Microdroplet evolution induced by a laser pulse

Smirnov, M. B.*; Skobelev, I. Y.*; Magunov, A. I.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; et al.

Journal of Experimental and Theoretical Physics, 98(6), p.1123 - 1132, 2004/06

高強度レーザーと10-10個の原子から構成される巨大クラスター(マイクロドロップレット)との相互作用について検討を行った。巨大クラスターの大きさは、レーザー波長に匹敵する大きさである。高強度レーザーパルス照射によって誘起される巨大クラスターのダイナミクスを記述するモデルを開発し、レーザーパルス通過後に起こるさまざまな過程を解析した。その結果、巨大クラスタープラズマは過熱状態にあることが理論的に示された。すなわち、プラズマの温度は、プラズマ中の多価イオンのイオン化ポテンシャルにほぼ等しいことがわかった。また、巨大クラスタープラズマのパラメータは、レーザーパルスの形状やパルス幅に依存しないことがわかった。これら理論的結果は、日本原子力研究所100TWレーザーのパラメータをさまざまに変化させながら行った(パルス幅:30-500fs,レーザー強度:610-210W/cm)巨大クリプトンクラスターと巨大キセノンクラスターからのX線測定実験によって支持された。

希ガス-酸素系の低温プラズマ励起反応に関する研究

小河 浩晃; 木内 清; 佐分利 禎; 深谷 清

JAERI-Research 2001-023, 21 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-023.pdf:1.98MB

発電炉の酸化物燃料では、燃焼度とともに放射性元素のXeやKr等の希ガスが多量に生成し、燃料と被覆管のギャップ内に放出して、伝熱阻害を促進し、被覆管の健全性を低下させることが重要な課題となっている。また、それらのオフガス中の回収技術の開発も急務となっている。本研究では、重元素の放射性希ガスであるXeやKr等の燃料中の振る舞いや、廃棄物としての回収・固定化のための新技術の基礎検討として、これらのガスの重照射場における化学的反応性を量子線による励起効果の新しい観点から基礎検討した。重照射場において当該ガスが低温プラズマ化して化学反応性が活性化することを想定して、これまでに未解明で、実用的にも重要な希ガス-酸素系の反応性を解析した。試験装置として、RF励起型の低温プラズマ反応試験装置を整備して、重元素希ガス自身及び実用環境で想定される酸素との混合ガス系について、プラズマ励起反応の起こりやすさを評価して、重照射場における当該ガスの存在状態や反応性を検討した。

レーザー共鳴イオン化分光法を用いたFPガスモニタリングの基礎研究 -先行基礎工学分野に関する最終報告書 -

井口 哲夫; 渡辺 賢一*; 萩田 利幸*; 野瀬 正一; 原野 英樹; 伊藤 和寛

JNC TY9400 2000-019, 34 Pages, 2000/05

JNC-TY9400-2000-019.pdf:0.79MB

レーザー共鳴イオン化分光法は、近年、超高感度の微量元素分析や効率的な同位体分離などの先端技術として脚光を浴びており、レーザー性能の向上と相まって、さらに広範な工学応用への展開が見込まれている。本研究は、このレーザー共鳴イオン化分光と質量分析計からなるRIMS(Resonance Ionization Mass Spectrometry)を活用し、従来のXe,KrなどのFPガスモニタリングによる破損燃料検出及び位置決め法(Failed Fuel Detection and Location:FFDL)の高精度化及び高性能化とともに、技術革新の可能性を検討するものである。平成8年度から11年度に渡って、核燃料サイクル機構先行基礎工学分野における協力研究の下で、東京大学工学系研究科原子力工学研究施設に設置された高速中性子科学研究設備(共同利用設備)のレーザー共鳴イオン化質量分析システムを用い、Xe,Krの検出限界やS/N比などの基本性能を明らかにする基礎実験と理論的評価とともに、高速実験炉「常陽」のカバーガス分析を対象とする実証試験を行った。その結果、本研究で提案するRIMS-FFDL法は、従来のFFDL法と比較して、感度、S/N比、迅速検出性の基本的な要求性能を同時に満たすことができ、さらに「もんじゅ」で使われるタグガス法と組み合わせると、オンラインで簡便にFPガス同位体比分析が行える画期的なFFDLシステムの構築が可能との結論が得られた。

ヨウ素の不活性ガス中拡散係数測定試験(III)

佐川 憲彦*

PNC TJ9613 97-002, 95 Pages, 1997/10

PNC-TJ9613-97-002.pdf:2.22MB

希ガス中におけるヨウ化セシウム蒸気の拡散係数を、Stefan法を改良した方法を用いて測定した。拡散カラム底部でヨウ化セシウム結晶を溶融し、拡散カラム中の希ガスをヨウ化セシウム蒸気で飽和にし、拡散カラム頂部のバルブを開いて、拡散して来る蒸気を搬送ガスによってイオン化センサーに導いた。ヨウ化セシウム濃度をイオン化センサーで連続測定し、その出力電流の過渡応答を解析することにより、拡散係数を測定した。アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガス中において631691の温度範囲で求めたヨウ化セシウム蒸気の拡散係数には、温度上昇とともに増加する傾向が認められるが、それぞれのガス中の拡散係数には有意な差は認められなかった。

弥生炉の標準照射場を用いたHAFM等の校正照射

井口 哲夫*

PNC TJ9602 96-004, 49 Pages, 1996/03

PNC-TJ9602-96-004.pdf:1.53MB

高速炉の新型中性子ドシメトリー手法であるヘリウム蓄積型中性子フルエンスモニター(HAFM)の測定精度評価、及びタグガスの放射化分析による高速炉の燃料破損検出法への適用性評価を目的として、東京大学工学部附属原子力工学研究施設の高速中性子源炉「弥生」の標準照射場を用い、これらの試料の校正照射を行った。HAFM試料の照射では、炉心中央(Gy孔)に、93%濃縮ボロン1mg入りバナジウムカプセル、また高速中性子柱実験孔(FC孔)に、同仕様の濃縮ボロンカプセル、天然ボロン10mg入りカプセル、天然ボロンチップ、96%濃縮6LiF熱蛍光線量計素子が装荷された。これらの照射場の中性子束及び中性子スペクトルは、Al, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, In, Au, 235U, 237Np等を用いた放射化箔法でモニターされ、平成8年3月末現在、照射された0.1MeV以上の中性子フルエンスは、Gy孔で1.010の17乗n/cm2(積算炉出力78kWh相当)、またFCで3.410の14乗n/cm2(積算炉出力160kWh相当)に達している。一方、ステンレス鋼製カプセルに封入されたKr、Xeベースのタグガス試料(単体型と小径型の2種類)について、Gy孔で、積算炉出力9kWh及び7kWhの2回の標準照射を行い、照射直後から各試料のガンマ線スペクトル測定を行った。タグガスの封入されていないダミーカプセルの測定スペクトルと比較した結果、タグガスの放射化で生成された79Krや125Xeなどの放射性核種からのガンマ線光電ピークを明確に同定でき、燃焼計算の精度評価に有用なベンチマーク実験データが得られた。

JRR-4及びNSRRを用いた原子炉物理の基礎実験

小原 徹*; 堀木 欧一郎*; 中島 照夫; 渡辺 終吉; 石島 清見; 片西 昌司

JAERI-Review 95-010, 39 Pages, 1995/06

JAERI-Review-95-010.pdf:1.14MB

本書は1994年8月に日本原子力研究所のJRR-4及びNSRRを用いて行われた東京工業大学大学院の学生実験のために書かれたテキストを整理したものである。同実験では、炉物理の基本実験としてJRR-4では(1)制御棒校正実験(2)キセノンの反応度効果の測定を行い、NSRRでは即発臨界状態での即発的なフィードバック効果による原子炉の動特性の測定を行った。本書には、実験原理、実験手順、結果の解析手法について記載されている。

安定同位体分離に関する調査

佐藤 正*; 堤 健一*; 広野 修一郎*; 武田 宏*; 瀬川 猛*

PNC TJ6409 93-001, 113 Pages, 1993/10

PNC-TJ6409-93-001.pdf:4.19MB

安定同位体の利用は医療、農業及び特に各種研究開発において、近年年ごとに需要が増大している。このための同位体濃縮技術は、古典的な電磁分離法や蒸発濃縮法が大部分で、軽元素が多いことと、需要が量的にそれ程大きくないため、遠心分離による同位体濃縮技術は旧ソ連やアメリカ等で試験的規模で行われたに過ぎない。本調査は遠心分離法の安定同位体への利用の可能性を検討したもので、医療関係、農林水産関係、バイオ関係、化学工業関係、核燃料再処理や原子炉材料等を含む原子力関係、及び核融合関係等を対象として、安定同位体に関する利用の状況、市場ニーズ、需要量、生産方法と価格について調査を行ったものである。調査方法としては、科学情報検索システムによるキーワーズによる文献検索及び他の手段により関連文献を収集し、それらの情報を、核種別のフォーマットにまとめると共に、各分野の現状を総括し、最後に遠心分離法の適用性に触れた。

Effect of -ray irradiation on the recoil tritium reaction in xenon-hydrogen mixtures at 77 and 4.2K; Competition of the tunneling reaction with the combination reaction

宮崎 哲郎*; 藤谷 善照*; 柴田 真佐男*; 笛木 賢二*; 正木 信行; 荒殿 保幸; 佐伯 正克; 立川 圓造

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 65, p.735 - 738, 1992/03

https://doi.org/10.1246/bcsj.65.735

反跳トリチウム原子(T)の反応を、77Kと4.2KのXe-H-O混合系において研究した。T原子の反応が、77Kにおいて線線量率が非常に低い中性子照射により起きるとき、HTとDTの生成率において大きな同位体効果(k/k~7)を観測した。T原子の反応が、77K線線量率の高い中性子照射により起きるときは、HTとDTの生成率に同位体効果はなかった。(k/k~1)Xe-H-D混合系の線照射によるHおよびD原子生成を4.2Kで電子スピン共鳴分光により研究した。HTとDT生成に対する線線量率の重要な効果は、熱化したT原子のH(D)とのトンネル効果による引き抜き反応と線分解により生成したH(D)原子との結合反応の競争により説明される。

Development of wide-range in-core fission counter-chamber for HTGR

坂佐井 馨; 若山 直昭; 山岸 秀志; 伊藤 浩; 田村 政和*; 深草 伸二*; 家喜 洋司*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 37(3), p.1405 - 1410, 1990/06

https://doi.org/10.1109/23.57394

高温ガス炉の初期臨界試験及び出力上昇試験等のため、高温耐熱のワイドレンジインコアチェンバ(HTIC)を開発試作し、その炉内作動試験をJRR-4で実施した。試作したHTICは、外径10mm、熱中性子感度0.01cps/nvで、電離ガスにはXe-N混合ガスを用いている。本HTICは、その電離ガスとしてXe-N混合ガスを使用することにより、その封圧ガス圧を高くすることなく、しかも低電圧で充分な性能を得ることが可能である。印加電圧100V、封入ガス圧2kg/cm adsで、従来使用されてきたAr-N混合ガスと比較すると、約2倍の出力パルス波高値が得られている。JRR-4での高温炉内作動試験では、試作HTICは、常温から800Cの範囲で8桁以上の良好な出力直線性を有しており、この温度範囲で正常に作動することが確認された。

熱拡散法によるKr-Xe系の分離

吉田 浩; 沼田 和義; 松田 祐二; 大内 操; 成瀬 雄二

JAERI-M 8543, 35 Pages, 1979/11

JAERI-M-8543.pdf:1.07MB

本研究は、再処理工場オフガスを対象としたクリプトン放出低減化プラントのKr-Xe分離工程に熱拡散法を適用する場合の可能性を検討することを目的として実施したものである。実験装置としてはガラス製の加熱管式熱拡散塔(有効長さ1m、冷壁内径32mm、熱管外径21mm)を使用し、種々の操作条件(温度、圧力、ガス組成、リザーバー容種)における分離特性(分離係数、回収率、平衡達成時間など)を調べた。この結果、回分操作による熱拡散塔の特性は安定しており、最適操作圧力が広い温度範囲において400Torr前後となることから、本法が放射性ガスの漏洩に対して安全性の高いことが確められた。なお、実験結果に基づいて、処理量1500ton-U/yrの再処理工場オフガスを対象とするKr-Xe分離プラントの規模を推定したところ、熱拡散塔の本数および電力はそれぞれ約600本、900Kw程度と見積られた。