Trade-off between adsorption capacity and binding strength regulates carbon stabilization in mineral-associated organic matter

Sun, R.; 阿部 有希子; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Soil Biology & Biochemistry, 218, p.110150_1 - 110150_12, 2026/07

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110150

鉱物は壌炭素貯留において重要な役割を果たしているが、鉱物と土壌有機炭素の結合が(mineral-associated organic matter; MAOM)が微生物分解に抵抗する機構は解明されていない。本研究では、非晶質アロフェンと結晶性カオリナイトに土壌有機物の代表的な分子を吸着させ、熱力学解析および表面解析によりその親和性(結合強度)を定量するとともに、好気培養を用いて微生物分解対抗性を評価した。その結果、非晶質アロフェンは比表面積が大きいことに起因して多いOM吸着能を示した一方で、結晶性カオリナイトは内圏錯体によりOMと強く結合するMAOMになったことが分かった。さらに、ラングミュア親和定数(KL)が高い条件ほどMAOMの鉱化率は低下し、この逆相関は、鉱物に吸着したOM量(Qe)との相関よりも顕著であった。これらの知見は、MAOMの炭素貯留動態が吸着容量と結合強度のバランスによって制御されることを示唆する。すなわち、結合強度が高いほどMAOMの微生物抵抗性は増強され、他方で鉱物表面吸着サイトの豊かさが微生物に得られるMAOM量を規定する。本研究は、MAOM循環を規定する化学的相互作用の重要性を強調するとともに、MAOMの長期間持続性に疑義を問い直す。

Development of quick neutron spectrum reconstruction module based on POD for burnup calculation of fast reactor

相澤 直人*; 渡邉 友章; 千葉 豪*; 多田 健一; 藤田 達也*; 山本 章夫*

Nuclear Engineering and Technology, 58(5), p.104176_1 - 104176_16, 2026/05

https://doi.org/10.1016/j.net.2026.104176

A quick neutron spectrum reconstruction module based on proper orthogonal decomposition (POD) and a regression model for fast reactors is developed for the general-purpose burnup calculation code SWAT-X. This module enables burnup calculations to be performed quickly for arbitrary conditions based on a few parameters, eliminating the need for computationally intensive calculation codes. Reduced-order and regression models are constructed by applying the POD technique to the snapshot data of the multi-group neutron fluxes calculated using randomly-sampled parameter sets for a single hexagonal pin-cell of a sodium-cooled fast reactor. The neutron spectrum is reconstructed using a linear combination of POD basis vectors with the coefficients obtained from the regression model. The applicability of a pin-cell model, the accuracy of the reconstruction module itself, and its integration with SWAT-X are verified by comparing with the calculation results from the reactor physics code system CBZ.

Durability of U-Zr oxide solid solution in aqueous HO solution

熊谷 友多; 日下 良二; 高野 公秀; 渡邉 雅之

Journal of Nuclear Materials, 625, p.156553_1 - 156553_7, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2026.156553

U-Zr酸化物固溶体は、重大な原子炉事故時に形成される燃料デブリ中に一般的に含まれる相である。本研究では、放射線分解により生成する主要な酸化剤である過酸化水素に対するU-Zr酸化物固溶体の耐性を研究した。過酸化水素との繰り返し接触により、ウランの溶解は初期に進行するが次第に抑制され、ジルコニウムの溶解はより緩やかに進行した。ラマン分光およびX線回折により、表面の化学変化は限定的であり、ウラニル過酸化物の生成もわずかであった。表面に酸化還元活性サイトが存在するとした反応速度論モデルにより実験結果を再現した。解析の結果は反応活性サイトの表面密度は低いことを示唆した。これらの結果は、U-Zr酸化物固溶体の高い耐久性が保護被膜の形成によるものではなく、表面の酸化還元反応性の低さ自体に起因することを示唆する。

Accurate measurement of the I neutron capture cross-section in the keV neutron region

Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*

Journal of Nuclear Science and Technology, 63(4), p.358 - 369, 2026/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2025.2543579

The I neutron capture cross-section was measured at the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline in the Materials and Life Science (MLF) facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). To obtain accurate results in the keV neutron region, the recently developed neutron filtering technique was employed with a 20-cm-thick Si filter to tailor the incident neutron flux into quasi-monoenergetic neutron peaks with averaged neutron energies of 51.5 and 127.7 keV and, at the same time, hugely increase the signal-to-noise ratio. The present cross-section results were determined form the capture yield ratio of I to that of Au and using the evaluated nuclear data from JENDL-5 as reference. The I neutron capture cross section was found to be 0.278 0.034 b at 51.5 keV and 0.141 0.015 b 127.7 keV, validating the JENDL-5 and JEFF-3.3 evaluations, as well as the results from Noguere et al., in contrast to the larger evaluations of JENDL-4.0 and ENDF/B-VIII.1 and the data from Macklin et al.

Beam dynamics studies of cavity failures for the initial operation phase of the ESS superconducting linac

Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; Miyamoto, Ryoichi*; Milas, N.*; Eshraqi, M.*

Proceedings of 22nd International Conference on RF Superconductivity (SRF2025) (Internet), p.58 - 62, 2026/04

https://doi.org/10.18429/JACoW-SRF2025-MOP07

現在、試運転段階にある欧州核破砕中性子源(ESS)の超伝導陽子線形加速器は、最終的にビーム出力は2MWとなる。ESS科学プログラムの成功のためには、高い信頼性と可用性が必要となる。ESSでは空洞や四重極などの主要な線形加速器コンポーネントに障害が発生した場合でも、出力約50%以上の運転継続を目指している。この目的の達成ため、超伝導線形加速器の空洞の故障に対処可能な戦略的なビーム光学を開発した。RF空洞における振幅の制約のため、標準的な空洞補償技術を改良したビーム光学を実装した。その結果、ビーム品質の仕様を満たすビーム回復が可能になり、ESS線形加速器の可用性の向上が示された。

Monte Carlo simulations of secondary cosmic-ray variations in atmospheric electric fields; Implications for long duration electron and gamma-ray emissions from thunderclouds

土屋 晴文

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2026(4), p.043F01_1 - 043F01_23, 2026/04

https://doi.org/10.1093/ptep/ptag040

Monte Carlo simulations were conducted using the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) to investigate the role of secondary cosmic rays in the generation of long-duration bursts from thunderclouds and to clarify the conditions of the electric field region responsible for particle acceleration. The simulations utilized realistic secondary cosmic-ray spectra, including gamma rays, electrons, positrons, and muons, as input. The simulation results indicate that gamma rays provide the dominant supply of seed electrons for long-duration bursts, regardless of the geometry or strength of the electric field region. They also reveal the structure and strength of the electric field region required to produce gamma rays exceeding several tens of MeV, which have so far been detected only by high-altitude observations. Furthermore, the fluxes of long-duration bursts estimated from the simulation results were compared with observational data to constrain the properties of the electric field region. In particular, the comparison with measurements at Yangbajing, located at an altitude of 4.3 km, helps narrow down the possible range of electric field strengths and configurations.

原子炉炉内構造部材ステンレス鋼で生じる表層部クラック抑制のための結晶粒微細化に関する研究(学位論文)

広田 憲亮

JAEA-Review 2025-054, 132 Pages, 2026/03

JAEA-Review-2025-054.pdf:14.65MB

近年、カーボンニュートラル実現のため、各国で原子力発電所の運転延長や新設が議論されている。日本では、2011年3月11日の東京電力福島第一原子力発電所事故後、新規制基準を満たした軽水炉のみが再稼働を果たしているが、想定以上に審査に時間を要している。特に再稼働した軽水炉の多くは加圧水型軽水炉(PWR)であり、福島第一原子力発電所の炉型である沸騰水型軽水炉(BWR)の再稼働は遅れている。ところで、原子力発電所での応力腐食割れ(SCC)は、これら原子力発電所の安全性を脅かす問題であり、材料や環境条件によってその影響が異なる。特に、SUS304やSUS316等のステンレス鋼は酸化皮膜や残留応力の存在により、クラックが発生しやすい。これまでの対策として、材料組成の改良や圧縮残留応力を付与するレーザピーニング等が試みられてきたが、高温環境下で長期間圧縮残留応力を保持していられるか否かはいまだ不透明である。そこで、本研究では、SCC抑制の新たなアプローチとして、結晶粒微細化加工技術に注目し、ステンレス鋼の結晶粒微細化を可能とする創製プロセスを確立した。次に、この創製されたステンレス鋼を用いて、原子炉運転環境下でのSCCによるクラック発生に及ぼす結晶粒微細化の影響を系統的に分析し、SCC発生抑制効果について、そのメカニズムを調査した。さらに、実用的な観点で、表層部のみに結晶粒微細化プロセスを適用する方法を提案し、そのSCC抑制効果を評価した。これらの結果は、原子力発電所の長期運転時のSCC抑制に大きく貢献するとともに、シュラウド構造部材の長寿命化に重要な役割を果たす技術であると期待される。

マルチフィジックス・シミュレーション・プラットフォームJAMPANの開発

神谷 朋宏; 近藤 諒一; 福田 貴斉; 福田 航大; 多田 健一; 小野 綾子; 長家 康展; 吉田 啓之

JAEA-Data/Code 2025-021, 28 Pages, 2026/03

JAEA-Data-Code-2025-021.pdf:1.39MB

日本原子力研究開発機構は中性子輸送計算コードや熱流動計算コードなどのシングルフィジックスコードを結合するため、マルチフィジックス・シミュレーション・プラットフォームJAMPANを開発している。JAMPANは、HDF5形式のデータコンテナとシングルフィジックスコードの入力作成および出力読み取りのためのモジュールから構成されている。ユーザーは結合する計算コードに適合した入出力アクセサモジュールを使用することで、簡単に計算コードを追加・変更することができる。JAMPANには、中性子輸送計算コードMVPと熱流動計算コードJUPITER、ACE-3D、NASCAに対応したインターフェースが実装されており、炉心設計コードの参照解を提供するための核熱結合計算を行うことができる。ユーザーは必要となる計算精度に応じて熱流動計算コードを選択することが可能である。また、燃料棒の物性値の算出としてFEMAXIを利用することが可能である。本報告書ではJAMPANの概要と利用方法について説明する。

Short-distance dispersion of birch pollen

山根 斗和*; 稲津 將*; 川野 潤*; 佐藤 拓人; 日下 博幸*

Agricultural and Forest Meteorology, 379, p.111052_1 - 111052_9, 2026/03

https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2026.111052

本研究の目的は、シラカバ花粉飛散の実地観測を行うことで高解像度で正確なモデリングのための基礎的な知見を得ることである。2024年の飛散のピーク日において、シンプルな花粉補足機をシラカバ樹木の風下3地点に設置した。気象観測も同じタイミングに行った。本研究では、まず、機械学習アルゴリズムであるYOLOを用いて花粉を自動的にカウントする手法を開発した。この手法は、主観的なカウントと比較して検証され、従来なかった自動カウントを実現した。観測結果から、花粉の数はシラカバ樹列から200m風下において最大となることが示唆され、いずれの風下距離においても日変化が観察された。花粉の数と気象要素に関する線形回帰分析の結果から、気温と花粉の数の間に顕著な正の相関が見られた。さらには、樹木のごく近くのポイントにおいて花粉の数と風速に性の相関が見られた。Large-eddy simulationによる花粉の移流シミュレーションの結果は、花粉が沈降する場所が観測より樹木近くに集まっているものの、この観測結果を支持するものであった。

深層学習に基づく気泡検出技術を用いた複雑流路内3次元可視化計測技術

上澤 伸一郎; 小野 綾子; 吉田 啓之

配管技術, 68(4, 増刊号), p.52 - 56, 2026/03

本稿では、原子炉燃料集合体のような複雑な流路内における気泡の3次元分布を可視化するための新たな計測技術について紹介する。気泡流は多くの工学分野で重要であり、特に原子力工学においては気泡挙動が原子炉の性能や安全性に大きく影響するため、その詳細な把握が求められている。従来のルールベース画像認識では、視線方向に重なった気泡の識別が困難であったが、本研究では深層学習(Mask R-CNNとSwin Transformer)を用いることで、少ない学習データでも高精度な気泡検出を実現した。さらに、ByteTrackを用いたトラッキング技術により、複雑な運動をする多数の気泡の追跡も可能となった。2台のハイスピードカメラを用いて異なる視点から撮影した画像を組み合わせ、楕円体近似により気泡の3次元形状を再構成することで、気泡の位置、直径、速度などの3次元的な瞬時局所情報を取得できる。また、流路内の構造物による視界の遮蔽や屈折の影響を排除するため、水と同程度の屈折率を持つ透明材料(PFAチューブ)を用いて模擬燃料棒を製作し、複雑な構造を持つ流路でも歪みのない撮影と計測を可能にした。これにより、従来困難であった複雑流路内の気泡挙動の3次元可視化が実現された。本技術は、少ないカメラ台数と学習量で高精度な3次元可視化を可能であることから、気泡以外の対象物への応用も期待されている。