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Cs in the Abukuma River basin considering the characteristics of Cs behavior in land uses池之上 翼; 嶋寺 光*; 中西 貴宏; 近藤 明*
Science of the Total Environment, 876, p.162846_1 - 162846_12, 2023/06
被引用回数：2 パーセンタイル：52.26(Environmental Sciences)土地利用のCsの挙動特性を考慮し、阿武隈川流域におけるCsの30年間の環境動態シミュレーションを実施した。30年間で海洋へ輸送されたCsは阿武隈川流域の初期沈着量の4.6%に相当し、阿武隈川流域に沈着したCsの実効半減期はCsの半減期より3.7年(11.6%)短くなると推定された。これらの結果は事故によって沈着したCsが数十年残留し続ける可能性があることを示唆するものであった。土地利用におけるCsの挙動を分析した結果、2011年における市街地による海洋へのCsの輸送の寄与は、総輸送量の70%に相当すると推定された。一方で、2012年から2040年における農地による輸送の寄与は総輸送量の75%に相当すると推定された。事故後30年間、人間活動のある地域とない地域に残留するCsの放射性崩壊を除いた削減率は、それぞれ11.5%から17.7%、0.4%から1.4 %と推定された。これらの結果は、過去から将来にかけて人間活動が土地に残留するCsの減少を促進することを示唆するものであった。
船戸 匠*; 山影 相*; 松尾 衛
Physical Review B, 106(21), p.214420_1 - 214420_7, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Materials Science, Multidisciplinary)We theoretically study the generation of spin current due to a surface acoustic wave (SAW) in a superconductor. We model an 
-wave superconductor as the mean-field Hamiltonian and calculate spin current generated via spin-vorticity coupling based on quantum kinetic theory. The results suggest that the spin current can be driven in a single-superconductor layer, and our estimation suggests that the detectable magnitude of the spin current can be generated in aluminum. Our proposal may contribute to the advancement of spin transport in superconductors from application and fundamental physics aspects.
岩元 大樹
核データニュース(インターネット), (129), p.19 - 25, 2021/06
近年、機械学習を用いた技術が注目され、様々な分野で応用されている。著者は機械学習の一種であるガウス過程に注目し、その枠組みで核データを生成する手法を開発した。本稿は、日本原子力学会2021年春の年会の核データ部会・連絡会セッション「先端データサイエンスの核データへの適用」で講演した内容をもとに、この手法の概要と核データ生成への適用性を紹介するとともに、本手法の高エネルギー粒子輸送計算への適用の可能性について記述したものである。
池之上 翼; 嶋寺 光*; 近藤 明*
Journal of Environmental Radioactivity, 225, p.106452_1 - 106452_12, 2020/12
被引用回数：3 パーセンタイル：14.71(Environmental Sciences)土壌侵食モデルUniversal Soil Loss Equation (USLE)におけるパラメータの不確実性が、放射性セシウム輸送モデルによる阿武隈川流域におけるCsの動態予測結果に及ぼす影響を評価した。USLEは、降雨量(R)や地質特性(K), 地形的特徴(LS), 土地被覆や土壌侵食防止策(CとP)の5つの物理的に意味のある係数を持つ。土壌, Cs総流出量に対し、USLEの係数の中で最も高い感度を持っていたのはCとPであった。そのため、土地被覆や土壌侵食防止策が土壌,Csの流出に大きな影響を与えることが分かった。土地利用に着目すると、森林,耕作地,未攪乱の水田からのCs流出率が大きかった。この研究は、土地利用、特に森林,耕作地,未攪乱の水田がCsの環境動態に大きな影響を与えることを示した。
古田 琢哉; 橋本 慎太郎; 佐藤 達彦
医学物理, 36(1), p.50 - 54, 2016/00
放射線輸送計算コードPHITSを医学物理計算に用いる一例として、放射線治療計画を目的としたシミュレーションがある。通常、治療計画シミュレーションでは、患者CTデータを読み込んでコンピュータ上の仮想空間に患者体系を構築し、外部から照射される治療ビームの輸送計算を実行することで患者体系内での線量分布を計算する。しかし、CTデータから患者位置やCT値の分布などの情報を取得して患者体系を構築すること、非常に複雑で医療用加速器メーカーが公開していない加速器部分をシミュレーションすることは容易ではない。そこで、患者CTデータを用いて患者体系をPHITS形式で構築するためのプログラムDICOM2PHITS、医療用加速器から放出される粒子プロファイルをまとめたIAEA phase-space fileをPHITSで使用可能とするプログラムPSFC4PHITSを開発した。本解説では、これら2つのプログラムについて解説するとともに、プログラムで構築した体系および変換した線源をPHITSコードに組み込み、放射線輸送計算により検証した結果を示す。
竹永 秀信; 大山 直幸; Bruskin, L. G.*; 間瀬 淳*; 滝塚 知典; 藤田 隆明
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A401 - A408, 2006/05
被引用回数：6 パーセンタイル：21.5(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの負磁気シアプラズマにおいて、ペレット入射や電子サイクロトロン入射等の外部摂動を与えた場合に、閉じ込め性能のさらなる改善が観測されている。本発表では、その時の密度揺動と粒子輸送,イオン・電子熱輸送の変化について報告する。強い内部輸送障壁を形成した後にペレットを入射した放電では、内部輸送障壁での密度揺動レベルの顕著な減少が観測された。この時の粒子・熱バランス解析結果は、粒子輸送とイオン熱輸送は低下しているが、電子熱輸送は低下していないことを示している。一方、電子サイクロトロン入射時には、密度揺動レベルの低下を伴わない閉じ込め改善が観測されている。この時、粒子輸送とイオン熱輸送は変化しないが、電子熱輸送が低下することが観測されている。上記結果は、測定された密度揺動は粒子輸送・イオン輸送には強く関連しているが、電子熱輸送との関連は弱いことを示している。この結果は、粒子輸送・イオン熱輸送と電子熱輸送が、異なる空間スケールを持つ揺動で支配されていることを示唆している。さらに、電子サイクロトロン入射時に密度揺動が減少した放電もあり、その時の輸送特性についても報告する。
竹永 秀信; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 木島 滋; 清水 勝宏; 都筑 和泰; 正木 圭; 田辺 哲朗*; 井手 俊介; et al.
Nuclear Fusion, 46(3), p.S39 - S48, 2006/03
被引用回数：18 パーセンタイル：52.46(Physics, Fluids & Plasmas)長時間放電におけるグローバルな壁飽和機構を解明するために、第一壁での局所的な壁飽和時間を評価した。局所的な壁飽和時間は、第一壁への粒子束とそこでの吸収率及び最大粒子吸収量により評価可能である。第一壁への粒子束は、中性粒子輸送解析コードDEGAS2を用いて評価した。その際、プラズマパラメータは2次元流体ダイバータコードUEDGEで評価した。D
発光強度分布が実験と合うようにDEGAS2で評価した壁へのイオン束と中性粒子束を用いて、壁での吸収率を10%、壁での最大粒子吸収量を1
10
m
(実験室データをもとに評価)とし、局所的な壁飽和時間を評価した。その結果、ダイバータ領域では1秒以内に壁飽和に達していることが明らかになった。また、バッフル板は10秒程度、主プラズマまわりの壁は100秒程度で壁飽和に達すると評価された。バッフル板での粒子吸収は、10秒程度の時間スケールでグローバルな壁飽和が観測された実験結果と関連していると考えられる。一方、主プラズマまわりの壁での粒子吸収は、放電を繰り返すことによりグローバルな壁飽和状態に近づいていくことと関連していると考えられる。これらの結果をもとに、動的な粒子吸収特性を示す領域と静的な特性を示す領域によりグローバルな壁飽和が起こるというモデルを提唱した。
竹永 秀信; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 木島 滋; 清水 勝宏; 都筑 和泰; 井手 俊介; 藤田 隆明
Proceedings of 4th IAEA Technical Meeting on Steady-State Operation of Magnetic Fusion Devices and MHD of Advanced Scenarios (Internet), 8 Pages, 2005/02
長時間放電における壁飽和時間を評価するために、中性粒子輸送解析コードDEGAS2を用いて壁への粒子束を評価した。その際、プラズマパラメータは2次元流体ダイバータコードUEDGEで評価した。ダイバータ部のD発光強度はUEDGEで求めたダイバータ板への粒子束で説明可能であるが、外側バッフル板近傍と主プラズマまわりのD発光強度を説明するためには、外側バッフル板と主プラズマまわりの壁での粒子ソース(全体の6%程度)を考慮する必要がある。D発光強度分布が合うようにDEGAS2で評価した壁へのイオン束と中性粒子束から壁飽和時間を評価した。ここでは、イオンと中性粒子の壁での吸収率は10%とし、壁での単位面積あたりの吸収量は実験室データをもとに110mと仮定した。ダイバータ領域では1秒以内に壁飽和に達している。バッフル板では、10秒程度、主プラズマまわりの壁で100秒程度と評価される。この結果は、10秒程度の時間スケールで410
個の粒子吸収で壁飽和が観測された実験結果と矛盾しない。また、主プラズマまわりの壁での粒子吸収は、放電を繰り返すことにより壁飽和状態に近づいていくことと関連していると考えられる。
竹永 秀信; 大山 直幸; 藤田 隆明; 山田 弘司*; 西村 清彦*; 田中 謙治*; 坂本 隆一*
Annual Report of National Institute for Fusion Science; April 2003 - March 2004, P. 12, 2003/10
JT-60UとLHDにおいて、高密度領域での閉じ込め劣化及び粒子輸送について比較した。高密度領域での閉じ込め劣化に関しては、回転変換から求められる等価的なヘリカル系でのグリーンワルド密度とISS95スケーリングからの改善度との関係を磁気軸3.6mのLHDプラズマにおいて調べた。LHDでは最外殻磁気面近傍で回転変換が急激に増加するため、LHDでの密度限界スケーリング近傍のデータでもグリーンワルド密度比(f
)は0.6程度にとどまっている。閉じ込め改善度は、f
0.1ではfが大きくなるにつれて低下する傾向にある。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、f0.3-0.4でLモードからの閉じ込め改善度の低下が同様に観測される。粒子輸送に関しては、磁気軸3.9mのLHDプラズマにNBとEC加熱を行った場合とJT-60UプラズマにEC加熱のみを行った場合の比較を行った。LHDではホローな密度分布が観測されており、外向きの対流速度があるものと思われる。ガスパフモジュレーション実験から粒子輸送係数の導出を試みたが、変調成分の振幅と位相の両方の分布を満足する拡散係数と対流速度は得られなかった。一方、JT-60Uではピークした密度分布が観測されており、中心部に粒子源がないために内向き対流速度が存在していると考えられる。
Chankin, A. V.; 朝倉 伸幸; 福田 武司; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 三浦 幸俊; 大山 直幸; 竹治 智; 竹永 秀信
Nuclear Fusion, 42(6), p.733 - 742, 2002/06
被引用回数：21 パーセンタイル：55.84(Physics, Fluids & Plasmas)ELM時のD
光と線平均密度の振る舞いを解析した。ELMによりD光強度が5-20
秒で速く立ち上がる場合には、その変化が内側と外側のダイバータ部で同時に起こっている。これは、ELMで吐き出された熱がSOLを高速で移動してダイバータ部でプラズマ・壁相互作用を起こしているからである。そのため、線平均密度は、いったん上昇してから減少している。一方、D光の立ち上がりがゆっくりしてる場合には、熱より粒子のSOL輸送でダイバータ部D光の変化が決められている(前者と比較してゆっくり起こる)。
原子力コード研究委員会原子力コード評価専門部会
JAERI-Review 2002-004, 401 Pages, 2002/03
JAERI-Review-2002-004.pdf:16.2MB
本報告書は、モンテカルロ法を用いた中性子・光子輸送シミュレーションについて、基礎理論から原子力研究における多方面での先端的な応用計算までを集約したものである。第1章から第5章ではモンテカルロ法の歴史的発展,モンテカルロ法の基礎理論,ボルツマン方程式のモンテカルロ法による解法,モンテカルロ法の分散低減法の一般論,連続エネルギーモンテカルロコードで用いられている断面積ライブラリーについて解説する。第6章では各論として、核融合ベンチマーク実験,ITER設計,高速臨界集合体での実験解析,JMTRでの炉心計算,パルス中性子計算のシミュレーション,HTTR炉心の解析,ダクトストリーミング計算,バルク遮蔽計算,広島原爆の中性子・
線の輸送計算について述べる。第7章から第9章では、モンテカルロ法による原子炉雑音実験のシミュレーション方法,MCNP,MVPへの機能拡張,モンテカルロ計算の並列計算について述べる。最後に、用語集と重要参考文献集を添付した。
岸本 泰明
プラズマ・核融合学会誌, 76(12), p.1280 - 1308, 2000/12
トカマクプラズマを中心としたトーラス装置のエネルギー及び粒子輸送において重要かつ本質的役割を果たす乱流輸送の基本的概念及びその特性について総合的な解説を行っている。通例トーラスプラズマの輸送レベルは新古典拡散によって決まるレベルに比べると極めて高く、従って異常輸送と呼ばれている。この異常輸送はプラズマ中の電磁的固有振動がゆらぎ(乱流)に発達した結果引き起こされるが、これら固有振動の線形的特性及び非線形発展したゆらぎの構造についてトカマクの磁場構造に由来する制約条件の観点から議論している。またトロイダル配位の粒子及び流体モデルによる乱流発生のシミュレーションから、線形・非線型のゆらぎの捕捉(実空間及び波数空間)について議論する。またトカマクの全体に渡った輸送特性を理解するため、臨界勾配モデルに基づく輸送理論を提示している。
吉澤 道夫; 三枝 純; 吉田 真; 杉田 武志*
Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/05
静電型加速器を用いた中性子校正場の設計及びエネルギースペクトル等の特性評価のためのモンテカルロ計算コードMCNP-ANTを開発した。高品質な中性子校正場を確立するためには、中性子ターゲットの最適設計と校正場のスペクトル評価等が重要である。現在、ターゲット中の荷電粒子の輸送から中性子の発生及び中性子の輸送計算までを一貫して行えるプログラムがない。このため、TRIM(SRIM)をもとに新たに荷電粒子の輸送と中性子の発生を計算可能なサブプログラムを作成し、汎用輸送計算コードMCNP-4Bに組み込んだ。荷電粒子の輸送に関するTRIMコードとの比較、及び既に報告されている単色中性子校正場のフルエンス率とスペクトルの測定結果との比較から、開発されたプログラムの妥当性が検証された。今後は、目的とする生成反応以外の核反応で発生する妨害中性子の評価が可能となるよう改良を行う必要がある。
濱松 清隆; 滝塚 知典; 白井 浩; 岸本 泰明; C.S.Chang*
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 23J, p.421 - 424, 1999/00
内部輸送障壁の特徴は密度・温度の空間変化がイオンのバナナ軌道の幅程度であること、径方向電場が形成されていることである。この状況は、従来の新古典輸送理論の適応範囲を大きく逸脱している。また、JT-60では輸送障壁が準定常的に維持されている。本研究では、準定常な輸送障壁近傍でのイオンの粒子・エネルギー輸送特性をモンテカルロ・シミュレートにより解析した。具体的には、OFMCコードを用いて粒子・熱パルスの伝播をシミュレートし、拡散係数と対流係数を評価した。解析の結果は、電場がない場合は、急峻な密度・温度勾配が粒子・エネルギーの外向きの流れを誘起すること、電場がこの流れを内向きに逆転させ、同時に拡散係数を低減することを示した。
津島 晴*; 上原 和也; 雨宮 宏*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.2, p.81 - 84, 1999/00
JFT-2Mのスクレイプオフ層では、新型の2つのダブルプローブを用いてイオン温度が測定され、通常のラングミュアプローブにより密度と電子温度を測定しているが、これらの諸量はいずれも指数関数的に減少する結果を得ている。これらの値を用いて、スクレイプオフ層の粒子熱輸送係数を求めた。今回の成果は、従来無視していた、中性粒子によるソース項を正確に取り入れることによって輸送モデルを見直し、粒子・熱輸送係数を修正した。その結果リミター端でのT
=80eV,T
=6eVの時の粒子拡散係数D
=0.6~0.7m
/s、電子熱拡散係数
=2.0~2.7m/s、イオン熱拡散係数
=2.3~2.5m/sという値が得られた。この値は、ボーム拡散係数の数倍の値となっている。
久保 博孝; 竹永 秀信; 熊谷 晃*; 東島 智; 鈴木 慎悟*; 杉江 達夫; 逆井 章; 伊丹 潔
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(6), p.747 - 757, 1999/00
被引用回数：20 パーセンタイル：55.12(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのダイバータ領域におけるヘリカル原子の挙動を調べるために、高分解能分光器を用いてHe Iスペクトル線(667.82nm)のドップラー・プロファイルを観測した。その結果、ダイバータプラズマが低温になると、ダイバータの上流部において、ドップラー幅から導いたヘリウム原子の温度が0.2eVから1.5eVに増加することを見いだした。この現象を調べるためにプロトン衝突による弾性散乱を考慮した中性粒子輸送コードを開発し解析することにより、これはプロトン衝突による弾性散乱に起因することを明らかにした。また、この弾性散乱の効果によって、ヘリウム原子のダイバータから主プラズマへの侵入する確率及びダイバータ排気溝に入る確率が30%大きくなることを指摘した。
朝倉 伸幸; 伊丹 潔; 細金 延幸; 辻 俊二; 清水 勝行*; 久保 博孝; 杉江 達夫; 滝塚 知典; 嶋田 道也
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.395 - 399, 1995/00
被引用回数：33 パーセンタイル：93.18(Materials Science, Multidisciplinary)ITERなどの実験炉ではダイバータ板付の損耗を防ぐとともに粒子排気の観点から低温ダイバータの実現が要求され、粒子輸送機構の解明は重要課題である。JT-60Uでトロイダル磁場方向を反転し、イオン
Bドリフトがダイバータ板と反対方向を向けることにより、ダイバータ部での熱負荷分布の内外非対称を軽減するとともに、粒子および不純物リサイクリング制御を試みた。磁場反転時、高密度Lモード放電中で重水素, 炭素のリサイクリングが外側ダイバータ顕著になることが観測され、その結果、ダイバータ部の電子温度は内外セパラトリクス付近でほぼ対称で20eV程度まで減少する。熱流束分布についても均等分布に近づく。この現象により、SOLあるいはダイバータ部で粒子流束の方向が逆転する成分があることが示唆され、古典輸送によるモデルと定量的に比較する。また、遠隔放射冷却の効率とMARFE発生の過程も議論をおこなう。
永島 圭介; 逆井 章; 福田 武司
Nuclear Fusion, 33(11), p.1677 - 1683, 1993/00
被引用回数：23 パーセンタイル：61.25(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいて、ガスパフの入射を正弦波状に変動させることによって、プラズマ密度及び温度の変動を生じさせ、この変化からプラズマでの粒子及び熱の輸送特性を評価する実験を行なった。密度変動の解析から得られた粒子拡散係数は、プラズマの中心領域で0.2m/s、周辺領域で0.8m/s程度の値であった。また、密度変動にともなう温度変動を解析することにより、電子系の熱輸送を評価した。電子の熱拡散係数と粒子拡散係数の比は5から10程度の値であることが分った。こうした輸送係数の評価はトカマクプラズマにおける異常輸送の解明に向けて、重要な課題であり、より詳細な実験解析が望まれる。
辻 俊二; 細金 延幸; 伊丹 潔; 久保 博孝; 西谷 健夫; 嶋田 道也; 小出 芳彦; 西野 信博*; 杉江 達夫; 永島 圭介; et al.
JAERI-M 91-195, 47 Pages, 1991/11
改善ダイバータ閉じ込め(IDC)と呼ぶ現象が、JT-60の下X点配位で観測された。すなわち、ダイバータ部での放射パワーが加熱入力の50%にも達する遠隔放射冷却が実現し、かつエネルギー閉じ込めが20%改善した状態が、主プラズマでの不純物の蓄積を起こすことなく数秒間持続する。IDCとなる電子密度の閾値は、加熱パワーに対してほぼ比例し、安全係数を高めると下がる。トロイダル磁場の向きにより粒子循環のトーラス内外非対称性が変化し、閉じ込めに改善があるのは、イオンVBドリフトがX点に向いているときのみである。これらの観測事実は、セパラトリクス付近での衝突効果による粒子束の変化が改善ダイバータ閉じ込めの発生に絡んでいることを示唆している。
清水 勝宏; 嶋田 道也; 滝塚 知典
JAERI-M 91-161, 23 Pages, 1991/10
実験データに基づいてダイバータ及びスクレイプ・オフ層の輸送解析を行なうために、簡易ダイバータプラズマを開発した。磁力線を横切る拡散は、磁力線方向の流れに対して、その効果は小さいので、磁力線方向1次元の流体方程式を数値的に解く。従来のダイバータコードと異なり、境界条件として、ダイバータプレートでのプラズマパラメータ(それは、ラングミュアー・プローブで測定される。)を固定する。中性粒子の輸送は、実平衡配位と壁の幾何形状を含むモンテカルロコードによって、2次元で扱う。プラズマと中性粒子との相互作用は、繰り返し計算によって、コンシステントに解く。従来のダイバータコードに比べて、著しく計算時間が短縮され、ダイバータ輸送を系統的に解析する事が可能となった。このモデルをJT-60Uの初期ジュール加熱プラズマに適用し、主プラズマの粒子閉じ込め時間、スクレイプ層での熱拡散係数を評価した。
