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Wang, Z.; 杉山 智之
Engineering Analysis with Boundary Elements, 144, p.279 - 300, 2022/11
被引用回数：2 パーセンタイル：60.45(Engineering, Multidisciplinary)Numerical simulation of gas bubbles rising in liquid is challenging due to high density and viscosity ratios. This study proposes to separately model the liquid and gas phases by the incompressible Moving Particle Semi-implicit (MPS) method and the Weakly Compressible MPS (WCMPS) method. The liquid-gas phase interface is explicitly represented by a series of discrete nodes. By adequately enforcing the stress balance equation on these moving interface nodes, the MPS and WCMPS methods are coupled. Rather than being treated as the volume force, the surface tension is considered as a pressure jump at the interface. Without applying any smoothing or averaging scheme, the density, viscosity and pressure are discontinuous across the interface. The axisymmetric formulation is directly introduced based on the least squares scheme to save computational cost. In addition, a multi-time step algorithm is proposed so that independent time increments can be adopted for different phases. Furthermore, the particle shifting technique is extended to control the multi-spatial resolution dynamically and maintain the particle distribution quasi-isotropic. Several numerical tests, including hydrostatic pressure problems, droplet deformation and bubble rising benchmark are conducted to show the accuracy, efficiency and stability. Finally, validations are performed using experimental results with wide ranges of Reynolds number and Bond number, which dominate the bubble shape.
Wang, Z.; 杉山 智之
Engineering Analysis with Boundary Elements, 135, p.266 - 283, 2022/02
被引用回数：4 パーセンタイル：58.66(Engineering, Multidisciplinary)The moving particle semi-implicit (MPS) method has great potential in dealing with free surface flow due to its Lagrangian nature. In most cases, the free surface boundary is simply served as the pressure boundary condition. In this paper, an improved MPS method is presented for thermocapillary driven free surface flow. A series of surface nodes explicitly represent the free surface boundary. The normal stress on the free surface provides the Dirichlet pressure boundary condition, while the velocity boundary condition, i.e., Marangoni stress, is enforced through the Taylor series expansion and least squares method. Meanwhile, a quasi-Lagrangian formulation is introduced to avoid particle clustering and the corresponding numerical instability by slightly modifying the advection velocity. The upwind scheme is employed for the convection term to obtain accurate and stable results. A novel constraint scheme with the divergence of provisional velocity is developed for the pressure gradient to enhance stability further. The consistency of the derived generalized boundary condition is firstly verified with a simple convergence test. Then, several numerical tests, including square patch rotation, lid-driven and square droplet oscillation, are simulated to show the improvements. Finally, thermocapillary driven flows in an open cavity without and with buoyancy effect are studied. Good agreements are obtained by comparing with reference simulations taken from literature. Heat transfer characteristics are further investigated for different dimensionless numbers, including the Rayleigh number and Marangoni number.
浅井 志保; 斎藤 恭一*
Biomedical Research on Trace Elements, 28(1), p.1 - 10, 2017/04
放射性物質の定量分析には、一般に、放射線計測器あるいは質量分析計が用いられる。放射性物質のうち、透過力の強い
線放出核種は、非破壊測定が可能であり、化学分離などの前処理なしで測定できる。一方、アルファ線およびベータ線放出核種では、共存する放射性物質が放出するアルファ線やベータ線によって干渉を受けるため、測定前に化学分離によってそれらを除去する。また、質量分析においても、試料中に同重体やその他の干渉元素が共存する場合は、化学分離によって除去してから測定する。しかしながら、こうした化学分離操作は、しばしば煩雑で長時間を要するため、迅速かつ確実に化学分離できる分離材料が求められている。本稿では、放射性物質の測定前処理の迅速化を目的として作製した固相抽出カートリッジについて、その基本分離性能と適用例を紹介する。
Kratz, J. V.*; 永目 諭一郎
The Chemistry of Superheavy Elements, p.309 - 374, 2013/12
An overview over the chemical separation and characterization experiments of the four transactinide elements so far studied in liquid-phases, rutherfordium (Rf), dubnium (Db), seaborg (Sg), and hassium (Hs), is presented. Short introduction on experimental techniques in liquid-phase chemistry, automated rapid chemical separation systems, is also given. Studies of nuclear properties of transactinide nuclei by chemical isolation will be mentioned. Some perspectives for further liquid-phase chemistry on heavier elements are briefly discussed.
Cs released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant升本 順夫*; 宮澤 康正*; 津旨 大輔*; 坪野 孝樹*; 小林 卓也; 川村 英之; Estournel, C.*; Marsaleix, P.*; Lanerolle, L.*; Mehra, A.*; et al.
Elements, 8(3), p.207 - 212, 2012/06
被引用回数：79 パーセンタイル：92.24(Geochemistry & Geophysics)福島第一原子力発電所から放出されたCsの2011年3月から4月における海洋拡散について、5つのシミュレーション結果とほかの利用可能な情報を用いたレヴューを実施した。シミュレーション結果に関する類似点と相違点について述べた。施設から海洋へ直接放出されたCsの量は1から27PBqの幅があったが、5つのモデルでは2から4PBqの範囲であった。今回比較した5つのシミュレーション結果による表層の濃度分布は、いずれも観測による分布をおおむね再現していた。3月末における福島沿岸域の弱い南下流は初期のCsの南への移行に支配的であった。一方4月末はCsは中規模渦のような構造によって沖合へ輸送された。
吉田 善行; Johnson, S. G.*; 木村 貴海; Krsul, J. R.*
Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Vol.2, p.699 - 812, 2006/00
1957年に初版、1986年に第2版が出版された"The Chemistry of the Actinide Elements"の第3版として、"The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements"が出版される。全31章から構成される本書の第6章ネプツニウムを担当した。核的性質,同位体の製造,分離・精製,金属と化合物,溶液化学,錯体化学,分析化学,分光技術などについて詳述した。
藤原 健壮; 小原 幸利*
Advanced Science Research - Advances in Heavy Elem, P. 37, 2004/00
地層処分の安全性を評価するために,アクチニドの溶解度に関するデータの精度向上が必要である。そのためには明確な熱力学データを求める必要がある。よって,今回溶存化学種の確認しやすいpH領域で還元条件下での4価ネプツニウムの溶解度を測定し,ネプツニウム(IV)水和酸化物の溶解度積を求めた。
長尾 誠也; 中口 譲*; 鈴木 康弘*; 平木 敬三*; 藤嶽 暢英*; 小川 弘道
Proceedings of International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements (ICOBTE2001), P. 666, 2001/00
地下水中に溶存する高分子電解質の腐植物質は、放射性核種と錯体を形成するために地下環境における放射性核種の移行性に影響を及ぼす可能性が指摘されている。本研究では、沿岸付近での処分場を想定した場合に必要となる塩水地下水におけるAmと腐植物質との錯体特性を把握するために、塩水地下水から分離精製した腐植物質を用いて錯体実験を行い、分子サイズを基に腐植物質が共存した場合のAmの存在形態を調べた。その結果、pH7
10の人工海水において、腐植物質が存在しない場合には85100%のAmは孔径450nmのフィルターに捕集される粒子態として存在したが、腐植物質が存在する場合には、Amは腐植物質と錯体を形成するために粒子態Amの割合は30~60%と減少することが明らかとなった。また、溶存成分のAmは、主に、分子サイズ3万~1万と5千以下に存在し、フミン酸とフルボ酸により違いは認められなかった。これは、フミン酸とフルボ酸の構造特性が比較的似ているためと考えられる。
今中 麻幸代*; 長尾 誠也; 中口 譲*; 山口 善高*; 鈴木 康弘*; 村上 雅洋*; 平木 敬三*
Proceedings of International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements (ICOBTE2001), P. 662, 2001/00
高分子電解質の有機酸である腐植物質は天然水中に存在し、微量元素との錯形成能が高いために、微量元素の移行性及び分布状況に関与していることが報告されている。したがって、微量元素の移行動態を把握するためには、腐植物質との錯体の特性を検討する必要がある。本研究では、限外濾過法と3次元蛍光分光法とを組み合わせ、銅と地下水フルボ酸との錯体の特徴を分子サイズの観点より検討した。銅とフルボ酸を共存させた場合、フルボ酸の蛍光ピークの強度は約70%減少した。銅の添加前後でフルボ酸の分子サイズはそれほど大きな違いは認められないが、分子サイズ1万以下の画分の蛍光強度は70~80%減少した。添加した銅の大部分はこれらの分子サイズに存在したことから、フルボ酸の蛍光消光は主に分子サイズ1万以下の低分子の構成有機物と銅との錯形成により起こることが明らかとなった。
永目 諭一郎; Zhao, Y.*; 西中 一朗; 大槻 勤*; 谷川 勝至*; 塚田 和明; 末木 啓介*; 市川 進一; 中原 弘道*
1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements; Extended Abstracts, 4 Pages, 1999/00
重・超アクチノイド領域で観測されているbimodal核分裂は、軽アクチノイド領域で見られる対称・非対称核分裂のtwo-mode核分裂と本質的には同じ現象として解釈できることを示す。ただし軽アクチノイド核での対称分裂モードは、非常に伸びた形状で分裂していくが、重アクチノイド領域では分裂片殻効果のため、コンパクトな形状で分裂していく。また広範なアクチノイド領域での核分裂のデータの系統性をもとに超重元素領域での核分裂特性を予測する。
Br
chle, W.*; Andrassy, M.*; Angert, R.*; Eberhardt, K.*; Fricke, B.*; Gregorich, K. E.*; Gnther, R.*; Hartmann, W.*; Heimann, R.*; Hoffman, D. C.*; et al.
1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements; Extended Abstracts, 4 Pages, 1999/00
化合物イオンが金属イオンの酸化状態に大きく依存することで知られている
-HIB(-イソブチル酢酸)とシーボーギウム(Sg)化合物の陽イオン交換挙動を調べた。オンライン実験は、
Cm+
Ne反応で生成する
Sg(
Sg)を対象に行い、6価イオンに対応する溶離液中にSgの壊変に起因する数イベントの線を確認した。これはSgの-HIB溶液中での陽イオン交換挙動が、6族の性質すなわち[Sg
L
]
(L:(CH
)
COHCOO)の化学形を形成していることを示唆している。
Strub, E.*; Brchle, W.*; Eichler, R.*; G
ggeler, H. W.*; Glatz, J. P.*; Grund, A.*; Grtner, M.*; Jger, E.*; Jost, D.*; Kirbach, U.*; et al.
1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements; Extended Abstracts, 4 Pages, 1999/00
硝酸・フッ酸混合溶液を溶離液として104番元素ラザホージウム(Rf)のイオン交換挙動を同族のZr, Hf及び擬4族のThと比較した。特にフッ酸濃度に対する分配係数の変化を観測することで、それぞれの元素のフッ素イオンとの錯イオン形成の傾向を調べた。その結果、RfはZr, HfよりむしろThに近い挙動を示すことがわかった。錯体形成は一般的にイオン半径の影響を大きく受けるため、Rf
のイオン半径がThに近くHfやZrより大きいと考えると相対論拡大効果がアクチノイド収縮より大きな影響を与えている可能性を示す。
阪間 稔*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 市川 進一; 大浦 泰嗣*; 長 明彦; 柴田 理尋*; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 海老原 充*; et al.
1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements; Extended Abstracts, 4 Pages, 1999/00
中性子欠損
Am,
Am及び未知核種
Amの崩壊特性を調べた。これら核種はU(
Li,xn)及びU(Li,4n)反応で合成し、ガスジェット結合型オンライン同位体分離器で質量分離した。Am,Amについては、X/線測定から半減期を9.3
0.7分、3.20.2分と決定した。また、Amについては崩壊に伴い放出される線を検出し、崩壊と電子捕獲崩壊(EC崩壊)の比を決定した。未知核種であるAmは、崩壊連鎖の線を確認し新核種と同定するとともに、線のエネルギーと半減期を決定した。実験で決定した半減期、線エネルギー並びに/EC崩壊確率などについての理論との比較を行い、原子核の安定性について議論した。
Brchle, W.*; Eichler, B.*; Gggeler, H. W.*; Guenther, R.*; Jger, E.*; Jost, D.*; Kratz, J. V.*; 永目 諭一郎; Paulus, W.*; Pershina, V.*; et al.
Proceedings of 1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements, 3 Pages, 1999/00
周期表第4族に属するZr,Hf並びに超アクチノイド元素Rfの塩酸溶液からトリブチルリン酸(TBP)への抽出挙動を調べた。8M HCl/TBP系においてZr, Hf, Rfそれぞれの分配係数は1180, 65,150となりTBPへの抽出はHf
RfZrの順で大きくなるという興味ある結果が得られた。これは元素の周期性だけからは説明できない。したがって、相対論効果を考慮した理論計算に、加水分解と錯形成間の競争過程を導した計算を行うと実験の傾向をよく再現できることがわかった。
新 麻里子; 天野 光; 一政 満子*; 一政 祐輔*; 金子 正夫*
Proc. of Int. Meeting on Influence of Climatic Characteristics upon Behavior of Radioactive Elements, p.236 - 242, 1997/00
植物生理とトリチウムの植物による取込みとの関係を明らかにすることを目的として、トリチウムの安定同位体である重水を用いた放出実験を行い、植物の葉の気孔抵抗、温湿度と植物葉の重水取込量の関係を調べた。温湿度、光量の制御が可能な2.25m
のチャンバー内に重水を水蒸気の形で放出し、内部に置いたラディッシュの葉の生理学的パラメータの測定と葉の自由水中重水濃度の測定を行った。同じ葉について測定した結果では、湿度の高い時に気孔抵抗が低い傾向が見られ、湿度が低くなるに従い、気孔抵抗は高くなる。しかし、放出実験時に測定された気孔抵抗の値は個々の差が大きく、平衡状態の重水の濃度は相対湿度との関係は見られるが、気孔抵抗との関係は明らかでなかった。
Bains, R.S.*; 杉本 純
Engineering Analysis with Boundary Elements, 14, p.267 - 275, 1994/00
被引用回数：4 パーセンタイル：76.68(Engineering, Multidisciplinary)局所的なホットスポットを含む薄肉配管に対する数値解の収束解析を実施した。空間メッシュの細分化に基づいた収束解のパターンが存在する。ホットスポットの近傍で配管内面とホットスポットの温度変化を記述するために温度遷移領域(TTR)を導入した。TTR内の唯一可能な温度場は、BEM法で用いられる内挿関数で表現されるものである。さらに、TTRが薄すぎると数値的な不安定性が起こり、正しくない解を与える場合があることを明らかにした。
板垣 正文; C.A.Brebbia*
Engineering Analysis with Boundary Elements,11, p.39 - 45, 1993/00
エネルギー1群の核分裂中性子源反復計算を境界要素法で実行する際に多重相反法(MRM:Multiple Reciprocity Method)をあてはめた定式化を試みた。第m回目の中性子源反復において核分裂中性子源に関わる領域積分が、多重相反定理の活用により、(m-1)個の境界積分に変換される。この境界積分の実行には零次から(m-1)次の高次基本解が必要であり、2次元問題では高次の変形ベッセル関数を使って記述される。またこの境界積分では、過去の中性子源反復で計算された境界上の中性子束及び中性子流を保存しておく必要がある。ここで示された定式化は2次元問題と3次元問題の両方に適用可能である。この定式化に基づく計算コードが実用になれば、領域内部の情報は全く不必要になり、境界のみを離散化すれば良いことになるので、境界要素法が持つ本来の利点が最大限に活かされることになる。
板垣 正文; C.A.Brebbia*
Engineering Analysis with Boundary Elements,11, p.87 - 90, 1993/00
2次元修正ヘルムホルツ方程式で記述される物理現象を多重相反境界要素法で解く際に必要となる高次基本解を導いた。(L-1)次の基本解をソース項にもつ方程式の第L次基本解は
=A
(kr)
K(kr)の形式をしている。ここにK(-)は第L次の変形ベッセル関数であり、係数AはA=A
/(2Lk
)で与えられて、初期値はA
=1/(2
)である。第L次基本解でこのように表わされることが示される。本報で示される高次基本解導出のプロセスは他の工学問題の微分方程式においても応用し得るものである。なお、修正ヘルムホルツ方程式は、そのまま中性子拡散方程式と同一型式であることが知られており、原子炉解析への応用が考えられる。
板垣 正文; C.A.Brebbia*
Boundary Elements XIV, Vol.1; Field Problems and Applications, p.25 - 38, 1992/00
境界要素法を臨界計算に適用した場合に現れる領域積分項を境界積分に変換する二つの方法、二重相反法と多重相反法について記述する。二重相反法では、核分裂ソース分布をフーリエ級数に展開し、個々の展開項をソースとする拡散方程式の特解を利用して領域積分を等価な境界積分に変換する。必要な展開係数は別の境界積分により自動的に与えられる。多重相反法では中性子源反復の回数に応じた次数の高次基本解を用いて相反定理を繰り返し適用して境界積分のみによる定式化を行う。この方法では境界上の中性子束と中性子流を反復の度に記憶する必要があるが、精度の高い結果が得られやすい。二つの方法とも、本来、中性子束の領域積分の比で与えられる実効増倍率を境界積分のみによる表示とし、計算の効率化を図った。簡単な数値計算例について両者の得失を議論すると共に、今後の開発課題についても触れる。
板垣 正文; C.A.Brebbia*
Engineering Analysis with Boundary Elements, 10, p.345 - 352, 1992/00
被引用回数：9 パーセンタイル：73.19(Engineering, Multidisciplinary)多重相反境界要素法を用いて中性子源反復計算を行う時、ある収束条件が満足されないとまるめ誤差が蓄積していく現象がみられる。この論文はこの数値誤差を除去できる多重相反法の新しい定式化を提案する。上記の収束条件が常に満足されるように中性子拡散方程式をWielandtの原点移動法の考え方に沿って変更する。この場合、境界積分方程式の組立に必要な基本解は、従来法では修正Helmholtz方程式での基本解であったのに対し新しい方法では標準のHelmholtz方程式に対するものとなる。この点を除けば境界積分方程式の型式は新旧で同一である。テスト計算の結果新しい方法によると中性子源反復は急速かつ安定に収束しまるめ誤差の蓄積に伴う数値的不安定現象はもはや見られなくなった。
