Numerical simulation method using a Cartesian grid for oxidation of core materials under steam-starved conditions

山下 晋; 佐藤 拓未; 永江 勇二; 倉田 正輝; 吉田 啓之

Journal of Nuclear Science and Technology, 60(9), p.1029 - 1045, 2023/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2022.2162996

We newly developed a detailed simulation method for the oxide layer growth/recession under steam-starved conditions using computational fluid dynamics (CFD) methodologies to elaborate the understanding of failure conditions of fuel assemblies during severe accidents. The new method uses the concept of the distance function in a Cartesian grid and is implemented in the original multiphase/multicomponent CFD code named JUPITER (JAEA Utility Program for Interdisciplinary Thermal-hydraulics Engineering and Research). A distance calculation of the normal direction from the interface is generally difficult in a Cartesian grid. However, the distance function can give a distance normal to the surface of materials by referring to the value of the function. Thus, the growth/recession calculations, which require the distance normal to the interface, become very easy. We checked the availability of JUPITER, considering these models against the verification and validation problems. As a result, we confirmed that JUPITER gives good results, which may contribute to understanding the progress of core degradation under steam-starved conditions.

Panel session toward improved communication and engagement with the public after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident; Study reports and discussion with specialists from relevant fields

吉田 浩子*; 黒田 佑次郎*; 河野 恭彦; 内藤 航*; 迫田 晃弘

Journal of Radiation Protection and Research, 46(3), p.134 - 142, 2021/09

https://doi.org/10.14407/jrpr.2020.00283

日本保健物理学会では「福島第一原子力発電所事故後のPublic Understandingの取り組みに関する専門研究会(PU専研)」を設置し、2018年度から2年間にわたり、福島事故後に行われてきたPublic Understanding促進のさまざまな取り組みを収集・解析することにより、事故後の信頼が失われた状況における科学の公衆理解のあり方や専門家はどのような心構えや態度で公衆に対応すべきか等について議論を重ねてきた。本稿では、日本保健物理学会第53回研究発表会(WEB大会)で開催された本専門研究会のパネルセッションを概説する。本セッションは、(1)これまでのPU専研の成果報告、(2)指定発言者として招聘した社会学や倫理の専門家からPU専研の成果報告に対するコメント、(3)PU専研のサブグループリーダー3名と指定発言者2名をパネリストとした議論、(4)ラポータによる報告で構成されていた。

Examples of practical activities related to public understanding of radiation risk following the Fukushima nuclear accident

内藤 航*; 上坂 元紀*; 黒田 佑次郎*; 河野 恭彦; 迫田 晃弘; 吉田 浩子*

Radioprotection, 55(4), p.297 - 307, 2020/10

https://doi.org/10.1051/radiopro/2020086

日本の福島第一原子力発電所事故後、福島県内外において、放射線リスクの公衆理解に関連した多くの実践的活動が実施された。これまでのところ、それら活動において注目すべきアプローチなどは整理されてこなかった。本研究では、福島原子力事故後の放射線リスクの公衆理解に関連した注目すべき実践的活動を整理し、また主にコミュニケーションのアプローチの観点から議論した。いくつかの事例が示すように、さまざまな形で放射線リスクを文脈化・局在化する取り組みがみられ、これら取り組みは実際の経験を通じて、効果的な公衆理解活動の重要な要素であると確認された。被災した住民や放射能測定する市民のようなコミュニティーベースあるいは市民科学的なアプローチは放射線状況の公衆理解に貢献してきたが、倫理的側面や不確かさの扱いなどでいくつかの課題が明らかになった。情報通信技術の時代において、多くの市民・専門家・機関によって、ソーシャルメディアは放射線リスクに関するメッセージを公衆に伝える大衆的プラットフォームとなり、ソーシャルメディアは放射線リスク情報の提供において重要な役割を担うことが実証された。本研究で議論された実践的活動からの知見や教訓は、事故後の復興期において、放射線リスクだけでなく他の化学物質などのリスクの公衆理解の推進、将来の災害への備え、およびリスクコミュニケーション計画の支援に有用であると考えられる。

In situ X-ray observations of pure-copper layer formation with blue direct diode lasers

佐藤 雄二*; 塚本 雅裕*; 菖蒲 敬久; 舟田 義則*; 山下 順広*; 原 崇裕*; 仙石 正則*; 左近 祐*; 大久保 友政*; 吉田 実*; et al.

Applied Surface Science, 480, p.861 - 867, 2019/06

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.03.057

A blue direct diode laser metal deposition system, which uses multiple lasers, was developed to realize a high-quality coating layer with a dense, fine structure and high purity. To clarify the formation mechanism of the pure copper layer, the formation process using a blue direct diode laser system was observed using in situ X-ray observations. The stainless steel 304 substrate melts, generating bubbles in the molten pool at a laser power density of 7.2 10 W/cm and a scanning speed of 3.0 mm/s. At a laser scanning speed of 9.0 mm/s, the bubbles disappear because only a slightly molten pool is formed on the surface of the substrate. The bubble amount and penetration depth depend on the laser input energy with a blue direct diode laser. By controlling the amount of input energy, a copper coating is produced minutely without a weld penetration.

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 勝彦*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

https://doi.org/10.1007/s10751-016-1381-7

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

Domain structure and electronic state in P3HT:PCBM blend thin films by soft X-ray resonant scattering

久保田 正人; 櫻井 岳暁*; 宮寺 哲彦*; 中尾 裕則*; 杉田 武*; 吉田 郵司*

Journal of Applied Physics, 120(16), p.165501_1 - 165501_5, 2016/10

https://doi.org/10.1063/1.4965988

有機薄膜太陽電池を高効率化するためには、適切なドメイン構造形成、並びにその物性評価が重要である。2成分有機分子凝集系の有機太陽電池薄膜で見られる構造や電子状態の特徴を捉えるために、成膜過程に用いる溶媒を変えた試料の放射光実験を行った。ドメインが成長し、分子自体の配向度が高い方が機能性が高いという特徴があることを明らかにした。

Effect of neutron energy and fluence on deuterium retention behaviour in neutron irradiated tungsten

藤田 啓恵*; 湯山 健太*; Li, X.*; 波多野 雄治*; 外山 健*; 太田 雅之; 落合 謙太郎; 吉田 直亮*; 近田 拓未*; 大矢 恭久*

Physica Scripta, 2016(T167), p.014068_1 - 014068_5, 2016/02

https://doi.org/10.1088/0031-8949/T167/1/014068

この研究では、鉄イオン(Fe)照射W試料、核分裂反応より発生した中性子を照射したW試料、D-T核融合反応から生成した14MeV中性子照射されたW試料を用い、それらに重水素イオン(D)を照射し、昇温脱離法(TDS)で重水素滞留挙動を評価した。さらに、シミュレーションにより、得られたTDSスペクトルからW中の重水素捕捉サイトの捕捉エネルギーを評価した。実験結果より、Fe照射試料では欠陥が表面付近の浅い領域に集中することが確認された。また照射損傷量増加に伴い原子空孔やボイドが増加し、ボイドがより安定なD捕捉サイトであることが示唆された。核分裂反応中性子照射試料は、Dは主に表面吸着または転位ループによる捕捉により試料中に滞留することがわかった。しかし低損傷量のため、原子空孔やボイドの形成は見られなかった。一方、核融合反応中性子照射試料は他の試料と比較して低損傷量にも関わらず、原子空孔及び原子空孔集合体の形成が示唆された。以上から、照射欠陥の形成及びD滞留挙動は中性子の照射エネルギーに大きく影響を受けることがわかった。

エマルションフローを利用した液・液抽出法によるウラン廃液処理試験

菅田 信博; 大天 正樹; 遠藤 裕治; 吉田 英明; 美田 豊; 長縄 弘親; 永野 哲志; 柳瀬 信之

JAEA-Technology 2015-007, 43 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2015-007.pdf:5.33MB

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターのウラン濃縮施設には、ウラン濃縮技術開発に使用した核不拡散に係わる機微情報を有する遠心分離機が存在している。この遠心機は希硫酸及び水による超音波洗浄等の湿式除染により部品表面へ付着した放射性物質を分離処理し、処理した廃液中のウランを除去することにより、廃液処理後に発生する澱物の放射能濃度を低減させることで、澱物処理が削減できるかの可能性を検討している。このため、平成19年度より原子力基礎工学研究部門と連携を図り、エマルションフロー法によるウラン抽出分離技術の開発を進めてきている。開発したエマルションフロー法を利用した試験装置について、希硫酸及び水の実廃液を用いた試験を行い、基礎試験で確認した性能が得られるかを検証した。

Observation of two fine structures related to the hidden order in the spectral functions of URuSi

吉田 力矢*; 福井 仁紀*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 大川 万里生*; Malaeb, W.*; Shin, S.*; 村岡 祐治*; 横谷 尚睦*

Physical Review B, 85(24), p.241102_1 - 241102_4, 2012/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.241102

The spectral functions of URuSi in the hidden-order state are studied by means of ultrahigh-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy. High signal-to-noise ratio data uncover the existence of two anomalous fine structures. The structures can be explained by neither ordinary bands nor the development of a hybridization of two states. As a possible origin, we suggest the existence of electron-mode coupling in the ordered state.

Development of a sub-MeV X-ray source via Compton backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 637(1, Suppl.), p.S141 - S144, 2011/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.02.042

関西光科学研究所において実施しているマイクロトロン加速器で加速された150MeVの電子ビームとNd:YAGレーザーとを用いた逆コンプトン散乱によるsub-MeV領域のX線発生についての研究の現状を報告する。特にこれまでに実施したX線発生実験と発生X線の高強度化のためのNd:YAGレーザーのパルス圧縮について報告する。