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寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 一場 雄太*
Radiation Measurements, 187, p.107486_1 - 107486_8, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)We measured the distribution of beta-ray emitters inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 reactor building using a novel optical fiber-based position-sensitive radiation sensor designed for operation in high dose rate environments. Plastic scintillation fibers (PSFs) were installed inside the Unit 3 reactor building, where scintillation light generated through interactions between radiation and the PSFs was detected by a spectrometer to obtain the wavelength spectrum. By applying an unfolding method to the wavelength spectrum, we estimated the distribution of beta ray emitters along the PSFs. To isolate the beta ray contribution in a high gamma dose rate field, we compared measurements taken with and without a stainless steel tube serving as a beta ray shield. As a result, we identified a hotspot predominantly influenced by beta rays for the first time in the high dose rate area on the southern side of the first floor of the Unit 3 reactor building.
北條 智彦*; 小山 元道*; 熊井 麦弥*; Zhou, Y.*; 柴山 由樹; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; 齋藤 寛之*; 味戸 沙耶*; 秋山 英二*
ISIJ International, 65(2), p.284 - 296, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Stress and plastic strain distributions and those partitioning behaviors of ferrite and retained austenite were investigated in the medium manganese (Mn) and the transformation-induced plasticity-aided bainitic ferrite (TBF) steels, and the martensitic transformation behaviors of retained austenite during Luders elongation and work hardening were analyzed using synchrotron X-ray diffraction at SPring-8. The stress and plastic strain of retained austenite and volume fraction of retained austenite were remarkably changed during Luders deformation in the medium Mn steel, implying that the medium Mn steel possessed inhomogeneous deformation at the parallel part of the tensile specimen. On the other hand, the distributions of the stress, plastic strain and volume fraction of retained austenite were homogeneous and the homogeneous deformation occurred at the parallel part of the tensile specimen at the plastic deformation regime with work hardening in the medium Mn and TBF steels. The martensitic transformation of retained austenite at uders deformation in the medium Mn steel was possessed owing to the application of high stress and preferential deformation at retained austenite, resulting in a significant increase in the plastic deformation and reduction of stress in the retained austenite. The martensitic transformation of retained austenite at the plastic deformation regime with work hardening was induced by the high dislocation density and newly applied plastic deformation in retained austenite in the medium Mn steel whereas the TBF steel possessed gradual transformation of retained austenite which is applied high tensile stress and moderate plastic deformation.
Munkhbat, D.*; Battulga, B.; Oyuntsetseg, B.*; 川東 正幸*
Environmental Science and Pollution Research, 31(57), p.65548 - 65558, 2024/11
河川環境におけるプラスチック汚染はここ数十年で新たな懸念となっており、河川プラスチックの研究は世界的な注目を集めている。しかし、ほとんどのプラスチック研究は地表水や堆積物中の微小サイズのプラスチックの動態に焦点を当てており、環境中でのプラスチックの段階的な分解とサイズの縮小に関する研究はあまり行われていない。さらに、河川区画間のプラスチックごみの移動とその特性の変化は、川の運命に影響を与えるにもかかわらず、あまり理解されていない。この研究では、モンゴルのトゥール川水系の氾濫原、地表水、堆積物区画におけるプラスチック破片の存在量、サイズ、形状、ポリマーの種類、光分解段階の分布の変化を調査した。光分解段階は、赤外スペクトル データからのカルボニル インデックス(CI)を使用して評価された。プラスチックの存在量は、氾濫原では5.46
3.53アイテム/m
、地表水では155100.7アイテム/m
、堆積物では128.476.3アイテム/kgだった。マイクロプラスチックは3つの区画すべてのサイズ カテゴリで優勢であり、マクロプラスチックは氾濫原でのみ見つかった。
Battulga, B.; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 乙坂 重嘉*; 小嵐 淳
Environmental Science and Pollution Research, 31, p.60080 - 60092, 2024/10
プラスチックの破片が水生環境および陸上環境で遍在的に分布していることが報告されている。しかし、プラスチックと放射性核種との相互作用や、環境プラスチックの放射能についてはほとんど知られていない。今回われわれは、環境中のプラスチックと放射性セシウム(
Cs)の間の相互作用媒体としてのプラスチック関連バイオフィルムの役割を調査するためにプラスチック破片の表面で発達するバイオフィルムの特徴を調べる。バイオフィルムサンプルは日本の二つの対照的な沿岸地域から収集されたプラスチック(1-50mm)から抽出された。プラスチックの放射能は、バイオフィルムのCs放射能濃度に基づいて推定され、周囲の環境サンプル(つまり、堆積物や砂)と季節ごとに比較された。Csの痕跡は、バイオフィルムの放射能濃度21-1300Bq kg
(乾燥重量)のバイオフィルムで検出され、これは0.04-4.5Bq kgプラスチック(乾燥重量)に相当する。われわれの結果はCsとプラスチックとの相互作用を明らかにしバイオフィルム中の有機成分と鉱物成分が環境プラスチック中のCsの保持に不可欠であるという証拠を提供する。
柴山 由樹; 北條 智彦*; 小山 元道*; 秋山 英二*
International Journal of Hydrogen Energy, 88, p.1010 - 1016, 2024/10
被引用回数：5 パーセンタイル：60.04(Chemistry, Physical)The effect of plastic deformation on the hydrogen embrittlement behavior of high-strength martensitic steels was investigated using a U-bend test. The hydrogen embrittlement susceptibility appeared to be enhanced with increasing plastic strain. Based on fractographic and stress-strain analyses, the maximum principal stress dominated the hydrogen embrittlement fracture. Although the apparent enhancement with increasing plastic deformation was observed, the origin of the enhancement was increased residual stress arising from the evolution of graded plastic strain during U-bending. We conclude that residual stress rather than plastic strain induced by plastic deformation strongly affects hydrogen embrittlement susceptibility in deformed high-strength steel components.
Battulga, B.; 中山 理智; 松岡 俊将*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
Water Research, 264, p.122207_1 - 122207_12, 2024/10
被引用回数：9 パーセンタイル：84.93(Engineering, Environmental)環境中のマイクロプラスチック(MP、サイズ: 
5mm)上の微生物の付着とバイオフィルムの形成に対する注目が高まっている。ここでは、微生物の生態と水生生態系への影響についての理解を深めるために、プラスティスフィア内の微生物群集を調査する。我々は、16S遺伝子とITS遺伝子のアンプリコン配列を使用して、日本の2つの対照的な沿岸地域のMP、地表水、底質、海岸砂における細菌および真菌群集の構成と多様性を特定した。サンプルの種類と研究場所に応じて、大幅に異なる微生物の多様性と分類学的組成が検出された。炭化水素分解群集の定着とMP上での病原体の発生の結果として、微生物分類群の複雑なプロセスがMP関連バイオフィルムの特性、ひいてはMPの特性に影響を与える。この研究は、MP関連バイオフィルムにおける微生物の代謝機能に焦点を当てており、これは地球生態系に対するプラスチック破片の真の影響を明らかにする鍵となる可能性がある。
Battulga, B.; Munkhbat, D.*; 松枝 誠; 安藤 麻里子; Oyuntsetseg, B.*; 小嵐 淳; 川東 正幸*
Environmental Pollution, 357, p.124427_1 - 124427_10, 2024/09
被引用回数：1 パーセンタイル：14.76(Environmental Sciences)水生環境および陸上環境におけるプラスチック破片の発生とその特徴は、広範囲に研究されてきた。しかし、環境中のプラスチック関連バイオフィルムの特性と動的挙動に関する情報はまだ限られている。この研究では、モンゴルの内陸河川系からプラスチックサンプルを収集し、分析、同位体、熱重量分析技術を使用してプラスチックからバイオフィルムを抽出し、バイオフィルムの特性を明らかにした。抽出されたバイオフィルムから有機粒子と鉱物粒子の混合物が検出され、プラスチックが河川生態系の汚染物質を含む外因性物質のキャリアであることが明らかになった。熱重量分析により、バイオフィルムの約80wt%を占めるアルミノケイ酸塩と方解石を主成分とするミネラルが主に寄与していることが示された。本研究は、水生生態系における有機物および物質循環に対するプラスチック関連バイオフィルムの影響を解明するのに役立つ、バイオフィルムの特性および環境挙動に関する洞察を提供する。
比嘉 良太*; 藤原 比呂*; 戸田 裕之*; 小林 正和*; 海老原 健一; 竹内 晃久*
Materials Transactions, 65(8), p.899 - 906, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：19.07(Materials Science, Multidisciplinary)Al-Zn-Mg合金では、水素(H)によって機械的特性が著しく劣化することから、そのような合金の強度を向上させるためには、水素脆化(HE)と呼ばれるこの現象を抑制することが不可欠である。粒界破壊(IGF)は主にHE発生時に観察されるため、HEを抑制するためにはIGFの発生挙動を理解する必要がある。通常、応力、ひずみ、H濃度の不均一な分布は、多結晶材料におけるIGFの発生に影響を与える。本研究では、X線イメージング技術により得られた多結晶体の3次元微細構造データをもとに作成した3次元イメージベースモデルを用いた結晶塑性有限要素法とH拡散解析によるシミュレーションから、実際の破壊領域における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べた。そして、シミュレーション結果とX線CTによる引張試験試料のその場観察を組み合わせ、実際のき裂発生挙動における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べ、粒界き裂の発生条件を検討した。その結果、結晶塑性に起因する粒界垂直応力が粒界き裂の発生を支配することが明らかになった。一方、応力による内部Hの蓄積はき裂発生にほとんど影響しないことがわかった。
寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 瓜谷 章*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1062, p.169227_1 - 169227_6, 2024/05
被引用回数：2 パーセンタイル：57.55(Instruments & Instrumentation)We have developed a new position-sensitive optical fiber radiation sensor that achieves single-end readout and high dose rate application. The sensor determines the incident position of radiation on the optical fiber by using the wavelength dependency of light attenuation within the fiber. Through the analysis of the output wavelength spectrum from the fiber end, the incident position of radiation on the optical fiber can be inversely estimated using the spectrum unfolding procedure. Using this optical fiber sensor, we conducted a measurement of radiation distribution inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The actual trend of incident position of radiation was successfully reproduced in a high dose rate area, with a maximum dose rate exceeding 100 mSv/h. This validates the effectiveness of our new position-sensitive optical fiber radiation sensor.
小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; 澤口 孝宏*; Yang, Z.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
鉄と鋼, 110(3), p.197 - 204, 2024/02
被引用回数：1 パーセンタイル：19.07(Metallurgy & Metallurgical Engineering)The local plasticity and associated microstructure evolution in Fe-5Mn-0.1C medium-Mn steel (wt.%) were investigated in this study. Specifically, the micro-deformation mechanism during L
ders banding was characterized based on multi-scale electron backscatter diffraction measurements and electron channeling contrast imaging. Similar to other medium-Mn steels, the Fe-5Mn-0.1C steel showed discontinuous macroscopic deformation, preferential plastic deformation in austenite, and deformation-induced martensitic transformation during Lders deformation. Hexagonal close-packed martensite was also observed as an intermediate phase. Furthermore, an in-situ neutron diffraction experiment revealed that the pre-existing body- centered cubic phase, which was mainly ferrite, was a minor deformation path, although ferrite was the major constituent phase.
小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; Yang, Z.*; Varanasi, R. S.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
鉄と鋼, 110(3), p.205 - 216, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)
deformation experiments with cold-rolled and intercritically annealed Fe-5Mn-0.1C steel were carried out at ambient temperature to characterize the deformation heterogeneity during Lders band propagation. Deformation band formation, which is a precursor phenomenon of Lders band propagation, occurred even in the macroscopically elastic deformation stage. The deformation bands in the Lders front grew from both the side edges to the center of the specimen. After macroscopic yielding, the thin deformation bands grew via band branching, thickening, multiple band initiation, and their coalescence, the behavior of which was heterogeneous. Thick deformation bands formed irregularly in front of the region where the thin deformation bands were densified. The thin deformation bands were not further densified when the spacing of the bands was below 
10 
m. Instead, the regions between the deformation bands showed a homogeneous plasticity evolution. The growth of the thin deformation bands was discontinuous, which may be due to the presence of ferrite groups in the propagation path of the deformation bands. Based on these observations, a model for discontinuous Lders band propagation has been proposed.
松野 崇*; 藤田 大樹*; 松田 知子*; 柴山 由樹; 北條 智彦*; 渡邊 育夢*
Journal of Materials Processing Technology, 322, p.118174_1 - 118174_16, 2023/12
被引用回数：8 パーセンタイル：66.16(Engineering, Industrial)変態誘起塑性(TRIP)鋼の加工硬化における高応力三軸度の影響は、特にオーステナイト体積率の測定結果から幅広く知られている。プレス成形プロセスにおける材料の破壊予測のためには、このTRIP挙動を明らかにすることが重要である。しかし、高応力三軸度条件における流動応力の形成メカニズムは未解明である。本研究では、TRIP鋼の応力三軸度誘起による加工硬化挙動を調査するため、微小ノッチ付き丸棒を用いた新たな引張試験手法を開発した。測微法を用いて試験片をモデル化し、有限要素解析によって引張試験中の流動応力の同定に成功した。また、開発した引張試験手法と放射光X線回折を組み合わせ、応力形成挙動をその場測定した。TRIP型ベイニティックフェライト鋼では、流動応力と応力三軸性が不安定に増加し、加工硬化指数が低下して、より高い応力三軸性が誘起されることを明らかにした。一方、TRIP型マルテンサイト鋼は、鋭いノッチの場合、加工硬化指数の急激な減少によって特徴づけられる弱化挙動を示した。X線回折の結果から、鋼材内部の微視組織の不均一性がオーステナイト相に非常に高い静水圧応力をもたらすことで、これらの対照的な挙動が説明できると結論づけた。本研究結果は、応力三軸度を考慮したTRIP鋼のプレス成形プロセスに関する枠組みについて、新たに応力三軸度を考慮した枠組みが必要であることが示唆される。
Battulga, B.; 安藤 麻里子; 松枝 誠; 小嵐 淳
Environmental Science and Pollution Research, 30(31), p.77226 - 77237, 2023/05
被引用回数：2 パーセンタイル：13.66(Environmental Sciences)過去十年間において、水圏環境のマイクロプラスチックの地球規模の調査は、科学的に幅広く関心が持たれている。本研究は、同位体分析及び示唆熱天秤-質量分析法を含む多次元分析を行い、環境中のマイクロプラスチックの挙動及び特性を明らかにしたものである。マイクロプラスチックサンプルは、日本の対照的な二つの沿岸域で採取した。採取したポリエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレンから成るマイクロプラスチックの
C値は、-25.6‰-31.4‰、-23.4‰-30.9‰、-27.3‰-28.6‰であった。また、ポリエチレンとポリスチレンから成るマイクロプラスチックの熱分析において単段階吸熱反応が確認された。本研究により、マイクロプラスチックの劣化が水圏環境における挙動及び特性に重要な役割を担っていることが示唆された。
廃炉環境国際共同研究センター; 名古屋大学*
JAEA-Review 2022-033, 80 Pages, 2022/12
JAEA-Review-2022-033.pdf:4.08MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和元年度に採択された「一次元光ファイバ放射線センサを用いた原子炉建屋内放射線源分布計測」の令和元年度から令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和3年度が最終年度となるため3年度分の成果を取りまとめた。本研究では、1Fの廃炉を進めるにあたり把握する必要がある、原子炉建屋内作業環境の放射線源の位置分布を測定するセンサとして、最も確実に汚染源の位置分布の把握を行うことができ、密着型で、かつ「点」ではなく「線」に沿った放射線源分布が把握できる、一次元光ファイバ放射線センサの開発を行った。従来型の飛行時間型光ファイバ放射線センサについて、光ファイバの材質の検討及び光ファイバ径の小口径化を行うことで、高線量率・高散乱線環境へ適用可能なセンサを見出し、光ファイバの多チャンネル化を行うことで低線量率に対しても感度を維持できるシステムの構築を行った。加えて、1F原子炉建屋内に局所的に存在するSv/hオーダーを超える環境へ適用可能であり、さらには、飛行時間法のファイバ両端での受光の必要性という課題を解決する全く新しい方式のセンサとして、光ファイバの片側から光の波長スペクトルを読み出し、光ファイバ内での光の減衰量に波長依存性が存在することを利用して、放射線入射位置を逆推定する波長分解型光ファイバ放射線センサを開発した。
Battulga, B.; 安藤 麻里子; 中西 貴宏; 小嵐 淳
Science of the Total Environment, 849, p.157758_1 - 157758_11, 2022/11
被引用回数：11 パーセンタイル：56.13(Environmental Sciences)本研究では、マイクロプラスチックの表面に形成されるバイオフィルム(有機付着物)の特性を明らかにするための第一ステップとして、バイオフィルムを分離回収する手法を開発した。茨城県内の河川において、大きさ,色,組成の異なる様々なマイクロプラスチック試料を採取した。それらの試料に超音波処理を行った後、シリンジを用いた方法により有機付着物を溶液として分離回収した。バイオフィルム由来の有機物から放射性セシウムが検出され、マイクロプラスチックが河川生態系における放射性核種の輸送媒体としての役割を果たすことが示唆された。また、有機物の安定炭素・窒素同位体の分析にも成功した。本手法は、マイクロプラスチックの状態や環境中における物質循環への寄与を解明するために有効である。
ders deformation in an Fe-5Mn-0.1C medium-Mn steel小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; 澤口 孝宏*; Yang, Z.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
ISIJ International, 62(10), p.2036 - 2042, 2022/10
被引用回数：23 パーセンタイル：83.83(Metallurgy & Metallurgical Engineering)The local plasticity and associated microstructure evolution in Fe-5Mn-0.1C medium-Mn steel (wt.%) were investigated in this study. Specifically, the micro-deformation mechanism during Lders banding was characterized based on multi-scale electron backscatter diffraction measurements and electron channeling contrast imaging. Similar to other medium-Mn steels, the Fe-5Mn-0.1C steel showed discontinuous macroscopic deformation, preferential plastic deformation in austenite, and deformation-induced martensitic transformation during Lders deformation. Hexagonal close-packed martensite was also observed as an intermediate phase. Furthermore, an in-situ neutron diffraction experiment revealed that the pre-existing body-centered cubic phase, which was mainly ferrite, was a minor deformation path, although ferrite was the major constituent phase.
ders band propagation in an Fe-5Mn-0.1C medium Mn steel clarified through 
scanning electron microscopy小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; Yang, Z.*; Varanasi, R. S.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
ISIJ International, 62(10), p.2043 - 2053, 2022/10
被引用回数：12 パーセンタイル：62.51(Metallurgy & Metallurgical Engineering) deformation experiments with cold-rolled and intercritically annealed Fe-5Mn-0.1C steel were carried out at ambient temperature to characterize the deformation heterogeneity during Lders band propagation. Deformation band formation, which is a precursor phenomenon of Lders band propagation, occurred even in the macroscopically elastic deformation stage. The deformation bands in the Lders front grew from both the side edges to the center of the specimen. After macroscopic yielding, the thin deformation bands grew via band branching, thickening, multiple band initiation, and their coalescence, the behavior of which was heterogeneous. Thick deformation bands formed irregularly in front of the region where the thin deformation bands were densified. The thin deformation bands were not further densified when the spacing of the bands was below 10 m. Instead, the regions between the deformation bands showed a homogeneous plasticity evolution. The growth of the thin deformation bands was discontinuous, which may be due to the presence of ferrite groups in the propagation path of the deformation bands. Based on these observations, a model for discontinuous Lders band propagation has been proposed.
下平 昌樹; 飛田 徹; 高見澤 悠; 勝山 仁哉; 塙 悟史
Proceedings of ASME 2020 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2020) (Internet), 7 Pages, 2020/08
JEAC4206「原子炉圧力容器に対する供用期間中の破壊靭性の確認方法」では、加圧熱衝撃事象時の原子炉圧力容器(RPV)の健全性評価において、原子炉圧力容器内面のステンレスオーバーレイクラッド(クラッド)下亀裂(UCC)を想定し、亀裂先端の応力拡大係数がRPV鋼の破壊靭性値を上回らないことを定めている。本研究では、クラッドの存在が破壊靭性値に与える影響を評価することを目的に、UCCまたは表面亀裂を有する試験体を用いた3点曲げ破壊靭性試験と有限要素解析(FEA)を行い、UCCに対する塑性拘束効果の影響を調べた。その結果、UCCの破壊靭性値が表面亀裂に比べて高いことを実験的に示した。また、有限要素解析により、クラッドの存在によりUCCの塑性拘束効果が弱められることを示した。
鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 10(4), p.9 - 17, 2019/02
弾性異方性をもつ材料中では、塑性変形が発生した際に結晶間に応力差が生じており、これが材料破壊に深くかかわっていることが知られている。本研究では、高エネルギー放射光回折法を用いて、塑性変形させた材料中の荷重方向の残留応力を結晶方位ごとに調べた。その結果、残留応力はX線的弾性定数(回折面ごとに求められるヤング率)が高い指数では引張残留応力、低い指数では圧縮残留応力が発生していることがわかった。この結果は、材料強度を向上させる際、集合組織のように結晶方位を制御する技術に役立つと考えている。
眞田 幸尚
光学, 45(8), p.300 - 305, 2016/08
2011年3月に発生した福島第一原子力発電所事故後の影響調査、除染効果の確認及び放射性物質の漏洩・移動検知を目的として、迅速にかつ広域に放射線分布を測定する手法としてプラスチックシンチレーションファイバー(PSF)が用いられている。PSFは、検出部に入射した位置検出が可能であるため、簡単に測定対象の放射線分布を測定することが可能である。この一度の測定で多地点の測定結果を得られるという利点を生かし、除染前後の測定に用いられている。また、検出部は耐水性が高い特徴を生かし、農業用のため池底に蓄積した堆積物中の放射性濃度分布の測定に採用されている。ここでは、PSFの原理及び福島第一原子力発電所事故後の応用例について紹介する。
