Achievements and status of the STRAD project for radioactive liquid waste management

荒井 陽一; 渡部 創; 中原 将海; 船越 智雅; 星野 貴紀; 高畠 容子; 坂本 淳志; 粟飯原 はるか; 長谷川 健太; 吉田 稔生; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 7, p.168 - 174, 2025/05

https://doi.org/10.15669/pnst.7.168

STRADプロジェクトの進捗に係る報告として、CPFホットセルの処理状況とともに、新たなターゲットに係る研究計画と最新のトピックスについて報告する。

Extraction mechanism of lanthanide ions into silica-based microparticles studied by single microparticle manipulation and microspectroscopy

大高 稔紀*; 佐藤 辰巳*; 大野 真平; 名越 航平; 安倍 諒治*; 新井 剛*; 渡部 創; 佐野 雄一; 竹内 正行; 中谷 清治*

Analytical Sciences, 35(10), p.1129 - 1133, 2019/10

https://doi.org/10.2116/analsci.19P155

Single porous silica microparticles coated with styrene-divinylbenzene polymer (SDB) impregnated with octyl(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide (CMPO) were injected into an aqueous 3 mol/L nitric acid solution containing trivalent lanthanide (Ln(III)), as a high-level liquid waste model, using the microcapillary manipulation-injection technique; and the extraction rate of Ln(III), as an Ln(III)-CMPO complex, into the single microparticles was measured by luminescence microspectroscopy. The extraction rate significantly depended on the Ln(III), CMPO, or NO concentration, and was analyzed in terms of diffusion in the pores of the microparticles and complex formation of Ln(III). The results indicated that the rate-determining step in Ln(III) extraction was the diffusion in the pore solution of the microparticles.

Water experiments on thermal striping in reactor vessel of Japan Sodium-cooled Fast Reactor; Countermeasures for significant temperature fluctuation generation

小林 順; 江連 俊樹; 上出 英樹; 大山 一弘*; 渡辺 収*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

JSFRではコラム型の炉上部機構(UIS)が原子炉容器の上部プレナムに設置されている。UISの底部板(CIP)において燃料集合体からの高温ナトリウムが、制御棒チャンネルやブランケット集合体からの低温ナトリウムと混合し、高サイクル熱疲労が発生する可能性がある。我々は、制御棒集合体周辺における熱流動現象の把握やCIPにおける有意な温度変動の対策を得るために、原子炉上部プレナムモデルを使用した水流動試験を実施している。試験装置は原子炉上部プレナムの1/3スケールで60セクタモデルである。実験によって、燃料集合体のハンドリングヘッドとCIP間の流体温度変動の特徴が計測され、流体の混合によって発生する有意な温度変動への対策が、ハンドリングヘッド出口からCIP下部表面との距離によって受ける影響について議論される。

Molecular dynamics for dense matter

丸山 敏毅; 渡辺 元太郎*; 千葉 敏

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2012, p.01A201_1 - 01A201_27, 2012/08

https://doi.org/10.1093/ptep/pts013

中性子星クラストや超新星コアの原子核物質の構造とダイナミクスに対する分子動力学による研究をレビューした。まず、低密度物質の基底状態に現れるパスタ構造について調べた。パスタ構造は、これまで構造を仮定する計算で予測されてきたが、われわれの分子動力学による研究は形状を一切仮定しないものである。次に超新星でのコアの重力崩壊に対応する物質圧縮についての計算を紹介した。密度が上昇すると、球形核の結晶からなる物質の構造が棒状原子核の3角格子に変化する様子が見られた。その際隣り合った2つの核が融合する過程を経ることがわかった。最後に膨張する原子核物質のフラグメント生成について議論した。広く受け入れられた説である気相・液相相転移を経てのフラグメント生成ではなく、冷たい固体のひび割れ機構でフラグメント生成が起こることを指摘した。

Simulation of transitions between "Pasta" phases in dense matter

渡辺 元太郎*; 丸山 敏毅; 佐藤 勝彦*; 泰岡 顕治*; 戎崎 俊一*

Physical Review Letters, 94(3), p.031101_1 - 031101_4, 2005/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.031101

分子動力学シミュレーションを用いて原子核物質の構造を計算する。標準原子核密度以下の密度での原子核物質は、密度によって球状,棒状,板状,棒状穴,泡状,一様といったいわゆるパスタ構造をとることがさまざまな計算で示されている。しかしこれは平衡状態に関するものであり、超新星爆発のように密度が時間とともに動的に変化する場合にこのパスタ構造が現れるかどうかは自明ではなかった。われわれは分子動力学シミュレーションを時間的に密度が高くなる系に摘用して、棒状構造から板状構造,板状構造から棒状穴構造に変化する様子を確かめた。構造変化は、有限温度での物質の熱的揺らぎによって隣り合った液相同士が接触,融合することで起こる様子がみられた。

Energetic protons from a few-micron metallic foil evaporated by an intense laser pulse

松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.

Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.215001

東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度610W/cmでコントラストは10程度,ターゲットは厚さ5mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。

HTTR実機用ハステロイXRの総合特性評価,その3; 溶加材の製作および溶接性

渡辺 勝利; 中島 甫; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 小池上 一*; 樋口 洵*; 仲西 恒雄*; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*

JAERI-Research 94-046, 50 Pages, 1994/12

JAERI-Research-94-046.pdf:2.23MB

HTTR実機用ハステロイXRと同一ヒートの母材および実機用溶加材を用いて、溶接部の化学分析、金属組織観察、硬さ試験、FISCO試験および曲げ試験を行い、総合特性評価の一環として溶接性を検討した。得られた結果はいづれの試験においても良好な特性を示した。特に最もcriticalなpassである曲げ試験においては溶加材中のB量およびC量の最適化を図ったことにより、溶接割れ感受性が充分に低いことが分った。これらのことにより、実機用溶加材の優れた性能および狭開先化の有効性を確認するとともに、実機適用上の工学的な問題はないことが結論された。

溶接割れ感受性を低減したハステロイXR系合金用溶加材の開発

渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 小池上 一*; 樋口 洵*

耐熱金属材料第123委員会研究報告, 33(2), p.227 - 242, 1992/00

ハステロイXR系合金の高温構造物用溶加材の開発を目指して、重回帰分析により合金設計を行った7種の溶加材を用いてハステロイXR系合金の溶接性およびTIG溶接部の高温強度特性を検討した。すなわち、溶接性に関しては溶着金属の化学分析、曲げ試験、フィスコ割れ試験、金属組織観察および硬さ測定、高温強度特性に関しては、引張試験およびクリープ試験を行った。得られた結果は、溶加材中のB量およびC量の最適化を図ることにより高温強度特性を損うことなく、溶接部の割れ感受性を低減できることが分った。また、クリープ破断時間に関して、実測値と重回帰分析により求めた予測値とが、比較的よく一致することから、提案した合金設計法の妥当性が明らかになった。

ハステロイXR系合金用溶加材の開発研究; 薄肉構造物用溶加材を用いた総合特性評価

渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 辻 宏和; 塚田 隆

JAERI-M 91-181, 81 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-181.pdf:4.91MB

本報は工業規模溶解した溶加材を用いて、ハステロイXR系合金の溶接性およびTIG溶接部の総合特性評価を行うことを目的として、一連の共同研究により得られた成果を述べたものである。即ち、これまでに実験室規模で進めてきた薄肉構造物用溶加材の開発研究成果をもとに、ハステロイXR母材の化学組成範囲内においてB等の微量元素含有量を最適化した溶加材を工業規模で溶製し、TIG溶接部について、B拡散挙動ならびに溶接、腐食、時効脆化および高温強度等の諸特性を調べた。得られた結果は本溶加材の量産化の見通しを得るとともに、溶接性および溶接部ともに良好な特性を示したことから、目標を達成し得る諸性能を有する溶加材を開発できたと結論された。

ハステロイXR系合金用溶加材の開発研究

渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 倉内 伸好*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*

JAERI-M 89-206, 120 Pages, 1989/12

JAERI-M-89-206.pdf:6.81MB

本報はハステロイXR系合金の溶接部について母材と同等以上のクリープ強度を得ること及び溶接割れ感受性の低域を図ることを目標とした溶加材の開発を目指して行った一連の研究の成果をまとめたものである。重回帰分析結果をもとに合金設計を行った試作材及びハステロイXR-IIの化学組成を基本にして硼素含有量を調整した共材の2系列の溶加材を溶製し、一連の特性評価試験を行った。これらの結果より高温工学試験研究炉の高温部構造材料として起用される予定のハステロイXRの溶接部に要求される諸性能を満足する可能性の極めて高い溶加材の開発に成功するとともに、ハステロイXR-II用溶加材の開発についても適確な見通しを得ることができた。