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1
Investigation of uncertainty caused by random arrangement of coated fuel particles in HTTR criticality calculations
Ho, H. Q.; 本多 友貴; 後藤 実; 高田 昌二
Annals of Nuclear Energy, 112, p.42 - 47, 2018/02
Coated fuel particle (CFP) is one of important factors attributing to the inherent safety feature of high temperature engineering test reactor (HTTR). However, the random arrangement of CFPs makes the simulation more complicated, becoming one of the factors affects the accuracy of the HTTR criticality calculations. In this study, an explicit random model for CFPs arrangement, namely realized random packing (RRP), was developed for the whole core of HTTR using a Monte-Carlo MCNP6 code. The effect of random placement of CFPs was investigated by making a comparison between the RRP and conventional uniform models. The results showed that the RRP model gave a lower excess reactivity than that of the uniform model, and the more number of fuel columns loading into the core, the greater the difference in excess reactivity between the RRP and uniform models. For example, the difference in excess reactivity increased from 0.07 to 0.17%$$Delta$$k/k when the number of fuel column increased from 9 to 30. Regarding the control rods position prediction, the RRP showed the results, which were closer to experiment than the uniform model. In addition, the difference in control rods position between the RRP and uniform models also increases from 12 to 17 mm as increasing number of fuel columns from 19 to 30.
2
Effect of alloying elements on grain boundary sliding in magnesium binary alloys; Experimental and numerical studies
染川 英俊*; 都留 智仁
Materials Science and Engineering A, 708, p.267 - 273, 2017/12
マグネシウム合金における合金元素の粒界すべりへの影響を実験と第一原理計算によって検討した。ナノインデンテーションの実験から、粒界すべりに関係する緩衝能力やひずみ速度依存性が合金元素の添加によって大きく異なることが確認された。合金元素の粒界への影響に関して、第一原理計算を用いて粒界エネルギー変化を求め実験と比較した結果、得られた粒界エネルギーは緩衝能力と相関関係があることがわかった。また、これらの粒界特性の変化は第一原理計算による電子状態解析から合金元素の粒界における化学的性質によって特徴づけられることがわかった。
3
Effect of topsoil removal and selective countermeasures on radiocesium accumulation in rice plants in Fukushima paddy field
Yang, B.*; 恩田 裕一*; 大森 良弘*; 関本 均*; 藤原 徹*; 脇山 義史*; 吉村 和也; 高橋 純子*; Sun, X.*
Science of the Total Environment, 603-604, p.49 - 56, 2017/12
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
In this study, the effect of topsoil removal measure and fertilizer application on radiocesium uptake by rice plants was investigated over a four-year period. The results indicate that the effect of topsoil removal measure on the accumulation of radiocesium in rice plants was effective. We summarized four year's data to further confirm that potassium and nitrogen fertilizers had an opposite effect on the accumulation of radiocesium in rice plants. Increasing potassium and reducing nitrogen fertilizer conditions tended to inhibit the radiocesium uptake by rice plants.
4
Estimation of $$Delta$$${it R}$/${it R}$ values by benchmark study of the M$"o$ssbauer Isomer shifts for Ru, Os complexes using relativistic DFT calculations
金子 政志; 安原 大樹*; 宮下 直*; 中島 覚*
Hyperfine Interactions, 238(1), p.36_1 - 36_9, 2017/11
Ru, Os錯体の結合状態に対する密度汎関数計算の妥当性を評価することを目的として、$$^{99}$$Ru, $$^{189}$$Osのメスバウアー異性体シフト実験値を用いて理論計算手法のベンチマークを行った。結果、Ru錯体およびOs錯体の原子核位置での電子密度の計算値はメスバウアー異性体シフト実験値とよく相関した。
5
New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC
上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.
Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11
MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.
6
Thermodynamic equilibrium constants for important isosaccharinate reactions; A Review
Rai, D.*; 北村 暁
Journal of Chemical Thermodynamics, 114, p.135 - 143, 2017/11
イソサッカリン酸はセルロースの分解生成物であり、低レベル放射性廃棄物処分場で発生する。このイソサッカリン酸は、処分場に存在するアクチニド元素など多くの元素と強い錯体を作ることが知られている。われわれは、イソサッカリン酸の解離およびラクトン化定数や、Ca, Fe(III), Th, U(IV), U(VI), Np(IV), Pu(IV)およびAm(III)との錯生成定数をレビューした。また、イソサッカリン酸共存下における地層処分場でのアクチニド元素の移行挙動を予測するための錯生成定数について総括し、利用可能なデータが不十分な場合の熱力学データの信頼性を確保するための追加の研究について概説した。
7
Enhanced orbital magnetic moment in FeCo nanogranules observed by Barnett effect
緒方 裕大; 中堂 博之; Gu, B.; 小林 伸聖*; 小野 正雄; 針井 一哉; 松尾 衛; 齊藤 英治; 前川 禎通
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 442, p.329 - 331, 2017/11
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
The gyroscopic g factor, $$g'$$, of FeCo nanogranules embedded in a matrix of MgF$$_2$$ (FeCo-MgF$$_2$$) was determined by measuring the magnetic-field generation from a rotating sample due to the Barnett effect. The $$g'$$ value of the FeCo-MgF$$_2$$ is estimated to be 1.76 $$pm$$ 0.11. The orbital contribution to the magnetic moment in the FeCo nanogranules was found to be quite large compared with that in bulk FeCo, being consistent with a density-functional-theory calculation that shows that the orbital magnetic moment may increase at the FeCo/MgF$$_2$$ interfaces. The result suggests that the orbital magnetic moment is enhanced by symmetry breaking at the surface of the FeCo nanogranules.
8
Study of the neutron multiplication effect in an active neutron method
米田 政夫; 大図 章; 森 貴正; 中塚 嘉明; 前田 亮; 呉田 昌俊; 藤 暢輔
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1233 - 1239, 2017/11
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
アクティブ中性子法における中性子増倍効果に関して、解析及び実験による研究を実施した。アクティブ中性子法を用いた核物質の測定では、第2世代以降の中性子による中性子増倍の影響を受ける。しかしながら、そのような中性子増倍効果による影響について、これまで十分に調べられてこなかった。本研究では、第3世代中性子による中性子増倍が無視できる場合において、測定データから第2世代中性子による中性子増倍効果の影響を補正する手法について調べ、測定データから中性子増倍の影響を除外する補正方法を提案した。更に、本手法を利用した深い未臨界度の評価手法についても示した。
9
Development of a hybrid ECT sensor for JSFR SG double-wall tubes
山口 智彦; Mihalache, O.
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1201 - 1214, 2017/11
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
A new design has been adopted for the steam generators (SG) tubes of the Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR) using double-wall tubes. This paper estimates and assesses the effectiveness of detecting defects in SG double-wall tubes of the JSFR by using combined high-frequency eddy current testing (ECT) and low-frequency remote field eddy current (RF-ECT) sensors. We confirm that the proposed hybrid ECT sensor is highly sensitive to small defects, fatigue cracks, and other defects even when located under support plates of tubes. The parameters of the hybrid ECT sensor are designed and optimized to detect small defects using accurate numerical simulations based on the finite element method (FEM), using an in-house developed code. The sensitivity and high performance of the hybrid ECT sensor was validated with experimental measurements.
10
Updating of local blockage frequency in the reactor core of SFR and PRA on consequent severe accident in Monju
西村 正弘; 深野 義隆; 栗坂 健一; 鳴戸 健一*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1178 - 1189, 2017/11
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
FBRの燃料集合体は、稠密に配置され出力も高いことから、シビアアクシデントの起因事象の一つとして局所事故(LF)が考慮されている。この研究では最新知見を反映し、流路閉塞を起因とした局所事故のPRAを実施した。その結果、局所閉塞を起因とした局所事故による炉心損傷の伝播は、発生頻度およびコンシケンスの両面から、ATWSやPLOHSのCDFと比較して無視しうる程小さいことが定量的に示された。
11
Distributions of density and fission products in the reaction product between irradiated MOX fuel and molten zircaloy-2
石見 明洋; 勝山 幸三; 前田 宏治; 古屋 廣高*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1274 - 1276, 2017/11
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
X線CTによってMOX燃料とジルカロイ反応生成物の2次元、3次元画像を取得した。また、Cs-137とEu-154のFP核種とCo-60の放射化核種の$$gamma$$線強度分布を取得した。2次元画像から、金属層領域において燃料と被覆管の平均密度が得られた。また、3次元画像から、燃料片とポアの状況を明確に把握することができた。$$gamma$$線測定より、Cs-137は未反応燃料領域と金属層領域内のポア部分において観察され、Eu-154は全ての領域に観察された。Co-60は金属層領域にのみ観察された。
12
Creep-fatigue evaluation method for weld joints of Mod.9Cr-1Mo steel, 1; Proposal of the evaluation method based on finite element analysis and uniaxial testing
安藤 勝訓; 高屋 茂
Nuclear Engineering and Design, 323, p.463 - 473, 2017/11
本研究では、有限要素法解析に基づいて改良9Cr-1Mo鋼溶接継手のクリープ疲労評価法を提案した。溶接継手における冶金的構造不連続を考慮するために母材、溶金、熱影響部の3要素からなる解析モデルにより有限要素法解析を実施した。既存のクリープ疲労試験の結果と提案した評価手法による予測破損寿命を比較した結果、提案した評価手法は破損繰返し数をファクター3で予測できることが示された。
13
Identification of penetration path and deposition distribution of radionuclides in houses by experiments and numerical model
廣内 淳; 高原 省五; 飯島 正史; 渡邊 正敏; 宗像 雅広
Radiation Physics and Chemistry, 140, p.127 - 131, 2017/11
The dose assessment for people living in preparation zones for the lifting of the evacuation order is needed with the return of the residents. However, it is difficult to assess exactly indoor external dose rate because the indoor distribution and infiltration pathways of radionuclides are unclear. This paper describes indoor and outdoor dose rates measured in eight houses in the difficult-to-return zone in Fukushima prefecture to examine the distribution of radionuclides in a house and the main infiltration pathway of radionuclides. In addition, it describes also dose rates calculated with a Monte Carlo photon transport code to understand thoroughly the measurements. These measurements and calculations provide that radionuclides can infiltrate mainly through ventilations, windows, and doors, and then deposit near the gaps, while those infiltrate hardly through sockets and air conditioning outlets.
14
Localization of cesium on montmorillonite surface investigated by frequency modulation atomic force microscopy
荒木 優希*; 佐藤 久夫*; 奥村 雅彦; 大西 洋*
Surface Science, 665, p.32 - 36, 2017/11
粘土鉱物表面におけるイオン交換反応は、通常その交換量だけに着目し、ミクロスコピックな研究はまだあまりなされていない。本研究では、反応が多く起こると考えられている粘土鉱物表面に着目し、周波数変調方式原子間力顕微鏡を用いてイオン分布を調べた。粘土鉱物はモンモリロナイト、イオンはセシウムイオンを対象として、研究を行った。その結果、セシウムが線状に分布し、その構造がしばらく保たれるという現象を発見した。第一原理シミュレーションにより、粘土鉱物内部の構造を評価したが、内部の電荷が直線構造を取る可能性は低いことが示された。これらの結果は、この直線構造の起源は粘土鉱物表面-イオン-水の三者による未解明吸着プロセスが存在することが示唆していると考えられる。
15
Effect of crystal orientation on incipient plasticity during nanoindentation of magnesium
染川 英俊*; 都留 智仁; Singh, A.*; 三浦 誠司*; Schuh, C. A.*
Acta Materialia, 139, p.21 - 29, 2017/10
 被引用回数:2
ナノインデンテーションにおけるポップイン挙動は転位の活動によって生じるため、結晶方位に強く影響する。我々はマグネシウムに対するナノインデンテーションに対する実験と分子動力学計算によって方位の影響を詳細に検討した。実験によるインデンテーションから、底面の押込みにおけるポップイン荷重とそれに付随した変位は柱面への押込みより大きくなることがわかり、原子シミュレーションによる荷重-変位関係からも同様の結果が得られた。これらの方位による違いは、押込みによって生成される転位のタイプによって特徴づけられ、柱面のポップインは押込み軸に垂直な底面すべりによって生じる一方、底面では押込み方向の変位を生成しない底面すべりだけでなく錐面上に転位が生成されるためであることがわかった。
16
Evaluation of the accuracy of mono-energetic electron and beta-emitting isotope dose-point kernels using particle and heavy ion transport code system: PHITS
椎葉 拓郎*; 久峩 尚也*; 黒岩 靖淳*; 佐藤 達彦
Applied Radiation and Isotopes, 128, p.199 - 203, 2017/10
 パーセンタイル:100(Chemistry, Inorganic & Nuclear)
単色電子や$$beta$$放出核種の線量・点カーネル(ある点線源による吸収線量の減衰を線源からの距離の関数として表したもの)は、RI内用療法などの治療計画で極めて重要となる。本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて単色電子(0.015, 0.1, 1.0, 2.0MeV)及び$$beta$$放出核種($$^{89}$$Sr, $$^{90}$$Y, $$^{131}$$I)の水及び骨に対する線量・点カーネルを計算し、EGSnrc, GATE6.0, MCNP4C, FLUKAなど他の計算コードによる結果と比較した。その結果、PHITSによる計算結果は他のコードの結果と概ね4%の範囲内で一致した。この結果から、PHITSを用いて計算した線量・点カーネルはRI内用療法の線量評価に用いるのに十分な精度を有していると考えられる。
17
Mesoporous alumina as an effective adsorbent for molybdenum (Mo) toward Instant production of radioisotope for medical use
Saptiama, I.*; Kaneti, Y. V.*; 鈴木 裕美*; 鈴木 善貴; 土谷 邦彦; 榮 武二*; 高井 公子*; 福光 延吉*; Alothman, Z. A.*; Hossain, M. S. A.*; et al.
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 90(10), p.1174 - 1179, 2017/10
放射化法における$$^{99}$$Moは比放射能が低いことから、医療用Mo吸着材として高いMo吸着性能を有する材料が求められている。このため、メソポーラス構造を持つアルミナの開発を進めている。本研究では、メソポーラスアルミナ(MA)を開発し、比表面積や結晶構造の違いによるMo吸着性能の評価を行った。この結果、焼結温度の違いによるMAの気孔径や比表面積の違いを明らかにするとともに、Mo溶液の違いによるMo吸着性能を明らかにした。
18
Quantitative analysis of radiocesium retention onto birnessite and todorokite
Yu, Q.*; 大貫 敏彦*; 香西 直文; 坂本 文徳; 田中 万也; 笹木 恵子*
Chemical Geology, 470, p.141 - 151, 2017/10
本研究では、2種類のMn酸化物(トドロカイトとバーネサイト)が持つCs保持能を評価した。トドロカイトには、Csの吸着選択性がバーネサイトよりも高いサイトがあることがわかった。Cs初期濃度10$$^{-9}$$mol/Lで吸着させた後、吸着したCsを1M NaClとNH$$_{4}$$Clで脱離させたところ、約34%のCsが脱離せずにトドロカイトに残った。この値はバーネサイトに残ったCsの割合よりもずっと多かった。これらの結果は、トドロカイトが土壌中の放射性Csの固定に寄与することを強く示唆する。
19
An Empirical model for the corrosion of stainless steel in BWR primary coolant
内田 俊介*; 塙 悟史; 内藤 正則*; 岡田 英俊*; Lister, D. H.*
Corrosion Engineering, Science and Technology, 52(8), p.587 - 595, 2017/10
電気化学に対する静的解析と酸化皮膜成長に対する動的解析を組み合わせたECP評価モデルを開発した。このモデルで得られた主な結論は以下の通り。過酸化水素及び酸素のECPへの影響は、酸化皮膜の性状変化によるものとして説明できた。水化学条件の変更に起因するECPのヒステリシスを評価することができた。ECPに対する中性子照射効果として、酸化皮膜中の照射誘起拡散をモデルに導入することで、中性子照射によるアノード電流密度の低下に起因したECPの低下を予測した。
20
偏極中性子と核偏極水素によるナノ構造解析技術の開発
熊田 高之
電子スピンサイエンス, 15(Autumn), p.86 - 91, 2017/10
付加価値の高い機能性材料開発の現場では、物理・化学的性質が異なる複数の素材をナノレベルで混合させることで互いの短所を補い長所を引き出した複合材料の開発が繰り広げられている。その複合材料の開発においては、成分間の相互作用を決定づける絡み合い構造の最適化がカギとなる。スピンコントラスト法とよばれる偏極中性子と水素核偏極試料を用いた構造解析法は、複合材料開発の指針となる成分毎のナノ構造および空間配置の決定を実現するものである。
21
三春町、南相馬市; 福島環境安全センター三春施設・南相馬施設の取り組み
菖蒲 信博
エネルギーレビュー, 37(10), p.21 - 22, 2017/10
福島第一原子力発電所の事故以降、原子力機構は福島の環境回復のための研究開発を行ってきた。ここでは、福島環境安全センターにおける主な取組として、放射線モニタリング・マッピング技術開発、放射性セシウムの長期環境動態研究、除染・減容技術の高度化に向けた技術開発等について紹介する。
22
Detection and correlation of tephra-derived smectite-rich shear zones by analyzing glass melt inclusions in mineral grains
石井 英一; 古澤 明*
Engineering Geology, 228, p.158 - 166, 2017/10
幌延深地層研究センターの地下施設に出現した粘土質せん断帯に含まれる粘土物質の顕微鏡観察を行った結果、粘土物質にはメルトインクルージョン(MI)が多く含まれていることが分かり、それらの化学組成を分析すると、全てのMIが同一の組成を持つことが分かった。さらに、センター周辺のボーリングコアに認められる粘土質せん断帯を調べた結果、これと同一の組成を示すMIが他にも複数箇所で検出され、これらの粘土質せん断帯はセンター周辺に分布する既知の火山灰層面とほぼ一定の比高を保ちながら(同火山灰層の350m下方)、数キロメートルにわたって分布することが分かった。これらのことから、このMIを含む粘土物質は火山ガラスが変質したものであり、この粘土物質を多量に含むせん断帯(粘土質せん断帯)は泥岩が破砕・変質して形成されたのではなく、泥岩中に挟在する火山灰層が変質・変形して形成されたものであることが分かった。
23
Simulation of saturation process in a transuranium disposal facility
高山 裕介; 飯塚 敦*; 河井 克之*
Environmental Geotechnics (Internet), 4(5), p.339 - 352, 2017/10
難透水性と膨潤性を持つベントナイト材料は、TRU廃棄物処分施設の緩衝材としての利用が検討されている。TRU廃棄物処分施設の超長期的な性能を評価するためには、数値解析を用いたベントナイトの力学挙動の予測が必要である。本研究では、ベントナイトの飽和化挙動についての概要とその数理モデルを説明した。次に、その数理モデルを用いていくつかの数値解析を実施した。まず、施設の緩衝材と埋戻し材の膨潤特性を調べるために、膨潤圧試験のシミュレーションを実施した。その後、TRU廃棄物処分施設の再冠水シミュレーションを実施し、緩衝材と埋戻し材の再冠水時の力学挙動を調べた。
24
Lead benchmark experiment with DT neutrons at JAEA/FNS
権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*
Fusion Science and Technology, 72(3), p.362 - 367, 2017/10
鉛は核融合炉システムで中性子増倍、トリチウム増殖及び冷却材の候補材料である。更に$$gamma$$線の遮蔽材でもあり、IFMIF加速器中性子源ではビームダンプ、機器の遮蔽への使用が期待されている。7年前に鉛の核データベンチマーク実験を原子力機構のDT中性子源FNSで実施したが、低エネルギー中性子に感度を有する反応の結果に実験室壁等の散乱によるバックグランド中性子の影響が含まれていた。そこでバッググランド中性子を吸収する酸化リチウムで囲んだ鉛実験体系で新たなベンチマーク実験を実施した。放射化箔を用いて反応率を測定し、この実験解析をMCNPコード、最新の核データライブラリーを用いて行った。7年前に測定できなかった低エネルギー中性子に感度を有する反応の反応率の測定には成功したものの、全ての反応率結果で鉛体系表面からの距離とともにどの核データライブラリーを用いた計算値も実験値を過小評価する傾向が見られた。鉛核データの詳細検討により計算値の過小評価原因として考えられる核データ間の差を指摘した。
25
FCC metal-like deformation behaviour of Ir$$_3$$Nb with the L1$$_2$$ structure
岡本 範彦*; 竹本 昌平*; Chen, Z. M. T.*; 山口 正剛; 乾 晴行*
International Journal of Plasticity, 97, p.145 - 158, 2017/10
 被引用回数:1 パーセンタイル:18.38(Engineering, Mechanical)
The deformation behaviour of Ir$$_3$$Nb with stoichiometric and off-stoichiometric compositions has been investigated as functions of crystal orientation and deformation temperature. The critical resolved shear stress (CRSS) for (111)[$$overline{1}$$01] slip in stoichiometric Ir$$_3$$Nb exhibits a marginal temperature dependence at all temperatures with neither strong negative temperature dependence at low temperatures nor positive (anomalous) temperature dependence at high temperatures. The CRSS for (111)[$$overline{1}$$01] slip exhibits orientation dependence, neither. The [$$overline{1}$$01] dislocation dissociates into the anti-phase boundary (APB)-type scheme and is observed to be smoothly curved on the (111) slip plane at all temperatures, indicating the planar core structure. This is exactly what is known for the perfect dislocation in many pure FCC metals and is the reason for the observed FCC metal-like deformation behaviour of Ir$$_3$$Nb. The absence of yield stress anomaly in Ir$$_3$$Nb is discussed in terms of anisotropy in planar fault energies and elastic constants calculated by first principles calculations and experimentally determined in the present study.
26
Local structure analysis of (Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$ synthesized by malic acid complex solution method
米田 安宏; 高田 愛梨*; 長井 遥*; 菊池 丈幸*; 森下 正夫*; 小舟 正文*
Japanese Journal of Applied Physics, 56(10S), p.10PB07_1 - 10PB07_7, 2017/10
錯体重合法を用いて作製した(Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$の単射晶相を放射光を用いて構造解析した。(Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$の平均構造は単射晶構造であるが、局所構造はKNbO$$_3$$と同じ菱面体晶構造モデルで再現することができた。この結果から平均構造の単射晶構造は菱面体晶がdisorderして変調されて観測されたと考えられる。
27
Using two detectors concurrently to monitor ambient dose equivalent rates in vehicle surveys of radiocesium contaminated land
武石 稔; 柴道 勝; Malins, A.; 操上 広志; 村上 晃洋*; 三枝 純; 米谷 雅之
Journal of Environmental Radioactivity, 177, p.1 - 12, 2017/10
通常の車両サーベイでは、地上1m高さの空間線量率に換算するために、同じ場所で車両の検出器及び車両を移動し1m高さの空間線量率を手持ち測定器で測定し、両者を比較している。車両測定結果を地上1m高さ値に、より正確に換算するため、2個の検出器を原子力機構の専用のモニタリング車の異なる高さに設置し、福島の避難区域等で測定、地上1m高さの測定結果と比較した。その結果、車両の異なる高さに設置した単一の検出器測定値から地上1m高さ値に換算した場合に比べて、車両2検出器を両者とも用いて換算した方が精度が高く、手持ち測定値に対して$$pm$$20%の範囲内にあった。また道路上の放射性セシウムの存在量が周辺より少ない場合は、車両の検出器の測定高さを高くすることにより道路周辺の空間線量率に近づいた。また、車両検出器の設置高さにについてモンテカルロシミュレーションコードを用いて検討した。
28
Loss of core cooling test with one cooling line inactive in Vessel Cooling System of High-Temperature Engineering Test Reactor
藤原 佑輔; 根本 隆弘; 栃尾 大輔; 篠原 正憲; 小野 正人; 高田 昌二
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 3(4), p.041013_1 - 041013_8, 2017/10
HTTRにおいて、原子炉出力が9MWの状態かつ炉心流量の喪失を模擬した状態において炉心冷却喪失状態を模擬するためにVCS1系統を停止させた。試験の結果、炉内構造物の温度変化は緩慢であった。また、RPV温度は数度下降し、遮蔽体コンクリートの温度上昇は1度以下であった。VCS冷却管を詳細にモデル化した解析ではVCS冷却管の温度上昇はおよそ15度であり、遮蔽体コンクリートの影響が小さいことを明らかにした。これらの結果から、VCS1系統停止状態であっても冷却能力は保たれることを明らかにした。
29
Saturated pool nucleate boiling on heat transfer surface with deposited sea salts
上澤 伸一郎; 小泉 安郎; 柴田 光彦; 吉田 啓之
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 3(4), p.041002_1 - 041002_13, 2017/10
The progress of the accident of Fukushima Daiichi NPS has been calculated by severe accident analysis codes, for example, MAAP, SAMPSON and so on. However, the effects of the seawater on thermal-hydraulic behavior have not been considered in these calculations, although the seawater was injected into the reactors to cool down the nuclear fuels. Saturated pool nucleate boiling heat transfer experiments with on NaCl solution, natural seawater and artificial seawater were performed to examine the effects of salts on boiling heat transfer. The experimental results indicated that boiling curves were well predicted with the Rohsenow correlation although large coalescent bubble formation was inhibited in the NaCl solution, natural seawater and artificial seawater experiments. However, calcium sulfate was deposited on the heat transfer surface in the experiments with artificial seawater. After the formation of a deposit layer, a slow surface-temperature excursion was initiated at a heat flux lower than the usual critical heat flux. We confirmed that the relationship between the salt concentrations of the artificial seawater in the bulk fluid and the vaporization rate at the surface at which the slow surface-temperature excursion initiated. This relationship suggested that if the salt concentration of the seawater exceeded 11 wt%, the deposition of calcium sulfate on the heat transfer surface occurred even if the heat flux was zero.
30
Corrosion behavior of ODS steels with several chromium contents in hot nitric acid solutions
丹野 敬嗣; 竹内 正行; 大塚 智史; 皆藤 威二
Journal of Nuclear Materials, 494, p.219 - 226, 2017/10
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
高速炉用に酸化物分散強化型(ODS)鋼燃料被覆管の開発が進められている。原子力機構では9および11Cr-ODS焼戻しマルテンサイト鋼をその候補材料としている。被覆管からの腐食生成物が再処理工程に及ぼす影響を見積もるためには、その腐食挙動を評価しておく必要がある。本研究では95$$^{circ}$$Cの硝酸溶液中で基礎的な浸漬試験および電気化学試験を系統的に実施した。腐食速度は有効Cr濃度(Cr$$_{rm eff}$$)および硝酸濃度の増加に対して、指数関数的に低下した。酸化性イオンの添加も腐食速度を低下させた。取得した分極曲線や浸漬後の表面観察結果より、低Cr$$_{rm eff}$$と希硝酸の組み合わせでは浸漬初期に活性溶解が発生し、腐食速度が大きくなることが分かった。一方、高Cr$$_{rm eff}$$と比較的高濃度の硝酸、あるいは酸化性イオンの添加の組み合わせは不働態化を促進し、腐食速度を低下させることが分かった。
31
Oxidation kinetics of Zry-4 fuel cladding in mixed steam-air atmospheres at temperatures of 1273 - 1473 K
Negyesi, M.; 天谷 政樹
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(10), p.1143 - 1155, 2017/10
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
This paper deals with the oxidation behavior of Zry-4 nuclear fuel cladding tubes in mixed steam_air atmospheres at temperatures of 1273 and 1473 K. The main goal is to study the oxidation kinetics of Zry-4 fuel cladding in dependence on the air fraction in steam in the range from 0 up to 100%. The purpose of this study is to provide experimental data suitable for an oxidation correlation applicable for thermomechanical analysis codes of nuclear power reactor under severe accidents. The influence of the air addition in steam on parameters of Zry-4 kinetic equation has been quantified using the results of weight gain measurements. At 1273 K, both pre-transient and post-transient regimes were treated. The results of weight gain measurements showed a strong dependence of the Zry-4 oxidation kinetics on the air fraction in steam, especially at 1473 and at 1273 K in the post-transient regime.
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Development of unstructured mesh-based numerical method for sodium-water reaction phenomenon in steam generators of sodium-cooled fast reactors
内堀 昭寛; 渡部 晃*; 高田 孝; 大島 宏之
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(10), p.1036 - 1045, 2017/10
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器におけるナトリウム-水反応現象を評価するため、圧縮性多成分多相流及びNa-水化学反応を対象とした数値解析コードSERAPHIMを開発している。従来のSERAPHIMコードは差分法を用いているが、本研究では、伝熱管の存在する複雑形状領域に対して解析精度を向上することを目的に非構造格子に対応した解析手法を開発した。解析手法妥当性確認の一環として不足膨張噴流実験の解析を実施した結果、解析結果における圧力分布が実験結果と一致する結果を得た。また、Na中へ水蒸気が噴出する現象を対象とした解析を実施し、実現象に対する適用性を確認した。構造格子及び非構造格子を用いた解析から、非構造格子を適用することの効果についても確認した。
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Processes affecting long-term changes in $$^{137}$$Cs concentration in surface sediments off Fukushima
乙坂 重嘉
Journal of Oceanography, 73(5), p.559 - 570, 2017/10
福島県,宮城県、及び茨城県の沖合71観測点で得られた表層(深度0-10cm層)堆積物中の放射性セシウムの濃度の時間変化の傾向をまとめるとともに、その変化に及ぼす堆積物の鉛直混合の影響について詳しく議論する。沿岸域(水深100m以浅の海域)における表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度は、観測点によってその速度は異なるものの、2011年から2015年までに、平均して一年あたり27%の割合で減少した。このような$$^{137}$$Cs濃度の目立った時間変化は、沖合海域では見られなかった。沿岸域における表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度減少には、堆積物の鉛直混合に伴う希釈が最も大きく寄与しており、堆積物鉛直混合モデルによる解析の結果、上記の減少率の半分以上がこの過程で説明することができた。$$^{137}$$Csを吸着した堆積物の水平移動や、堆積物からの$$^{137}$$Csの溶脱も、表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度減少に寄与しているが、堆積物の鉛直混合に比べて効果は低いと推測された。
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Horizontal and vertical distributions of $$^{137}$$Cs in seabed sediments around the river mouth near Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant
鶴田 忠彦; 原田 久也*; 御園生 敏治; 松岡 稔幸; 程塚 保行*
Journal of Oceanography, 73(5), p.547 - 558, 2017/10
福島県の沿岸域(沖合約5km程度まで)について、海底地形、海底土の堆積状況及び海底土の放射性Csの分布状況について調査を行った。放射性Csが農集する地点は凹状の窪地を有する特異な地点に限られ、その他の地点は、陸域と比較して放射性Cs量として2から3オーダー程度少ないことが明らかになった。
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Preface "Radionuclides in coastal sediments after the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Distribution, dynamics and fate"
長尾 誠也*; 乙坂 重嘉; 帰山 秀樹*
Journal of Oceanography, 73(5), P. 527, 2017/10
福島第一原子力発電所事故から5年以上が経過し、海洋環境においても多くの調査研究が進められてきた。海底堆積物中の放射性セシウムの水平分布、時系列変動については、2011年5月より、主に宮城県・福島県・茨城県・千葉県沿岸域でのモニタリング調査が続けられている。しかしながら、事故由来放射性核種による海底堆積物及び海底付近の生態系への影響評価は、その局所依存性や観測の困難さ等により、他の環境調査に比べて遅れていた。今回、「Journal of Oceanography」誌において標題の特集セクションを組み、河口,沿岸及び沖合海域における海底堆積物中の放射性セシウムの濃度分布や、その数年規模での変化傾向と要因についての4報の論文を掲載した。本解説は、その特集の企画意図を示すとともに、内容を概観するものである。
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Uranium age-dating using in-situ isotope ratios by thermal ionization mass spectrometry for nuclear forensics
大久保 綾子; 篠原 伸夫; 間柄 正明
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 314(1), p.231 - 234, 2017/10
核鑑識のために新規に開発したウラン年代測定法を用いて、二つの濃縮ウラン試料の製造日を決定した。本法による年代測定では、スパイク溶液を添加する必要がなく、$$^{230}$$Th/$$^{234}$$Uは、試料中の$$^{230}$$Th/$$^{234}$$Th、$$^{234}$$U/$$^{238}$$Uおよび放射平衡時の$$^{234}$$Th/$$^{238}$$U比(計算値)より計算される。本法で求めたウラン試料の製造日は、低濃縮ウラン試料については、実際の製造日と誤差の範囲で一致したが、高濃縮ウラン試料については、実際の製造日よりもわずかに新しい製造日が得られた。高濃縮ウラン試料の年代測定については、表面電離型質量分析において、$$^{234}$$Uから$$^{234}$$Thへの干渉が結果に影響していることが考えられた。
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Study on a unified criterion for preventing plastic strain accumulation due to long distance travel of temperature distribution
岡島 智史; 若井 隆純; 川崎 信史
Mechanical Engineering Journal (Internet), 4(5), p.16-00641_1 - 16-00641_11, 2017/10
The prevention of excessive deformation by thermal ratcheting is important in the design of high-temperature components of fast breeder reactors (FBR). As a result of experimental study that simulated the fast breeder reactor vessel nearby the coolant surface, it was reported that long distance traveling of temperature distribution causes new type of thermal ratcheting, even if there is no primary stress. In this paper, we propose a simple screening criterion to prevent continuous accumulation of plastic strain derived from long distance traveling of temperature distribution. The major cause of this ratcheting mechanism is lack of residual stress that brings shakedown behavior at the center of yielding area. Because the residual stresses are derived from constraint against the elastic part, we focused on the distance from the center of yielding area to the elastic region. So, the proposed criterion restricts the axial length of the area with full-section yield state, which is the double of the above distance. We validated the proposed criterion based on finite element analyses using elastic-perfectly plastic material. As the result of the validation analyses, we confirmed that the accumulation of the plastic strain saturates before 2nd cycles in the cases that satisfy the proposed criterion, regardless of the shape of temperature distribution.
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核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,1; 多様化する原子核工学と核データのニーズ
須山 賢也; 国枝 賢; 深堀 智生; 千葉 豪*
日本原子力学会誌, 59(10), p.598 - 602, 2017/10
核データとは狭義には原子核と中性子の反応の確率であるが、一般的に言えば、原子核の物理的変化や反応の様子を表現するデータの事である。我が国が原子力開発に着手して以来、核データの開発は重要な技術開発のテーマであり、現在我が国の核データライブラリJENDLは世界で最も高い精度と完備性を兼ね備えた核データファイルの一つとして国際的に認知されている。本連載講座では、原子力開発に関係している方々を対象とし、核データ開発の意義、核データの開発の最新の状況、国際的な動向、そして今後の開発の方向性を解説する。
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A Numerical simulation method for molten material behavior in nuclear reactors
山下 晋; 伊奈 拓也; 井戸村 泰宏; 吉田 啓之
Nuclear Engineering and Design, 322, p.301 - 312, 2017/10
過酷事故時の沸騰水型原子炉における溶融物の詳細な挙動について大きな注目を集めている。この挙動を明らかにするために、原子力機構では3次元多相多成分熱流動解析コードJUPITERを開発している。本論文では、JUPITERの妥当性を確認するために計算手法の基礎的妥当性検証及び実験結果との比較を実施し、良好な一致を得ることができた。加えて新たに開発したハイブリッド並列Poissonソルバーを導入することによって劇的に性能が向上した。そして、スーパーコンピュータ「京」において20万コアまでのストロングスケーリングを達成した。これらJUPITERの物理的、計算機的能力は、過酷事故時の各種溶融現象の評価を可能にするものと言える。
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Transmutation effects on long-term Cs retention in phyllosilicate minerals from first principles
Sassi, M.*; 奥村 雅彦; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*
Physical Chemistry Chemical Physics, 19(39), p.27007 - 27014, 2017/10
福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性セシウムなどの環境中の放射性セシウムは、粘土鉱物に吸着されて長期間保持されると考えられているが、これまで、放射性セシウムが崩壊した際の効果は評価されてこなかった。本研究は、金雲母(粘土鉱物の一種)に吸着された放射性セシウムが崩壊してバリウムへの核変換が起こると、1価のから2価のイオンへ変化することに着目し、第一原理計算によってその効果を調べた。その結果、金雲母を電荷中性に保つためにセシウムやカリウムを放出する可能性があることがわかった。
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Self-learning Monte Carlo method; Continuous-time algorithm
永井 佑紀; Shen, H.*; Qi, Y.*; Liu, J.*; Fu, L.*
Physical Review B, 96(16), p.161102_1 - 161102_6, 2017/10
 被引用回数:2
モンテカルロ法は原子力分野以外にも様々な分野で利用される極めて汎用的な手法である。近年、機械学習の手法を取り込むことで、高速なモンテカルロ法が開発されている。本論文では、銅酸化物高温超伝導体をはじめとする様々な物質のシミュレーションにおいて汎用的に用いられている連続時間量子モンテカルロ法に対して機械学習の手法を適用した結果を報告する。なお、上記課題の解決にあたり、モンテカルロ法でネックの一つとなる次の配置をどう決めるか、という問題に対して、機械学習によって自動的に決めるという手法を提案した。この手法の開発により、より高精度な超伝導体シミュレーションや、ウランなどの重い元素を含む第一原理計算の高速化が期待できる。これらの結果は、広く原子力分野のためのシミュレーション技術開発に資する成果である。
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種々な方法によるMn-Si-C鋼の残留オーステナイト体積率測定の比較
友田 陽*; 関戸 信彰*; 徐 平光; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 田中 雅彦*; 篠原 武尚; Su, Y.; 谷山 明*
鉄と鋼, 103(10), p.570 - 578, 2017/10
Various methods were employed to measure the austenite volume fraction in a 1.5Mn-1.5Si-0.2C steel. It has been confirmed that the volume fractions determined by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy/electron back scatter diffraction, X-ray diffraction and neutron diffraction exhibit a general trend to become larger in this order, although the values obtained by X-ray and neutron diffraction are similar in the present steel because austenite is relatively stable. The austenite volume fractions determined by diffraction methods have been found to be affected by the measuring specimen direction, i.e., texture, even by applying the conventional correcting procedure. To avoid this influence, it is recommended to measure both of volume fraction and texture simultaneously using neutron diffraction. Although synchrotron X-ray shows higher angle resolution, its small incident beam size brings poor statistic reliability. The influence of texture cannot be avoided for transmission Bragg edge measurement, either, which must be overcome to realize 2D or 3D volume fraction mapping.
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$$^{107}$$PdのICP-MS測定のためのレーザー誘起光還元法による非接触・選択的パラジウム分離; 分離条件とPd回収率の関係
蓬田 匠; 浅井 志保; 佐伯 盛久*; 半澤 有希子; 堀田 拓摩; 江坂 文孝; 大場 弘則*; 北辻 章浩
分析化学, 66(9), p.647 - 652, 2017/09
ウランの核分裂生成物の一つである$$^{107}$$Pdは、半減期が約650万年と長く、長期間に渡り放射線を放出して人体に影響を及ぼす可能性があることから、高レベル放射性廃液(HLLW)中の存在量を正確に把握する必要がある。しかし、これまでその存在量の実測報告例はない。本研究では、遠隔・非接触分離が可能なレーザー誘起光還元法のHLLWへの適用を念頭に、HLW模擬液を用いて種々の分離条件がPd回収率に与える影響を検討した。Pdの回収率は、還元剤として作用するエタノール濃度、レーザー光の照射時間とパルスエネルギーに依存し、それぞれ40%、20分、100mJとした場合に60%となった。また、Pd濃度0.24$$mu$$g mL$$^{-1}$$から24$$mu$$g mL$$^{-1}$$の広い濃度範囲において、主要な放射能源やスペクトル干渉源となる元素を99.5%以上の割合で除去し、Pdを高純度に分離できることを明らかにした。本条件によれば、レーザー誘起光還元法はHLLWなど実際の放射性廃棄物に含まれる$$^{107}$$PdのICP-MS測定前処理法として、十分に適用可能である。
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廃止措置における高速炉ナトリウムの処理及び処分技術の現状
仲井 悟
デコミッショニング技報, (56), p.14 - 28, 2017/09
高速増殖原型炉もんじゅ発電所(以下「もんじゅ」)は建設段階であるが、2016年12月に安全かつ確実な廃止措置を実施することが決定した。「もんじゅ」は冷却材に化学的に活性なナトリウムを使用するなど、軽水炉とは異なる特徴があり、廃止措置では、これを考慮して施設の解体・撤去を進める必要がある。海外のイギリス,ドイツ,アメリカ,フランス等では、廃止措置を実施した先行例があり、参考にすることができる。ここでは、ナトリウムの処理、処分に関し海外の事例を調査し、その状況と課題について報告する。
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「ふげん」における知識マネジメントシステム構築に向けた取組み
手塚 将志; 樽田 泰宜; 香田 有哉
デコミッショニング技報, (56), p.46 - 54, 2017/09
原子力施設の廃止措置は、長期に亘るプロジェクトであり、高経年化が進む国内では使命を終えた施設から順次、着手していくこととなる。また、廃止措置の実施にあたっては、設計、建設、運転時代のプラント情報等が必要となることに加え、実施過程を通して得られる技術、データ、知見、経験、文書等を効果的に活用していくことが不可欠である。一方、各原子力施設の現場では、建設・使用前検査段階や運転・保守に携わってきた世代が高齢化とともに退職を迎えることにより、この世代が経験的に保有してきた情報やノウハウ等が失われる懸念がある。こうした背景を踏まえ、2008年に廃止措置計画の認可を得て、現在、廃止措置を実施中である原子炉廃止措置研究開発センター(以下「ふげん」という。)では、今後の廃止措置を安全かつ合理的に実施していくために、人材育成とともに次世代へ技術・知識を継承する取組みとして知識マネジメントシステムの構築を進めている。また、本システムは、「ふげん」を素材としたプロトタイプを基盤とし、今後の廃止措置施設に活用できるよう汎用性のあるシステム構築を目指すものである。
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高出力ファイバーレーザーを用いた切断及び除染の技術開発
遠山 伸一; 峰原 英介*
デコミッショニング技報, (56), p.55 - 65, 2017/09
若狭湾エネルギー研究センター(WERC)ではレーザー技術の産業応用として、大強度ファイバーレーザーを用いた鋼材切断技術開発を行って来た。現在は今後の国内の原子力発電所の営業停止に伴う原子力施設廃止措置に適用するための解体切断と除染について並行して技術開発を行っている。原子力施設廃止措置は、世界的にもその技術は開発途上にあるが、必要性が増しており技術開発の進展が待たれている。ファイバーレーザーは、他のレーザーと比較し取扱いが容易で、飛躍的な熱密度等の性能向上に伴い切断性能や剥離性能を持つ機器を開発することによって2次汚染や被ばくの抑制が可能となる。本報告では、原子炉解体のための厚板切断技術開発と高線量下でも稼働する除染機開発の最近の成果について、鋼材や機器の切断試験や構成機器の耐放射線試験結果を交えて示す。
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時間分解X線吸収分光による水溶液中パラジウムイオンのレーザー微粒子化反応研究
佐伯 盛久*; 田口 富嗣*; 大場 弘則*; 松村 大樹; 辻 卓也; 蓬田 匠
電気学会研究会資料,電子材料研究会(EFM-17-010$$sim$$021), p.15 - 18, 2017/09
パラジウム水溶液にナノ秒パルス紫外レーザーを照射すると、レーザー微粒子化反応により通常の手法ではできにくいサブミクロンサイズのPd微粒子が生成する。本研究ではその生成メカニズムを調べるため、パルスレーザー照射による微粒子化反応を時間分解XAFS分光により追跡した。そして、様々な照射レーザー強度における微粒子化反応速度を比較したところ、レーザー強度増大により反応が1光子から2光子過程に移行することを示唆する結果を得た。
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堆積軟岩における割れ目帯を対象とした物質移行試験に極超微粒子セメントを適用した深層調査ボーリングの施工事例
白瀬 光泰*; 安部 章正*; 名合 牧人*; 石井 英一; 青柳 和平; 若杉 伸一*
土木学会平成29年度全国大会第72回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.1795 - 1796, 2017/09
日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究計画地下研究施設整備(第II期)等事業の一環として、平成23年2月から平成26年6月まで地下施設建設工事を実施し、平成30年度まで施設の維持管理および研究事業を遂行中である。現在、研究事業の取り組みの一つとして、安全評価手法の高度化を目的に、岩盤を対象とした原位置トレーサー試験を実施している。本稿では、原位置トレーサー試験の一つである、堆積軟岩における割れ目帯を対象とした物質移行試験において、極微粒子セメントを適用した深層ボーリングの施工事例を紹介する。
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Deuteron nuclear data for the design of accelerator-based neutron sources: Measurement, model analysis, evaluation, and application
渡辺 幸信*; 金 政浩*; 荒木 祥平*; 中山 梓介; 岩本 修
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03006_1 - 03006_6, 2017/09
$$(d,xn)$$中性子源の設計のためには、重陽子入射反応に対する広範な核データが必要である。このため、我々はこれまでに、測定・理論モデルコード開発・断面積評価・医療用放射性同位体製造への応用、からなる重陽子核データに関する研究プロジェクトを立ち上げてきた。本プロジェクトの目標は重陽子ビームを用いた加速器中性子源の設計に必要となる200MeVまでの重陽子核データライブラリを開発することである。このプロジェクトの現状について報告する。
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Development of a code system DEURACS for theoretical analysis and prediction of deuteron-induced reactions
中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12025_1 - 12025_4, 2017/09
近年、重陽子加速器を使った大強度中性子源が様々な応用に対して提案されている。このような中性子源の設計のためには、高精度かつ広範な重陽子核データライブラリが必要不可欠である。それゆえ、我々はDEURACS (DEUteron-induced Reaction Analysis Code System)という、重陽子入射反応の解析と理論予測用の統合コードシステムを開発している。本研究では、$$(d,xn)$$反応の解析をこれまでよりも高い100MeV近傍まで拡張した上、DEURACSを80および100MeVにおける$$(d,xd)$$反応にも適用した。その結果、DEURACSの計算値は$$(d,xn)$$および$$(d,xd)$$反応の二重微分断面積の実験値を良く再現した。
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Neutron production in deuteron-induced reactions on Li, Be, and C at an incident energy of 102 MeV
荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11027_1 - 11027_4, 2017/09
近年、核融合マテリアルの損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、100MeVの重陽子入射によるリチウム、ベリリウム及び炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、0$$^{circ}$$から25$$^{circ}$$の間の6角度とし、飛行時間法により中性子エネルギーを導出した。中性子検出器に、大きさの異なる3台の液体有機シンチレータNE213(直径及び厚さが2インチ, 5インチ, 10インチ)を用い、中性子の飛行距離をそれぞれ7, 24, 74mとした。中性子検出効率は、SCINFUL-QMDコードの計算により導出した。実験結果から、中性子エネルギー強度分布は、重陽子入射エネルギーの半分のエネルギーにおいて、重陽子ブレークアップ過程に起因するなだらかなピーク構造を持つことがわかった。また、PHITSによる計算値は、理論モデルの不備から実験値をよく再現しないことがわかった。
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FRENDY; A New nuclear date processing system being developed at JAEA
多田 健一; 長家 康展; 国枝 賢; 須山 賢也; 深堀 智生
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02028_1 - 02028_5, 2017/09
原子力機構では、新たな核データ処理システムFENDY(FRom Evaluated Nuclear Data libralY to any application)の開発を開始した。本発表では、FRENDYの概要と同時にFRENDYを使用した連続エネルギーモンテカルロコードMVP, PHITS及びMCNP用の断面積作成とその妥当性検証結果について説明する。
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Nuclear data evaluation of long-lived fission products; Microscopic vs. phenomenological optical potentials
湊 太志; 岩本 修; 蓑茂 工将*; 緒方 一介*; 岩本 信之; 国枝 賢; 古立 直也
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12032_1 - 12032_4, 2017/09
現象論的光学ポテンシャルは弾性散乱プロセスをよく記述するものとして知られている。そのため、中重核から重核までの核反応断面積の核データ評価に広く用いられている。これまで多くの光学ポテンシャルが研究されてきたが、それらのパラメータは実験データを再現するように決められたものである。そのために、実験データのない中性子過剰核などの計算にそれらのパラメータを利用することは、必ずしも信頼性が保障されていない。最近、微視的有効反応理論(MERT)と呼ばれる手法による光学ポテンシャルが提案された。MERTの手法はNN有効相互作用から出発したものであり、実験データのない核種の光学ポテンシャルも引き出すことができる。我々は、MERTによって導出された光学ポテンシャルを、核反応シミュレーションコードCCONEに取り込み、いくつかの核種の核データ評価を開始している。この発表では、MERTと従来の現象論的な光学ポテンシャルを使って評価された断面積の結果を紹介し、その違いについて議論を行う。
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Technical developments for accurate determination of amount of samples used for TOF measurements
寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 木村 敦; 岩本 修; 原田 秀郎; 高宮 幸一*; 堀 順一*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03019_1 - 03019_4, 2017/09
革新炉や核変換処理の研究開発のため、高精度なマイナーアクチニド(MA)の中性子捕獲断面積が求められている。しかし、現状の精度と要求される精度の間には倍以上の隔たりがある。そこで、MAの断面積精度向上を目的として「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」が進められている。精度の良い断面積を得るためには、測定に用いるMA試料のサンプル量を正確に決めることが必要不可欠である。そのため、本プロジェクトの研究課題の一つとして、$$gamma$$線分光法とカロリーメーターを用いた熱測定という2つの異なる手法を用いてサンプル量の高精度決定のための技術開発を進めている。$$gamma$$線分光法では、サンプルからの崩壊$$gamma$$線測定による定量精度向上のために、MAの崩壊$$gamma$$線の高精度測定を実施し、$$gamma$$線放出率を2%以下の精度で決定した。カロリーメーターを用いた熱測定では、MAのQ値が精度よく分かっているため崩壊熱を精密に測定することでMAの放射能値を決定することができる。本発表では、これら2つの手法の開発及び得られた結果について発表する。
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Application of modified REFIT code for J-PARC/MLF to evaluation of neutron capture cross section on $$^{155,157}$$Gd
水山 一仁; 岩本 信之; 岩本 修; 長谷美 宏幸*; 木野 幸一*; 木村 敦; 鬼柳 善明*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11042_1 - 11042_4, 2017/09
ガドリニウムは$$^{155,157}$$Gdが非常に大きな中性子捕獲断面積をもつため原子炉の中性子吸収材料として用いられる。しかしながら、$$^{157}$$GdのRPIデータとJENDL-4.0ではばらつきがあることが知られている。原子炉の臨界性は捕獲断面積に敏感であり、RPIのデータはICSBEPにあるガドミニウム溶液体系の臨界性を大きくしてしまうことがわかっている。近年、$$^{155,157}$$Gdの中性子捕獲断面積がJ-PARC/MLFでANNRIを用いた実験で飛行時間法によって測定された。J-PARCの中性子パルスはダブルバンチ構造を持っており、また、高精度な共鳴解析には中性子パルスの時間分解能関数も適切に考慮して行う必要がある。そこで、本研究では、中性子パルスのダブルバンチ構造やANNRI用の時間分解能関数を組み込んだ改良REFITを用いて中性子捕獲断面積の実験データをフィットし、共鳴パラメータを導出する。
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Neutron capture cross section measurements of $$^{120}$$Sn, $$^{122}$$Sn and $$^{124}$$Sn with the array of Ge spectrometer at the J-PARC/MLF/ANNRI
木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 堀 順一*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11031_1 - 11031_4, 2017/09
Accurate neutron capture cross section data of $$^{126}$$Sn, which is one of the most important long-lived fission products (LLFPs), is required in the study of transmutation of radioactive waste. However, there is only one experimental data at the thermal energy. A $$^{126}$$Sn sample for a nuclear data experiment contaminated with a large amount of tin stable isotopes, $$^{115, 117-120, 122, 124}$$Sn, because these stable isotopes also have fission yields. These isotopes have large effects on neutron-capture cross-section measurements for $$^{126}$$Sn. To obtain accurate cross-section data for $$^{126}$$Sn, a series of neutron-capture cross-section measurements of all the tin stable isotopes are required. Therefore, the measurements of all tin stable isotopes have been started with Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) of Materials and Life science experimental Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In this presentation, preliminary results of the neutron-capture cross-section measurements of $$^{120, 122, 124}$$Sn are reported in the neutron energy region from 10 meV to 2 keV.
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Status of the JENDL project
岩本 修; 柴田 恵一; 岩本 信之; 国枝 賢; 湊 太志; 市原 晃; 中山 梓介
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02005_1 - 02005_6, 2017/09
The latest version of the general purpose file JENDL-4.0 was released in 2010 with enhancing data of fission products and minor actinides. After that, the neutron energy range of JENDL-4.0 were extended up to 200 MeV adding proton induced reaction data. They were compiled as JENDL-4.0/HE and released in 2015. An activation cross section library for decommission of nuclear reactor, JENDL/AD-2016, is under development and will be released by 2017. It will contain neutron reaction data for approximately 300 nuclides in energy range of $$10^{-5}$$ eV to 20 MeV including isomer production cross sections. Evaluation of nuclear data for the next version of the general purpose file is also in progress. It is planned to be released by 2022. Several new evaluations mainly for fission products that had not been updated in JENDL-4.0 were already done. Data for light nuclei and structure material will be updated. Minor actinides data are still important to develop transmutation system of nuclear waste. They will be updated using new measurements especially done in J-PARC. Status of the JENDL project in developing the general and special purpose files will be presented.
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Status of the R-matrix code AMUR toward a consistent cross-section evaluation and covariance analysis for the light nuclei
国枝 賢
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12029_1 - 12029_4, 2017/09
軽原子核に対する核反応断面積はイオンビーム同位体分析や天文学および放射線医療等の分野において必要とされている。しかし現状の評価値と測定データの間には大きな差異がみられるケースがあり、実際の応用においては機器等の設計における大きな誤差要因となりうる。R行列は量子論に基づいて断面積等の測定データから波動関数の情報を導くことができる理論である。また、理論におけるパラメータは散乱行列のユニタリ性により強く拘束されるため、測定データ間の不整合を理解する上で有用であることが知られている。会合ではR行列理論計算コードの開発状況を示すと共にp+$$^7$$Li反応等に対する断面積・共分散の評価結果を報告する。特に、R行列パラメータや断面積に対する共分散・相関行列解析に焦点を当て、評価データの誤差や共鳴反応におけるユニークな特性を示す。
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Inter-comparison of Hauser-Feshbach model codes toward better actinide evaluations
Capote, R.*; Hilaire, S.*; 岩本 修; 河野 俊彦*; Sin, M.*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12034_1 - 12034_4, 2017/09
The Hauser-Feshbach codes that include a pre-equilibrium model have been playing for years a central role in producing evaluated nuclear reaction data files. The codes, such as Empire, TALYS, CCONE, and CoH$$_{3}$$, have been and are still actively upgraded in order to better understand nuclear reaction mechanisms by sharing and exchanging theoretical knowledge as well as computational techniques between actors involved in their development. Albeit the framework of the model codes aforementioned is quite similar, implementation of the reaction models as well as computational techniques adopted may produce some differences in the calculated results. The IAEA Nuclear Data Section conducts one of such inter-organizational collaborations, and defined some exercises to compare the Hauser-Feshbach codes developed for nuclear data evaluations, with a particular focus on the actinide evaluations. We report here the results of Hauser-Feshbach calculations for neutron induced reactions on actinide nuclei using the input parameters defined in the IAEA report [Capote et al., INDC-NDS-0654 (2014)], and discuss the differences among these codes.
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Developments of a new data acquisition system at ANNRI
中尾 太郎; 寺田 和司; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03021_1 - 03021_4, 2017/09
J-PARC物質・生命科学実験施設ANNRIビームラインのデータ収集系更新作業が行われた。MLFのビームパワーは2008年に比較して2015年には20倍以上となり、ビーム量の増大によりビームラインユーザーはより高統計の実験データを取得できるようになった。ビームパワー増大に対応するため、ANNRIにおけるGe検出器アレイのデータ収集システムが更新された。データ収集システムは同時に、中性子全断面積測定のために整備されているLi glass検出器の信号取得のためにも用いられる予定である。コミッショニング実験が0.1mm厚の金サンプルを用いてJ-PARCの500kW陽子ビームを用いて行われた。捕獲断面積および全断面積測定両方について飛行時間法の適用性が試験された。Ge検出器アレイについて、ADCおよびTDCの非線形性、エネルギー分解能、多チャンネルコインシデンスおよび不感時間の性能が測定された。Ge検出器の不感時間は従来のデータ収集システムに比較して、少しのエネルギー分解能劣化を許容すれば1/4になっていた。
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Research and development for accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides
原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11001_1 - 11001_6, 2017/09
A nuclear data project entitled Research and development for Accuracy Improvement of neutron nuclear data on Minor ACtinides (AIMAC) is being performed in Japan. The objective of the project is to improve accuracy of neutron nuclear data for minor actinides and some fission products, which is required for developing innovative nuclear system transmuting these nuclei. Following research items have been conducted to achieve the objective: (1) Measurements of thermal neutron capture cross-sections by activation methods, (2) High-precision quantifications of shielded sample amounts used for TOF measurement, (3) Resonance parameter determinations at J-PARC/ANNRI and KURRI/LINAC, (4) Extension of capture cross sections to high energy neutrons at J-PARC/ANNRI, (5) High quality evaluation based on iterative communication with experimenters. The achievement of the project is presented.
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Improving nuclear data accuracy of $$^{241}$$ Am and $$^{237}$$ Np capture cross sections
$v{Z}$erovnik, G.*; Schillebeeckx, P.*; Cano-Ott, D.*; Jandel, M.*; 堀 順一*; 木村 敦; Rossbach, M.*; Letourneau, A.*; Noguere, G.*; Leconte, P.*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11035_1 - 11035_4, 2017/09
There is a serious gap between required accuracy and current accuracy on nuclear data for developing innovative nuclear reactor systems. To bridge this gap, an international joint activity entitled Improving Nuclear Data Accuracy of $$^{241}$$Am and $$^{237}$$Np capture cross sections (INDA) has being performed under WPEC. In this joint study, the forefront knowledge of energy dependent cross section measurements, spectrum averaged experiments, relevant nuclear structure data, and evaluations are intended to be integrated on the capture cross sections of $$^{241}$$Am and $$^{237}$$Np. From the joint study, it was shown that integration of knowledge from the independent specialities enables us not only to crosscheck between data obtained by different techniques but also to improve the measurement accuracy of each other.
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Analysis of energy resolution in the KURRI-LINAC pulsed neutron facility
佐野 忠史*; 堀 順一*; 高橋 佳之*; 八島 浩*; Lee, J.*; 原田 秀郎
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03031_1 - 03031_3, 2017/09
We carried out Monte Carlo calculation to provide energy resolution of pulsed neutron beam for TOF measurements in the KURRI-LINAC pulsed neutron facility. The calculations were performed for moderated neutron flux at the energy range from 0.01 eV to 20 MeV. As the result, we obtained the energy resolutions ($$Delta$$E/E) in the epi-thermal region. For example, the energy resolutions were 1.0% in the neutron energy of 1.0 eV, 1.1% in 100.0 eV and 1.7% in 1.0 keV.
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High precision analysis of isotopic composition for samples used for nuclear cross-section measurements
芝原 雄司*; 堀 順一*; 高宮 幸一*; 藤井 俊行*; 福谷 哲*; 佐野 忠史*; 原田 秀郎
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03028_1 - 03028_4, 2017/09
For the accuracy improvement of nuclear data of minor actinides and long-lived fission products in AIMAC project, high quality data of the isotopic composition of samples are indispensable. The objective of this research is to obtain the isotopic composition data of samples contributing to the analysis of nuclear cross-section measurement data by mass spectrometry etc. In this study, we analyzed the isotopic composition of two Am samples ($$^{241}$$ Am sample and $$^{243}$$ Am sample) mainly by the thermal ionization mass spectrometry (TIMS). In addition to the TIMS, Am samples were also analyzed by $$alpha$$-spectrometry. In the analysis by both methods, the impurities such as $$^{239}$$Pu, $$^{240}$$Pu, $$^{242}$$Cm and$$^{244}$$Cm were also observed. The results of these analyses are presented together with the developed high precision analytical method.
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Experimental analysis of neutron and background $$gamma$$-ray energy spectra of 80-400 MeV $$^{7}$$Li(p,n) reactions under the quasi-monoenergetic neutron field at RCNP, Osaka University
岩元 洋介; 佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; 岩瀬 広*; 嶋 達志*; 中村 尚司*
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08019_1 - 08019_3, 2017/09
100-400MeVの準単色中性子照射場の開発のため、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の100mトンネルにおいて、$$^{7}$$Li(p,n)反応から生成する中性子及び中性子場に混在する目的外放射線の$$gamma$$線のエネルギースペクトルを測定した。飛行時間法を用いて3MeV以上の中性子エネルギースペクトルを測定し、放射線線量モニターDARWINの自動アンフォールディング機能を用いて0.1MeV以上の$$gamma$$線エネルギースペクトルを測定した。中性子スペクトルについて、3MeV以上の中性子収量に対するピーク成分である単色中性子収量の比は0.38-0.48であった。また、入射陽子エネルギー200MeV以上において、$$pi$$$$^{0}$$崩壊に伴う70MeV程度の高エネルギー$$gamma$$線を実測した。246MeV$$^{7}$$Li(p,n)反応について、70MeV近傍における中性子収量と$$gamma$$線収量は同程度であった。一方、全エネルギー領域の中性子線量に対する$$gamma$$線線量の比は0.014と、$$gamma$$線の全体の線量に対する寄与は小さいことがわかった。
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Delayed $$gamma$$-ray spectroscopy combined with active neutron interrogation for nuclear security and safeguards
小泉 光生; Rossi, F.; Rodriguez, D.; 高峰 潤; 瀬谷 道夫; Bogucarska, T.*; Crochemore, J.-M.*; Varasano, G.*; Abbas, K.*; Pedersen, B.*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.09018_1 - 09018_4, 2017/09
Along with the global increase of applications using nuclear materials (NM), the requirements to nuclear security and safeguards for the development of effective characterization methods are growing. Mass verification of NM of low radioactivity is performed using passive non-destructive analysis (NDA) techniques whereas destructive analysis (DA) techniques are applied for accurate analysis of nuclide composition. In addition to the characterization by passive NDA, a sample can be further characterized by active NDA techniques. An active neutron NDA system equipped with a pulsed neutron generator is currently under development for studies of NDA methods. Among the methods DGS uses the detection of decay $$gamma$$-rays from fission products (FP) to determine ratios of fissile nuclides present in the sample. A proper evaluation of such $$gamma$$-ray spectra requires integration of nuclear data such as fission cross-sections, fission yields, half-lives, decay chain patterns, and decay $$gamma$$-ray emission probabilities. The development of the DGS technique includes experimental verification of some nuclear data of fissile materials, as well as development of the device. This presentation will be a brief introduction of the active neutron NDA project and an explanation of the DGS development program.
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Characterization of the PTW 34031 ionization chamber (PMI) at RCNP with high energy neutrons ranging from 100 - 392 MeV
Theis, C.*; Carbonez, P.*; Feldbaumer, E.*; Forkel-Wirth, D.*; Jaegerhofer, L.*; Pangallo, M.*; Perrin, D.*; Urscheler, C.*; Roesler, S.*; Vincke, H.*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08018_1 - 08018_5, 2017/09
欧州原子核研究機構(CERN)の放射線モニタとして、中性子、陽子、$$gamma$$線等の様々な放射線に対して有感な空気入り電離箱PTW-34031(PMI)が使用されている。PMIの各放射線に対する応答関数の計算では、CERNが開発を支援している放射線輸送計算コードFLUKAが用いられている。本研究では、このうち高エネルギー中性子に対するPMIの応答関数の精度検証のため、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の$$^{7}$$Li(p,n)反応を利用した準単色中性子照射場において、100-392MeVの準単色中性子に対するPMIの応答関数を測定した。その結果、200MeV以下の準単色中性子照射において、中性子エネルギースペクトルの測定値を線源としたFLUKAによる応答関数の計算値と実験値はよく一致しすることがわかった。一方、250及び392MeVの場合、中性子場に$$^{7}$$Li(p,n)反応から生成する$$pi$$$$^{0}$$の崩壊に伴う$$gamma$$線が混在するため、中性子のみを線源とした計算値は実験値を過小評価することがわかった。
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Updating source term and atmospheric dispersion simulations for the dose reconstruction in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident
永井 晴康; 寺田 宏明; 都築 克紀; 堅田 元喜; 太田 雅和; 古野 朗子; 朱里 秀作
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08012_1 - 08012_7, 2017/09
福島第一原子力発電所の事故時に放出された放射性物質による住民の被ばく線量を評価するために、計算シミュレーションにより放射性物質の時間空間分布を再構築する。本研究では、放出源情報の精緻化及び大気拡散シミュレーションの高精度化により、放射性物質大気濃度・沈着量の時間空間分布データベースを開発し、住民の行動パターンや移行モデルと組み合わせた推計に活用する。大気拡散シミュレーションの改良としては、新規気象モデルの導入と沈着過程の精緻化を行った。改良モデルは、東日本スケールにおける$$^{137}$$Csの沈着分布を良好に再現したが、福島第一原子力発電所近傍では沈着分布の再現性が低下した。この結果は、放出源情報を改良モデルシミュレーションに対して最適化することにより、さらなる精緻化が必要であることを示している。
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Shielding experiments of concrete and iron for the 244 MeV and 387 MeV quasi-mono energetic neutrons using a Bonner sphere spectrometer (at RCNP, Osaka Univ.)
松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 八島 浩*; 嶋 達志*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08016_1 - 08016_3, 2017/09
200MeV以上の準単色中性子に対するコンクリート及び鉄遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルをボナー球スペクトルメータ(BSS)を用いて測定した。246及び389MeVの陽子-$$^{7}$$Li反応を用いて準単色中性子を生成し、コンクリート及び鉄遮蔽体の厚さを、それぞれ25-300cm及び10-100cmとした。100-387MeVのエネルギーを持つ準単色中性子を用いて実測したBSSの応答関数とアンフォールディングコードMAXEDを用いて、遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルを導出した。その際、放射線輸送計算コードMCNPXを用いてBSSと遮蔽体の間の中性子多重散乱の効果を評価し、中性子エネルギースペクトルの補正を行った。その結果、エネルギースペクトルの実験値からコンクリート及び鉄遮蔽体の厚さに対する線量当量の変化を得ることができた。また、244MeVの中性子をコンクリートへ入射した場合、50cm以下の厚さにおいて線量当量に対する中性子多重散乱の影響が大きいことがわかった。
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Neutron spectrometry and dosimetry in 100 and 300 MeV quasi-mono-energetic neutron field at RCNP, Osaka University, Japan
Mares, V.*; Trinkl, S.*; 岩元 洋介; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 嶋 達志*; 中村 尚司*
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08020_1 - 08020_3, 2017/09
大阪大学RCNPの準単色中性子場において、広いエネルギー範囲に対応した$$^{3}$$He比例計数管付属の改良型ボナー球スペクトロメータ(ERBSS)の応答特性を検証した。実験では、100及び300MeVの陽子ビームによる$$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be反応で生成される96及び293MeVの準単色中性子のうち、0度と25度方向に生成する中性子を100m飛行時間(TOF)トンネルへ導き、ターゲットから35mの位置で中性子測定を行った。ERBSSによる波高データからアンフォールディングコードMSANDBを用いて、熱領域から数百MeVのエネルギースペクトルを導出した。また、同じ場所における液体有機シンチレータとTOF法を用いた測定により、3MeV以上の中性子エネルギースペクトルを導出した。その結果、ERBSSによる結果は、中性子エネルギー5MeV以上において、TOFによる中性子エネルギースペクトルとよく一致し、両手法で得られたエネルギースペクトルに基づく周辺線量当量H$$^{*}$$(10)の値はよく一致した。
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Evaluation of neutron total and capture cross sections on $$^{99}$$Tc in the unresolved resonance region
岩本 信之; 片渕 竜也*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02049_1 - 02049_4, 2017/09
The reliable nuclear data on Technetium-99 ($$^{99}$$Tc) are indispensable for wide energy range up to a few MeV, in order to develop environmental load reducing technology. Nevertheless, it is found that the total cross sections of evaluated libraries show large difference in the energies above the resolved resonance to 1 MeV due to no available experimental data. The total cross section was calculated by the coupled-channels optical model. In order to constrain the total cross section in the unresolved resonance region we adopted neutron strength function derived from the resolved resonance data of JENDL-4.0, together with experimental data above 1 MeV. The calculation of capture cross section was done by using the CCONE code. The resonance spacing was derived from the resonance data and used to fix the level density parameter. The present evaluation suggests that the total cross section is different from that of JENDL-4.0. In this presentation, the obtained total and capture cross sections will be compared and discussed with those of evaluated libraries.
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Inter-comparison of Dose Distributions Calculated by FLUKA, GEANT4, MCNP, and PHITS for Proton Therapy
Yang, Z.-Y.*; Tsai, P.-E.; Lee, S.-C.*; Liu, Y.-C.*; Chen, C.-C.*; 佐藤 達彦; Sheu, R.-J.*
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.04011_1 - 04011_8, 2017/09
広く普及している4つの放射線挙動解析コードGEANT4, FLUKA, MCNPX及びPHITSについて、ペンシルビーム照射条件により陽子治療計画への適用性を検証した。最初の条件として、水ファントムへの単色陽子照射を仮定し、各コードによる深度線量曲線の積分値(IDDCs)を比較した。2つ目のケースとして、エネルギーが分布する陽子ビーム照射に関するIDDCsを検証した。これらの結果は、米国ニュージャージのProCure陽子治療センターにおける実験結果と比較した。実測値に対する各コードによる結果は一定でなく、ファントム中の浅い領域やBraggピーク付近で線量の計算値で差が生じることを確認した。この他、3つ目ケースとして、拡大ブラッグピーク(SOBP)の調査を進めている。
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Influence of the neutron transport tube on neutron resonance densitometry
北谷 文人; 土屋 晴文; 小泉 光生; 高峰 潤; 堀 順一*; 佐野 忠史*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.09032_1 - 09032_3, 2017/09
The use of a short flight path is effective in the neutron resonance analysis. On the other hand, such a short path would reduce a time resolution in Time-Of-Flight (TOF) measurements. In order to investigate the effect of neutron flight-path length, we carried out Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) experiments with a short neutron flight path at the Kyoto University Research Reactor Institute - Linear Accelerator (KURRI-LINAC). In measurements of Neutron Resonance Densitometry, the quantity of nuclear materials is determined from TOF spectra obtained in the neutron energy range below 30 eV. Performing NRTA experiments with a 7-m flight path at KURRI-LINAC, we examined effects of flight path and pulse width on a TOF spectrum. A resonance dip of $$^{183}$$W at 27 eV in a TOF spectrum was successfully observed with an electron pulse width less than 2 $$mu$$s. In this presentation, we will discuss importance of the pulse width and short flight path to study design of a compact TOF facility to quantify nuclear materials.
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Important comments on KERMA factors and DPA cross-section data in ACE files of JENDL-4.0, JEFF-3.2 and ENDF/B-VII.1
今野 力; 多田 健一; 権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02040_1 - 02040_4, 2017/09
これまでに核データライブラリーの公式のACEファイルに内蔵されている多くの核種のKERMA係数、DPA断面積が以下の理由で異なっていることを指摘してきた。(1)核データの誤り、(2)NJOYのバグ、(3)非常に大きなヘリウム生成断面積、(4)mf6 mt102データ、(5)2次粒子のエネルギー角度分布データがないこと。今回、JENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2のKERMA係数, DPA断面積をより詳細に調べた。その結果、核データリブラリー間でのKERMA係数、DPA断面積の差の新たな原因を見出した。新たな原因は、以下に分類される。2次荷電粒子データがないこと、2次$$gamma$$線データがないこと、妥当でない2次$$gamma$$線スペクトル、妥当でない粒子生成収率、捕獲反応をmf12-15 mt3データに格納すること。これらの原因のいくつかはNJOYコードが対応していないことによると思われる。問題のあるJENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2のACEファイルは本研究をもとに改訂すべきである。
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JENDL-4.0/HE benchmark test with concrete and iron shielding experiments at JAEA/TIARA
今野 力; 松田 規宏; 権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.01024_1 - 01024_6, 2017/09
2015年11月に公開されたJENDL-4.0/HEの中性子入射データベンチマークテストとして、原子力機構TIARAでの40MeV、65MeV準単色中性子によるコンクリートと鉄の遮蔽実験の解析を行った。解析には、モンテカルロコードNCNP-5とNJOY2012で作成したJENDL-4.0/HEのACEファイルを用いた。その結果、JENDL-4.0/HEを用いた計算はコンクリート遮蔽実験をよく再現するものの、鉄遮蔽実験を過小評価することがわかった。核データを詳細に調べた結果、JENDL-4.0/HEの$$^{56}$$Feの弾性散乱外断面積が65MeV付近で大きく、これが鉄遮蔽実験での過小評価の原因であると考えられる。
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Improvement of gross theory of beta-decay for application to nuclear data
小浦 寛之; 吉田 正*; 橘 孝博*; 千葉 敏*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12003_1 - 12003_4, 2017/09
A theoretical study of $$beta$$ decay and delayed neutron has been carried out with a global $$beta$$-decay model: the gross theory. In a fissioning nucleus, neutrons are produced by the $$beta$$ decay of neutron-rich fission fragments. This is known as delayed neutrons. The gross theory of the $$beta$$ decay is based on a consideration of the sum rule of the $$beta$$-strength function, and gives reasonable results of $$beta$$-decay rates and delayed neutron in the entire nuclear mass region. We re-analyze and improve the theory on the strength functions and one-particle level densities. We focus on the spin-parity of decaying nucleus, and a hindrance treatment is introduced for the allowed transition on parity-mismatching nuclei. By using the improved gross theory, the ability of theoretically reproduction (and also prediction) on $$beta$$-decay rates, delayed-neutron emission probabilities, decay heat, will be discussed. In the process, we make a new code of the gross theory of $$beta$$- decay including the improved parts. We will show the code, which can be distributed for the nuclear data community.
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Characterization of the n_TOF EAR-2 neutron beam
Chen, Y. H.*; Tassan-Got, L.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他130名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03020_1 - 03020_4, 2017/09
CERNの中性子飛行時間測定施設において、長い中性子飛行距離を有する第1実験室に加え、短い中性子飛行距離位置に第2実験室を設計・建設した。パラレル・プレート・アバランチェ・カウンター(PPAC)を用いて、第2実験室における中性子ビームの空間的広がり及びエネルギー分布を測定した。また、第1実験室で観測され時間校正に使用されてきた$$gamma$$線フラッシュは観測されないという知見が得られ、本観測結果に基づき、$$gamma$$線フラッシュの物理的起源に関する考察結果を示した。
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The $$^{33}$$S(n, $$alpha$$)$$^{30}$$Si cross section measurement at n_TOF-EAR2 (CERN); From 0.01 eV to the resonance region
Sabat$'e$-Gilarte, M.*; Praena, J.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他126名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.08004_1 - 08004_4, 2017/09
CERNのn_TOF第2実験室において、$$^{10}$$B(n,$$alpha$$)を標準断面積として用い、$$^{33}$$S(n, $$alpha$$)$$^{30}$$Si反応断面積を測定した。本実験室では初めてとなる0.01eVから100keVまでの実験データを取得し、本データより0.01eVから10keVまでの中性子断面積を導出した。本反応は、$$^{10}$$B(n, $$alpha$$)反応とともに放射線療法への利用が期待されているが、従来報告された断面積値間には大きな差異がある。本研究により導出した断面積は、信頼性ある断面積評価に反映されることが期待される。
79
Dissemination of data measured at the CERN n_TOF facility
Dupont, E.*; 大塚 直彦*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他224名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.07002_1 - 07002_4, 2017/09
CERNのn_TOF中性子飛行時間測定施設は、高品質の核データを熱エネルギーから数百MeVまでのエネルギー範囲で測定するために利用されている。CERNのデータ公開ポリシーに従い、核物理、宇宙核物理、原子力技術分野の広いコミュニティーに対し取得データを提供するため、n_TOF国際共同研究により取得されたデータは、標準的なフォーマットでの公開を目指している。本論文では、n_TOF国際共同研究によりこれまでに得られた様々なデータ及び関連情報を集約するとともに、国際的標準フォーマットであるEXFOR形式での整備状況について報告する。
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New measurement of the $$^{242}$$Pu(n, $$gamma$$) cross section at n_TOF-EAR1 for MOX fuels; Preliminary results in the RRR
Lerendegui-Marco, J.*; Guerrero, C.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他115名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11045_1 - 11045_4, 2017/09
軽水炉及び高速炉でのMOX燃料利用にあたり、高精度の中性子捕獲断面積及び核分裂断面積が必要とされており、NEAの専門家会合WPEC-26の報告書によれば、特に$$^{242}$$Puの中性子捕獲断面積について、500eVから500keVのエネルギー領域に対して7$$sim$$12%の精度が必要とされている。しかしながら、keV領域の測定値としては、不確かさが約35%と大きな1970年代のデータしかこの40年間存在しなかった。本論文では、n_TOF施設の第1実験室において測定実験を実施し、取得したデータを解析して得られた個々の中性子共鳴パラメータ及びその平均値について暫定結果を示す。
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The Measurement programme at the neutron time-of-flight facility n_TOF at CERN
Gunsing, F.*; Aberle, O.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他147名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11002_1 - 11002_6, 2017/09
CERNのn_TOF中性子飛行時間測定施設は、2001年の事業開始以来、数多くの実験データ取得に利用されてきた。長期に渡り利用された中性子飛行距離185mの第1実験室に加え、2014年からは中性子飛行距離20mの第2実験室が利用可能となり、施設の測定能力が大幅に向上した。n_TOF施設における核データ測定研究活動について総括的に報告する。
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Measurement of the $$^{240}$$Pu(n,f) cross-section at the CERN n_TOF facility; First results from experimental area II (EAR-2)
Stamatopoulos, A.*; Tsinganis, A.*; Colonna, N.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他126名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.04030_1 - 04030_4, 2017/09
The accurate knowledge of the neutron-induced fission cross-sections of actinides and other isotopes involved in the nuclear fuel cycle is essential for the design of advanced nuclear systems, such as Generation-IV nuclear reactors. Such experimental data can also provide the necessary feedback for the adjustment of nuclear model parameters used in the evaluation process, resulting in the further development of nuclear fission models. In the present work, the $$^{240}$$Pu(n,f) cross-section was measured at CERN n_TOF facility relative to the well-known $$^{235}$$U(n,f) cross section, over a wide range of neutron energies, from meV to almost MeV, using the time-of-flight technique and a set-up based on Micromegas detectors. This measurement was the first experiment to be performed at n_TOF new experimental area (EAR-2), which offers a significantly higher neutron flux compared to the already existing experimental area (EAR-1).Preliminary results as well as the experimental procedure, including a description of the facility and the data handling and analysis, are presented.
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Monte Carlo simulations of the n_TOF lead spallation target with the Geant4 toolkit; A Benchmark study
Lerendegui-Marco, J.*; Cort$'e$s-Giraldo, M. A.*; Guerrero, C.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他114名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03030_1 - 03030_4, 2017/09
Monte Carlo (MC) simulations are an essential tool to determine fundamental features of a neutron beam, such as the neutron flux or the $$gamma$$ ray background, that sometimes can not be measured or at least not in every position or energy range. Until recently, the most widely used MC codes in this field had been MCNPX and FLUKA. However, the Geant4 toolkit has also become a competitive code for the transport of neutrons after the development of the native Geant4 format for neutron data libraries, G4NDL. In this context, we present the Geant4 simulations of the neutron spallation target of the n TOF facility at CERN, done with version 10.1.1 of the toolkit. The first goal was the validation of the intra-nuclear cascade models implemented in the code using, as benchmark, the characteristics of the neutron beam measured at the first experimental area (EAR1), especially the neutron flux and energy distribution, and the time distribution of neutrons of equal kinetic energy, the so-called Resolution Function. The second goal was the development of a Monte Carlo tool aimed to provide useful calculations for both the analysis and planning of the upcoming measurements at the new experimental area (EAR2) of the facility.
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$$^7$$Be(n,$$alpha$$) and $$^7$$Be(n,p) cross-section measurement for the cosmological lithium problem at the n_TOF facility at CERN
Barbagallo, M.*; Colonna, N.*; Aberle, O.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他125名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.01012_1 - 01012_4, 2017/09
The Cosmological Lithium Problem refers to the large discrepancy between the abundance of primordial $$^7$$Li predicted by the standard theory of Big Bang Nucleosynthesis and the value inferred from the so-called "Spite plateau" in halo stars. A possible explanation for this longstanding puzzle in Nuclear Astrophysics is related to the incorrect estimation of the destruction rate of $$^7$$Be, which is responsible for the production of 95% of primordial Lithium. While charged-particle induced reactions have mostly been ruled out, data on the $$^7$$Be(n,$$alpha$$) and $$^7$$Be(n,p) reactions are scarce or completely missing, so that a large uncertainty still affects the abundance of $$^7$$Li predicted by the standard theory of Big Bang Nucleosynthesis. Both reactions have been measured at the n_TOF facility at CERN, providing for the first time data in a wide neutron energy range._1
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The n_TOF facility; Neutron beams for challenging future measurements at CERN
Chiaveri, E.*; Aberle, O.*; Andrzejewski, J.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他111名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03001_1 - 03001_4, 2017/09
The CERN n_TOF neutron beam facility is characterized by a very high instantaneous neutron flux, excellent TOF resolution at the 185m long flight path (EAR-1), low intrinsic background and coverage of a wide range of neutron energies, from thermal to a few GeV. The overall efficiency of the experimental program and the range of possible measurements has been expanded with the construction of a second experimental area (EAR-2), located 20m on the vertical of the n_TOF spallation target. This upgrade, which benefits from a neutron flux 30 times higher than in EAR-1, provides a substantial extension in measurement capabilities, opening the possibility to collect data on neutron cross-section of isotopes with short half-lives or available in very small amounts. We will discuss the innovative features of the EAR-2 neutron beam that make possible to perform very challenging measurements on short-lived radioisotopes or sub-mg samples, out of reach up to now at other neutron facilities around the world. Finally, the future perspectives of the facility will be presented.
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Time-of-flight and activation experiments on $$^{147}$$Pm and $$^{171}$$Tm for astrophysics
Guerrero, C.*; Lerendegui-Marco, J.*; Domingo-Pardo, C.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他113名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.01007_1 - 01007_4, 2017/09
The neutron capture cross section of several key unstable isotopes acting as branching points in the s-process are crucial for stellar nucleosynthesis studies, but they are very challenging to measure due to the difficult production of sufficient sample material, the high activity of the resulting samples, and the actual (n,$$gamma$$) measurement, for which high neutron fluxes and effective background rejection capabilities are required. Capture cross section of $$^{147}$$Pm and $$^{171}$$Tm have been measured for time-of-flight measurements at the CERN n_TOF facility using the 19 and 185m beam lines. Activation experiments on the same $$^{147}$$Pm and $$^{171}$$Tm targets with a high-intensity 30 keV quasi-Maxwellian flux of neutrons will be performed using the SARAF accelerator and the Liquid-Lithium Target (LiLiT) in order to extract the corresponding Maxwellian Average Cross Section (MACS). The status of these experiments and preliminary results will be presented and discussed as well.
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The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium
Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09
CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種($$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。
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An Evaluation method of reflectance spectra to be obtained by Hayabusa2 Near-Infrared Spectrometer (NIRS3) based on laboratory measurements of carbonaceous chondrites
松岡 萌*; 中村 智樹*; 大澤 崇人; 岩田 隆浩*; 北里 宏平*; 安部 正真*; 仲内 悠祐*; 荒井 武彦*; 小松 睦美*; 廣井 孝弘*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 69(1), p.120_1 - 120_12, 2017/09
 パーセンタイル:100(Geosciences, Multidisciplinary)
はやぶさ2に搭載されている近赤外分光計(NIRS3)の地上テストを行なってスペクトルの補正と評価の手法を確立した。粉末状にした炭素質隕石を試料として、FTIRで測定したスペクトルとの比較からNIRS3のスペクトルの補正方法を2つ提案した。また得られた反射スペクトルから小惑星表面の化学的分類方法について提案した。
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Prediction of chemical effects of Mo and B on the Cs chemisorption onto stainless steel
Di Lemma, F. G.; 山下 真一郎; 三輪 周平; 中島 邦久; 逢坂 正彦
Energy Procedia, 127, p.29 - 34, 2017/09
シビアアクシデント時における炉内のステンレス鋼へのセシウム(Cs)化学吸着挙動に関して、Csと化合物を形成すると考えられるモリブデン(Mo)及びホウ素(B)の影響を評価した。化学平衡計算を用いてCs化学吸着により生成される化合物の安定性を評価し、Mo及びBの影響を予測した。Moが存在する場合、一部はCs$$_{2}$$MoO$$_{4}$$として吸着する可能性が示された。一方、Cs化学吸着に与えるBの影響は小さいことが示された。以上の予測結果より、今後の研究においてMoの影響に対する考慮が必要であることがわかった。
90
J-PARC核変換実験施設計画と世界の情勢
前川 藤夫; 佐々 敏信
エネルギーレビュー, 37(9), p.15 - 18, 2017/09
放射性廃棄物の低減を目指す加速器核変換駆動システム(ADS)の開発に向けて、J-PARC核変換実験施設計画、および世界のADS開発の情勢について紹介する。
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原子力機構における研究開発
辻本 和文
エネルギーレビュー, 37(9), p.11 - 14, 2017/09
加速器駆動システム(ADS)は、加速器と未臨界炉を組み合わせたシステムであり、高レベル放射性廃棄物に含まれるマイナーアクチノイドを効果的に変換することを目的としている。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、ADSに関する様々な研究開発を実施している。本稿では、核変換システムとしてのADSの概要を述べるとともに、JAEAで実施中のADS関連研究開発の状況と今後の計画について紹介する。
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Analysis of external surface irregularities on Fukushima-derived fallout particles
Martin, P. G.*; 佐藤 志彦; Griffiths, I.*; Richards, D.*; Scott, T.*
Frontiers in Energy Research (Internet), 5, p.25_1 - 25_9, 2017/09
Three large high radioactivity particulate fragments, each several 100 $$mu$$m in diameter, have been recovered from the region immediately surrounding the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Through the application of high-resolution electron and ion-beam methods, this work has sought to investigate the structure and composition of this fibrous surface morphology. By evaluating this, a potential material source can be determined, alongside important information relating to the conditions/events at the time of the reactor explosions and catastrophic release of radioactive materials. The results of this study show that the fibrous features associated with these large radiocesium-containing particles share a common elemental composition. With respect to the surrounding particle, the fibers are enriched in Si, Cl, and Fe, while depleted in both Zn and Al. Based on composition, these fibers are ascribed to thermal insulating material used within the plant, which was sufficiently heated during the loss of coolant incident at the plant to be incorporated into the molten ejecta material that rapidly solidified upon quenching in air. Elemental analysis of these fibers does not reveal any evidence of leaching or the presence of actinide materials.
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Micro-PIXE analysis on adsorbent of extraction chromatography for MA(III) recovery
高畠 容子; 渡部 創; 小藤 博英; 竹内 正行; 野村 和則; 佐藤 隆博*
International Journal of PIXE, 26(3&4), p.73 - 83, 2017/09
次世代再処理ガラス固化技術基盤研究で技術開発を行っている吸着ガラスについて、開発の対象とする抽出クロマトグラフィ技術に用いる吸着材の吸着元素分布情報をマイクロPIXE分析により明らかにすることを検討している。本研究では高レベル放射性廃液の模擬液をカラム法にて吸着並びに吸着/溶離した吸着材を用いて、実使用に即した条件下での吸着材の元素分布情報取得に対するマイクロPIXE技術の適用性評価を行った。検討に供した吸着材はCMPO/SiO$$_{2}$$-P吸着材及びHDEHP/SiO$$_{2}$$-P吸着材であり、分析には高崎量子応用研究所のシングルエンド加速器を用いた。分析結果より、カラム内での吸着バンドの形成や溶離後に吸着材に残留する元素の存在を確認できた。これより、マイクロPIXE分析を吸着材性能の定性的な評価に適用することが期待できた。
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Simulation study of personal dose equivalent for external exposure to radioactive cesium distributed in soil
佐藤 大樹; 古田 琢哉; 高橋 史明; Lee, C.*; Bolch, W. E.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(9), p.1018 - 1027, 2017/09
福島第一原子力発電所事故で土壌に沈着した放射性セシウム($$^{134}$$Cs及び$$^{137}$$Cs)による外部被ばくに対する公衆の放射線安全性を確保するため、新生児, 1歳, 5歳, 10歳, 15歳及び成人が装着した個人線量計でモニタされる個人線量当量を、放射線輸送計算コードPHITSを用いて解析した。放射性セシウムは土壌中の特定の深さ(0.0, 0.5, 2.5, 5.0, 10.0及び50.0g/cm$$^2$$)に平板一様分布しているとし、各年齢の人体は精密人体数値模型により再現した。年齢別の個人線量当量の解析結果から、年齢が小さいほど個人線量当量の値が大きくなることが分かった。しかし、汚染環境中においても実用量である個人線量当量は防護量である実効線量をよく代表することと、地上100cm高さの周辺線量当量の値を超えないことが明らかになった。また、体積分布した線源に対する個人線量当量を導出する加重積分法により、福島で観測された指数分布線源による個人線量当量を解析したところ、解析値は福島で成人男性が装着した個人線量計により取得された実測値とよい一致を示した。
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Current situations and discussions in Japan in relation to the new occupational equivalent dose limit for the lens of the eye
横山 須美*; 浜田 信行*; 林田 敏幸*; 辻村 憲雄; 立崎 英夫*; 黒澤 忠弘*; 青天目 州晶*; 大口 裕之*; 大野 和子*; 川浦 稚代*; et al.
Journal of Radiological Protection, 37(3), p.659 - 683, 2017/09
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
国際放射線防護委員会が2011年に水晶体の職業等価線量限度を下げることを勧告して以来、多くの議論が様々な国々でなされてきた。この論文は、日本における水晶体の放射線防護の現状と新しい水晶体線量限度の潜在的なインパクトに関する議論をとりまとめる。トピックは水晶体線量限度の歴史的変遷、水晶体の職業被ばくの現状(例えば、医療労働者, 原子力労働者、および福島原子力発電所労働者)と測定、生物学的研究および放射線白内障に関する疫学研究の現状を含んでいる。焦点は日本の状況に置かれているが、そのような情報の共有は他の多くの国々にとって有用になると思われる。
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Magnetic properties of electron-doped LaCoO$$_3$$
富安 啓輔*; 佐藤 美嘉*; 小山 俊一*; 野島 勉*; 梶本 亮一; Ji, S.*; 岩佐 和晃*
Journal of the Physical Society of Japan, 86(9), p.094706_1 - 094706_6, 2017/09
 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)
We studied electron-doped LaCo$$_{1-y}$$Te$$^{6+}_{y}$$O$$_{3}$$ by magnetization measurements and neutron scattering. The effective Bohr magneton, estimated in the Curie-Weiss fitting around room temperature, is independent of $$y$$. This suggests that magnetic Co$$^{3+mathrm{(HS)}}$$, not nonmagnetic Co$$^{3+mathrm{(LS)}}$$, is mainly replaced by doped magnetic Co$$^{2+mathrm{(HS)}}$$. At the lowest temperatures, a Brillouin-function-like saturating behavior persists in the magnetization curves even in the high-$$y$$ samples, and neither clear magnetic reflection nor magnetic dispersion is observed by neutron scattering. These indicate that magnetic correlation is very weak in contrast to the well-known hole-doped LaCoO$$_3$$ accompanied with the transition to ferromagnetic metal. However, we also found that the low-$$y$$ samples exhibit nonnegligible enhancement in saturated magnetization by $$sim$$2 $$mu_B$$/doped-electron. All these characteristics are discussed in the light of activation and inactivation of spin-state blockade.
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Work hardening, dislocation structure, and load partitioning in lath-martensite determined by ${it in situ}$ neutron diffraction line profile analysis
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 友田 陽*; Gong, W.*; 相澤 一也; Tichy, G.*; Shi, Z.*; Ungar, T.*
Metallurgical and Materials Transactions A, 48(9), p.4080 - 4092, 2017/09
${it in situ}$ neutron diffraction during tensile deformation of lath martensite steel containing 0.22 mass% of carbon, is performed using TAKUMI of J-PARC. The diffraction peaks at plastically deformed states exhibit asymmetries as the reflection of redistributions of the stress and dislocation densities/arrangements in lath-packets where the dislocation glides are favorable (soft packet) and unfavorable (hard packet). The dislocation density is as high as 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ at the as-quenched state, and then during tensile straining, the load and the dislocation density become different between the two lath-packets. The dislocation character and arrangement vary also in the hard packet, but hardly change in the soft packet. The hard packet plays an important role in the high work hardening in martensite, which could be understood by taking into account not only the increase of the dislocation density but also the change in dislocation arrangement.
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JASMINE Version 3による溶融燃料-冷却材相互作用SERENA2実験解析
堀田 亮年*; 森田 彰伸*; 梶本 光廣*; 丸山 結
日本原子力学会和文論文誌, 16(3), p.139 - 152, 2017/09
Among twelve FCI cases conducted in the OECD/NEA/CSNI/SERENA2 test series using two facilities, six steam explosion cases, five from TROI and one from KROTOS, were analyzed by JASMINE V.3. Major model parameters were categorized into "focused zone", a core part of interest, and "peripheral zone", the initial and boundary conditions given intentionally for each test case. For the former, base values established through past validation studies of JASMINE V.3 were applied. The code was modified to implement the measured distribution of entrained droplet size acquired in TROI-VISU. For the latter, melt release histories were given as a combination of time tables of jet diameter and release velocity that were estimated based on image data and transit timing data of the melt leading edge. The base values were shown to predict impulse responses of SERENA2 systematically with a reasonable error band. A statistical analysis based on the LHS method was performed. Uncertainty ranges were given based on measurement errors and past validation studies in the JASMINE development. Underlying mechanisms causing apparent differences in the mechanical energy conversion ratio between two facilities were studied from the view point of breakup length and trigger timing.
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長距離にわたる温度分布の移動による熱ラチェットひずみの飽和挙動
岡島 智史; 若井 隆純
日本機械学会2017年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 5 Pages, 2017/09
高速炉容器液面近傍部には急峻な温度分布が生じる。この温度分布が長距離にわたって移動する場合、たとえ一次応力がなくても継続的に塑性ひずみが累積する、新たな様式の熱ラチェットが生じうることが報告されている。本報では、生じる熱応力が相対的に小さい温度分布が、長距離にわたって移動する薄肉円筒モデルについて、有限要素解析結果の分析を実施した。この結果、温度分布が通過する領域における累積塑性ひずみは、中央部が最大となる分布形状となることを明らかにした。また温度分布移動距離が過大でなければ、温度分布が通過する領域の中央部においても、最終的にシェイクダウン挙動を示すのに必要な残留応力が確保され、塑性ひずみの累積が飽和することを明らかにした。
100
機械工学分野における信頼性評価の導入と展開; 圧力設備の減肉評価に対する部分安全係数法の導入
岡島 智史
日本機械学会2017年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 3 Pages, 2017/09
減肉を受けた圧力設備の供用適性評価にあたって、検査等をはじめとする日常の保全活動に応じた安全係数を設定することが期待されており、そのためには検査結果および荷重のばらつきを考慮した信頼性評価を行うことが有効と考えられた。日本高圧力技術協会では、テクニカルレポートHPIS Z 109TR「信頼性に基づく圧力設備の減肉評価方法」を制定し、信頼性に基づく減肉評価の方法とその技術基盤を与えている。この評価方法の一つとして、部分安全係数法を用いた減肉評価方法を与えており、従来の経験的な安全係数を用いた手法と同等の簡便さで減肉評価を行うことを可能とした。本報では、HPIS Z 109TRに与えられた、部分安全係数法を用いた減肉評価方法について紹介する。
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Electronic structures of U$$X_3$$ ($$X$$=Al, Ga, and In) studied by photoelectron spectroscopy
藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 96(11), p.115126_1 - 115126_10, 2017/09
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
The electronic structures of U$$X_3$$ ($$X$$=Al, Ga, and In) were studied by photoelectron spectroscopy to understand the the relationship between their electronic structure and magnetic properties. The band structures and Fermi surfaces of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ were revealed experimentally by angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), and they were compared with the result of band structure calculations. The topologies of the Fermi surfaces and the band structures of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ were explained reasonably well by the calculation, although bands near the Fermi level ($$E_mathrm{F}$$) were renormalized owing to the finite electron correlation effect. The topologies of the Fermi surfaces of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ are very similar to each other, except for some minor differences. Such minor differences in their Fermi surface or electron correlation effect might take an essential role in their magnetism.
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Experimental study on outer surface cooling of containment vessel by using CIGMA
柴本 泰照; 石垣 将宏; 安部 諭; 与能本 泰介
Proceedings of 17th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-17) (USB Flash Drive), 14 Pages, 2017/09
The present paper introduces the recent outcome from the CIGMA experiments regarding containment vessel cooling, in which an external side of a vessel upper head was flooded by water. The test vessel was initially pressurized by steam and noncondensable gas (air and/or helium), and was subsequently cooled by pouring water to the outside of the vessel top. Similar experiments were performed by authors using air-steam binary system in the previous study, which showed several characteristic phenomena such as inverse temperature stratification. The experimental conditions were extended systematically in this study to investigate the effects of initial gas composition and distribution in a vessel. The measurement results indicated that natural circulation was significantly affected by distributions of each gas species. In particular, it was enhanced when the gas density became heavier after condensation on the vessel inner wall, while it was suppressed when the gas density became lighter, creating density stratification with helium-rich gas in the upper region. The results are explained by the simplified model.
103
An Experimental study on the fragmentation and accompanying cooling behaviors of a simulated molten oxide fuel penetrating into a sodium pool
松場 賢一; 神山 健司; 豊岡 淳一; Zuev, V. A.*; Kolodeshnikov, A. A.*
Proceedings of 17th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-17) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2017/09
ナトリウム中に流出した液柱状の溶融炉心物質の微粒化及びそれに伴う冷却挙動を解明するため、溶融炉心模擬物質として溶融アルミナを用いた炉外試験の結果を分析した。本分析の結果、溶融アルミナの液柱はナトリウム中を数十センチメートル程度の距離まで浸入すると微粒化によって崩壊するが、スティール構造物に与える熱的負荷を無視できる程度まで冷却されるためには、液柱崩壊までの距離(微粒化距離)に加え、有意な冷却距離を要することを把握した。すなわち、原子炉容器内下部構造への熱負荷低減の観点からは、微粒化距離のみならず冷却距離の評価が必要である。
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Influence of the air/steam mixing ratio in atmosphere on zirconium cladding oxidation in spent fuel pool accident condition
根本 義之; 加治 芳行; 小川 千尋*; 中島 一雄*; 東條 匡志*
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
使用済み燃料プールの冷却水損失事故に対応するためには、事故時に想定される空気中または空気と水蒸気の混合した雰囲気中でのジルコニウム被覆管の高温酸化挙動の把握が重要である。本研究では空気と水蒸気の混合した雰囲気中でのジルカロイ2及び4の酸化試験を行い、混合比の影響について600$$^{circ}$$Cから1100$$^{circ}$$Cの温度域での評価を行った。その結果、ジルカロイ2は900$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$C、ジルカロイ4は800$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cの範囲で、空気と水蒸気の混合雰囲気中での酸化速度が乾燥空気中や水蒸気中よりも速くなった。この傾向は酸化層に割れが入った、酸化過程の後半において、より顕著に見られた。この結果は、使用済み燃料プール事故解析を目的とした酸化モデルの構築においては、空気と水蒸気の混合雰囲気中での酸化挙動の考慮が重要であることを示していると考えられる。
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Behavior of high-burnup advanced LWR fuels under design-basis accident conditions
天谷 政樹; 宇田川 豊; 成川 隆文; 三原 武; 谷口 良徳
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
JAEA has conducted a research program called ALPS-II program for advanced fuels of LWRs. In this program, the tests simulating a RIA and a LOCA have been performed on the high burnup advanced fuels irradiated in European commercial reactors. The failure limits of the high-burnup advanced fuels under RIA conditions have been obtained by the pulse irradiation tests at the NSRR in JAEA. The information about pellet fragmentation etc. during the pulse irradiations was also obtained from post-test examinations on the test rods after the pulse irradiation tests. As for the simulated LOCA test, integral thermal shock tests and high-temperature oxidation tests have been performed at the RFEF in JAEA. The fracture limits under LOCA and post-LOCA conditions etc. of the high-burnup advanced fuel cladding have been investigated, and it was found that in terms of these materials the fracture boundaries do not decrease and the oxidation does not significantly accelerate in the burnup level examined.
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Development of experimental and analytical technologies for fission product chemistry under LWR severe accident condition
宮原 直哉; 三輪 周平; 中島 邦久; 逢坂 正彦
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/09
本発表は、核分裂生成物(FP)の化学挙動データベースを作成するために必要な、FPの放出移行挙動を再現するための実験装置と、その実験結果を解析するための解析ツールを開発したことを報告するものである。開発した実験装置(TeRRa)を用いてFPの放出移行挙動を再現できることを確認するため、CsIを用いた性能確認試験を実施した。その結果、エアロゾルの生成、成長、沈着といった代表的な放出移行挙動が良く再現できることを確認した。解析ツールはCFDコードであるANSYS-FLUENTをベースに、いくつかのモデルを追加することにより開発した。開発した解析ツールの性能を確認するため、水蒸気雰囲気でのCsI加熱実験を模擬した試解析を実施した結果、追加したモデルが適切に機能していることを確認した。
107
Fuel behavior analysis for accident tolerant fuel with sic cladding using adapted FEMAXI-7 code
白数 訓子; 齋藤 裕明; 山下 真一郎; 永瀬 文久
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2017/09
シリコンカーバイド(SiC)は、その耐熱性、化学的安定性、照射安定性の高さより、事故耐性燃料の有力な候補物質となっている。SiCをジルカロイの替わりに被覆管材料として用いた場合の燃料挙動評価を行うために、軽水炉燃料ふるまい解析コードFEMAXI-7に、物性値や機能の追加などの改良を行った。整備したコードを用い、SiC被覆燃料のふるまい解析を、BWRステップ3(9$$times$$9燃料(B型))を例にして行った。SiC被覆管は、照射により大きくスエリングし、熱伝導率が低下する。このことにより、被覆管-燃料ペレット間のギャップが広がり、燃料ペレット温度の上昇がみられた。また、ジルカロイ被覆管とは応力緩和のメカニズムが異なり、計算の高度化のためには、破断応力等のデータ取得、モデルの改良が必要であることが明らかになった。
108
Technical basis of accident tolerant fuel updated under a Japanese R&D project
山下 真一郎; 永瀬 文久; 倉田 正輝; 野澤 貴史; 渡部 清一*; 桐村 一生*; 垣内 一雄*; 近藤 貴夫*; 坂本 寛*; 草ヶ谷 和幸*; et al.
Proceedings of 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting (WRFPM 2017) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09
我が国では、事故耐性燃料の技術基盤を整備するために2015年に軽水炉の事故耐性燃料等(ATFs)に関する研究開発プロジェクトが立ち上がった。日本原子力研究開発機構は、国内のプラントメーカ、燃料メーカ、大学等が有する国内軽水炉においてジルカロイを商用利用した際の経験、知識を最大限活用するために、これらの機関と協力して本プロジェクトを実施するとともに取り纏めを行っている。プロジェクトの中で検討されているATF候補材料は、微細な酸化物粒子を分散することで強化されたFeCrAl鋼(FeCrAl-ODS鋼)と炭化ケイ素(SiC)複合材料であり、通常運転時の燃料性能は同等かそれ以上で、事故時にはジルカロイよりも長い時間原子炉炉心においてシビアアクシデント条件に耐えることが期待されている。本論文では、日本のプロジェクトで実施中の研究開発の進捗について報告する。
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Effect of oxidizing metallic ions on corrosion of stainless steel during concentration process simulating High-level Activity Liquid Waste (HALW) concentrator
入澤 恵理子; 加藤 千明; 鴨志田 美智雄*; 袴塚 保之*; 上野 文義; 山本 正弘
Proceedings of European Corrosion Congress 2017 (EUROCORR 2017) and 20th ICC & Process Safety Congress 2017 (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/09
In the PUREX method for reprocessing of nuclear spent fuels, the HNO$$_{3}$$ media with high concentration is heated up to boiling point to dissolve fuels. The process solutions containing oxidizing metallic ions dissolved from spent fuels are very corrosive because of these high oxidizing activities, and the corrosion problem have appeared on the stainless steel concentrators and evaporators such as the intergranular corrosion of stainless steel. We focused how the change of solution composition and temperature on the corrosion rate of stainless steel under the operation condition of High-level Active Liquid West concentrator of reprocessing plant in Japan. The corrosion immersion tests and the electrochemical measurements were performed using R-SUS304ULC as stainless steel test samples and the HNO$$_{3}$$ solutions containing following oxidizing metallic ions. The corrosion rate increased caused by increasing of the HNO$$_{3}$$ and metallic ions concentration. The cathodic polarization curves showed that the current density increased with increasing of the concentration of HNO$$_{3}$$ and metallic ions. Moreover, the results showed that the contribution of Ru and V which can maintain the acceleration effect on the corrosion because of high re-oxidation rate after the reductant with the corrosion reaction in the solution.
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Release behavior of Cs and its chemical form during late phase of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident
日高 昭秀; 横山 裕也
Proceedings of Symposium on Water Chemistry and Corrosion in Nuclear Power Plants in Asia 2017 (AWC 2017) (USB Flash Drive), p.29 - 42, 2017/09
福島第一原子力発電所事故後期に東海村で測定された空気中のCsの性状が3月30日にガス状から粒子状に変わったことに関し、B$$_{4}$$C制御材を用いたPhebus FPT3実験やWSPEEDIコードによるソースターム逆算の結果を参照して、CsOHがB$$_{4}$$C起源のH$$_{3}$$BO$$_{3}$$と反応して生成するCsBO$$_{2}$$が再蒸発したことが原因であること、また、CsBO$$_{2}$$は環境中に放出後、逆反応を起こし、H$$_{3}$$BO$$_{3}$$が水に溶けたことがBの測定を難しくしているとの仮説を提案した。本仮説に基づく計算は、3月20日以降の炉心冷却注水量の最適化に伴う温度上昇時の環境中への放出量増大と合わせ、放出挙動を的確に再現できたが、推論の実証が重要である。今後は、様々な測定データを詳細に分析し、Bの存在を確認することが重要と考える。
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Beam-based compensation of extracted-beam displacement caused by field ringing of pulsed kicker magnets in the 3 GeV rapid cycling synchrotron of the Japan Proton Accelerator Research Complex
原田 寛之; Saha, P. K.; 田村 文彦; 明午 伸一郎; 發知 英明; 林 直樹; 金正 倫計; 長谷川 和男
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(9), p.093G01_1 - 093G01_16, 2017/09
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、設計出力1MWの大強度陽子加速器である。このRCSで3GeVまで加速された陽子ビームは、リング内の8台のパルスキッカー電磁石で取り出しラインへ導き、物質生命科学実験施設や後段の加速器へ供給されている。しかしながら、この電磁石の電磁回路的なリンギングにより時間的な磁場変調を生じており、取り出しビームが大きく変動していた。この変動は、中性子源標的の故障リスクの増大や後段加速器のビーム損失の増大を生じ、大きな課題である。特別な短パルスビームと各電磁石のタイミングスキャンを行い、取り出しビームの位置変動を測定することで、この磁場変調を実測し把握した。それを用いて各電磁石の磁場変調を抑制する最適なタイミングを求め、適用することで装置の改造を行うことなく要求以上の精度のビーム取り出しを実現した。さらにタイミングのずれを自動で測定し補正するシステムを導入し、安定化も実現した。この論文では、手法や成果を報告する。
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Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 1; Pulsed spallation neutron source
高田 弘; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; 麻生 智一; 明午 伸一郎; 粉川 広行; 直江 崇; 涌井 隆; 大井 元貴; 原田 正英; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.8_1 - 8_26, 2017/09
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設では、パルス核破砕中性子源から高強度かつ狭いバルス幅の中性子を供給し、多様な中性子科学研究の推進に役立てている。この核破砕中性子源の構成機器は、エネルギー3GeV、繰り返し25Hz、強度1MWという世界最高クラスの強度の陽子ビームで駆動されルことを前提に設計されており、水銀ターゲットと3種類の液体パラ水素モデレータがその中枢の機器である。目標とする1MWの陽子ビームによる運転に向けて、まだ途上段階にあるが、本報告では、この核破砕中性子源のターゲット・モデレータ・反射体システムの特色ある性能について解説する。
113
福島第一原子力発電所事故後の福島県北で放射性セシウムに汚染されたサクラ粗皮の除去による除染
杉浦 広幸*; 酒井 創*; 佐藤 志彦; 末木 啓介*
Radioisotopes, 66(9), p.311 - 319, 2017/09
福島県北の福島市と伊達市で、サクラ粗皮の$$^{137}$$Cs濃度を定量的方法で調査し、付着状況と除染効果について、GMサーベイメーターによる測定とオートラジオグラフィ法により調査した。2015年に福島市で採取したサクラの粗皮の1mm断片の$$^{137}$$Cs濃度は、最高254$$pm$$0.4kBq/kgであった。2011年に高圧洗浄したサクラ粗皮を2014年に採取すると、$$^{137}$$Cs濃度は無庶路の半分以下の22.2$$pm$$0.2kBq/kgであった。オートラジオグラフィーを取得すると、サクラに触れる作業に用いた手袋に、汚染の付着が確認された。サクラ粗皮を金属のこてと金属ブラシで削り取ったところ1,010$$pm$$15cpmであった場所が、95$$pm$$2cpmに低下し、イメージングプレート法でもスポットが大幅に減少していた。
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Atomic-scale visualization of surface-assisted orbital order
Kim, H.*; 吉田 靖雄*; Lee, C.-C.*; Chang, T.-R.*; Jeng, H.-T.*; Lin, H.*; 芳賀 芳範; Fisk, Z.*; 長谷川 幸雄*
Science Advances (Internet), 3(9), p.eeao0362_1 - eeao0362_5, 2017/09
We report a first, real-space, imaging of an orbital ordered structure on a cobalt-terminated surface of the well-studied heavy fermion compound CeCoIn$$_5$$. Within small tip-sample distances, the cobalt atoms on a cleaved (001) surface take on dumbbell shapes alternatingly aligned in the [100] and [010] directions in scanning tunneling microscopy topographies. First-principles calculations reveal that this staggered orbital order is triggered by enhanced on-site Coulomb interaction at the surface.
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幌延深地層研究センターの350m調査坑道における掘削損傷領域の解析的評価
青柳 和平; 石井 英一
資源・素材講演集(インターネット), 4(2), 7 Pages, 2017/09
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分坑道等の地下施設の掘削による応力再配分の影響により、坑道壁面周辺岩盤の水理・力学特性が顕著に変化する領域が生じる。このような領域を掘削損傷領域(Excavation Damaged Zone: EDZ)と呼ぶ。幌延深地層研究センターの350m調査坑道では、堆積軟岩である珪質泥岩を対象として、ボアホール・テレビューア観察、コア観察および透水試験を行い、坑道周辺のEDZの水理・力学特性を調査している。試験結果から、坑道掘削に起因して生じた引張割れ目の発達と透水係数の増大が認められたことから、坑道から0.2$$sim$$1.0mの範囲にEDZが発生したと推定した。これを理論的に検証するために、二次元の水理・力学連成解析を実施した。解析では、坑道掘削直後は掘削解放面を非排水条件、支保工設置後は排水条件とした。この結果、壁面から0.6$$sim$$1.4mの範囲まで引張破壊が生じる結果となり、原位置で観測されたEDZの範囲と概ね整合する結果が得られた。また、坑道掘削時の非排水挙動に伴う有効応力の低下が、原位置で確認された引張割れ目の形成や発達に寄与していることが示された。以上のことから、連成解析により、原位置のEDZの発生メカニズムを把握することができた。
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Thermal-hydraulic analyses of the High-Temperature engineering Test Reactor for loss of forced cooling at 30% reactor power
高松 邦吉
Annals of Nuclear Energy, 106, p.71 - 83, 2017/08
固有の安全性を持つ高温ガス炉である高温工学試験研究炉(HTTR)を用いて、強制冷却喪失(LOFC)事象を模擬した安全性実証試験を実施した。本論文では、冷却材流量が定格の45t/hから0t/hまで低下し、制御棒が炉心に挿入されず、原子炉出力制御系が作動しない条件における、原子炉出力9MWからの強制冷却喪失時の熱流動特性を示す。解析により、1次純化設備による強制対流の下降流は、燃料体内で発生した自然対流による上昇流を抑え込むが、原子炉出口冷却材温度に与える影響を除いて、炉内の熱流動特性に与える影響は小さいことを明らかにした。以上により、原子炉圧力容器内の3次元熱流動特性を定量的に示すことができた。
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Quantum optimal control of the isotope-selective rovibrational excitation of diatomic molecules
黒崎 譲*; 横山 啓一
Chemical Physics, 493, p.183 - 193, 2017/08
 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)
塩化リチウム分子の同位体選択的振動回転励起の最適パルス波形を求めた。振動回転が基底準位にあるLiCl-35とLiCl-37の混合分子集団にレーザーパルスを照射し、LiCl-35($$nu$$=0, $$J$$=0)とLiCl-37($$nu$$=1, $$J$$=1)を生成する最適波形を最適制御理論により計算した。その結果、回転遷移だけを利用する方が効率よく選択励起を起こすことができることが示された。
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Performance degradation of candidate accident-tolerant cladding under corrosive environment
永瀬 文久; 坂本 寛*; 山下 真一郎
Corrosion Reviews, 35(3), p.129 - 140, 2017/08
福島第一原子力発電所事故の教訓として、従来のジルコニウム合金に比べ事故耐性を高めた新型燃料被覆管の開発が進められている。本論文は、事故耐性燃料被覆管開発の進捗をレビューするとともに、軽水炉燃料を設計する上で考慮すべき様々な腐食環境における性能劣化に焦点を当て解決すべき課題をまとめた。
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Effective removal of selenite and selenate ions from aqueous solution by barite
徳永 紘平*; 高橋 嘉夫*
Environmental Science & Technology, 51(16), p.9194 - 9201, 2017/08
 パーセンタイル:100(Engineering, Environmental)
バライト(重晶石, BaSO$$_{4}$$)は、溶解度が低く、安定性が非常に高い鉱物であり、周囲の環境が変化しても元素を保持し続けるため、有害元素を安定に隔離する鉱物として非常に有用である。本論文では、対象元素として、高い毒性を持ち、選択的な除去が難しく、有効な処理処分技術が乏しいセレンのオキソアニオン(セレン酸: SeO$$_{4}$$$$^{2-}$$,亜セレン酸: SeO$$_{3}$$$$^{2-}$$)に対して実験を行い、これらの元素の共沈過程を分子レベルで明らかにすることで、溶液中からこれらの元素を効率的に除去するための条件を最適化した。実験の結果、バライトへの亜セレン酸の分配には、鉱物表面への微量元素の吸着のしやすさ(=1化学的な親和性)と鉱物構造内での安定性(=2構造規制)の2つが、またセレン酸の分配には構造規制のみがそれぞれ強く働くことが示され、これらの条件を調整することで溶液からの80%以上の除去がセレン酸、亜セレン酸ともに達成された。
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高温高圧下での鉄-ケイ酸塩-水系の中性子回折その場観察
飯塚 理子*; 八木 健彦*; 後藤 弘匡*; 奥地 拓生*; 服部 高典; 佐野 亜沙美
波紋, 27(3), p.104 - 108, 2017/08
水素は太陽系で最も豊富にある元素で、地球核に含まれる軽元素の最も有力な候補である。しかしながら水素は、X線では見えないこと、常圧下では鉄から簡単に抜け出てしまうことから、その溶解量やプロセスは未知である。本研究では、J-PARCのPLANETを用い、鉄-含水鉱物系の高温高圧下中性子その場観察実験を行った。その結果、約4GPaで含水鉱物の分解によって生じた水が鉄と反応し鉄酸化物と鉄水素化物を生成することを確認した。この時生じた鉄水素化物は、さらに温度を挙げても安定であった。この反応は1000Kで起きたが、その他の物質に関して融解は起きなかった。このことは、地球形成期初期に水素が、他の軽元素に先んじて鉄に溶けることを示唆している。
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Estimation of the vertical distribution of radiocesium in soil on the basis of the characteristics of $$gamma$$-ray spectra obtained via aerial radiation monitoring using an unmanned helicopter
越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 濱本 昌一郎*; 西村 拓*; 眞田 幸尚
International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(8), p.926_1 - 926_13, 2017/08
福島第一原子力発電所事故後、環境中の放射性セシウムの挙動を把握するために土壌中放射性セシウムの深度分布が調査されてきた。一般的な放射性セシウムの深度分布の測定手法は、土壌試料の採取及び放射能測定といった観点から煩雑である。本研究では、我々は無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線計測により得られた$$gamma$$線スペクトルの特徴に着目することで、放射性セシウムの深度分布の推定手法を確立した。本手法は、放射性セシウムの深度分布を定量的に評価するために、様々な深さにおける散乱$$gamma$$線に対する直接$$gamma$$線の比の変動に着目した。結果から、前述の遠隔測定の結果と実際の土壌中放射性セシウムの深度分布との間に正の相関があることが分かった。
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公衆の宇宙線被ばく線量は国や地域でどの程度異なるのか?
佐藤 達彦
Isotope News, (752), p.50 - 53, 2017/08
原子放射線の影響に関する国連科学委員会(UNSCEAR)が2008年に発表したレポートでは、公衆の宇宙線被ばく線量の世界平均値は年間0.38mSvであり、全自然放射線による被ばく線量の約16%を占めると結論づけている。しかし、この値は限られた実測から単純な仮定に基づいて推定した概算値であり、宇宙線強度の高度・緯度・経度に対する複雑な依存性や詳細な人口分布を考慮して評価した値ではない。そこで我々の研究グループでは、独自に開発した宇宙線強度計算モデルと様々なデータベースを組み合わせ、公衆の宇宙線被ばく線量の人口平均値や分散を世界230ヶ国 に対して詳細に評価し、その世界平均値を導出した。本稿では、宇宙線被ばくの概要を解説するとともに、その評価手法や評価結果を簡単に紹介する。
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幌延深地層研究センターにおける坑道掘削の情報化施工支援技術の開発
青柳 和平; 名合 牧人*
地盤工学会誌, 65(8), p.12 - 15, 2017/08
本報告では、幌延深地層研究センターの地下施設建設時の情報化施工支援技術の開発、および坑道周辺の岩盤のモニタリング結果について記載した。情報化施工支援技術開発では、事前設計、実施設計を含む予測解析データ・施工データ・地質データ・坑内計測データ等から得られる情報を三次元で一元管理できるシステムを構築し、適宜データを更新しながら適切な支保設計を行うことができた。また、岩盤のモニタリング結果から、坑道掘削直後に、壁面から約1mの範囲で割れ目が発達し、それに伴う透水係数の増大が確認されたが、掘削後はその領域は安定していることや、支保工の健全性が保たれていることがわかった。これらの情報を統合することで、施工中および施工後の岩盤の損傷や透水性といった岩盤の状態も考慮した情報化施工や維持管理が可能になると考えられ、今後、地層処分技術開発では、工学的な観点から本報告で記載した技術が重要な役割を果たしていくことが期待される。
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Uplift and denudation history of the Akaishi Range, a thrust block formed by arc-arc collision in central Japan; Insights from low-temperature thermochronometry and thermokinematic modeling
末岡 茂; 池田 安隆*; 狩野 謙一*; 堤 浩之*; 田上 高広*; Kohn, B. P.*; 長谷部 徳子*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 柴田 健二*
Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 122(8), p.6787 - 6810, 2017/08
複数の熱年代学的手法とthermo-kinematicモデリングを用いて赤石山脈の削剥史を検討した。熱年代は東に向かって系統的に若返り、赤石山脈北部は東縁に分布する糸魚川-静岡構造線の活動によって隆起した可能性が示唆された。Thermo-kinematicモデリングによって詳細な検討を加えた結果、糸魚川-静岡構造線の変位速度が5-10mm/yr、傾斜が27-45度、デコルマ深度が20-25kmのとき、熱年代測定結果と既存の地形・地球物理データを矛盾なく説明できることが確認できた。隆起速度と削剥速度は約4mm/yrと推定された。一方、赤石山脈南部は、先行研究による少数の熱年代データは北部と異なる値を示しているほか、地形・地質構造等の違いを考慮すると、北部とは別の時期・メカニズムによって隆起している可能性がある。
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Thermodynamic study of gaseous CsBO$$_{2}$$ by Knudsen effusion mass spectrometry
中島 邦久; 高井 俊秀; 古川 智弘; 逢坂 正彦
Journal of Nuclear Materials, 491, p.183 - 189, 2017/08
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
軽水炉のシビアアクシデント時、ボロンの影響を考慮した熱力学平衡計算によれば、燃料から放出されるCsの気相中での主な化学形の一つとして、CsBO$$_{2}$$(g)が生成すると予想されている。しかし、核燃料や核分裂生成物などの熱力学データを収めた編纂物によれば、これまで報告されているCsBO$$_{2}$$の蒸気圧データの不確かさのために、この解析に使用されたCsBO$$_{2}$$(g)の熱力学データの信頼性は乏しいと評価されている。そのため、信頼性の高いCsBO$$_{2}$$(g)の熱力学データを得ることを目的に、高温質量分析法によるCsBO$$_{2}$$の平衡蒸気圧測定を試みた。その結果、CsBO$$_{2}$$の平衡蒸気圧測定データを用いて、第二法則,第三法則処理により評価した気体CsBO$$_{2}$$の標準生成エンタルピー$$Delta$$$$_{f}$$H$$^{circ}$$$$_{298}$$(CsBO$$_{2}$$,g)は、それぞれ、-700.7$$pm$$10.7kJ/mol, -697.0$$pm$$10.6kJ/molとなり、過去に報告されている蒸気圧データを用いて得られた第二法則,第三法則処理による$$Delta$$$$_{f}$$H$$^{circ}$$$$_{298}$$(CsBO$$_{2}$$,g)の差異よりも小さくなったことから、これまでよりも信頼性の高い熱力学データを取得できたことが分かった。さらに、既存の$$Delta$$$$_{f}$$H$$^{circ}$$$$_{298}$$(CsBO$$_{2}$$,g)についても、本研究で得られた$$Delta$$$$_{f}$$H$$^{circ}$$$$_{298}$$(CsBO$$_{2}$$,g)の値と誤差の範囲で一致したことから、信頼性が高いことが分かった。
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Examination of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs releases during late phase of Fukushima Daiichi NPP accident by using $$^{131}$$I/$$^{137}$$Cs ratio of source terms evaluated reversely by WSPEEDI code with environmental monitoring data
日高 昭秀; 横山 裕也
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(8), p.819 - 829, 2017/08
 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
福島第一原子力発電所事故の評価では、炉内事象と環境モニタリング測定との結びつきの議論が重要であるが、事故から6年近く経過した現在でも、両者の事象を統合的に扱った研究は必ずしも進んでいない。WSPEEDIコードと環境モニタリングデータから逆算で詳細化された$$^{131}$$I/$$^{137}$$Cs比に基づき、福島事故後期における原子炉建家等の地下汚染水からの気液分配に基づく$$^{131}$$I放出量を再評価するとともに、これまで検討が行われなかった$$^{137}$$Cs放出挙動に関して化学形や放出機構等について検討した。原子炉建屋等の地下汚染水からの$$^{131}$$I放出量に関する再評価では、全ソースタームに対する地下汚染水からの$$^{131}$$I放出の寄与分は約10%となった。また、3/21$$sim$$3/23及び3/30$$sim$$3/31の$$^{131}$$I放出量に対する$$^{137}$$Cs放出量の超過は、炉心冷却水がわずかに不足したことに伴う炉心温度の再上昇により、制御材を起源として生成するCsBO$$_{2}$$の放出でほぼ説明できる見通しを得た。
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Corrigendum; Examination of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs releases during late phase of Fukushima Daiichi NPP accident by using $$^{131}$$I/$$^{137}$$Cs ratio of source terms evaluated reversely by WSPEEDI code with environmental monitoring data, J. Nucl. Sci. Technol. 2017, Corrected vertical axis of Figure 6
日高 昭秀; 横山 裕也
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(8), P. i, 2017/08
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
以前に発表した論文(Examination of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs releases during late phase of Fukushima Daiichi NPP accident by using $$^{131}$$I/$$^{137}$$Cs ratio of source terms evaluated reversely by WSPEEDI code with environmental monitoring data [Journal of Nuclear Science and Technology, vol.54(8), pp.819-829 (2017)])における図6の縦軸の訂正である。
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Hydrogen production by $$gamma$$-ray irradiation from different types of zeolites in aqueous solution
熊谷 友多; 木村 敦*; 田口 光正*; 渡邉 雅之
Journal of Physical Chemistry C, 121(34), p.18525 - 18533, 2017/08
 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)
水の放射線分解による水素発生に対するゼオライトの影響を理解するため、水とゼオライトとの混合物の$$gamma$$線照射による水素発生を研究した。構造および組成の異なる4種類のゼオライトについて種々の含水率の試料を調製し、脱気条件および空気溶存条件にて水素発生を比較した。脱気条件下では、組成に占めるアルミニウムの比率が高いゼオライトを用いた場合に、特に低含水率で高い水素発生量を観測した。水素発生量とゼオライトの化学分析との比較から、ゼオライトに含まれる骨格外アルミニウムが水素発生量を増加させることが示唆された。一方、空気溶存条件かつ高含水率の場合には、水の放射線分解により過酸化水素が生成するため水素発生量の低下が観測された。この水素発生量の低下はアルミニウム含有率の高いゼオライトで顕著であり、その結果4種のゼオライトからの水素発生量は同程度となった。構造および組成の異なるゼオライトで同等の水素発生が観測された結果から、骨格外アルミニウムの関与する反応とは別に、ゼオライトの影響を受けにくい水素発生反応過程が存在すると考えられる。
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Experimental study on the deformation and failure of the bellows structure beyond the designed internal pressure
安藤 勝訓; 矢田 浩基; 月森 和之; 一宮 正和*; 安濃田 良成*
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(6), p.061201_1 - 061201_12, 2017/08
本研究では、内圧の影響を受けたベローズ構造の到達圧力の評価方法を開発するために、ベローズ構造の破壊試験と有限要素解析(FEA)を行った。一連の試験により破壊モードを実証し、3種類の破壊モードを確認した。試験中の座屈および変形挙動をシミュレートするために、陰解法および陽解法による解析を実施し、試験結果と比較した。
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液滴界面近傍におけるエアロゾル挙動の可視化計測
上澤 伸一郎; 吉田 啓之
混相流シンポジウム2017講演論文集(USB Flash Drive), 2 Pages, 2017/08
液滴によるエアロゾル粒子の捕集は、多くの産業分野で実用化されている。近年では液滴による放射性エアロゾル粒子の捕集が、原子力分野でも実用化さている。エアロゾル粒子除去の物理機構には、さえぎり、慣性衝突、ブラウン運動による拡散、重力沈降、静電引力があると考えられているが、エアロゾル粒子は比較的微小かつ高速で運動することから、液滴によるエアロゾル粒子がそれらの物理機構によって捕捉されている様子を直接計測した例はない。本研究では、液滴によるエアロゾル粒子の捕捉挙動を明らかにするため、液滴周りのエアロゾル粒子群挙動を粒子画像流速測定法で計測した。さらに、液滴界面近傍のエアロゾル粒子の捕捉挙動を、対物レンズを備えた高速ビデオカメラを用いて観察した。その結果、液滴断面中心に飛来するエアロゾル粒子は、液滴界面近くで減速後に、液滴界面に捕捉されたことが確認された。しかしながら、液滴断面中心から離れた位置に飛来したエアロゾル粒子は、液滴界面に到達できず、液滴界面に捕捉されることはなかった。また、実験後の液滴界面と内部の観察から、液滴界面で捕捉されたエアロゾル粒子は液滴内部に移動することが確認された。
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第一原理計算によるマグネシウム合金のすべり変形挙動評価
山口 正剛
まてりあ, 56(8), p.480 - 483, 2017/08
従来の金属材料の中でマグネシウム合金は最も軽いが、室温以下での成形性が悪いという問題がある。それを合金元素の添加によって改善する試みとして、第一原理計算と実験との協調により、適切な元素を探した。六方晶金属の非底面すべりの一つである柱面すべりを促進する元素を第一原理計算によって探索し、適切な元素を選び出したが、その結果は実験とも一致した。本稿は、既に論文発表されたこの研究の計算部分に関するレビュー記事である。
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Unusual plastic deformation behavior in lath martensitic steel containing high dislocation density
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 友田 陽*; Gong, W.
Materials Science Forum, 905, p.46 - 51, 2017/08
To understand the strengthening mechanism of a metallic material with high dislocation density, the plastic deformation behavior of lath martensite was studied by means of in situ neutron diffraction measurements during tensile deformations using a 22SiMn2TiB steel and a Fe-18Ni alloy. The characteristics of dislocation were analyzed and were discussed with the relation of stress-strain curves. The dislocation densities induced by martensitic transformation during heat-treatment in both materials were found to be originally as high as 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ order, and subsequently to increase slightly by the tensile deformation. The parameter M value which displays the dislocation arrangement dropped drastically at the beginning of plastic deformation in both materials, indicating that the random arrangement became more like a dipole arrangement.
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Quantitative evaluation of texture and dislocations during annealing after hot deformation in austenitic steel using neutron diffraction
友田 陽*; 佐藤 成男*; Uchida, M.*; 徐 平光; Harjo, S.; Gong, W.; 川崎 卓郎
Materials Science Forum, 905, p.25 - 30, 2017/08
Microstructural change during hot compressive deformation at 700 $$^{circ}$$C followed by isothermal annealing for a Fe-32Ni austnitic alloy was monitored using ${it in situ}$ neutron diffraction. The evolution of deformation texture with 40% compression and its change to recrystallization texture during isothermal annealing were presented by inverse pole figures for the axial and radial directions. The change in dislocation density was tracked using the convolutional muli-profile whole profile fitting method. To obtain the fitting results with good statistics, at least 60 s time-slicing for the event-mode recorded data was needed. The average dislocation density in 60 s after hot compression was determined to be 2.8 $$times$$ 10$$^{14}$$ m$$^{-2}$$ that decreased with increasing of annealing time.
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Structure of the magnetic excitations in the spin-1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet Ba$$_{3}$$CoSb$$_{2}$$O$$_{9}$$
伊藤 沙也*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 河村 聖子; 中島 健次; 伊藤 晋一*; 桑原 慶太郎*; 加倉井 和久*
Nature Communications, 8, p.235_1 - 235_6, 2017/08
 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)
A spin-1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHAF) is a prototypical frustrated quantum magnet, which exhibits remarkable quantum many-body effects that arise from the synergy between spin frustration and quantum fluctuation. The ground-state properties of a spin-1/2 TLHAF are theoretically well understood. However, magnetic excitations are less well understood and the theoretical consensus is limited. The experimental study of the magnetic excitations in spin-1/2 TLHAFs has also been limited. Here we show the whole picture of magnetic excitations in the spin-1/2 TLHAF Ba$$_{3}$$CoSb$$_{2}$$O$$_{9}$$ investigated by inelastic neutron scattering. Significantly different from the theory, the excitation spectra have a three-stage energy structure. The lowest first stage is composed of dispersion branches of single-magnon excitations. The second and third stages are dispersive continua accompanied by columnar continuum extending above 10 meV, which is six times larger than the exchange interaction J=1.67 meV. Our results indicate the necessity of a new theoretical framework.
135
1F事故による環境回復に伴う廃棄物の管理と除去土壌の減容・再生利用の取り組み,5; 低レベル放射性廃棄物の処分費用の積算
仲田 久和; 坂井 章浩; 天澤 弘也; 坂本 義昭
日本原子力学会誌, 59(8), p.447 - 449, 2017/08
日本原子力学会2017年春の年会バックエンド部会企画セッション「福島第一原発事故による環境汚染の回復に伴う汚染廃棄物の管理と除去土壌の減容・再生利用の取り組み;低レベル放射性廃棄物の処分費用の積算方法」からの特記記事である。再生利用可能な除去土壌を分離した後の除去土壌は最終処分される。除去土壌の最終処分場の設計検討に資することを目的として、研究施設等から発生する低レベル放射性廃棄物の処分方法(研廃処分場)を参考として、合理的な設計に向けた費用評価上の課題を検討した。検討に際しては、研廃処分場において、遮水工を設置したトレンチ型埋設処分施設(付加機能型トレンチ処分施設)の概念設計をしたことから、その評価方法を適用して実施した。
136
1F事故による環境回復に伴う廃棄物の管理と除去土壌の減容・再生利用の取り組み,4; 除去土壌の再生利用の安全評価
澤口 拓磨; 高井 静霞; 梅澤 克洋; 武田 聖司; 岡田 尚
日本原子力学会誌, 59(8), p.445 - 447, 2017/08
環境省は福島県内における除染等の措置に伴い生じた土壌(除去土壌)を再生資材化し、放射線影響に関する安全性を確保しつつ、適切な管理の下で利用する方針を示した。本評価では除去土壌の再生利用に係る指針等の策定に資するため、当該再生資材を4種類の土木構造物(道路・鉄道盛土、防潮堤、海岸防災林、最終処分場)に利用することを想定し、施工時、供用時、災害時における作業者および一般公衆に対する追加被ばく線量評価を行った。また、その結果から、当該線量を制限するための放射性セシウム濃度や施設の設計条件についての検討を行った。
137
アブダクションによるデータ解析; 計算予測結果を読み解く力
中島 憲宏
日本原子力学会誌, 59(8), p.34 - 38, 2017/08
シミュレーションを設計過程において活用するためには、それを使いこなす技術の他に、シミュレーションが紡ぎ出す膨大なデータの読解力が必要である。設計案に対するシミュレーション解の分析や評価過程に、人工物工学が提唱する「どの視点も取り入れた仮説・法則や行為を導出するためのアブダクション基盤」を取り入れ、想定外や見落としなどを最小化できるように人工知能などを活用したデータ解析技術の取り組みなどを概観する。
138
長寿命核種の分離変換技術の現状,1; 分離変換の意義と分離変換システム
湊 和生; 辻本 和文; 田辺 博三*; 藤村 幸治*
日本原子力学会誌, 59(8), p.475 - 479, 2017/08
本稿は、日本原子力学会「放射性廃棄物の分離変換」研究専門委員会において、国内外における分離変換技術や関連する技術の研究開発状況について調査・分析してきた結果を基に、長寿命核種の分離変換技術の現状について、4回に分けて紹介するものである。第1回にあたる本稿では、分離変換の意義は何であるのかを解説するとともに、分離変換を効果的・効率的に行うために研究開発が進められている分離変換のシステムについて解説する。分離変換の意義については、放射性廃棄物を経口摂取した場合の被ばく線量で定義される潜在的有害度低減の観点から、使用済み燃料の潜在的有害度が原料とした天然ウランの潜在的有害度を下回るまでに要する時間はおよそ10万年であるが、再処理後は約1万年、分離変換後は数百年まで短縮されることを示した。また、潜在的な吸入摂取毒性の低減にはMAの分離変換の効果が顕著であることから、数十万年の超長期にわたる人間活動や地殻変動の予測等に相当の不確実性が伴うことから、分離変換は処分場影響の不確実性低減にも寄与すると考えられることを示した。分離変換システムについては、総合的なシステムとして分離変換技術を捉えた場合、比較的有望な概念として考えられている発電用の高速炉を用いたシステム(高速炉利用型)と核変換専用の小規模な燃料サイクルを商用発電サイクルに付加したシステム(階層型)を紹介するとともに、プルトニウムや核分裂生成物を核変換対象とするその他のシステムも紹介した。
139
1F事故による環境回復に伴う廃棄物の管理と除去土壌の減容・再生利用の取り組み,2; 再生利用を目指した粘土鉱物へのCs吸脱着機構解明
矢板 毅
日本原子力学会誌, 59(8), p.441 - 443, 2017/08
減容化に関する技術としては、これまで環境浄化などで用いられてきた処理法である分級、化学処理、熱処理などいくつかの方法論が考えられるが、それぞれに一長一短が有り、放射性Csの処理という視点で再度見直し、最適化する必要があると考えられる。本特集では、特に対象となる粘土鉱物への吸着機構について最新の知見について紹介すると共に、これらの情報を参考に開発を試みている除染および土壌の再生利用などについて解説する。
140
福島の環境回復に向けた取り組み,4; 汚染土壌の除染、減容化および再生利用を目指した物理処理及び新しい熱処理法開発への試み
矢板 毅; 本田 充紀; 下山 巖; 伊藤 健一*; 万福 裕蔵*; 辻 卓也; 松村 大樹
日本原子力学会誌, 59(8), p.483 - 487, 2017/08
福島第一原子力発電所事故後に伴う環境汚染に対して事故からの復興に向けて取り組んだ減容化除染と再生利用に関する研究の取り組みについて、日本原子力研究開発機構と国立環境研究所が取り組んできた吸着機構の基礎から物理的除染および減容化と熱処理に関する研究を紹介した内容である。一般的な物理処理、熱処理に関する紹介に加え、粘土鉱物へのセシウムの取り込みメカニズムや溶融処理のその場観察を放射光X線分光を利用した研究により詳細に解説している。
141
再処理施設におけるグローブボックスのグローブポートの更新技術
堀籠 和志; 田口 茂郎; 西田 直樹; 後藤 雄一; 稲田 聡; 久野 剛彦
日本保全学会第14回学術講演会要旨集, p.381 - 384, 2017/08
東海再処理施設では、プルトニウム等の核燃料物質を安全に取り扱うため、閉じ込め機能(負圧)を有するグローブボックス(GB)が設置されており、各GBには、グローブを取り付けるためのグローブポート(ベークライト製)が取り付けられている。グローブポートには、グローブをグローブポートに直接取り付けるタイプと、インナーリングと呼ばれる塩ビ製の環に取り付けたグローブをグローブポートに挿入して取り付けるタイプ(以下、押し込み式グローブポート)の2種類が使われている。平成28年4月に、押し込み式グローブポートの1基に2ヵ所の割れが東海再処理施設において初めて確認された。なお、割れによるGB内の負圧の異常や、GB外への放射性物質の漏えいは確認されなかった。グローブポートは、ポートとポート押さえでパネルを挟み込む形で、ポートとポート押さえをネジで固定することによりGBパネルに取り付けられている。このため、固定ネジを取外すことでグローブポートは取り外しが可能な構造ではあるが、グローブポートをそのまま取外した場合、閉じ込め機能が破れ、GB内の放射性物質を拡散させる恐れがあるため、拡散防止措置を講じた上で、グローブポートの交換を実施する必要があった。そこで今回、GB内部の汚染をコントロールしながらグローブポートを更新する手法を確立した。本発表では、その交換手法について報告する。
142
東海再処理施設分析設備の保守・更新作業におけるグリーンハウスの設計・適用
鈴木 快昌; 田中 直樹; 後藤 雄一; 稲田 聡; 久野 剛彦
日本保全学会第14回学術講演会要旨集, p.385 - 389, 2017/08
東海再処理施設の分析所では、グローブボックス等の分析設備や付帯機器・部品類の点検・更新等において、作業方法上、放射性物質の拡散リスク(作業員の内部被ばくリスク)を伴うものがあり、対策としてグリーンハウス(GH)と呼ばれる汚染拡大防止用のハウスを設置する。本件では、東海再処理施設分析設備において、これまでに様々な保守・更新作業で用いたGHの概要について報告する。
143
福井県における原子力機構によるレーザー研究開発と産業振興
古澤 彰憲; 竹仲 佑介*; 西村 昭彦; 水谷 春樹; 村松 壽晴
日本保全学会第14回学術講演会要旨集, p.479 - 480, 2017/08
本報告では、日本原子力機構福井支部における、レーザー応用研究と産業振興について述べる。産業振興はプラント保全保守技術の発展および廃炉技術の確立のため不可避であり、長期的な視点をもって戦略的に取り組むべき課題である。日本原子力機構福井支部ではその視点に基づいてこれまでに、産業振興と産業界との技術交流を促進する公開セミナー活動を行ってきた。ここでは平成29年度における同セミナーで紹介した課題のうち特にレーザー応用研究開発に関するものの紹介を行い、最後に我々の目指すところと重要な視点について述べる。
144
ナトリウム冷却高速炉の内部ダクトを有する燃料集合体内熱流動解析
菊地 紀宏; 今井 康友*; 吉川 龍志; 田中 正暁; 大島 宏之
日本機械学会関東支部茨城講演会2017講演論文集(CD-ROM), 4 Pages, 2017/08
ナトリウム冷却高速炉システムの安全性強化に係る概念構築の一環として、シビアアクシデント時に炉心が溶融する遷移過程において早期に溶融燃料を炉心部から排出し、炉心部での再臨界を排除するため、燃料集合体内に内部ダクトを有する燃料集合体(FAIDUS)の採用を検討している。この内部ダクトの存在により冷却材の偏流や温度分布の非対称性が生じることが懸念されることから、原子力機構で開発してきた高速炉燃料集合体内熱流動解析コードSPIRALを用い、FAIDUS内の熱流動特性を詳細に確認することとした。先進型ナトリウム冷却大型高速炉の定格条件(暫定条件)を境界条件とするFAIDUSの熱流動解析を実施した結果、従来の正六角管型集合体の熱流動特性と同様な傾向を示し、特異な温度分布を示さないことを確認した。
145
ROSA/LSTF test and RELAP5 analyses on PWR cold leg small-break LOCA with accident management measure and PKL counterpart test
竹田 武司; 大津 巌
Nuclear Engineering and Technology, 49(5), p.928 - 940, 2017/08
An experiment using PKL was performed for the OECD/NEA PKL-3 Project as a counterpart to a previous test with LSTF on a cold leg small-break loss-of-coolant accident with an accident management measure in a PWR. The rate of steam generator secondary-side depressurization was controlled to achieve a primary depressurization rate of 200 K/h as a common test condition. In both tests, rapid recovery started in the core collapsed liquid level after loop seal clearing. Some discrepancies appeared between the LSTF and PKL test results for the core collapsed liquid level, the cladding surface temperature, and the primary pressure. The RELAP5/MOD3.3 code indicated a remaining problem in the prediction of primary coolant distribution. Results of uncertainty analysis for the LSTF test clarified the influences of the combination of multiple uncertain parameters on peak cladding temperature within the defined uncertain ranges.
146
Summary of 21st joint EU-US Transport Task Force Workshop (Leysin, September 5-8, 2016)
Mantica, P.*; Bourdelle, C.*; Camenen, Y.*; Dejarnac, R.*; Evans, T. E.*; G$"o$rler, T.*; Hillecheim, J.*; 井戸村 泰宏; Jakubowski, M.*; Ricci, P.*; et al.
Nuclear Fusion, 57(8), p.087001_1 - 087001_19, 2017/08
 パーセンタイル:100(Physics, Fluids & Plasmas)
本会議報告は2016年9月5日$$sim$$8日にスイス、レザンにて開催されたthe 21st Joint EU-US Transport Task Force Workshopにおける報告と議論をまとめたものである。ワークショップは以下の8つのトピックから構成された: full-F運動論的乱流シミュレーションの進展; 高Z、低Z不純物の輸送、制御、および、プラズマ閉じ込めへの影響; 炉心、周辺輸送への3次元効果(MHD、外部磁場、ステラレータを含む); 予測性の高いプラズマ設計; 電子熱輸送とマルチスケール統合; Scrape-Off Layer(SOL)におけるパワー減衰長の理解; L-H遷移におけるSOLの役割; 乱流計測に対する乱流基礎特性の実証研究。
147
ボーリング孔を利用した比抵抗検層結果に基づく地下水水質の推定方法に関する検討
水野 崇; 岩月 輝希; 松崎 達二*
応用地質, 58(3), p.178 - 187, 2017/08
本研究では、北海道幌延地域に分布する新第三系堆積岩を対象に、ボーリング孔において実施される比抵抗検層結果から間隙水の水質を定量的に把握するための手法について検討を行った。比抵抗検層結果からの水質の推定については、Archieの式等を用いて等価NaCl濃度を算出した。この等価NaCl濃度と、ボーリングコアから抽出した間隙水中のNaCl濃度の分析値をt検定により比較した結果、対象としたボーリング孔11孔のうち7孔において有意差(有意水準5%)がないと判断できた。分析値と計算値が一致しなかったボーリング孔については、塩分濃度が低いためにArchieの式が適用できないことや、ボーリング孔掘削時の掘削水が孔壁から混入したことによる水質の変化が原因と考えられた。これらを踏まえ、一定の条件を満たせば比抵抗検層結果から間隙水のNaCl濃度が定量的に推定可能であることを示すとともに、実際の調査現場において必要となる手順を整理した。
148
Quantum phase transitions driven by rhombic-type single-ion anisotropy in the $$S$$=1 Haldane chain
Tzeng, Y.-C.*; 大西 弘明; 大久保 毅*; Kao, Y.-J.*
Physical Review B, 96(6), p.060404_1 - 060404_7, 2017/08
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
The spin-1 Haldane chain is an example of the symmetry-protected-topological (SPT) phase in one dimension. Experimental realization of the spin chain materials usually involves both the uniaxial-type, $$D(S^z)^2$$, and the rhombic-type, $$E[(S^x)^2-(S^y)^2]$$, single-ion anisotropies. Here, we provide a precise ground-state phase diagram for a spin-1 Haldane chain with these single-ion anisotropies. Using quantum numbers, we find that the $$Z_2$$ symmetry breaking phase can be characterized by double degeneracy in the entanglement spectrum. Topological quantum phase transitions take place on particular paths in the phase diagram, from the Haldane phase to the large-$$E_x$$, large-$$E_y$$, or large-$$D$$ phases. The topological critical points are determined by the level spectroscopy method with a newly developed parity technique in the density matrix renormalization group, and the Haldane-large-$$D$$ critical point is obtained with an unprecedented precision, $$(D/J)_c$$=0.9684713(1). Close to this critical point, a small rhombic single-ion anisotropy $$|E|/Jll1$$ can destroy the Haldane phase and bring the system into a $$y$$-N$'e$el phase. We propose that the compound [Ni(HF$$_2$$)(3-Clpy)$$_4$$]BF$$_4$$ is a candidate system to search for the $$y$$-N$'e$el phase.
149
Observation of magnetoelastic effects in a quasi-one-dimensional spiral magnet
Wang, C.*; Daiwei, Y.*; Liu, X.*; Chen, R.*; Du, X.*; Hu, B.*; Wang, L.*; 飯田 一樹*; 蒲沢 和也*; 脇本 秀一; et al.
Physical Review B, 96(8), p.085111_1 - 085111_5, 2017/08
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
This paper presents a systematic study of spin and lattice dynamics in the quasi-one-dimensional spiral magnet CuBr$$_2$$, using Raman scattering in conjunction with infrared and neutron spectroscopy. Along with the development of spin correlations upon cooling, we observe a rich set of broad Raman bands at energies that correspond to phonon-dispersion energies near the one-dimensional magnetic wave vector. The low-energy bands further exhibit a distinct intensity maximum at the spiral magnetic ordering temperature.
150
Vibrational states of atomic hydrogen in bulk and nanocrystalline palladium studied by neutron spectroscopy
古府 麻衣子; 橋本 直樹*; 秋葉 宙*; 小林 浩和*; 北川 宏*; 飯田 一樹*; 中村 充孝; 山室 修*
Physical Review B, 96(5), p.054304_1 - 054304_7, 2017/08
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
中性子分光法を用いて、バルク及びナノ結晶パラジウム中の水素原子の振動状態を、広いエネルギー領域($$0 le hbar omega le 300$$meV)について調べた。バルクのパラジウム水素化物では、水素の振動励起は量子調和振動子(QHO)で大まかに記述された。一方、直径8nmのナノ結晶パラジウム水素化物では、付加的な振動励起が80meV以上のエネルギー領域に観測された。この付加的な振動励起のエネルギーと強度はQHOでは説明できず、非調和性の強いトランペット型ポテンシャルにおける振動と記述された。この付加的な励起は、表面効果により安定化されたサブ表面(表面下2-3層)の正四面体サイトに配置された水素原子の振動だと考えられる。本研究は、金属ナノ粒子中の水素の振動を明瞭に検知した初めての実験的研究である。
151
Spin current generation using a surface acoustic wave generated via spin-rotation coupling
小林 大眞*; 吉川 智英*; 松尾 衛*; 井口 亮*; 前川 禎通; 齊藤 英治; 能崎 幸雄*
Physical Review Letters, 119(7), p.077202_1 - 077202_5, 2017/08
 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)
We demonstrate the generation of alternating spin current (SC) via spin-rotation coupling (SRC) using a surface acoustic wave (SAW) in a Cu film. Ferromagnetic resonance caused by injecting SAWs was observed in a Ni-Fe film attached to a Cu film, with the resonance further found to be suppressed through the insertion of a SiO$$_{2}$$ film into the interface. The intensity of the resonance depended on the angle between the wave vector of the SAW and the magnetization of the Ni-Fe film. This angular dependence is explicable in terms of the presence of spin transfer torque from a SC generated via SRC.
152
Origin of tension-compression asymmetry in ultrafine-grained fcc metals
都留 智仁
Physical Review Materials (Internet), 1(3), p.033604_1 - 033604_5, 2017/08
結晶粒が1ミクロン以下の超微細粒(UFG)金属では、通常の粗大粒材料にはない特異な力学特性が発現することが知られている。筆者はこれまで、UFG金属で見られるHall-Petch関係を越える強化機構やBauschinger効果のメカニズムを原子シミュレーションを用いて検討してきた。本論文では、Alなどの一部の金属で微細粒化によって生じる引張/圧縮異方性について着目し、転位論による理論的なメカニズムの解明と原子シミュレーションによる検証を行った。その結果、降伏応力の大きな微細粒材料では引張り応力が積層欠陥エネルギーを大きく低下させることによって転位の拡張を促し、引張/圧縮異方性は粒界からの転位生成が引張りによって促進されることにより生じることを明らかにした。
153
Toroidal angular momentum balance during rotation changes induced by electron heating modulation in tokamak plasmas
井戸村 泰宏
Physics of Plasmas, 24(8), p.080701_1 - 080701_5, 2017/08
大域的full-fジャイロ運動論モデルに基づく電子加熱変調数値実験から、電子加熱によるイオン温度勾配駆動(ITG)乱流から捕捉電子モード(TEM)乱流への遷移が密度勾配の急峻化とプラズマ回転の変化をもたらすことを示した。回転変化時のトロイダル角運動量バランスをトロイダル角運動量保存則の直接観測によって明らかにし、イオン系の乱流応力に加え、イオン系の新古典応力、径方向電流、イオン系と電子系のトロイダル電場応力が重要となることを示した。ITGフェーズとTEMフェーズにおけるトロイダルトルクの反転はイオン系方向電流の反転によるものであり、これは粒子輸送と運動量輸送の相互作用であることを明らかにした。イオン系と電子系の径方向電流は両極性条件を満たすようにバランスし、電子系の径方向電流は電子系のトロイダル電場応力によって打ち消される。これは電子系のトロイダル電場応力が間接的にトロイダルトルクに影響していることを示す。
154
Uncertainty evaluation of seismic response of a nuclear facility using simulated input ground motions
崔 炳賢; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*
Proceedings of 12th International Conference on Structural Safety & Reliability (ICOSSAR 2017) (USB Flash Drive), p.2206 - 2213, 2017/08
本稿では、モデル化手法の違いが原子力施設の地震応答解析結果のばらつきに与える影響を明らかにするため、多様な模擬入力地震動を用いた地震応答解析を実施し、応答のばらつきの統計的分析を行った。特に、建屋せん断壁の最大加速度応答に着目し、モデル化手法による応答結果への影響、応答のばらつき要因について分析を行い、得られた知見について報告する。
155
Quadruple-precision BLAS using Bailey's arithmetic with FMA instruction; Its performance and applications
山田 進; 伊奈 拓也*; 佐々 成正; 井戸村 泰宏; 町田 昌彦; 今村 俊幸*
Proceedings of 2017 IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW) (Internet), p.1418 - 1425, 2017/08
本発表では、BaileyのDouble-Doubleアルゴリズムを利用した4倍精度基本線形代数演算ライブラリ「BLAS」の高速化と、それを4倍精度固有値計算ルーチンに適用した際の計算性能の向上について発表する。特筆すべき成果は、積和演算の中間結果を高精度で保持して計算できるFMA命令を利用することで、我々がこれまでに開発した4倍精度BLASと比較し、代表的なルーチンで20$$sim$$45%の高速化を実現したことである。さらに、4倍精度固有値ソルバ「QPEigenK」が利用している4倍精度BLASをFMA命令を利用して開発したものに置き換えるだけで、原子力機構のICE Xおよび東京大学のFX10の2つのスパコンの大規模並列計算において10$$sim$$20%の高速化を実現した。この成果は、計算機の大規模化に伴って必要になりつつある高精度計算の高速な実行に資する成果である。
156
Flexible alpha camera for detecting plutonium contamination
森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 根本 典雄
Radiation Measurements, 103, p.33 - 38, 2017/08
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
核燃料施設では、プルトニウム(Pu)やウランが扱われる。ZnS(Ag)シンチレーション検出器で測定できない狭い場所がPuの汚染源となることがある。例えば、グローブボックスの窓と架台の間の隙間やフランジ、ポートカバーの隙間などである。そこで我々は現場の狭い場所の汚染源の特定が可能なフレキシブルアルファカメラと呼ばれるイメージング検出器の開発をした。検出器の厚みはZnS(Ag)シンチレーション検出器の1/5で、その効率は5.5MeVアルファ線に対し42.7%(4pi)であった。検出下限放射能は0.014Bqであった。4種のPuO$$_{2}$$のサンプルをフレキシブルアルファカメラで測定し、PuO$$_{2}$$粒子を自動で同定することができた。フレキシブルアルファカメラを用いることで、Pu汚染源を早期に検知することができ、汚染拡大の防止につながる。
157
Temperature performance of portable radiation survey instruments used for environmental monitoring and clean-up activities in Fukushima
三枝 純; 柳澤 華代; 波澄 篤; 清水 武徳; 内田 芳昭*
Radiation Physics and Chemistry, 137, p.210 - 215, 2017/08
 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)
福島第一原子力発電所事故に伴い、県内各地で放射線モニタリングや環境修復活動が実施されている。現場の気温は夏期に40$$^{circ}$$C、冬期に-20$$^{circ}$$Cに達し、各種サーベイメータの想定使用温度の範囲外である。そこで福島で多く用いられている国産サーベイメータ4機種を対象として、恒温槽を用いた温度特性試験を実施し、指示値の温度依存性を調べた。
158
Bonding study on trivalent europium complexes by combining M$"o$ssbauer isomer shifts with density functional calculations
金子 政志; 渡邉 雅之; 宮下 直*; 中島 覚*
Radioisotopes, 66(8), p.289 - 300, 2017/08
Eu錯体の配位結合におけるf電子の役割を理解することを目的として、相対論密度汎関数計算をEu(III)錯体に適用した。既報の$$^{151}$$Euメスバウアー異性体シフト実験値とEu原子核位置での電子密度計算値の線形性を比較することによって、B2PLYP理論がメスバウアー異性体シフトを最もよく再現することが分かった。また、分子軌道に基づく電子密度の解析によって、d及びf電子が配位結合に大きく関与していることを明らかにした。
159
Solvent extraction of uranium with ${it N}$,${it N}$-di(2-ethylhexyl)octanamide from nitric acid medium
筒井 菜緒; 伴 康俊; 佐川 浩; 石井 翔; 松村 達郎
Solvent Extraction and Ion Exchange, 35(6), p.439 - 449, 2017/08
${it N}$,${it N}$-ジ(2-エチルヘキシル)オクタンアミド(DEHOA)による硝酸溶液中のウランに対する単段のバッチ抽出試験を行い、U(VI)の分配比計算式として$${it D}_{rm U}$$ = 1.1$$[rm NO^{-}_{3}]^{1.6}_{rm aq}[{rm DEHOA}]^{2}_{rm org}$$を導出した。硝酸の分配についても評価を行い、分配比計算式として$${it D}_{rm H}$$ = 0.12$$[rm H^{+}]^{0.76}_{rm aq}[{rm DEHOA_{rm Free}}]_{rm H}$$を得た。さらに、DEHOAのU(VI)抽出の時間依存性及びU(VI)負荷容量評価のためのバッチ試験も行った。DEHOAによるU(VI)抽出は数分以内に抽出平衡に達し、DEHOAと硝酸の濃度がそれぞれ1.5及び3Mのときの負荷容量は0.71Mであった。
160
Laser ablation absorption spectroscopy for isotopic analysis of plutonium; Spectroscopic properties and analytical performance
宮部 昌文; 大場 正規; Jung, K.; 飯村 秀紀; 赤岡 克昭; 加藤 政明; 音部 治幹; Khumaeni, A.*; 若井田 育夫
Spectrochimica Acta, Part B, 134, p.42 - 51, 2017/08
 パーセンタイル:100(Spectroscopy)
炉心溶融事故により生成された燃料デブリやデブリで汚染された廃棄物の核種組成分析では、ウランやプルトニウムなどの核燃料物質の分析性能が重要である。本研究ではプルトニウムの同位体分析のため、レーザーアブレーションと共鳴吸収法を組み合わせて、プルトニウム原子種の分光特性を調べた。Puの中性原子およびイオンの17個の光学遷移について、測定した吸収スペクトルのフォークトプロファイル近似から、吸光度、同位体シフト、超微細構造分裂幅を求め、分析に適した遷移として3つの候補を選定した。これらの遷移を利用して得られる分析性能を評価し、吸光度とプルトニウム濃度の相関係数として0.9999、プルトニウム濃度の検出下限値として30-130ppm、濃度2.4%の$$^{240}$$Pu信号に対する相対標準偏差として約6%を得た。これらの結果から、レーザーアブレーション吸収分光法が、複数のアクチノイド元素を含む高い放射能を有する燃料デブリや廃棄物の遠隔同位体分析に適用可能であることが分かった。
161
Experimental study on behaviours of two-ply bellows subjected to pressure and displacement loads
月森 和之; 安藤 勝訓; 矢田 浩基; 一宮 正和*; 安濃田 良成*; 荒川 学*
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/08
2層ベローズは層間の摩擦の影響があるため、解析上の取り扱いが1層ベローズよりも難しい。本研究では、2層ベローズと1層ベローズに対する内圧をパラメータとしたバネ定数試験を実施し、2層ベローズのバネ定数は、内圧によらず1層ベローズのほぼ2倍であることを実験的に明らかにした。また、2層と1層のベローズ両方でインプレーン座屈が観察された。両者の変形挙動は類似していたが、2層ベローズの座屈圧力は1層ベローズのほぼ2倍であった。これらは層間の摩擦を無視できることを意味しており、2層ベローズの解析においては半分の圧力負荷の1層ベローズに置き換えることができることを明らかにした。
162
Creep damage evaluations for BWR lower head in severe accident
勝山 仁哉; 山口 義仁; 根本 義之; 加治 芳行; 逢坂 正彦
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2017/08
東電福島第一原子力発電所のような沸騰水型原子炉(BWR)のRPV下部ヘッドは、形状が複雑で多数の制御棒案内管が存在するため、その破損挙動は複雑である。そこで我々は、重大事故時のBWR下部ヘッド破損について、クリープ損傷機構を考慮した熱流動構造連成解析に基づく評価手法を整備した。本研究では、事故シナリオの違いを想定し、溶融デブリの深さや発熱位置の違いが破損位置に及ぼす影響について評価した。その結果、BWR下部ヘッドの破損やデブリの流出は、貫通部における制御棒案内管やスタブ管で生じることを示した。
163
Evaluation of local damage to reinforced concrete panels subjected to oblique impact of soft missile
西田 明美; 太田 良巳*; 坪田 張二; Li, Y.
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/08
剛飛翔体の衝突に伴う構造物の局部破壊については、その破壊様式に応じて 多くの評価式が提案されている。既往の評価式は、構造物に対して垂直に衝突する実験から導かれた実験式が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、実験結果およびシミュレーション結果に基づき斜め衝突に対する評価式を提案することを目的とする。本論文では、既往の衝撃実験結果のシミュレーション解析により妥当性が確認されたシミュレーション手法を用いて、柔飛翔体の斜め衝突を受ける鉄筋コンクリート版の局部損傷シミュレーションを実施し、衝突角度と衝突速度の違いによる局部損傷の低減効果やエネルギー分担率の違い等について得られた知見を報告する。
164
Method for detecting optimal seismic intensity index utilized for ground motion generation in seismic PRA
五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 宇賀田 健*; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/08
原子力施設の安全性向上評価の高度化、信頼性向上を目的として、断層モデルに基づく時刻歴地震波群(ハザード適合地震波)を用いて対象敷地の地震ハザードを評価する手法が提案されている。地震波群は、震源特性の不確定性をモンテカルロシミュレーションを用いて多数作成する必要があるため、非常に解析負荷が大きいのが課題のひとつとなっている。本研究では、任意の機器システムを有する構造物の地震リスクを、断層モデル地震波群を用いて効率的に実施するために、機器システムの損傷と相関の良い地震動強さ指標を選定し、最終的な地震リスク評価に寄与する震源を対象に断層モデル地震波群を作成する効率化手法を提案した。本報では、給水システムを一例として、システム内の脆弱部が異なる複数のシステムケースを設定し、提案手法の妥当性を検証した結果を報告する。
165
Development of seismic countermeasures against cliff edges for enhancement of comprehensive safety of nuclear power plants, 2; Cliff edges relevant to NPP structure modeling
西田 明美; 崔 炳賢; 山野 秀将; 高田 毅士*
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/08
本研究では、原子力プラントの安全性確保のためにプラントをトータルシステムとして取り扱い、リスク概念と深層防護の考え方に基づいて様々なクリフエッジ状態を特定・定量化し、これらを回避する技術を開発することを目的としている。本稿では、まず建屋システムのモデルデータの整備と予備的弾塑性解析を行った結果、解析で特定されるクリフエッジ状態のモデル化因子依存性について得られた知見を述べる。また、原子炉容器・配管の予備的なフラジリティ評価を行い、水平免震のクリフエッジ回避対策としての有効性について検討した結果について述べる。
166
Uncertainty assessment of structural modeling in the seismic response analysis of nuclear facilities
崔 炳賢; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*
Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/08
本稿では、原子力施設のモデル化手法が地震応答解析結果に与える影響を明らかにするため、多様な入力地震波を用いた地震応答解析を実施し、応答のばらつきの統計的分析を行った。特に、従来のSRモデルと3次元有限要素モデルにおける建屋の最大加速度応答の違いに着目し、入力地震動強さと建屋床高さと応答結果の関係について得られた知見について報告する。
167
大環状およびキレート配位子を有する金属(II, III)錯体のイオン液体抽出
岡村 浩之
分析化学, 66(7), p.531 - 532, 2017/07
本論文は、分析化学に関する著者の博士論文を簡潔にまとめたものである。本研究では、イオン液体抽出の特異性および優位性を調べ、イオン液体の溶媒効果を明らかにすることを目的として、さまざまな大環状およびアニオン性キレート配位子を用いた金属(II, III)のイオン液体抽出を検討した。1-アルキル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([C$$_{n}$$mim][Tf$$_{2}$$N])において、2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)によるEu(III)の抽出平衡解析と時間分解レーザー励起蛍光分光法からEu(tta)$$_{3}$$と[C$$_{n}$$mim][Tf$$_{2}$$N]間に特異的な溶質-溶媒相互作用があることが明らかになった。また、Httaと${it cis}$-ジシクロヘキサノ-18-クラウン-6を用いたイオン液体協同効果系では、協同効果により軽希土の抽出性が大幅に向上することが示された。さらに、ジアザ-18-クラウン-6に2つの1-フェニル-3-メチル-4-アシル-5-ピラゾロンを結合した大環状配位子(H$$_{2}$$$$beta$$DA18C6)を合成し、Sr(II)の抽出に応用した。その結果、分子内での協同作用により、[C$$_{n}$$mim][Tf$$_{2}$$N]でのみH$$_{2}$$$$beta$$DA18C6の抽出能が劇的に向上することが明らかになった。
168
Eddy-induced transport of the Kuroshio warm water around the Ryukyu Islands in the East China Sea
上平 雄基; 内山 雄介*; 御手洗 哲司*
Continental Shelf Research, 143, p.206 - 218, 2017/07
 パーセンタイル:100(Oceanography)
沖縄本島を含む琉球諸島周辺海域を対象とした2段ネストJCOPE2-ROMSダウンスケーリング海洋モデルを用いて、本海域特有のサブメソスケール(SMS)乱流の発達とそれに伴う3次元的な物質混合過程を評価するべく、季節変動成分を除去した渦成分に対してeddy heat flux (EHF)解析を行った。EHFに対してHelmholtz分解を適用することで、EHFを黒潮流軸成分と直交成分とに分解し、その3次元構造について検討した、その結果、本海域では、傾圧不安定と地形性シアの相乗的な効果により、黒潮流軸に対して東シナ海側では低気圧性のSMS渦が表層および水深500m程度の中層に発達すること、反対に沖縄本島側では混合層周辺に高気圧性のSMS渦が発生すること、およびその両者によって黒潮横断方向の渦熱輸送が3次元的に促進されていることを見出した。
169
Optimization of fusion kernels on accelerators with indirect or strided memory access patterns
朝比 祐一*; Latu, G.*; 伊奈 拓也; 井戸村 泰宏; Grandgirard, V.*; Garbet, X.*
IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 28(7), p.1974 - 1988, 2017/07
 パーセンタイル:100(Computer Science, Theory & Methods)
セミ・ラグランジュ法における間接メモリアクセス、有限差分法におけるストライドメモリアクセスといった複雑なメモリアクセスパターンを有する核融合プラズマ乱流コードの高次元ステンシル計算をGPGPUやXeon Phiプロセッサ等の演算加速器上で最適化した。どちらのデバイスでも、Array of Structure of Array (AOSOA)データレイアウトが連続的なメモリアクセスに有効である。Xeon Phiでは時空間データ局所性の向上によるローカルキャッシュの効率的利用が必要不可欠である。GPGPUではテクスチャメモリの利用がセミ・ラグランジュ法の間接メモリアクセス性能を向上する。これらの最適化により、アクセラレータ用核融合カーネルはCPU用カーネルに比べてSandy Bridge (CPU)用最適化コードに比べて1.4x - 8.1x高速化した。
170
Analyses with latest major nuclear data libraries of the fission rate ratios for several TRU nuclides in the FCA-IX experiments
福島 昌宏; 辻本 和文; 岡嶋 成晃
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(7), p.795 - 805, 2017/07
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
FCAの複数の系統的に異なる中性子スペクトル場における7つのTRU核種($$^{237}$$Np, $$^{238}$$Pu, $$^{239}$$Pu, $$^{242}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{243}$$Am, $$^{244}$$Cm)の核分裂率比に関するベンチマークモデルを用いて、主要な核データライブラリ(JENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2)に対する積分評価を行ったものである。いずれの主要核データライブラリによる解析値は、$$^{244}$$Cm対$$^{239}$$Pu核分裂比を大幅に過大評価することが示された。また、中間エネルギーの中性子スペクトル場における$$^{238}$$Pu対$$^{239}$$Pu核分裂比に関して、核データ間で有意な差異があることが示され、感度解析によりこの原因について調査を行った。
171
Development and verification of a new nuclear data processing system FRENDY
多田 健一; 長家 康展; 国枝 賢; 須山 賢也; 深堀 智生
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(7), p.806 - 817, 2017/07
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
原子力機構では、評価済み核データJENDLやMARBLE2, SRAC, MVP, PHITSをはじめとした多くの核計算コードの開発を実施してきた。JENDLやこれらの核計算コードは多くの国々で広く使われているが、核計算コードが利用する断面積ライブラリを生成する核データ処理システムについてはこれまで日本では開発されておらず、NJOYやPREPROなどの諸外国の核データ処理システムを利用してきた。新しい核データライブラリが公開された際に、核計算コード用の断面積ライブラリを独立かつ適切に処理するため、原子力機構では新しい核データ処理システムFRENDYの開発を2013年から開始した。本論文では、FRENDYの概要、特徴そして検証について説明する。
172
Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources, 4; Measurement of pressure wave response and microbubble effect on mitigation in mercury target at J-PARC
粉川 広行; 直江 崇; 二川 正敏; 羽賀 勝洋; 涌井 隆; 原田 正英; 高田 弘
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(7), p.733 - 741, 2017/07
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
J-PARCの核破砕中性子源では、中性性ビームを生成するために水銀ターゲットシステムを運転している。水銀ターゲットでは、大強度のパルス陽子ビームが入射することによって水銀の急激な発熱により圧力波が発生する。圧力波によって、水銀を内包するターゲット容器に繰返し応力だけでなくキャビテーション損傷を引き起す。圧力波を低減することは、ターゲット容器の寿命を保つ上で非常に重要な課題である。我々は、微小気泡を水銀中に注入し、圧力波を低減する技術の開発を行っており、今回、微小気泡発生器を水銀ターゲット容器に実装し、圧力波により励起されるターゲット容器の変位速度をその場診断装置で測定し、陽子ビーム条件や微小気泡の効果を調査した。その結果、ターゲット容器の変位速度は微小気泡により減少し、変位速度のピーク値は、気泡の注入量が0.4%, 0.1%の場合、気泡を注入しない場合に比べて各々1/3, 2/3に低減することを明らかにした。
173
Features of Zr-rich corner of the Zr-N-O ternary system by controlled low-pressure oxidation and thermodynamic analysis
Lam, Do Van*; Do, Thi Mai Dung*; 小川 徹
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(7), p.784 - 794, 2017/07
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
Zr-N-O三元系のZr過剰領域の特徴を明らかにするために、金属ジルコニウムに窒化と低酸素分圧酸化とを施した。低酸素分圧はMo/MoO$$_{2}$$あるいはCu$$_{2}$$O/CuOのREDOX対を用いることで発生させた。処理後の資料はX線回折、金相観察、EPMAにより特性を把握した。実験結果を副格子モデルを用いた熱力学的解析と組み合わせることで、1373Kにおける三元系等温図を作成した。
174
Probing surface distributions of $$alpha$$ clusters in $$^{20}$$Ne via $$alpha$$-transfer reaction
福井 徳朗; 谷口 億宇*; 須原 唯広*; 延与 佳子*; 緒方 一介*
Journal of Physics; Conference Series, 863(1), p.012036_1 - 012036_3, 2017/07
Direct evidence of the $$alpha$$-cluster development has not been obtained yet although it was carried out a number of experimental studies attempting to extract the information of the clustering. We aim to verify the development of the $$alpha$$-cluster structure from observables. As a first application, it is argued how to extract the spatial information of the cluster structure of $$^{20}$$Ne through the cross section of $$^{16}$$O($$^6$$Li,$$d$$)$$^{20}$$Ne. For the analysis of the transfer reaction, we work with the coupled-channels Born approximation (CCBA) approach, in which the breakup effects of $$^6$$Li are taken into account by means of the continuum-discretized coupled-channels method (CDCC). The microscopic cluster model (MCM) with the generator coordinate method (GCM) is adopted to calculate the $$alpha$$-$$^{16}$$O wave function. We show that our calculation gives a significant improvement of the prediction on the transfer cross section to be consistent with experimental data. It is found that the surface region of the cluster wave function is sensitive to the cross section.
175
Spin wave dispersion just above the magnetic order-order transition in the metallic antiferromagnet Mn$$_{3}$$Pt
井深 壮史*; 横尾 哲也*; 伊藤 晋一*; 蒲沢 和也*; 中村 充孝; 今井 基晴*
Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012017_1 - 012017_6, 2017/07
非弾性中性子散乱実験を用いて秩序-秩序転移点直上における金属反強磁性体Mn$$_{3}$$Ptのスピン波を調べ、結晶主軸方向に沿ったスピン波の分散は400Kにおいて等方的であることを見出した。これらの実験結果は、温度上昇によるスティフネス定数の大幅な減少を示すものであり、Mn$$_{3}$$Ptが有する磁気モーメントの遍歴性を示唆するものである。
176
High-precision mass analysis of RI sample for cross-section measurements
中村 詔司; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修
KURRI Progress Report 2016, P. 66, 2017/07
ImPACTプロジェクトの分担研究において、放射化法による$$^{135}$$Cs中性子捕獲断面積測定に使用する試料として$$^{137}$$Cs標準溶液中に含まれる$$^{135}$$Csの利用を考えて、$$^{137}$$Cs溶液の高精度の質量分析を行なった。わずか10Bq(pgオーダー)の$$^{137}$$Cs溶液を分析し、不純物として含まれている$$^{135}$$Csを確認するとともに、$$^{135}$$Csと$$^{137}$$Csの同位体比を0.5%の精度で導出することができた。
177
非定常電気泳動とEPMAによるコンクリート中の塩化物イオン拡散係数の迅速測定
荻野 正貴*; 大脇 英司*; 白瀬 光泰*; 中山 雅
コンクリート工学年次論文集(DVD-ROM), 39(1), p.703 - 708, 2017/07
塩化物イオンの拡散係数はコンクリートの耐久性を評価する重要な指標であるが、耐久性の高いコンクリートは物質透過抵抗性に優れるため、測定に時間を要する。著者らは非定常の電気泳動操作にEPMAを組み合わせた迅速法について検討した。浸入した塩化物イオンについて、浸入範囲と濃度分布を求め、塩化物イオンの分布から電気泳動が主たる輸送機構ではないと判断される浸入範囲を除外し、Nernst-Planckの式により拡散係数を求めた。この拡散係数は、塩水浸せき試験により得られる値とほぼ同等である。従来の試験と比較し、試験期間を1$$sim$$2割程度に短縮できる可能性があることが確認できた。
178
Effects of grain size on ultrasonic attenuation in type 316L stainless steel
Wan, T.; 直江 崇; 涌井 隆; 二川 正敏; 大林 寛生; 佐々 敏信
Materials, 10(7), p.753_1 - 753_17, 2017/07
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
A lead bismuth eutectic (LBE) spallation target will be installed in the Target Test Facility (TEF-T) in the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The spallation target vessel filled with LBE is made of type 316 stainless steel. However, various damages, such as erosion/corrosion damage and liquid metal embrittlement caused by contact with flowing LBE at high temperature, and irradiation hardening caused by protons and neutrons, may be inflicted on the target vessel, which will deteriorate the steel and might break the vessel. To monitor the target vessel for prevention of an accident, an ultrasonic technique has been proposed to establish off-line evaluation for estimating vessel material status during the target maintenance period. Basic R&D must be carried out to clarify the dependency of ultrasonic wave propagation behavior on material microstructures and obtain fundamental knowledge. As a first step, ultrasonic waves scattered by the grains of type 316 stainless steel are investigated using new experimental and numerical approaches in the present study. The results show that the grain size can be evaluated exactly and quantitatively by calculating the attenuation coefficient of the ultrasonic waves scattered by the grains. The results also show that the scattering regimes of ultrasonic waves depend heavily on the ratio of wavelength to average grain size, and are dominated by grains of extraordinarily large size along the wave propagation path.
179
Room-temperature creep tests under constant load on a TRIP-aided multi-microstructure steel
土田 紀之*; Nagahisa, N.*; Harjo, S.
Materials Science and Engineering A, 700, p.631 - 636, 2017/07
 パーセンタイル:100(Nanoscience & Nanotechnology)
This study investigated room-temperature creep tests using a low-carbon TRIP steel to clarify the TRIP effect on tensile deformation behavior under constant load. Nominal strain and strain rate increased with an increase in applied stress and those were almost stagnated at holding times of about $$3.0 times 10^4$$ s. The volume fractions of deformation-induced martensite ($$alpha'$$) at a given true strain obtained from constant load creep tests were larger than those from tensile tests. From the in situ neutron diffraction experiments during the constant load creep tests, the phase strain of the austenite ($$gamma$$) phase in the creep tests was found to be larger than that in the tensile tests at the same applied stress. This means that the phase strain or true stress of the $$gamma$$ phase in the TRIP steel was associated with the difference in the volume fraction of $$alpha'$$ between the creep and the tensile tests.
180
福島の環境回復に向けた取り組み,3; 環境放射線モニタリング調査・評価技術の開発
眞田 幸尚
日本原子力学会誌, 59(7), p.418 - 422, 2017/07
東京電力福島第一原子力発電所事故後行われてきた環境中での放射線モニタリングについて概説するとともに、代表的なモニタリングの結果例である有人ヘリコプターを用いた航空機モニタリング及び人手でサーベイメータを用いて行われている地上モニタリングについて紹介し、相互比較を行った例を示す。また、新たな技術開発例として無人機の活用例と課題について説明する。
181
EBSD解析によるステンレス鋼の疲労損傷検出; EBSDパターンクオリティの適用性
黒田 雅利*; 釜谷 昌幸*; 山田 輝明*; 秋田 貢一
日本機械学会論文集(インターネット), 83(852), p.17-00072_1 - 17-00072_7, 2017/07
これまでに、電子後方散乱回折(EBSD)測定により得られる結晶方位データを解析することで得られる平均局所方位差(Averaged Local Misorientation, Mave)(Kamaya, 2009)とオーステナイト系ステンレス鋼の低サイクル疲労の損傷量との間に相関があることを報告している。ここでは、実用上の観点から、Maveと、市販ソフトウエアで得られるイメージクオリティ(Image Quality: IQ)とを比較することで、IQの疲労損傷評価に対する適用性について検討し、各パラメータの有用性と特徴を明らかにした。また、X線回折(X-Ray Diffraction: XRD)測定も実施し、得られたXRDデータとIQ値分布とを比較することで、疲労損傷の蓄積に伴うIQ値分布の変化はすべり変形によりもたらされたことを示した。
182
Oxide-metal ratio dependence of central void formation of mixed oxide fuel irradiated in fast reactors
生澤 佳久; 前田 宏治; 加藤 正人; 宇埜 正美*
Nuclear Technology, 199(1), p.83 - 95, 2017/07
照射挙動解析コードの計算結果に基づき、高速実験炉常陽で照射されたB14照射試験燃料のPIE結果から得られた組織変化のO/M比依存性について評価した。解析の結果、定比組成の酸化物燃料の組織変化は、低O/M比の酸化物燃料と比べ燃料温度が低いにもかかわらず、組織変化が進展していた。これは、以下のように考えられる。第一に、定比組成の燃料は熱伝導が高いため、燃料温度が低下する。第二に高い酸素ポテシャルによりUO$$_{3}$$の蒸気圧が高くなり、ポア移動速度が速くなったものと考えられる。加えて、本解析結果は、中心空孔径は燃料温度だけでなく蒸気圧にも強く依存すること示した。
183
Chromaticity effects on head-tail instabilities for broadband impedance using two particle model, Vlasov analysis, and simulations
Chin, Y. H.*; Chao, A. W.*; Blaskiewicz, M. M.*; 菖蒲田 義博
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 20(7), p.071003_1 - 071003_18, 2017/07
ビームが、加速器の構造物を通過すると電磁場(ウェイク)が立ち、それがビームに影響を及ぼす。今回は、短時間でウェイクが減衰する単バンチビームの不安定性の理論とシミュレーションの考察を行った。理論的アプローチには、ビームを2粒子で単純化した2粒子モデルとVlasov方程式を使ったより精密なものが知られている。ウェイクとして、ビームの内部だけ一定値をとる台形波を仮定すると、どちらの理論的アプローチでも、不安定なビームの振幅増大率は、ウェイクの強度とビームの色収差を共に無次元化した量のみの関数で一般的に記述できること証明し、理解を進めた。さらに、粒子シミュレーションでも裏付けをした。ウェイクを台形波で近似するのは、大胆に思われるが、一般のウェイクでもバンチ内に限れば、ほぼ台形的な振る舞いをする。実際、より複雑なLEPのインピーダンスモデルを入力にビーム振幅の増大率をVlasov方程式を解いて求めると、この台形波をフーリエ変換して求めたインピーダンスを入力にして求めたビーム振幅の増大率とほぼ同じ振る舞いをすることが確認できた。
184
Theory of spin hydrodynamic generation
松尾 衛*; 大沼 悠一; 前川 禎通
Physical Review B, 96(2), p.020401_1 - 020401_5, 2017/07
 被引用回数:2 パーセンタイル:11.07(Physics, Condensed Matter)
流体運動によるスピン流生成現象を理論的に調べた。量子運動論的理論に基いて流体の渦度と結合するスピン拡散方程式を導き、層流及び乱流の渦度勾配からスピン流が生成されることを示した。また、生成されたスピン流は逆スピンホール電圧の測定から検出されることと、層流及び乱流における電圧が、それぞれ流速及び流速の二乗に比例するという理論予測を示した。本研究は、流体スピントロニクスという分野を切り拓くと期待される。
185
Magnetic structure and dispersion relation of the $$S$$=1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in a transverse magnetic field
松田 雅昌*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; Ma, J.*; Agrawal, H.*; Hong, T.*; Pajerowski, D. M.*; Copley, J. R. D.*; 奥西 巧一*; 森 道康; et al.
Physical Review B, 96(2), p.024439_1 - 024439_8, 2017/07
BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ consists of Co chains, in which Co$$^{2+}$$ ion carries a fictitious spin $$frac{1}{2}$$ with Ising anisotropy. We performed elastic and inelastic neutron scattering experiments in BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in magnetic field perpendicular to the $$c$$ axis which is the chain direction. With applying magnetic field along the $$a$$ axis at 3.5 K, the antiferromagnetic order with the easy axis along the $$c$$ axis, observed in zero magnetic field, is completely suppressed at 8 T, while the magnetic field gradually induces an antiferromagnetic order with the spin component along the $$b$$ axis. We also studied magnetic excitations as a function of transverse magnetic field. The lower boundary of the spinon excitations splits gradually with increasing magnetic field. The overall feature of the magnetic excitation spectra in magnetic field is reproduced by the theoretical calculation based on the spin $$frac{1}{2}$$ $$XXZ$$ antiferromagnetic chain model, which predicts that the dynamic magnetic structure factor of the spin component along the chain direction is enhanced and that along the field direction has clear incommensurate correlations.
186
Emergent Weyl fermion excitations in TaP explored by $$^{181}$$Ta quadrupole resonance
安岡 弘志; 久保 徹郎*; 岸本 恭来*; Kasinathan, D.*; Schmidt, M.*; Yan, B.*; Zhang, Y.*; 籐 秀樹*; Felser, C.*; Mackenzie, A. P.*; et al.
Physical Review Letters, 118(23), p.236403_1 - 236403_6, 2017/07
 被引用回数:1 パーセンタイル:21.98(Physics, Multidisciplinary)
$$^{181}$$Ta四重極共鳴(NQR)法を用いてワイル半金属TaPの微視的磁気特性を調べた。核スピン$$I$$=7/2のTa核におけるエネルギー準位の四極子分裂間の遷移に基づく3つのゼロ磁場NQR信号を見出した。四重極結合定数$$nu_Q$$= 19.250MHz、および電場勾配の非対称パラメータ$$eta$$= 0.423は理論計算とよく一致する。磁気励起を調べるために、$$f_2$$線($$pm 5/2 leftrightarrow pm 3/2$$遷移)のスピン格子緩和率($$1/T_1T$$)の温度依存性を測定した。異なる緩和プロセスを有する2つの領域が存在することを見出した。$$T$$*$$approx$$30K以上においては、温度に依存する軌道超微細結合とワイルノードによる磁気励起に起因する($$1/T_1T)propto T^2$$の振る舞いが見出された。$$T$$*の下では、緩和は、($$1/T_1T$$)=定数のKorringaプロセスによって主に支配されるが、我々の実験データを再現するためには$$T^{-1/2}$$の依存性を含まなければならない。我々は、Ta-NQRがバルクワイルlフェルミオンとそれらの励起のための新規プローブであることを示す。
187
Spin-orbital correlated dynamics in the spinel-type vanadium oxide MnV$$_{2}$$O$$_{4}$$
松浦 慧介*; 佐賀山 基*; 上原 周*; 新居 陽一*; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; Ji, S.*; 阿部 伸行*; 有馬 孝尚*
Physical Review Letters, 119(1), p.017201_1 - 017201_6, 2017/07
 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)
We investigate the magnetic dynamics in the spinel-type vanadium oxide MnV$$_2$$O$$_4$$. Inelastic neutron scattering around 10 meV and a Heisenberg model analysis have revealed that V$$^{3+}$$ spin-wave modes exist at a lower-energy region than previously reported. The scattering around 20 meV cannot be reproduced with the spin-wave analysis. We propose that this scattering could originate from the spin-orbital coupled excitation. This scattering is most likely attributable to V$$^{3+}$$ spin-wave modes, entangled with the orbital hybridization between $$t_{2g}$$ orbitals.
188
Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL through benchmark analyses with FAVOR
Li, Y.; 宇野 隼平*; 勝山 仁哉; Dickson, T.*; Kirk, M.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07
Probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed by the Japan Atomic Energy Agency to evaluate failure frequencies of Japanese reactor pressure vessels (RPVs) during pressurized thermal shock (PTS) events base on Japanese data and Japanese methods published for or prescribed in the Japanese regulations and standards. To verify this code, benchmark analyses were carried out with FAVOR code which was developed in United States and has been utilized in nuclear regulation. Through the benchmark analyses, the applicability of PASCAL in failure frequency evaluation of Japanese RPVs was confirmed with great confidence. The outline of PASCAL, the benchmark analysis conditions and results are provided in this paper.
189
Probabilistic fracture mechanics analysis models for Japanese reactor pressure vessels
Lu, K.; 勝山 仁哉; 宇野 隼平; Li, Y.
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07
Probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed by Japan Atomic Energy Agency for structural integrity assessments of reactor pressure vessels (RPVs) by considering the inherent probabilistic distributions of various influence factors. For practical applications, several evaluation models are improved, and have been implemented into the current PASCAL code. In this paper, the improvements of PASCAL are introduced firstly, such as the evaluation method for underclad cracks, treatments of the complicated welding residual stress distribution, and evaluation models for the warm pre-stressing effect. In addition, the effects of these improvements on failure probability or failure frequency of RPVs are investigated by performing PFM analyses for domestic RPVs using PASCAL. From the analysis results, the effects of the improved evaluation models are discussed.
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Guideline on probabilistic fracture mechanics analysis for Japanese reactor pressure vessels
勝山 仁哉; 小坂部 和也*; 宇野 隼平; Li, Y.; 吉村 忍*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/07
確率論的破壊力学(PFM)に基づく構造健全性評価手法は、経年劣化に関連する様々な因子の確率分布を考慮して原子炉圧力容器(RPV)の破損頻度を評価できる合理的な手法である。我々は、中性子照射脆化や加圧熱衝撃事象(PTS)を考慮してRPVの破損頻度を評価するPFM解析コードPASCALを開発してきた。また我々は、国内におけるPFMの適用性向上を図るため、破壊力学に関する知識を有する解析者がそれを参照することでPFM解析を行い亀裂貫通頻度を評価できるよう、標準的解析要領を整備した。本要領は、本文、解説及び付属書で構成されており、PFM解析に関する技術的根拠や最新知見が取りまとめられたものになっている。本論では、本要領の概要について述べるとともに、本要領とPTS評価に関する国内データベースに基づき得られた国内モデルRPVに対する破損頻度の評価結果について述べる。
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A Study for evaluating local damage to reinforced concrete panels subjected to oblique impact of deformable projectile
西田 明美; 太田 良巳*; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07
剛飛翔体の衝突に伴う構造物の局部破壊については、その破壊様式に応じて 多くの評価式が提案されている。既往の評価式は、構造物に対して垂直に衝突する実験から導かれた実験式が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、実験結果およびシミュレーション結果に基づき斜め衝突に対する評価式を提案することを目的とする。本論文では、既往の衝撃実験結果のシミュレーション解析により妥当性が確認されたシミュレーション手法を用いて、柔飛翔体の斜め衝突を受ける鉄筋コンクリート版の局部損傷シミュレーションを実施し、衝突角度の違いによる局部損傷の低減効果について得られた知見を報告する。
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Closed-form stress intensity factor solutions for deep surface cracks in cylinders subjected to global bending
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Shim, D. J.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
Materials made of alloy 82/182/600 used in pressurized water reactors are known to be susceptible to primary water stress corrosion cracking. The depth, ${it a}$, of flaws due to primary water stress corrosion cracking can be larger than the half of crack length ${it c}$, which is referred to as cracks with large aspect ratios. The stress intensity factor solution for cracks plays an important role to predict crack propagation and failure. However, Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code does not provide the solutions for cracks with large aspect ratios. This paper presents the stress intensity factor solutions for circumferential surface cracks with large aspect ratios in cylinders under global bending loads. Finite element solutions were used to fit closed-form equations with influence coefficients ${it G}$gb. The closed-form solutions for coefficient ${it G}$gb were developed at the deepest points and the surface points of the cracks with aspect ratios ranged from 1.0 to 8.0.
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Study on the relationship between interaction factors and stress intensity factor for elliptical flaws
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07
The interaction of multiple flaws in close proximity to one another may increase the stress intensity factor of the flaw in structures and components. This interaction effect is not distributed uniformly along the crack front. For instance, the strongest interaction is generally observed at the point closest to a neighboring flaw. For this reason, the closest point shows a higher value of the stress intensity factor than all other points in some cases, even if the original value at the point of the single flaw is relatively low. To clarify the condition when the closest point shows the maximum stress intensity factor, we investigated the interaction of two equal elliptical flaws in an infinite model subjected to remote tension loading. The stress intensity factor of the elliptical flaws was obtained be performing finite element analysis of a linear elastic solid. The results indicated that the interaction factors along the crack front can be expressed by a simple empirical formula. Finally, we show the relationship between geometrical features of the flaw and the stress intensity factor at the closest point.
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Closed-form stress intensity factor solutions for deep surface cracks in plates
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Xu, S.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/07
Materials made of alloy 82/182/600 used in light-water reactors are known to be susceptible to stress corrosion cracking. It is known that the depth ${it a}$ of some cracks due to primary water stress corrosion cracking is larger than the half of crack length ${it c}$. The stress intensity factor solution for cracks plays an important role to predict crack propagation and failure. However, Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code does not provide the solutions for cracks with large aspect ratios. In this study, closed-form stress intensity factor influence coefficients for deep surface cracks in plates are discussed. The crack tip stress distribution was represented by a fourth degree polynomial equation. Influence coefficient tables obtained by using finite element analysis in previous studies were used for curve fitting. The closed-form solutions for the coefficient were developed at the surface points, the deepest points, and the maximum points of the cracks with aspect ratios ranged from 1.0 to 8.0.
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Experimental demonstration of failure modes on bellows structures subject to internal pressure
安藤 勝訓; 矢田 浩基; 月森 和之; 一宮 正和*; 安濃田 良成*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 11 Pages, 2017/07
本研究では、設計基準を超えた状況におけるベローズ構造の限界圧力評価法を開発するためベローズ構造の耐圧破壊試験と有限要素解析を行った。内圧試験は、室温下でベローズ試験体に加圧された水を供給することにより行い、漏えいが観察されるまで加圧した。ガードパイプ付き0.5mm厚ベローズ試験体の最大圧力はガードパイプなしの試験体の最大圧力よりも大きく、ベローズ構造が大きく膨らみ延性破損が観察された。一方、0.5mm厚のガードパイプなしの試験体では、ベローズの初期設定条件にかかわらず、局部破損が確認された。1.0mmの厚さのベローズ試験体では、1層および2層ベローズの両方で延性破損が観察された。すべての試験で得られた最大圧力は、EJMA標準によるインプレーン不安定性に基づく設計圧力の制限の推定結果より約10倍大きかった。しかし、試験で確認された3つの破壊モードは、複雑な変形挙動を伴うため通常の有限要素法解析で模擬することは難しくため、いくつかの限界圧力の評価手順を適用し試験結果の対比を整理した。
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Failure mode of ED and AD type head plates subject to convex side pressure
矢田 浩基; 安藤 勝訓; 月森 和之; 一宮 正和*; 安濃田 良成*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07
FBRの1次冷却材と2次冷却材とのバウンダリを構成する中間熱交換器の鏡板は、重大事故シナリオの検討において重要な部位である。本研究では、重大事故シナリオの検討に資する鏡板の限界圧力評価法を開発するために、2種類の鏡板に対して、中高面に圧力を負荷した限界圧力試験及びFEA解析を行った。その結果、中高面に圧力を受ける鏡板の破損モードは、変形による鏡板端部での曲げ及び曲げ戻し挙動によって引き起こされる周方向の板厚貫通亀裂であることが明らかとなった。
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Verification methodology and results of probabilistic fracture mechanics code PASCAL
眞崎 浩一; 宮本 裕平*; 小坂部 和也*; 宇野 隼平*; 勝山 仁哉; Li, Y.
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
国内の原子炉圧力容器を対象とした加圧熱衝撃事象時の破損頻度評価を行うため、確率論的破壊力学(PFM)解析コードPASCALが整備されている。一般的に、PFM解析コードは試験との比較等を通じた機能確認を行うことができないことから、その信頼性確認は困難である。本論文では、PFM解析コードの信頼性確認に係る方法を示すとともに、解析コードに含まれた確率変数、アルゴリズムや解析機能に関する検証を実施し、解析コードの有効性を明らかにした。
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Core seismic experiment and analysis of full scale single model for fast reactor
山本 智彦; 北村 誠司; 岩崎 晃久*; 松原 慎一郎*; 岡村 茂樹*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07
高速炉の地震時における炉心群振動挙動を把握するため、炉心の流体構造連成、鉛直方向変位(跳び上がり)を含めた地震時炉心の3次元群振動挙動を評価するための炉心耐震解析手法を構築した。また、実寸大単体、1/1.5縮尺群体系、1/1.5縮尺列体系、1/2.5縮尺多数体系と、段階的に検証データを取得するための振動試験を実施し、開発した3次元炉心群振動解析コード(REVIAN-3D)の比較検証を実施した。本論文は、実寸大単体試験の結果及びこの試験結果を用いた炉心耐震解析手法の検証結果をまとめたものである。高速炉炉心は、下部支持板に自立した数百の炉心構成要素で構成されており、それぞれは微小な隙間を持って流体中に配置されている。炉心構成要素は熱伸びとスウェリングの影響を回避するため、鉛直方向変位を拘束するための支持を持っていない。近年、日本では想定される地震動が大きくなり、鉛直方向の地震動が重力加速度を超えることで、炉心構成要素の鉛直方向変位(跳び上がり)と水平方向変位を同時に考慮する必要が生じた。この3次元振動挙動は、周囲冷却材からの流体力や周囲構造物との干渉の影響を受ける。
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Fracture toughness evaluation of neutron-irradiated reactor pressure vessel steel using miniature-C(T) specimens
Ha, Y.; 飛田 徹; 高見澤 悠; 西山 裕孝
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 5 Pages, 2017/07
圧力容器鋼の破壊靱性評価へのミニチュアC(T)試験片の適用性を調べるため、中性子照射された圧力容器鋼材のシャルピー試験片からミニチュアC(T)試験片を加工するとともに破壊靱性試験に供し、参照温度$$T_{o}$$を評価した。その結果、ミニチュアC(T)試験片で得られる$$T_{o}$$は疲労予亀裂入りシャルピー型破壊靭性試験片から得られる値とよく一致すること、ミニチュアC(T)試験片から得られる1T-C(T)相当の破壊靱性値のばらつきは疲労予亀裂入りシャルピー型破壊靭性試験片等から得られるものと大差が無いこと、参照温度$$T_{o}$$とシャルピー吸収エネルギー41Jレベルの延性脆性遷移温度の関係は、米国データのばらつきの範囲内にあることが明らかになった。
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Development and validation of evaluation method on hypothetical total instantaneous flow blockage in sodium-cooled fast reactors and its application to a middle size SFR
深野 義隆
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07
既往研究では、SAS4Aコードを用いた仮想的燃料集合体入口瞬時完全閉塞(HTIB)事象の評価が実施されているが、本研究ではSAS4Aコードに出力制御系モデルを追加するとともに、改良したSAS4Aコードを用いて「もんじゅ」のHTIB事象の評価を実施した。出力制御系を考慮した結果、出力領域中性子束高、または遅発中性子検出法によって原子炉は安全にシャットダウンされることを明らかにした。したがって、既往研究におけるHTIB事象の影響は流量減少時反応度抑制機能喪失事象と比較して非常に小さいという結論が本研究によって強く支持された。さらに、本研究では、HTIB事象を模擬した炉内試験を用いてSAS4Aコードの妥当性確認を行った。これによってSAS4AコードをHTIB事象の影響評価に適用することの妥当性がさらに高められた。