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論文

硝酸イオン化学的変遷挙動評価モデルの施肥由来硝酸性窒素汚染事例への適用

阿部 徹*; 平野 史生; 三原 守弘; 本田 明

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 27(1), p.3 - 11, 2020/06

硝酸イオン化学的変遷挙動評価モデル(NEON)は、地層処分施設およびその周辺における硝酸イオンの化学的変遷挙動を把握するために開発された評価ツールである。硝酸イオンはTRU廃棄物に易溶性の塩として含まれており、放射性物質の移行挙動に影響を及ぼす可能性がある。したがって、地層処分の安全性を評価するための基礎情報として硝酸イオンの化学形態の変化を評価する必要がある。NEONでは硝酸イオンと、金属,鉱物および微生物との反応がモデル化されており、このうち微生物との反応は微生物の活動による窒素循環等の過程を取り入れて構築している。各反応モデルは室内実験の結果と比較され、おおむね再現できることが確認されている。そこで、TRU廃棄物の地層処分を想定したスケールにおけるNEONの適用性を評価することを目的として、地下水の硝酸性窒素汚染の天然事例について再現解析を実施し、モデルの適用性を評価した。再現解析には広島県生口島の事例を取り上げた。NEONを用いて計算された硝酸イオンおよびその化学変遷物であるアンモニウムイオンの濃度分布は、数百メートル規模でおおむね再現しており、NEONの広域的条件における適用性が示された。

論文

The Separation mechanism of Am(III) from Eu(III) by diglycolamide and nitrilotriacetamide extraction reagents using DFT calculations

金子 政志; 渡邉 雅之; 松村 達郎

Dalton Transactions, 45(43), p.17530 - 17537, 2016/11

AA2016-0311.pdf:1.49MB

 被引用回数:19 パーセンタイル:13.46(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

マイナーアクチノイドとランタノイドのドナーの違いによる分離メカニズムの違いを理解することを目的として、相対論密度汎関数計算をジグリコールアミド(DGA)およびニトリロトリアセトアミド(NTA)を用いたAm(III)/Eu(III)分離挙動研究に適用した。先行研究に基づいて錯生成反応をモデル化し、錯生成による金属イオンの安定化に基づく熱力学エネルギーを計算した。その結果、DGA試薬はAm(III)イオンよりもEu(III)イオンと好んで錯生成するのに対し、NTA試薬はEu(III)イオンよりもAm(III)イオンと選択的に錯生成することを示唆し、Am(III)/Eu(III)選択性を再現した。Mulliken密度解析により、Amのf軌道電子と供与原子との結合特性の寄与の差異が、Eu, Am錯体の相対的な安定性を決定づけることを示唆した。

論文

Model magnet development of D1 beam separation dipole for the HL-LHC upgrade

中本 建志*; 菅野 未知央*; Xu, Q.*; 川又 弘史*; 榎本 瞬*; 東 憲男*; 出崎 亮; 飯尾 雅実*; Ikemoto, Yukio*; 岩崎 るり*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4000505_1 - 4000505_5, 2015/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

近年、大強度加速器施設におけるビーム高強度化を実現するため、強い放射線環境下で安定に高磁場を形成可能な超伝導磁石システムが求められている。本研究では、大型ハドロン衝突型加速器(Large Hadron Collider: LHC)の高輝度化アップグレード計画において、数十MGy級の耐放射線性を有するビーム分離用双極超伝導磁石システム(D1システム)を開発することを目指している。このシステムには超伝導材料や電気絶縁材料が用いられるが、電気絶縁材料にはコイル線材間の隙間を埋める成形性と十分な耐放射線性が要求される。我々は高い成形性、放射線照射時の低分解ガス生成能と高強度維持を実現したガラス繊維強化ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂を開発した。従来のガラス繊維強化エポキシ(G10)樹脂の場合、10MGyの$$gamma$$線照射後、4$$times$$10$$^{-5}$$mol/gのガスが発生し、曲げ強度が初期値の60%である280MPaまで低下したのに対し、BTでは100MGyの$$gamma$$線照射後、5$$times$$10$$^{-5}$$mol/gのガス発生量と初期値の90%である640MPaの曲げ強度を示した。今後、NbTi系超伝導線材の開発と磁石デザインを行ない、D1システム用モデル磁石を製作する予定である。

論文

放射線照射によるポリ乳酸の耐熱性改善

長澤 尚胤

日本接着学会誌, 41(10), p.420 - 426, 2005/10

植物由来であるポリ乳酸(PLA)は、機械的特性や透明性などが良いことから一番実用化に近い材料であるが、高い融点を有するが約60$$^{circ}$$Cを超える温度域で熱変形し、強度が低下するという欠点がある。放射線橋かけ技術によるPLAの耐熱性改善について検討した。当初、PLAは、放射線照射により分子鎖が切断される放射線分解型の材料であるため、橋かけを助ける助剤を用いた放射線橋かけ法の研究を進めた。1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA),トリメチルプロパントリアクリレート(TMPTA),トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が有効であり、3%TAICを用いて最も橋かけしたPLAが約60$$^{circ}$$Cでも熱変形せず、融点以上でも形状を保持した。耐熱性が改善されたPLAは高温に耐える熱収縮材や透明性を保持した射出成形品に応用開発された。良好な生体適合性を有するPLAを放射線橋かけして再生医療材料に応用するため、照射時の温度を変えることによって、橋かけに必要なTAIC濃度を1%に低減化でき、1/5に低線量化できた。この開発した技術によって、プラスチック廃棄物処理問題を解決し、資源循環型社会を構築するために、生分解性プラスチックの利用が増えることが期待できる。

論文

Application of poly(lactic acid) modified by radiation crosslinking

長澤 尚胤; 金田 綾子*; 金澤 進一*; 八木 敏明; 三友 宏志*; 吉井 文男; 玉田 正男

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 236(1-4), p.611 - 616, 2005/07

 被引用回数:70 パーセンタイル:1.98(Instruments & Instrumentation)

生分解性のポリ乳酸は硬く、透明性のよい樹脂であるが、ガラス転移温度60$$^{circ}$$C以上で変形が起きるため、耐熱性の改善が急務である。これを改善するには橋かけ構造の導入が有効であるため、反応性の多官能性モノマーについて検討した結果、トリアリルイソシアヌレートが橋かけに最も有効であることを見いだした。照射橋かけにより耐熱性が向上したポリ乳酸は、融点(160$$^{circ}$$C)以上でも融解しないことから熱収縮チューブへの応用を可能にした。また、橋かけPLAは結晶化が起こらないため熱湯を注いでも透明性を保持しており、食器類への応用が期待できる。

論文

Improvement of heat stability of poly($$_{L}$$-lactic acid) by radiation-induced crosslinking

三友 宏志*; 金田 綾子*; Tran, M. Q.*; 長澤 尚胤; 吉井 文男

Polymer, 46(13), p.4695 - 4703, 2005/06

 被引用回数:103 パーセンタイル:5.64(Polymer Science)

植物産生プラスチックであるポリL乳酸(PLLA)は、ガラス転移温度(Tg)である約60$$^{circ}$$C以上で軟化する性質を持っており、耐熱性に乏しい材料である。このTg以上での軟化を改善する目的で、PLLAに少量の橋かけ助剤を添加して所定線量の電子線を照射して、高分子鎖間に橋かけ構造を導入して耐熱性をはじめとした諸物性の変化について検討した。さまざまな橋かけ助剤の中からトリアリルイソシアヌレート(TAIC)が最も効果的に橋かけ構造を導入でき、3%TAIC添加で50kGy照射した条件で橋かけしたPLLAがTg以上での軟化を抑制することを見いだした。この橋かけしたPLLAは、結晶化するための分子運動性を阻害するような分子鎖ネットワークを広範囲に形成しているため、低結晶化度を示した。さらにPLLAの再結晶化温度である90$$^{circ}$$Cで熱処理と照射により橋かけしたPLLAのTg以上での軟化を完全に改善することができた。また、プロテナーゼ酵素による生分解性試験の結果、未橋かけPLLA(未照射PLLA)に比べ、橋かけしたPLLAは分解しにくく、橋かけ構造導入によって生分解性を制御できることがわかった。

論文

放射線照射で新プラスチックを開発

長澤 尚胤; 八木 敏明

Science & Technology Journal, 13(10), p.20 - 21, 2004/10

ポリ乳酸は、放射線照射により分子鎖が切断される放射線分解型の材料であるため、橋かけ構造の導入が困難であった。そこで、橋かけ助剤を用いた放射線橋かけ法の研究を進め、橋かけ構造を導入することに成功し、耐熱性を改善することができた。いろいろな種類の橋かけ助剤中でトリアリルイソシアヌレート(TAIC)が橋かけに有効であることと、TAIC添加濃度が3%で橋かけが促進することを見いだした。また、耐熱性は橋かけしたポリ乳酸フィルムに一定荷重を掛け、昇温による試料の伸び変化測定より評価した。橋かけしていないポリ乳酸では60$$^{circ}$$C以上で形状が保持できなくなるが、TAIC3%で放射線橋かけしたポリ乳酸は、融点である160$$^{circ}$$C以上でも伸びの変化がほとんどなくなり、ポリ乳酸の耐熱性を著しく改善できることを明らかにした。この技術により高温に耐えるポリ乳酸熱収縮材の開発に進展し、ポリ乳酸の従来品に比べ、収縮性能で約2倍以上、ポリエチレン製熱収縮材に比べ、80$$^{circ}$$Cでの強度が3倍を有する生分解性で透明性に優れた耐熱性高倍率熱収縮材であるといった具体例をもとにポリ乳酸の橋かけ技術及び応用例を紹介した。

論文

コンビナトリアルタンパク質設計

河野 秀俊; Saven, J. G.*

生物物理, 43(4), p.186 - 191, 2003/07

一度に大量の配列の評価を可能にするコンビナトリアルタンパク質設計は、新規タンパク質の創製やタンパク質の折りたたみの要因探索において有効な手段である。しかし、実験的にスクリーニングできる配列の数は限られるため、目的構造に最適な配列や配列のライブラリーを理論的に生成する方法が開発されいる。本総説ではその方法論を紹介する。

論文

$$^{151}$$Eu M$"o$ssbauer spectroscopic study on the Eu$$_{y}$$M$$_{1-y}$$O$$_{2-y}$$(0$$leq$$y$$leq$$1.0)(M=Th, U)

正木 信行; 音部 治幹; 中村 彰夫; 原田 大実*; 伊藤 健太郎*; 佐々木 吉慶*; 日夏 幸雄*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.217 - 220, 2002/11

Eu$$_{y}$$M$$_{1-y}$$O$$_{2-y}$$(0$$leq$$y$$leq$$1.0)(M=Th, U)系について、$$^{151}$$Euメスバウア分光法を用いて局所構造を調べた。粉末X線回折によると、M=Th系では、y$$<$$0.5で酸素空格子点(V$$_{o}$$)が無秩序配置をとる欠陥蛍石型相を、0.5$$<$$y$$<$$0.8でV$$_{o}$$が秩序化したC型相と欠陥蛍石型相を、y$$>$$0.85の領域でC型相と単斜晶のFu$$_{2}$$O$$_{3}$$相となることが示された。この系で、Eu$$^{3+}$$の異性体シフトは、Eu固溶率yに従って増加した。Eu$$^{3+}$$に対するO$$^{2-}$$の配位数(CN)はCN=8-2yに従って減少するので、O$$^{2-}$$イオン間の反発力の減少によって、平均Eu-O間距離も減少する。この相関は、酸化物系におけるEu$$^{3+}$$の異性体シフトとEu-O結合距離の経験的相関に従っている。U系において相図はTh系と同様であったが、異性体シフトは変化せずTh系に比べて小さな値をとった。

論文

Post-irradiation examination of uranium-based rock-like oxide fuels

蔵本 賢一; 山下 利之; 白鳥 徹雄

Progress in Nuclear Energy, 38(3-4), p.423 - 426, 2001/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.3(Nuclear Science & Technology)

プルトニウム(Pu)の需給状況に柔軟に対応できる利用法の一つのオプションとして、現行の軽水炉中でPuをほぼ完全に燃焼でき、使用済み燃料を安定な廃棄物として直接処分できる岩石型燃料とその軽水炉燃焼技術の開発を進めている。この岩石型燃料の照射挙動及び照射後の地質学的安定性を評価するためにJRR-3で照射を行い、浸出試験を含めた照射後試験を行っている。今回は照射後試験のうち非破壊試験に関して報告する。燃料ピンの外観検査、寸法測定及びX線透過撮影の結果、ピン表面には破損、伸び及び顕著なスエリングは認められなかったこと、ペレットの多くには軽水炉燃料と同様に亀裂が発生しているもののペレット形状を保っていること等を確認した。$$gamma$$線スキャニングの結果、Zr等の不揮発性核種はペレット内部に一様に分布していること及び揮発可能核種であるCsは多くはペレット内部に留まっているものの、一部は燃料の照射時温度に相関してペレット外部に移動していること等が明らかとなった。

論文

Doppler effect experiment of resonance materials for rock like oxide fuels

中野 佳洋; 安藤 真樹; 岡嶋 成晃; 高野 秀機; 秋江 拓志

Progress in Nuclear Energy, 38(3-4), p.343 - 346, 2001/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.1(Nuclear Science & Technology)

中性子の共鳴吸収物質であるエルビウム,タングステン,トリアについて、ドップラー反応度効果の測定実験をFCAで行った。岩石型燃料を現行軽水炉に使用した場合、負のドップラー反応度係数の絶対値が小さくなり、反応度事故等の過渡変化時に燃料の健全性に問題が生じる。このため、中性子の共鳴吸収物質を燃料に添加して、ドップラー反応度係数を改善することが検討されている。今回の実験では、参照物質として天然ウラン金属及び酸化物の測定も行った。その結果、各サンプル1molあたりのドップラー反応度は、エルビウムがもっとも大きく天然ウラン金属の約1.5倍の値であった。トリアが次に大きな値で1.45倍、タングステンがもっとも小さく約0.6倍であった。いずれの核種も岩石型燃料のドップラー反応度係数の改善に有効であるとの見通しを得た。

論文

Current status of VEGA program

日高 昭秀; 中村 武彦; 西野 泰治; 金澤 浩之; 橋本 和一郎; 原田 雄平; 工藤 保; 上塚 寛; 杉本 純

JAERI-Conf 99-005, p.211 - 218, 1999/07

日本原子力研究所では、照射済燃料からの核分裂生成物質(FP)の放出挙動を調べるため、VEGA計画を進めている。同計画では、これまでの類似実験では得られていなかった、3000$$^{circ}$$Cの高温条件及び加圧雰囲気(1.0MPa)下でのFP放出、低揮発性FPや超ウラン元素の放出挙動を調べる予定である。特に、雰囲気圧力の影響を調べる試験は世界で初めてであり、本試験の最大の特徴と言える。また、事前に試験燃料をNSRR炉内で再照射して短半減期FPを再生させるとともに、燃焼度や酸化還元雰囲気の影響についての研究も行う。試験装置は、水蒸気・ガス供給系、高周波誘導加熱炉、試験燃料を設置するトリア製坩堝、熱勾配管、フィルタ及び$$gamma$$線測定系等から成る。平成7年度に基本設計、8年度に装置の詳細設計、9$$sim$$10年度に製作を行った。10年度後半に燃料試験施設内に装置を設置した後、特性試験を行い、11年度から年に4回の本試験を開始する。

報告書

Studies of high-level waste form performance at Japan Atomic Energy Research Institute

馬場 恒孝; 三田村 久吉; 蔵本 賢一; 稲垣 八穂広*; 上薗 裕史

JAERI-Review 98-002, 23 Pages, 1998/02

JAERI-Review-98-002.pdf:1.81MB

処分条件下でのガラス固化体の長期性能評価を目的として、その浸出挙動を変質層の役割、地下水による影響及び酸化還元雰囲気の影響の観点から研究を進めた。その結果、次のことが明らかになった。(1)浸出の過程で表面に形成した変質層内での結晶成長のような反応は、固化体からの元素の浸出がほとんど止まっても進行する。(2)水和したケイ酸変質層は、脱イオン水中よりも還元性の合成地下水中の方でFeを伴って溶解し易い傾向がある。(3)酸化還元両条件ともにPu$$_{2}$$xH$$_{2}$$O(am)の形成がPuの浸出を支配し、還元条件下での主な可溶性化学種はPu(OH)$$_{40}$$である。セラミック固化体に関する研究では、シンロックの構成鉱物の一つであるペロブスカイトの$$alpha$$崩壊損傷を調べ、9$$times$$10$$^{17}$$$$alpha$$/gの蓄積線量で1.3%の密度減少を観察した。また、ペロブスカイトの浸出率は蓄積線量の増加で増える傾向のあることが分かった。さらに、ジルコニア及びアルミナを主成分とするセラミックの結晶学的安定性、化学的耐久性等をCe及びNdを用いて調べた結果、イットリア安定化ジルコニアが目的とする固化体として優れた特性を有することが明らかとなった。

論文

Electronic structures of actinyl nitrate-triethyl phosphate complexes using the DV-DS method

平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*; 武内 一夫*; 館盛 勝一

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.128 - 132, 1998/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.77(Chemistry, Physical)

相対論DV-DS分子軌道法を用いて、硝酸アクチニル-トリエチルりん酸錯体(AnO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$-2TEP,An=UNp,Pu)の電子状態を調べた。有機りん酸系抽出剤を用いた6価硝酸アクチニルの抽出分配比はU$$>$$Np$$>$$Pu順に減少する傾向を示す。この傾向を電子論的に理解するために、アクチノイド原子と抽出剤の酸素原子(ドナー原子)間の化学結合状態を解析した結果、結合電子数の減少と抽出分配比の減少に相関関係が認められた。錯体の安定性に与える5f電子の局在化傾向や、電子密度分布、結合電子数分布等から抽出系を理論的に取り扱うための基礎的な知見を得ることができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized molybdenum, Mo VI through Mo XLII

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-031, 115 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-031.pdf:1.57MB

高電離モリブデン、Mo VI-Mo XLIIの1,930本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized krypton, Kr V through Kr XXXVI

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-030, 63 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-030.pdf:0.86MB

高電離クリプトン、Kr V-Kr XXXVIの870本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高密度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized copper, Cu X through Cu XXIX

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-029, 60 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-029.pdf:0.8MB

高電離銅、Cu X-Cu XXIXの775本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized nickel, Ni IX through Ni XXVIII

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-028, 72 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-028.pdf:0.96MB

高電離ニッケル、Ni IX-Ni XXVIIIの1,158本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized cobalt, Co VIII through Co XXVII

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-027, 75 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-027.pdf:1.03MB

高電離コバルト、Co VIII-Co XXVIIの1,247本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

報告書

Grotrian diagrams for highly ionized iron, Fe VII through Fe XXVI

白井 稔三; Sugar, J.*; Wiese, W. L.*

JAERI-Data/Code 97-026, 136 Pages, 1997/07

JAERI-Data-Code-97-026.pdf:1.75MB

高電離鉄、Fe VII-Fe XXVIの2,201本のスペクトル線をエネルギー準位と遷移の特徴を視覚化するグロトリアン図にまとめた。Bashkin and Stoner[North-Holland,Amsterdam,1975]による通常のグロトリアン図の表示方法では、それぞれの遷移を表す線の密度が高くなり過ぎ、全ての遷移を表示できないことがしばしばある。我々のグロトリアン図でも遷移を線で表すが、しかし、遷移の下位順位を必要なだけ繰り返す方法に変更した。その結果、遷移線の高度化が回避でき、多重項等全ての遷移を表すことができた。

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