加速器応用理工学特別研究A、加速器応用理工学演習�T、加速器学特論、放射線情報処理特論

加速器科学、放射線物理、放射線化学、放射線工学、高分子科学

加速器等から得られる種々の放射線は、物質科学のさまざまな面で応用が進んでいます。当研究室では、有機材料等原子炉計装関連だけでなく次世代エネルギー源として期待される燃料電池素材を代表とする放射線の高度先端応用の研究を推進しています。これらの目的のためまた素粒子物理学の進歩に欠かせない高性能加速器の設計･製作についても徹底した研究を進めています。このように、放射線を手軽に発生できる小型の加速器ハードから、種々の量子ビームを用いた反応解析や、新材料開発など放射線を応用した多方面の研究が行われています。研究に従事する学生や研究員の多くが、さまざまな賞を受賞しています。

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原子炉構造力学特論、エネルギー政策学特論、原子炉熱流動工学演習I・II、原子炉物理学演習I・II、原子炉熱流動工学特別研究、原子炉熱流動工学特殊研究

原子炉熱流動、伝熱工学、流体力学、電気化学、原子力の安全性、シミュレーション、AI・MI・機械学習

当研究室の目標は、原子炉システムの安全性と経済性をさらに向上させる開発研究を通じて、即戦力となる原子力技術者を育成することです。 気液二相流の多次元流動と過渡変化を捉えるためのセンサーを開発し、3Dプリンタによる三次元造形技術を活用し、複雑流路内の流動場のダイナミックスを捉える数理モデルを導出し、数値混相流体力学(CMFD)シミュレーションにより実現象を再現します。 従来の演繹的なアプローチに加えて、ビックデータを帰納的に俯瞰し、人工知能(AI)や機械学習、並びに新材料や代替材料探索手法としてマテリアルズ・インフォマティクス(MI)による流体や材料開発を推進しています。 百件以上の特許技術を考案し、大半を民間企業にライセンス又は移管し、多数の新材料の量産技術に応用した経験を活かし、常に新しい発想を取り入れながら社会のニーズを先取りした技術開発に挑戦します。 加えて、海外での研究経験に基づき海外の研究者と交流し、インターシップや国際学会、論文投稿を推奨します。 加えて、実学を通じて学ぶことにより、卒業時には原子炉主任技術者の熱水力設計試験問題を解く能力を身につけることができます。

メールでのご連絡は　furuya[at]aoni.waseda.jp（[at]を@に置き換えてください）⇒古谷研究室web site

原子炉物理学特論、原子力プラント制御・保全工学特論、原子炉物理学演習I・II、原子炉物理学特別研究、原子炉物理学特殊研究

原子炉設計工学、原子炉物理学、原子力の安全性、新型原子炉、計算工学、粒子法

原子力エネルギーは地球温暖化問題とエネルギー安全保障にとって重要な役割を果たすことが期待されています。その中核となる原子炉・原子力プラントの設計は原子炉物理学に、伝熱流動、安全設計、プラント制御・安定性などの知見を組み合わせて行われます。
当研究室では、これらの分野を勉強しつつ原子炉の設計研究を行います。原子炉物理学や原子力伝熱流動学をもとに、炉心、燃料、プラント、制御、安全、起動、安定性等について設計・解析を行います。広範な原子炉設計の分野をカバーしてそのつながりを理解しながら研究を進めます。具体的には超臨界圧軽水を冷却に使う原子炉など新型原子炉の炉心設計や安全性の研究。粒子法など革新的数値計算法による計算科学を炉心溶融事故解析に応用する研究を行っています。
福島事故の教訓を生かし、より安全な優れた原子力の利用展開を図りたいと思います。国内外の様々な研究機関、大学、メーカー、電力会社等で活躍中の卒業生らを通じた強力なネットワークを誇ります。国際機関OECD Nuclear Energy Agency (NEA)のProfessional Staffとして培った経験や人脈を研究・人材育成に活用して参ります。

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加速器応用理工学特別研究Ｂ、加速器応用理工学特殊研究Ｂ、加速器応用理工学演習Ｂ I、加速器応用理工学演習Ｂ II、原子力材料・燃料工学特論

超電導エネルギー工学、電気機器、電磁界数値解析

環境問題がより顕在化してきた今日、省エネルギーやCO2削減効果が期待できるキーテクノロジーの一つとして、超電導技術とその応用に関する研究開発が世界各国で活発化しています。当研究室では、超電導応用（近年は、特に超電導コイル応用）に関する研究として、1)医療分野：超高磁場ＭＲＩやがん治療用加速器（サイクロトロン）、2)電力分野：SMES（超電導電力貯蔵装置）、3)エネルギー分野：核廃棄物処理を目的とする大出力加速器や核融合用超電導コイルシステムなどを対象とする研究を行っています。学生たちは、それぞれの研究テーマを実例として、実験と解析の両面からのアプローチを通じて、研究の進め方や問題打開の方策の探り方を身につけていきます。そして、得られた成果を論文にまとめる能力や、ゼミや学会発表を通してのプレゼンテーション能力の向上も極めて重要と考えています。その成果が実り、毎年誰かが研究発表賞等を受賞しています。また、国立研究機関、大学等で活躍している本研究室の卒業生との連携や、海外有力機関との共同研究を進めています。
　　　　　

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原子炉核工学特論、原子炉設計学特論、原子力システム工学特別研究、原子力システム工学演習�TおよびII、原子力システム工学特殊研究

原子炉物理、炉心設計、核変換、炉型戦略、核拡散抵抗性

資源/環境/安全/核不拡散/社会受容性といった総合的観点において優れた核エネルギーの技術体系を研究しています。これを追求する上では、単に原子炉技術のみでなく、燃料製造・再処理や最終処分を含む、核エネルギーシステム全体を俯瞰する視点が重要となります。加えて、基礎・基盤的な研究に偏向することなく、技術的な実現可能性や経済性にも配慮し、アカデミアと産業界の価値観をバランスよく取り入れることを研究の基本姿勢としています。
革新的原子炉に関する研究テーマとしては、高速増殖炉の炉心設計、濃縮・再処理が不要な革新的高速炉（CANDLE炉）、既存のプラント技術でトリウム資源を有効活用する水冷却トリウム増殖炉、さらに、一度の燃焼で燃料を最大限燃やしきるDeep Burnガス炉などがあります。さらに、中性子捕獲反応を主とする核変換を応用した技術として、長寿命放射性廃棄物を短寿命化する消滅処理（核変換処理）、豊富で安価な資源から希少で高価値な資源を生み出す原子炉錬金術、SiをP（リン）に変換しn型半導体とする中性子核変換ドーピング技術などを研究しており、原子炉をエネルギー生産のみならず物質変換・物質創造の装置として活用する途を探っています。
以上の他、エネルギー需給や燃料・廃棄物の物量バランスを考慮した新型炉導入シナリオ・導入戦略の検討、再生可能エネルギーを含む多様なエネルギー源の最適電源構成の検討、核物質の兵器転用を事実上困難とする核不拡散技術、炉心内での燃料配置を最適化する燃料装荷パターンの最適化、さらには原子力の経済性評価など、原子力の多様な側面について、原子炉物理の知識を基本としながら、産業界、研究機関と連携しつつ、望ましい原子力のあり方を考えています。

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原子炉熱流動学特論�TおよびII、原子力安全学特論

原子炉安全工学、混相流の伝熱流動、炉心損傷事故（シビアアクシデント）評価、安全解析コード

本研究室では、わが国のエネルギー供給の中核を担う原子力発電システムが一層安全なものとなるよう、関連する基礎研究を推進するとともに、それらを踏まえて発電システムの安全性を評価するための方法論を追求します。人間が快適な生活を送るために体内を循環する血液をコントロールしているのと同様、発電システムでは内部に存在する様々な「流れ」の特徴を捉えることが重要です。発電システムでは通常の運転時、冷却材の「流れ」によって炉心で生成した熱がタービンに伝えられます。また、福島原発事故のようにもしも炉心が損傷した場合、燃料の破損や構造材の溶融に伴って非常に複雑な熱と物質の「流れ」が発生します。本研究室では、このような発電システムの内部で見られる様々な「流れ」の中から安全性を考える上で重要なものを取り上げ、熱および流体工学の学問的基盤を通して安全設計の考え方、評価のしかた、安全性の向上に有効な革新的技術等について学術面と実用面の双方から追求していきます。
これまで、欧州の研究機関（Karlsruher Institut f?r Technologie）で加速器駆動型未臨界炉の安全性に関する研究を推進するとともに、国内の研究機関（日本原子力研究開発機構）において高速炉の新規制基準対応に関連した安全解析に携わってきました。国内外の研究者との交流やマネジメント経験を活かして、世界的な視野で明るい未来を切り拓ける学生を育成したいと考えています。

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原子力安全学特論、原子力関連法規・原子力危機管理学特論、原子力耐震安全工学特論

原子力関連施設の安全性、確率論的リスク評価(PRA)，シビアアクシデント，原子力危機管理，システム信頼性工学

当研究室は、原子力関連施設の安全研究を通じて、原子力産業界の安全分野及び規制分野で活躍できる即戦力の技術者を育成することを目標としています。
研究分野は、軽水炉、HTTR等の新型炉、核燃料サイクル施設等を対象に、確率論的リスク評価、シビアアクシデント時の事象進展解析に係る手法やモデルの開発、これらを使用したアクシデントマネジメント等の対策の立案と有効性評価等であり、原子力の安全性を真摯に考えることが本研究室の基本姿勢となります。
当研究室の学生は、研究活動を通じて、原子力関連施設のシステムに関する知識、安全設計の基本、PRA手法、シビアアクシデント時のプラント挙動に精通した原子力安全技術者の素養を身に付け、学部・大学院で行った研究の成果を、国内及び海外での学会に参加し、発表することで、国際的な感覚を養うと共に、将来のネットワークを構築することを目指しています。
原子炉メーカー（東芝）、規制側研究機関（JNES）での安全研究の経験、或いは日本原子力学会標準委員会のレベル１PRA、核燃料サイクル施設リスク評価、リスク活用の分科会委員等務めてきた経験を活かし、他大学、JAEA、電力中央研究所等と連携しつつ、より高度な研究活動を行っていきたいと考えています。

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放射化学特論、核燃料サイクル工学特論、原子力特別実験、放射線応用工学特別研究、放射線応用工学演習�TおよびII

核燃料サイクル、バックエンド、放射化学、電気化学、溶融塩化学

資源小国である日本が今後も世界の主要産業分野においてトップの水準を維持していくためには、エネルギー密度/効率の高い発電技術としての原子力の利用は不可欠であり、またその核エネルギーの利用には、将来の世代に亘る環境負荷低減のためにも、核燃料の再処理・高レベル廃棄物の地層処分は必須であると考えます。福島第一原子力発電所の事故や、もんじゅの廃炉方針決定を経てもなお、核燃料サイクルの堅持はゆるぎなく、むしろ、現時点で抱えている多くの課題に真っ向から取り組み、化学や材料工学の基礎を解する、原子力・放射線分野の技術者、研究者は、今後より重要視されてくるものと思われ、そのような種々の分野で活躍することのできる、広い視野を持った人材を多く世に輩出することが、本研究室に課せられた使命と考えています。
本研究室では、核燃料サイクルやガラス固化のプロセスを最適化するために、種々の「放射線」をプローブとして用い、それらによって得られる微視的な物質の物理的なふるまいを、巨視的な物質の化学的な挙動の解析、そして予測に繋げるような研究を展開しています。より具体的には、福島第一原子力発電所事故により発生した燃料デブリの処理・処分方法の一つとして、選択フッ化と溶融塩電解を組み合わせ、オンサイトにて安定な処理を行う途を探る研究、また、高レベル放射性廃棄物減量、減容化を目指して、超ウラン元素の分離有効利用を計るとともに、廃棄物をより多く包含させることの可能なガラス組成を探索するために、種々の材料、そして高温条件を含む状態における広域X線吸収微細構造解析研究を展開しています。
さらには、第二再処理工場の候補ともなっていた乾式再処理技術、また第四世代原子炉の候補の一つである核分裂溶融塩炉、核融合炉における溶融塩ブランケット、分離核変換媒体への溶融塩の適用など、高温溶融塩の適用可能性は大きく原子力分野に広がっています。核燃料やRIを使った研究の可能な施設が少なくなっている昨今は、国内外の研究者と共同で研究を進める場合が多く、そのような取り組みを通じて、協調性やリーダーシップ、グローバルなものの見方を育んでいます。

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放射線計測特論、原子炉計測特論、放射線計測工学特別研究、放射線計測工学演習�TおよびII、放射線計測工学特殊研究

放射線計測、非破壊検査、中性子工学

この世界の物質は粒子により構成され、この粒子のエネルギーが高くなると放射線と呼ばれるものになります。この放射線はミクロな世界の情報をマクロな世界へ取り出すことが可能なため、様々な分野において基礎的な計測情報を取得することが可能となります。特に放射線のイメージング測定技術を応用した、放射線による非破壊検査は本研究室の重要な研究テーマとなっており、自動車業界ではエンジン内部の検査や燃料電池の内部検査、原子力・プラント分野では配管減肉検査やコンクリート構造物の健全性検査等、様々な課題の解決を目指し、２次元／３次元情報を取得し非破壊検査や物質解析へ適用可能な、多次元放射線検出システムの開発研究を実施しています。
さらに、無機物を対象とする開発のみならず、人体などを対象にした検査システムも重要な研究テーマとなっており、腹腔鏡手術に対応可能な三次元放射線イメージングシステムや、散乱Ｘ線イメージングを応用したIMRT（強度変調放射線治療）用三次元線量分布評価システムの開発を実施しています。
また、福島第一原子力発電所事故等、放射線の線量的には極めて高い状態での計測が求められており、極限環境における放射線計測も重要な研究テーマとなっています。本研究室ではモノづくりの一環として、アンプやＦＰＧＡ等のアナログ、ディジタルデバイスの活用により、より優れた放射線計測システムの開発研究を実施しています。
この様に、放射線をより精密により多次元的に計測すること、さらにより極限環境でのセンシングを目指して様々な研究開発を実施しています。これらの研究開発が最終的に目指す、医療や各種インフラ構造物の健全性・安全安心が確保される社会の実現に向けて、縁の下的ではありますが、様々な研究開発を実施しています。

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原子炉計測特論、加速器実習、放射線計測工学演習I、放射線計測工学演習II、放射線計測工学特別研究

放射線工学・ビーム科学、核データ評価

加速器に軸足を置き、加速器から引き出されるビームによって、あらゆる分野と結び付き、様々な課題を解決していきたいと考えています。例えば、陽子ビームを環境中の材料に当て詳しい組成を把握したり、陽子をLiやBeなどのターゲットに当て中性子を発生させ、それを医療へ応用したり、新たな原子力エネルギーシステムに結びつけたりと、幅広くいろいろなことに取り組んでいきたいと考えています。
東京都市大学原子力研究所において2014年度から構築を進めているターミナル電圧1.7MVのペレトロン・タンデム加速器用のイオン源として、東工大原子炉研と共同で冷陰極PIG負イオン源の開発を行っています。コンパクトで安価ながら、取り扱いが容易で、安定的に水素マイナスイオンを引き出せるイオン源であり、様々なパラメータを変えながら最適な運転条件の検討を進めています。

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核燃料サイクル工学特論

原子炉廃止措置、核燃料・材料工学、放射性廃棄物、燃料デブリ

福島第一原子力発電所(1F)事故に伴う難易度の高い原子炉廃止措置(炉心内の状況把握も廃炉につながります)を行うことは、わが国の課題であり、適切な対応を行い、全世界にその技術力を示す必要があります。また、原子力発電産業が日本で興ってから50年近くを経て、寿命を全うする原子炉も多くあり、通常の廃炉に帰す原子炉も多くあります。本研究室では、核燃料・材料の基礎的知見の応用、廃棄物処理処分(バックエンド関連)に関する知識の適用、原子炉廃止措置エンジニアリングに対する検討、等を通じた研究を行い、今後興隆する廃炉研究・ビジネスに適応できる人材を育成したいと考えております。具体的には、「燃料からの核分裂生成物(FP)放出メカニズムに関する研究」、「1Fデブリ取り出しにかかわる燃料デブリの熱力学的・動力学的性状に関する研究」、「金属析出FP元素の性状に関する研究」、「放射性廃棄物焼却・溶融システムの実証研究」、「放射性廃液処理に関する研究開発」、「福島第一原発デブリの長期保管キャスクに関する研究」、「燃料集合体の長期健全性に関する研究」等に関して、原子力開発機構、廃炉関連組織等と連携した共同研究を進めてまいります。

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原子力耐震安全工学特論

原子力耐震工学、リスク評価、構造工学、信頼性工学

複数の大陸プレート上にある日本は、数多くの地震を経験しているため、耐震技術の研究開発および国際的な規格・基準類の策定で、世界をリードしていくことが望まれています。本研究室では、過去の構造物の被害経験と真摯に向きあいながら、主に原子力施設の耐震性評価・向上に関連する下記の課題へ取り組んでいます。世界的視野に立って、耐震技術の更なる発展と普及に貢献できるレベルを目標に様々な課題へ取り組み、解決能力と発見能力の向上を図っています。
１） 大きな地震に対して原子力施設がどのように揺れ、どこまで耐えられるのかを評価
２） 地震や津波によるリスクの評価方法の開発
３） 免震・制震等の地震揺れを軽減する技術の評価・開発
４） 様々な特徴を有する地震による施設の揺れを効率的に評価・分析する方法の開発

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原子力耐震安全・リスク工学特論、原子力安全工学特別研究、原子力安全工学特殊研究、原子力安全工学演習 I、原子力安全工学演習 II

耐震工学、構造工学、構造実験、強度評価

日本は世界でも有数の地震国であり、原子力発電施設の耐震安全性確保は重要な課題です。既存施設は想定された地震動に対し十分な耐震性を持つよう設計されていますが、設計の想定を超えた場合の挙動や、高経年化が耐震性に与える影響など検討すべき点も多くあります。
そこで、原子力発電施設の機器・配管系を主な対象とし、実験による実現象の把握と解析による検討を中心に、地震荷重下の終局挙動の調査、高経年配管系の耐震性評価に関する研究を実施しています。また、研究成果に基づき、他機関の研究者と協力し配管系の弾塑性挙動を考慮した新たな耐震設計手法の構築を進めています。

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