Positron annihilation lifetime spectroscopy investigation of thermal aging effect for the mechanical properties of hydrogen-absorbed tantalum

石島 暖大; 横山 賢一*; 上野 文義; 阿部 仁

Materials Transactions, 63(4), p.592 - 599, 2022/04

https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2021244

水素を吸収したタンタル(Ta)における空孔-水素クラスター生成の挙動と機械的特性に及ぼす熱時効の影響を、陽電子消滅寿命分光法(PALS)と引張試験によって調べた。PALSの結果から、200C以上の時効では815個の空孔を含む空孔クラスターが発生し、300Cの時効では3時間および6時間充電した試料で空孔-水素クラスターが発生した。また、これらの熱時効条件ではTaの熱時効による延性低下が確認された。これらの結果から、熱時効においてTaに固溶しているHは空孔-水素クラスターを生成し、変形時の転位移動を抑制することで、延性低下を引き起こしていることが推察された。

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2014年度

渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重*; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; 西村 朋紘; et al.

JAEA-Review 2015-034, 175 Pages, 2016/03

JAEA-Review-2015-034.pdf:8.13MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2014年4月から2015年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原子力発電所事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

Spatial distribution of radionuclides in seabed sediments off Ibaraki coast after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

永岡 美佳; 横山 裕也; 藤田 博喜; 中野 政尚; 渡辺 均; 住谷 秀一

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1305 - 1308, 2015/02

https://doi.org/10.1007/s10967-014-3633-9

東京電力福島第一原子力発電所事故により、さまざまな種類の放射性核種が大気や海に放出され、それらは核燃料サイクル工学研究所周辺にも到達した。そのため、海底土中のCs, Cs, Sr及びプルトニウム同位体濃度の測定を行い、周辺環境における事故影響を調査した。海底土中のCs濃度は6.1300Bq/kg・乾の範囲であり、Cs /Cs放射能比は0.480.77の範囲であった。また、今回採取した最北地点(北茨城市沖)でCs濃度は一番高く、その濃度は文部科学省が公表している値と同様であった。

Mesoscopic structures of vermiculite and weathered biotite clays in suspension with and without cesium ions

元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 小川 紘樹*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Langmuir, 30(50), p.15127 - 15134, 2014/12

https://doi.org/10.1021/la503992p

The effect of cesium (Cs) adsorption on the mesoscopic structure of the clay minerals vermiculite and weathered biotite (WB) in suspensions was elucidated by small-angle X-ray scattering (SAXS). The clay minerals form multilayered structures and the Cs cations are strongly adsorbed in the interlayer space of the soil clays, in particular vermiculite and WB. SAXS was used to monitor the relationship between Cs adsorption at the clay interlayers and the structural changes at length scales from 0.1 to 100 nm. The variation in the distance between the neighboring clay sheets and the spatial arrangement of the clay sheets with and without Cs were clarified. Our quantitative analyses revealed that the number of stacked layers of pure vermiculite was decreased by Cs addition, whereas that of WB increased. Moreover, the average distance between the neighboring layers of vermiculite in suspension was larger than that of WB, which reflects the different conditions of Cs intercalation. These findings provide fundamental insights that are important for predicting the environmental fate of radioactive cesium in contaminated regions and for developing methods for extracting cesium from soil.

Collective structural changes in vermiculite clay suspensions induced by cesium ions

元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 西辻 祥太郎*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Scientific Reports (Internet), 4, p.6585_1 - 6585_6, 2014/10

https://doi.org/10.1038/srep06585

Following the Fukushima Daiichi nuclear disaster in 2011, Cs radioisotopes have been dispersed over a wide area. Most of the Cs has remained on the surface of the soil because Cs is strongly adsorbed in the interlayer spaces of soil clays, particularly vermiculite. We have investigated the microscopic structure of an aqueous suspension of vermiculite clay over a wide length scale (0.1-100 nm) by small-angle X-ray scattering. We determined the effect of the adsorption behavior of Cs on the structural changes in the clay. It was found that the abruption of the clay sheets was induced by the localization of Cs at the interlayer. This work provides important information for predicting the environmental fate of radioactive Cs in polluted areas, and for developing methods to extract Cs from the soil and reduce radioactivity.

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2011年度

住谷 秀一; 渡辺 均; 中野 政尚; 竹安 正則; 中田 陽; 藤田 博喜; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 水谷 朋子; 永岡 美佳; et al.

JAEA-Review 2013-009, 195 Pages, 2013/06

JAEA-Review-2013-009.pdf:3.35MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2011年4月から2012年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気,海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が一部の試料にみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価、再処理施設主排気筒ダクトの貫通孔の確認に関する線量評価結果について付録として収録した。

Observation of ion cyclotron emission owing to DD fusion product H ions in JT-60U

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.S2067_1 - S2067_4, 2010/12

https://doi.org/10.1585/pfr.5.S2067

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

簡易型非破壊測定装置による放射性廃棄物のPu含有量測定試験,1

小野 洋輔; 横山 仁志*; 渡辺 直樹; 宮内 正美; 周治 愛之; 塩田 行人; 大代 操

no journal, , 

プルトニウム燃料施設から発生する放射性廃棄物はPuを含んでおり、国際原子力機関の査察下に置かれている他、核物質防護等の観点から厳格に保管管理されている。このためPu系廃棄物のPu含有量を迅速かつ正確に把握することは、極めて重要である。Pu系廃棄物の管理を合理的に行うため、新たに簡易型廃棄物非破壊測定装置(PWAS)を考案し、その特性試験を行った。その結果、PWASは計量管理機器であるWCASと同様にPu含有量とReal Rateの相関関係が直線的であることを確認した。これによりPu含有量の測定においてPWASが適用できるという見通しを得た。

バーミキュライト及び風化黒雲母懸濁液のナノ-メソ構造とセシウムイオンの吸着挙動; X線・中性子小角散乱法で明らかにできること

元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 西辻 祥太郎*; 矢板 毅; 小林 徹; 鈴木 伸一

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により環境中へ放出された放射性セシウムが、福島県を中心に広範な地域に対して環境汚染をもたらした。地表の放射性セシウムは、水を介して拡散し、土壌に吸着しているが、その中でも特に風化黒雲母・バーミキュライトといった特定の粘土鉱物に濃縮され、強くとり込まれることが明らかにされている。粘土鉱物中へのセシウムイオン吸着メカニズムの検討は、X線回折法やX線吸収微細構造法、顕微鏡観察などを用いてこれまでに数多くの報告がされているが、粘土鉱物のナノ-メソスケールの構造を明らかにして、イオンの吸着挙動との関係を定量的に報告した例はほとんどない。そこで我々は、X線小角散法を用いて、バーミキュライト・風化黒雲母/セシウム懸濁液の構造解析を行い、セシウムイオンの吸着に伴う粘土鉱物の構造変化を観察した。その結果、バーミキュライトのある場所に放射性セシウムイオンが1個だけ吸着すると、その隣にもセシウムや化学的性質の類似したイオンが吸着しやすくなるため、特定の粘土層に多くのセシウムイオンが取り込まれることを明らかにした。さらに、粘土層に入ったセシウムは、粘土の酸素と直接結合し、層の反対面では、負の電荷が弱まることから剥離が生じやすくなる。このことにより二つの粘土層がはがれ、それぞれの粘土層の表面にもセシウムが吸着しやすくなり、バーミキュライトに対して、次々とセシウムイオンが吸着していくことを解明した。

水素吸収したTa-Zr合金の水素脆化挙動に及ぼす時効の影響

金田 智寛*; 横山 賢一*; 石島 暖大; 上野 文義; 阿部 仁

no journal, , 

使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、TaとZrは水素ぜい化を生じやすい事が知られている。一方、接合部ではTaとZrは合金化しており、どちらの水素ぜい化特性に強く影響されるか明らかでは無い。そこで本研究では、Ta-Zr合金の水素ぜい化挙動を明らかにすることを目的とし、0.9%NaCl水溶液中で電気化学的手法により水素を吸収させたTa-50at%Zr合金について吸収された水素の状態、合金の機械的特性の変化、および破壊挙動を検討した。X線回折により水素吸収後合金中にZr水素化物が生成していることが確認された。また、Ta-Zr合金は引張試験で水素吸収による延性低下は示さなかった。一方で、引張試験後の電子顕微鏡観察により試験片表面ではZr水素化物に起因するぜい性割れが観察された。これは、表面でZrに水素が優先的に吸収され、内部まで水素が到達難にくいことを示すものであると考えられる。また、Ta-Zr合金はZrの水素ぜい化特性により強い影響を受けることを示唆すると考えられる。