子量画分が共存する条件下でのAmは、30k-10k Daltonsのサイズ領域中に存在した。これらの結果から、フミン酸の構造的特徴がAmとの錯形成に関与していることが示唆される。
長尾 誠也; 青山 正和*; 渡辺 彰*; 中口 譲*; 小川 弘道
Analytical Sciences (CD-ROM), 17(Suppl.), p.1585 - 1588, 2002/03
天然水中に存在する腐植物質は、微量元素の配位子として作用するため、天然環境における元素の移行性を支配する要因の1つと考えられている。腐植物質は対象とする環境により異なる構造特性等を示すことから、腐植物質の特性を考慮した上で、微量元素との錯体特性を把握する必要があり、微量元素が錯形成する腐植物質の部位を特定することが重要となる。本研究では、フミン酸を分子サイズがより大きく、蛍光性が低い成分(フミン酸画分)と分子サイズがより小さく、蛍光性が高い(蛍光画分)2つの画分に分画し、3次元励起-蛍光マトリックス分光法によりEuが錯形成するフミン酸の部位を比較検討した。その結果、イオン強度0.01M、pH5の溶液条件で、Euとフミン酸の蛍光画分が錯形成することにより、検出される3つのピークの蛍光強度は60~75%減少し、蛍光波長が低波長側に15~20nmシフトすることが分かった。分画前のフミン酸の蛍光消光の特徴と一致しており、Euはフミン酸の中でも蛍光画分と選択的に錯形成を起こしている可能性を示唆している。
天野 光; 松永 武; 長尾 誠也; 半澤 有希子*; 渡辺 美紀*; 上野 隆; 小沼 義一*
Organic Geochemistry, 30, p.437 - 442, 1999/00
被引用回数：29 パーセンタイル：52.71(Geochemistry & Geophysics)地表に沈着した放射性核種が広域に拡散する機構のうち主要なものは、河川による流出である。本研究は、高度に汚染されたチェルノブイル原子力発電所周辺30km圏内での表面土壌から流域河川への放射性核種の流出について、表面土壌からの溶存態成分の流出について解析したものである。はじめに表面土壌の汚染の特徴、存在形態解析を行い、次いで、表面土壌から水で抽出される成分について、蛍光分析、分子量1万での限外ろ過分析を行った。その結果、超ウラン元素の溶存態成分の大部分は分子量1万以上の成分に在存していることがわかった。この成分は、蛍光分析からフルボ酸の成分であろうことが判明した。Cs-137やSr-90は分子量1万以下が主要成分であった。
天野 光; 半澤 有希子; 渡辺 美紀*; 松永 武; 上野 隆; 長尾 誠也; 柳瀬 信之; 小沼 義一*
Proceedings of OECD/NEA Workshop on Evaluation of Speciation Technology, p.211 - 218, 1999/00
放射性核種の環境中挙動は、その存在形態に依存する。本報告は、Cs-137,Sr-90,超ウラン元素等の環境中における存在形態と移行挙動との関係に焦点をあてチェルノブイル事故炉の周辺30km圏内において原研が行ってきた研究のうち、土壌を中心とした地表面における挙動に関して、実環境における存在形態の実験的な解析手法の評価も加えてとりまとめたものである。
天野 光; 松永 武; 上野 隆; 長尾 誠也; 渡辺 美紀*; 半澤 有希子*; 小沼 義一*
KURRI-KR-18, p.201 - 212, 1997/00
原研では、汚染環境下における放射線影響の評価・解析のため、チェルノブイル国際研究科学技術センターと研究協定を締結し、総合テーマ名「環境放射線影響に関する評価・解析及び評価システムの検証に関する研究」として研究を行っている。本報告はチェルノブイル事故炉周辺環境におけるCs-137,Sr-90及びPu同位体やAm等の超ウラン元素等の長半減期放射性核種に関して、土壌中深さ分布及び存在形態の特徴、河川へ表層土壌から溶出する成分の特徴等につき得られた結果を報告する。本研究の目的は原子力事故後に地表面環境に放出され蓄積する放射性核種について、長期にわたる移行挙動実態の把握、河川等を経由しての移行の実態を明らかにすることである。放射性核種の大部分は依然として土壌表層数cmに留まっているが、浸透しつつある成分も存在している。存在形態について化学的分画手法を用いて結果では、Sr-90は主に移動性成分として存在し、超ウラン元素は腐植物質との結合成分が存在し、Cs-137は不溶性成分が多いことがわかった。河川への流出に関し表層土壌から溶出している成分は、超ウラン元素は分子量1万以上の成分に多く存在する。
