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論文

Major element and REE compositions of Pliocene sediments in southwest Japan; Implications for paleoweathering and paleoclimate

葉田野 希*; 吉田 孝紀*; 森 沙織*; 笹尾 英嗣

Sedimentary Geology, 408, p.105751_1 - 105751_13, 2020/10

 被引用回数:0

東アジアモンスーンの履歴や、モンスーン気候の発達とテクトニクス、地球規模の気候との関係は複雑で議論が多い。本研究では、西南日本の湖成堆積物の主成分元素と希土類元素の組成に基づいて化学風化条件を検討した。その結果、380$$sim$$340万年前には主成分元素組成から推定される変質強度の指標や希土類元素組成,試料の鉱物組成から、化学風化が強まったことがわかった。既往研究成果との比較から、西南日本におけるこの時期の強風化条件は、黒潮の流入による温暖湿潤気候と東アジア夏季モンスーンに起因する可能性が考えられた。

論文

Intense chemical weathering in southwest Japan during the Pliocene warm period

葉田野 希*; 吉田 孝紀*; 足立 佳子*; 笹尾 英嗣

Journal of Asian Earth Sciences, 184, p.103971_1 - 103971_13, 2019/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:71.32(Geosciences, Multidisciplinary)

西南日本に分布する更新世堆積物の全岩主要成分と希土類元素組成,鉱物組成を調査した。その結果、化学的風化の強度、源岩の組成、粒径には延長方向にも水平方向にも広範なバリエーションがあり、化学組成は源岩の組成と堆積物の粒径に影響されるが、堆積環境と更新世温暖期の化学的風化の強度との間に関連があることが明らかになった。さらに、源岩の組成や粒度が異なる堆積物であっても、CIA値が90を超す堆積物の希土類元素組成とカオリナイトに富む粘土鉱物の含有量は、西南日本において更新世(3$$sim$$4Ma)における激しい風化条件を示すことがわかった。

論文

Fracture characterization and rock mass behavior induced by blasting and mechanical excavation of shafts in Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 常盤 哲也*; 佐藤 稔紀; 早野 明

Proceedings of 2019 Rock Dynamics Summit in Okinawa (USB Flash Drive), p.682 - 687, 2019/05

本研究では、幌延深地層研究センターの発破掘削で施工された東立坑および機械掘削で施工された換気立坑において、掘削損傷領域の定量的な違いを検討することを目的とした。両立坑で実施した壁面観察の結果、発破掘削では、機械掘削と比較して、掘削に伴い発生したと考えられる割れ目が多く確認された。また、壁面で計測された弾性波速度に関しても、発破掘削で施工された東立坑の方が、機械掘削で施工された換気立坑よりも小さい値であった。これらの結果から、発破掘削の方が壁面岩盤に与える損傷の度合いが大きいことがわかった。さらに、発破掘削では、切羽前方の岩盤を補強するような支保パターンが、壁面の損傷を低減するのに最適である可能性が示された。

論文

Effects of grain size on the chemical weathering index; A Case study of Neogene fluvial sediments in southwest Japan

葉田野 希*; 吉田 孝紀*; 笹尾 英嗣

Sedimentary Geology, 386, p.1 - 8, 2019/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:38.48(Geology)

堆積物の粒径の変化は供給源における化学的風化の評価を複雑にする。化学的風化の復元における粒径の影響を評価するため、西南日本に分布する中新世と鮮新世の堆積物を用いて鉱物・地球化学的研究を行った。その結果、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiO$$_{2}$$が粒径の指標として適することがわかった。また、細粒堆積物は高い化学的風化度を示すのに対して、粗粒堆積物は幅広い化学的風化度を示す。中間的な粒度の堆積物は中新世と鮮新世の堆積物で明瞭な相違が認められた。中間的な粒度の堆積物では、中新世が鮮新世よりも高い化学的風化度を示す。この結果から、化学的風化の比較にあたっては、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiO$$_{2}$$比から中間的な粒度の堆積物を抽出して評価することが望ましいことがわかった。

論文

Fracture characterization and rock mass damage induced by different excavation methods in the Horonobe URL of Japan

常盤 哲也*; 津坂 仁和*; 青柳 和平

International Journal of Civil Engineering, 16(4), p.371 - 381, 2018/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.96(Engineering, Civil)

We conducted detailed fracture mapping of the soft sedimentary rocks (uniaxial compressive strength of 10-20 MPa) in shaft walls at the Horonobe Underground Research Laboratory to characterize fractures and to understand the influence of different excavation methods on rock mass damage. The mapping indicates that the fractures are numerous and can be divided into shear fractures and extension fractures. On the basis of orientation and frequency, the shear fractures are inferred to be pre-existing fractures, and the extension fractures are considered to be newly formed fractures (EDZ fractures) induced by the shaft excavation. The frequencies of pre-existing and newly formed fractures have a negative correlation, and we infer that stress relief leads to the formation of excavation damaged zone by the generation of the newly formed fractures in the parts of shaft that have intact rock, and by the reactivation of pre-existing fractures where such fractures are numerous. Although more newly formed fractures are formed by blasting excavation than by mechanical excavation, there is little difference in the comparative excavation rates. These results indicate that rock mass damage is caused by the mode of excavation rather than excavation rate. Therefore, the mechanical excavation is preferred to blasting excavation from the viewpoint of minimizing rock mass damage.

論文

A Study of efficient excavation limiting the extent of an excavation damaged zone in Horonobe URL

青柳 和平; 常盤 哲也*; 藤田 朝雄

Rock Mechanics and Rock Engineering; From the Past to the Future (EUROCK 2016), p.1023 - 1028, 2016/07

In excavation of a repository for high-level radioactive waste, it is important to limit the extent of the excavation damaged zone (EDZ) with efficient excavation rate. The objective of this study is to reveal the relationship among the extent of the EDZ, excavation direction related to in situ stress orientation, and excavation rate in detail. From the result of seismic refraction survey, the extent of the EDZ is estimated within 0.5 m into the gallery wall. The excavation rate of the gallery excavated almost parallel to the maximum principal stress was 1.1 to 1.3 times faster than that of the gallery excavated almost perpendicular to the maximum principal stress. Considering the excavation rate, fracture length, and the extent of the EDZ, excavation of galleries parallel to the maximum principal stress leads to limit the development of the EDZ with efficient excavation.

論文

Excavation damaged zone inferred by geophysical surveys on drift floor of Horonobe URL

常盤 哲也*; 青柳 和平; 藤田 朝雄

Rock Mechanics and Rock Engineering; From the Past to the Future (EUROCK 2016), p.901 - 906, 2016/07

Seismic refraction surveys were carried out on the floor of a drift in the Horonobe URL of Japan for understanding of the extent of EDZ. As a result, the extent of the low velocity zone ranges from 1.5 to 3.0 m; the extent on the center line of the drift is the largest. On the other hand, the extent of the EDZ on the drift wall is less than 1.0 m from previous studies. Thus, it is considered that the excavation damage on the drift floor is much larger than that of on the drift wall. Also, the result of the numerical analysis is consistent with that tendency. Furthermore, we also suggest the conceptual model of the EDZ showing the extent, hydraulic and mechanical properties of rock mass, and characteristic of the fracture from the results of this research and previous studies.

論文

アマランサスにおける$$gamma$$線と炭素イオンビームの最適線量の検討

根本 和洋*; 敦川 亜紀子*; 南 峰夫*; 松島 憲一*; 長谷 純宏

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 112, 2015/03

アマランサス(${it Amaranthus spp.}$)は、中南米起源のヒユ科の作物で、子実中には必須アミノ酸のリジンや鉄分、カルシウム等のミネラルが豊富に含まれる。また、セシウム吸収能力の高い植物の一つとしても知られ、環境修復への利用の可能性を秘めている。しかしながら、これまでのアマランサス育種は既存の遺伝資源を系統選抜したものが多く、利用できる育種素材が限られているのが現状である。本研究では、新たな有用変異体の獲得とその育種利用を目的とし、変異原である$$gamma$$線および炭素イオンビームの最適照射線量を決定した。信州大学が保有する${it A. cruentus}$の6系統・品種(GA5252, GA5252$$cdot$$4x, U-84, U-100, メキシコ系および伊那市桃色系統)を用いた。$$gamma$$線では1200Gyを超えると全ての系統で生存率が0%になった。感受性には系統間差が認められ、GA5252が最も感受性が低く、U-84が最も感受性が高かった。炭素イオンビームにおいても$$gamma$$線の場合と同様な傾向で感受性の系統間差がみられた。変異体の作出には、$$gamma$$線では200$$sim$$500Gy、炭素イオンビームでは60$$sim$$120Gyが適正な線量と考えられた。

論文

カイコ初期発生卵における重イオンビーム照射の影響

上田 大介*; 白井 孝司*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 84, 2015/03

これまで産下2時間後のカイコ初期発生卵に10Gyの炭素イオンを照射すると短時間の発生停止の後に発生を再開するものの、傷害の修復は不完全であり、多くの卵が、産下12-13時間後に傷害核がアポトーシスにより排除されることで孵化することなく致死することを報告した。そこで、本研究では、カイコ初期発生卵における放射線に対する応答の詳細をさらに明らかにすべく、受精直前と受精後卵黄内核分裂期に照射を行うことでその影響を調査した。最初に、産下1.5時間の受精直前の卵に炭素イオン照射を行った。その結果、照射卵では受精直後に発生が停止し、非照射卵と比較すると平均して約2時間の発生遅延が認められた。この結果は、照射によって前核に生じたDNA損傷は受精を阻害しないことを意味する。次に、卵黄内核分裂期である産下6時間後の卵に炭素イオン照射を行い、その後の発生を調査した。その結果、非照射卵と比較して明らかな発生遅延が認められ、発生再開に要する時間は、産下1.5時間の卵の場合と較べ約2倍必要となることが明らかになった。

論文

Velocity of entrainments formed by high velocity air jet flow in stagnant water

赤羽 正彰*; 小泉 安郎; 内堀 昭寛; 上出 英樹; 大島 宏之

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07

高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時に反応ジェットの形成とともに発生し、隣接伝熱管ウェステージの主な要因となる液滴エントレインメント・輸送現象を実験により調査した。実験では、液体中高圧空気噴流を高速度カメラにより可視化するとともに、液滴を捉えた画像を処理することにより液滴速度の評価を行った。可視化では、噴流界面からフィラメント状に液体が巻き込まれて液滴が発生する様子を確認した。液滴速度の評価では、噴出方向成分の速度は気体噴出速度の上昇とともに増大することや、噴出方向に対して垂直成分の速度はそれに比べて低いことを明らかとした。以上の通り、隣接伝熱管ウェステージの現象解明及び評価手法の検証に有用な実験データを得た。

論文

Effect of physical properties on gas entrainment rate from free surface by vortex, 2

小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

A sodium-cooled fast breeder reactor is now at the developing stage in Japan. One concern for safety is cover gas entrainment into the sodium coolant. The gas entrainment rate into liquid by the vortex formed on the free surface was examined experimentally. Four kinds of test fluid were used; water at 25$$^{circ}$$C, water at 60 $$^{circ}$$C, 20 cSt silicone oil and kerosene. The gas entrainment rate into liquid was measured. The relation between gas entrainment rate and liquid velocity was mainly affected by the viscosity of liquid. As viscosity became large, higher exit velocity was required to get the same gas entrainment rate. No systematic trend by the surface tension was noticed in the gas entrainment rate. A flow state at the outlet piping has significant effect on the gas entrainment rate. The dimension of the outlet piping may become important to consider the gas entrainment rate in the vortex type region.

論文

Entrainment into high speed air jet blowing out from a hole to stagnant water

小泉 安郎*; 名古 宏平*; 内堀 昭寛; 上出 英樹; 大島 宏之

Proceedings of ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE 2013) (DVD-ROM), 6 Pages, 2013/11

高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時に形成された反応ジェットが隣接伝熱管に衝突すると、液滴衝突エロージョン等の作用により管壁の損耗を引き起こす。本研究では、液滴衝突エロージョンの発生原因である噴流界面からの液滴エントレインメント現象を解明し、評価モデルの構築に資することを目的として、水又はケロシン中に噴出する空気噴流の可視化実験を実施した。高速度カメラで噴流の挙動を撮影した結果、噴流界面からフィラメント状に液体が巻き込まれ、それに伴い液滴が発生する現象が可視化された。また、可視化画像より、液滴発生率や液滴径等、評価モデルの構築に必要となるデータを得た。データを分析し、空気の噴出速度が増大するとともに液滴数も線形に増大すること、測定された液滴径分布は管内環状流に対する相関式によく従うこと、一方エントレインメント率は管内環状流の相関式による予測よりも低いこと等の新たな知見を得た。

論文

Effect of physical properties on gas entrainment rate from free surface by vortex

大手 直介*; 小泉 安郎*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 21st International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-21) (DVD-ROM), 7 Pages, 2013/07

研究開発段階にあるナトリウム冷却高速炉では、1次冷却材中へのカバーガス巻込みが1つの重要な評価課題となっている。著者らは、円筒容器内に形成した自由液面渦に伴う液面くぼみによってガス巻込みを発生させ、高速度カメラを用いて巻込み量の可視化計測を行っている。本研究では、流体物性が巻込み量に与える影響を評価するため、従来研究で用いた水に加え、ケロシンとシリコンオイルを用いた実験を行った結果について報告する。

論文

Gas entrainment rate from free surface by vortex

小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 6th Japanese-European Two-Phase Flow Group Meeting (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/09

本研究では、自由表面渦によるガス巻込み流量を実験的に計測した。試験流体は、水, 20cStのシリコンオイル,ケロシンである。流量が小さい場合、くぼみ渦先端から小さな気泡が離脱するガス巻込みが観察され、ガス巻込み流量は小さいが、流量の増加とともにガス巻込み形態が変化し、ガス巻込み流量が急増した。液位が小さい場合、後者のガス巻込み形態のみが観察され、液位の増加とともに前者の形態が観察されるようになった。粘性係数や表面張力といった流体物性がガス巻込み現象に与える影響について調査し、また、ガス巻込み開始点についてKelvin-Helmholtz不安定性によるモデル化の検討を行った。

論文

Visualization of entrainment and surface behavior of high speed air jet blowing out from a hole to stagnant water

名古 宏平*; 小泉 安郎*; 内堀 昭寛; 大島 宏之

Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 6 Pages, 2012/07

高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時に形成された反応ジェットが隣接伝熱管に衝突すると、液滴衝突エロージョン等の作用により管壁の損耗を引き起こす。本研究では、液滴衝突エロージョンの発生原因である噴流界面からの液滴エントレインメント現象を解明し、評価モデルの構築に資することを目的として、水中に噴出する空気噴流の可視化実験を実施した。高速度カメラで噴流の挙動を撮影した結果、噴流界面からフィラメント状に液体が巻き込まれ、それに伴い液滴が発生する現象が可視化された。また、可視化画像より、液滴の発生数や液滴径等、評価モデルの構築に必要となるデータを得た。データを分析し、空気の噴出速度が増大するとともに液滴数も線形に増大し、一方液滴径は小さくなるという知見を得た。さらに、管内の環状噴霧流に対する液滴径相関式は本実験結果をよく再現するが、液体中気体噴流に対する液滴径相関式は過小評価する傾向があることもわかった。

論文

Measurement of gas entrainment rate from free surface by vortex

小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 5 Pages, 2012/07

ナトリウム冷却高速炉における課題の1つであるガス巻込み現象について、渦による自由液面の巻込み流量を実験的に調査している。本研究では、作動流体を自らシリコンオイルに変更し、液位25mmでの実験を行った。その結果、渦状巻込みのみが観察され、また、可視化領域においてはほぼ環状流が形成された。また、シリコンオイルを用いた場合、水と比較してガス巻込み発生が抑制されること、流量に対するガス巻込み流量の増加割合が減少することがわかった。

論文

Bubble-type gas entrainment into liquid from free surface by vortex

生駒 祐介*; 小泉 安郎*; 伊藤 啓; 大島 宏之

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/10

自由液面渦の渦によって引き起こされるガス巻込み流量の計測を、高速度ビデオカメラを用いて実施した。流速が小さい条件では、気泡が周期的に渦先端から離脱する気泡状ガス巻込みが観察された。流速が大きくなると、渦先端が流出配管に到達して渦状ガス巻込みに変化し、流速とともにガス巻込み流量が増加した。流出配管内では旋回流速が低下し、その結果、Kelvin-Helmholtz不安定波長が長くなって離脱気泡が大きくなった。さらに、流出配管内が大気泡で満たされ、流動様式はスラグ/チャーン流となり、大量のガスが輸送されていた。

論文

高精度気液二相流数値解析手法によるガス巻込み現象の定量評価

伊藤 啓; 小泉 安郎*; 大島 宏之; 河村 拓己*

第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.219 - 222, 2011/06

炉心が正のボイド反応度を有する高速炉では1次冷却系統内への気泡混入を十分に抑制する必要があるため、炉上部プレナム内自由液面からのガス巻込み現象(液面から気泡が巻込まれる現象)の評価が重要である。著者らは、高速炉ガス巻込み現象の評価を目的として、高精度気液二相流数値解析手法の開発とガス巻込み現象への適用性検証を実施しており、基礎実験及び実規模試験におけるガス巻込み現象発生を解析できることを確認している。しかし、1次冷却系統内には溶存ガスの析出に伴う微小気泡などが存在しているため、ガス巻込み発生は必ずしも完全に許容されない訳ではなく、巻込み量が十分に小さいガス巻込み発生は許容できる可能性がある。このため、著者らは、ガス巻込み現象による巻込み量決定メカニズムに関する研究を、実験・解析の両面から進めている。本研究では、数値解析によるガス巻込み量評価精度検証の一環として、信州大学にて実施したガス巻込み量計測基礎実験を対象とした数値解析を実施する。

論文

Quantitative evaluation of gas entrainment by numerical simulation with accurate physics model

伊藤 啓; 小泉 安郎*; 大島 宏之; 河村 拓己*

Proceedings of 2011 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '11) (CD-ROM), p.2085 - 2092, 2011/05

ナトリウム冷却大型炉の設計研究において、原子炉容器のコンパクト化に伴う熱流動課題の評価が重要である。ガス巻込み現象もその1つであり、自由液面渦によって誘起されるガス巻込みの発生条件については多くの研究が実施されている。しかし、ガス巻込み現象が高速炉に与える影響を明らかにするためには、ガス巻込み発生のみでなくガス巻込み量の評価を行うことが重要であり、本研究では、くぼみ渦実験を対象とした数値解析を行うことでガス巻込み量の評価を実施した。その結果、数値解析結果はガス巻込み量を過大評価したが、液相流量とガス巻込み量の関係を定性的に再現することには成功しており、数値解析によってガス巻込み量を評価できる見通しを得た。

論文

Study on gas entrainment rate into liquid from free surface by vortex

小泉 安郎*; 伊藤 啓; 大島 宏之; 大竹 浩靖*

Proceedings of 2010 ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE 2010) (DVD-ROM), 6 Pages, 2010/11

自由液面渦によるガス巻込み流量に関して、実験的検討を行った。本実験では、ガス巻込み流動形態を高速度カメラによって撮影するとともに、ガス巻込み流量を計測した。その結果、試験体中には安定した渦が形成されるが、ガスコアが試験体底面に到達するかどうかは底面上の出口部における流出速度に依存することがわかった。すなわち、ガスコアが底面に到達していない場合、ガスコア先端から気泡が周期的に離脱する気泡状ガス巻込みが発生するが、ガスコアが底面に到達することで渦状ガス巻込みに変化する。また、渦状ガス巻込みに変化する際には、出口管内の流動様式が気放流からチャーン流に変化し、同時にガス巻込み量が大幅に増加することを確認した。

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