大容量加速器用電磁石電源の内製化

渡辺 泰広; 中根 雅人*; 井上 正樹*; 吉村 直己*; 弓野 雄一*

Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.926 - 929, 2026/03

https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2025/proceedings/PDF/FRP0/FRP068.pdf

シンクロトロンで使用される電磁石電源は、加速する粒子のエネルギーに応じて電流パターンを高精度で制御する必要があり、特に大容量電源の場合、同時に受電側の電力変動や高調波対策が必要になるため高い技術力が要求される。通常、加速器で使用される電磁石電源は、発注仕様書に性能仕様を規定し、受注した製作会社の責任において設計及び製作される。しかし、シンクロトロン用電磁石電源の場合、受注会社が製作した電磁石電源がそのまま使用できることは稀であり、たびたび調整や改造を行いながら運用しているのが実情である。本論文では、3GeVシンクロトロンの六極電磁石電源への適用を目的とした最大電圧2400V、最大電流750A、繰り返し周波数25Hzのシンクロトロン用大容量電磁石電源の内製化に挑戦した。ここで示す内製化とは、電磁石電源の設計(主回路設計、制御回路設計、構造設計)、部品調達、試験検査、ソフトウエア製作を所内で行い、製造は外注会社に図面を提供して製作することである。この電磁石電源は、電源ユニットをモジュール化して直並列接続することにより、任意の定格電圧、電流に対応することが可能である。本電磁石電源を製作するため、IGBT、ドライブ回路、冷却フィン、直流コンデンサを一体化した電源ユニットと、SoC FPGAを使用したディジタル制御回路を開発した。

Muon-induced SEU analysis and simulation for different cell types in 12-nm FinFET SRAMs, and 28-nm planar SRAMs and register files

五味 唯美*; 高見 一総*; 水野 るり恵*; 新倉 潤*; 安田 隆一*; Deng, Y.*; 川瀬 頌一郎*; 渡辺 幸信*; 安部 晋一郎; Liao, W.*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 72(8), p.2751 - 2762, 2025/08

https://doi.org/10.1109/TNS.2025.3542468

地上環境でのミューオン起因ソフトエラーは増加の傾向にあるが、その研究は十分には行われていない。本研究では、我々は4つのタイプの設計ルール12nmのFinFET SRAMへのミューオン照射試験を行った。その結果、負ミューオン起因SEU断面積のピーク値は、2フィンタイプの方が1フィンタイプのよりも高いことを明らかにした。一方で、正ミューオン起因SEU断面積に関しては、2フィンタイプの方が拡散容量が大きいため、1フィンタイプの方がSEU断面積が高いこともわかった。また、モンテカルロシミュレーションの結果、単一有感領域モデルでは正負ミューオンのSEU断面積を矛盾なく再現できないことも判明した。

Development of treatment method for analytical waste solutions in STRAD project; Role of trace chloride ion in ammonium ion oxidation with the presence of Co(II) ion

粟飯原 はるか; 渡部 創; 北脇 慎一; 神谷 裕一*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 7, p.175 - 181, 2025/03

https://doi.org/10.15669/pnst.7.175

Many kinds of radioactive liquid wastes have been generated and accumulated in nuclear research facilities, and disposal or treatment procedures have not been established for those wastes due to their complicated compositions. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is developing technologies for the treatment of radioactive liquid waste containing various chemical species through joint research project with several organizations named as STRAD (Systematic Treatment of RAdioactive liquid wastes for Decommissioning). Chemical processing facility (CPF) in JAEA was selected as a model case, and fundamental studies have been conducted for treatments of the liquid wastes accumulated in the CPF. Decomposition of the ammonium ions (NH) in advance with formation of explosive ammonium nitrate is one of promising treatments of the analytical liquid wastes. We have been focusing on catalytic ozonation of NH as a suitable method for the decomposition under mild conditions with small secondary waste. Detail reaction mechanism has not been revealed yet. In this study, concentration of each component was parametrically changed and the reaction mechanism was investigated. Test solutions containing NH, Co and Cl with various concentrations were prepared, and the ozone oxidation experiments were conducted at 333 K. The oxidation reaction of NH proceeds even under low Cl concentration, it is suggested that once chloramine are formed, thus the chlorine was released by decomposition. The above catalytic ozonation was applied to the genuine radioactive liquid waste stored at CPF, and concentration of NH in the waste solutions was successfully reduced. This experience would contribute to treatment of radioactive liquid wastes in other facilities.

廃止措置・廃炉化学入門

佐藤 修彰*; 亀尾 裕; 佐藤 宗一; 熊谷 友多; 佐藤 智徳; 山本 正弘*; 渡邉 豊*; 永井 崇之; 新堀 雄一*; 渡邉 雅之; et al.

廃止措置・廃炉化学入門, 251 Pages, 2024/09

原子力施設の廃止措置と過酷事故炉の廃炉を対象とし、第1部では燃料化学、分析化学、放射線化学、腐食、除染化学から、廃棄物処理・処分にわたる基礎的な分野について紹介する。第2部では、種々の原子力関連施設の廃止措置に関わる化学を学びながら、東京電力福島第一原子力発電所の廃炉にはどのような化学的アプローチが必要かつ可能か、廃炉の在り方やそれに必要な研究開発・人材育成などについて触れる。

Current numbers of qubits and their uses

市川 翼*; 箱嶋 秀昭*; 乾 幸地*; 伊藤 康介*; 松田 亮*; 御手洗 光祐*; 宮本 幸一*; 水上 渉*; 水田 郁*; 森 俊夫*; et al.

Nature Reviews Physics (Internet), 6(6), p.345 - 347, 2024/06

https://doi.org/10.1038/s42254-024-00725-0

Access to quantum computers has been democratized by the availability of cloud services from commercial providers, but the numbers of qubits users can exploit have remained modest, limited by noise and errors. What are these qubits used for and what can we expect next?

Optimization in granulation conditions for adsorbent of extraction chromatography

長谷川 健太; 後藤 一郎*; 宮崎 康典; 安倍 弘; 渡部 創; 渡部 雅之; 佐野 雄一; 竹内 正行

Mechanical Engineering Journal (Internet), 11(2), p.23-00407_1 - 23-00407_8, 2024/04

https://doi.org/10.1299/mej.23-00407

JAEA has been working on development of extraction chromatography technology for recovery of trivalent minor actinides (MA(III)) from high-level radioactive waste generated in reprocessing of spent fuel. The technology utilizes porous silica particles with about 50 micrometre diameter for support of adsorbents. Pressure drop of the packed column depends on characteristics of the particle. Large pressure drop of the column is not favorable for safety assessment of the technology although a certain level of the pressure drop is indispensable for excellent separation performance. In this study, we applied a granulation technique using a spray dryer that is widely used in industry, and conducted experiments to find the optimal specifications for silica support particles and conditions for the granulation operation. A basic characterization of the adsorbent prepared from the produced particles was carried out by an adsorption test of simulated high level liquid waste.

廃棄物安全試験施設(WASTEF)におけるガンマ線照射利用

佐野 成人; 山下 直輝; 渡邊 勝哉; 塚田 学*; 星野 一豊*; 平井 功希; 池上 雄太*; 田代 信介; 吉田 涼一朗; 畠山 祐一; et al.

JAEA-Technology 2023-029, 36 Pages, 2024/03

JAEA-Technology-2023-029.pdf:2.47MB

廃棄物安全試験施設(WASTEF)においては、令和元年度に原子力科学研究所内の第4研究棟よりガンマ線照射装置「ガンマセル220」を移設し、ガンマ線照射利用が開始された。当初は本装置の所有者である安全研究センター燃料サイクル安全研究ディビジョン サイクル安全研究グループがメインユーザーとして試験を実施していたが、令和4年度以降、日本原子力研究開発機構外部も含む他のユーザーの利用も開始された。ガンマ線照射装置「ガンマセル220」は、カナダNordion International Inc.製であり、平成元年度に購入してから、内蔵されるCo線源の線源更新を1回実施し、核燃料サイクル等に係る安全研究の目的で、今日まで利用されている。本報告書は、ガンマ線照射装置「ガンマセル220」設備概要、WASTEFにおける許認可、利用状況、保守点検及び今後の展望についてまとめたものである。

Study on criticality safety control of fuel debris for validation of methodology applied to the safety regulation

須山 賢也; 植木 太郎; 郡司 智; 渡邉 友章; 荒木 祥平; 福田 航大; 山根 祐一; 井澤 一彦; 長家 康展; 菊地 丈夫; et al.

Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC2023) (Internet), 6 Pages, 2023/10

2011年の福島第一原子力発電所の事故により発生した燃料デブリの臨界安全性評価において採用される手法の妥当性を臨界実験で得られたデータに基づいて検証するため、NRAからの委託により原子力機構は2014年から関連研究開発プロジェクトを実施している。このプロジェクトにおいては、i)燃料デブリの臨界特性の網羅的計算とデータベース化(燃料デブリ臨界マップの開発)、ii)新しい連続エネルギーモンテカルロコードの開発、iii)臨界事故の評価、iv)臨界安全性評価手法の検証実験のための臨界集合体STACYの改良などが行われている。前回のICNC2019以降、本プロジェクトは2024年5月に正式運転を開始するSTACYの改造やパワースペクトルに準拠した空間ランダム分布を持つ物質の臨界計算に適したモンテカルロコード「Solomon」の開発で大きな進展があった。本発表では、この研究開発プロジェクトの全体像と各技術トピックの状況について紹介する。

Development of engineering scale extraction chromatography separation system, 2; Spray drying granulation of silica support for adsorbent

長谷川 健太; 後藤 一郎*; 宮崎 康典; 安倍 弘; 渡部 創; 渡部 雅之; 佐野 雄一; 竹内 正行

Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 5 Pages, 2023/05

JAEA has been working on development of extraction chromatography technology for recovery of trivalent minor actinides (MA(III): Am, Cm) from high-level radioactive waste generated in reprocessing of spent fuel. The technology utilizes porous silica particles with about 50 micrometre diameter for support of adsorbents. The particles are coated by styrene-divinylbenzene copolymer, and an extractant for MA recovery is impregnated into the polymer. Pressure drop of the packed column depends on characteristics of the particle (diameter, uniformity and pore size). Large pressure drop of the column is not favorable for safety assessment of the technology although a certain level of the pressure drop is indispensable for excellent separation performance. In this study, spray drying granulation experiments and fundamental characterization of the product particle were carried out to find optimal specs of the particle and conditions of the granulation operation.

Fact-finding survey on the competencies and literacy of radiological technologists regarding radiation disasters

新井 知大*; 村田 歩*; 渡邊 雄一*; 石原 敏裕*; 深水 良哉*; 武田 聡司*; 江端 清和*; 渡邊 裕貴; 高島 良生*; 金子 順一*

Journal of X-Ray Science and Technology, 31(2), p.237 - 245, 2023/03

https://doi.org/10.3233/XST-221341

診療放射線技師は、放射線に関する専門的な教育を受けており、医療領域における放射線業務に従事するとともに、患者が抱える放射線被ばくに関する不安の軽減に努めるリスクコミュニケーターとしての役割も担っている。また、2011年3月の福島第一原子力発電所事故の際、避難者の体表面及び携行物品の放射性物質の汚染検査要員として、全国各地域の診療放射線技師が派遣された。本研究では、国立病院機構に所属する診療放射線技師を対象として放射線災害に関する知識及び意識に関する実態調査を実施することにより、放射線災害に関する診療放射線技師のリテラシー及びコンピテンシーを明らかにした。また、日本の診療放射線技師の放射線災害に関する知識及び意識を、原子力発電所の立地地域(隣接地域含む)と非立地地域で比較し、放射線災害に対応可能な診療放射線技師の人材育成の在り方について検討した。