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報告書

汎用炉心解析システムMARBLE3の開発

横山 賢治; 羽様 平; 谷中 裕; 大木 繁夫

JAEA-Data/Code 2024-007, 41 Pages, 2024/10

JAEA-Data-Code-2024-007.pdf:1.1MB

汎用炉心解析システムMARBLEの第3版であるMARBLE3を開発した。MARBLEの開発ではオブジェクト指向スクリプト言語Pythonを用いており、これまでの開発ではPythonバージョン2(Python2)を用いていたが、Pythonのバージョンアップの後方非互換性の問題により、Pythonの最新版であるPythonバージョン3(Python3)では、MARBLEを動作させることができなくなっていた。このため、MARBLE3の開発では全面的に改修を行って、Python3で動作するように整備した。また、MARBLE3では、新しく開発された解析コードのカプセル化や新しく提案された計算手法等の組み込みを行うとともに、メンテナンス性や拡張性、柔軟性の観点からユーザインターフェースの拡張やソルバーの再実装等を行った。MARBLE3では、新規に開発された3次元六角/三角体系輸送計算コードMINISTRIVer.7(MINISTRI7)と3次元六角/三角体系拡散計算コードD-MINISTRIを利用できるように整備した。これらのコードは、MARBLEのサブシステムである核特性解析システムSCHEMEや高速炉燃焼解析システムOPRHEUSで利用できる。また、MARBLEに組み込まれている炉心解析システムCBGのユーザインターフェースを拡張して、CBGの2次元RZ体系の拡散計算ソルバーや輸送計算ソルバーをSCHEME上で利用できるように整備した。一方、計算手法についても改良を加えた。MARBLE3では、チェビシェフ有理関数近似法に基づく燃焼計算手法の改良に関する論文やミニマックス多項式近似法に基づく燃焼計算手法に関する論文で提案された計算手法を利用できるように、燃焼計算ソルバーの機能拡張を行った。また、メンテナンス性の観点から、MARBLE2で導入された一点炉動特性ソルバーPOINTKINETICSを廃止して、MARBLE3ではKINETICSソルバーとして新たに整備し直した。

論文

$$f$$-electron states of heavy-fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and rare-earth- and actinide-based isostructural compounds

目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.025001_1 - 025001_2, 2020/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.025001
 被引用回数：1 パーセンタイル：9.70(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$及び同じ結晶構造を持つ関連物質の$$f$$電子状態について、$$LS$$と$$j$$-$$j$$結合描像の間に良い対応関係が成り立つことがわかった。これらの物質の希土類及びアクチノイド元素は正方晶の点群$$D_{4h}$$の対称性をもつ強い一軸的な点電荷ポテンシャルの影響を受けている。一連の化合物は$$f$$電子数$$n$$($$leq6$$)の増加に伴う$$^nf$$系として考えられ、その電子状態の系統的な変化は$$LS$$結合描像によってよく表現される。一方、この電子状態の変化は、$$^1f$$系のCePd$$_5$$Al$$_2$$の3つの$$f$$軌道$$Gamma_7^{rm; i}, Gamma_7^{rm; ii}$$,及び$$Gamma_6$$に、$$j=5/2$$の$$f$$電子を$$n$$個詰める$$j$$-$$j$$結合描像によって説明でき、両者の間に物理的な関連が認められる。

報告書

汎用炉心解析システムMARBLE2の開発

横山 賢治; 神 智之; 平井 康志*; 羽様 平

JAEA-Data/Code 2015-009, 120 Pages, 2015/07

JAEA-Data-Code-2015-009.pdf:1.93MB

汎用炉心解析システムMARBLEの第2版であるMARBLE2を開発した。MARBLE2では第1版(MARBLE1)で開発した基盤技術を利用して各種の機能拡張を行った。MARBLE1では導入できていなかった従来システム(JOINT-FR、SAGEP-FR)の機能を導入し、従来システムのほぼ全ての解析機能を統一されたユーザインターフェースを持つMARBLE上のサブシステムSCHEME上で実行できるようになった。特にMARBLE2では、MARBLE1では対応できていなかった感度解析にも対応できるようになった。また、将来の拡張性や柔軟性を確保するために、独自ソルバーの開発や改良を行った。更に、原子力機構で開発された解析コードやライブラリを導入し、同様にSCHEME上で利用できるように整備した。その他、外部機関で開発された解析コード等も必要に応じて導入した。これにより、$$gamma$$線計算や発熱計算等が可能となった。また、MARBLE上のもうひとつのサブシステムである高速炉実機燃焼解析システムORPHEUSの改良として、MARBLE1での利用経験をもとに各種の機能拡張や高速化を行いユーザ利便性を向上させた。

論文

Multipole ordering in $$f$$-electron systems

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1081 - 1082, 2006/05

https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.01.428
 被引用回数：5 パーセンタイル：26.29(Physics, Condensed Matter)

$$f$$電子系における多極子秩序を微視的観点から明らかにするために、われわれは$$j$$-$$j$$結合描像に基づいた$$Gamma_8$$モデルを、単純立方格子,体心立方格子,面心立方格子の3種類の格子の場合について解析した。このモデルは、$$(ffsigma)$$結合を介した跳び移り積分を持つが、われわれはその$$(ffsigma)$$に関する2次摂動論を用いて、それぞれの格子における有効モデルを導出した。さらに、それらの有効モデルに対して平均場近似を適用し、単純立方格子では$$Gamma_{3g}$$反強四極子転移、面心立方格子では$$Gamma_{2u}$$反強八極子転移、面心立方格子では縦型の三重変調$$Gamma_{5u}$$八極子転移が起こることがわかった。

論文

Analysis of $$f$$-$$p$$ model for octupole ordering in NpO$$_2$$

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Physical Review B, 72(13), p.132411_1 - 132411_4, 2005/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.132411
 被引用回数：38 パーセンタイル：77.34(Materials Science, Multidisciplinary)

NpO$$_2$$の八極子秩序の起源を探るために、ネプツニウムの$$5f$$軌道と酸素の$$2p$$軌道から構成される微視的なモデルを提案する。このモデルの多極子秩序の可能性を調べるために、われわれは$$f$$-$$p$$軌道間の跳び移り積分に対する4次摂動論を用いて、有効多極子相互作用モデルを導出した。この有効モデルを数値的に解析した結果、$$Gamma_{5u}$$反強八極子秩序が起こる傾向を見いだした。

論文

Multipole ordering in $$f$$-electron systems on the basis of a $$j$$-$$j$$ coupling scheme

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Physical Review B, 72(14), p.144401_1 - 144401_12, 2005/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.144401
 被引用回数：31 パーセンタイル：72.61(Materials Science, Multidisciplinary)

$$f$$電子系の多極子秩序を格子構造に着目し、微視的な観点から調べた。そのために、まず$$j$$-$$j$$結合描像に基づいて、単純立方格子,体心立方格子,面心立方格子上の強束縛モデルを構築した。次に、これらのモデルの強結合極限での有効モデルを、$$f$$電子の跳び移り積分に対する2次摂動論によって導出した。これらの有効モデルに対して平均場近似を適用した結果、格子構造に依存して異なる多極子秩序状態が実現することがわかった。単純立方格子では$$Gamma_{3g}$$の反強四極子転移がある温度で起こり、さらに低温で強磁性転移が起こる。体心立方格子では$$Gamma_{2u}$$の反強八極子転移が最初に起こり、さらに強磁性転移が起こる。面心立方格子では縦型の三重変調した$$Gamma_{5u}$$の八極子転移が起こる。

論文

$$beta$$-decay half-lives of new neutron-rich rare-earth isotopes $$^{159}$$Pm, $$^{162}$$Sm, and $$^{166}$$Gd

市川 進一; 浅井 雅人; 塚田 和明; 羽場 宏光*; 永目 諭一郎; 柴田 理尋*; 阪間 稔*; 小島 康明*

Physical Review C, 71(6), p.067302_1 - 067302_4, 2005/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.71.067302
 被引用回数：19 パーセンタイル：74.42(Physics, Nuclear)

ガスジェット搬送装置と結合したオンライン同位体分離器を用い、ウランの陽子誘起核分裂で生成する中性子過剰未知希土類核、$$^{159}$$Pm, $$^{162}$$Sm, $$^{166}$$Gdを発見し、それぞれの半減期を1.5$$pm$$0.2s, 2.4$$pm$$0.5s, 4.8$$pm$$1.0sと決定した。また、$$^{166}$$Gdについては部分崩壊図式を構築した。さらに、以前に見いだした$$^{166}$$Tbの半減期を精度よく再測定し25.6$$pm$$2.2sと決定した。本研究で見いだした新核種の半減期は、大局的理論で予測された半減期と良い一致を見た。

論文

Microscopic theory of multipole ordering in NpO$$_2$$

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Physical Review B, 71(14), p.140404_1 - 140404_4, 2005/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.140404
 被引用回数：64 パーセンタイル：87.22(Materials Science, Multidisciplinary)

NpO$$_2$$の秩序相を微視的な観点から理解するために、$$j$$-$$j$$結合描像に基づいた面心立方格子上の$$f$$電子モデルを調べた。まずはじめに強結合極限での有効多極子相互作用モデルを導出し、それを数値的に解析することにより、$$Gamma_{4u}$$モーメント間と$$Gamma_{5u}$$モーメント間の相互作用が基底状態で有効に働いていることがわかった。さらにこれらの相互作用のみを残した簡単化したモデルに対して平均場近似を適用した結果、NpO$$_2$$では縦型のtriple-$$q$$ $$Gamma_{5u}$$八極子秩序が、多極子相互作用と$$Gamma_{5u}$$モーメントの異方性によって実現していることがわかった。

論文

HTTR水素製造システムの系統構成及び制御性

西原 哲夫; 清水 明; 稲垣 嘉之; 谷平 正典*

日本原子力学会和文論文誌, 2(4), p.517 - 524, 2003/12

https://doi.org/10.3327/taesj2002.2.517

地球温暖化対策として燃料電池の導入が期待されており、今後、大量かつ安定に水素を供給するシステムが必要となる。原研では試験研究用の高温ガス炉HTTRを用いた水素製造システムの検討を進めている。本報告では、まず、HTTR水素製造システムの技術課題について検討を行った。そして、HTTR水素製造システムの主系統構成、並びに、本システム特有の機器である水蒸気改質器及び高温隔離弁の構造を示した。そして、定格運転時のヒート・マスバランスを設定し、起動運転時のプラント動特性解析をもとに運転制御特性について検討した結果を示した。

論文

Validation and sensitivity analysis of a new atmosphere-soil-vegetation model

永井 晴康

Journal of Applied Meteorology, 41(2), p.160 - 176, 2002/02

大気-土壌-植生モデルの詳細,妥当性試験及び感度解析について記述する。モデルは、大気,土壌及び植生についての一次元多層モデル及び植生層内の日射及び長波放射伝達を計算するスキームにより構成されている。モデルの性能試験として、大気と地表面の相互作用に関する野外実験CASESの実測データを用いて、小麦畑における地表面フラックスの32日間の変動について計算値と測定値の比較を行った。また植生パラメータに対する感度解析も行った。その結果、モデルは測定値を良好に再現できたが、放射伝達及び気孔抵抗計算スキームを改良する必要性も示唆された。

報告書

Variation of radiological consequences under various weather conditions

Liu, X.; 本間 俊充

JAERI-Tech 2001-054, 49 Pages, 2001/08

JAERI-Tech-2001-054.pdf:1.54MB

確率論的安全評価のレベル3計算においては、事故影響の完全なスペクトラムを予測するために気象シーケンスを決めるための層別サンプリング法が広く用いられている。気象ビン分類で用いる指標に対応した事故影響の変化の一般的な知見を得るために、さまざまな気象ビンに対する広範な計算を行った。この研究の結果から、放出時最初の気象条件の他に、例えば気象パラメータの時間積分のような事故影響結果に影響を与える因子があることが示唆された。層別サンプリング法における気象シーケンスのグループ化規準の選定には改善の余地がある。

報告書

高燃焼度フルMOX PWR炉心の核的検討,2

久語 輝彦; 大久保 努; 島田 昭一郎*

JAERI-Research 99-057, p.29 - 0, 1999/09

JAERI-Research-99-057.pdf:1.77MB

将来型軽水炉の一つのオプションとして、既存軽水炉技術を用いて、平均取り出し燃焼度100GWd/tでサイクル長3年の高燃焼度フルMOX PWRの炉心概念の検討を進めている。本報告では、燃料棒の細径化によって減速材対燃料体積比(Vm/Vf)を増加させて、核的及び熱的性能の向上を試みることを目的として、燃料ピン間隔を現行炉心と同様の12.6mmとし、燃料棒を現行の9.5mmから8.3mmに細径化することによりVm/Vfを3.0に増加させた炉心を提案し、炉心核特性を評価し、炉心成立性を確認した。また、燃料棒径を現行と同様とし、かつ燃料ピン間隔を拡張したVm/Vf=2.6の炉心核特性と比較した結果、サイクル長が約9%減少することを除けば、核分裂性プルトニウム富化度を約0.3wt%節約でき、また減速材温度係数に余裕が増加するなど、むしろ良好な炉心特性を持つことが判明した。

論文

High spin states of $$^{132}$$Cs

早川 岳人*; J.Lu*; 古野 興平*; 古高 和禎*; 橋本 奈美*; 斉藤 武彦*; 小松原 哲郎*; 大島 真澄; 初川 雄一; 静間 俊行*; et al.

Z. Phys., A, 357(4), p.349 - 350, 1997/00

原研タンデム加速器を用いて$$^{132}$$Csの核構造の研究を行った。タンデム加速器を用いて$$^{11}$$Bイオンを加速して、$$^{124}$$SnにPbを蒸着した薄膜に照射して、核融合反応を引き起こす。生成された原子核は、高い励起エネルギーと大きな角運動量を持つ励起状態にある。励起状態にある核は安定状態では存在しない様々な形状、運動状態を持つ。原子核が冷える過程で放射される$$gamma$$線をミニクリスタルボールを使って測定し、励起状態を観測した。この実験によって初めて$$^{132}$$Csから放射される$$gamma$$線を測定し、かつ、形状の異なる4種類の回転状態を測定した。なお、この研究は筑波大学との共同研究である。

論文

Development of a numerical solution method for advection terms and its application to atmospheric dynamic model, PHYSIC

山澤 弘実

Journal of Nuclear Science and Technology, 33(1), p.69 - 77, 1996/01

https://doi.org/10.3327/jnst.33.69
 被引用回数：5 パーセンタイル：44.69(Nuclear Science & Technology)

移流項に対する数値解法HIFIを開発した。この解法は新たに開発したFI法と風上1次差分及び同2次差分の混成解法である。FI法による解の逸脱は、逸脱が予測される格子点のみに風上1次及び同2次差分法を適用することにより抑制される。高数値拡散スキームを限定して使用することにより数値拡散を合理的に小さくした。FI法には線形解析の考え方を導入することにより安定性を失うことなしに精度を高める工夫がなされている。FI法の精度と安定度はクーラン数とその他のパラメータの関数として調整することができる。HIFI法を大気拡散数値モデルPHYSICの気象サブモデルに適用した。放射能の大気拡散で重要な働きをする下層大気の風速再現性が向上した。HIFI法はPHYSICの気象サブモデルのみでなく、放射能の大気拡散計算自体にも適用可能である。

論文

インパルス加熱による気体内熱伝搬現象の数値解析

内海 隆行*; 功刀 資彰

Therm. Sci. Eng., 4(3), p.1 - 7, 1996/00

近年のレーザーを応用した材料加工の制御あるいはレーザー冷却などの光技術の進歩により、光と物質の相互作用に関する極短時間(fs,ns,ps)における非定常現象の解析・解明が重要となってきている。最近、日本原子力研究所はX線レーザーを含む極短パルス超高出力レーザーの開発を開始し、レーザービームを導光するミラー等の光学素子開発や将来に光量子源を材料表面改質や物質創製へ応用する際の光量子-物質相互作用の解析・解明の研究を進めている。この光と物質の相互作用の主要な課題として、レーザーによるインパルス加熱時のアブレーション現象がある。この場合、レーザー加熱による固体から液体、さらに気体への相変化を含む広範囲な温度・密度・圧力での熱流体現象を理解する必要があるが、このような広範囲に渡る時空間スケール及び数桁以上の密度・圧力変化を伴う熱流動現象を解明するためには、各時空間スケールに応じた複数の方程式系を新概念の計算科学的手法を用いて解析可能とする必要がある。このような研究背景のもと、本研究では特にインパルス加熱時の熱伝搬現象の解明を目的とした数値解析を試みている。

論文

Performance of the undulator for JAERI FEL project

永井 良治; 小林 秀樹*; 佐々木 茂美; 沢村 勝; 杉本 昌義; 加藤 龍好; 菊澤 信宏; 大久保 牧夫; 峰原 英介; 池畑 隆*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 358, p.403 - 406, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)01294-6
 被引用回数：13 パーセンタイル：75.71(Instruments & Instrumentation)

原研自由電子レーザー計画のために平板型ハイブリットアンジュレーターを開発した。このアンジュレータの終端処理にはディスプレースメント・フリー終端を採用した。この終端処理は電子の軌道のずれを最小にすることを目的として行った。このアンジュレータの性能について報告する。

報告書

Catalog of gamma-rays unplaced in radioactive decay schemes

成田 孟; 喜多尾 憲助*

JAERI-M 91-037, 332 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-037.pdf:28.72MB

この表は放射性核種の崩壊にともなって観測された$$gamma$$線のうち、崩壊図式に組み込めることのできなかった$$gamma$$線(unplaced $$gamma$$線)をまとめたもので、二つの表からなっている。第1表では、核種毎のunplaced$$gamma$$線の数の合計と観測された全$$gamma$$線の数、両者の強度比が記載されている。第2表では、unplaced$$gamma$$線をエネルギー順にならべた。後者には、これら$$gamma$$線のエネルギーと放出強度、それを放出する親核種とその崩壊様式及び半減期が記載されている。さらにこの核種の崩壊で放出される$$gamma$$線のうち、もっとも強いもののエネルギーと放出強度が与えられている。表に掲げた数値は、数例を除き、評価済み核構造データファイルENSDF(1990年2月現在)からとった。

論文

Evaluation of automatic ranking scheme in the INIS reference retrieval system

海老沼 幸夫

INFORMAT, 1(2), p.201 - 216, 1982/02

日本原子力研究所のINIS文献検索システムで機能している自動ランキング法は、適合率は低いが再現率は高いと予想される広い検索結果に適用し、若干の再現率低下を許容しながら高い適合率を自動的に得る事をねらっている。この目的は十分達成可能である事を一連の実験と実際の遡及検索の双方に基づいて明らかにする。

論文

Decay of $$^{1}$$$$^{8}$$$$^{9}$$Re

坂口 正信*; 田村 務; 松本 純一郎

Journal of the Physical Society of Japan, 46(4), p.1067 - 1074, 1979/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.46.1067
 被引用回数：5

$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{9}$$Reのベータ崩壊から$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{9}$$Osの核準位構造を研究した。高分解検出器を用いて、ガンマ線、内部変換電子線、ベータ・ガンマ、ガンマ・ガンマ同時係数スペクトルを測定した。観測された66本のガンマ転移を$$^{1}$$$$^{8}$$$$^{9}$$Osの17本の核準位に組み込み、核準位の性質をNilssonモデルで説明した。K$$>$$=5-2のいくつかの核準位について非対称の回転子と粒子の結合モデル(Meyer-ter-Vehnモデル)を適用した。

論文

Nuclear resonant scattering from the 6730-keV level in $$^{1}$$$$^{2}$$$$^{0}$$Sn

河原崎 雄紀

Journal of the Physical Society of Japan, 45(4), p.1076 - 1084, 1978/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.45.1076
 被引用回数：1

鉛の中性子捕獲ガンマ線が、錫アイソトープ準位を励起することは以前に見つけられた。しかし入射線が極めて弱く、かつ2重線であり、また錫同位体数が多いことなどの実験上の困難さのため、同位体の決定、準位パラメータの導出までには至らなかった。そこで大型検出器の利用、サンプル交換法によるビーム強度モニターと、ゲイン安定化系の導入など、測定装置および方法を改良して詳しい測定を行った。実験データの解析から次の事柄が判った。1)共鳴核種は錫120、2)共鳴順位エネルギーは、6730keV(これは入射2重線のうち、低い方の$$^{2}$$$$^{0}$$$$^{4}$$Pb(n,$$gamma$$)のガンマ線に共鳴する)、3)スピンは1、4)基底状態への遷移巾$$Gamma$$$$_{0}$$=0.03eV、分岐比R=0.88、5)実効吸収断面積$$<$$$$sigma$$$$_{a}$$$$_{b}$$$$_{s}$$$$>$$=0.48b、入射線と準位のエネルギー差$$delta$$=1.0eVである。非被弾性成分として、極く弱い2本の線が見られた。

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