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論文

長期的な地形変化と気候変動による地下水流動状態の変動性評価手法の構築

尾上 博則; 小坂 寛*; 松岡 稔幸; 小松 哲也; 竹内 竜史; 岩月 輝希; 安江 健一

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 26(1), p.3 - 14, 2019/06

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価は、処分施設閉鎖後、数万年以上に及ぶ時間スケールを対象として実施される。そのため、長期的な自然現象による影響を考慮した地下水の流速や移行時間といった地下水流動状態の長期変動性の評価技術の整備は重要な技術開発課題である。本研究では、長期的な自然現象のうち隆起・侵食による地形変化や気候変動に着目し、それらに対する地下水流動状態の変動性を、複数の定常解析結果に基づく変動係数で評価可能な手法を構築した。岐阜県東濃地域を事例とした評価手法の適用性検討の結果、過去100万年間の地形変化や涵養量の変化による影響を受けにくい地下水の滞留域を三次元的な空間分布として推定した。本評価手法を適用することで、地層処分事業の評価対象領域において、地形変化や気候変動に対する地下水流動状態の変動性が小さい領域を定量的かつ空間的に明示することができる。さらに、岐阜県東濃地域における事例検討結果を踏まえて、外挿法を用いた地下水流動状態の変動性の将来予測の基本的な考え方を整理するとともに、将来予測手法の適用可能な時間スケールについて考察した。

論文

Preliminary results for natural groundwater colloids in sedimentary rocks of the Horonobe Underground Research Laboratory, Hokkaido, Japan

笹本 広; 恩田 真吾*

Geological Society Special Publications, 482, 13 Pages, 2018/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:56.06

コロイド濃度は、コロイドによる移行促進を扱うモデルにおいて重要なパラメータである。本研究の目的は、手法開発の一環として、幌延地下研究施設で採取した地下水中のコロイドを対象に、濃度や安定性に関わる特性を調べることである。幌延地下研究施設で得られた地下水中のコロイドは、数nm$$sim$$500nm程度の大きさで、コロイドサイズの中央値は、120nm程度であった。DLVO理論に基づくコロイドの安定性評価によれば、比較的大きなサイズのコロイド(直径100nmよりも大きいもの)は、より小さいサイズのコロイドよりも安定であることが示唆された。100nmよりも大きいコロイドの粒子濃度は、2.33$$times$$10$$^{6}$$$$sim$$1.12$$times$$10$$^{8}$$pt/mLと見積もられ、重量濃度としては、45$$sim$$1540$$mu$$g/L程度であると見積もられた。幌延の地下水中のコロイドは、諸外国におけるコロイド調査結果と比較すると、コロイドの安定性は低く、輸送性は中間的であると推定された。コロイドの安定性が低いのは、幌延の地下水のイオン強度がやや高めであること、輸送性が中間的であるのは、地下水中の溶存有機物濃度が他国の地下水と比べても同程度であるためと考えられる。

論文

Observation of simultaneous oscillations of bunch shape and position caused by odd-harmonic beam loading in the Japan Proton Accelerator Research Complex Rapid Cycling Synchrotron

山本 昌亘; 野村 昌弘; 島田 太平; 田村 文彦; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 杉山 泰之*; 吉井 正人*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(11), p.113G01_1 - 113G01_24, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:80.76(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、陽子のバンチが二つ加速器リングを周回している。そして陽子にエネルギーを与える加速電圧も、周回周波数の2倍の周波数で発生させている。このため、大強度ビームの場合バンチが加速空胴を通過する度にウエイク電圧を誘起するが、ウエイク電圧のフーリエ成分も偶数次が主成分となり、奇数次成分はほとんど観測されないはずと考えられていた。実際に加速初期には奇数次成分はほとんど観測されないが、時間とともに増大しビーム損失を起こす現象が観測された。ビーム測定の結果から、奇数次のウエイク電圧がバンチの位置だけでなく形状も同時に振動させていることが示唆された。この振動は奇数次成分をさらに増大させるため、振動が収まらなくなる。ビームシミュレーションはビーム測定の結果をうまく再現し、奇数次のウエイク電圧が極端な高周波バケツ変形を引き起こしてビーム損失に至る様子が確認された。以上のことから、予めマイナーハーモニック成分にもビーム負荷補償システムを導入すればビーム損失が防げることが示されたので、加速器の放射化を減らし安定なビーム運転に貢献することが期待される。

報告書

Synthesized research report in the second mid-term research phase, Mizunami Underground Research Laboratory Project, Horonobe Underground Research Laboratory Project and Geo-stability Project (Translated document)

濱 克宏; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 尾上 博則; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 武田 匡樹; 青柳 和平; et al.

JAEA-Review 2016-014, 274 Pages, 2016/08

JAEA-Review-2016-014.pdf:44.45MB

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の実現に向けた国の第2期中期目標(平成22$$sim$$26年度)に基づき中期計画を策定し、処分事業と国による安全規制の両面を支える技術基盤を整備するため、地層処分研究開発と深地層の科学的研究の2つの領域において研究開発を進めている。今般、本中期計画期間における深地層の科学的研究分野(超深地層研究所計画、幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究)の成果を取りまとめるにあたり、処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を事業者・規制機関が活用しやすい形式で体系化し、所期の目標の精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

報告書

高温ガス炉設計のための解析解によるキセノン安定性判別に関する研究

深谷 裕司; 徳原 一実; 西原 哲夫

JAEA-Research 2016-008, 52 Pages, 2016/06

JAEA-Research-2016-008.pdf:2.18MB

高温ガス炉のキセノン振動に対する安全性を定量的に検討するため、高温ガス炉のための解析解によるキセノン安定性判別に関する研究を行った。解析解によるキセノン安定性判別法はRandallにより開発され軽水炉設計などに用いられている。一方で、高温ガス炉ではPu炉心も検討されており、その特性も評価する必要がある。そこで、HTTRの安全評価でも採用されたRandallの手法によるキセノン安定性評価法を再現し、安定性判別コードD-XECS/Aの開発を行った。そして、多くの炉型のキセノン安定性を評価し、高温ガス炉のキセノン安定性の高さおよび、Pu炉心などの新型高温ガス炉のキセノン安定性に関する成立性の見通しを確認した。

論文

Thermal stability of a magnetic domain wall in nanowires

深見 俊輔*; 家田 淳一; 大野 英男*

Physical Review B, 91(23), p.235401_1 - 235401_7, 2015/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.23(Materials Science, Multidisciplinary)

コバルト・ニッケル多層膜によって形成されたナノ細線における磁壁の熱安定性を調査し、その熱安定性を支配する有効体積の解析を行う。ある臨界細線幅以上では磁壁のピン留め脱出が部分体積の励起によって開始されること、またその臨界幅は細線厚みに依存することを見出した。これらの観測結果は、磁壁ピン留め脱出の臨界電流値の分布とも整合しており、ゼーマンエネルギーと弾性エネルギーのバランスを考慮することで定性的に記述できる。

論文

Induction of genetic instability by transfer of a UV-A-irradiated chromosome

漆原 あゆみ*; 児玉 靖司*; 横谷 明徳

Mutation Research; Genetic Toxicology And Environmental Mutagenesis, 766, p.29 - 34, 2014/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:75.66(Biotechnology & Applied Microbiology)

Ionizing radiation induces genetic instability in the progeny of irradiated cells. Previous studies suggest that DNA double strand-breaks (DSBs) and subsequent repair processes are involved in the induction of genetic instability. Since it seems unlikely that DSBs persist trough several cycle of cell division, we hypothesize that some DNA lesions that remained after repair of DSBs is relevant to the induction of genetic instability. To elucidate whether genetic instability is induced by non-DSBs type of damage, particularly oxidative base lesions, we transferred irradiated chromosome into unirradiated recipient cells by microcell fusion. The transferred chromosomes were analyzed by whole chromosome painting fluorescence in situ hybridization (WCP-FISH). The microcell hybrids transferred with UV-A irradiated human chromosomes increased their ploidy. In addition, chromosome aberrations occurred not only in the UV-A irradiated human chromosome but also in the unirradiated mouse chromosomes, and the frequencies of these abnormalities were increased depending on the irradiation dose of transferred human chromosomes. These results suggest that the non-DSBs damage induced genetic instability.

論文

ステアリン酸亜鉛の熱分解特性評価モデルの検討

阿部 仁; 田代 信介; 三好 慶典

日本原子力学会和文論文誌, 6(1), p.10 - 21, 2007/03

施設の安全性を総合的に確認するためには、万が一臨界事故が発生したと仮定した場合の環境影響を定量的に評価することが重要であり、そのためには事故時の印加反応度や反応度添加速度を現実的に模擬し総核分裂数や出力の時間履歴等を解析・評価するための基礎データ及び手法の整備が必要である。計画されているMOX燃料加工施設のMOX粉末調整工程では、密度調整等のためにMOX粉末に対してステアリン酸亜鉛が添加される。ステアリン酸亜鉛は中性子減速効果を有するため、誤操作等によって過剰に添加された場合には、MOX燃料の臨界特性に影響を与える可能性がある。ステアリン酸亜鉛の過剰添加によって、万が一、臨界事象が引き起こされた場合には、ステアリン酸亜鉛は、加熱されて融解や熱分解等の物理・化学的変化を受ける。これらの変化はMOX燃料の核的な動特性に対して影響を及ぼす。また、熱分解によるステアリン酸亜鉛の消費は、臨界事象の停止機構の一つとなりえるものと考えられる。本報では幾つかの熱分析装置を用いてステアリン酸亜鉛の吸発熱特性データ及び熱分解ガス発生特性データを取得するとともに、これらを適用した事故時のステアリン酸亜鉛の熱分解特性評価モデルの検討を行った。

論文

Suppression of neoclassical tearing modes towards stationary high-beta plasmas in JT-60U

諫山 明彦; JT-60チーム

Plasma Science and Technology, 8(1), p.36 - 40, 2006/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:87.79(Physics, Fluids & Plasmas)

新古典テアリング不安定性(NTM)は正磁気シアプラズマにおいて理想限界よりも低いベータ領域で発生し、プラズマ性能を制限することから、その抑制手法の確立が急務となっている。JT-60UではNTMの抑制手法として、(1)NTM発生位置への電子サイクロトロン電流駆動/加熱によるNTMの安定化,(2)圧力・電流分布の最適化によるNTMの回避に取り組み、それぞれにおいて重要な知見を得て来た。本講演では、NTMの抑制; 安定化と回避に関してJT-60Uで得られた成果と課題を発表する。NTMの抑制においては、不安定化に働く自発電流項の寄与の減少、または安定化に働く分極電流項の寄与の増大が重要である。NTMを抑制した放電及びNTMが発生した放電の圧力・電流分布の発展をシミュレーションを援用して解析することにより、後者の寄与が大きいことが明らかになった。また、電子サイクロトロン電流駆動によるNTM安定化においては、電子サイクロトロン波のビーム幅,電子サイクロトロン駆動電流密度により安定化効果が大きく変わることを明らかにするとともに、安定化のために要請される電子サイクロトロン波のビーム幅と駆動電流密度の関係を明らかにした。

論文

Measurement of toroidal structure of electron temperature with electron cyclotron emission diagnostic in JT-60U

諫山 明彦; 大山 直幸; 浦野 創; JT-60チーム

Proceedings of 21st IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2005) (CD-ROM), 4 Pages, 2006/00

JT-60の電子サイクロトロン放射(ECE)測定装置において、信号対雑音(SN)比の改善及び電子温度揺動のトロイダル構造の測定を目的として、新しい観測窓及び導波路を導入した。従来は1系統の導波路を分岐して3つのECE測定装置(フーリエ変換分光装置,回折格子型分光装置,ラジオメータ)に接続していたため、ラジオメータのSN比が十分得られない場合もあったが、今回導入した導波路をラジオメータ専用とすることにより、SN比を従来の5倍程度とすることができた。また、今回導入した観測窓は従来の観測窓とトロイダル方向に60度離れていることから、両観測窓から同時にECEを測定することにより、不安定性のトロイダル構造を測定することができる。今回、回折格子型分光装置とラジオメータの同時測定を行った結果、ECE計測装置のみでトロイダルモード数を決定することに成功した。また、負磁気シア放電のコラプス発生後には、トロイダル方向,ポロイダル方向に異なった構造が現れることが明らかになった。

論文

MHD instabilities leading to disruptions in low beta JT-60U reversed shear plasmas

武智 学; 藤田 隆明; 石井 康友; 小関 隆久; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 45(12), p.1694 - 1699, 2005/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:76.69(Physics, Fluids & Plasmas)

強い内部輸送障壁(ITB)と中心に平坦な圧力区分布を有する負磁気シアプラズマは非常に高い閉じ込め性能を有するが、頻繁に低いベータにもかかわらずディスラプションに至る。ディスラプションに至るMHD揺動とMSEによる詳細な電流分布計測を行ったところ2つのタイプのディスラプションが観測された。一つは安全係数が整数付近で観測される前兆振動を伴わないものであり、もう一つは$$gamma$$$$>$$10msの成長率を持つITB付近から表面まで広がるn=1の前兆振動を伴うものである。これらのディスラプションの特徴を説明するために次のような簡単なモデルを導入した。表面のMHD不安定性とこれと同じモード数に対応するITB付近のMHD不安定性が同時に不安定になった場合にディスラプションに至る。このモデルを用いると観測されるディスラプションは周辺部のモードがトリガーとなるものと内部のモードがトリガーとなるものに分類可能であることがわかった。

論文

Conversion of endohedral $$^{133}$$Xe-fullerene to endohedral $$^{133}$$Xe-fullerenol to be used in nuclear medicine

渡辺 智; 石岡 典子; 関根 勉*; 工藤 博司*; 下村 晴彦*; 村松 久和*; 久米 民和

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 266(3), p.499 - 502, 2005/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.86(Chemistry, Analytical)

$$^{133}$$Xe内包フラレノール[$$^{133}$$Xe@C$$_{60}$$(OH)$$_{x}$$及び$$^{133}$$Xe@C$$_{70}$$(OH)$$_{x}$$]を骨がんの治療薬へ応用することを目指し、$$^{133}$$Xe内包フラレノールを高収率で合成できる方法を開発した。同位体分離器を用いたイオン注入法で作製した$$^{133}$$Xe内包フラーレンをオルト-ジクロロベンゼンに溶解し、水酸化テトラブチルアンモニウムと水酸化カリウム水溶液を加えて$$^{133}$$Xe内包フラレノールを合成した。最終的に純水で抽出した$$^{133}$$Xe内包フラレノールの回収率は、C$$_{60}$$で40%、C$$_{70}$$で23%であった。合成した$$^{133}$$Xe内包フラレノールの生理食塩水中での安定性を調べた結果、5日間経過しても安定であることを確認し、医学への応用が可能であることを示した。

論文

超重元素はどこまで存在するか; 質量公式からみた重・超重核領域の原子核崩壊

小浦 寛之; 橘 孝博*

日本物理学会誌, 60(9), p.717 - 724, 2005/09

重・超重核領域の原子核崩壊様式について解説を行う。まず近年の新同位体同定実験の経緯について簡単に述べ、次いで原子核質量公式について説明する。そして原子核が引き起こす崩壊現象を各様式ごとに記述し、われわれの開発した質量公式を用いた理論予測をもとに、重・超重核領域の崩壊様式について議論を展開する。そこでは、自発核分裂が優勢であると予想される未知核種領域の指摘や、超重核の安定性の島の性質、さらに超重核と星のr過程元素合成との関係などについて述べる。最後に、超重核の安定性の島より中性子過剰な核の存在について、その可能性を指摘する。

論文

Tritium accounting stability of a ZrCo bed with "In-bed" gas flowing calorimetry

林 巧; 鈴木 卓美; 山田 正行; 西 正孝

Fusion Science and Technology, 48(1), p.317 - 323, 2005/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:43.05(Nuclear Science & Technology)

核融合炉燃料であるトリチウムの安全貯蔵とその効率的な計量の観点から、ZrCo金属間化合物を用いた通気式熱量計量方式による「その場」トリチウム計量機能付き貯蔵ベッドを開発し、計量精度: $$pm$$1%のITERの要求性能を実証するとともに、試験的に実用に供して総合的実証を進めている。本ベッドは、一次容器内にZrCo金属間化合物700gを充填したもので、ZrCoT1.8として約25g-T2,約100Lの水素同位体ガスを貯蔵できる。また、ZrCoの一次容器内に螺旋状の配管を有し、この配管内部にHeガスを循環することにより、貯蔵したトリチウムの崩壊熱を循環Heの温度上昇として計測し、トリチウム貯蔵量を計量できる構造となっている。今回は、長期保管後の計量性能の確認のため、約13gの純トリチウムの7か月間の安定貯蔵、及び約5gのトリチウムを同量の重水素で希釈したガスの5年4か月間の安定貯蔵の前後にくり返し熱量計測を実施し、初期の計量性能と比較した。その結果、計測条件(一次容器内に蓄積する3Heガス圧など)を整えることにより、初期の計量感度(約0.2g)及び精度(約0.05g)を維持できること、などを確認し、現状までのトリチウム貯蔵においては計量性能の劣化はないことを確証した。

論文

原研AVFサイクロトロンにおける磁場高安定化

奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 吉田 健一; 柏木 啓次; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 中村 義輝; et al.

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.745 - 747, 2005/07

原研AVFサイクロトロンでは、マイクロビーム形成を目指して、フラットトップ加速システムを始めとする技術開発を行っている。これらの技術開発においては、サイクロトロン電磁石の磁場安定性が重要となっている。通常のマルチターン引出に対しては十分な磁場安定度を達成したが、シングルターン引出ではより高安定磁場が必要となっている。本発表では、鉄心温度定温化など、サイクロトロン電磁石の磁場高安定化についての現状と今後の課題について報告する。

論文

過電圧短絡回路付プラズマ不安定性対応型積分器の開発

川俣 陽一; 米川 出; 栗原 研一

平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03

トカマク型装核融合置特有の現象としてプラズマ不安定性発生時、磁場の急激な変動で磁場センサーにパルス的高電圧が誘起され積分計測結果に「飛び」として誤差が発生する。この高電圧への対策として、想定される最高電圧を増幅器の測定レンジ内に留める充分な電圧減衰回路(アッテネータ)を前段に入れた入力チャンネルを、通常レンジのチャンネルとともに並列に常時信号入力を行う多入力電圧レンジ一体型方式の積分器を開発した。低電圧側レンジのチャンネルには、過電圧を短絡する回路を設けることで高電圧発生時にはダイナミックに回路構成が変化し、低電圧レンジから高電圧レンジまで連続で積分可能なように設計した。この積分器をJT-60のプラズマ実験放電で使用したところ、開始当初は設計通り過電圧による「飛び」を解消していたが、プラズマ不安定性による高電圧入力の繰り返しで「飛び」の解消が不安定となった。この原因は、過電圧短絡回路に使用している半導体素子が、高電圧時の過電流の繰り返しにより特性が変化したことによるものと推定した。試験結果の解析や検討をもとに、次のステップとして、高電圧信号を繰り返し入力しても動作特性の変化が無い過電圧短絡回路の開発を対策方針とした。ここでは、開発中の大容量過電圧短絡回路付きの積分器開発について報告する。

論文

核融合炉設計のためのプラズマの性質

鎌田 裕

日本原子力学会誌, 47(1), p.45 - 52, 2005/01

核融合炉の設計に必要なトカマク炉心プラズマの性質を解説する。炉心プラズマの基本構成と熱・粒子の収支を概観し、閉じ込め特性,安定性,電流駆動,第一壁熱負荷,ディスラプション回避・緩和、等の要素性能に関して要求される性能と、これまでの達成度を述べる。さらに、炉心プラズマにとって最も重要な視点が「総合性能」の向上であり、そのためには自律性の高い燃焼・高ベータプラズマにおける複合制御が必要であることを述べる。

論文

Nonlocal energetic particle mode in a JT-60U plasma

藤堂 泰*; 篠原 孝司; 武智 学; 石川 正男

Physics of Plasmas, 12(1), p.012503_1 - 012503_7, 2005/01

 被引用回数:44 パーセンタイル:17.27(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおける高エネルギーイオン駆動不安定性を磁気流体と高エネルギー粒子のためのシミュレーションコードを用いて調べた。不安定モードの空間分布は安全係数分布が平坦なプラズマ中心付近で最大値をとる。この不安定モードはトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)ではない。空間分布がTAEとして予想される位置と異なっており、 m/n=2/1の一つの主成分で構成されていることがその理由である。ここで、m, nはポロイダル及びトロイダルモード数である。この不安定モードの実周波数は、実験における速い周波数掃引モードの開始周波数に近い値である。シミュレーション結果は、高エネルギーイオン軌道幅と高エネルギーイオン圧力が不安定モード動径方向分布幅を非常に大きくすることを示している。調べた高エネルギーイオン軌道幅の中で最小値の場合は、不安定モードは小半径の20%以内に局在している。これは、磁気流体効果のみで誘導できる空間分布幅の上限を与える。JT-60Uの実験条件においては、高エネルギーイオンは不安定モード空間分布の半径方向の幅を3倍に広げている。この不安定モードは主として高エネル ギー粒子によって誘導されているのである。

論文

超重元素

小浦 寛之

うちゅう, 21(10), p.4 - 9, 2005/01

科学に関心のある一般の人向けに超重元素についての解説を行った。まず原子及び原子核についての説明を周期律表を用いながら行い、次いで核図表を用いて原子核の崩壊様式,存在領域理論予測及び超重核の安定性の島についてわれわれの理論予測値などを用いながら説明した。そして超重元素合成反応のポイントについて平易に解説し、2004年に理化学研究所にて行われて合成に成功した113番元素合成実験について紹介した。

論文

高エネルギー粒子輸送解析のための損失粒子計測

磯部 光孝*; 篠原 孝司

プラズマ・核融合学会誌, 80(12), p.1036 - 1043, 2004/12

磁気閉じ込めプラズマの損失高エネルギーイオン計測について記述する。プラズマ中における高エネルギー粒子の計測は、系内に閉じ込められた状態を計測するものと、系外へ損失してくるものを測定するものとに分けられる。本講座で述べる損失粒子計測とは、プラズマ外へ損失してくる高速イオンを真空容器内で、エネルギー並びに時間分解よく直接的に検出し、得られた損失高速イオンデータの解析から、高速イオンの閉じ込めの様子や損失過程について調べようというものである。初めに代表的な計測法として半導体検出器,シンチレータプローブ,ファラデーカップ型プローブの基本原理の説明を行い、次に具体的な事例を紹介する。具体的な実験事例としてTFTR, JFT-2M, CHS, W7-ASのものを紹介する。

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