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論文

Elastic properties of nuclear pasta in a fully three-dimensional geometry

Xia, C.-J.*; 丸山 敏毅; 安武 伸俊*; 巽 敏隆*; Zhang, Y.-X.*

Physics Letters B, 839, p.137769_1 - 137769_5, 2023/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:70.47(Astronomy & Astrophysics)

Realistic estimations on the elastic properties of neutron star matter are carried out with a large strain ($$varepsilon$$ $$_sim^{<}$$ 0.5) in the framework of relativistic-mean-field model with Thomas-Fermi approximation, where various crystalline configurations are considered in a fully three-dimensional geometry with reflection symmetry. Our calculation confirms the validity of assuming Coulomb crystals for the droplet phase above neutron drip density, which nonetheless does not work at large densities since the elastic constants are found to be decreasing after reaching their peaks. Similarly, the analytic formulae derived in the incompressible liquid-drop model give excellent description for the rod phase at small densities, which overestimates the elastic constants at larger densities. For slabs, due to the negligence on the variations of their thicknesses, the analytic formulae from liquid-drop model agree qualitatively but not quantitatively with our numerical estimations. By fitting to the numerical results, these analytic formulae are improved by introducing dampening factors. The impacts of nuclear symmetry energy are examined adopting two parameter sets, corresponding to the slope of symmetry energy L = 41.34 and 89.39 MeV. Even with the uncertainties caused by the anisotropy in polycrystallines, the elastic properties of neutron star matter obtained with L = 41.34 and 89.39 MeV are distinctively different, results in detectable differences in various neutron star activities.

論文

A Bag model of matter condensed by the strong interaction

Miao, Z.-Q.*; Xia, C.-J.*; Lai, X.-Y.*; 丸山 敏毅; Xu, R.-X.*; Zhou, E.-P.*

International Journal of Modern Physics E, 31(4), p.2250037_1 - 2250037_20, 2022/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:83.8(Physics, Nuclear)

It is suggested that pulsar-like compact stars are comprised entirely of strangeons (quark-clusters with three-light-flavor symmetry) and a small amount of electrons. To constrain the properties of strangeon stars, we propose a linked bag model to describe matter with the strong interaction in both 2-flavored (nucleons) and 3-flavored (hyperons, strangeons, etc.) scenarios. The parameters are calibrated to reproduce the saturation properties of nuclear matter. The energy per baryon of strangeon matter is smaller than that of baryon matter if the strangeon carries a large number of valence quarks, which stiffens the equation of state and consequently increases the maximum mass of strangeon stars. The maximum mass and tidal deformability of strangeon stars within the present model are consistent with the observation, i.e. the maximum mass of strangeon stars can be $$sim$$2.5 solar mass, and the tidal deformability of a 1.4 solar mass star can be $$180lesssimLambdalesssim340$$.

論文

Nuclear pasta structures and symmetry energy

Xia, C.-J.*; 丸山 敏毅; 安武 伸俊*; 巽 敏隆*; Zhang, Y.-X.*

Physical Review C, 103(5), p.055812_1 - 055812_13, 2021/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:91.07(Physics, Nuclear)

In the framework of the relativistic mean field model with Thomas-Fermi approximation, we study the structures of low density nuclear matter in a three-dimensional geometry with reflection symmetry. The effect of finite cell size is treated carefully by searching for the optimum cell size. Typical pasta structures (droplet, rod, slab, tube, and bubble) arranged in various crystalline configurations are obtained for both fixed proton fractions and $$beta$$-equilibration. It is found that the properties of droplets/bubbles are similar in body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) lattices, where the FCC lattice generally becomes more stable than BCC lattice as density increases. For the rod/tube phases, the honeycomb lattice is always more stable than the simple one. By introducing an $$omega$$-$$rho$$ cross coupling term, we further examine the pasta structures with a smaller slope of symmetry energy $$L = 41$$ MeV, which predicts larger onset densities for core-crust transition and non spherical nuclei. Such a variation due to the reduction of $$L$$ is expected to have impacts on various properties in neutron stars, supernova dynamics, and binary neutron star mergers.

論文

Sorption of trivalent cerium by a mixture of microbial cells and manganese oxides; Effect of microbial cells on the oxidation of trivalent cerium

大貫 敏彦; Jiang, M.*; 坂本 文徳; 香西 直文; 山崎 信哉*; Yu, Q.; 田中 万也; 宇都宮 聡*; Xia, X.*; Yange, K.*; et al.

Geochimica et Cosmochimica Acta, 163, p.1 - 13, 2015/08

 被引用回数:18 パーセンタイル:57.77(Geochemistry & Geophysics)

微生物細胞表面における3価Ceのリン酸塩ナノ粒子の生成により、Mn酸化物によるCeの酸化収着が遅延されることを明らかにした。

論文

Sorption and diffusion of Cs in Horonobe-URL's sedimentary rock; Comparison and model prediction of retardation parameters from sorption and diffusion experiments

舘 幸男; 清田 佳美; 土井 玲祐; Xia, X.*; 油井 三和

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1124, p.573 - 579, 2009/00

Diffusion and sorption of Cs in the sedimentary rock of Horonobe generic URL site were studied in the present study. The retardation parameters, De and Kd, of rock for Cs were measured by both batch sorption and intact diffusion experiments with the comparison of obtained retardation parameters each other. The tracer depletion, breakthrough and inner concentration data in the through diffusion experiment were simulated simultaneously by the conventional transport model with one set of the retardation parameters. The Kd values obtained from the data fitting were consistent with those obtained by the batch sorption experiment with crushed rock. The obtained sorption parameters were also simulated based on geochemical model calculation to interpret the sorption behavior theoretically under the assumption of dominant sorption minerals and their sorption mechanism.

論文

Corrosion products from carbon steel formed in compacted bentonite under reducing conditions

石寺 孝充; Xia, X.*; 出光 一哉*; 菊池 芳郎*

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(8), p.763 - 772, 2008/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:40.16(Nuclear Science & Technology)

オーバーパック腐食生成物が圧縮ベントナイト中の放射性核種の収着挙動,拡散挙動へ及ぼす影響を調べるため、あらかじめ電解腐食させた炭素鋼を圧縮ベントナイトに接触させて鉄腐食生成物をベントナイト中へ移行させ、圧縮ベントナイト間隙中の鉄腐食生成物の存在形態を調べた。圧縮ベントナイトをスライスし、スライス片の選択溶解抽出を行い鉄腐食生成物の結晶化の程度を調べ、鉄腐食生成物の価数を調べた結果、室温で数年の範囲内では、鉄腐食生成物は非晶質のFe(OH)$$_{2}$$及びFe(OH)$$_{3}$$として存在していることが推測された。XRD分析の結果より、鉄腐食生成物によってNa型スメクタイトのFe型化はほとんど起こっておらず、鉄腐食生成物はスメクタイト粒子間に存在していることが示唆された。また、あらかじめ大気下で生成した3価の鉄腐食生成物は、圧縮ベントナイト間隙中では容易に2価に還元されないものと考えられた。

報告書

幌延堆積岩へのCs収着挙動に対するイオン交換反応に基づくモデルの適用性検討

土井 玲祐; Xia, X.*; 柴田 雅博; 北村 暁; 吉川 英樹

JAEA-Research 2007-007, 21 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-007.pdf:1.57MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価に対する信頼性向上の観点から、地層処分環境下での放射性核種等の移行評価が重要である。収着は核種移行を遅延させる主要なメカニズムの一つであり、その指標として分配係数(K$$_{d}$$)が用いられる。地層処分システムの性能評価において、このK$$_{d}$$の予測が不可欠で、その予測方法の確立が必要である。本研究では、Cs収着が試料中のイライトにおけるイオン交換反応に支配されるというモデルを幌延堆積岩へのCs収着試験結果に対して適用し、このモデルの適用可能性を検討した。イライトへの収着に関してCsと競争する陽イオン(K$$^{+}$$, NH$$_{4}$$$$^{+}$$, Na$$^{+}$$)とのイオン交換反応に基づき、平衡時の液中Cs濃度をモデルに基づく計算により求めることでK$$_{d}$$を算出した。このK$$_{d}$$について実験値とモデル計算値で比較した。K$$_{d}$$のCs濃度依存性については、平衡Cs濃度が高くなるとK$$_{d}$$値が減少する実験結果をモデル計算で説明できた。しかし、K$$_{d}$$の実験値と計算値には一桁程度の差が認められた。

論文

深部地下環境下における核種移行データの取得及びデータベースの整備

吉川 英樹; 柴田 雅博; 笹本 広; 飯島 和毅; 佐藤 治夫; 北村 暁; 石寺 孝充; 藤原 健壮; 黒澤 進; 夏 暁彬; et al.

放射性廃棄物安全研究年次計画(平成13年度$$sim$$平成17年度)研究成果報告集, p.153 - 170, 2006/03

地層処分の安全評価に用いるデータの信頼性向上に資するため、地層処分の安全評価に必要となる深部地下環境下での熱力学的基礎データ,核種挙動評価データ等の取得を行うとともに、国際的な最新情報の調査・評価を実施し、情報をデータベース化した。

論文

Selenium sorption in a sedimentary rock/saline groundwater system and spectroscopic evidence

夏 暁彬; 亀井 玄人; 飯島 和毅; 柴田 雅博

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.932, p.933 - 941, 2005/09

地層処分環境を模擬した低酸素雰囲気還元条件下で、幌延産の堆積岩及び地下水を用いて、Seの収着実験を行った。更に、XANESによる堆積岩に収着したSeの酸化数を調べた。これらの結果からSeの収着に影響を及ぼす要因は、堆積岩石中に含まれる黄鉄鉱の酸化により生成した鉄酸化物及び地下水中の有機物であることが考察された。収着したSeの酸化数はほとんどSeの0価であった。

論文

A Systematic Study on Cesium Sorption on a Sedimentary Rock towards Reliable Safety Assessment Methodology for HLW Disposal

夏 暁彬; 柴田 雅博; 北村 暁; 亀井 玄人

6th Int Conf on Nuclear and Radiochemistry (NRC-6), p.779 - 781, 2004/08

None

報告書

緩衝材中の鉄イオン及びネプツニウムイオンの拡散挙動

有馬 立身*; 出光 一哉*; 夏 暁彬; 石寺 孝充; 飯島 和毅

JNC TY8400 2004-005, 59 Pages, 2004/05

JNC-TY8400-2004-005.pdf:1.3MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において,より信頼性の高い安全評価を実施するためには,還元環境下,オーバーパック材腐食生成物共存下でのデータ取得が必要不可欠である。本研究では,In-diffusion法によるベントナイト中の拡散試験を行い,信頼性の高いNpの見かけの拡散係数を取得するとともに,炭素鋼をベントナイトに接触させ,鉄腐食生成物の移行挙動を調べた。また,腐食炭素鋼共存下においてNpを拡散させ,Npの拡散挙動に及ぼす鉄腐食生成物の影響を評価した。その結果,炭素鋼から鉄はFe$$^{2+}$$イオンの形態でモンモリロナイト層間のナトリウムを押し出しながら移動していると考えられた。炭素鋼の腐食により生成したFe$$^{2+}$$イオンが炭素鋼-ベントナイト接触面に蓄積されると,腐食はFe$$^{2+}$$イオンの接触面からの流出速度に律速されると考えられ,ベントナイト乾燥密度が大きいほどFe$$^{2+}$$イオンの流出速度が大きくなり,腐食の進行も速くなると考えられた。また,還元環境において,炭素鋼の腐食速度は0.1 micro m/y程度と推測され,第2次取りまとめにおける設定値20 micro m/yと比べてかなり小さな値となった。一方,Npの拡散挙動に関しては,炭素鋼共存下及び非共存下のどちらにおいても,ベントナイト中の濃度分布は速い移行挙動を示す部分と遅い移行挙動を示す部分が観察された。この移行の遅い部分はNp(IV)の拡散,速い部分はNp(V)の拡散と考えられ,見かけの拡散係数はそれぞれ10$$^{-15}$$$$sim$$10$$^{-14}$$m$$^{2}$$/s及び10$$^{-13}$$$$sim$$10$$^{-12}$$m$$^{2}$$/sであった。また,炭素鋼共存下ではその腐食により強い還元環境が作り出され,Np(V)に比べて溶解度が低く拡散速度の遅いNp(IV)の存在割合が増加するため,ベントナイト中へのNpの移行が抑制されると考えられた。

論文

Corrosion of Carbon Steel in Compacted Bentonite and its Effect on Neptunium Diffusion under Reducing Condition

夏 暁彬; 石寺 孝充; 有馬 立身*; 稲垣 八穂広*

Conference of the European Clay Group Association (EUROCLAY2003), p.290 - 291, 2003/00

環境条件下ベントナイト中炭素鋼の腐食および腐食生成物に及ぼすNpのベントナイト中の拡散を調べた。還元条件下炭素鋼無酸素腐食が発生し、強い還元環境を保つ、Npの移行を遅らせることが明らかになった。

口頭

圧縮ベントナイト中における鉄腐食生成物の存在形態

石寺 孝充; 夏 暁彬; 出光 一哉*; 菊池 芳郎*

no journal, , 

腐食させた炭素鋼を圧縮ベントナイトに接触させ、ベントナイト中へ移行した鉄腐食生成物の存在形態を調べた。その結果、炭素鋼付近では非晶質の2価の水酸化物として、炭素鋼から離れるに従って3価の水酸化物として鉄腐食生成物は存在しているものと考えられた。

口頭

幌延深地層研究計画; 地下水中の有機物に関する研究の現状

濱 克宏; 國丸 貴紀; 夏 暁彬; 長尾 誠也*

no journal, , 

原子力機構が北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画のうち、研究対象としている新第三紀堆積岩中の地下水に溶存している有機物に関する研究の現状を報告する。

口頭

堆積岩に対するCs収着挙動のモデル化

土井 玲祐; 夏 暁彬; 柴田 雅博; 北村 暁; 吉川 英樹

no journal, , 

地層処分環境下での放射性核種等の移行評価が重要で、収着は核種移行を遅延させる主要なメカニズムの一つである。その指標として分配係数(K$$_{d}$$)が用いられ、このK$$_{d}$$の評価が不可欠で、その評価方法の確立が必要である。本研究では、幌延堆積岩へのCs収着試験結果のモデル化を実施した。幌延堆積岩中のイライトにはほかの粘土鉱物にはない結合力の強いサイトがあるのでイライトでのイオン交換がCs収着を支配する。そこで、Cs収着がイライトでのイオン交換反応に支配されるとしたモデルを適用した。液中陽イオン濃度,固液比は実験と同条件とし、イライトへの収着に関してCsと競争する主要な陽イオン(K$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, NH$$_{4}$$$$^{+}$$)とのイオン交換反応に基づき、平衡時の液中Cs濃度を地球化学計算コードPHREEQCにより求めK$$_{d}$$を算出した。このK$$_{d}$$について実験値とモデルを比較,検討した。K$$_{d}$$のCs濃度依存性については、平衡Cs濃度が高くなるとK$$_{d}$$値が減少するという実験結果をモデル計算で説明できた。しかし、K$$_{d}$$の実験値と計算値には一桁以内の差が認められた。実験で求めたイライト含有率の不確実性がこの差異の原因の一つと考えられる。

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