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論文

Time-of-flight elastic and inelastic neutron scattering studies on the localized 4d electron layered perovskite La$$_5$$Mo$$_4$$O$$_{16}$$

飯田 一樹*; 梶本 亮一; 水野 雄介*; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 星川 晃範*; 吉田 幸彦*; 松川 健*; 石垣 徹*; 河村 幸彦*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 86(6), p.064803_1 - 064803_6, 2017/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:15.72(Physics, Multidisciplinary)

The magnetic structure and spin wave excitations in the quasi-square-lattice layered perovskite compound La$$_5$$Mo$$_4$$O$$_{16}$$ were studied by a combination of neutron diffraction and inelastic neutron scattering techniques using polycrystalline sample. Neutron powder diffraction refinement revealed that the magnetic structure is ferrimagnetic in the $$ab$$ plane with antiferromagnetic stacking along the $$c$$-axis. The inelastic neutron scattering results display strong easy-axis magnetic anisotropy along the $$c$$-axis due to the spin-orbit interaction in Mo ions. The model Hamiltonian consisting of in-plane anisotropic exchange interactions, the interlayer exchange interaction, and easy-axis single-ion anisotropy can explain our inelastic neutron scattering data well. Strong Ising-like anisotropy and weak interlayer coupling compared with the intralayer exchange interaction can explain both the high-temperature magnetoresistance and long-time magnetization decay recently observed in La$$_5$$Mo$$_4$$O$$_{16}$$.

論文

Inelastic and quasi-elastic neutron scattering spectrometers in J-PARC

瀬戸 秀紀; 伊藤 晋一; 横尾 哲也*; 遠藤 仁*; 中島 健次; 柴田 薫; 梶本 亮一; 河村 聖子; 中村 充孝; 川北 至信; et al.

Biochimica et Biophysica Acta; General Subjects, 1861(1), p.3651 - 3660, 2017/01

 被引用回数:21 パーセンタイル:80.69(Biochemistry & Molecular Biology)

1MWクラスのパルス中性子源であるJ-PARCの物質・生命科学実験施設には、23の中性子ビームラインがあり、21台の装置が稼働、建設中である。このうち6台は中性子非弾性、及び、準弾性実験のための装置であり、生命科学研究に大いに寄与するものである。

論文

The Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 河村 聖子; 横尾 哲也*; 中谷 健; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB025_1 - SB025_6, 2011/01

 被引用回数:71 パーセンタイル:92.29(Physics, Multidisciplinary)

4SEASONS is a Fermi chopper spectrometer, which is in operation in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF), J-PARC. It is intended to provide high-efficiency measurement of weak inelastic signals on novel spin and lattice dynamics with thermal neutrons. For this purpose, the spectrometer utilizes the coupled moderator and advanced instrumental design such as an elliptic-shaped converging neutron guide with high-critical angle supermirrors inside, long (2.5 m) position sensitive detectors, and a Fermi chopper feasible for multiple-incident-energy (multi-$$E_{rm i}$$) measurement with the repetition rate multiplication technique. Here we show detailed design of the spectrometer, evaluation of its performance, and some examples of measurements.

論文

動き出したJ-PARC中性子非弾性散乱装置「四季」; 中性子非弾性散乱実験の新規手法の実証

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 横尾 哲也*; 中谷 健; 新井 正敏; 藤田 全基*

固体物理, 45(2), p.79 - 89, 2010/02

近年、世界各国で新たな中性子実験施設の建設や既存の施設の高度化が進められているが、我が国でも日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構によってJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に大強度の核破砕パルス中性子実験施設が建設された。従来世界最高の性能を有していた核破砕パルス中性子源である英国のISISでは陽子ビーム出力が160kWであったのに対し、J-PARCでは1MWとなる予定であり、米国のSNS(1.4MW)と並んで世界有数の中性子実験施設となる見込みである。MLFは2008年5月にいよいよ初めての中性子ビームを生成し、その後も順調に強度を上げ、現在既にISISに匹敵する120kWでの定常運転を行っている。このような時期を迎え、われわれは分解能をそれほど追求しない代わりに、運動量とエネルギーの4次元空間を大強度・高効率で測定可能な非弾性散乱装置の実現を目指してMLFに4次元空間中性子探査装置(通称「四季4SEASONS」)の建設を進めてきた。現在、四季は建設フェイズをほぼ終え、いよいよ本格的な利用フェイズに移行しつつある。そこで、本レビューではこの四季の原理及び仕様について概説した後、最近本装置を用いて実証に成功した新しい非弾性散乱実験手法を紹介する。

論文

Partitioning and transmutation technology in Japan and its benefit on high-level waste management

大井川 宏之; 西原 健司; 横尾 健*

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.434 - 442, 2007/09

日本では高レベル放射性廃棄物(HLW)処分の負担軽減を目指した分離変換技術の研究開発が行われている。将来の核燃料サイクルの廃棄物管理における分離変換技術の導入効果を明確に示すことを目的に、UO$$_{2}$$-LWR, MOX-LWR, MOX-FBRで生じる使用済燃料について、HLWの処分に要する処分場面積を定量的に議論した。解析では、分離プロセスとして、(1)従来型PUREX法,(2)マイナーアクチニド(MA)の核変換,(3)核分裂生成物(FP)の群分離,(4)MAの核変換とFPの群分離の4種類を仮定した。検討の結果、LWRでもFBRでもMOX燃料を用いる場合、処分場面積をUO$$_{2}$$燃料と同程度の広さとするにはMA核変換が必要であることがわかった。また、燃料種類,炉の種類,再処理前冷却期間によらず処分場面積をさらに低減するには、MA核変換とFP群分離を組合せる必要があることを示した。

論文

Parametric survey for benefit of partitioning and transmutation technology in terms of high-level radioactive waste disposal

大井川 宏之; 横尾 健*; 西原 健司; 森田 泰治; 池田 孝夫*; 高木 直行*

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.398 - 404, 2007/03

 被引用回数:19 パーセンタイル:79.3(Nuclear Science & Technology)

高レベル放射性廃棄物(HLW)処分の観点から、分離変換技術の導入効果に関するパラメトリックサーベイを実施した。本研究では、地層処分場面積の削減可能性を導入効果評価の指標とした。評価の結果、マイナーアクチニド(MA)をリサイクルすることで、従来のPUREX法再処理に比べてUO$$_{2}$$-LWRの場合で17-29%、MOX-LWRの場合で63-85%、それぞれ廃棄体定置面積の削減が可能であることがわかった。MOX燃料で効果が大きいのは、長期熱源となる$$^{241}$$Amを回収している効果である。さらに核分裂生成物(FP)を群分離すると、MAリサイクルの場合に比べて、70-80%の面積削減が可能であることがわかった。

論文

Pyrometallurgical production of U-Pu alloy and injection casting of U-Pu-Zr

中村 勤也*; 横尾 健*; 荒井 康夫

Transactions of the American Nuclear Society, 94(1), P. 780, 2006/06

高温冶金法による燃料サイクル技術を応用したU-Pu-Zr三元合金燃料スラグの製造試験を実施した。溶融塩電解精製及び還元抽出で回収したCd-U-Pu合金からCdを蒸留した後のU-Pu合金を原料に用いて、射出成型法によりU-Pu-Zr三元合金スラグを製造した。合金スラグ中の構成元素は、Pu-241の崩壊によって生じたAm-241も含めて均質に分布し、不純物含有量も少なかった。寸法,密度,真直度も製造仕様を満足しており、ここでの製造法は高温冶金法による燃料サイクル技術に適合することが確認できた。また、高速実験炉「常陽」で照射試験を計画しているU-Pu-Zr三元合金燃料スラグ製造の見通しを得た。

論文

Parametric survey on possible impact of partitioning and transmutation of high-level radioactive waste

大井川 宏之; 横尾 健*; 西原 健司; 森田 泰治; 池田 孝夫*; 高木 直行*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

高レベル放射性廃棄物の分離変換技術を導入することによる地層処分場の面積低減効果を、燃料組成や再処理までの冷却期間をパラメータとした幾つかの場合について考察した。マイナーアクチノイド(MA)をリサイクルすることによる処分場面積の低減効果は、MOX軽水炉の使用済燃料を長期間冷却する場合において顕著であることがわかった。これは、長寿命で発熱性の高い$$^{241}$$Amが蓄積していることに起因する。MAに加えて核分裂生成物を分離することで、UO$$_2$$燃料,MOX燃料ともに70-80%の処分場面積低減が期待でき、この効果は再処理及び群分離までの冷却期間には依存しないことがわかった。

論文

Conceptual design on an integrated metal fuel recycle system

佐藤 浩司; 藤岡 綱昭; 中林 弘樹; 北島 庄一; 横尾 健*; 井上 正*

Global 2003; International Conference on Atoms for Prosperity: Upda, 0 Pages, 2003/00

FBRサイクルの実用化戦略調査研究の一環として、38tHM/y処理規模の金属燃料リサイクルシステムについて、経済性、操業性、安全性、環境負荷低減性、核拡散抵抗性等に配慮したシステム設計を実施した。その結果、4対の電極を装荷した大電解槽や続処理方式の陰極処理装置等の採用、質量管理と化学形態管理等を行うことにより、臨界安全性を担保しつつ処理速度の向上が図れる見通しを得た。また、同処理規模の先進湿式リサイクルシステムとのセル、建屋容積、廃棄物発生量の比較により、小型プラントの乾式システムの経済性、環境負荷低減性の観点からの優位性が示された。

報告書

JRR-2の第1次燃料と出力上昇

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.

JAERI 1027, 57 Pages, 1962/09

JAERI-1027.pdf:4.76MB

1961年3月に行われたJRR-2の第1次出力上昇試験全般にわたって記してある。まず第1章に出力上昇の問題となった第1次燃料について、燃料要素の仕様・検査及び問題点と安全性についての検討をした結果を述べてある。この検討に従い、万一燃料被覆破損が生じた場合、でき得る限り早期に発見し、処置を容易にするために破損燃料検出装置を追加設置した。この破損燃料検出装置の検出の方法,装置の内容について第2章に記してある。最後に第3章に実施した第1次出力上昇試験の経過について述べてある。

報告書

JRR-2制御系,冷却系機能試験

神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; 柚原 俊一; et al.

JAERI 1023, 120 Pages, 1962/09

JAERI-1023.pdf:8.67MB

JRR-2原子炉は、1956年11月米国AMF社と契約を結び、1958年4月より建設工事に着手した。建設工事期間には、ほかの報告に見られるように、種々の問題があり、据付組立が完了したのは1959年12月末であった。その後引続き、制御系,冷却系の機能試験が行われた。これはそれらの試験の報告である。

報告書

JRR-2における水・ガスの処理と分析

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; et al.

JAERI 1024, 79 Pages, 1962/08

JAERI-1024.pdf:5.66MB

この報告は、JRR-2が臨海になる前に行った重水ヘリウム系の乾燥及び重水注入と、臨海後1960年11月の3000kWへの第2次出力上昇に至るまでに実施した重水の分析とイオン交換樹脂の重水化,ヘリウムの純化及び二次冷却水の処理について、その問題点とこれを解決するためにとった方法及び実施の経験を、5編にまとめたものである。JRR-2は重水減速冷却型であって、重水は入手が容易でなく、その稀釈あるいは消耗は炉の運転上重大な問題となる恐れがあるので、その炉への注入は臨界前に重水ヘリウム系を十分に乾燥した後慎重に行った。臨界後は重水濃度,pH,不純物,放射性核種等運転上重要なものについて測定を行い、また、精製系のイオン交換樹脂は軽水を重水と置換して取り付けた。ヘリウム系は1960年2月出力上昇に先立って空気とヘリウムを置換し、その後は活性炭吸収装置を内蔵する純化装置により純化を行っている。二次冷却水については腐食による障害を監視しながら処理を実施してきた。以上のような作業を行うことにより、水ガス系にはほとんど問題なく、炉は安全に運転することができた。

報告書

JRR-2の臨界実験と特性測定

JRR-2臨界実験グループ; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.

JAERI 1025, 62 Pages, 1962/03

JAERI-1025.pdf:4.6MB

第2号研究用原子炉JRR-2は、20%濃縮ウランのMTR型燃料を用いた重水減速・冷却の熱中性子研究炉である。この炉の最大熱出力は10MW,平均熱中性子束密度は1$$times$$10$$^{14}$$n/cm$$^{2}$$secである。この論文は昭和35年10月1日、臨界に到達し、翌36年1月末まで実施した各種の特性試験についての報告書である。内容はJRR-2の臨界試験,制御棒の校正,重水上部反射体効果,燃料要素の反応度効果,温度係数等の特性試験,熱中性子束分布の測定と出力の校正について述べてある。これらの実験は、JRR-2管理課並びに技術研究室より特別に編成されたJRR-2臨界実験グループによって実施されたものである。

論文

分離技術の概要「第7回アクチニドと核分裂生成物の分離と核変換に纏わる情報交換会議」OECD/NEA主催

小澤 正基; 横尾 健*

日本原子力学会第18回「分離核変換工学」研究専門委員会, , 

標記会議において発表された論文から、アクチニド及び核分裂生成物の分離技術に関する各国、各研究機関における技術の現状、研究開発動向を纏めた。米国の分離核変換技術への参入・湿式技術の再評価、韓国の乾式分離への取り組み、欧州の湿式分離技術の進展(深化)及び日本の新発想に基づく技術提案などが特筆された。

口頭

U-Pu-Zr合金燃料スラグ製造技術開発,3; U-8.5wt%Pu-10wt%Zrの鋳造試験

中村 勤也*; 横尾 健*; 岩井 孝; 荒井 康夫

no journal, , 

U-Pu-Zr合金を用いる金属燃料は、高速炉実用化候補燃料のひとつである。電力中央研究所と日本原子力研究開発機構は、U-Pu-Zr合金燃料ピンの製造技術を国内技術とし、高速実験炉「常陽」で照射試験を行い、データを取得することを計画している。この度、射出鋳造法によりU-Pu-Zr合金スラグを国内で初めて鋳造した。長さ,外径についてほぼ目標仕様を満足し、組成について上下方向に均一なU-Pu-Zrを得ることができた。

口頭

燃料サイクルシステムの技術総括

船坂 英之; 滑川 卓志; 佐藤 浩司; 難波 隆司; 尾形 孝成; 横尾 健*

no journal, , 

実用化戦略調査研究フェーズ2(2001年度$$sim$$2005年度)では、4つの有力な実用化候補概念(先進湿式法+ぺレット法,先進湿式法+振動充填法(スフェアパック),酸化物電解法+振動充填法(バイパック),金属電解法+鋳造法)を選定し、それらの開発計画を提示することを目標として、5つの開発目標(安全性,経済性,環境負荷低減性,資源有効利用性,核拡散抵抗性)への適合可能性を考慮しつつ、各候補概念の設計検討,それに供するデータを得るための各要素試験を進めてきた。これらの4つのサイクル概念に対して、設計要求をできるだけ満足するような実用化プラントの概念設計研究を実施した。この設計研究をもとに、燃料サイクルコスト,TRU回収率,発生廃棄物量などを評価し、これらを設計要求値と比較することで開発目標への適合可能性を評価し、次に国際協力の可能性を含めた技術的実現性を加味したうえで技術総括を行い、有望な候補概念の選定と重点化の方針を検討した。本報告では、フェーズ2で検討対象とした4つの実用化候補概念の各々に対して、設計したシステムの概要,開発目標への適合可能性,開発の現状と技術的課題を示すとともにとりまとめに向けての評価の現状を紹介する。

口頭

Development of non-oxide (nitride and metal) fuels for future applications

荒井 康夫; 横尾 健*

no journal, , 

我が国では、将来の液体金属冷却炉での利用に向けて、窒化物燃料、金属燃料等の非酸化物系燃料の研究開発が行われている。このうち窒化物燃料は、液体Pb-Bi冷却の長寿命マイナーアクチノイド核変換用加速器駆動システム、金属燃料は液体Na冷却の高速増殖炉での利用がおもに検討されている。これらの燃料の高い重金属元素密度や熱伝導率を利用することによって、酸化物燃料を用いた場合に比較して高性能で安全裕度の高い炉心を構成することができる。窒化物燃料については原子力機構が、金属燃料については電中研がそれぞれ中心となり、国内外の大学や研究機関との協力を利用しつつ、燃料製造技術開発,燃料特性測定,照射挙動評価及び使用済燃料の高温化学処理等に関する研究開発を進めている。講演では、窒化物燃料及び金属燃料に関する最近の研究成果を中心に紹介する。

口頭

U-Pu-Zr合金燃料スラグ製造技術開発,4; U-20wt%Pu-10wt%Zr合金の射出鋳造

中村 勤也*; 尾形 孝成*; 横尾 健*; 岩井 孝; 荒井 康夫

no journal, , 

溶融塩電解槽から回収したPu合金を原料に用いて、U-20wt%Pu-10wt%Zr合金スラグの射出鋳造試験を実施した。品質検査(長さ,直径,密度,真直度,組成)の結果はいずれも、「常陽」照射試験用燃料スラグの目標仕様を満足し、製造条件が適切であることを確認した。

口頭

4SEASONS; A High-intensity chopper spectrometer for inelastic neutron scattering at J-PARC/MLF

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 柴田 薫; 鈴谷 賢太郎; et al.

no journal, , 

4SEASONSはJ-PARC/MLFのパルス中性子源におけるチョッパー分光器の一つである。中程度の分解能($$Delta E/E_i sim 6$$% at $$E=0$$)ながら300meVまでのエネルギー領域で非常に高い検出効率を実現し、高温超伝導体及びその関連物質における新奇なスピン・格子ダイナミクスによって生じる弱い非弾性散乱データを効率的に検出することを目的としている。そのために本分光器は高$$Q_c$$ ($$m=3$$-4)スーパーミラーによる楕円型収束ガイド管を備え、長尺(2.5m)$$^3$$He位置敏感型検出器を真空散乱槽の内部に円筒状に配列するなどの工夫をこらしている。さらに、専用Fermiチョッパー(MAGICチョッパー)による多エネルギー同時測定や$$^3$$Heスピンフィルターを利用した偏極解析にも対応する。4SEASONSの建設は現在進行中であり、2008年12月に利用開始となる予定である。本発表では4SEASONSの設計及び建設の現状について報告する。

口頭

チョッパー分光器「四季」の現状

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

「四季」はJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。今年度後半からの供用開始に向けて現在建設が急ピッチで進められ、9月には一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況を9月のビーム実験の結果も交えながら報告する。

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