Statistical optimization of nZVI chemical synthesis approach towards P and NO removal from aqueous solutions; Cost-effectiveness & parametric effects

Maamoun, I.; Eljamal, R.*; Eljamal, O.*

Chemosphere, 312, Part 1, p.137176_1 - 137176_11, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137176

This study aims to conduct statistical optimization of nZVI synthesis parameters towards the removal efficiency of phosphorus and nitrate, considering for the first time the cost-effectiveness index. The detailed statistical analysis was implemented to evaluate the main effects and interactions of eight synthesis parameters, including reductant concentration (R), reductant delivery rate (R), reductant liquid volume (R), pH, aging time (AG), mixing speed (M), temperature (T), and precursor concentration (P). Results revealed that the experimental optimization of the synthesis factors improved the removal efficiency of nitrate and phosphorus by 27 and 9%, respectively, with respect to that before the optimization. ANOVA statistical results indicated the significance of phosphorus and nitrate models with p-values of all the eight main linear effects were less than 0.05. However, most of the interaction parameters were not statistically significant (higher than 0.05) in the case of nitrate model, which is unlike phosphorus model where all interaction parameters were statistically significant (less than 0.05). The normal probability plots of factors effects provided significant evidence of the significance of the investigated parameters R had the highest positive statistically significant effect on phosphorus model followed by R, R, M and T. In case of nitrate model, R, had the highest positive significant effect, followed by A pH T MS. The cost-effective optimal constraints in this study resulted in the best economically optimized values of the nZVI synthesis parameters in terms of higher reactivity and reduced synthesis cost.

確率論的幾何形状モデルの軽水体系への適用について

森 貴正; 小嶋 健介*; 須山 賢也

JAEA-Research 2018-010, 57 Pages, 2019/02

JAEA-Research-2018-010.pdf:6.25MB

MVP/GMVPの確率論的幾何形状モデル(STGM)を軽水体系に適用した場合の特性を評価するために、連続エネルギーモンテカルロコードMVPを用いて、無限体系におけるパラメトリック・スタディと単純有限体系における使用済み燃料直接処分の臨界安全解析を実施した。その結果、STGMはUO燃料球の充填率(6.5%63.3%)によらず、燃料球径が大きくなると熱中性子利用率を過大評価し、その結果、無限増倍率を過大評価することが分かった。この結果は、使用する最近接球分布(NND、モンテカルロ法3次元剛体球空間分布計算コードMCRDFよるNNDと統計的一様分布に基づくNND解析式)には依存しない。STGMによる過大評価は、中性子パスの始点によって異なる分布の平均であるNNDを用いて燃料球を確率論的に配置するために個々の中性子の状況(燃料球分布の粗密と軽水領域の大きさ)が考慮されず、軽水の塊中での散乱が継続する効果を取り入れることができないことに起因すると推定された。

Bayesian nonparametric analysis of crack growth rates in irradiated austenitic stainless steels in simulated BWR environments

知見 康弘; 高見澤 悠; 笠原 茂樹*; 岩田 景子; 西山 裕孝

Nuclear Engineering and Design, 307, p.411 - 417, 2016/10

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.07.015

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動に影響を及ぼすパラメータを調べるため、ノンパラメトリックベイズ(BNP)法を用いて、照射されたオーステナイト系ステンレス鋼の沸騰水型軽水炉(BWR)環境におけるき裂進展速度に関する既存データの統計解析を試みた。き裂進展速度と照射材の降伏応力()、応力拡大係数()、腐食電位(ECP)、及び高速中性子照射量といった入力パラメータの確率分布から、き裂進展速度の中央値を計算し、き裂進展速度の実測値と比較した。解析結果はき裂進展速度の実測値をよく再現するとともに、き裂進展速度が高い領域(すなわち高中性子照射量条件)では、照射誘起偏析(RIS)や局所変形など照射硬化とは異なるメカニズムにより、中性子照射量がき裂進展速度に影響を及ぼす可能性を示している。

Analytical study on biaxial strength of structural ceramics under tension-compression condition

塙 悟史; 石原 正博; 本橋 嘉信*

Key Engineering Materials, 297-300, p.40 - 46, 2005/11

セラミックス構造材料における健全性確保の観点から、適切な破壊強度予測モデルの検討が重要である。特に黒鉛材料は、強度が結晶粒径や気孔径及びその分布等の微細構造に左右されることが知られていることから、本研究では強度と材料の微細構造の相関を取り扱うことが可能である微視破壊モデルを用いて、引張-圧縮二軸応力下に適用可能な多軸破壊モデルを提案した。また提案モデルを検証するために、実測値された多軸強度データとの比較を行った。その結果、提案モデルによる予測値は実測値に対して平均強度のみならず強度分布も良い予測を与えることが明らかとなった。さらに、提案モデルにより多軸応力下における材料異方性の影響を解析的に検討し、異方性と強度のばらつきの関係について言及した。

多軸引張応力下におけるぜい性破壊モデルの検討

塙 悟史; 石原 正博; 本橋 嘉信*

材料, 54(2), p.201 - 206, 2005/02

https://doi.org/10.2472/jsms.54.201

セラミックス構造材の強度評価の観点から、構造物の応力状態である多軸応力場の破壊挙動を的確に予測することは、構造物の信頼性を高めるうえで重要である。セラミックスである黒鉛材料は、結晶粒径や材料中に存在する気孔サイズ及び気孔率等の微細構造により強度が左右されることが知られているが、多軸応力状態における強度と微細構造の相関について言及された研究はない。そこで本研究では、黒鉛材料を対象に材料の結晶粒径や気孔サイズの微細構造を考慮した、多軸引張応力下における破壊モデルを提案するとともに、提案したモデルを検証するために実測値との比較を行った。なお、提案モデルの検証には、二種類の黒鉛材料(IG-110黒鉛,PGX黒鉛)の実測値を用いた。提案モデルによる予測値と実測値を比較した結果、予測値は実測値に対して平均強度のみならず強度分布もよく一致し、またそれらはWeibull分布に比較的よくあてはまることが明らかとなった。さらに、提案モデルを用いた解析的検討により、強度の多軸応力状態における低下挙動は材料の微細構造や体積に依存しないことが予測された。

Nuclear data evaluation for Np, Am, Am and Am irradiated by neutrons and protons at energies up to 250 MeV

Konobeyev, A. Y.; 深堀 智生; 岩本 修

JAERI-Research 2002-032, 36 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-032.pdf:1.33MB

Np,Am,Am,Amに対する核データの評価を行った。中性子データは20から250MeVのエネルギー領域で評価し、20MeVでJENDL-3.3とつなげた。陽子データの評価は1から250MeVの範囲で行った。チャンネル結合光学モデルを用いて、弾性,非弾性散乱断面積の角度分布及び透過係数を求めた。前平衡過程の励起子モデルとHauser-Feshbachの統計モデルを使用し、励起原子核からの中性子及び荷電粒子の放出を求めた。本評価は250MeVまでのNp及びアメリシウム同位体に対する評価済ファイル作成として、初めてのものである。

The MCNP5 random number generator

Brown, B.*; 長家 康展

Transactions of the American Nuclear Society, 87, p.230 - 232, 2002/11

MCNP及びその他のモンテカルロ粒子輸送計算コードは(0,1)の一様分からのランダム変量を生成するために乱数発生ルーチンを使用する。これらのランダム変量は輸送プロセスにおいて粒子の物理的な振る舞いを模擬するために確率分布からサンプリングするときに用いられる。本研究ではMCNP Version5用に新たな乱数発生ルーチンを開発した。新しい乱数ルーチンは以前のバージョンの乱数列を忠実に再現することができ、標準のFortran-90言語に完全に対応している。それゆえ、完全な移植性を備えている。加えて新しいヒストリーに対する乱数発生を効率的に初期化するスキップ・アヘッドアルゴリズムを備えている。これにより並列アルゴリズムを大幅に簡略化できる。さらに、乱数発生ルーチンの精度が改善されており、10倍程度周期が長い。新しい乱数発生ルーチンは3つの異なるセットの統計テストを用いて、十分ランダムな乱数列を生成することが検証された。

気孔によるき裂の進展効果を考慮したぜい性破壊モデルの提案

石原 正博; 高橋 常夫*

材料, 51(4), p.425 - 430, 2002/04

https://doi.org/10.2472/jsms.51.425

本論文においては、気孔とき裂の相互作用を考慮した脆性破壊モデルを提案している。提案モデルは、黒鉛材料の引張強度を予測することが可能で、気孔を初期き裂として仮定して、き裂を破壊力学と確率論的に扱っている。強度試験データと提案モデルを用いた予測値との比較検討により、提案モデルは平均引張強度のみならず強度分布もかなりよく一致し、提案モデルの妥当性を確認した。さらに、解析的検討により、気孔サイズが大きく気孔率の高い黒鉛ほど気孔とき裂の相互作用効果が大きいことを明らかとした。また、提案モデルを用いた強度の粒径依存性の予測値は、いろいろなセラミックスで得られている挙動とほぼ同じ挙動を示した。

Evaluation of neutron- and proton-induced nuclear data on Al up to 2GeV

Y.-O.Lee*; J.Chang*; 深堀 智生; 千葉 敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 36(12), p.1125 - 1134, 1999/12

https://doi.org/10.3327/jnst.36.1125

Alに対する2GeVまでの中性子及び陽子入射核データの評価を行った。分散関係及びDirac現象論的効果を取り入れた現象論的非相対論光学ポテンシャルパラメータの最適なセットが、20-250MeVの中性子及びしきい値250MeVの陽子エネルギーに対して得られた。光学模型を用いて導出した中性子及び陽子の透過係数は、軽い放出粒子及び線のエネルギー-角度相関スペクトルの計算を行うため、GNASHコードシステムの入力データとして使用された。250MeV-2GeVの入射エネルギー範囲に関しては、全断面積、反応断面積及び弾性散乱断面積は、最新の系統式を用いたフィッティングにより評価した。放出核子及びパイ中間子スペクトルは、統計崩壊を考慮した量子分子動力学法(QMD+SDM)により推定した。

Study for a novel tomography technique using an imaging plate

小林 久夫*; 佐藤 昌憲*; 松林 政仁

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 424(1), p.221 - 228, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)01299-6

中性子イメージングプレートを用いた新しい断層撮影技術について予備的研究を行った。本断層技術においては、中性子断層撮影に必要とされるサイノグラムを中性子検出に優れた性能を有する中性子イメージングプレート上に直接記録する。断層撮影用のCTスキャナーの主な構成要素は試料回転台、イメージングプレートスキャナー及びビームスリット群である。実験は立教大学原子炉の中性子ラジオグラフィ照射場で模擬試料を用いて実施した。試料は多様な材質で作られた直径1cmの棒材を束ねたものを用い、富士写真フィルム製中性子用イメージングプレートを使用して撮影した。実験の結果、線による影響が大きく、高品質の中性子断層撮影を行うには線対策が必要であると判明した。