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1
Modeling watershed-scale $$^{137}$$Cs transport in a forested catchment affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident
Wei, L.*; 木内 豪*; 吉村 和也; Velleux, M. L.*
Journal of Environmental Radioactivity, 171, p.21 - 33, 2017/05
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
This study developed a watershed $$^{137}$$Cs migration model on the basis of the Two-Dimensional Runoff, Erosion, and Export model (TREX) framework and was applied in a forested catchment in Fukushima. This model considered the conditions of $$^{137}$$Cs field loss from the vegetation layer and downward movement in soil, two $$^{137}$$Cs distribution phases in water, and multiple solid particle classes. The model represented observed $$^{137}$$Cs transport well. Our simulations show that the $$^{137}$$Cs was transported from the catchment by clay, silt, and sand at a ratio of 17:70:13. The source of transported $$^{137}$$Cs is estimated to originate from hillside and areas near the river bank, and the accumulation of $$^{137}$$Cs was also evaluated.
2
Investigation of Zircaloy-2 oxidation model for SFP accident analysis
根本 義之; 加治 芳行; 小川 千尋; 近藤 啓悦; 中島 一雄*; 金沢 徹*; 東條 匡志*
Journal of Nuclear Materials, 488, p.22 - 32, 2017/05
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
これまでにジルカロイ2被覆管の熱天秤による空気中酸化試験を行ったが、本研究ではそのデータに基づいて使用済み燃料プール(SFP)事故時の被覆管の酸化挙動の解析に適用可能な酸化モデルの構築を行った。その検証にあたり長尺被覆管の酸化試験に関して当該酸化モデルを適用した数値流体解析を行った。酸化試験はSFP事故を模擬した空気流量条件中で高温の温度勾配を付与して実施した。構築した酸化モデルを適用した解析は酸化試験での被覆管表面の酸化皮膜及び多孔質な酸化層の成長をよく再現し、酸化モデルの妥当性が確認できた。本研究の試験条件の範囲では空気流量条件の酸化挙動への影響は明らかには見られなかった。
3
Benchmark study of the recent version of the PHITS code
岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松田 規宏; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(5), p.617 - 635, 2017/05
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.88を用いて、核反応による粒子生成断面積、中性子輸送計算、電磁カスケード等に対する58ケースのベンチマーク計算を実施した。本稿では、このうち特徴的な結果を示した22のケースについて詳細に報告する。ベンチマーク計算の結果、100MeV以上の陽子、中性子、重イオン等の入射反応や電磁カスケードについては、PHITSによる計算結果は実験値を概ね再現した。一方、100MeV未満の粒子入射反応は、PHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4の適用範囲外のエネルギー領域であるため、再現性が悪いことが確認された。また、100MeV以上の陽子入射反応のうち、核分裂成分の収率に対して、蒸発モデルGEMの高エネルギー核分裂過程の取り扱いの問題から実験値を再現しない場合があった。これらの課題は、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むこと等で改善していく予定である。以上のように、本研究でPHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、今後の効率的な改善に重要な指針を得ることができた。
4
Preliminary assessment of the highest potential transmissivity of fractures in fault zones by core logging
石井 英一
Engineering Geology, 221, p.124 - 132, 2017/04
 パーセンタイル:100(Engineering, Geological)
断層帯に関する既往の水理力学的研究によると、引張性/ハイブリッド性のダメージゾーン亀裂を伴わない断層帯は非常に脆性的な様式での断層運動を経験していない可能性が高く、断層帯中の亀裂の潜在的な最大透水量係数は10$$^{-8}$$m$$^{2}$$/s以下である可能性が高いことが想定される。本研究はこの想定を検証するために、断層帯中のダメージゾーン亀裂の破壊モード(引張性/ハイブリッド性/せん断性)と断層帯中の亀裂の最大透水量係数の関係を、幌延の珪質泥岩中のボーリング孔データ(コア観察結果と流体電気伝導度検層結果)から検討した。引張性/ハイブリッド性のダメージゾーン亀裂を伴わない断層帯の96%(35/36)は流体電気伝導度検層によって断層帯中に検出されるフローアノマリーの透水量係数は10$$^{-8}$$m$$^{2}$$/s以下であった。この結果は先述の想定を支持する。
5
Energy-resolved small-angle neutron scattering from steel
大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 高田 慎一; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*
Journal of Applied Crystallography, 50(2), p.334 - 339, 2017/04
 パーセンタイル:100(Chemistry, Multidisciplinary)
Recent progress of pulsed neutron sources has enabled energy-resolved analysis of neutron attenuation spectra, which include information on neutron scattering. In this study, a new analysis technique for small-angle neutron scattering (SANS) is demonstrated. A clear difference is observed in the neutron attenuation spectra between steels with different nanostructures; this difference can be understood as arising from attenuation due to SANS. The neutron attenuation spectra, calculated from the corresponding SANS profiles, agree well with the experimentally observed attenuation spectra. This result indicates that measurement of neutron attenuation spectra may enable the development of a novel experimental technique, i.e. energy-resolved SANS (ESANS).
6
Characteristics of radio-cesium transport and discharge between different basins near to the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant after heavy rainfall events
佐久間 一幸; 北村 哲浩; Malins, A.; 操上 広志; 町田 昌彦; 森 康二*; 多田 和広*; 小林 嵩丸*; 田原 康博*; 登坂 博行*
Journal of Environmental Radioactivity, 169-170, p.137 - 150, 2017/04
 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
福島第一原子力発電所周りの流域について水の流れと土砂の輸送による放射性セシウムの再分布を理解するために流域モデリングを実施した。懸濁態と溶存態形態の放射性セシウム移行を計算するために、既往の3次元水理地質モデルを用いた水・土砂モデルを拡張した。2011年9月の台風Rokeと2013年9つの出水時を含む2013年をシミュレーションした。2013年の勢力の強い台風Man-yiと台風Wiphaは放射性セシウムの再分布引き起こした。2013年の9つの出水時に関して$$^{137}$$Cs流出量を計算した結果、観測値をよく再現した。堆積は主に氾濫原や流域下流部の河道が広がるところやダム湖で起こった。5つの流域間での$$^{137}$$Cs流出比の違いは流域内での初期フォールアウトの空間分布やダム湖の存在の有無、土地利用の違いによる河川への供給量の違いによって説明された。これらのシミュレーション結果は環境回復を支援するにあたり、将来の放射性物質の再分布を評価することが可能である。
7
Thermodynamic evaluation of the solidification phase of molten core-concrete under estimated Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident conditions
北垣 徹; 矢野 公彦; 荻野 英樹; 鷲谷 忠博
Journal of Nuclear Materials, 486, p.206 - 215, 2017/04
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
The solidification phases of molten core-concrete under the estimated molten core-concrete interaction (MCCI) conditions in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Unit 1 were predicted using the thermodynamic equilibrium calculation tool in order to contribute toward the 1F decommissioning work and to understand the accident progression via the analytical results for the 1F MCCI products. We showed that most of the U and Zr in the molten core-concrete forms (U,Zr)O$$_{2}$$ and (Zr,U)SiO$$_{4}$$, and the formation of other phases with these elements is limited. However, the formation of (Zr,U)SiO$$_{4}$$ requires a relatively long time. Therefore, the formation of (Zr,U)SiO$$_{4}$$ is limited under quenching conditions. The solidification phenomenon of the crust under quenching conditions and that of the molten pool under thermodynamic equilibrium conditions in the 1F MCCI progression are discussed.
8
Ultra-high temperature tensile properties of ODS steel claddings under severe accident conditions
矢野 康英; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 大塚 智史; 井上 利彦; 加藤 章一; 古川 智弘; 上羽 智之; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 487, p.229 - 237, 2017/04
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
シビアアクシデント時におけるODS鋼被覆管とラッパ管材料の引張特性を調べることを目的に、室温から融点近傍の1400$$^{circ}$$Cまでの引張試験を実施した。900$$sim$$1200$$^{circ}$$Cまでの超高温での引張特性は他の炉心材料と比較し優れた特性を有していたが、それ以上の超高温温度域になると急激な特性低下が認められた。この強度低は、$$gamma$$/$$delta$$変態を伴って、変形メカニズムが伸びの低下を伴う粒界すべりに変化することに起因すると考えられる。一方、12Cr-ODS鋼とFeCrAl-ODS鋼では、1200$$^{circ}$$C以上でも急激な低下は生じず、高い強度を維持していた。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成25$$sim$$28年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」を含む。
9
Development of stress intensity factors for cracks with large aspect ratios in pipes and plates
Li, Y.; 長谷川 邦夫*; 宇田川 誠
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(2), p.021202_1 - 021202_13, 2017/04
 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)
The stress intensity factors (SIFs) for pipes containing semi-elliptical cracks with large aspect ratios were calculated by finite element analysis. The cracks were circumferential and axial surface cracks inside the pipes. The parameters of the SIFs are crack aspect ratio, crack depth and the ratio of pipe radius to wall thickness. In comparing SIFs for plates and pipes, it can be clarified that SIFs for both plates and thin pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10 are almost the same, and the SIFs for plates are used as a substitute for pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10, where $$t$$ is the pipe wall thickness and $$R_{i}$$ is the inner radius of the pipe. This means that it is not necessary to provide SIF solutions for pipes with $$_{t}/R_{i}$$ $$<$$ 1/10, and it is suggested that number of tables for influence coefficients G values for pipes can significantly reduce.
10
Failure experiments on pipes with local wall thinning subjected to multi-axial loads
Li, Y.; 長谷川 邦夫; 三浦 直樹*; 星野 克明*
Journal of Pressure Vessel Technology, 139(2), p.021203_1 - 021203_7, 2017/04
 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)
原子力配管系の重要な荷重条件は、内圧,曲げ荷重及びねじり荷重である。しかし、これらの荷重条件を全て考慮した減肉配管の破壊評価手法は確立されていない。われわれはこれまでに有限要素法による極限荷重解析により、これらの多軸荷重条件が負荷された場合の局部減肉を有する配管の破壊評価手法を提案した。本研究では、局部減肉を有する炭素鋼小型配管試験体を対象に内圧による引張荷重,曲げ荷重及びねじり荷重を同時に負荷した破壊試験を実施した。これまでに提案した破壊評価手法により予測した破壊荷重は試験結果とよく一致したことから、提案手法の妥当性が確認できた。
11
溶媒抽出法による白金族金属分離に関する最近の研究
成田 弘一*; 鈴木 智也*; 元川 竜平
日本金属学会誌, 81(4), p.157 - 167, 2017/04
 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)
Most of the refineries for platinum group metals (PGMs) in Japan have adopted solvent extraction methods for mutual separation of PGMs. Few effective extractants for industrial use have been found although some industrial processes were established in 1970s. Recently, some compounds have been reported as candidates for practical PGM extractants in addition to new concepts for PGM extraction mechanisms. In this review article, we present well-known PGM recovery processes based on solvent extraction, industrial extractants and their properties, and conventional extraction mechanism for PGMs. Additionally, we discuss recent interesting extraction systems (amide-type compounds and ionic liquid) and then introduce new extraction concepts based on the specific interactions at the outer-sphere of a metal complex in the organic phase.
12
Comparative study of Monte Carlo particle transport code PHITS and nuclear data processing code NJOY for recoil cross section spectra under neutron irradiation
岩元 洋介; 小川 達彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 396, p.26 - 33, 2017/04
 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)
中性子照射による一次はじき出し原子(PKA)が金属中に欠陥を生成するため、PKAスペクトル計算の妥当性を検証することは放射線損傷の評価において重要である。本研究では、評価済核データライブラリーTENDL2015、ENDF/B-VII.1等と粒子・重イオン輸送計算コードPHITSのイベントジェネレータモード及び核データ処理コードNJOYとを組み合わせて、原子炉で使用される代表的な材料のPKAスペクトルを計算し、計算値の相互比較を行った。また、PKAスペクトルの積分値である熱値をPHITSを用いて計算し、核データライブラリーのACEファイルに格納されている値と比較した。その結果、全ての核種に対して、TENDL2015とPHITS及びNJOYを組み合わせて得られたPKAスペクトルの差は小さくなった。また、ENDF/B-VII.1の$$^{72}$$Ge, $$^{75}$$As, $$^{89}$$Y及び$$^{109}$$Agにおける反跳核のエネルギーと角度分布が正しくない、TENDL2015のACEファイルに格納されている熱値は、中性子捕獲反応の$$gamma$$線データが正しくないため、本反応が起こるエネルギー領域で問題があること等が確認された。一方、PHITS+TENDL2015は全ての核種に対してPKAスペクトルや熱値を正しく計算できることがわかった。
13
Fatigue crack growth calculations for two adjacent surface cracks using combination rules in fitness-for-service codes
Lu, K.; Li, Y.
AIMS Materials Science, 4(2), p.439 - 451, 2017/03
If multiple discrete cracks are detected in structural components, the combination rules provided in fitness-for-service (FFS) codes are employed to estimate the remaining lives of the components by fatigue crack growth (FCG) calculations. However, the specific criteria for combination rules prescribed by various FFS codes are different. This paper presents FCG calculations for two adjacent surface cracks in a flat plate using different combination criteria. Three different crack aspect ratios of 0.05, 0.15 and 0.5, and a nominal distance of 5 mm between the two cracks are investigated in the calculations. The results show that the FCG behaviors obtained by various codes are significantly different. In addition, the combination process of the two cracks is found to affect the crack shape development remarkably.
14
有人ヘリコプタを用いた放射線モニタリング
眞田 幸尚; 石崎 梓; 西澤 幸康; 卜部 嘉*
分析化学, 66(3), p.149 - 162, 2017/03
2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、有人のヘリコプタを用いた空からの測定方法が適用されている。本手法自体は、1980年代に日本独自の手法として研究開発されていたものの、事故直後に適用できる状態ではなく、事故後、モニタリングしつつデータ解析手法をルーチン化・最適化を進めてきた。本稿では、事故後体系化した上空からのモニタリング手法及び測定結果についてまとめる。
15
Mineralogical, physical and chemical investigation of compacted Kunigel V1 bentonite in contact with a steel heater in the ABM test package 1 experiment, $"A$sp$"o$ Laboratory, Sweden
笹本 広; 磯貝 武司*; 菊池 広人*; 佐藤 久夫*; Svensson, D.*
Clay Minerals, 52(1), p.127 - 141, 2017/03
 被引用回数:1 パーセンタイル:18.4(Chemistry, Physical)
圧縮ベントナイトは、高レベル放射性廃棄物の安全な処分のため、多くの国々において、人工バリア材の候補として検討されている。SKBは、スウェーデンのエスポにある硬岩研究所において、鉄製のヒータを用いて温度を上げた条件(最大で130$$^{circ}$$C程度)で、種々のベントナイトの安定性を比較するための原位置試験(ABM試験)を実施した。本報告では、日本のベントナイト(クニゲルV1)の試験結果について述べる。XRDやSEM-EDXを用いた鉱物学的調査の結果、ベントナイトの主成分であるスメクタイトが新たな粘土鉱物に変化する様子は認められなかった。しかしながら、鉄製ヒータ近傍のベントナイトには、スメクタイト層間における陽イオン交換(Na型からFe型へ)が生じていた。透水試験や膨潤試験による物理特性調査の結果、鉄製ヒータ近傍のベントナイトにおいても特性変化は生じていなかった。このような結果は、鉄-ベントナイト相互作用による影響範囲は限定的であり、陽イオン交換の発生も部分的であったことに起因すると考えられた。メチレンブルー吸着量測定、陽イオン交換容量および交換性陽イオン量といった化学特性調査の結果、これらのパラメータの水平方向での分布は一様で濃度勾配は認められなかった
16
Maintenance
仲井 悟
Fast Reactor System Design, p.249 - 267, 2017/03
原子力プラントは、寿命中を通して安全性、信頼性および構造健全性を維持する必要がある。このため、設計条件からの逸脱等による熱応力の要因となる急激な温度変化を避けるなどの注意深い運転が必要となる。また、原子力発電所のような巨大複雑システムでは、設計時における寿命中の挙動の予測には不確実性が伴い、プラント寿命期間にわたり安全性、信頼性を設計だけで担保することは難しい。このため、適切な保全活動が必要であるとともに、設計段階における保全への配慮が相対的に大きくなる。特に、新型炉に関しては不確実性が大きいことから、その重要性は一層大きいものになる。このため、巨大複雑システムである原子力発電所の保全の基本を理解した上で、高速炉の特徴を加味した保全についての考え方を学んでほしいと考えている。
17
メスバウアー分光パラメータと密度汎関数法を用いたd,fブロック錯体の結合状態研究
金子 政志
放射化学, (35), p.36 - 39, 2017/03
2016年日本放射化学会賞・奨励賞受賞者の受賞対象研究を紹介した解説記事である。メスバウアー分光パラメータと密度汎関数計算を用いて、鉄錯体のスピン相転移現象やランタノイド・アクチノイドの分離メカニズムを明らかにした研究成果について解説を行った。
18
Development of a correction method for the time-of-flight prompt $$gamma$$-ray analysis
Huang, M.; 藤 暢輔; 海老原 充*; 木村 敦; 中村 詔司
Journal of Applied Physics, 121(10), p.104901_1 - 104901_7, 2017/03
 パーセンタイル:100(Physics, Applied)
A new analytical technique, time-of-flight prompt $$gamma$$-ray analysis, has been developed at the Japan Proton Accelerator Research Complex. In order to apply it to accurate elemental analysis, a set of standard Fe and Au samples were measured to examine the factors which affect the number of detected events. It was found that the main contributing factors included the attenuations of neutrons and $$gamma$$ rays in the sample, live-time ratio of the data acquisition system and signal pile-up correction factor. A simulation model was built for the estimations of neutron and $$gamma$$-ray attenuations. A simple empirical formula was proposed to calculate the signal pile-up correction factor. The whole correction method has proven to be accurate and reliable.
19
Roles of d- and f-orbital electrons in the complexation of Eu(III) and Am(III) ions with alkyldithiophosphinic acid and alkylphosphinic acid using scalar-relativistic DFT calculations
金子 政志; 渡邉 雅之; 宮下 直*; 中島 覚*
Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 17, p.9 - 15, 2017/03
金属イオンの原子価軌道の結合特性の観点から、密度汎関数計算をOドナーであるホスフィン酸とSドナーであるジチオホスフィン酸によるEu(III), Am(III)イオンの錯形成反応に適用した。Sドナー錯体として二つ、Oドナー錯体として四つの幾何異性体の構造最適化を行い、[M(H$$_{2}$$O)$$_{9}$$]$$^{3+}$$に対する錯形成による安定化エネルギーを見積もった。その結果、Oドナー配位子はEu(III)イオンに選択的に配位し、Sドナー配位子はAm(III)イオンに選択的に配位し、実験のAm/Eu選択性を再現した。d,f軌道電子の結合性に着目すると、d軌道電子の結合性に対する寄与はEu, Am錯体のどちらにおいても結合的な特性を持ち、同じ寄与を示した。一方、f軌道電子の寄与は、Eu, Am錯体間で異なり、Sドナー錯体の場合、Euの4f電子は非結合的、Amの5f電子は結合的に振舞うのに対し、Oドナー錯体では、Euの4f電子は結合的、Amの5f電子は反結合的に振舞うことが分かった。この結果から、d軌道電子の結合性は、Eu, Am錯体構造の類似性に、また、f軌道電子の結合性は、Eu, Amイオンの選択性の相違性に起因することが示唆された。
20
Numerical study on modeling of liquid film flow under countercurrent flow limitation in volume of fluid method
渡辺 太郎*; 高田 孝; 山口 彰*
Nuclear Engineering and Design, 313, p.447 - 457, 2017/03
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
蒸気発生器伝熱管内部における気液対向流制限(CCFL)は、特にPWRにおいてLOCA発生時の炉心冷却に重要な影響を及ぼす。本研究では、VOF法を用いた数値計算においてより低コストでCCFL特性の評価精度を向上させることを目的に、CCFL発生時に見られる液膜流をモデル化しVOF法とのカップリングを行った。開発した手法を用い既存実験を模擬した試験解析を実施し、本手法の適用性を評価すると共に、配管下端において液膜流より滴下した液相が再度気相側にエントレイメントされることによりCCFL特性が大きく変化すること明らかにした。
21
除染廃棄物中の放射性セシウム定量方法の検証
横山 薫; 鈴木 敦雄*; 石森 有
Radioisotopes, 66(3), p.117 - 125, 2017/03
放射性セシウム($$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs)で汚染された除染廃棄物はフレコンに収納されている。キャンベラ社製のフレコン濃度測定車は除染廃棄物の放射能測定のために開発された。フレコンバッグは、バックグラウンドの低減のため、フレームに載せられ下側から測定される。フレコン内で、線源の偏在があると、定量誤差が大きくなると推定される。$$gamma$$線の遮へい状況を定量化する手法を提案し、放射能の定量精度が向上可能であることを実証した。
22
福島第一原子力発電所の廃炉と福島復興に向けた挑戦
大道 博行
レーザー研究, 45(3), p.135 - 136, 2017/03
高い放射線強度の中で成立することが求められる福島第一原子力発電所の廃炉に向けた技術開発は当初から困難を極めているが、別の角度から見ると科学技術の粋を集めた、いわば人類の科学技術開発の最前線の一つであると言える。他方、帰還率の低さに代表されるように被災地の復興には未だ課題が山積している。放射線の強度が下がれば人が帰って来るということではなく、事の困難さは多くの識者の指摘のとおりである。災害と事故により作られた最前線という意味で福島第一の廃炉に向けた研究開発の挑戦は、福島復興の使命感と表裏一体の事として取り組むべきことのように思われる。
23
ピコ秒レーザ加工による耐熱FBGセンサ製作と高温産業用プラントへの接着
西村 昭彦; 竹仲 佑介*
スマートプロセス学会誌, 6(2), p.74 - 79, 2017/03
ピコ秒レーザーによる点描加工による耐熱FBGセンサの製作とステンレス配管への実装結果についての成果である。実装には、ナノ銀コロイド接着剤を使用した。耐熱FBGセンサの製作には、ピコ秒パルスレーザーと顕微鏡及び微動ステージの組み合わせにより実施した。ステージの等速運動の制御により、1530nmから1560nmの範囲において、半値全幅2から3nmのライン幅のFBGセンサの製作に成功した。500度を超えるナトリウムループの熱膨張の監視技術として、高速炉の保全はもとより石油化学プラントや製鉄設備など、様々な高温産業プラントの安全性向上に資することができる。
24
A Multiscale Bayesian data integration approach for mapping air dose rates around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant
Wainwright, H. M.*; 関 暁之; Chen, J.*; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 167, p.62 - 69, 2017/02
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
福島第一原子力発電所事故に由来する空間線量率の複数スケールのモニタリングデータの統合を行った。具体的には同時期に測定された歩行サーベイと走行サーベイ、航空機サーベイであり、これらデータは、領域・解像度・精度などの違いの特徴がある。本論文で用いた手法により、これら3つのデータについて統合し、高解像度のマップを広範囲の領域で作ることに成功した。さらにこの研究で、都市部におけるセシウムの分布状況について人間活動に由来する高い不均質性についての情報や、それに伴う多くの測定の食い違いも明らかになった。
25
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破壊様式の検討
青柳 和平; 石井 英一; 石田 毅*
Journal of MMIJ, 133(2), p.25 - 33, 2017/02
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分坑道や立坑、斜坑といったアクセス坑道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。EDZは廃棄体定置後の核種移行経路の一つになると想定されていることから、詳細な性状の把握が求められる。そこで、幌延深地層研究センターを対象として、ボアホール・テレビューア(borehole tereviewer, BTV)観察,コア観察および定期的な透水試験を実施して、EDZの水理・力学特性について検討した。その結果、壁面から0.2から1.0mの範囲まで、坑道掘削に起因して生じた引張割れ目が発達していたことから、EDZは坑道から0.2から1.0mの範囲まで発生したと推定される。これは、破壊様式を考慮した三次元有限要素解析にも整合的であった。坑道掘削直後の坑道周辺岩盤の透水試験の結果から、引張割れ目が発達した領域における透水係数は、その外側領域と比較して3から5オーダー高いものであることがわかった。しかし、その後の2年間は、坑道周辺岩盤の透水係数に顕著な変化は見られなかった。これらのことから、透水性の高いEDZは、坑道掘削により短期的に形成されたものと推定された。
26
核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA技術の研究開発,3; NDA装置設計用中性子輸送コードの評価
前田 亮; 米田 政夫; 飛田 浩; 大図 章; 呉田 昌俊; Bogucarska, T.*; Crochemore, J. M.*; Varasano, G.*; Pedersen, B.*
核物質管理学会(INMM)日本支部第37回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2017/02
原子力機構(JAEA)と欧州共同研究センター(JRC)は、使用済み燃料や次世代型MA燃料などの高線量核物質に適用可能な非破壊測定技術の研究開発を共同で実施している。本研究では、次世代型ダイアウェイ時間差分析法(DDA)の実証装置の設計・開発に用いる中性子輸送コードの信頼性が重要となる。そこで中性子輸送コードの信頼性を評価するために、JRC型DDAを用いたPulsed Neutron Interrogation Test Assembly (PUNITA)とJAEA型DDAを用いたJAEA Active Waste Assay System-Tokai (JAWAS-T)の2つの装置の測定空間内の中性子束分布を測定し、さらにPUNITAでは測定試料のマトリクス内の中性子束分布を測定し、中性子輸送コードによるシミュレーション結果と比較した。本報では、それら試験及びシミュレーション結果と信頼性の評価結果について報告する。
27
標準物質として使用する硝酸プルトニウム溶液の値付けのための定電位クーロメトリーの適用
山本 昌彦; Holland, M. K.*; Cordaro, J. V.*; 久野 剛彦; 駿河谷 直樹
核物質管理学会(INMM)日本支部第37回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2017/02
核物質であるプルトニウムは計量管理、保障措置において最も重要な元素であり、その分析に使用する標準物質には高い信頼性が求められる。本研究では、同位体希釈質量分析に使用する標準物質の候補である試料の値付けのため、米国サバンナリバー国立研究所との共同でファラデーの電気分解則に基づく絶対分析法である定電位クーロメトリーを用いてプルトニウム溶液の分析を実施した。測定装置は、国際規格であるISO12183に準拠するように測定セル及び電極の最適化を図り、国際単位系であるSI単位にトレーサブルとなるように校正を実施した。校正後、装置の精度確認のために測定したプルトニウム標準溶液の値は、表示値と良好な一致を示した。そこで、原子力機構で所有しているウラン・プルトニウム混合酸化物粉末から精製したプルトニウム溶液を測定した。その結果、測定値の不確かさは0.07%以下であり、標準物質としての精度を満足する水準で精密にプルトニウムを定量することができた。
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代替$$^{3}$$He技術のフィールド試験及び評価; HLNB検出器の開発
谷川 聖史; 向 泰宣; 中村 仁宣; 栗田 勉; Henzlova, D.*; Menlove, H. O.*
核物質管理学会(INMM)日本支部第37回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2017/02
ロスアラモス国立研究所は、$$^{3}$$Heガスの世界的な供給不足の課題を受け、その代替中性子検出器として平行平板状のホウ素(B-10)を用いた中性子検出器の開発を進めてきた。この検出器を用いた測定装置であるHLNB(高レベル中性子同時計数カウンター(ボロン))を使用し、実フィールドでの測定試験をプルトニウム転換技術開発施設にて実施した。保障措置分野で代表的なPuの定量測定装置であるHLNCC-II(高レベル中性子同時計数カウンター)の代替装置としてプルトニウムの定量測定ができることを示すため、実際のMOX粉末を用いた測定試験及びHLNCC-IIとの比較測定を実施した。測定試験では検出器の基本性能評価の他、測定の不確かさ評価等を実施した。その結果、保障措置用機器としての適用可能性を確認することができた。
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Development of CdTe pixel detectors combined with an aluminum Schottky diode sensor and photon-counting ASICs
豊川 秀訓*; 佐治 超爾*; 川瀬 守弘*; Wu, S.*; 古川 行人*; 梶原 堅太郎*; 佐藤 真直*; 広野 等子*; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; et al.
Journal of Instrumentation, 12(1), p.C01044_1 - C01044_7, 2017/01
 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)
アルミニウムショットキーダイオードセンサとフォトンカウンティングASICsを組み合わせたCdTeピクセル検出器の開発を行っている。このハイブリッドピクセル検出器は、200マイクロメートル$$times$$200マイクロメートルのピクセルサイズで、19ミリメートル$$times$$20ミリメートルまたは38.2ミリメートル$$times$$40.2ミリメートルの面積で設計された。フォトンカウンティングASIC SP8-04F10Kは、プリアンプ,シェーパ, 3レベルのウィンドウタイプのディスクリミネータ、および各ピクセルが24ビットカウンタを備えている。そしてウィンドウコンパレータを用いてX線エネルギーを選択するフォトンカウンティングモードで精密に動作し、100$$times$$95ピクセルのシングルチップ検出器が20$$^{circ}$$Cで実現している。本研究では、本検出器の性能を評価するため、白色X線マイクロビーム実験のフィージビリティスタディを行った。珪素鋼試料に白色X線を照射し、照射位置を走査しながらラウエ回折を測定した。その結果、各位置で隣接する画像間の差を用いることで試料内の粒界の観察に成功した。
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NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C hydrazine electrooxidation catalysts for anion exchange membrane fuel cells
坂本 友和*; 増田 晃之*; 吉本 光児*; 岸 浩史*; 山口 進*; 松村 大樹; 田村 和久; 堀 彰宏*; 堀内 洋輔*; Serov, A.*; et al.
Journal of the Electrochemical Society, 164(4), p.F229 - F234, 2017/01
 パーセンタイル:100(Electrochemistry)
NiO/ Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (8:1), (4:1), (2:1), NiO/C, and Ni/C catalysts for hydrazine electrooxidation were synthesized by an evaporation drying method followed by thermal annealing. Prepared catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), high-angle annular dark field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), and X-ray absorption fine structure (XAFS). The highest catalytic activity in mentioned above reactionwas found for Ni/C, followed by: NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (8:1), NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (4:1). NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (2:1) whiles NiO/C has almost no activity for hydrazine oxidation. It was explained by oxygen defect of NiO in NiO/ Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C from XAFS analysis. The selectivity hydrazine electrooxidation as measured by ammonia production resulted in observation that metallic Ni surface facilitates N-N bond breaking of hydrazine, which was confirmed by density functional theory (DFT) calculations.
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First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion-evaporation reactions; Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy
Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 新井 郁也*; MacCormick, M.*; Murray, I.*; 羽場 宏光*; Jeong, S.*; 木村 創大*; et al.
Physical Review C, 95(1), p.011305_1 - 011305_6, 2017/01
 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)
多反射時間飛行質量分析装置を理化学研究所設置の気体充填型反跳分離装置-II型(GARIS-II)と連結したガスセルに配置し、$$alpha$$崩壊連鎖を伴う重原子核の質量の直接測定を実施した。融合-蒸発反応で生成された原子核をGARIS-IIを用いて分離し、ヘリウムガスセルで止めて目的の原子核を捕集した。本実験で$$^{204}$$Fr-$$^{204}$$Rn-$$^{204}$$At-$$^{204}$$Po, $$^{205}$$Fr-$$^{205}$$Rn-$$^{205}$$At-$$^{205}$$Po-$$^{205}$$Bi及び$$^{206}$$Fr-$$^{206}$$Rn-$$^{206}$$Atの3つの同重体鎖の時間飛行スペクトルが観測された。その結果、$$^{204-206}$$Fr, $$^{204,205}$$Rn、そして$$^{204,205}$$Atの原子質量値が精密に決定された、今回の解析において、$$^{205}$$Bi, $$^{204,205}$$Po, $$^{206}$$Rn、そして$$^{206}$$Atの同定は10個以下という少量のイオン数でなされた。この成果は 次のステップとして実施する予定である(生成量が極少量の)超重元素イオンの質量分析につながる成果となる。
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オマーンオフィオライトに湧出する高アルカリ泉周辺における二次鉱物の生成とその要因
安楽 総太郎; 松原 勇武*; 森本 和也*; 佐藤 努*
粘土科学, 55(2), p.17 - 30, 2017/00
放射性廃棄物処分場の高pH環境下で生成が予想される主要な鉱物であるブルーサイトとLDHが、それぞれ違うサイトにおいて確認された。LDHの生成が確認されたサイトでは、ブルーサイトに関しても過飽和であったが、その生成は確認されなかった。つまり、一定のAl濃度が溶存している環境では、Mgの消費先として、LDHがブルーサイトよりも優先的であるということが明らかとなった。これは、陰イオン交換能をもつLDHの生成する条件が広がることを意味するため、処分評価上重要な知見である。また、生成したLDH相の陰イオン交換サイトを設定することで、各種陰イオンの層間へのインターカレーションを計算した。その結果、Siの選択係数が非常に高いことが必要になることから、その消費先としては、溶液組成から過飽和であることが確認されたMgとSiの非晶質な鉱物であるMSHの生成の可能性も示唆された。カルシウム炭酸塩の生成に関しては、アラゴナイトの生成が支配的であったため、本研究においては、カルサイトの生成を除外した平衡モデルによりその生成量を予測したが、概ね良い一致を示した。カルサイト生成がMgの濃度により速度論的に抑制されているのであれば、上述のLDHとブルーサイト、さらにはMSHの生成によるMgの消費の記載がより正確になることで、Mg濃度をパラメーターとしてカルサイトとアラゴナイトを含めたカルシウム炭酸塩の生成を速度論的に表現することが可能と考えられる。
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Hydroformylation of olefins by a rhodium single-atom catalyst with activity comparable to RhCl(PPh$$_{3}$$)$$_{3}$$
Lang, R.*; Li, T.*; 松村 大樹; Miao, S.*; Ren, Y.*; Cui, Y.-T.*; Tan, Y.*; Qiao, B.*; Li, L.*; Wang, A.*; et al.
Angewandte Chemie; International Edition, 55(52), p.16054 - 16058, 2016/12
Single-atom catalysts have the advantages of both homogeneous catalysts, such as "isolated sites", and heterogeneous catalysts, such as stability and reusability, and thus would be a promising alternative to traditional homogeneous catalysts. In the hydroformylation of olefins, single-atom Rh catalysts supported on ZnO nanowires demonstrate similar efficiency (TON $$approx$$ 40000) compared to that of homogeneous Wilkinson's catalyst (TON $$approx$$ 19000). HAADF-STEM and infrared CO chemisorption experiments identified isolated Rh atoms on the support. XPS and XANES spectra indicate that the electronic state of Rh is almost metallic. The catalysts are about one or two orders of magnitude more active than most reported heterogeneous catalysts and can be reused four times without an obvious decline in activity.
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Chemical state analysis of trace-level alkali metals sorbed in micaceous oxide by total reflection X-ray photoelectron spectroscopy
馬場 祐治; 下山 巖; 平尾 法恵*
Applied Surface Science, 384, p.511 - 516, 2016/10
 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)
層状酸化物に吸着した放射性セシウムの化学結合状態を明らかにするため、放射性セシウムの原子数に匹敵するレベルの極微量セシウムおよび他のアルカリ金属について、放射光を用いたX線光電子分光測定を行った。人造マイカ表面に吸着したセシウムでは、X線の全反射条件で光電子分光測定を行うことにより、1cm$$^{2}$$あたり100ピコグラム(200ベクレルの$$^{137}$$Csに相当)までのセシウムの測定が可能となった。光電子分光スペクトルを詳細に解析したところ、セシウムとルビジウムでは極微量になるほど、内殻結合エネルギーが低エネルギー側にシフトした。一方、ナトリウムでは逆の傾向が認められた。これらの化学シフトを点電荷モデルにより解析した結果、いずれのアルカリ金属においても、金属-酸化物間の結合は微量になるほど、より分極が大きくなりイオン結合性が高くなることが明らかとなった。
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Electronic structure of Pt and Pt-Co nanoparticles with O$$_{2}$$ and O$$_{2}$$/H$$_{2}$$O adsorption revealed by in situ XAFS and hard X-ray photoelectron spectroscopy
Cui, Y.*; 原田 慈久*; 畑中 達也*; 中村 直樹*; 安藤 雅樹*; 吉田 稔彦*; 池永 英司*; 石井 賢司*; 松村 大樹; Li, R.*; et al.
ECS Transactions, 72(8), p.131 - 136, 2016/10
The electronic structures of Pt and Pt-Co nanoparticles with O$$_{2}$$ adsorption and O$$_{2}$$/H$$_{2}$$O co-adsorption were investigated by in situ hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) and in situ high resolution fluorescence detection X-ray absorption spectroscopy (HERFD-XAS) to clarify the effects of water adsorption on fuel cell cathode catalysis surface. The experimental results suggest that under the pressure of 1 mbar, the adsorption of H$$_{2}$$O hinders the successive O$$_{2}$$ adsorption on Pt surface, while under the pressure of 1 bar, the adsorption of H$$_{2}$$O enhances the adsorption of O$$_{2}$$ on Pt surface. This water effect is found to be more significant on Pt surface than on Pt-Co surface. These results would be helpful to understand how the water affects the fuel cell performance and why Pt-Co nanoparticles show higher oxygen reduce reaction (ORR) activity than Pt nanoparticles.
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Texture evaluation in ductile fracture process by neutron diffraction measurement
須長 秀行*; 高村 正人*; 池田 義雅*; 大竹 淑恵*; 浜 孝之*; 熊谷 正芳*; 鈴木 裕士; 鈴木 進補*
Journal of Physics; Conference Series, 734(Part.B), p.032027_1 - 032027_4, 2016/09
フェライト鋼における延性破壊のミクロ挙動を評価するために中性子回折実験を行った。引張試験の破断までの過程において、ネッキングにより体積減少する場所の回折パターンの連続的な変化を測定した。その結果、塑性変形の増加に伴い、引張方向に(110)方位の向く結晶粒の数が増加する様子が見られた。ネッキングの発生に伴い、その増加率の減少が見られることから、ネッキングの発生により集合組織の発達機構が変化すると考えられる。
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Mechanism study of hydrazine electrooxidation reaction on nickel oxide surface in alkaline electrolyte by in situ XAFS
坂本 友和*; 岸 浩史*; 山口 進*; 松村 大樹; 田村 和久; 堀 彰宏*; 堀内 洋輔*; Serov, A.*; Artyushkova, K.*; Atanassov, P.*; et al.
Journal of the Electrochemical Society, 163(10), p.H951 - H957, 2016/08
 被引用回数:2 パーセンタイル:39.18(Electrochemistry)
The catalytic process takes place on nickel oxide surface of a Ni oxide nano-particle decorated carbon support (NiO/C). In-situ X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy was used to investigate the reaction mechanism for hydrazine electrooxidation on NiO surface. The spectra of X-ray absorption near-edge structure (XANES) of Ni K-edge indicated that adsorption of OH$$^{-}$$ on Ni site during the hydrazine electrooxidation reaction. Density functional theory (DFT) calculations were used to elucidate and suggest the mechanism of the electrooxidation and specifically propose the localization of electron density from OH$$^{-}$$ to 3d orbital of Ni in NiO. It is found that the accessibility of Ni atomic sites in NiO structure is critical for hydrazine electrooxidation. Based on this study, we propose a possible reaction mechanism for selective hydrazine electrooxidation to water and nitrogen taking place on NiO surface as it is applicable to direct hydrazine alkaline membrane fuel cells.
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Evaluation of neutron flux distribution in the JAEA type and JRC type DDA systems
前田 亮; 米田 政夫; 飛田 浩; 大図 章; 呉田 昌俊; Bogucarska, T.*; Crochemore, J. M.*; Varasano, G.*; Pedersen, B.*
Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2016/07
原子力機構では、核変換用MA-Pu燃料などの高線量核燃量の非破壊測定技術の開発を目的として欧州JRCとの共同研究を開始した。共同開発項目の1つであるDDA法の技術開発として、JAEA型DDA法とJRC型DDA法の特性を比較し、より発展した手法、装置の開発を目指している。JRC型DDA法では高感度を実現するために14MeV中性子発生管とグラファイトを用いて大量の熱中性子を発生させている。一方、JAEA型DDA法では測定対象のマトリクスによる減速を利用し測定対象内の位置感度差を低減するために、高速中性子の多い中性子場を発生させている。DDA法では、装置の性能を評価する上で中性子発生管により装置内に作られる中性子場を正確に評価することが重要である。本発表では、モンテカルロシミュレーションと放射化測定により得られた結果に基づいたJRC型DDA法を使用したPUNITAとJAEA型DDA法を使用したJAWAS-T装置内の中性子束分布について評価結果を報告する。
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廃砂たい積場覆土措置後の地下水変動
西田 伸穂; 小原 義之; 川本 勉
平成28年度全国鉱山・製錬所現場担当者会議資源/新素材講演集, p.69 - 74, 2016/06
日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターは、鉱山保安法等に基づき、事業休止中の核原料物質鉱山である人形峠鉱山、東郷鉱山の安全対策及び閉山措置(以下「鉱山跡措置という」)に取り組んでいる。鉱山跡措置の取り組みとして、平成23年度から同24年度に鉱さいたい積場のうち、廃砂たい積場で雨水浸透抑制及びラドン散逸抑制効果を確認するとともに、覆土の安定性について検証するため、暗渠設置及び覆土措置を行った。覆土安定性の検証については、廃砂たい積場の覆土措置前後の地下水量の変動を数値解析するとともに、鉱さいたい積場周囲のボーリング孔の水位、廃砂たい積場下流部から流出する湧水の調査を行った結果、地下水量が増加している可能性は高いが、設置した暗渠が十分な排水機能を有しており、地下水位は覆土部まで上昇していないと推定された。よって、現状の覆土構造の安定性に問題ないと考えられるが、今後も鉱さいたい積場周辺のボーリング孔水位、廃砂たい積場下流部の湧水量の監視を継続する。