地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和6年度)

丹羽 正和; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 中嶋 徹; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; et al.

JAEA-Review 2024-035, 29 Pages, 2024/09

JAEA-Review-2024-035.pdf:1.24MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和6年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(令和4年度)

丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 石原 隆仙; 小川 大輝; 箱岩 寛晶; 渡部 豪; 西山 成哲; 横山 立憲; 小形 学; et al.

JAEA-Research 2023-005, 78 Pages, 2023/10

JAEA-Research-2023-005.pdf:6.51MB

本報告書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和4年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第4期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を進めている。本報告書では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について取りまとめた。

Investigation of the directions of special drawers loaded in ZPPR-9, -10A, -10B, and -10C of JUPITER experiments

横山 賢治; 石川 眞*

International Handbook of Evaluated Reactor Physics Benchmark Experiments (CD-ROM), p.ZPPR-LMFR-EXP-001, 002, 005, 006 - Appendix M, D, G, G, 2023/00

https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_20279/international-handbook-of-evaluated-reactor-physics-benchmark-experiments-irphe

OECD/NEAの国際炉物理ベンチマークハンドブック(IRPhEP)には、JUPITER計画のNa冷却MOX燃料高速炉を模擬した9つのZPPR炉心(ZPPR-9, 10A, 10B, 10C, 13A, 17A, 18A, 18C, 19A)の実験データが炉物理ベンチマーク問題として登録されている。ZPPR炉心のas-builtモデル(幾何形状を忠実に模擬したモデル)を作成するには、ZPPRベンチマーク問題にEXCELファイルとして添付されているAMMモデル(All Master Model)とドロワマスターモデルを使う。通常はこれらのファイルの情報を使うことで完全なas-builtモデルを再現できるが、一つ例外があり、いくつかの炉心の「吸収材安全ロッド(Poison Safety Rod: PSR)」,「シムロッド(Shim Rod)」と呼ばれるナロードロワ(ドロワ:燃料を装荷するための引き出し)については完全には再現できない。これらのナロードロワには、緊急時炉停止や臨界調整のために吸収材を挿入するために片側半分に空隙が設けてある。このため、ナロードロワの方向を決めるためには、空隙がどちらにあるのかをAMMモデルやドロワマスターモデルで明示しなければならない。残念ながら、JUPITER-Iシリーズ炉心(ZPPR-9, 10A, 10B, 10C)では、このナロードロワの方向が区別されていなかった。このため、アルゴンヌ国立研究所(ANL)実験者が作成したオリジナルの実験炉心図や燃料装荷記録から、これらの4つの炉心のナロードロワの方向を調査した。これらの4つの炉心のas-builtモデルを作成できるようにするため、この調査結果に基づいてナロードロワの方向を、これらのベンチマーク問題の新しい付録としてEXCELファイルの形でまとめた。

Direct measurement of the evolution of magnetism and superconductivity toward the quantum critical point

髭本 亘; 横山 淳*; 伊藤 孝; 鈴木 泰雅*; Raymond, S.*; 柳瀬 陽一*

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(49), p.e2209549119_1 - e2209549119_6, 2022/11

https://doi.org/10.1073/pnas.2209549119

量子臨界点近傍においては様々な量子状態が出現し得る。特に非通常型の超伝導の対形成には量子臨界揺らぎが重要な役割を担っているものと考えられている。本論文ではミュオンと中性子を用いて観測したCeCo(InZn)の超伝導状態について報告している。=0.03付近から超伝導状態において磁気秩序が発達する様子が観測され、量子相転移が起こっていることを示している。さらにその転移点において超伝導磁場侵入長の増大が見られており、これらの結果は量子臨界性と超伝導電子対形成の強い相関を示している。

Development of guidelines on radiation protection for the lens of the eye in Japan

横山 須美*; 岩井 敏*; 辻村 憲雄; 橋本 周; 吉富 寛; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 立崎 英夫*; 関口 寛*; 小口 靖弘*; et al.

Proceedings of 15th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-15) (Internet), 8 Pages, 2022/00

https://irpa.net/irpa15/T3.1-O0124.pdf

In Japan, new regulations that revise the eye lens dose limit, operational quantities, and measurement positions for the dose of the lens will be enforced from April 2021. Based on the International and national guidelines, the results of the Radiation Safety Research Promotion Fund of Nuclear Regulatory Authority (NRA), and other studies, the Working Group of Radiation Protection Standardization Committee, the Japan Health Physics Society (JHPS), developed the guideline on the radiation monitoring for the lens of the eye. In July 2020, the guideline was published by the JHPS. The guideline consists of five parts: a main text, explanations, references, three attachments, and twenty-six questions. In the questions, the corresponding answers were prepared, and specific examples were given so that similar issues could be dealt with. In the working group, in particular, time was spent discussing judgment of the criteria of non-uniform exposure and the management criteria set to not exceed the dose limit to the lens. With the development of the guidelines on the radiation monitoring of the lens of the eye, the radiation managers and workers will be able to smoothly comply with revised regulations and optimize radiation protection.

Great achievements of M. Salvatores for nuclear data adjustment study with use of integral experiments

横山 賢治; 石川 眞*

Annals of Nuclear Energy, 154, p.108100_1 - 108100_11, 2021/05

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2020.108100

高速炉のような新型炉の設計において、核特性の予測精度を向上させることは重要な課題である。炉定数調整法(核データ調整法)はこの課題に対する有力な方法論の一つである。炉定数調整法の考え方は1964年に初めて提案されたが、その実用化に向けては長期間に亘って研究が行われている。理論式の確立に約10年間を要したが、実用化に向けては半世紀以上に亘って研究開発が行われている。この分野の研究活動は依然として活発であり、新しい原子炉を開発するためには予測精度の向上が必要不可欠であることを示唆している。2020年3月に逝去されたMassimo Salvatores氏は炉定数調整法の最初の提案者の一人であるとともに、実用化に向けて偉大な貢献を行った研究者である。この分野における同氏の業績をレビューすることは、炉定数調整法の方法論の歴史をレビューすることとほぼ同じことを意味する。われわれはこのレビューがこの分野において今後何を開発すべきかを示唆するものになると期待する。このレビューは、a)炉定数調整法の方法論の確立と、b)実用化に関する成果の二つのテーマで構成される。更に、前者については、炉定数調整法の理論と炉定数調整法の適用必要となる感度係数の数値解法に関する研究の観点からレビューを行う。後者については、積分実験データの利用、不確かさの定量化と設計目標精度の評価、核データ共分散開発の促進の観点からレビューを行う。

高速炉用統合炉定数ADJ2017の作成

横山 賢治; 杉野 和輝; 石川 眞; 丸山 修平; 長家 康展; 沼田 一幸*; 神 智之*

JAEA-Research 2018-011, 556 Pages, 2019/03

JAEA-Research-2018-011.pdf:19.53MB
JAEA-Research-2018-011-appendix1(DVD-ROM).zip:433.07MB
JAEA-Research-2018-011-appendix2(DVD-ROM).zip:580.12MB
JAEA-Research-2018-011-appendix3(DVD-ROM).zip:9.17MB

高速炉用統合炉定数ADJ2010の改良版となるADJ2017を作成した。統合炉定数は、核設計基本データベースに含まれる臨界実験解析等で得られるC/E値(解析/実験値)の情報を、炉定数調整法により実機の設計に反映するためのものであり、核データの不確かさ(共分散)、積分実験・解析の不確かさ、臨界実験に対する核データの感度等の情報と統合して炉定数を調整する。ADJ2017は、前バージョンのADJ2010と同様に、我が国の最新の核データライブラリJENDL-4.0をベースとしているが、マイナーアクチニド(MA)や高次化Puに関連する積分実験データを重点的に拡充した。ADJ2010では合計643個の積分実験データを解析評価し、最終的に488個の積分実験データを採用して統合炉定数を作成した。これに対して、ADJ2017では、合計719個の核特性の解析結果に対する総合評価を行い、最終的に620個の積分実験データを採用して統合炉定数を作成した。ADJ2017は、標準的なNa冷却MOX燃料高速炉の主要な核特性に対してADJ2010とほぼ同等の性能を発揮するとともに、MA・高次Pu関連の核特性に対しては、積分実験データのC/E値を改善する効果を持っており、核データに起因する不確かさを低減することができる。ADJ2017が今後、高速炉の解析・設計研究において広く利用されることを期待する。ADJ2017の作成に用いた積分実験データは、高速炉の炉心設計の基本データベースとして有効活用できると期待される。

The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201714602001

CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種(O, Fe, U, Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。

Model verification and validation procedure for a neutronics design methodology of next generation fast reactors

大釜 和也; 池田 一三*; 石川 眞; 菅 太郎*; 丸山 修平; 横山 賢治; 杉野 和輝; 長家 康展; 大木 繁夫

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/04

Detailed model verification & validation (V&V) and uncertainty quantification (UQ) procedure for our deterministic neutronics design methodology including the nuclear library JENDL-4.0 for next generation fast reactors was put into shape based on a guideline for reliability assessment of simulations published in 2016 by the Atomic Energy Society of Japan. The verification process of the methodology was concretized to compare the results predicted by the methodology with those by a continuous-energy Monte Carlo code, MVP with their precise geometry models. Also, the validation process was materialized to compare the results by the methodology with a fast reactor experimental database developed by Japan Atomic Energy Agency. For the UQ of the results by the methodology, the total value of the uncertainty was classified into three factors: (1) Uncertainty due to analysis models, (2) Uncertainty due to nuclear data, and (3) Other uncertainty due to the differences between analysis models and real reactor conditions related to the reactor conditions such as fuel compositions, geometry and temperature. The procedure to evaluate the uncertainty due to analysis models and uncertainty due to nuclear data was established.

Correlation effect in SrLaRuO studied by soft X-ray photoemission spectroscopy

川崎 郁斗*; 左近 優美*; 藤森 伸一; 山上 浩志; 天谷 健一*; 横山 淳*

Physical Review B, 94(17), p.174427_1 - 174427_7, 2016/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.174427

To clarify how the electronic state of SrLaRuO evolves with La doping, we conducted photoemission (PES) experiments using soft X rays. The spectral shape of the Ru 4-derived peak near the Fermi level changes significantly with increasing . This variation indicates that a spectral weight transfer from the coherent to the incoherent component occurs due to an enhancement of the electron correlation effect. Resonant PES experiments at the La 3 edge have confirmed that there is no significant contribution of the La 5 state in the energy range where the spectral weight transfer is observed. Using the dependence of the photoelectron mean-free path on the photon energy, we subtracted the surface components from the PES spectra and confirmed that the enhancement of the electron correlation effect with La doping is an intrinsic bulk phenomenon. On the other hand, a large portion of the coherent component remains at the Fermi level up to =0.5, reflecting that the Ru 4 state still has itinerant characteristics. Moreover, we found that the PES spectra hardly depend on the temperature and do not exhibit a discernible change with magnetic ordering, suggesting that the temperature variation of the exchange splitting does not follow the prediction of the Stoner theory. The presently obtained experimental results indicate that the electron correlation effect plays an important role in SrLaRuO and that the Ru 4 electrons possess both local and itinerant characteristics.