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報告書

Elemental composition analysis of main structural materials of JMTR

永田 寛; 河内山 真美; 茅根 麻里奈; 菅谷 直人; 西村 嵐; 石川 譲二; 坂井 章浩; 井手 広史

JAEA-Data/Code 2024-016, 44 Pages, 2025/03

JAEA-Data-Code-2024-016.pdf:3.54MB

原子炉施設の構造材の元素組成は、廃止措置計画の策定などの際に評価を行う放射化計算において、重要なパラメータの一つとして使用されている。このうち、試験研究炉の構造材として使用されているアルミニウム合金などの元素組成については、主要成分以外の元素については十分なデータが得られていない。このことから、材料試験炉「JMTR」の主要な構造材として使用されてきたアルミニウム合金、ベリリウム、ハフニウムなどから試料を採取し、元素組成の分析を実施した。本報告書は、令和5年度に取得した78元素の元素組成データについてまとめたものである。

論文

Nondestructive determination of isotopic abundance using multi-energy nuclear resonance fluorescence driven by laser Compton scattering source

Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生

Journal of Applied Physics, 135(18), p.184903_1 - 184903_10, 2024/05

https://doi.org/10.1063/5.0197076
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)

We report on the findings of a quantitative nondestructive analysis of the natural isotopic abundances of hafnium and tungsten elements using nuclear resonance fluorescence. Commercial samples of hafnium and tungsten were irradiated to six quasi-monochromatic $$gamma$$-ray beams generated by laser Compton scattering in the energy range of 2.4-3.2 MeV. Multiple nuclei were simultaneously excited at each of the six $$gamma$$-ray beam energies. A high-purity germanium detector array detected deexcitations of the nuclei. In total, $$51$$ transitions were unprecedentedly employed to estimate the isotopic abundances of heavy elements nondestructively. The estimated abundances of three hafnium isotopes and three tungsten isotopes are consistent with standard known natural abundances within the experimental uncertainties. The deviation from the standard values ranges from 0.18% to 1.36%. This work is a contribution of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to the International Atomic Energy Agency (IAEA) under the agreement of the coordinated research program (CRP), J02015 (Facilitation of Safe and Secure Trade Using Nuclear Detection Technology - Detection of RN and Other Contraband). This work was a part of a study of the nuclear resonance fluorescence aiming at nuclear security and safeguards applications, being supported by the subsidiary for "promotion of strengthening nuclear security or the like" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.

論文

A Thermodynamic model for the solubility of HfO$$_{2}$$(am) in the aqueous K$$^{+}$$ - HCO$$_{3}$$$$^{-}$$ - CO$$_{3}$$$$^{2-}$$ - OH$$^{-}$$ - H$$_{2}$$O system

Rai, D.*; 北村 暁; Rosso, K.*

Radiochimica Acta, 105(8), p.637 - 647, 2017/08

https://doi.org/10.1515/ract-2016-2623
 被引用回数：4 パーセンタイル：33.65(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

非晶質二酸化ハフニウム(HfO$$_{2}$$(am))の溶解度を、炭酸水素カリウム(KHCO$$_{3}$$)濃度0.001$$sim$$0.1mol.kg$$^{-1}$$の範囲で測定した。HfO$$_{2}$$(am)の溶解度は、KHCO$$_{3}$$濃度の増加とともに劇的に増大し、ハフニウム(IV)が炭酸イオンと強く錯生成することを示した。ハフニウムの炭酸錯体の熱力学的平衡定数を、PitzerおよびSITの両活量補正モデルで導出した。KHCO$$_{3}$$濃度の増加に伴う劇的なハフニウム濃度の増大は、Hf(OH)$$_{2}$$(CO$$_{3}$$)$$_{2}$$$$^{2-}$$およびHf(CO$$_{3}$$)$$_{5}$$$$^{6-}$$の生成を考慮することで最もよく説明することができた。これらの生成反応である[Hf$$^{4+}$$ + 2CO$$_{3}$$$$^{2-}$$ + 2OH$$^{-}$$ $$leftrightarrow $$ Hf(OH)$$_{2}$$(CO$$_{3}$$)$$_{2}$$$$^{2-}$$]および[Hf$$^{4+}$$ + 5CO$$_{3}$$$$^{2-}$$ $$leftrightarrow $$ Hf(CO$$_{3}$$)$$_{5}$$$$^{6-}$$]の平衡定数の対数値は、それぞれ44.53$$pm$$0.46および41.53$$pm$$0.46であった。

論文

Issues concerning the determination of solubility products of sparingly soluble crystalline solids; Solubility of HfO$$_{2}$$(cr)

Rai, D.*; 北村 暁; Rosso, K. M.*; 佐々木 隆之*; 小林 大志*

Radiochimica Acta, 104(8), p.583 - 592, 2016/08

https://doi.org/10.1515/ract-2015-2540
 被引用回数：6 パーセンタイル：46.11(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

結晶質二酸化ハフニウム固相(HfO$$_{2}$$(cr))の溶解度における酸濃度の影響を調査した。本研究では、(1)2種類の固相量を使用、(2)固相の酸洗浄、(3)1400$$^{circ}$$Cでの固相の加熱、(4)二酸化ハフニウムが非晶質(am)から結晶質(cr)に変遷するかどうかを調べるための固液混合状態での90$$^{circ}$$Cでの試験、を実施した。これらの処理の結果、HfO$$_{2}$$(cr)には少量の結晶性の低い(ただし非晶質ではない)成分(HfO$$_{2}$$(lcr))が含まれており、これがHfO$$_{2}$$(cr)よりも溶解度を制限する固相となることが結論づけられた。溶解度データはPitzerおよびSITの両モデルで説明できた。HfO$$_{2}$$(cr)の溶解度積の対数値も推定された。少量の結晶性の低い固相が確認されたことは、鉱物表面がしばしば構造的または組成的に不完全で、結晶固相より高い溶解度を示す一般的な傾向と整合している。本研究は溶解度データの解釈において、難溶性固体の溶解挙動が固有の固相に規定されることが観察されることに注意を払う必要があることを強調している。

論文

Equilibrium pressures of hydrogen and deuterium dissolved in titanium,zirconium and hafnium at low concentrations

渡部 和男

Journal of Nuclear Materials, 136, p.1 - 5, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90025-X
 被引用回数：32 パーセンタイル：94.17(Materials Science, Multidisciplinary)

Sievertsの装置を用いて、チタン、ジルコニウムおよびハフニウム中の水素および重水素の平衡圧を0.013~133Paの範囲で測定した。これらの金属への水素および重水素の溶解はSievertsの法則に従った。各温度で得られたSieverts定数から水素および重水素についての溶解度式(Arrhenius式)を導出した。いずれの金属も水素濃度(原子分率)が一定の場合には、重水素の平衡圧が軽水素のそれより1.1~1.4倍高いことを見出した。

論文

$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hfをトレーサーとして用いた中性子放射化分析法によるジルコニウムおよびジルカロイ標準試料中のハフニウムの定量

米澤 仲四郎

分析化学, 33(6), p.336 - 338, 1984/00

https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.33.6_336

$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hfを回収率補正用トレーサーとして用いた中性子放射化分析法により、ジルコニウムおよびジルカロイ標準試料中のこん跡ハフニウムを正確に定量した。試料とハフニウム標準をJRR-2またはJRR-4で0.5~265.5h照射する。7日間冷却後LINACで$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{6}$$Hf($$gamma$$,n)$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf反応より生成した、、$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf標準溶液を試料に加え溶解する。溶媒抽出法で$$^{9}$$$$^{5}$$Nbを分離後、抽出クロマトグラフィーで$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf、$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{1}$$Hfを分離する。試料、ハフニウム標準、$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf標準の$$gamma$$線スペクトルをGe(Li)検出器で測定する。(n,$$gamma$$)反応で生成した分を補正した試料の$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf343KeVピーク面積から、ハフニウムの回収率を求める。回収率を補正した試料の$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{1}$$Hf482KeVピーク面積からハフニウム含量を求める。ジルコニウムおよびジルカロイ標準試料中のハフニウムの定量を行い、良い結果を得た。

論文

Determination of hafnium in zirconium and its alloys by a stable isotope dilution; Neutron activation analysis

米澤 仲四郎; 小森 卓二

Anal. Chem., 55(13), p.2059 - 2062, 1983/00

https://doi.org/10.1021/ac00263a012
 被引用回数：13 パーセンタイル：61.72(Chemistry, Analytical)

同位体希釈法を用いた中性子放射化分析法を確立し、ジルコニウムおよびジルカロイ中のこん跡ハフニウムの定量に適用した。試料に既知量の$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{4}$$Hf濃縮ハフニウム溶液をスパイクとして加える。混合物を溶解した後、天然、スパイクハフニウム溶液とともに原子炉で照射をする。冷却後、スパイクした試料中のハフニウムを分離し、$$gamma$$線スペクトルを測定する。天然およびスパイクハフンウム溶液はそのまま取り出し、同一条件下で$$gamma$$線スペクトルを測定する。試料、天然、スパイクハフニウムから得られた$$^{1}$$$$^{7}$$$$^{5}$$Hf/$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{1}$$Hfの放射能の比からハフニウム含量を求める。ハフニウム数ppmのジルコニウム中のハフニウムは相対標準偏差0.93%で定量された。本法を原研および米国NBSで調整したジルコニウム、ジルカロイ標準試料の標示値を決めるための分析に適用した。

論文

The Separation of zirconium and hafnium by tributyl phosphate-celite reversed-phase partition chromatography

上野 馨; 星 三千男

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 39(10), p.2183 - 2187, 1966/00

https://doi.org/10.1246/bcsj.39.2183
 被引用回数：12

抄録なし

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