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1
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
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.
2
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
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。
3
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
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.
4
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。
5
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。
6
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
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.
7
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
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。
8
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。
9
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。
10
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
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。
11
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
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。
12
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。
13
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。
14
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。
15
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
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。
16
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。
17
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
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.
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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。
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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。
20
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。
21
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。
22
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。
23
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.
24
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。
25
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
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.
26
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
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.
27
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。
28
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。
29
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。
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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。
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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.
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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
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.
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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.
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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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Improvement of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL-SP with regard to primary water stress corrosion cracking
真野 晃宏; 山口 義仁; 勝山 仁哉; Li, Y.
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
亀裂を有する原子力構造物の健全性評価には、決定論的な破壊力学に基づく手法が用いられている。一方で、影響因子の不確実性の考慮及び構造物の破損確率の定量評価が可能であるという理由から、確率論的破壊力学(PFM)に基づく手法の実用性が期待されている。原子力機構ではこれまでに、沸騰水型原子炉水質環境中における粒界型応力腐食割れや疲労等の経年劣化事象を考慮した原子力配管系の破損確率の評価を目的として、PFM解析コードPASCAL-SPの開発を進めてきた。近年国内では加圧水型原子炉一次系水質環境中応力腐食割れ(PWSCC)に起因する亀裂がニッケル合金溶接部において確認されていることから、その構造健全性評価が重要となっている。本論文は、PWSCCを考慮した一次系配管の評価を目的としたPASCAL-SPの改良について示すものである。PWSCCに関連する確率論的評価モデルとして、亀裂の発生、進展及び非破壊検査による亀裂の検出等のモデルを整備した。また、応力拡大係数の計算精度の向上を図った。評価事例としてPWSCCに起因する周方向及び軸方向亀裂を有するニッケル合金溶接部を対象とした破損確率の評価を示した。加えて、非破壊検査が破損確率に及ぼす影響を評価した。評価結果を踏まえて、改良したPASCAL-SPがPWSCCを考慮した一次系配管の破損確率評価に有用であると結論付けた。
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A Study for evaluating local damage to RC panels subjected to oblique impact, 1; A Study for evaluating local damage caused by oblique impact of rigid projectiles
太田 良巳*; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 6 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、対象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これまでほとんど行われていないのが現状である。そこで本研究では、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よる局部損傷の評価式を提案することを目的とする。本稿では、既往の斜め衝突実験結果をもとに既往の垂直衝突実験式である修正NDRC式を修正し、剛飛翔体の斜め衝突による局部損傷の新たな評価式を提案する。
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A Study for evaluating local damage to reinforced concrete panels subjected to oblique impact, 2; Simulation analysis of the experimental results of local damage caused by impact of deformable projectiles
西田 明美; 太田 良巳*; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 8 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。既往の評価式のほとんどは、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。そこで本研究では、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。本稿では、柔飛翔体による既往局部損傷実験結果のシミュレーションによる再現解析の結果について述べる。解析結果と実験結果は良好な一致を示しており、今回用いたシミュレーション解析手法は妥当であることを確認した。また、衝突後の柔飛翔体の内部エネルギーは全体エネルギーの60%程度を占めており、衝撃力とその結果生じる損傷が剛飛翔体と比較して低減される可能性を示唆している。
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A Study for evaluating local damage to reinforced concrete panels subjected to oblique impact, 3; Simulation analysis for evaluating perforation phenomena caused by oblique impact of deformable projectiles
坪田 張二; 太田 良巳*; 西田 明美; Li, Y.
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
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。そこで本研究では、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。本稿では、柔飛翔体の垂直衝突および斜め衝突によるRC板の局部損傷、特に貫通現象に着目したシミュレーション解析を実施した結果について述べる。得られた結果より、垂直衝突とななめ衝突の衝撃応答特性の違いについて議論する。
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Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL
Li, Y.; 勝又 源七郎*; 眞崎 浩一*; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07
原子力機構では確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発している。本研究では、産業界、大学及び研究所で構成するワーキンググループを設置し、解析コードの確率変数、解析機能及び解析フローに関する検証を実施した。一年の活動を通じて、PASCALの信頼性が確認された。
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Source term analysis considering B$$_{4}$$C/steel interaction and oxidation during severe accidents
石川 淳; 塩津 弘之; 杉山 智之; 丸山 結
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is pursuing the development and application of the methodologies on fission product (FP) chemistry for source term analysis by using the integrated severe accident analysis code THALES2. In the present study, models for the eutectic interaction of boron carbide (B$$_{4}$$C) with steel and the B$$_{4}$$C oxidation were incorporated into THALES2 code and applied to the source term analyses for a boiling water reactor (BWR) with Mark-I containment vessel (CV). Two severe accident sequences with drywell (D/W) failure by overpressure initiated by loss of core coolant injection (TQUV sequence) and long-term station blackout (TB sequence) were selected as representative sequences. The analyses indicated that a much larger amount of species from the B$$_{4}$$C oxidation was produced in TB sequence than TQUV sequence. More than a half of carbon dioxide (CO$$_{2}$$) produced by the B$$_{4}$$C oxidation was predicted to dissolve into the water pool of the suppression chamber (S/C), which could largely influence pH of the water pool and consequent formation and release of volatile iodine species.
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Thermal-hydraulic analysis of fuel assembly with inner duct structure of an advanced loop-type sodium-cooled fast reactor using ASFRE code
菊地 紀宏; 今井 康友*; 吉川 龍志; 堂田 哲広; 田中 正暁; 大島 宏之
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 12 Pages, 2017/07
先進ループ型ナトリウム冷却高速炉の設計検討において、高速炉の安全性向上のための方策の一つとしてFAIDUSと呼ばれる内部ダクトを有する燃料集合体の採用が検討されている。FAIDUSの設計実現性を確認するため、種々の運転条件下における熱流動評価が必要であり、本研究では、模擬燃料集合体を用いた試験を対象とした数値解析を通じ燃料集合体へのASFREコードの適用性を確認した後、内部ダクトのない燃料集合体とFAIDUSの熱流動解析を実施した。得られた結果からFAIDUS内に非対称な温度分布が生じず、FAIDUSの温度分布特性は内部ダクトのない燃料集合体と同様であることがわかった。特に、低流量条件において、浮力による局所的な流れの促進が流量再配分をもたらし、その影響により平坦な温度分布が形成されるとの知見を得た。
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Feasibility study of advanced measurement technology for solution monitoring at reprocessing plant; Dose rate measurement for the solution including Pu with FP
松木 拓也; 山中 淳至; 関根 恵; 鈴木 敏*; 安田 猛; 蔦木 浩一; 富川 裕文; 中村 仁宣; LaFleur, A. M.*; Browne, M. C.*
Proceedings of INMM 58th Annual Meeting (Internet), 8 Pages, 2017/07
東海再処理施設(TRP)では、高放射性廃液貯槽(HAW貯槽)で貯蔵している核分裂生成物(FP)を含んだ高放射性廃液(HALW)中に含まれるプルトニウム(Pu)量の監視を目的とした新たな検出器の開発を2015年から2017年までの計画で進めている。これによりHALW中のPu量をリアルタイムに監視することが可能となるため、国際原子力機関が長期課題として掲げている「より効果的・効率的な再処理施設の保障措置」に貢献することが可能となる。本計画の第2段階では、第3段階として予定しているHAW貯槽を格納しているセル内の放射線(中性子及び$$gamma$$線スペクトル)測定用検出器の遮へい設計及び設置位置の検討に必要なセル内の線量分布を調査するため、HAW貯槽セル内に設置しているガイドレール中の線量測定、及び線量分布のMCNPシミュレーション計算結果との比較を実施した。本論文では、セル内の線量測定結果、シミュレーション計算結果との比較により明らかとなったシミュレーションモデルの改良点、今後の展開について報告する。
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レーザーとロボット技術の連携による福島第一原子力発電所廃止措置作業
川妻 伸二
レーザー研究, 45(7), p.413 - 417, 2017/07
2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震による福島第一原子力発電所事故では、大量の放射性物質が、原子炉建屋内および環境中に放出され、原子炉建屋および原子炉建屋周辺は、高放射線環境になり、作業員が立入れないか、立入れても極めて短時間しか作業できない状況になった。緊急時対応作業では、作業員に代わって20台以上のロボットが投入されたが、一部のロボット等にはレーザー測域センサーなどが用いられた。今後の同発電所の廃炉では、より高放射線下で、今までに経験のない作業が必要となるため、様々なレーザー技術とロボット技術を融合させることが必要となる。レーザー測域センサーに加えて、レーザー診断やレーザー分析などが期待されるが、一方で高放射線環境下での使用のため、耐放射線性化や制御安定性のための課題もある。
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Bioaccessibility of Fukushima-accident-derived Cs in soils and the contribution of soil ingestion to radiation doses in children
高原 省五; 池上 麻衣子*; 米田 稔*; 近藤 均*; 石崎 梓; 飯島 正史; 島田 洋子*; 松井 康人*
Risk Analysis, 37(7), p.1256 - 1267, 2017/07
The authors evaluated the bioaccessibility of radioactive cesium using the extraction test with 1N HCl and the physiologically based extraction test (PBET). The bioaccessibilitiy from the PBET was 5.3%, and the extractability by the tests with 1N HCl was 16%. The bioaccessibility was strongly correlated with the extractability. This result demonstrates that the extractability of 1N HCl can be used as a good predictor of the bioaccessibility by the PBET. We assessed the doses to the children from ingestion of soils through hand-to-mouth activity using a probabilistic approach based on the spatial distribution of radioactive cesium in Date city. The geometric mean of the annual committed effective doses to the children of age category 1 y and 5 y is 16 nSv and 8.8 nSv, respectively. Even if the children ingest a large amount of soils with relatively high contamination, the 95th percentile of the doses from this pathway is tens of nSv per year.
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A Chemiluminescence sensor with signal amplification based on a self-immolative reaction for the detection of fluoride ion at low concentrations
久松 秀悟; 鈴木 伸一; 幸本 重男*; 岸川 圭希*; 山本 雄介*; 元川 竜平; 矢板 毅
Tetrahedron, 73(27-28), p.3993 - 3998, 2017/07
A sensory system incorporated with an amplification function was developed for detection of trace-level fluoride ions. This sensory system comprises two steps, namely, amplification, and chemiluminescence. These steps were linked with chemical reactions and were induced continuously. The process from amplification to chemiluminescence was accomplished in the system by using fluoride ions. The amplification was based on a self-immolative system, which permitted the detection of emissions even at low fluoride ion concentration for system in which chemiluminescence cannot be induced in the absence of fluoride ions. An optical ratio of the chemiluminescent compound and the amplifier was calculated for achieving efficient amplification.
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Lessons learned in protection of the public for the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant
Callen, J.*; 本間 俊充
Health Physics, 112(6), p.550 - 559, 2017/06
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
福島第一原子力発電所事故は、原子炉過酷事故及び使用済み燃料事故時に公衆を防護するための意思決定に実際のところ如何なる洞察をもたらすだろうか。この問いに答えるため、そして原子力発電所の過酷条件による将来の如何なる影響も制限するために、本論文では、時間軸に沿って緊急事態への対応として措置された対策を提示した。論文では、特に公衆を防護するために理解していなければならない軽水炉の過酷条件に起因する事故の進展に関連した洞察に着目している。
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固体パラ水素とESR
熊田 高之
化学の要点シリーズ,20, P. 71, 2017/06
量子固体として知られる固体水素は、内部場が非常に小さいだけでなく、欠陥やひずみによる内部場の不均一を量子的ゼロ点運動により自己修復(セルフアニーリング)する性質を持つ。その中でも固体パラ水素は、オルト・パラ水素分子のうち核磁気を持たず凝固点以下で電気四重極も持たないパラ水素のみを精製したものである。内部磁場が存在せず内部電場も小さく等方的かつ均一であることから、固体パラ水素は高分解能・高感度赤外吸収・ESR分光のマトリックスとして注目されている。ESR法を用いて固体パラ水素中にわずか10$$^{-4}$$ppm生成したH$$_6^{+}$$ラジカルの観測に初めて成功した。現在、H$$_6^{+}$$は水素イオンが主要な役割を演じる宇宙化学においても注目を集めている。また、内部場が小さいことから固体パラ水素中における電子スピン緩和は非常に遅く、NMRに負けない多パルススピン制御に向けた研究展開も期待される。このように、固体パラ水素とESRの組み合わせは、ラジカル分光に限らず多くの研究分野を巻き込んだ新たな展開を期待させる。
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Development of numerical simulation method for melt relocation behavior in nuclear reactors; Validation and applicability for actual core structures
山下 晋; 徳島 二之*; 倉田 正輝; 吉田 啓之
Mechanical Engineering Journal (Internet), 4(3), p.16-00567_1 - 16-00567_13, 2017/06
過酷事故時の炉心溶融物の移行挙動を詳細に評価するために、数値流体力学的手法に基づく3次元多相多成分熱流動解析手法JUPITERを開発している。BWRの制御棒、燃料支持金具、燃料集合体といった複雑構造物やその溶融移行挙動を表現するために精度、効率、安定性及び堅牢性に優れた数値計算手法を適用した。本論文では、実機炉内構造物へのJUPITERの適用性と妥当性を評価するために、実機炉内構成材中の溶融移行予備解析を実施すると共に、基礎的な問題と、複雑な実験解析によりJUPITERの妥当性を検証した。その結果、予備解析では多成分での溶融移行挙動と凝固挙動を安定的評価できることを確認した。また、検証解析では、実験結果と良好な一致を示した。これらの結果から、JUPITERは、RPV内における溶融物移行挙動評価手法としてポテンシャルを有していることが明らかになった。
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Outline of new AIJ guideline publication as "Introduction to shock-resistant design of buildings"
向井 洋一*; 西田 明美; 濱本 卓司*; 崎野 良比呂*; 井川 望*; 竹内 義高*; 千葉 文彦*; 堀 慶朗*
Proceedings of 12th International Conference on Shock and Impact Loads on Structures (SI 2017) (USB Flash Drive), p.329 - 338, 2017/06
偶発作用に対する日本建築学会(AIJ)のガイドラインは、「建築物の耐衝撃設計の考え方」として出版されている。これには、目的と範囲、設計荷重、部材設計、設計基準、非構造要素、漸進的崩壊および設計例が含まれる。AIJのガイドラインの目的は、偶発作用に対する建物の人的・物的被害を性能設計に基づいて最小限に抑えることである。設計対象の建物はオフィス、アパート、ホテル、病院、学校、公共施設である。建物の構造システムは、鉄筋コンクリート構造および鉄骨構造に限定されている。本論文では、上記AIJガイドラインの概要について紹介する。
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Design loads and structural member modelling to shock-resistant design of buildings
井川 望*; 向井 洋一*; 西田 明美; 濱本 卓司*; 加納 俊哉*; 大田 敏郎*; 中村 尚弘*; 小室 雅人*; 竹内 正人*
Proceedings of 12th International Conference on Shock and Impact Loads on Structures (SI 2017) (USB Flash Drive), p.259 - 268, 2017/06
建物に対する偶発作用は、衝撃や爆発荷重を伴う。衝撃による設計荷重は、実験データ、衝撃シミュレーション、およびエネルギー解析手法によって決定される。本論文では、AIJガイドラインに示されている衝撃による設計荷重と応答の考え方について述べる。まず、設計荷重は衝突および爆発の双方について示され、いずれも荷重-時間(F-t)曲線の形で表すものとする。荷重の算定にあたっては、保守的な結果を与えるハードインパクトを仮定している。応答評価では、衝撃荷重が直接作用する個々の構造部材の応答が評価される。これらの応答は衝撃応答、動的応答、準静的応答という3つのタイプに分類される。最大応答は、基本的に一自由度(SDOF)モデルによる直接積分法によって推定される。AIJガイドラインでは、部材の種類と損傷モードの分類に基づくSDOFモデルの作成手順が提案されている。
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Criteria for performance evaluation and numerical verification to shock-resistant design of buildings
西田 明美; 向井 洋一*; 濱本 卓司*; 櫛部 敦道*; 小室 雅人*; 大橋 泰裕*; 小尾 博俊*; 坪田 張二
Proceedings of 12th International Conference on Shock and Impact Loads on Structures (SI 2017) (USB Flash Drive), p.379 - 388, 2017/06
本論文では、AIJガイドラインの設計基準の適用性を確認するために、対象建物の耐衝撃性能を評価するためのいくつかの設計事例を示す。動的解析は、衝撃荷重が作用している個々の部材のSDOFモデルを用いて行われる。さらに有限要素モデルを使用した分析も行い、SDOFモデルの妥当性が示されている。例として、交差点近くの敷地隅角部に位置するフレーム構造の建物の検討例を示す。建物が道路車両の衝突を受けた場合について、動的応答とそれに対応する損傷状態が示されている。非構造部材の例としては、ガス爆発による窓ガラス破壊の例が示されている。
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Realizing a high-intensity low-emittance beam in the J-PARC 3-GeV RCS
發知 英明; 原田 寛之; 加藤 新一; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; 吉本 政弘
Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.2470 - 2473, 2017/06
この一年、J-PARC RCSでは、下流の施設から要求される大強度かつ低エミッタンスのビームを実現するためのビーム調整を精力的に展開してきた。2016年6月のビーム試験では、Correlated painting入射を導入し、かつ、そのペイント範囲を最適化することで、入射中のエミッタンス増大を最小化することに成功した。また、その後に行ったビーム試験では、加速過程のチューンやクロマティシティを動的に制御することで、加速前半で発生していたエミッタンス増大を低減させると共に、加速後半で発生したビーム不安定性を抑制することに成功した。こうした一連の取り組みにより、830kW相当のビーム強度で、そのビームエミッタンスの大幅な低減(40%低減)を実現した。本発表では、エミッタンス増大の発生メカニズムやその低減に向けた取り組みなど、RCSビームコミッショニングにおける最近の成果を報告する。
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Beam position measurement during multi-turn painting injection at the J-PARC RCS
林 直樹; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 三浦 昭彦
Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.277 - 280, 2017/06
多重ペインティング入射は、大強度陽子加速器で重要な要素となっている。J-PARC RCSでは、垂直方向ペイント用電磁石は入射ビーム輸送系に、リング内には水平ペイント用電磁石を入射点前後に設置し、横方向ペイントを実現している。ペイントパターンの設定は、パルス電磁石の電流波形パターンで決定している。しかし、その評価には、ビーム軌道の時間変化を直接測定するのが望ましい。リニアックからのビームは、リングRFにマッチさせるため櫛状にチョップされている。このような形状で、パルス毎の位置決定は難しいと思われていたが、今回、1マイクロ秒毎の時間平均での測定が可能であることを示した。リングに入射されたビームについては、リニアックの高周波成分が、入射後数周でデバンチして消えるので、入射時間の最初は、ビーム位置を決めることができた。但し、途中からは再バンチ化による測定への影響が確認され、この問題について取り組む必要があることが分かった。
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Simulation studies of transverse beam instabilities and measures beyond 1 MW beam power in the 3-GeV RCS of J-PARC
Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 發知 英明
Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.3750 - 3752, 2017/06
Transverse impedance of the extraction kicker magnets is a significant beam instability source in the 3-GeV RCS of J-PARC. Based on systematic simulations and experimental studies designed 1 MW beam power has been successfully accomplished in the RCS by using a proper choice on the betatron tunes and by reducing the degree of chromaticity correction. In order to ensure 1 MW beam power at the present MLF target even when RCS beam sharing to the MR is increased in the near future due to upgraded MR cycle as well as when a second target station is constructed at the MLF, a beam power of around 1.5 MW has to be realized in the RCS. However, the simulation shows that the present kicker impedance has to be reduced at least a half in order to stabilize the beam 1.5 MW beam power. A reduction of the kicker impedance is very essential in order to realize more than 1 MW beam power in the RCS.
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Stabilization of timing system operation of J-PARC Linac and RCS
高橋 博樹; 林 直樹; 伊藤 雄一*; 川瀬 雅人*; 澤邊 祐希*
Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.4000 - 4002, 2017/06
J-PARC LinacおよびRCSのタイミングシステムデータ(遅延値、ステータスなど)は、統括計算機によって監視、制御される。この統括計算機ハードウェアを更新後に、タイミングシステムにおいてデータ破損(誤データの伝送)が発生するようになった。そこで、タイミングシステムVMEのソフトウェアに新たな機能を追加し、データ破損の原因調査を行った。調査によりPCI-Expressリフレクティブメモリが接続された場合に発生すること、および、約25枚のリフレクティブメモリが接続されるとデータ破損が発生することが明らかとなった。本報告では、調査の詳細と、調査結果に基づいて実施したタイミングシステムの運用安定化について報告する。
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Progress of design and related researches of sodium-cooled fast reactor in Japan
上出 英樹; 阪本 善彦; 久保 重信; 大木 繁夫; 大島 宏之; 神山 健司
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR-17) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/06
東日本大震災以降、日本におけるナトリウム冷却高速炉の開発において安全性の強化、特にシビアアクシデント対策が重要な視点となっている。本論文ではこれらの点での設計ならびに研究開発の進捗を報告する。崩壊熱除去系の強化では炉心損傷事故時の対応を含む多様性、信頼性の向上、熱流動評価手法にかかる研究が行われている。炉心損傷事故時の溶融燃料の挙動について、国際協力を含む炉内試験、炉外試験、基盤的研究が行われ、シビアアクシデントの発生防止の観点での炉心設計改良が進んでいる。
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Extraction and separation of Se, Zr, Pd, and Cs including long-lived radionuclides
佐々木 祐二; 森田 圭介; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 伊藤 圭祐; 高橋 優也*; 金子 昌章*
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 24(2), p.113 - 122, 2017/06
硝酸溶液からオクタノール又はドデカン溶媒へのSe, Zr, Pd, Csの溶媒抽出を行った。これら元素は長半減期の核種を含み、高レベル廃液の処理にとってこれら元素の簡便な分離方法の開発が不可欠である。Seはフェニレンジアミン、ZrはHDEHP又はTODGA、PdはMIDOA又はNTAアミドで抽出可能である。CsはDtBuDB18C6を用いて、抽出溶媒を水相の10倍を用いることで90%回収を達成できることを確認した。
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In-situ residual stress analysis during thermal cycle of a dissimilar weld joint using neutron diffraction and IEFEM
秋田 貢一; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 西川 聡*; 古川 敬*; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Vladimir, L.*
溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.112s - 116s, 2017/06
Residual stresses near the weld metal of the joints before and after a thermal cycle were measured using a reactor based neutron diffraction technique in room temperature. In-situ residual stress measurements were performed on the plate type sample using a pulsed neutron diffraction technique under thermal cycles. Residual stress behaviors of the samples were examined also by the idealized explicit FEM (IEFEM), which agreed well with the experimental results of the residual stress behaviors during thermal cycles. Thermal stresses were induced near the weld metal by the difference of the linear expansion coefficients of the dissimilar base metals. Since the thermal stress exceeded the yield stress of the material during the first heating process, the residual stresses near the weld metal were redistributed and a part of the residual stress was relaxed.
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Study on shot peened residual stress distribution under cyclic loading by numerical analysis
生島 一樹*; 木谷 悠二*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡
溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.75s - 79s, 2017/06
In this research, to investigate the effect of shot peening on operation, an analysis method to predict the behavior of stress distribution on shot peening was proposed. In the proposed system, the load distribution on the collision of shots was modeled, and it was integrated with the dynamic analysis method based on the Idealized explicit FEM (IEFEM). The thermal elastic plastic analysis method using IEFEM was applied to the analysis of residual stress distribution of multi-pass welded pipe joint. The computed residual stress distribution was compared with the measured residual stress distribution using X-ray diffraction (XRD). As a result, it was shown that the both welding residual stress distribution agree well with each other. Considering the computed welding residual stress distribution, the modification of stress distribution due to shot peening was predicted by the proposed analysis system.
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福島第一原子力発電所事故を「技術者倫理」でどう扱うべきか
大場 恭子
電気評論, 102(5), p.17 - 21, 2017/05
技術者倫理教育において、福島第一原子力発電所事故をどのように取り上げるのがよいかについて、レジリエンスエンジニアリングの手法を用いた検討結果を述べた。
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汎用中性子・光子輸送計算モンテカルロコードMVP第3版
長家 康展
放射線, 43(2), p.49 - 54, 2017/05
原子力機構では、汎用中性子・光子輸送計算モンテカルロコードMVP-GMVPを開発しており、第1版を1994年、第2版を2005年に公開した。それ以降も、炉心解析を中心とする様々な機能拡張を行い、第3版を公開する予定である。本稿では、MVPの基本的な特徴と機能、第3版で追加された新機能:摂動計算機能、多群定数生成機能、厳密共鳴弾性散乱断面積モデル、動特性パラメータ計算機能、光核反応の取り扱い、大規模計算機能について述べる。
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PHITS version 2.88の特徴
佐藤 達彦; 岩元 洋介; 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; 岩瀬 広*; 仁井田 浩二*
放射線, 43(2), p.55 - 58, 2017/05
粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、原子力機構が中心となって開発しているモンテカルロ放射線輸送計算コードである。PHITSには、様々な物理モデルやデータライブラリが含まれており、ほぼ全ての放射線の挙動を1TeVまで解析可能である。これまでに、放射線施設の設計、医学物理計算、放射線防護研究、宇宙線・地球惑星科学など、工学,医学,理学の様々な分野で国内外2,500名以上の研究者・技術者に利用され、現在もその応用範囲は拡がっている。本稿では、その最新版であるPHITS2.88の特徴をまとめる。
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Deflector design for spin rotator in muon linear accelerator
Artikova, S.; 近藤 恭弘; 三部 勉*; 大谷 将士*
Proceedings of 28th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2016) (Internet), p.830 - 832, 2017/05
A muon g-2/EDM experiment based on muon linear accelerator was proposed for the J-PARC muon facility. In this experiment, the ultra-slow muons created in muonium target region will be accelerated to 210 MeV kinetic energy then will be injected into the muon storage magnet to measure the decay products depending on the muon spin. Therefore, a spin rotator (device) is a key component of the muon linac. Spin rotator consists of a pair of combined electrostatic and magnetic deflectors and a pair of solenoids which will be placed in between these two deflectors. In this paper, we report the design of these two dispersionless deflectors and the simulation results of the device performance will be discussed.
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Calcium-deficient hydroxyapatite as a potential sorbent for strontium
関根 由莉奈; 元川 竜平; 香西 直文; 大貫 敏彦; 松村 大樹; 辻 卓也; 河崎 陸*; 秋吉 一成*
Scientific Reports (Internet), 7, p.2064_1 - 2064_8, 2017/05
 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)
Ca欠損アパタイト材料を用いた汚染水からのSr$$^{2+}$$の有用性について調べた。最初に、同じ2価イオンであるMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$存在下でのSr$$^{2+}$$ (0.05mmol/L)の吸着率を調べた。Ca欠損アパタイトは他のイオン存在下においても高いSr$$^{2+}$$吸着性を維持した。例えば、0.1から1.0mmol/LのMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$存在下において80%以上の吸着率を示した。一方、通常のアパタイトでは少量のMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$が存在する条件でSr$$^{2+}$$に対する吸着性は著しく低下した。0.01から10mmol/LのSr$$^{2+}$$を含む水溶液を用いた吸着評価においても、Ca欠損アパタイトは通常のアパタイトよりも高い吸着性を示した。EXAFSを用いてCa欠損アパタイトにおけるSr$$^{2+}$$の吸着挙動について評価したところ、通常のアパタイトと比べてSr$$^{2+}$$が選択的に吸着するサイトが存在することが示唆された。
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Second-order structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$
Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子 耕士; 筒井 智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川 響*; 谷奥 泰明*; 今井 正樹*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04
(Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ is a member of the substitution series (Ca$$_{x}$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at $$x_c$$ = 0.9. In the stoichiometric compound Sr$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, the structural transition at $$T^*$$ $$approx$$ 138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ (i.e. $$x$$ = 0.5, $$T^*$$ $$approx$$ 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around $$T^*$$, and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ remains second-order on approaching the quantum critical point.
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ポスト核セキュリティサミットの動向と展望
玉井 広史
ひろしまレポート2017年版; 核軍縮・核不拡散・核セキュリティを巡る2016年の動向, p.163 - 165, 2017/03
米国オバマ大統領の主導で始まった核セキュリティサミットは2年毎に4回開催され、核セキュリティ強化に向けた国際的な取組の推進に大きな役割を果たしてきた。途中、ロシアの離脱等はあったものの、首脳レベルの会合は国際的にも国内的にも注目度が高く、これによって各国の核セキュリティ強化が大きく進んだと言えよう。したがって、このモメンタムをポスト核セキュリティサミットにおいても維持していく施策の確立が早急に望まれる。そうした背景を踏まえ、今後の核セキュリティ強化に向けた課題、核セキュリティサミット後の動向、日本の取組について概括する。
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東京電力福島第一原子力発電所事故以降の5年間における環境放射能研究のとりまとめ; 「環境放射能」研究会における発表を中心に
飯本 武志*; 木下 哲一*; 坂口 綾*; 杉原 真司*; 高宮 幸一*; 田上 恵子*; 長尾 誠也*; 別所 光太郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; et al.
KEK Report 2016-3, 134 Pages, 2017/03
本報告書は、東電福島第一原子力発電所事故の後、高エネルギー加速器研究開発機構で開催された第13回(2012年)$$sim$$第17回(2016年)「環境放射能」研究会で報告された同事故に関連する取り組みを中心に、事故後5年間の関連する環境放射能研究をとりまとめたものである。
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Beam-loss monitoring signals of interlocked events at the J-PARC Linac
林 直樹; 加藤 裕子; 三浦 昭彦; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*
Proceedings of 5th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2016) (Internet), p.368 - 371, 2017/03
通常運転中のビームロス要因について調べることは、重要である。真の要因対策ができれば、将来的に、インターロックの発報回数を減らすことができ、加速器運転の安定化にも資することができるからである。J-PARCリニアックでは、限定的であるが、インターロック時のロスモニタ、ビーム電流の波形を、複数台のオシロスコープで記録している。加速空洞のインターロックにより、ビームロスが発生するのは当然であるが、より詳細に、どのモニターがより高いロス信号を受けるか、空洞インターロックとビームロスのパターンの関係性を知ることが大切である。特に興味があるのは、空洞など機器インターロックの発報はなくて、ロスモニタのみがインターロック発報する事象である。これらの幾つかについて、分析を行い、考えられる対策について紹介する。
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Interaction factors for two elliptical embedded cracks with a wide range of aspect ratios
東 喜三郎*; Li, Y.
AIMS Materials Science, 4(2), p.328 - 339, 2017/02
The value of stress intensity factor may be increased through the interaction of multiple cracks that are in close proximity to one another. We investigated the interaction factors of two equal elliptical cracks with a wide range of aspect ratios. Finite element analysis for a linear elastic solid was used to obtain the interaction factor for embedded cracks in an infinite model subjected to remote tension loading. Relationships between interaction factors and dimensionless distances between the cracks were discussed. The results demonstrated that the interaction factors depend on the crack aspect ratio, whose effect is related to the dimensionless distance. Thus, it is suggested that interaction factors can be reasonably characterized using different dimensionless distances depending on the aspect ratio. Finally, we provide a simple empirical formula for obtaining the interaction factors for embedded cracks.
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日本原子力研究開発機構における研究開発の現状
大井川 宏之; 脇本 秀一
電気評論, 102(2), p.46 - 61, 2017/02
日本原子力研究開発機構は、平成27年度から国立研究開発法人の指定を受け、第3期中長期計画を開始し、わが国唯一の総合的原子力研究開発機関として、原子力による新しい科学技術や産業の創出を目指して基礎研究、応用研究からプロジェクト開発的研究に至るまで幅広い研究開発を行ってきた。特に、科学的技術的専門性を最大限に活用して、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故からの復旧・復興に向けた取り組み、原子力安全研究、核燃料サイクル技術の確立を目指した研究開発、放射性廃棄物処理に関わる研究等を重点的に実施すべき業務として進めてきた。平成28年4月に量子ビーム応用研究の一部および核融合研究開発を量子科学技術研究開発機構へ移管し、核分裂エネルギー関連分野を中心に原子力機構の業務の重点化を図り、効率的・効果的な組織運営を開始したところである。本稿では原子力機構における平成28年度の研究開発の主な成果を中心に、現状と今後の展望を紹介する。
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Experimental study on failure estimation method for circumferentially cracked pipes 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(1), p.011204_1 - 011204_10, 2017/02
 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。これまでの周方向亀裂を有する配管の破壊評価手法は内圧及び曲げ荷重を考慮しているが、ねじり荷重を考慮していない。この背景を踏まえ、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、ねじり荷重の影響も考慮した亀裂を有する配管の破壊評価手法を提案した。本研究では、周方向亀裂を有するステンレス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。
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Benchmark experiment on molybdenum with graphite by using DT neutrons at JAEA/FNS
太田 雅之*; 権 セロム*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*
Fusion Engineering and Design, 114, p.127 - 130, 2017/01
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
日本が検討している核融合中性子源のターゲットシステム構造材料として用いられる予定のSUS316Lには、数%のモリブデンが含まれている。以前モリブデンの核データベンチマーク実験を原子力機構の核融合DT中性子源FNSで実施し、数100eV以上のエネルギー領域における問題点を指摘してきた。今回さらに、グラファイトで囲んだ新たな実験体系を提案し、より低エネルギーまで検証可能なベンチマーク実験を実施した。放射化箔と小型核分裂計数管を用いて反応率と核分裂を測定し、モンテカルロ計算コードMCNPと最新の核データライブラリーを用いた計算と比較を行い、$$^{95}$$Moの45eV付近の共鳴のテール部分の(n,$$gamma$$)断面積を過小評価している可能性を示した。
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中性子で展開される生命科学とその周辺のサイエンス
中川 洋; 片岡 幹雄*
加速器, 13(4), p.214 - 219, 2017/01
生命科学は中性子研究の主要なテーマの一つと考えられている。同位体効果や非弾性・准弾性散乱といった中性子の量子ビーム特性は、生体分子の結晶構造、溶液構造、動的構造を調べるのに便利である。非弾性散乱による生体物質の物性研究は食品科学の応用研究として有望である。加速器によって実現する高強度パルス中性子は、生命科学だけでなく、これまで利用がなかった学術分野にも適用が期待される。
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Fano factor evaluation of diamond detectors for alpha particles
嶋岡 毅紘*; 金子 純一*; 佐藤 優樹; 坪田 雅功*; 新名 宏明*; 茶谷原 昭義*; 渡辺 幸志*; 梅沢 仁*; 杢野 由明*
Physica Status Solidi (A), 213(10), p.2629 - 2633, 2016/10
 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)
This report is the first describing experimental evaluation of Fano factor for diamond detectors. High-quality self-standing chemical vapor deposited diamond samples were produced using lift-off method. Alpha-particle induced charge measurements were taken for three samples. A 13.1 eV $$pm$$ 0.07 eV of the average electron-hole pair creation energy and excellent energy resolution of approximately 0.3$$%$$ were found for 5.486 MeV alpha particles from an $$^{241}$$Am radioactive source. The best Fano factor for 5.486 MeV alpha particles calculated from experimentally obtained epsilon values and the detector intrinsic energy resolution was 0.382 $$pm$$ 0.007.