耐放射線プロセッサを用いた組み込みシステムの開発(委託研究); 令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 岡山大学*

JAEA-Review 2023-038, 48 Pages, 2024/03

JAEA-Review-2023-038.pdf:2.58MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和4年度に採択された研究課題のうち、「耐放射線プロセッサを用いた組み込みシステムの開発」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、集積回路に光技術を導入し、10MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線光電子プロセッサ、既存の集積回路のみで4MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線プロセッサ、同4MGyのトータルドーズ耐性の耐放射線メモリ、そして、それらに必要となる1MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線電源ユニットの4つを開発する。マンチェスター大学とはロボットやLiDARに対する耐放射線プロセッサ、耐放射線FPGA、耐放射線メモリ、耐放射線電源ユニットの面で連携し、これまでに無い高いトータルドーズ耐性を持つ耐放射線ロボットを実現していく。また、ランカスター大学とは耐放射線FPGA、耐放射線電源ユニットの面で連携し、放射線の種類、強度を正確に特定できるセンサー類を開発していく。

Direct temperature measurement for lamp-based heating device

墨田 岳大; 須藤 彩子; 高野 公秀; 池田 篤史

Science and Technology of Advanced Materials; Methods (Internet), 2(1), p.50 - 54, 2022/02

https://doi.org/10.1080/27660400.2022.2035097

Despite a wide variety of its practical applications, handiness, and cost-effectiveness, the advance of lamp-based heating device is obstructed by one technical difficulty in measuring the temperature on a heated material. This difficulty originates in the combination of polychromatic light source and a radiation thermometer that determines temperature from radiation (i.e. light). A new system developed in this study overcomes this intrinsic difficulty by measuring exclusively the radiation from the heated material, allowing us to perform the direct and measurement of temperature in a light-based heating device (an arc image furnace). Test measurements demonstrated the reliability of temperature measurement using the developed system as well as its promising potential for the determination of emissivity at high temperature particularly in the infrared region.

再臨界前の中性子線増に即応可能な耐放射線FPGAシステムの開発(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 静岡大学*

JAEA-Review 2020-059, 42 Pages, 2021/01

JAEA-Review-2020-059.pdf:3.07MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、「再臨界前の中性子線増に即応可能な耐放射線FPGAシステムの開発」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究では集積回路技術に光技術を導入し、1Gradのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線光電子FPGAと光技術を用いずに既存の集積回路技術のみで200Mradのトータルドーズ耐性を実現する耐放射線リペアラブルFPGAの2つの開発を行う。日本の研究チームは耐放射線FPGAとハードウエア・アクセラレーションの面でイギリスの研究チームを支援する。イギリスの研究チームは日本の支援を受け、強ガンマ線環境下で使用でき、再臨界前の中性子線増を瞬時に検知可能なFPGAを用いた中性子線モニタリングシステムを実現する。この中性子線モニタリングシステムを日本側の耐放射線FPGAと組み合わせ、再臨界前の中性子線増に即応できる耐放射線FPGAシステムを実現する。

Gamma radiation resistance of spin Seebeck devices

Yagmur, A.*; 内田 健一*; 井原 和紀*; 井岡 郁夫; 吉川 貴史*; 小野 円佳*; 遠藤 純一*; 柏木 王明*; 中島 哲也*; 桐原 明宏*; et al.

Applied Physics Letters, 109(24), p.243902_1 - 243902_4, 2016/12

https://doi.org/10.1063/1.4971976

スピンゼーベック効果(SSE)に基づく熱電素子の線抵抗性を調べるため、約310Gyの線照射試験を実施した。SSE素子には、Pt/NiZnFeO/GlassとPt/BiYFeO/GdGaOを用いた。SSE素子の熱電特性,磁気特性、構造は、線照射により影響されないことを確認した。この結果は、SSE素子が厳しい照射環境でさえ熱電素子として適用可能なことを示した。

High-efficiency contact grating fabricated on the basis of a Fabry-Perot type resonator for terahertz wave generation

吉田 芙美子; 永島 圭介; 坪内 雅明; 越智 義浩; 圓山 桃子; 杉山 僚

Japanese Journal of Applied Physics, 55(1), p.012201_1 - 012201_5, 2016/01

https://doi.org/10.7567/JJAP.55.012201

We have designed and fabricated a contact grating device to increase diffraction efficiency on the basis of the principle of the Fabry-Perot resonator. The grating structure and layer thicknesses were carefully determined by considering the electric field strength in the device and the fabrication accuracy of the grating. The prototype device had a peak diffraction efficiency of 71% at an incident angle of 42; these values were slightly different from the design values of 78% and 44.5, respectively. Numerical calculations revealed that this deviation was caused by the fabricated grating structure. A higher terahertz power will be expected with a device as per the design.

我が国のエネルギー消費構造動向調査,民生部門編

鈴木 孝昌*

JAERI-Review 2005-022, 37 Pages, 2005/06

JAERI-Review-2005-022.pdf:2.12MB

民生部門(家庭部門及び業務部門)のエネルギー消費は、産業部門のエネルギー消費が石油危機以降横ばいで推移してきたのに対して、増加を続けており、今後とも生活における利便性・快適性の向上等を背景として漸増していくものと予想される。本調査報告は、電気冷蔵庫,エアコン,ストーブ,コンロ等の民生部門のエネルギー多消費機器のエネルギー消費量,エネルギー消費効率,価格等について調査を行い、また併せて有望な新しい技術・システムについても調査し、取りまとめたものである。特に電気冷蔵庫をはじめとする技術において効率改善が進んでおり、またヒートポンプ式電気給湯機や家庭用コジェネレーションシステムといった新しい技術の開発もあって、民生部門の省エネルギーに寄与している。

Status on seismic design and verification for ITER in Japan

武田 信和; 中平 昌隆; 多田 栄介; 藤田 聡*; 藤田 隆史*

日本地震工学会論文集(インターネット), 4(3), p.298 - 304, 2004/04

https://doi.org/10.5610/jaee.4.3_298

ITERはトカマク型の国際核融合実験装置であり、主要機器は、超伝導コイル,真空容器等で、運転温度は4Kから200Cまでと幅広い。このため、主要機器の支持構造はトーラス構造の半径方向に柔軟,鉛直方向に剛となるよう、多層板バネ構造を採用している。この結果トカマク装置の水平方向固有振動数は4Hzと低く、さらに地震に対しては国際標準のIAEAに照らし、地表加速度0.2gで標準設計しており、これを超える地震を想定する場合は免震が必要となる。これらの特殊事情により、ITERの動的特性を把握するための解析,実験を日本で実施している。動解析では、日本のサイト及び免震を考慮した地震動により装置の健全性を確認した。この裏付けデータ取得のため、縮小モデルの振動試験体の製作を開始した。最初の試験として、コイル単体及び支持脚単体の固有振動数及び剛性データを取得した。本論文では、ITER主要機器の動特性を把握する日本の解析及び実験の現状と計画を述べる。

JT-60U plasma current measurement by an optical current transformer

新井 貴; 西山 友和; 柳生 純一; 河西 敏; 曽根 勇*; 阿部 充志*; 宮 直之

Fusion Science and Technology, 45(1), p.65 - 68, 2004/01

https://doi.org/10.13182/FST04-A428

将来の核融合実験装置においては長時間放電となるため、従来の積分器を利用した電磁気計測検出器ではゼロ点ドリフトが問題となる。そこで、新しい検出技術として光ファイバを利用した検出器(光CT)を考案した。光ファイバを利用した直流電流センサ(使用波長が1550nm)を試作し、JT-60Uへ適用し、安定したプラズマ電流の測定を行うことができた。また、ファイバセンサに線照射試験を行い放射線の影響の無いことを確認した。これにより、定常プラズマ電流の測定に見通しを得ることができた。

Radiation-induced reactions the lowest excited states in cinnamic acid crystals

前川 康成; 稲葉 伯至; 保々 広樹; 成田 正*; 越川 博; Moon, S.; 加藤 順; 吉田 勝

Chemical Communications, (18), p.2088 - 2089, 2002/09

ナノ電子デバイスに適用可能な有機薄膜表面のナノ微細加工技術や電子ビームに対する高感度レジスト材料の開発のためには、電子線に対して高い反応性を示す有機高分子化合物が必要である。しかし、色素や感光剤など、レジストや機能性薄膜に利用できる芳香族系有機化合物の電子線による反応性はほとんど研究されてない。そこで、光化学反応性が報告されているオレフィン化合物結晶3種類について電子線反応を検討した結果、電子線反応は光反応と全く同様のに進行し、環状生成物や異性化反応物を生成した。このこと結果から、ケイ皮酸誘導体の電子線反応は、電子線照射により生じたラジカルカチオンや高エネルギー励起状態分子が全て最低励起状態を経由する始めての反応例であることを明らかとした。

Thermal cycle test of elemental mockups of ITER breeding blanket

柳 義彦*; 古作 泰雄; 秦野 歳久; 黒田 敏公*; 榎枝 幹男; 秋場 真人

JAERI-Tech 2002-046, 45 Pages, 2002/05

JAERI-Tech-2002-046.pdf:2.61MB

ITER増殖ブランケットにおいて熱サイクルで誘起されるペブル充填層と増殖管との熱機械的相互作用を評価するため、模擬試験体を製作し熱サイクル試験を実施した。ペブル充填層の熱挙動は、ぺブル間ですべりを生じるなどの粒子充填層での複雑な機械挙動により、解析で予測するのは困難である。そのため、実機ITER のBIT(Breeder Inside Tube)設計を模擬した試験体を設計し、熱サイクルによる構造健全性を実証した。増殖材としてLiTiOぺブルを増殖管に充填し、中性子増倍材であるBe の模擬材としてAl ペブルを用いた。加熱試験では、増殖管の中心に配したヒータにて、増殖材LiTiOを加熱し外部を常温の水で冷却し、増殖材の温度はヒータの出力で制御した。昇温、降温を繰り返す熱サイクル試験の後、X 線-CT 装置を用いて試験体の断層寸法を観察した。試験の結果、ヒータの最高温度600Cで5 回の熱サイクル試験後においても充填率の顕著な変化は観察されなかった。また、管の膨れやペブルの割れも観察されなかった。以上の結果から、増殖管と増殖ペブル充填層の熱サイクルに対する機械的健全性を確認した。