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眞田 幸尚; 御園生 敏治; 尻引 武彦*
海洋理工学会誌, 27(2), p.37 - 44, 2023/12
本稿では、福島第一原子力発電所事故後に実施された海洋モニタリングの概況、USVの開発・運用経験、今後の原子力防災のためのツールとしての無人船舶の適用可能性などについてまとめた。海水で0.01Bq/L以下、海底土で10Bq/L以下。このような環境放射線モニタリングに使用するため、3機のUSVの運用試験を継続的に行っている。これらのUAVは、性能に応じて、海水サンプリング、海底土壌表層の直接測定、海底土壌サンプリングへの利用を視野に入れ、開発を進めている。今後の原子力発電所事故に備え、USVの開発促進が必要である。
佐藤 一憲; 吉川 信治; 山下 拓哉; 下村 健太; Cibula, M.*; 溝上 伸也*
Nuclear Engineering and Design, 414, p.112574_1 - 112574_20, 2023/12
Based on the updated knowledge from plant-internal investigations, experiments and computer-model simulations until now, the in-vessel phase of Fukushima-Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 was analyzed using the MAAP code. In Unit 3, it is considered that ca. 40 percent of UO
fuel was molten when core materials relocated to the lower plenum of the reactor pressure vessel. Initially relocated molten materials would have been fragmented by mixing with liquid water, while solid materials would have relocated later on. With this two-step relocation, debris in the lower plenum seems to have been permeable for coolant, thus debris seems to have been once cooled down effectively. Although the present MAAP analysis seems to slightly underestimate core-material oxidation during the relocation period, this probable underestimation was compensated for by an existing study that was considered more reliable, so that more realistic debris conditions in the lower plenum could be obtained. Probable debris reheat-up behavior was evaluated based on interpretation of the pressure data. This evaluation predicted that the fuel debris in the lower plenum was basically in solid-phase at the time when it relocated to the pedestal. With this study, basic validity of the former prediction of the Unit 3 accident progression behavior was confirmed, and detailed boundary conditions for future studies addressing the later phases were provided.
Po retention factors for cooking, decay loss and maricultureJohansen, M. P.*; Carpenter, J. G.*; Charmasson, S.*; Gwynn, J. P.*; McGinnity, P.*; 森 愛理; Orr, B.*; Simon-Cornu, M.*; Osvath, I.*
Journal of Environmental Radioactivity, 268-269, p.107243_1 - 107243_10, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0Po has been identified as one of the main contributors to ingestion doses to humans, particularly from the consumption of seafood. The amount of Po activity concentration data for various types of seafood has increased greatly in recent times. However, to provide realistic seafood dose assessments, most Po data requires correction to account for losses that can occur before the seafood is actually consumed. We develop generic correction factors for the main processes associated with reduction of Po in seafood - leaching during cooking, radioactive decay between harvest and consumption, and sourcing from mariculture versus wild-caught. When seafood is cooked, the overall mean fraction of Po retained is 0.74 for all cooking and seafood types, with the means for various seafoods and cooking categories ranging from 0.56 to 1.03. When considering radioactive decay between harvest and consumption, the overall mean fraction remaining is 0.81 across all seafood preservation/packaging types, with estimates ranging from 0.50 (canned seafood) to 0.98 (fresh seafood). Regarding mariculture influence, the available limited data suggest marine fish and crustaceans raised with processed feed have about one order of magnitude lower Po muscle content than wild-caught seafood of the same or similar species, although this ratio varies. Overall, this study concludes that Po activity concentrations in seafood at the time of ingestion may be reduced to only about 55% compared to when it was harvested. Therefore, correction factors must be applied to any data derived from environmental monitoring in order to achieve realistic dose estimates. The data also suggest lower Po ingestion doses for consumers who routinely favour cooked, long shelf-life and farmed fish/crustaceans. However, more data is needed in some categories, especially for cooking of molluscs and seaweed, and for the Po content in all farmed seafood.
渡部 創; 高畠 容子; 小木 浩通*; 大杉 武史; 谷口 拓海; 佐藤 淳也; 新井 剛*; 梶並 昭彦*
Journal of Nuclear Materials, 585, p.154610_1 - 154610_6, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02Treatment of spent scintillation cocktail generated by analysis of radioactivity is one of important tasks for management of nuclear laboratories. This study proposed a procedure consists of adsorption of radioactivity and solidification of residual liquid wastes, and fundamental performance of each step was experimentally tested. Batch-wise adsorption showed excellent adsorption performance of Ni onto silica-based adsorbent, and chelate reaction was suggested as the adsorption mechanism by EXAFS analysis. Alkaline activate material successfully solidified the liquid waste, and TG/DTA and XRD analyses revealed that the organic compounds exist inside the matrix. Only 1% of the loaded organic compounds were leaked from the matrix by a leaching test, and most of the organic compounds should be stably kept inside the matrix.
Pb and 
Bi in proton-induced reactions near 100 MeV岩元 大樹; 明午 伸一郎; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 八島 浩*; 西尾 勝久; 杉原 健太*; 
elik, Y.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 544, p.165107_1 - 165107_15, 2023/11
入射陽子エネルギー200MeV以下の中性子生成に関する二重微分断面積(DDX)データの不足は、加速器駆動核破砕システム(ADS)の研究開発などの技術応用における核破砕モデルの検証を妨げている。本研究では、このエネルギー領域におけるADS核破砕ターゲット材料のDDX実験データを取得し、解析予測との比較を通じて核破砕モデルに関する課題を明らかにすることを目的とした。実験は、京都大学のFFAG加速器を用いて行った。100MeV領域のPbとBiの陽子入射核反応に対するDDXを飛行時間法を用いて30
から150の角度範囲で測定した。得られたDDXをモンテカルロ法に基づく種々の核破砕モデル及び評価済み核データライブラリによる計算結果と比較した。DDXの測定値と核破砕モデル及び評価済み核データライブラリに基づく解析値を比較した結果、CEM03.03モデルが実験値に最も近い一致を示した。さらに、100MeV領域における陽子入射中性子生成DDXの再現性向上のために対処すべき複数の課題を明らかにした。
休石 美佐*; Masoudi, P.*; 西村 拓*; 越智 康太郎; Ye, X.*; Aldstadt, J.*; Komissarov, M.*
Radiation Measurements, 168, p.106978_1 - 106978_16, 2023/11
本研究では、福島県の森林内の落葉及び常緑樹の直下で、可搬型及びバックパック式シンチレーション検出器を用いて空間線量率分布を調査した。地形の特徴が空間線量率に及ぼす影響を評価するために、5つの地形パラメータに対して、多変量適応回帰スプライン(MARS)による検討を行った。森林内の空間線量率分布は不均一であり、時間の経過と共に、空間線量率が1
Sv/h以上変動していた。これは、地面の湿潤度などのパラメータが影響していることが示唆された。全てのパラメータに対するMARSモデルの決定係数(R
)は、0.54又はそれ以上であった。空間線量率と土壌汚染レベルに対する地形の影響が一致しているかどうかを議論するために、現場で測定された空間線量率と土壌中放射性セシウムの深度分布から推定された空間線量率を比較した。土壌試料から推定される空間線量率は、ほとんどが現場での測定値の範囲内であった。
谷口 武士*; 磯部 一夫*; 今田 省吾*; Eltayeb, M. M.*; 赤路 康朗*; 中山 理智; Allen, M. F.*; Aronson, E. L.*
Science of the Total Environment, 899, p.165524_1 - 165524_13, 2023/11
乾燥地の生態系は強度の乾燥と適度な降水の季節的なサイクルを経験する。乾燥地の植物は典型的にはパッチ状に分布しており、多くは繰り返す乾湿ストレスを生き抜くために根の内生微生物と共生している。群集合体は多くのシステムで見出されているが、乾燥地における機能微生物によるコロニー形成や季節の移り変わりとの関係は不明である。ここでは、米国南西部の高温砂漠における乾季と雨季の根の内生微生物分類群、およびその根のコロニー形成と関連した形質を調べた。5種類の砂漠性低木について、16S rRNAおよびITSの遺伝子プロファイリングを行い、内生微生物系統の季節変化を分析した。また、微生物形質との関係における中立的な群集モデルへの適合度を評価した。夏には、属特異的ではないものの、放線菌(グラム陽性菌)が増加した。真菌類では、夏に糸状菌が選択的に増加した。冬期には、窒素固定や植物成長促進を行うグラム陰性菌属が増加した。中立モデル解析の結果、内生細菌については確率的な影響が強いが、菌類については特に夏季に弱い影響が見られた。中立モデルで予測された頻度よりも高い頻度を示した分類群は、環境適応性と共生形質を共有していたが、病原性真菌の頻度は予測値以下であった。これらの結果は、細菌と真菌の群集形成が異なる制御を受けていることを示唆している。細菌群集は、乾燥に対する細菌の反応(反応形質)と植物に対する有益な効果(効果形質)を介して、確率的および決定論的なプロセスの影響を受けていた。菌類については、夏期に菌根菌が植物によって選択された。乾季と雨季の両方で植物による有益な微生物の制御が行われていることから、この砂漠の自然生態系には植物-土壌の正のフィードバックが存在することが示唆された。
段野下 宙志*; 長谷川 寛*; 樋口 翔*; 松田 広志*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 梅澤 修*
Scripta Materialia, 236, p.115648_1 - 115648_5, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01Work-hardening behavior of a lath martensitic Fe-18Ni alloy during tensile deformation is discussed based on the Taylor's equation. The dislocation characteristics are monitored using in situ neutron diffraction. In the specimens of as-quenched (AQ) and tempered at 573 K (T573), the dislocations are extremely dense and randomly arranged. The dislocations in AQ and T573 form dislocation cells as deformation progresses. Consequently, a composite condition comprising cell walls and cell interiors is formed, and the coefficient 
in the Taylor's equation increases. Cells are already present in the specimen tempered at 773 K (T773), which has a low dislocation density and a large fraction of edge-type dislocations. As deformation continues, the dislocation density of T773 increases, its cell size decreases, and its composite condition become stronger. Simultaneously, the edge-type dislocation fraction decreases, keeping unchanged. Thus, both the dislocation arrangement and character affected , thereby affecting the work-hardening behavior.
reduction and salicylic acid decomposition杉田 剛; 森 勝伸*; 下山 巖
Applied Clay Science, 243, p.107074_1 - 107074_8, 2023/10
粘土鉱物のサブグループである黒雲母をCaClで熱処理することにより、光触媒に変換することを検討した。熱処理後に得られた反応生成物の組成,構造、および6価クロムとサリチル酸(SA)に対する光触媒活性を検討した。黒雲母とCaClの混合物を600Cまで加熱すると黒雲母の結晶構造が保持され、700Cまで加熱すると黒雲母から八面体ワダライト結晶への相変態が起こった。単位表面積あたりの6価クロムの光触媒還元率およびSAの光触媒分解効率は、処理温度の上昇とともに大きく増加した。また、熱処理後に黒雲母構造を保持した試料でも一定の光触媒活性を示したことから、この方法は他の一般的な天然材料から光触媒を調製する場合にも適している可能性がある。
Vauchy, R.; 廣岡 瞬; 渡部 雅; 横山 佳祐; 村上 龍敏
Journal of Nuclear Materials, 584, p.154576_1 - 154576_11, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Multidisciplinary)The room temperature lattice parameters of stoichiometric U1-yAmyO uranium-americium mixed oxides were re-evaluated at the light of our hybrid crystallographic model. The complex charge compensation mechanisms that take place in this solid solution were also considered to shed light on the available experimental unit-cell values.
H hypernucleus using in-flight 
He
H reaction赤石 貴也; 橋本 直; 谷田 聖; 他35名*
Physics Letters B, 845(10), p.138128_1 - 138128_4, 2023/10
We present a new measurement of the H hypernuclear lifetime using in-flight 
+ He 
H + 
reaction at the J-PARC hadron facility. We demonstrate, for the first time, the effective selection of the hypernuclear bound state using only the 
-ray energy decayed from . This opens the possibility for a systematic study of isospin partner hypernuclei through comparison with data from (, 
) reaction. As the first application of this method, our result for the H lifetime, 
, is one of the most precise measurements to date. We are also preparing to measure the lifetime of the hypertriton (
H) using the same setup in the near future.
美崎 慧*; 三輪 寛子*; 伊藤 孝; 吉田 健文*; 長谷川 慎吾*; 中村 由紀奈*; 徳竹 駿太*; 高畠 萌*; 下村 浩一郎*; Chun, W.-J.*; et al.
ACS Catalysis, 13(18), p.12281 - 12287, 2023/09
The direct alkylation of benzenes with simple alkanes is one of the ideal processes for the production of alkylbenzenes. We demonstrated that Pd nanoparticles on the outer surface of H-ZSM-5 are efficient catalysts for direct alkylation. The reaction proceeds through the activation of an alkane on the acid sites present inside the zeolite pores. This process is followed by the nucleophilic addition of an arene to the activated alkane. The spillover of the abstracted hydrogen atoms from the acid sites to the Pd nanoparticles on the outer surface accelerates recombination to H
. A maximum toluene conversion of 58.5% and selectivity of 95.6% for the alkylated products are achieved when toluene is reacted with 
-heptane. 
-selective alkylation is achieved, due to the effect of the pore size of H-ZSM-5. The 
SR study of muonium, a pseudo-isotope of hydrogen, in aluminosilicates suggested that the formation of atomic hydrogen is possible and its lifetime is in the sub-microsecond range or longer, which is long enough for chemical reactions.
titanium alloys strong and ductileChong, Y.*; Gholizadeh, R.*; Guo, B.*; 都留 智仁; Zhao, G.*; 吉田 周平*; 光原 昌寿*; Godfrey, A.*; 辻 伸泰*
Acta Materialia, 257, p.119165_1 - 119165_14, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01チタン合金は、優れた歪み硬化能を有する反面、降伏強度が低いという問題を抱えている。ここでは、Ti-12Mo(wt.%)準安定チタン合金の降伏強度の向上における結晶粒の微細化と格子間物質の添加の寄与について検討した。その結果、結晶粒の微細化は材料を強化するどころか、この合金の極限引張強度を低下させることがわかった。この予想外の異常な挙動は、ひずみ誘起
マルテンサイト相変態が著しく促進されたことに起因しており、その場観察放射光X線回折分析により、この相が相よりはるかに軟らかいことが初めて明らかになった。また、酸素添加と結晶粒微細化の組み合わせにより、Ti-12Mo-0.3O(wt.%)合金において前例のない強度と延性の相乗効果が得られることが判明した。この三元合金における酸素溶質には2つの有利な点がある。第一に、溶質酸素は、微細な組織においても、歪みによるマルテンサイト相への変態を大きく抑制し、過剰なマルテンサイトによる軟化効果を回避することができる。次に、アトムプローブトモグラフィーで明らかになったように、酸素溶質が双晶境界に偏析しやすい。これにより、
変形双晶の成長が抑制され、より広範な双晶の核生成が促進される。本研究で得られた知見は、強靭な準安定チタン合金を設計するための費用対効果の高い根拠となり、この高強度対重量構造材料のさらなる普及に大きな意味を持つ。
Mao, W.; Gao, S.*; Gong, W.; Bai, Y.*; Harjo, S.; Park, M.-H.*; 柴田 曉伸*; 辻 伸泰*
Acta Materialia, 256, p.119139_1 - 119139_16, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01変形誘起塑性(TRIP)鋼は、変形誘起マルテンサイト変態(DIMT)に伴う加工硬化率の向上により、強度と延性の優れた組み合わせを示す。TRIP鋼や合金の加工硬化挙動におけるDIMTの役割を定量的に評価することは、強度と延性の両立を可能にする先進材料を設計するための指針を与えるが、変形中に相組成が変化し続け、応力と塑性ひずみの両方が構成相間で動的に分配されるため、その評価は困難である。本研究では、Fe-24Ni-0.3C(wt.%)TRIPオーステナイト鋼の引張変形とその場中性子回折測定を行った。中性子回折測定による応力分割と相分割に基づく解析手法を提案し、試験片の引張流動応力と加工硬化率を、オーステナイト母相,変形誘起マルテンサイト、DIMT変態速度に関連する因子に分解し、試料の加工硬化挙動における各因子の役割を考察した。さらに、回折プロファイル解析により測定した転位密度を用いてオーステナイトとマルテンサイト間の塑性ひずみ分配を間接的に推定し、材料中のオーステナイトとマルテンサイト間の応力・ひずみ分配の全体像を構築した。その結果、変形誘起マルテンサイト変態速度とマルテンサイトが負担する相応力の両方が、材料の全体的な引張特性に重要な役割を果たしていることが示唆された。提案した分解解析法は、TRIP現象を示す多相合金の機械的挙動を調べるために広く適用できる可能性がある。
二瓶 直登*; 吉村 和也
Agricultural Implications of Fukushima Nuclear Accident (IV), p.33 - 40, 2023/09
To determine the effects of radioactive Cs in suspended matter and fallout on the secondary contamination of Komatsuna was investigated. The radioactive Cs detected for Komatsuna was resulted by not only suspended matters but also deposition of soil particles that bounced up from the ground due to rainfall. Additionally, the secondary contamination of Komatsuna was derived from not only adhesion to plant surfaces but also adsorption into the plant. Dissolved and particulate forms of radioactive Cs were observed in fallout, of which bioavailable fraction might contributed to the secondary contamination.
柳澤 華代; 松枝 誠; 古川 真*; 石庭 寛子*; 和田 敏裕*; 平田 岳史*; 高貝 慶隆*
Analyst, 148(18), p.4291 - 4299, 2023/09
固体表面の定量マッピングが可能なオンライン同位体希釈レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法(オンラインLA-ICP-IDMS)を開発した。LAで生成された試料エアロゾルは、独自開発したサイクロン式スプレーチャンバーを介して、同位体濃縮液のミストとオンラインで混合され、ICP-MSへと導入される。その後、同位体比の計算などを通じて各スポットにおける定量イメージング像を作成した。モデル元素としてFeとSrを選択し、オンライン同位体希釈に基づく定量によって認証標準物質を定量したところ、認証値と定量値の結果は良好であった。本法を生体硬組織に適用し、電子プローブマイクロアナライザーのデータと比較した結果、鉄とSrのような微量元素の定量に有効であることを確認した。
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS Collaboration*; 他116名*
Astrophysical Journal, 954(2), p.200_1 - 200_7, 2023/09
Gamma rays from HESS J1849-000, a middle-aged TeV pulsar wind nebula (PWN), are observed by the Tibet air shower array and the muon detector array. The detection significance of gamma rays reaches 
and 
levels above 25 TeV and 100 TeV, respectively. The energy spectrum measured between 40 TeV 
E 320 TeV for the first time is described with a simple power-law function of dN/dE = 
. The gamma-ray energy spectrum from the sub-TeV to sub-PeV ranges including the results of previous studies can be modeled with the leptonic scenario, Inverse Compton Scattering by high-energy electrons accelerated by the PWN of PSR J1849-0001, but the scenario requires sophisticated theoretical modeling. On the other hand, the gamma-ray energy spectrum can be simply modeled with the hadronic scenario in which gamma rays are generated from the decay of neutral pions produced by collisions between accelerated cosmic-ray protons and the ambient molecular cloud found in the gamma-ray emitting region. The cutoff energy of cosmic-ray protons 
is estimated at 
, suggesting that protons are accelerated up to the PeV energy range. Our study proposes that HESS J1849-000 should be further investigated as a new candidate for a Galactic PeV cosmic-ray accelerator, or "PeVatron".
Wang, Z.; 松本 俊慶; Duan, G.*; 松永 拓也*
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 414, p.116168_1 - 116168_49, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01Recently, consistent meshfree particle methods have been intensively studied. It has been pointed out that numerical inaccuracy or instability could easily occur with incomplete or biased neighbor support. This study proposes a new meshfree particle method called the compact moving particle semi-implicit (CMPS) method to decrease the condition number. In the proposed CMPS, the first-order and second-order derivatives are discretized separately, enhancing the numerical stability significantly. By adopting a small dilation parameter of the compact support, the CMPS can remarkably improve accuracy and reduce computational costs. Formulations for zeroth-order, first-order, and second-order derivatives are derived, and various boundary conditions, e.g., Dirichlet and Neumann, are discussed. In order to better deal with complex free-surface flows using the CMPS, some new numerical techniques, i.e., optimized regularization and reconstructed particle shifting schemes, are also developed. Furthermore, the surface fitting method is extended to address the surface tension. A convergence study is conducted in complex geometry to verify the stability, accuracy, and efficiency of the CMPS. Then, second-order accuracy is confirmed using the Taylor-Green vortex problem. After that, numerical examples concerning various free-surface flows, including square patch, hydrostatic pressure, dam break, droplet oscillation, and droplet coalescence, are calculated to demonstrate the potential of the CMPS.
Cs vertical distribution in forest soils小嵐 淳; 安藤 麻里子; 西村 周作
Ecotoxicology and Environmental Safety, 262, p.115177_1 - 115177_9, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Environmental Sciences)日本の森林土壌における放射性セシウム(Cs)の深度分布の将来を把握することは、福島第一原子力発電所事故の環境影響を評価する上で重要である。本研究では、土壌有機物の濃度プロファイルが最終的なCsの深度分布を決定するという仮説を立て、土壌有機物プロファイルが異なる森林土壌における大気圏核実験起源Csの約半世紀後の深度分布を調べることでその仮説を検証した。その結果、土壌層のCs保持能力は、調査地や土壌深度にかかわらず土壌有機炭素濃度の関数として表せることが示された。このモデルを用いることで日本の森林土壌における最終的なCs深度分布を予測できることを示した。
Su, Y. H.; 及川 健一; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 堀野 孝*; 井戸原 修*; 三阪 佳孝*; 友田 陽*
International Journal of Fatigue, 174, p.107729_1 - 107729_12, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：78.13(Engineering, Mechanical)A novel procedure, double induction quenching (DIQ), effective for improving the fatigue strength of gear products, has been used for producing gears with steep gradients of compressive residual stress generated in the tooth surface. We performed a Bragg edge imaging experiment at a pulsed neutron source to determine the spatial distribution of the {110} lattice spacing (d
) and the broadening of the {110} Bragg edge (w) on the DIQ gear product after tooth-bending fatigue tests to which different loading cycles were applied. No significant difference occurred in the d and the wat Hofer 's critical section of the teeth with different loading conditions within the accuracy of data analysis. However, we detected a decrease in the w and changes in the residual lattice strain distribution in the axial direction along the tooth root directions at the opposite side of Hofer 's critical section for both teeth after 3
10 
and 810 cycles, relieving the compressive residual stresses during the fatigue process. The residual stress close to the gear tooth surface determined by X-ray diffraction using sequential polishing showed a slight relaxation and redistribution from the tensile side in the hoop direction, complementary to the neutron Bragg edge imaging.
