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大学等への公開特別講座

平成29年度大学等への公開特別講座の講演テーマ

1. 各研究開発部門等における研究・取組みの概要

1)福島研究開発部門
1-1 「廃炉に向けた放射性廃棄物の分析」
東京電力HD株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉に向けた放射性廃棄物の処理・処分に向けた取組みの一環として、分析技術や分析研究施設の整備の現状について紹介する。
関連ページ:廃止措置研究における活動状況
廃炉のための研究基盤の整備
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故に係る廃止措置及び環境回復への原子力機構の取組み(2016年版)
1-2 「廃炉にむけた遠隔技術開発支援施設および支援技術開発」
廃炉のための遠隔操作機器・装置の実証や要素試験を行うことを目的とした一般に利用可能な施設を整備した楢葉遠隔技術開発センターの紹介と、遠隔操作ロボット等の設計・開発支援やオペレータ訓練を目的とした支援技術(ロボット等性能試験法,ロボットシミュレータ等)の開発について紹介する。
関連ページ:廃止措置研究における活動状況
廃炉のための研究基盤の整備
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故に係る廃止措置及び環境回復への原子力機構の取組み(2016年版)
楢葉遠隔技術開発センターHP
1-3 「福島第1原子力発電所事故後のJAEAの取組-放射線計測、除染、減容・再生利用、環境動態研究など-」
福島第一原子力発電所事故の概要をはじめとして、事故後の環境中での放射性物質挙動に関する研究開発について、例えば、放射線計測機器開発、モニタリング、環境回復に向けた研究開発などについて、原子力及び放射線全般についての説明を取り入れながら説明を行う。講演テーマに関しては、事前に受講者側のご希望を伺い、各分野の最前線の現場で活躍する研究担当者から講演する予定。
関連ページ:環境回復・環境動態研究における活動状況
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故に係る廃止措置及び環境回復への原子力機構の取組み(2016年版)
2)安全研究・防災支援部門
2-1 「臨界事故入門-合理的な評価方法の確立-」
再処理施設等での臨界事故において生じる核分裂数などの評価手法の開発の現状、一点炉動特性を中心とした臨界事故の物理、希薄プルトニウム溶液の臨界事故など最新の話題について説明する。
関連ページ:臨界事故影響評価手法の整備-核燃料施設の臨界リスク評価精度向上へ向けて-
2-2 「原子炉機器の構造健全性評価に関する最先端シミュレーション技術」
原子炉機器の健全性を確保するためには、中性子照射脆化や応力腐食割れ等の経年劣化のみならず、巨大地震やシビアアクシデントのような設計基準を超える事象も想定した評価が重要である。本講演では、構造健全性評価に係る最新技術等について概説する。
関連ページ:安全研究センター 構造健全性評価研究グループHP
2-3 「放射性廃棄物処分の安全研究及び福島第一原子力発電所事故に起因する汚染物の処理・処分・再利用の安全評価」
放射性廃棄物処分の安全研究の概要を紹介するとともに、福島第一原子力発電所事故に起因する汚染物(脱水汚泥、稲わら、コンクリートがれき)の処理・処分・再利用の安全性がどのように評価されたのかを解説する。また、水処理二次廃棄物の管理や、燃料デブリの処理処分に向けての検討について紹介する。
関連ページ:放射性廃棄物の処分と安全研究
廃棄物安全研究~福島第一原発事故に起因する汚染物の再利用に関わる評価~
2-4 「原子力施設のリスク評価研究」
シビアアクシデント時における炉心溶融進展やソースタームの評価、それらの結果を活用して格納容器破損頻度や放射性物質放出頻度を評価するレベル2の確率論的リスク評価(PRA)を中心に、シビアアクシデントに係わる解析手法やPRAの手法等を概説する。
関連ページ:福島第一原子力発電所3号機における気体状ヨウ素の放出に関わる解析的検討
2-5 「軽水炉の安全向上に向けた熱水力安全研究」
現行原子炉の安全確保の方法について、基礎となる深層防護の考え方や安全研究の内容、さらには福島第一原発事故を踏まえた安全対策の高度化の内容について述べるとともに、様々な新型原子炉で検討されている安全性高度化手法について解説する。
関連ページ:格納容器内溶融炉心冷却性評価手法の高度化に向けたJASMINEコードの改良
2-6 「反応度事故及び冷却材喪失事故時の軽水炉燃料のふるまい」
軽水炉施設の安全性を評価するために想定される「設計基準事故」として、「反応度事故」及び「冷却材喪失事故」が代表的である。これらの事故条件下における軽水炉燃料のふるまい等について解説する。
関連ページ:安全研究センター 燃料安全研究グループHP
2-7 「核拡散防止のための核物質の極微量分析技術」
核兵器開発など秘密裡の原子力活動を検知する技術は、核拡散を防止するために必要不可欠である。ここで、原子力施設内で採取された環境試料を分析し、そこに含まれる極微量の核物質の素性を明らかにできれば、その施設での原子力活動の内容の推定が可能となる。講演では、このために必要な極微量分析技術の開発内容について紹介する。
関連ページ: 保障措置分析化学研究-保障措置環境試料分析研究の現状-
3)原子力科学研究部門
3-1 「核分裂と超重元素研究の最前線」
核分裂は原子力エネルギーの基礎となる現象であるが、核分裂過程は難解であり、現在でも実験および理論の両面で勢力的な研究が世界的に進められている。一方、近年、日本が113番元素を命名したように、超重元素としての元素の存在限界およびその合成方法に注目が集まっている。本講演では、核分裂と超重元素の基礎を説明するとともに、最先端の研究の話題を説明する。
関連ページ:先端基礎研究センター 重元素核科学研究グループHP
3-2 「宇宙の錬金術」
宇宙における元素の起源と原子核の性質の関連を紹介し、地球に鉄が豊富な理由、ウランの存在の起源などを平易に解説する。講演では講演者が作成した「原子力機構核図表2014」および「3次元核図表」を用い、視覚的な原子核の理解を行う。
関連ページ:3次元核図表
3-3 「超伝導体の量子輸送現象」
電気抵抗がゼロになる超伝導体は、他の材料では成し得ない機能を発揮し大きな変革をもたらす可能性がある。直流送電に加え、強力な磁石として、リニアーモーターカーや核磁気共鳴画像法(MRI)などで役立っている。超伝導体の微小な接合は、超高感度なセンサーに応用されている。本講演では、超伝導体と磁石の微小な接合の電流特性を紹介する。
関連ページ:量子物性理論研究グループの主な成果
熱の流れが磁場で変わる仕組みを解明-磁場を用いた熱流制御の可能性-
3-4 「スピントロニクス ― ファラデーを超えて ―」
今日のエレクトロニクスの基礎は約180年前に発見されたファラデーの電磁誘導の法則である。これにより、発電機やモーターが生まれ、台所のIHクッキングヒーターが可能になった。ところが、この電磁気学の基本法則もナノデバイスでは不十分であることが明らかになってきた。ナノデバイスでは、電流に加えて磁気の流れ(スピン流)を法則に加える必用がある。スピン流と電流を対等に取り入れたエレクトロニクスがスピントロニクスである。スピン流の導く新しい物理法則とそれによる革新的なナノエレクトロニクスについて解説する。
関連ページ:スピン起電力-ファラデーの法則を越えて
液体金属流から電気エネルギーを取り出せることを解明~電子の自転運動を利用した新しい発電へ~
3-5 「素粒子ミュオンを用いた物質研究」
ミュオンは電子と同じ種類に分類される素粒子のひとつで、100万分の2秒程度の寿命しか持たない。しかしその短い寿命の間に、物質内部の様々な情報を我々に与えてくれる。講演では加速器により作られたミュオンを利用した物質研究の最前線を紹介する。
関連ページ:先端基礎研究センター ナノスケール構造機能材料科学研究グループHP
3-6 「陽電子ビームを用いた表面ナノ構造研究」
近年、ナノテクノロジーの進展に伴い物質の表面で形成されるナノ構造が注目されている。通常、それらの表面ナノ構造を決定するには、電子ビームが用いられることが多いが、その反粒子である陽電子を用いるとより最表面に特化した情報が得られる。本講演では、陽電子回折法の表面敏感性と表面ナノ構造の解析例について紹介する。
関連ページ:先端基礎研究センター ナノスケール構造機能材料科学研究グループHP
新材料ゲルマネンの原子配置に対称性の破れ-省エネ・高速・小型電子デバイス実現に向けた素子開発へ道-
3-7 「放射性廃棄物処分の負担軽減に向けた分離変換技術」
原子力機構では、放射性廃棄物の地層処分に係る負担軽減を目指して分離変換技術の研究開発を実施している。本講演では、加速器駆動システム(ADS)を中心とした分離変換技術について、技術の概要やJAEAにおける最新の研究開発状況等を紹介する。
関連ページ:原子力基礎工学研究センター 分離変換技術開発ディビジョン
3-8 「高レベル廃棄物の環境負荷を低減させる群分離技術」
原子力発電所の使用済燃料を再処理した高レベル廃棄物には、マイナーアクチノイド(MA)などの長寿命核種が含まれている。これらを効率良く分離して、処分の際の環境負荷を低減化する群分離技術の研究開発について、その意義や分離の原理及び開発の状況を紹介する。また、分離した長寿命核種を短半減期核種あるいは安定核種に核変換するシステムについても触れる。
関連ページ:HP作成中のため、後日追記
3-9 「放射化学と原子力」
放射化学は、放射性物質の関わる化学現象を明らかにする学問分野である。放射線や放射性物質と切っても切れない関係のある原子力を作り上げた化学と原子力との関連から始まり、原子力基礎工学研究センターで行われている化学研究の最新の成果を紹介する。
3-10 「アクチノイドの化学」
アクチノイドは、原子力の中で利用されたり、原子力を利用したのちに生み出されたりする元素であるといっても過言ではない。原子力と切り離せないこの元素についてその基礎から原子力基礎工学研究センターで行われているアクチノイド化学研究の最新の成果を紹介する。
3-11 「放射線挙動解析コードPHITSの概要とその応用」
原子力機構が中心となって開発しているモンテカルロ法に基づく放射線挙動解析コードPHITSは,原子力分野のみならず,医学,理学,工学の様々な分野で利用されている。本講演では,PHITSに組み込まれている核反応モデルや計算機能などを解説するとともに,PHITSを原子力分野の他,放射線生物・医療分野や地球惑星科学分野に応用した結果なども紹介する。
関連ページ:PHITS
3-12 「中性子核発熱定数と損傷断面積の現状」
中性子の核発熱定数と損傷断面積は、核データライブラリからNJOYコードで計算され、種々の核計算で使われているが、問題のあるデータが多いことはほとんど知られていない。本講演では、代表的な核データライブラリの核発熱定数と損傷断面積の比較を通し、核データライブラリ、NJOYコードの問題を紹介する。
3-13 「放射線遮蔽分野での核データライブラリベンチマークの最前線」
中性子と物質の核反応の起こりやすさをあらわす核反応断面積(核データ)は、物質内での中性子の挙動を計算する上で不可欠なデータベース(核データライブラリ)で、日本ではJENDLという名前で公開されている。本講演では、核データライブラリの構造、処理から、放射線遮蔽分野での最新の精度検証まで紹介する。
3-14 「放射線遮蔽分野での多群放射線輸送計算の盲点」
中性子・γ線の物質中での挙動を計算する放射線輸送計算を実際に行う上で注意しなくてはならないことは多数あるが、必ずしも知られていないのが現状である。本講演では、放射線遮蔽分野での多群放射線輸送計算において知られていない注意点を中心に、放射線輸送計算に係る話題を紹介する。
3-15 「優れた安全性を有する高温ガス炉」
高温ガス炉は、高効率水素製造、高効率ガスタービン発電等の多目的利用が可能な第4世代原子力システムの1つであり、全交流電源喪失、炉心の冷却流量喪失等が発生しても著しい炉心損傷に至らない優れた固有の安全性を有している。本講演では、高温ガス炉の安全上の特長等を紹介する。
関連ページ:本質的安全高温ガス炉の概念
HTTRを活用した研究-特性試験及び安全性実証試験-
3-16 「HTTRを用いた高温ガス炉技術基盤確立のための研究開発」
原子力機構では、我が国初の高温ガス炉であるHTTR(高温工学試験研究炉)の設計、建設、運転・試験を通して、高温ガス炉技術基盤の確立のため、燃料・材料、炉工学、安全性等に関する様々な研究開発を実施してきた。本講演では、高温ガス炉研究開発の現状、今後の研究計画等について紹介する。
関連ページ:HTTRによる高温ガス炉技術基盤の確立
高温ガス炉水素・熱利用研究センターHP
3-17 「熱化学水素製造法の概要と高温ガス炉の熱利用技術」
高温ガス炉は、高い安全性を有するとともに、900℃の熱エネルギーを用いて発電、水素製造など多様な産業利用を可能とする次世代のエネルギーソースである。本講演では、高温ガス炉技術の概要、および熱利用技術特に原子力機構における水素製造技術開発について紹介する。
関連ページ:高温ガス炉水素・熱利用研究センター ISプロセス信頼性確証試験グループHP
熱化学法ISプロセスの研究開発
3-18 「J-PARCにおける世界最高性能の加速器駆動型パルス核破砕中性子源の開発」
3GeV陽子を水銀ターゲットに入射し、液体水素減速材で世界最高強度の熱・冷中性子を発生させるJ-PARCの核破砕中性子源における核設計及び中性子特性測定、ターゲット容器の製作技術及び損傷抑制のための水銀中の圧力波低減技術、極低温水素の冷却・循環技術、ビーム輸送技術等の研究開発について紹介する。
3-19 「中性子による工学材料強度学の研究」
中性子の高い透過力を利用して工学材料内部の応力、転位などを含めた結晶構造の情報をバルク平均として得ることができる。J—PARCの高強度中性子と最先端のデータ収集方法を用いれば外力負荷、温度などの環境下での種々の研究が可能となる。講演では、J-PARCのパルス中性子を用いた工学材料強度学の最新の研究成果を分かりやすく解説する。
3-20 「中性子による磁性研究–超伝導から量子効果まで–」
中性子は極小の磁石であり、物質内部のミクロな構造や原子、分子の動きと同時にその磁気的な性質を調べることに利用できる。講演では、J-PARCの中性子実験施設の紹介と共に、そうした磁性が関わるとされる高温超伝導や、物質内部の原子磁石が引き起こす常識と異なる量子現象について、J-PARCで行われている研究とその最新の成果を紹介する。
3-21 「中性子による分子性結晶の化学」
単結晶中性子回折法は水素原子をはじめとした軽元素に対する感度が高いため、有機化合物や金属錯体などの分子性結晶の構造、機能の研究においては結晶中の水素原子を正確かつ確実に観察する手法として重要となる。講演では、J-PARCのパルス中性子を用いた単結晶構造解析の手法を解説するとともに、最先端の研究成果を紹介する。
3-22 「中性子小角散乱法を用いた物質の構造解析」
小角散乱法は、数nmからμmスケールの微細構造、不均一構造、階層構造の解析法として、物質科学、生命科学、材料科学など幅広い分野で利用されている。最近では、ナノ構造制御により物質や材料の優れた機能を生み出す研究も多い。講演ではJ-PARCのパルス中性子を用いた小角散乱研究の手法を解説するとともに最先端の研究成果を紹介する。
3-23 「中性子によるアモルファス材料の研究」
アモルファス物質(いわゆるガラス)は液体を凍結してできる構造不規則な準安定な物質で、最近ではイオン伝導材料や電子伝導デバイスなど機能性を付加した材料開発もなされている。講演ではそうした長周期構造を持たないランダム系物質の構造解析の手法にスポットを当てるとともに、J-PARCのパルス中性子を用いたランダム系物質の研究を紹介する。
3-24 「パルス中性子透過によるイメージング技術」
中性子透過測定(ラジオグラフィ)法は、非破壊分析法の一つとして、内部形状や水の分布の可視化など、広範に活用されている。さらに中性子エネルギーを区別した測定を行うことにより、試料の結晶情報、磁場、元素密度や温度の空間分布を可視化することが可能となる。測定例を交えて、これらの手法について解説する。
3-25 「J-PARC-世界最高レベルの大強度陽子加速器-」
J-PARCは、素粒子物理、原子核物理、物質科学、生命科学、原子力など幅広い分野の最先端研究を行うための陽子加速器と実験施設群の呼称で、世界最高クラスの陽子ビームによって多彩な2次粒子ビームを大量に生成し、実験に利用している。本講演では、J-PARCの加速器とその利用について、わかりやすく解説する。
関連ページ:J-PARCセンターHP
3-26 「大型加速器と原子炉のハイブリッド −加速器駆動システム−」
原子力発電の課題である放射性廃棄物の低減のため、大型加速器と原子炉をハイブリッドした新しい原子力システム「加速器駆動システム」の開発が、日本や欧州で進められている。J-PARCを活用して加速器駆動システム実現を目指す技術開発を紹介する。
関連ページ:核変換実験施設とは
分離変換技術の研究開発
4)高速炉研究開発部門
4-1 「エネルギー・環境問題と高速炉研究開発」
エネルギー・環境問題を概説するとともに、解決に向けた1つの選択肢である高速炉サイクルについて、その意義、安全性の考え方、世界の開発動向、研究開発技術の現状を解説する。
関連ページ:次世代高速炉サイクル研究開発センターHP
4-2 「高速炉における熱流動研究開発」
高速炉の意義や設計上の特徴を概説するとともに、解決すべき熱流動課題に焦点を当て、それを克服するための研究開発の現状を解説する。
関連ページ:研究開発の紹介「熱流動 」
4-3 「高速増殖炉の役割と炉心設計技術」
高速増殖炉は、発電しながら消費した以上の核燃料を生成できる原子炉で、地球規模でのエネルギー・環境問題の解決に大きく寄与する次世代原子炉として期待されている。高速増殖炉の役割と炉心設計技術について、核反応の特徴、炉心安全性、増殖、放射性廃棄物の減容など、基礎から最新技術に渡る内容を取り上げる。
関連ページ:研究開発の紹介「高速炉炉心」
5)バックエンド研究開発部門
5-1 「放射性廃棄物処理処分の基礎」
放射性廃棄物の種類、放射能などの廃棄物の性状、性状に合わせた処理の必要性と処理の方法、放射能濃度等に合わせた処分の方法の概要を紹介する。
関連ページ:バックエンド研究開発部門 埋設事業センターHP
5-2 「放射性廃棄物処理処分の応用」
放射性廃棄物の性状を把握する技術、廃棄物を安定な形に処理する技術、廃棄物を安全に処分するための技術を解説するとともに、海外における放射性廃棄物の処理処分の現状などを紹介する。
関連ページ:バックエンド研究開発部門 パンフレット
5-3 「ウラン取扱施設の廃止措置」
ウラン取扱施設の廃止措置について、許認可、解体、クリアランス、管理区域解除に至るまでの一連の工程、規制、技術について、実例を元に講義する。
関連ページ:J-STAGE「製錬転換施設廃止措置プロジェクトの進捗状況」
6)システム計算科学センター
6-1 「分子動力学シミュレーション:基礎理論と並列分子動力学PIMDチュートリアル」
分子動力学法の基礎全般について講演を行う。主に、力場モデルやアンサンブル発生法などの基礎理論と、水溶液などへの応用例を紹介する。また、化学反応を扱うための第一原理分子動力学法や、原子核の量子効果を取り入れた経路積分法を紹介し、並列分子動力学プログラム PIMD のチュートリアルを行
関連ページ:PIMD
6-2 「鉄鋼材料の破壊に関する研究:第一原理計算が明らかにする粒界破壊」
鉄鋼材料は高強度になるほど水素誘起粒界破壊が顕著になり、その高強度化が妨げられている。その破壊メカニズムは未だに不明とされるが、粒界面の原子間結合の強さがマクロな破壊現象にとっても重要な役割を果たしていることが、大型計算機を用いた大規模な第一原理計算によって明らかになってきている。本講義では、その状況を紹介する。
関連ページ:動く水素が鉄の割れを促進する-第一原理計算が示すモバイル水素による鉄の脆化効果-
7)核不拡散・核セキュリティ総合支援センター
7-1 「国内外における核鑑識の動向と技術開発」
核鑑識とは、捜査当局によって押収、採取された核物質あるいは放射性同位元素に関連する物質の組成、物理・化学的形態等を分析し、その物品の出所、履歴、輸送経路、目的等を解析する技術的手段である。本講演では核テロリズムに対抗するための核鑑識について、国際的な動向を紹介するとともに、国内の技術開発状況を報告する。
関連ページ:核鑑識
7-2 「核実験を探知する技術(放射性物質の検知によるCTBT国際検証システムとその技術)」
包括的核実験禁止条約(CTBT) は、あらゆる空間における核実験を禁止するもので、まだ発効していないが、核実験を監視する体制として世界中にCTBT国際監視システムが整備され、暫定的な運用がなされている。ここでは、CTBT国際監視システムとこれを支える核実験探知技術に関して紹介する。
関連ページ:包括的核実験禁止条約(CTBT)
7-3 「核不拡散・核セキュリティを巡る国際情勢と日本の対応」
核不拡散及び核セキュリティはどのように発展してきたのか、どのような脅威があるのか、また対応のためにどのような国際枠組みや取組みが行われているのかについて紹介し、核不拡散・核セキュリティの概要について理解を促進する。また、日本国内の対応についても、国内の法体制、政策、具体的な取組み等について説明する。
関連ページ:核不拡散政策研究
7-4 「核不拡散(保障措置)に関する現状と課題」
核不拡散に関する国際的な取り組みや核不拡散条約と日・IAEA保障措置協定の関係について説明するほか、包括的保障措置及び追加議定書の内容、さらには統合保障措置についてJAEAでの適用例を用いてその現状及び課題について説明を行う。またIAEA保障措置の基本手段である計量管理についても国内法との関連のなかで説明を行う。

2. 「原子力機構の研究開発成果 2016-17」掲載の最新研究テーマ

原子力機構では成果普及情報誌「原子力機構の研究開発成果2016-17」を発行し、分野毎に最新の研究開発成果を紹介しておりますので、この中から講演テーマをお選びいただけます。詳細は以下のURLを参照ください。

原子力機構の研究開発成果 2016-17

※量子ビーム応用研究の一部(5-9~5-19)及び核融合研究開発を除く。