Measuring the velocity of fragments produced by high-repetition-rate nanosecond laser pulses; A Technique to visualize the fragments for laser decontamination

小菅 淳; 安東 航太*; 山本 恵輔*; 中嶋 隆*

Optics & Laser Technology, 201, p.115269_1 - 115269_6, 2026/09

https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2026.115269

During laser decontamination of metal surfaces an in-situ technique to probe the dynamics of fragments far from the target is highly desired to efficiently collect them. Along this line we develop an optical technique to measure the velocity of fragments produced by high-repetition-rate nanosecond laser ablation of a metal target. By performing the laser scattering measurements at the oblique angle for the fragments at about 20-120 mm height above the stainless steel target (SUS304) during laser ablation with different pulse durations (15-200 ns) at the repetition rate of 200 kHz, we find that the fragments are classified into two velocity groups. The velocity of fast fragments is in the range of 0.1-0.7 m/s, depending on the height and pulse duration, while that for the cloud-like slow fragments is always about 0.05-0.1 m/s at any height for any pulse duration. Our results elucidate the long-term dynamics of ablated fragments during laser decontamination with a high-repetition-rate laser system.

Reactive-transport model of fracture-matrix alteration by hyperalkaline fluid interactions; Influence of boundary conditions on sealing behavior

笹本 広; Arthur, R. C.*

Environmental Earth Sciences, 85(13), p.300_1 - 300_16, 2026/07

https://doi.org/10.1007/s12665-026-13029-6

Fractured rocks in the Excavation Damage Zone (EDZ) and intact host rocks of a geologic repository for radioactive waste could be altered by reactions with hyperalkaline solutions leached from cementitious materials in the repository. Alteration could cause individual fractures to open (i.e., propagate) or close (i.e., seal) under the control of coupled fluid-flow, solute-transport, and water-rock interaction processes. A discrete-fracture, reactive-transport model was used in the present study to evaluate fracture propagation/sealing behavior caused by reactions involving hyperalkaline solutions with minerals in a representative repository host rock. Differences in assumptions underpinning the model were found to strongly affect system behavior. Model results indicated the rock matrix adjacent to a fracture would seal relatively quickly, for example, if a constant-concentration condition was assumed along the fracture-matrix boundary. Conversely, the model predicted that the matrix would not seal completely near the fracture surface if a constant-concentration boundary was assumed at the inlet rather than along the fracture-matrix interface. Fracture flow would slow by precipitation of secondary minerals in this latter case, however, causing the fracture porosity and permeability to decrease. Sensitivity analyses based on a critical evaluation of initial and boundary conditions in discrete-fracture models can provide important insights concerning phenomena controlling fracture propagation/sealing behavior and related impacts on fluid flow and radionuclide transport.

Investigation of differences in the mean time between beam trips between normal-conducting and superconducting acceleration cavities

武井 早憲

JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011175_1 - 011175_7, 2026/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.45.011175

原子力機構(JAEA)はマイナーアクチニドを効率的に核変換するADSの研究開発を行っている。JAEAが提案するADSは、未臨界炉と大強度超伝導陽子線形加速器の組み合わせである。ADS用陽子加速器の開発課題の一つとしてビームトリップ事象の低減がある。すなわち、ビームトリップ事象により未臨界炉の機器が熱サイクル疲労で損傷するおそれがあるからである。この損傷を防ぐため、ADS用陽子加速器のビームトリップ頻度を許容ビームトリップ頻度以下まで低減させる必要がある。武井らはADS用陽子加速器の許容ビームトリップ頻度を算出するとともに、J-PARCリニアックの運転データを用いてADS用陽子加速器のビームトリップ頻度を推測した。推測では、J-PARCリニアックのイオン源、RFQ、常伝導加速空洞における5年分の運転データを用いた。その結果、ビームトリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は許容ビームトリップ頻度を満たさないことがわかった。ところで、大強度陽子リニアックの一つであるSNSの超伝導加速空洞におけるビームトリップ事象のデータが公表された。このデータは超伝導空洞を用いるADS用陽子加速器のビームトリップ頻度を推測するうえで重要となる。そこで、本研究では、J-PARCリニアックにおける常伝導加速空洞とSNSリニアックの超伝導加速空洞における平均ビームトリップ間隔を比較し、両者の相違などについて述べる。

大深度立坑掘削における坑壁の崩落対策工の検証; 幌延深地層研究センターにおける事例

名合 牧人*; 津坂 仁和*; 青柳 和平; 菅原 健太郎*; 児玉 淳一*

Journal of MMIJ, 142, p.46 - 57, 2026/06

https://doi.org/10.2473/journalofmmij.MMIJ-2025-034

本研究では、立坑掘削時における安全性および支保システムの健全性を確保し、ひび割れを防止することを目的として、岩盤の崩落が支保部材に与える影響を検討した。幌延深地層研究センターの換気立坑が深度250mを超えた際に、顕著な岩盤の崩落が発生し、崩落箇所の直上に位置する覆工コンクリートにクラックが確認された。そこで、崩落による覆工コンクリート内の応力分布の変化を推定するため、立坑の三次元数値解析を実施した。解析結果から、崩落の進展に伴い、覆工コンクリート内の鉛直引張応力が増加することが示された。さらに、解析結果と現地観測結果を統合するとともに、追加的な崩落を防止するための複数の支保パターンを検討し、最適な支保パターンを選定するためのフローチャートを作成した。その結果、顕著な覆工の損傷や過度な崩落を伴うことなく、深度500mまでの立坑掘削を完了させることができた。本研究で構築したフローチャートは、今後の立坑掘削において、最適な支保パターンの選定に寄与するものと期待される。

Observational evidence of elastic shear displacement along a minor fault in soft siliceous mudstone

田村 友識; 石井 英一; 青柳 和平; 八木 啓介*

Rock Mechanics and Rock Engineering, 59(6), p.7155 - 7163, 2026/06

https://doi.org/10.1007/s00603-025-05138-8

When high level radioactive waste is emplaced in a rock mass with minor faults, it is necessary to consider the risk of shear displacement along them as this might damage engineered barriers surrounding the waste materials. When the shear compliance of the faults is high, large elastic shear displacement might occur along them due to hydromechanical changes after the emplacement. However, their shear compliance is usually assumed to be low (10 mm/MPa). To verify such assumption, we investigated a minor fault at a depth of 480 m in soft siliceous mudstone. We grouted it and investigated drillcores and borehole wall images, which revealed that the borehole axis in the footwall was displaced by 26 mm relative to the hanging wall as a result of 44 mm of reverse motion on the 57-dipping fault. We interpret this displacement as backward elastic shear displacement because (1) the water pressure in the borehole was 0.83.1 MPa lower than the formation pressure; (2) a reduction in water pressure can reduce the shear compliance of a fault, decreasing previously generated elastic shear displacement; and (3) this interpretation is consistent with the normal faulting stress state around the fault. The induced shear displacement and calculated shear stress on the fault yield a high shear compliance (10 mm/MPa). This study demonstrates that the shear compliance of minor faults is not always low; therefore, it is necessary to evaluate it using in situ investigations so that elastic shear displacement after the emplacement does not severely damage the engineered barriers.

HASWS貯蔵廃棄物の取出しに向けた水中ROV等の操作性向上に係るデータの取得

爲田 惟斗; 佐野 恭平; 高野 祐吾*; 山本 昌彦; 中崎 和寿; 秋山 和樹

JAEA-Technology 2026-004, 27 Pages, 2026/05

JAEA-Technology-2026-004.pdf:3.18MB

東海再処理施設の高放射性固体廃棄物貯蔵庫(HASWS)では、再処理工程から発生した高放射性固体廃棄物を貯蔵しており、HASWSを構成する設備のうち、湿式セル(ハル貯蔵庫)では使用済燃料をせん断・溶解して残った燃料被覆管(ハル)・燃料端未部(エンドピース)等を収納したハル缶、使用済みのフィルタ類・汚染機器類を貯蔵している。HASWSに貯蔵している廃棄物の取出しに向け、英国の廃止措置において使用実績がある水中ROVと、海洋分野において海底に沈んだ物品の浮上げや運搬に用いられる水中リフタを活用することを検討しており、2022年度及び2023年度にモックアップ試験を実施し、水中ROVと水中リフタによる廃棄物の取出し方法の成立性を確認した。本報告では、より安全かつ確実な廃棄物の取出しに向けて、水中ROV付属ケーブル、廃棄物把持用グラブ、水中ROV取扱い用回収吊具、水中リフタ、水中ROV操作用カメラそれぞれについて改善を施し、操作性向上に係るデータを取得した。水中ROV付属ケーブルについては、ケーブル後方に浮きを装着し、水中ROVにかかるケーブルの重量負荷を軽減することで前傾操作がし易くなり、水中ROVの姿勢安定性が向上した。廃棄物把持用グラブについては、水中リフタ(グラブ式)に用いるグラブの爪先端に治具を取り付け、ハル缶の直径に対する爪先端の接触位置の深さを約60%に増強することで、ハル缶の把持安定性が向上した。水中ROV取扱い用回収吊具については、水中リフタ(吊具式)の回収吊具リングの大きさを従前の8cmから15cmに変更することで、リングの把持に要する時間の短縮が図られ、回収吊具へのアクセス性が向上した。水中リフタについては、内部構造を変更した水中リフタ(チューブ内蔵型、気室分割型)を用いることで、微細な空気量の調整や、浮き部が折れ曲がることによる空気の流路の閉塞が改善され、水中リフタの給排気の安定性が向上した。水中ROV操作用カメラについては、セル内の低照度環境下において、廃棄物取出し作業を俯瞰する水中ROV操作用カメラ近傍にライトを追加で設置することにより、セル内の照度が確保されケーブル類の視認性の向上が図られた。

Hydraulic modeling of saltwater infiltration with various concentrations into unsaturated bentonite-based buffer material

田窪 勇作*; 高山 裕介*; 杉田 裕; 生越 季理; 石田 圭輔*

Environmental Earth Sciences, 85(9), p.229_1 - 229_19, 2026/05

https://doi.org/10.1007/s12665-026-12955-9

In this study, sensitivity analysis was conducted to identify key parameters that strongly influence infiltration assessment. The results indicate that the intrinsic permeability and the water retention function have a significant impact on the simulation of liquid saturation as key parameters to be focused on the hydraulic modelling. Furthermore, the results of hydraulic analysis for saltwater infiltration with various concentrations suggest that the hydraulic analysis model is applicable for evaluating infiltration behaviour, by setting several analysis cases focused on variabilities of key parameters. This modeling approach, which focuses on the key parameters, has the potential to be a simple method to predict the hydraulic state transition of the buffer material during re-saturation period.

International benchmark on radionuclide solubility and speciation for the Long-term In-situ Test (LIT) at Grimsel Test Site (GTS, Switzerland)

Noseck, U.*; Schfer, T.*; Alonso, U.*; 浜本 貴史*; Havlova, V.*; Hibberd, R.*; 石寺 孝充; 北村 暁; Klajmon, M.*; Missana, T.*; et al.

Applied Geochemistry, 201, p.106762_1 - 106762_23, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106762

グリムゼル試験場(GTS)での長期原位置試験(LIT)および対応するモックアップ実験において、地球化学的条件が変化する環境でのSe(VI)、Tc(VII)、U(VI)、Np(V)、Am(III)、Th(IV)およびPu(IV)の挙動をより深く理解するために、熱力学ベンチマーク計算を実施した。本計算では、これらの元素の地球化学的な溶存状態評価モデルとデータベースの状況を確認することも目的としている。これらの実験は、結晶質岩石中に設置されたベントナイト人工バリアを含む放射性廃棄物処分場概念における廃棄体近傍の場をシミュレートしており、その知見は放射性廃棄物処分場の長期安全性評価に貢献する。

Appendix 3; 2.4 Horonobe Underground Research Laboratory - URL (Japan)

長田 翔平*; 青柳 和平; 藤枝 大吾

Mitigation of Major Safety Risks Specific to Long and Deep Tunnel Construction; ITA Working Group 17; Long Tunnels at Great Depth; ITA Report No.42 (Internet), p.137 - 141, 2026/04

幌延深地層研究計画センターにて実施している堆積岩を対象とした深地層の研究施設計画において、現在、地下研究施設建設にかかる深度500mの立坑および水平坑道の掘削を実施している。地下施設建設箇所周辺の地質は新第三紀の珪藻質泥岩(声問層)、珪質泥岩(稚内層)であり、メタンガスを主成分とする可燃性ガスが存在しているため、施工中においては、ガスセンサー等の安全設備を施したうえで、施工を実施している。本件は、幌延地下施設建設中に実際に適用された安全対策等をまとめ、その経験を共有するものであり、今後、同様な地質条件下での施工時の安全面向上に資するものとなる。

再処理特別研究棟における新規熱中症対策の導入

谷 陸; 井上 里司*; 溝口 崇史*; 須田 翔哉; 中嶋 瞭太; 井上 秀毅*; 双石 就朗*; 大内 靖弘; 原賀 智子; 清水 修

JAEA-Technology 2025-018, 32 Pages, 2026/03

JAEA-Technology-2025-018.pdf:2.4MB

夏季の気温上昇に伴い、作業現場での熱中症発生件数が増加傾向にある。特に高温多湿環境下での業務においては、短時間の曝露でも重大な健康障害に至る事例が報告されている。また近年、職場における熱中症対策は法令上の義務として定められ、作業環境の管理および労働者の健康確保が求められている。これまで再処理特別研究棟では、作業前の体調確認および給水所の位置の工夫等を中心とした基本的な熱中症対策を実施してきた。しかし、作業環境温度の上昇傾向や作業時間の長時間化に伴い、従来の対策のみでは十分なリスク低減効果が得られない可能性が指摘されていた。今回、大型スポットクーラーの設置およびクールベストを導入し、作業環境および個人負荷の両面から作業環境の改善を図った。これらの対策導入前後において、温度・湿度・WBGT値等のデータを収集し、環境条件および作業者の快適性に与える影響を評価した。本報告書は、解体作業における熱中症発生リスクを低減するための具体的対策の効果を検証し、今後の作業環境改善につなげることを目的としている。