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萩原 大樹; 渡辺 勇輔; 小西 博巳*; 舟木 泰智; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Applied Geochemistry, 190, p.106490_1 - 106490_10, 2025/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Geochemistry & Geophysics)Radiocesium (
Cs and 
Cs) was sorbed on minerals and transported to river systems due to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Recently, the authors have reported that mafic minerals sorb Cs equally or more strongly than micaceous minerals in fine sands. We characterized mafic minerals and elucidated their weathering using electron microscopy to determine whether they can sorb Cs. The surface of hornblende particles is weathered and altered to vermiculite. The surface of micas is less weathered than that of hornblende, indicating the Cs activity concentrations of highly weathered mafic minerals are higher than those of micas in part of sampling site. The results indicate that the effects of Cs sorption for hornblende depend on the weathering product at the surface.
SO
and HF佐々木 祐二; 金子 政志; 松宮 正彦*
Chemistry Letters, 53(9), p.upae164_1 - upae164_4, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)これまで、カチオン性の抽出剤を使って、TcO
などのアニオン種となる金属イオンを対象にイオン対抽出による分離法を開発してきた。イオン対抽出法は超アクチノイド元素やNb, Taといった有用金属の抽出も期待できる。最近塩酸溶液中で塩化物が配位してアニオン種となる白金族元素にも応用可能であることを見出したため、この方法をさらに発展させて、硫酸やフッ化水素酸中でアニオン種として存在するZr, Hf, Nb, Taの抽出を検討した。その結果、本法によるこれら金属イオンの抽出は可能であることを明らかにし、分配比の抽出剤濃度や振とう時間依存性などの基礎情報を取得した。
Bi isotopesHuang, H.*; Andreyev, A. N.; 他37名*
Physical Review C, 110(1), p.014326_1 - 014326_8, 2024/07
被引用回数：3 パーセンタイル：64.72(Physics, Nuclear)The near-symmetric complete fusion reaction 
Kr+
Ag=
Bi
was studied at the gas-filled recoil separator SHANS with an attempt to synthesize the extremely neutron-deficient proton-unbound Bi isotopes. No decay events which could be attributed to them were observed. The two- and three-particle evaporation residues 
Hg (
, 
) and 
Pb(
,
) were identified. Based on the yields of 182,183Pb in the present work and the systematics of the ratios between the cross sections of 
and 
evaporation channels for the most neutron-deficient odd-Z nuclei above lead, the upper limits for the half-lives of Bi were estimated to be less than 0.3
s.
鈴木 哲士*; 湯口 貴史*; 石黒 啓斗*; 遠藤 京香*; 加藤 あすか*; 横山 公祐*; 小北 康弘; 横山 立憲; 坂田 周平*; 大野 剛*; et al.
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (Internet), 119(1), p.230807_1 - 230807_18, 2024/02
被引用回数：2 パーセンタイル：39.15(Mineralogy)沈み込み帯における火成活動は、地下深部での熱や物質の供給の観点から重要な地質現象である。火成活動がとりわけ大規模であった時期(フレアアップ)には、大量のマグマが生成されることで大陸地殻の発達・進化が促進されたと考えられるが、詳細なマグマ溜りプロセスについての理解は乏しい。そこで本研究では、フレアアップ期の沈み込み帯におけるマグマ溜りプロセスの時空間変化を明らかにすることを目的とし、北上山地の白亜紀深成岩体のひとつである久喜花崗岩体の岩石学的、年代学的研究を行った。久喜岩体の標高ごとの岩石サンプルのモード組成や全岩化学組成は、久喜岩体での鉛直方向の分別結晶作用が生じたことを示唆する。ホルンブレンドに対して地質温度圧力計を適用したところ、定置深度は約10km、温度条件は800
Cから730Cとなった。ジルコンに対するU-Pb年代・Ti濃度定量分析の結果から、久喜岩体は約125Maに900Cから700Cまでの冷却を受けたことが明らかとなった。また、ジルコンのTh/U比と結晶化温度の関係から、900Cから800Cまでに分別結晶作用が大きく寄与したこと、岩体の深度方向でその傾向が一様であることが示唆される。
丸山 修平; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(11), p.1372 - 1385, 2023/11
被引用回数：1 パーセンタイル：15.37(Nuclear Science & Technology)A new estimation method of an unknown covariance, which is defined by the difference between the true covariance (the population covariance) and a prior covariance assumed by an analyst, is proposed. The unknown covariance is estimated using an empirical covariance consistent with the observed data. To estimate the unknown covariance, an unbiased and consistent estimator in regression analysis has been incorporated into the conventional cross-section adjustment. This estimator does not require assumptions for the probability distribution of the observation data. The statistical properties of this estimator were numerically verified. In addition, the effectiveness of the proposed method was confirmed by another numerical test using actual integral experimental data. In the second numerical test, the modeling uncertainty (covariance) due to the deterministic analysis method was assumed to be unknown. The results showed that the proposed method could practically estimate the unknown covariance and adjusted cross-sections using only prior information on covariances.
明午 伸一郎; 中野 敬太*; 松田 洋樹; 岩元 洋介; 吉田 誠*
EPJ Web of Conferences, 284, p.05001_1 - 05001_4, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：61.80(Nuclear Science & Technology)加速器駆動未臨界システム(ADS)や核破砕中性子源などの大強度陽子加速器施設では、電磁石コイルなどの加速器構成機器の放射線損傷を評価することが重要である。損傷指標としては、NRT(Norgertt-Robinson-Torrens)モデルに基づき、粒子束と弾き出し断面積を積分して得られるdpaが用いられてきた。20MeV以上のエネルギー領域の陽子に対する弾き出し断面積の実験データは乏しいため、J-PARCにおいてNbの弾き出し断面積の測定を行った。Nb試料を極低温(
8K)で冷却し、熱運動によるフレンケル対の再結合を抑制するとともに、マッティセン則を維持するために常伝導度を維持した。PHITSコードを用いてNbの弾き出し断面積の計算を行い、今回の実験結果と比較した。その結果、広く用いられるNRTモデルは、これまでの研究で示唆されているように、断面積を2倍程度過大評価することが明らかになった。また、最近提案された分子動力学(MD)に基づく熱中性子再結合補正モデル(arc)を用いた計算が、今回のデータと良い一致を示すことも明らかにした。
MnSi重田 出*; Oku, Shuta*; 窪田 崇秀*; 木村 尚次郎*; 関 剛斎*; 篠崎 文重*; 淡路 智*; 高梨 弘毅; 廣井 政彦*
AIP Advances (Internet), 13(2), p.025116_1 - 025116_5, 2023/02
被引用回数：1 パーセンタイル：7.50(Nanoscience & Nanotechnology)Superconducting properties were investigated in epitaxially layered films consisting of superconductor NbN and half-metallic Heusler alloy CoMnSi(CMS). Temperature dependence of the electrical resistivity 
(T) was measured by applying perpendiar magnetic fields to the surface of NbN/CMS films. With the increase of the CMS thickness 
, the upper critical field 
H
decreased monotonically, but the superconducting transition temperature T
had the minimum of 10.1 K at 
5 nm. The T behavior was in qualitative agreement with the theory of the 
-coupling. The pair-breaking parameter 
determined by the superconducting fluctuation theory took the maximum at = 35 nm, which would be related to the minimum of 
. The experimental results reveal that the superconductivity of the NbN layer in NbN/CMS films is affected by the interplay between the superconducting NbN layer and the half-metallic CMS layer.
門脇 敏; 野上 雅人*; Thwe Thwe, A.; 勝身 俊之*; 山崎 渉*; 小林 秀昭*
日本機械学会論文集(インターネット), 85(879), p.19-00274_1 - 19-00274_13, 2019/11
本研究では、流体力学的不安定性と拡散・熱的不安定性に起因する三次元セル状予混合火炎に及ぼす未燃ガス温度と熱損失の効果を調べるため、三次元圧縮性ナヴィエ・ストークス方程式を採用して三次元の反応流れの数値計算を実行した。未燃ガス温度が下降し熱損失が増大するとともに、火炎の増幅率は小さくなり、不安定領域は狭くなる。これは、主として平面火炎の燃焼速度の低下によるものである。その増幅率と波数を平面火炎の燃焼速度と質量流束密度で標準化すると、未燃ガス温度の下降とともに、標準化した増幅率は大きくなり、不安定領域は広くなる。これは、主に、既燃ガスと未燃ガスの温度比の増加によって熱膨張の効果が強くなること、並びに、ゼルドヴィッチ数の増大に伴う凹凸の火炎面における局所的燃焼速度の変化が顕著になることによるものである。最大増幅率に対応する特性波長をもつ擾乱を平面火炎に加えると、それは固有不安定性により発達し、セル状の火炎面が形成される。標準化したセル状火炎の燃焼速度は、未燃ガス温度の下降とともに増加する。また、熱損失が増大するとセル状火炎の燃焼速度は増加する。これは、熱損失が拡散・熱的不安定性において重要であることを示している。
入澤 恵理子; 山本 正弘; 加藤 千明; 本岡 隆文; 伴 康俊
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(4), p.337 - 344, 2019/04
被引用回数：9 パーセンタイル：59.49(Nuclear Science & Technology)The boiling nitric acid solution containing highly oxidizing cations dissolved from the spent nuclear fuels corrodes stainless steels because of the nobler corrosion potential and their fast reduction rate. The cations themselves are re-oxidized to higher oxidizing states in a bulk solution after the corrosion reaction. In this paper, the re-oxidation rate constants of typical cations, such as Cr, V, Pu, and Np, were analyzed, and discussed about the effect on time dependencies of the corrosion rate. It was indicated that the cations with a large re-oxidation rate constant, such as Np, could keep the corrosion rate at high level continuously for the long immersion duration.
横山 賢治; 北田 孝典*
Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.1221 - 1230, 2018/04
複数の積分実験データの情報を核データ(炉定数セット)に反映して設計予測精度向上を図る手法として、炉定数調整法(CA), 拡張炉定数調整法(EA), 最小分散不偏推定に基づく炉定数調整法(MRCA), 次元削減炉定数調整法(DRCA)がある。これらの手法をMARBLEシステムに実装し、実規模の問題に適用した。すなわち、原子力機構で整備してきた約500種類に及ぶ高速炉核設計用の積分実験データベースを使って、代表的な次世代高速炉の核設計予測精度を評価した。この結果、いずれの手法も実規模の問題に適用可能であることを確認した。EAを適用する際には、設計対象炉心の詳細な仕様を決定しておく必要があるので、設計段階に応じてCAとEAを使い分けることを推奨する。また、正規分布に従わないようなデータを利用する場合には、MRCAを使うべきである。一方で、DRCAは、実規模の問題に対しても、理論の示す通りCAとMRCAの両方の結果を再現できることを確認した。したがって、結論としては、CAを使う段階においては、DRCAを使えばよいことになる。また、DRCAにはいくつかオプションがあり、炉定数調整手法や結果を検討する目的にも利用することが可能である。
横山 賢治; 山本 章夫*; 北田 孝典*
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.319 - 334, 2018/03
被引用回数：8 パーセンタイル：53.53(Nuclear Science & Technology)次元削減に関する技術を応用して炉定数調整法の新しい理論式を導出した。この新しい理論式を次元削減炉定数調整法(DRCA)として提案する。DRCAの導出は最小分散不偏推定(MVUE)に基づいており、正規分布の仮定を必要としない。DRCAの結果は、ユーザが定義する行列で指定する次元削減後の特徴空間に依存する。このため、DRCA1, DRCA2, DRCA3という3種類の次元削減炉定数調整法を提案する。数式による検討及び数値計算による検証を行ったところ、DRCA2は、現在広く使われている炉定数調整法と等価になることが分かった。更に、DRCA3は、以前の研究で提案した最小分散不偏推定に基づく炉定数調整法と等価になることが分かった。
菅谷 敏克; 中谷 隆良; 坂井 章浩
JAEA-Technology 2017-032, 21 Pages, 2018/01
【本報告書は、掲載論文に用いた腐食速度の算出にかかる水素発生データについて、データ取得の信頼性について問題があることが判明したため、一時的に公開を取りやめています。】処分事業の安全評価を行うために必要な核種溶出率の設定を目的に、Zr-2.5wt%Nb合金に対してガス蓄積型腐食試験法を適用し、低温、低酸素およびアルカリ条件下で長期の腐食速度を取得してきた。本報では、長期的な腐食速度の把握を目的に、試験期間5ヶ年(60ヶ月)の腐食速度を取得し、試験期間2ヶ年(24ヶ月)経過までの腐食速度と比較したところ、今回取得した試験期間5ヶ年(60ヵ月)の腐食速度は、試験期間2ヶ年(24ヶ月)までの結果同様、経過時間の-2/3乗に比例するとした評価が適用できると考える。
Zr, 
Nb, and Mo in radioactive contaminated water generated at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station島田 亜佐子; 亀尾 裕
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 310(3), p.1317 - 1323, 2016/12
被引用回数：11 パーセンタイル：64.98(Chemistry, Analytical)A new mutual separation method was developed to enable the analysis of Zr, Nb, and Mo in radioactive contaminated water from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). First, distribution coefficient (
) values between Tetra Valent Actinide (TEVA) resin, and HF, HF/HNO
, and HF/HCl solutions were obtained to select the conditions for chromatographic separation. The separation performance of the developed method was validated with a control sample, which contained elements that could be interfere with the measurement of Zr, Nb, and Mo, (Cr, Co, Ni, Ge, and Se) and non-radioactive elements of high-dose nuclides in the contaminated water (Cs, Sr, and Y). The scheme was also evaluated with a simulated seawater sample because seawater was injected into the damaged reactors to assist cooling in the early stages of reactor failure. Finally, the chromatographic separation method was applied to the analysis of Zr, Nb, and Mo in contaminated water sampled at the FDNPS.
小島 有志; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B304_1 - 02B304_5, 2016/02
被引用回数：14 パーセンタイル：51.28(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITERやJT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、大面積多孔多段負イオン加速器を開発中であり、1MVや500kVの直流超高電圧を真空中で安定して保持できる耐電圧性能が要求されている。そこで、真空放電の物理理解に基づく耐電圧設計手法を確立することを目的として、今回、これまでの耐電圧試験結果に基づいて、多段の入れ子構造である加速電極支持構造の形状を、耐電圧や境界条件から最適化する手法を開発した。本手法では、ビーム光学から要求される電圧及びギャップ長から、電極平板部の面積、つまり同軸の入れ子構造となる円筒型電極の半径を決定することにより、耐電圧を満たすための同軸間ギャップ長を求める。これにより一段分の対向する陰極・陽極の電極構造が決まるため、本手法を段数分くり返すことにより、耐電圧を満たした加速電極支持構造を境界条件の中で一意に設計することが可能となる。得られた加速器の耐電圧を予測するために、未解明であった多段による耐電圧の劣化を、5段電極を用いて実験的に調べた結果、5段の耐電圧は1段耐電圧の段数倍よりも25%程度耐電圧が減少し、段数の増加による影響が見られた。この効果を考慮した結果、本手法によるJT-60用負イオン加速器の耐電圧解析が10%以下の誤差の範囲で一致し、ITERやJT-60SAの耐電圧設計の精度を向上することができた。
小島 有志; 花田 磨砂也; Jeong, S. H.*; Bae, Y. S.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; Lee, K. W.*; Park, M.*; Jung, B. K.*; 藻垣 和彦; et al.
Fusion Engineering and Design, 102, p.81 - 87, 2016/01
被引用回数：7 パーセンタイル：48.77(Nuclear Science & Technology)原子力機構では、JT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、高出力長パルスの正イオン源を開発中であり、今回、JT-60SAの要求値を超える2MWの正イオンビームを100秒間生成することに成功した。本実験は、「日本原子力研究開発機構と韓国国立核融合研究所との間の核融合研究開発に関する協力のための取決め」に基づいた共同実験として韓国原子力研究院において実施した。その結果、ビームの生成時間が30秒を超えると、イオンを生成するための放電ガス圧の変化がビーム電流値の時間的変化を引き起こすことが分かった。さらに、ビーム電流が変化するため、ビーム電流値とイオン源加速電極の電圧配分で決まるビームの収束性が時間とともに悪化していることが判明した。この収束性の悪化により、ビームの一部が加速電極に衝突し、電極の熱負荷が過大となり、加速電極間で絶縁破壊が発生し、ビーム生成時間が制限されていることが初めて分かった。そこで、イオン源の動作ガス圧を制御してビーム電流の時間的変動を低減するとともに、加速電極電圧の配分を細かく調整することでビーム収束性の悪化を抑えて熱負荷を低く保ち、2MWのビームを100秒間生成することに成功した。これらの長時間運転手法の開発と実証により、JT-60SAでの100秒運転に見通しがついた。
大井 元貴; 明午 伸一郎; 圷 敦*; 川崎 智之; 西川 雅章*; 福田 真平
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerators (AccApp '15), p.89 - 96, 2016/00
J-PARCでは、3GeV, 1MWの陽子ビームを3GeV陽子ビーム輸送施設(3NBT)を経由して核破砕中性子源施設に輸送する。J-PARCのような大出力の加速器施設では、僅かなビームロスであっても、重大な故障に発展する可能性があるため、小さな異常の段階で迅速に検知するためのシステムが必要であり、EPICSとCSS(Control System Studio)を用いた監視制御システムを開発した。これにより、モニタデータを複合的に評価する環境を構築した。また、ビーム調整を効率よく行うためにSADコードを用いた制御システムを開発し、数ショットのビームで容易にビーム診断および調整を可能にし、ビーム電流密度の平坦化を目的として導入された8極電磁石に起因する非線形ビーム光学への対応も行った。これらのビーム輸送系の制御改良により、ビーム調整の手順が簡略化し数クリックで軌道調整が可能になり、また、習熟度の低いオペレータでも容易に軌道調整が可能になった。
柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 小島 有志; 吉田 雅史; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 前島 哲也; 山下 泰郎*; 柴田 直樹; et al.
Fusion Engineering and Design, 96-97, p.107 - 112, 2015/10
被引用回数：5 パーセンタイル：34.81(Nuclear Science & Technology)原子力機構では、ITER加熱用中性粒子入射装置(HNB)に要求される、1MeV、40A、3600秒の負イオンビーム生成に必要な高電圧機器、1MeV加速器、及び1MV高電圧電源のR&Dを進めている。1MeV加速器R&Dでは、ITER同様の多孔多段加速器で数十秒の長パルス運転を目指し、今回、引出し電極において、負イオンと共に引き出される電子を長時間熱化処理するための冷却構造の強化、及び加速器内の磁場で曲がるビーム軌道を補正する孔軸変位を施した。その結果、加速電極への熱負荷を23%から13%に低減し、ビームエネルギーを0.4秒の短パルスで0.9MeVから1MeVへ、パルス幅をエネルギー0.7MeVで従来より二桁高い60秒まで進展させた。高電圧電源R&Dでは、1MV絶縁変圧器の実現に向けて従来の巨大碍子製ブッシングに変わり、サイズ・コスト共に従来の1/3に低減可能な、小型碍子製ブッシングにFRP円筒を被せた同軸構造ブッシングを開発した。これにより定格電圧の1.2倍である1.2MVで3600秒運転を達成し、本変圧器製作を確実にした。以上のように日本調達機器のR&Dは順調に進展している。
Liu, W.; Podowski, M. Z.*
日本機械学会熱工学コンファレンス2015講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2015/10
強制流動サブクール沸騰を用いた高熱機器の出力は、冷却限界、いわゆる限界熱流束(Critical Heat Flux: CHF)に制限される。定常の核沸騰から逸脱し、不安定な気液共存伝熱である過渡沸騰、あるいは伝熱面温度の著しい上昇をもたらす膜沸騰の開始点として、Departure from Nucleate Boiling (DNB)が限界熱流束と深く関係する。今後の高熱機器の熱設計は、DNBを含む各伝熱過程に対し物理現象に基づいたモデリングを行い、温度の著しい上昇を含む温度過渡変化を計算することによってCHFを予測することが期待されるが、その技術は確立されていない。そこで、本報では、DNB時における伝熱流動を、Liquid sublayer dryoutモデルに基づいてモデリングし、熱伝導方程式を解くことによって液膜厚さや伝熱面温度の過渡変化を得られた。大気泡下の液膜は、蒸発によってdryoutし、DNB発生する過程を予測できたが、実験で確認された、ヒータ焼損につながる温度の著しい上昇が再現されなかった。これを再現するには、DNB発生時の壁面と接触した大気泡速度、及びDNB発生後の過渡沸騰や膜沸騰領域の伝熱をモデル化する必要があると考える。
Sn strand at cryogenic temperatureHarjo, S.; 川崎 卓郎; 辺見 努; 伊藤 崇芳*; 中本 建志*; 相澤 一也
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031001_1 - 031001_5, 2015/09
Measurements of thermal strains in the superconducting constituent (NbSn phase) in NbSn strand were performed using BL19 Takumi of MLF, J-PARC. Lattice parameters of NbSn phase change continuously with increasing temperature. To avoid the thermal expansion effect, lattice parameters of the filaments (extracted from the strand) measured at the same temperatures were used to estimate the thermal strains in NbSn phase. As results, thermal strains for axial direction below 50 K are kept roughly constant at large compressive values, while the values are much lower (the difference is 0.13%) than that measured at room temperature.
礒野 高明; 河野 勝己; 尾関 秀将; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 奥野 清; 湊 恒明*; 西宮 輝*; 渡部 優貴*; 坂本 博夫*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4201004_1 - 4201004_4, 2015/06
被引用回数：2 パーセンタイル：13.34(Engineering, Electrical & Electronic)JAEA and Mitsubishi Electric Corporation have fabricated an insert, which is a test coil to evaluate superconducting performance of ITER CS conductor. The insert is a 9-turn single layer solenoid coil with a 1.5-m diameter and will be tested at 13T and 40 kA using the CSMC test facility in JAEA. Major fabrication processes are winding, terminal fabrication, heat treatment, insulation and structure assembly. These procedures were demonstrated before start of each fabrication process. Winding tools were able to form the coil within the geometrical criteria using a dummy conductor with the same length as the insert. A terminal sample was fabricated and its destructive examination showed good bonding between the cable and the sleeve. Prepreg taps were wound for turn insulation and ground insulation was performed using VPI technique. These insulation processes were demonstrated using the dummy winding. The results of demonstration and fabrication of the insert will be reported in the paper.
