hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アトピー眼症における組織線維化とナチュラルヘルパー細胞の制御

涙腺に多量に存在するナチュラルヘルパー(NH)細胞がアトピー性炎症の発症時に涙液(導管)経由で、またはリンパ管、血管経由で移動するのかを明らかにするため、涙腺を除去したマウスにブタクサ花粉結膜炎を発症させ、NH細胞除去の影響を検証した。その結果、涙腺除去は好酸球浸潤数には影響しない一方、涙腺除去マウス(特にIL-33欠損涙腺除去マウス)において強い角膜炎を認めた。この結果はNH細胞が角膜の恒常性維持に貢献している可能性を示唆するものである。レポーターマウスの樹立にはやや遅れが生じているが、他のモデル作成は順調に進行しており、ほぼ予定どうりの進行と考えられる。今年度は、これまでの実験をまとめて、主にNH細胞の活性除去実験を各種のマウス病態モデルで施行し、実験データのとりまとめを行いたい。また、臨床応用のためのステロイド、免疫抑制薬の影響に関しても今年度にデータをとる予定である。眼科学年度末に発注を予定した試薬が、在庫切れのため、購入ができなかった。次年度の早期に発注、購入する予定である。
オープンウエア活用に向けた工学教育における学習検証のための学生実験の開発

オープンソース資源を活用できる人材の育成を目的とした工学教育における,学習成果の検証のための学生実験の実装を行った.当初はハードウエア,システムソフトウエア,そしてアプリケーションのすべてを網羅する統合的なものを目指したが,学部生のレベルでは実施が難しいことがわかり,その前段階のレベルのものになった.オープンソース資源を活用できる人材の育成を目的とした工学教育における,学習成果の検証のための学生実験の実装を行った.当初はハードウエア,システムソフトウエア,そしてアプリケーションのすべてを網羅する統合的なものを目指したが,学部生のレベルでは実施が難しいことがわかり,その前段階のレベルのものになった.2009年度中に実施したのは,以下の3点である.(本研究課題で開発する学生実験のことを,以下「オープンウエア実験」という.)(1) 2010年度に試験的に実施するオープンウエア実験の前段階となる学生実験の,準備と実施を行った.具体的には,授業科目で実習がないハードウエア設計(ハードウエア記述言語の実習を含む)やアセンブラプログラミングの実習を,「計算機工学実験」の枠を利用して実施した.これは2010年度に実施する授業レベルの学生実験のための準備である.この作業の補助のために,計上した謝金の一部を利用した.(2)卒業研究の学生を指導して,オープンウエア実験のプロトタイプを実装した.この結果は(1)の実現に反映されており,また,成果を11月に学会にて発表した.(3) (1)を履修した学生2名を被験者として,「オープンソース資源を使い,指導者との協議の上で設定した目的物を作成する.」という課題を与えて実施させた.計上した謝金の一部は,この被験者のために利用した.(2)と(3)の結果から,学生がオープンウエア実験を行うのに,現カリキュラムにおいて補填が必要な知識等の項目を調査・検討した.当初の計画では,「システムLSI」という授業枠を利用して,15名程度のクラス構成で,FPGAで計算機システムを実装することを目標とする学生実験を実施予定であった.しかし,授業計画の要請で,この授業枠の受講者数が100名を超え,予定通りに実施できなくなった.そこで,研究代表者の研究室における卒業研究を用いて,FPGAボードへの計算機システムの実装,および,そのための言語処理系を中心としたプログラム開発環境の整備のそれぞれを,オープンソース資源を用いて実施する過程におけるノウハウや知見の収集を行った.その結果をIEEEの学生シンポジウムにて発表し,現在は論文投稿中である.一方で,オープンソース資源を用いた言語処理系の構築の学部学生の視点からの考察を行うために,その種のテーマによる卒業研究の過程を聴取することで,ノウハウや知見の収集を行った.その結果はIEEE主催の国際会議で発表を行い,来年度の4月と5月に学会発表することが決定している.当初,計上していた謝金は,目的とした調査を卒業研究の結果の中から抽出するようにしたために被験者を雇う必要がなくなり,使用しなかった.しかし,学生とソースリストを見ながらの打ち合わせを行っている際に,プロジェクタを使用して行っていたところ,表示能力や眼精疲労が問題となり,その改善のために,市販の液晶やプラズマのTVセットを用いることにした.そのために謝金として計上した金額分を割いた.本研究の目的は,オープンウエアを用いた工学教育開発の一環として,学習効果を増強し検証するための学生実験の開発である。オープンウエアとは,ソフトウエア開発におけるオープンソースソフトウエアや,ハードウエア開発におけるオープンIPを含む概念として本提案で用いている.本年度に実施予定であったのは,前年度までに実現した1.FPGAボードを用いた論理回路設計やアセンブリプログラミングを行う学生実験の実現2.学部2年生の被験者を用いて実施したオープンソース活用の予備実験3.FPGAボードへの計算機システム構築実験4.学部学生にオープンソース資源を用いて言語処理系を構築させる実験の結果に立脚して,最終段階の3名×5チーム程度の規模で実施する,計算機システム統合実験を実現させることであった.そのために「論理回路とCAD」の授業枠を利用する計画であった.しかしながら,履修制限をかけることが許されなかったので57名の履修者を抱えてしまい,試験等で履修者を選別することも許されなかったので,予定を変更して講義形式の授業にせざるを得なかった.また当初の目標の学生実験を完遂するには,学生に対応するハードウエアの知識や実践力が必要であるが,ほぼ全員が身についていなかった.そこで,講義でオープンウエア活用の具体的な技法を教え,宿題でそれを駆使して解決する問題を課すという形式のものとし,履修人数の制約となるFPGAボード等のハードウエアを使わないで実施できるように工夫した.この授業は後学期に実施されたが,その結果については教育系の研究会等で公表する予定である.また,ハードウエアの実践力を確実にするために,上記1の充実にさらに注力した.また,21年度と22年度の成果をまとめたものを,ICISA2011,および,電子情報通信学会の人工知能と知識処理研究会にて、23年度の成果の一部を情報処理学会の教育とコンピュータ研究会にて発表した.
腎不全病態形成上のklothoの意義の解明と治療応用の可能性の検討

腎不全の病態進行とともにKlotho遺伝子発現、Klotho蛋白発現が低下していることを明らかとした。また、Klotho蛋白の過剰発現により酸化ストレス、ミトコンドリア機能障害を低減し、アポトーシスによる尿細管細胞脱落を抑制し、腎保護的に働くことを明らかにした。腎不全の病態進行とともにKlotho蛋白が低下していること、Klotho蛋白の過剰発現によりミトコンドリア機能障害を低減し腎保護的に働くこと、の2点を明らかにした。1.慢性腎機能障害に伴う、klotho遺伝子発現量の検証ネフローゼ自然発症ICGNマウスのklotho遺伝子発現は10週、20週、30週、40週と経時的に腎での遺伝子発現料は低下していた。これは、病理組織学的変化(糸球体障害、尿細管障害)、生理学的指標(蛋白尿・アルブミン尿量、血清クレアチニン値、血清尿素窒素値)と相関していた。2.Klotho蛋白過剰発現による腎不全病変への影響の検討klotho遺伝子過剰発現(KL-TG)マウスは、通常マウスに比較し、平均寿命および最大寿命の有意な延長を認めるが、慢性腎障害に対するKlotho蛋白の役割は依然不明であった。我々はKL-TGマウスとICGNマウスを交配し、klotho遺伝子過剰発現のICGNマウスを作成した。Litter mateのICGNマウスに比較し、ICGN/KL-TGマウスでは、40週時点での有意な生存率の延長が認められた。腎の病理組織学的変化(糸球体障害、尿細管障害)も軽減していた。ICGN/KL-TGマウスでは、酸化ストレスが軽減し、ICGNマウスで認められたミトコンドリア機能の低下が軽減していた。Klotho蛋白の腎保護効果の作用機序の検討Klotho蛋白発現プラスミドを培養細胞にelectroporation法にて遺伝子導入し、培養上清中のKlotho蛋白を回収し、Angiotensin II刺激下のヒト尿細管上皮細胞培養液中にKlotho蛋白を添加し、次に挙げる具体的項目について検討した。・Klotho蛋白により、活性酸素(ROS)・一酸化窒素(NO)産生がどう変化するかを特異的蛍光指示薬により検出し、2光子励起方式共焦点レーザー走査型顕微鏡を用い観察した。Klotho蛋白は、Angiotensin IIによるROS産生増加、NO産生低下を改善した。・ミトコンドリアDNA障害部位AP siteの検出、Long-PCR法によるミトコンドリアDNA障害検出、ミトコンドリア膜電位の測定、TUNEL法によるアポトーシスの検出を行い、ミトコンドリア機能を総合的に評価した。Klotho蛋白は、Angiotensin IIによるミトコンドリア機能障害に対し、保護的に働いた。
アナログ地震計記録を利用した東海地域におけるスロー地震活動の解明

防災科学技術研究所が運用していた関東・東海地殻活動観測網により,愛知県東部の深部低周波微動発生域周辺の観測点については,1980年代以降のアナログ地震波形記録が記録紙上に残されている.これを用いて,同地域における深部低周波微動の過去の活動状況を明らかにすることを目指す.数値シミュレーション研究からはプレート間地震の発生が予想される領域周辺の応力蓄積過程を反映して,長期的に活動状況が変化する可能性も指摘されている.こうした観点を加え,実際の観測記録に基づいて現在の活動状況との差異および,長期間にわたる活動状況の変化を議論し,大地震発生準備過程とスロー地震の関係解明に貢献することを目指す.防災科学技術研究所が運用していた関東・東海地殻活動観測網により,愛知県東部の深部低周波微動発生域周辺の観測点については,1980年代以降のアナログ地震波形記録が記録紙上に残されている.これを用いて,同地域における深部低周波微動の過去の活動状況を明らかにすることを目指す.数値シミュレーション研究からはプレート間地震の発生が予想される領域周辺の応力蓄積過程を反映して,長期的に活動状況が変化する可能性も指摘されている.こうした観点を加え,実際の観測記録に基づいて現在の活動状況との差異および,長期間にわたる活動状況の変化を議論し,大地震発生準備過程とスロー地震の関係解明に貢献することを目指す.
大規模空間データに対する計量手法の開発とその応用

本研究では大規模空間データを用いた実証分析を行った。具体的には,何故ゴミの分別回収をする市町村としない市町村があるのかといった問題や,都道府県の歳出にフライペーパー効果が存在するのかといった問題,国と地域のビジネスサイクルにどのような相違があるのかといった問題などに対してアプローチして,いずれの結果からも空間的相互作用が重要な役割を果たしていることを明らかにすることができた。初年度はまず,これまでに展開されてきた空間計量モデルの系譜やそれらに対する推定方法の発展やその経済データへの応用についてを日本応用経済学会において報告した。続いて,日本の市町村別にゴミの分別回収が行われている要因分析を,JEuBES5において報告した。さらに,都道府県の歳出にフライペーパー効果が存在するのかといった問題を歳出費目別に分析した。そして,この結果を,科研費研究集会「ベイズ分析のための数値計算技法とその経済・ファイナンス分析への応用」において報告した。この間,日本の所得収束仮説に関する研究結果を日本統計学会誌に,空間SURモデルの生産関数への応用をPapers in Regional Scienceに掲載することができた。平成24年度は23年度の研究を継続し,分析の精緻化を進めていった。前年度研究を始めたパネル空間プロビットモデルの研究は精緻化を進め,国際地域開発経済学セミナーにおいて報告し,現在投稿している。また,フライペーパー効果の研究も精緻化を進めて日本応用経済学会において報告した。この論文も,現在投稿中である。さらに,新たな研究として,国と地域のビジネスサイクルにどのような相違があるのかを時空間マルコフ切り替えモデルを用い多分析をはじめ,International Conference “Frontiers in Macroeconometrics"において報告した。この論文は,投稿に向けて準備を進めているところである。この間,個票データを用いた大規模データの分析結果を日本統計学会誌に,日本の電力需要の予測のためのモデルの比較をJournal of Forecastingに,所得分布の不平等度の持続性に関する研究をJournal of Income Dstributionに掲載することができた。次年度は国内外を問わず学会報告を考えているので,旅費としての使用を予定している。また,Japanese European Bayesian Econometrics and Statistics 6(JEuBES 6)の開催を予定しているので,研究集会開催費としての使用も予定している。そして,研究を進める上で,参考文献を準備する必要がでてくると考えられるので,書籍の購入にも使用する予定である。英語論文のジャーナルへの投稿にあたっては英文校正等の投稿準備にも使用する予定である。
特異点論の応用としての微分幾何と偏微分方程式

この研究を通して、微分幾何学、シンプレクテイック幾何学、非線形偏微分方程式などの数学内部の対象へ特異点論を応用し、様々な結果を得たばかりではなく宇宙物理学など、周辺科学と関連性のある結果を得た。特に、特異点論を様々な種類の空間形の部分多様体に応用することにより、様々な幾何学(ホロ球面的幾何学、斜傾幾何学)を構成し、その不変量の導入とその幾何学的意味を明らかにした。その結果、ブレーン宇宙論や一般相対性理論におけるモデル空間に現れるブラックホールなどの事象の地平線の形状やその特異点の幾何学的意味付けなどを得ることができた。特異点論の故郷は幾何学である。現代幾何学における2つの大きな分野として、位相幾何学と微分幾何学が挙げられるが、特異点論は両方の幾何学を故郷としている。近年、数学内外の様々な分野に現れる非線形現象や特異性がある種の微分可能写像の特異点として捉えられることが、次第に明らかにされてきている。特に、部分多様体の微分幾何学、特異点を許容するような図形の微分幾何学、複素解析的曲面の孤立特異点の近傍に現れる接触構造やシンプレクテイック構造、画像処理(映像理論)などがその例として挙げられる。これらをまとめて標語的に言い表すと表題の「特異点論の応用としての微分幾何と偏微分方程式」と言うことができる。当研究は、これらの分野といままで知られていなかった新たな分野への応用を目指して特異点論の基礎的部分の改良とその具体的応用を実施するものである。当研究の所期の目標のひとつに、さまざまな種類の非線形偏微分方程式を満たす曲面の微分幾何学的性質及びその特異性の研究があるが、代表者は双曲空間内のホロ平坦な曲面と呼ばれる曲面の微分幾何学的性質とその特異性に関する研究を実施した。この曲面は、双曲空間内の線形ワインガルテン曲面とよばれる、ガウス曲率と平均曲率の間の関係式をみたすもので、その関係式は曲面に対する非線形編微分方程式で与えられるものである。線形ワインガルテン曲面はほとんどの場合は、ブライアント型と呼ばれるもので、この場合は旧来、ワイエルシュトラス型表現公式が知られており、よく研究されている。唯一例外の場合がホロ平坦曲面の場合で、今回当研究で、この曲面の特徴付けと特異点の研究を完成することができた。ホロ平坦な曲面は、ユークリッド空間内の平坦な曲面と対比することができるが、当該研究を通して状況は非常に異なっていることが認識された。実際、ユークリッド空間内の非特異な完備平坦な曲面は柱面しかないことが、知られているが、ホロ平坦な曲面の場合は特定することが出来ないほど豊富であることが解った。その中には、主曲率一定の曲面は球面か円管面であり、臍点をもたないといういわゆる塩浜、高木の定理の双曲空間版の反例の具体的パラメータ付け曲面も得られる。また、特異点をもつ場合も、ユークリッド空間内の平坦曲面より、多くの特異点をもつことが解った。このように、ホロ平坦な曲面は非常に豊富な幾何学的性質をもつ曲面であり、今後の重要な研究対象となると思われる。平成19年度の研究成果としては、主にミンコフスキー空間内の擬球面内の空間的曲面に対して、ある意味で平坦な曲面の研究を遂行した。特に、擬球面として双曲空間を考えると、平坦性としては、通常のリーマン幾何学としての意味の内在的平坦性、外在的ガウス曲率から定まる外在的平坦性そして、当研究をとおして得られたホロ平坦性の3種類の平坦性が存在する。内在的平坦性は、従来よりワイエルシュトラス型表現公式が知られており、この公式を用いることにより、多くの事実が研究されてきた。また、外在的平坦性については、双曲空間のベルトラミ・クラインモデルを考えると、特異点に関してはユークリッド空間内の平坦性とほぼ同じ性質を持つことがわかる。しかし、ホロ平坦性は当研究で初めて導入された概念であり、今まで全く研究されてこなかった。平成18年度の研究の続きとして、ホロ平坦な曲面の特異点の分類を行った。この場合、非特異な場合でもそのほかの平坦性と比較して、より豊かな構造を持つことが、わかった。さらに、特異点としては、通常は安定的には現れないカスプ的嘴特異点が安定的に表れることがわかった。さらに、そのほかの擬球面である、ドシッター空間や光錐との間に以前の研究で研究代表者が導入したルジャンドル双対性をとおして、それらの擬球面内の空間的曲面に対しても同様な平坦性が定義されることを発見し、それらの曲面の特異点を分類した。

その結果、安定的にはホロ平坦な曲面と同じ種類の特異点が現れることがわかり、さらに、ルジャンドル双対性がそれらの特異点の間のある種の双対性をも与えることがわかった。また、ミンコフスキー空間内の光的超曲面にも平坦性を定めその特異点の研究を実施した。平成20年度の研究成果としては、反ド・シッター空間内の空間的曲面の外在的微分幾何学の構成と特異点論の応用と双曲空間内のホロタイトはめ込みの研究がある。反ド・シッター空間は近年素粒子論や宇宙論で注目されているローレンツ空間形である。数学的には双曲空間のローレンツ版と解釈され、双曲空間が豊富な幾何学的性質をもつので、反ド・シッター空間も当然、豊富な幾何学的性質をもつことが期待される。特に、その中の部分多様体はブレーンと言う理論物理学において重要な研究対象である。当研究では特異点論を応用することにより、新たな幾何的不変量(ある種の曲率)を発見し、その幾何学的意味を研究した。さらに、大域的性質としてその曲率に対してガウスーボンネ型の積分公式が成り立っことを示した。その際、重要な役割を担うのが、ラグランジュ及びルジャンドル特異点論である。一方、双曲空間内へのホロタイトはめ込みの概念は1979年にCecilとRyanが導入して以来、研究の著しい進展が見られない。特に、その幾何学的特徴付けは今まで全く知られていなかった。当研究では、ホロタイトはめ込みと昨年までの研究で得られたホロ球面的絶対全曲率との関係を考察し、その余次元が1の場合は、ホロ球面的絶対全曲率の満たす不等式が等式となることと多様体が球面となりかつホロタイトはめ込みとなることが必要十分条件であることを示した。さらに、その条件はホロ凸と言う条件とも同値であることも示した。また、余次元が高い場合は、球面のホロタイトはめ込みの像は距離で定義された標準的な球面となることを示した。その結果、球面のホロタイトはめ込みはCecilとRyanが定義した双曲的タイトはめ込みと同値となることがわかり、1985年にCecilとRyanが提出した「球面のホロタイトはめ込みを特徴付けよ」と言う問題に完全な解答を与えた。平成21年度の成果としては、反ドジッター空間内の空間的曲面の外在的微分幾何学の構成、ミンコフスキー空間内の擬球面の間のルジャンドル双対性の一般化及びそのその応用としての斜傾幾何学の構成がある。最初に理論物理学における、ランドール等による5次元反ドジッター空間内における2種類のブレーン宇宙モデルを数学的に解釈することができた。その結果、ランドールサンドラムモデルにおけるブレーンは、双曲空間におけるホロ超曲面に対応すると理解でき、カーチランドールモデルにおけるブレーンは等距離超曲面に対応する事がわかった。この立場から、一般の超曲面から発する光の作る焦面の構成方法やその特異点の幾何学的意味について考察した。その結果は、フランスのストラスブールで開催された、日本学術振興会フランス支部主催のフォーラムにおいて招待講演として発表した。また、従来の研究で得られていた、ミンコフスキー空間内の擬球面どうしの間のルジャンドル双対性の曼荼羅を無限個の場合や、一般の擬ユークリッド空間内の擬球面の場合に一般化した。その結果、光錐内、双曲空間内及びドジッター空間内の空間的超曲面にたいして、斜計幾何学と言う無限個の幾何学の族を構成し、その基本的性質を考察した。たとえば、双曲空間内には従来より、ガウス・ロバチェフスキー・ボヤイの非ユークリッド幾何学が存在することが知られているが、近年、代表者により、ホロ球面的幾何学と言う新しい幾何学が構成された。斜傾幾何学はこの2つの幾何学をつなぐ自然な族を構成することがわかった。
急性骨髄性白血病発症に関わる変異WT-1遺伝子作用の解析

研究背景WT-1遺伝子はWilms腫瘍の病因遺伝子として単離され、ヒト染色体11p13に座位する。その蛋白質は、Zn finger domainを有する転写制御因子で、その構造上の特徴から癌抑制遺伝子と現在考えられている。WT-1遺伝子は胎児腎、卵巣、精巣、脾臓、胸膜中皮細胞などの他に正常造血において造血幹細胞に限定して発現していることが示されたが、その機能は未だ不明である。さらに急性白血病においてWT1遺伝子の発現が高いほどその予後が不良であるとの報告や、白血病細胞におけるWT-1遺伝子変異の報告があり、WT1遺伝子は急性白血病の発症に深く関与していると考えられている。症例2才時に両側腎のWilms腫瘍を発症し、化学療法及び腫瘍部分切除術にて治癒と考えられていた5年後に急性骨髄性白血病を併発した6才男児の症例のAML初発時の骨髄細胞を用いて以下の方法でWT-1遺伝子のzincfinger domainの解析を行った。方法症例の初発時骨髄血から分離した単核球と症例の皮膚より採取、培養した繊維芽細胞からAGPC法によりtotal RNA抽出を行った。total RNAからcDNAを合成し、WT1遺伝子cDNAのzincfinger部分であるexon 7からexon 10の間を増幅するようにprimerを設定し、RT-PCR反応を行った。RT-PCR産物をサブクローニングをした後、dideoxy法により塩基配列を決定した。さらに初発時のWilms腫瘍のパラフィン包埋された病理切片からTAKARA DEXPATをもちいてDNAを抽出し、exon 1からexon 10のそれぞれにprimerを作製し、DNAレベルでのWT1遺伝子の解析を試みた。結果RT-PCRの結果、positive controlであるHL-60,初発時の白血病細胞で予想された445bp付近にバンドが認められた。初発時患者骨髄血からのRT-PCRによって得られたDNA fragmentの複数のサブクローンのシークエンスの結果、WT1 coding resionのexon 9内にT→Cの変異が認められた。その結果、Leu524(CTG)→Pro(CCG)のアミノ酸変異があることが確認された。また、症例の繊維芽細胞から抽出したtotal RNAからは変異は認められなかった。Wilms腫瘍におけるDNAレベルでのWT1遺伝子の解析はExon1からExon 2にかけて正常コントロールと異なるバンドが認められ,現在塩基配列を検索している。考察本症例の変異WT1遺伝子が白血病の発病に関与している可能性が強く疑われる。また、正常alleleが存在している白血病においてもWT-1遺伝子の変異が認められていることにより、変異WT-1が白血化に対してdominant negativeに作用している可能性が考えられる。2才時に両側腎のWilms腫瘍を発症し、化学療法及び腫瘍部分切除術にて治癒と考えられていた5年後に急性骨髄性白血病を併発した6才男児の症例のAML初発時の骨髄細胞を用いて以下の方法でWT-1遺伝子のzincfinger domainの解析を行った。結果症例の繊維芽細胞から抽出したtotal RNAからは変異は認められなかった。現在、症例のWilms腫瘍の病理組織標本よりDNAを抽出し、WT-1遺伝子の各exonにたいしてPCRを行い、Wilms腫瘍細胞内のWT-1遺伝子変異について解析中である。

結果RT-PCRの結果、positive controlであるHL-60,初発時の白血病細胞で予想された445bp付近にバンドが認められた。初発時患者骨髄血からのRT-PCRによって得られたDNA fragmentの複数のサブクローンのシークエンスの結果、WT1 coding resionのexon 9内にT→Cの変異が認められた。その結果、Leu524(CTG)→Pro(CCG)のアミノ酸変異があることが確認された。また、症例の繊維芽細胞から抽出したtotal RNAからは変異は認められなかった。Wilms腫瘍におけるDNAレベルでのWT1遺伝子の解析はExon1からExon 2にかけて正常コントロールと異なるバンドが認められ,現在塩基配列を検索している。考察本症例の変異WT1遺伝子が白血病の発病に関与している可能性が強く疑われる。また、正常alleleが存在している白血病においてもWT-1遺伝子の変異が認められていることにより、変異WT-1が白血化に対してdominant negativeに作用している可能性が考えられる。
教員資質の向上のための教員養成カリキュラムに関する開発研究

今年度の研究活動としては、主に次の2つの事業を行った。すなわち、その一つは、「教員資質向上のための教員養成カリキュラムに関する開発研究」に関連して、我国の中・高等学校教員にたいするアンケート調査の分析と結果のまとめである。他の一つは、ミネソタ大学への広島大学側からの研究者の派遣と研究交流である。それぞれの事業内容について、その概要を説明する。1【アンケート調査について】:アンケート調査は、国語科教育、社会科教育、理科教育、数学科教育、音楽科教育、家政科教育、体育科教育、幼児(幼稚園)教育、教育学(組織・運営・内容を含む)の面からの調査研究を行った。各教科の内容は、それぞれの教科で独自のアンケートの内容を設定して行った。しかしながら、幾つかの点で共通の質問項目が設定された。それは、教育現場で指導している教師が、大学の教員養成課程のカリキュラムにおいて、自分達が学んだ内容について、どのような内容が役に立っているかについての調査である。また、再び大学で学習の機会が与えられたならば、どのような学習内容を希望するかなどの、具体的な内容を設定した。このアンケート調査の分析は既に終了しており、今年度中に印刷できる予定である。調査結果の内容については、紙面の都合ですべてを説明できないが、その例を全体的な調査と数学科教育の調査について紹介する。教育学的全体に拘わる調査では、以下の4点にまとめられた。(1)教師の教職能力としては、「授業」、「生徒指導」、「生徒理解」、「教師倫理」、「管理運営」の5つが、抽出された。(2)教職の経験年数が高いほど、教師の教職能力が高まる。(3)大学の勉強では、独力での勉強がとくに「授業」「生徒指導」「教師倫理」という能力に対して、重要な影響を与えていた。また、進路選択の時期が早く、教師以外の職業を志望しなかった者ほど、「教師倫理」高くなっていた。(4)教員となってからも、「書籍」の影響など独力での勉強が重要な影響を与えていた。また、教師としての仕事ややりがいに満足し、授業以外での活動の場をもった者ほど教職能力は高くなっていた。また、数学科教育では、広島大学とミネソタ大学の卒業生に対して、同様の内容の調査を行い、数学教育の実態、数学教員の資質に関する自己評価、大学の議義に対する期待等について比較したものである。(1)日本の授業では、一斉指導が行われ、それに個別指導が組み込まれるが、アメリカとは対照的に、小グループ指導は、ほとんど行われていない。(2)日本の教員の方が、説明・解説を頻繁に行っており、アメリカのほうが頻繁に教育機器を利用し、操作・実験を行わせている。しかし、生徒同士の話し合いをほとんど行わせていない点は日米に共通している。(3)日本の教員は、コンピューター等の教育機器についての知識・技能が不足していると自己評価しており、興味・関心と数学的な考え方の指導に強く困難を感じている。2【研究者の派遣と研究交流】:今年度は、5名の研究者をミネソタ大学に派遣することができた。派遣期間は、平成4年9月29日から、10月5日までの7日間であった。研究領域と報告書のタイトルを以下に示しておきたい。今年度の派遣は、昨年度ミネソタ大学から6名の研究者を招き意見交換を行い、その結果双方でアンケート調査を行うなど実務的な研究活動を行っていたので、これら調査研究のまとめ方に関する意見交換の意味も含まれていた。また、最終年度でもあり、これまで、広島大学とミネソタ大学側と調整活動を行ってきた、コーディネーター(中山助教授、訪問団団長)も派遣研究者の中に加えた。比較的短期間の訪問ではあったが、ミネソタ大学側の行き届いた受け入れ態勢と研修プログラムのお陰で、多大な成果を上げて帰国することができた。現在、この派遣事業については、「ミネソタ大学訪問記」として、報告書に取り纏め、今年中に印刷を終え、刊行できる予定である。

(2)教職の経験年数が高いほど、教師の教職能力が高まる。(3)大学の勉強では、独力での勉強がとくに「授業」「生徒指導」「教師倫理」という能力に対して、重要な影響を与えていた。また、進路選択の時期が早く、教師以外の職業を志望しなかった者ほど、「教師倫理」高くなっていた。(4)教員となってからも、「書籍」の影響など独力での勉強が重要な影響を与えていた。また、教師としての仕事ややりがいに満足し、授業以外での活動の場をもった者ほど教職能力は高くなっていた。また、数学科教育では、広島大学とミネソタ大学の卒業生に対して、同様の内容の調査を行い、数学教育の実態、数学教員の資質に関する自己評価、大学の議義に対する期待等について比較したものである。(1)日本の授業では、一斉指導が行われ、それに個別指導が組み込まれるが、アメリカとは対照的に、小グループ指導は、ほとんど行われていない。(2)日本の教員の方が、説明・解説を頻繁に行っており、アメリカのほうが頻繁に教育機器を利用し、操作・実験を行わせている。しかし、生徒同士の話し合いをほとんど行わせていない点は日米に共通している。(3)日本の教員は、コンピューター等の教育機器についての知識・技能が不足していると自己評価しており、興味・関心と数学的な考え方の指導に強く困難を感じている。2【研究者の派遣と研究交流】:今年度は、5名の研究者をミネソタ大学に派遣することができた。派遣期間は、平成4年9月29日から、10月5日までの7日間であった。研究領域と報告書のタイトルを以下に示しておきたい。今年度の派遣は、昨年度ミネソタ大学から6名の研究者を招き意見交換を行い、その結果双方でアンケート調査を行うなど実務的な研究活動を行っていたので、これら調査研究のまとめ方に関する意見交換の意味も含まれていた。また、最終年度でもあり、これまで、広島大学とミネソタ大学側と調整活動を行ってきた、コーディネーター(中山助教授、訪問団団長)も派遣研究者の中に加えた。比較的短期間の訪問ではあったが、ミネソタ大学側の行き届いた受け入れ態勢と研修プログラムのお陰で、多大な成果を上げて帰国することができた。現在、この派遣事業については、「ミネソタ大学訪問記」として、報告書に取り纏め、今年中に印刷を終え、刊行できる予定である。本年度は、9月26日から10月3日までの間、4名の研究者をミネソタ大学に派遺した。ミネソタ大学に於ける教員の養成に関する現状について、施設及び教育システム、講義内容、講義の現状について直接的に、視察、面接討論によって把握することができた。とりわけ、幼稚園から、小中学校、高等学校の現状、さらには、ミネソタ大学以外の、コミュニティ-カレッジの現状について調査研究を行った。また、教育委員会の役員のメンバ-とも直接討論する機会にめぐまれ、地域社会に根ざした、米国の教育の現状を理解することができた。研究体制としては、12の研究班に別れ、それぞれの研究対象について、調査研究を進めている。今年度は、とくにミネソタ大学教育学部に焦点を定め、育員養成にかかわる教育学部全体にかかわる内容及び、各教科のカリキュラムの現状、内容の調査を行っている。これをもとに、広島大学のカリキュラムの現状と比較の検討中である。
ゴノサイトにおけるDNAメチル化機構

本研究課題における目的は生殖細胞特異的な小分子RNAであるpiRNA(PIWI-interacting RNA)が、どの様にしてDNAメチル化を導入しているか、その分子機構を解明することにある。我々の研究室では、piRNAと結合したMIWI2(Mouse PIWI2)複合体が、piRNA依存的なDNAメチル化に必須の役割を担っていることを見出してきた。又、他の研究室から、piRNA依存的なDNAメチル化は、piRNAとは独立してDNAがメチル化される領域よりも遅れて獲得されることが報告されている。以上のことから、piRNA依存的にDNAがメチル化される領域には、一過的にDNAメチル化を阻害する機構が存在し、これらを消去することが、MIWI2-piRNA複合体の役割であると考え、研究を行ってきた。DNAのメチル化を阻害する機構として、H3K4me2(4番目のリシンがジメチル化されたヒストンH3)が知られている。前年度までに、DNAメチル化が完了している出生後の精原細胞では、このH3K4me2の局在が認められなかったが、MIWI2欠損精原細胞では多くのH3K4me2が検出された。これらのH3K4me2の増加は、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得される胎仔期ゴノサイトにおいて、もともと多く局在していたものが消去されなかったのか、あるいはその逆にゴノサイトから出生後の精原細胞にかけて、MIWI2が無いことによって、H3K4me2が異常に増加してきたのか、この点の検証を行った。そのために、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得されてないが、piRNAとは独立したDNAメチル化は確認されている胎仔期16日齢のゴノサイトを回収し、H3K4me2抗体を用いたChIP-seqを行った。その結果、H3K4me2はDNAがメチル化されない領域とpiRNA依存的にDNAがメチル化される領域に多く局在していた。この結果から、piRNA依存的なDNAメチル化が若干遅れて獲得されるのは、DNAメチル化を阻害するH3K4me2が多く局在しているからであり、これらの消去がMIWI2-piRNA複合体の役割であることが示唆された。本研究課題における目的は生殖細胞特異的な小分子RNAであるpiRNA(PIWI-interacting RNA)によるDNAメチル化導入機構の解明である。申請者の予備的な成果から、piRNA依存的にDNAがメチル化される領域にはDNAのメチル化を阻害するヒストン修飾であるH3K4me2(4番目のリシンがジメチル化されたヒストンH3)が多く局在していることを見出していた。そこで、piRNA依存的なDNAメチル化機構は単にDNAメチル化酵素によるものではなく、DNAメチル化を阻害するH3K4me2の除去であり、DNAメチル化はその結果二次的に誘導されるものである可能性を検証している。piRNA結合タンパク質であるMIWI2(Mouse PIWI2)は核内へ移行すること、この核内移行に異常が生じる遺伝子改変マウス、及びMiwi2欠損精巣ではpiRNA依存的なDNAメチル化が誘導されないことから、MIWI2複合体がpiRNA依存的なDNAメチル化に必須であると考えられている。もしMIWI2複合体によるH3K4me2の消去がpiRNA依存的なDNAメチル化に必須なのであれば、Miwi2欠損細胞において、piRNA依存的な領域においてのみ、H3K4me2の増加が観察されるはずである。本年度では、Miwi2欠損細胞を用いてH3K4me2の局在をゲノムワイドに解析した。その結果、Miwi2欠損細胞では、H3K4me2の発現量が減少する領域は極少数であったが、増加する領域が5000以上あることを見出した。これらの領域の大部分はpiRNA依存的なDNAメチル化を受ける領域であった。以上のことから、本年度に得られた成果は当初の仮説と矛盾のないものであった。現在、これらのH3K4me2の消去がpiRNA依存的なDNAメチル化に必須であるか、その因果関係の検証を試みている。Miwi2依存的なH3K4me2の脱メチル化とpiRNA依存的なDNAメチル化の相関関係の検証を下記の通り、ほぼ完了した。コントロール及びMiwi2欠損マウスの精巣から、Oct4-GFP陽性の精原細胞を回収し、H3K4me2抗体を用いたChIP-seq解析を行った。これにより、約70,000のピークを同定し、その中の約5,000のピークがMiwi2欠損細胞において、正常細胞よりも4倍以上増加していた。次にこれらのH3K4me2の発現量とpiRNA依存的なDNAメチル化の変化を比較するために、H3K4me2ピーク上におけるDNAメチル化率を抽出した。その結果、Miwi2欠損細胞でH3K4me2が増加する領域の大部分はpiRNA依存的なDNAメチル化を受ける領域であった。一方で、DNAメチル化の消失がH3K4me2の増加に繋がっている可能性も否定できていなかったため、この点も検証した。まず全ゲノムを500bpのサイズに分割し、piRNA依存的にDNAがメチル化される領域を約14,000同定した。これらの中で、Miwi2欠損細胞におけるH3K4me2の変化±2倍以下のものが約10,000あることを確認した。すなわち、piRNA依存的にDNAがメチルされなかった領域の全てにおいて、H3K4me2が増加しているわけではないことを示している。

以上の結果から、Miwi2依存的なH3K4me2の消去がpiRNA依存的なDNAメチル化に必要である、という申請者の仮説と矛盾のないもであった。又、MIWI2は培養細胞において、H3K4me2脱メチル化酵素であるKDM1A(Lysine demethylase 1a)と強く結合することを見出している。MIWI2-KDM1A依存的なH3K4me2の消去がpiRNA依存的なDNAメチル化に繋がるか、その因果関係の検証を試みている。本研究課題における目的は生殖細胞特異的な小分子RNAであるpiRNA(PIWI-interacting RNA)が、どの様にしてDNAメチル化を導入しているか、その分子機構を解明することにある。我々の研究室では、piRNAと結合したMIWI2(Mouse PIWI2)複合体が、piRNA依存的なDNAメチル化に必須の役割を担っていることを見出してきた。又、他の研究室から、piRNA依存的なDNAメチル化は、piRNAとは独立してDNAがメチル化される領域よりも遅れて獲得されることが報告されている。以上のことから、piRNA依存的にDNAがメチル化される領域には、一過的にDNAメチル化を阻害する機構が存在し、これらを消去することが、MIWI2-piRNA複合体の役割であると考え、研究を行ってきた。DNAのメチル化を阻害する機構として、H3K4me2(4番目のリシンがジメチル化されたヒストンH3)が知られている。前年度までに、DNAメチル化が完了している出生後の精原細胞では、このH3K4me2の局在が認められなかったが、MIWI2欠損精原細胞では多くのH3K4me2が検出された。これらのH3K4me2の増加は、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得される胎仔期ゴノサイトにおいて、もともと多く局在していたものが消去されなかったのか、あるいはその逆にゴノサイトから出生後の精原細胞にかけて、MIWI2が無いことによって、H3K4me2が異常に増加してきたのか、この点の検証を行った。そのために、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得されてないが、piRNAとは独立したDNAメチル化は確認されている胎仔期16日齢のゴノサイトを回収し、H3K4me2抗体を用いたChIP-seqを行った。その結果、H3K4me2はDNAがメチル化されない領域とpiRNA依存的にDNAがメチル化される領域に多く局在していた。この結果から、piRNA依存的なDNAメチル化が若干遅れて獲得されるのは、DNAメチル化を阻害するH3K4me2が多く局在しているからであり、これらの消去がMIWI2-piRNA複合体の役割であることが示唆された。MIWI2複合体によるH3K4me2の脱メチル化がDNAメチル化に必須であるかを検証する。この目的のために、1)胎生期精巣の器官培養、2)dCas9-MIWI2による人為的DNAメチル化導入法の確立、の二つの手法からアプローチを行う。胎生期精巣の器官培養では、まずpiRNA依存的なDNAのメチル化が生じる直前の胎生期精巣を2ー3日間培養し、生体内と同様にDNAがメチル化されるかを観察する。次に、MIWI2結合H3K4me2脱
固体電解質中の粒界イオン伝導に関する原子レベルでの構造・機構解析

固体酸化物燃料電池や水蒸気電解は、効率の高い『化学エネルギー⇔電気エネルギー』変換デバイスであり、再生可能エネルギーを軸としたエネルギーシステムの実現に欠かせない。本研究は、電気化学エネルギー変換デバイスの最も重要な構成要素でありながら、その性質がよく分かっていないイオン伝導性固体の「結晶粒界」に焦点を当て、多結晶性イオン伝導体における粒界構造(原子配列モデル)の構築、および、粒界の原子レベルでの粒界の特徴付けとイオン伝導機構の解明を試み、粒内のイオン伝導機構に関するこれまでの知見と統合することで、多結晶体内のイオン伝導現象について理解する。
日本人の基本的価値観に関する実験・調査研究

本研究は、日本人の基本的な価値観の構造的特性を実証することを目的にしている。それを、(1)社会的相互作用における対人関係観、(2)美的=道徳的価値意識、(3)健康=宗教に関する価値意識、(4)仕事〔勤労〕観、の各位相に関して、実験・調査によって分析することを意図とした。最終年度の61年にはすでに実施していた、各分担課題の合同調査票によるリサーチのフィールドワークの結果を集計・分析した。すなわち、60年度において、日本人の人間観・対人関係観の中核だと想定される「間人主義(contextualism)」およびそれとカウンターパートをなす「個人主義(individualism)」の測定尺度を作り、美的=道徳的価値意識,健康=宗教意識,仕事〔勤労〕観などを調べるいくつかの質問を加えて調査票を作成・印刷し、大阪・名古屋・平塚・東京・郡山の企業体28社の協力を得て、その社員約4,300名に配布し、有効集計票計3,833を回収することができた。61年度は、コーディング作業の終った調査票データを礎気テープに入力し、コンピューターを用いて、各質問項目の単純・クロス集計を行ない、一部のデーターについては、さらに統計学的な解析を加えた。(1)の人間観・対人関係観の分析では、企業体成員における「間人主義」と「個人主義」との併存性や両者間での位相動態が、数量化理論【III】類・因子分析などによって確認しえた。とくに地位の上昇に伴って両者の並存性が高まることが分かった。(2)(3)の健康=宗教観と、美的=道徳的価値意識に関しては、人生の規定要因として、運・〈つき〉・間柄・努力などが、また〈いき〉という行為の美意識が作用することが判明した。(4)の職場での仕事観については、予想どおり、会社へのコミットメントが大きく、ゼネラリスト志向、生活の場=協同の場としての職場観,能力重視の人事,助けあってゆく仕事,といった「間人主義」とも連関する考え方を支持する傾向が見いだされた。
イノベーション・エコシステムにおけるハイブリッド・ファンド政策の機能及び効果

科学技術イノベーションの創出のプロセスにおいて、どのように資金提供・配分するかは極めて大きな課題である。科学技術への資金提供の最初段階では純粋な研究プロジェクトへの資金提供の機会が用意されており、より進んだ開発の段階ではR&D、更にはPOCへの資金提供が行われる。この段階になると、公的資金だけではイノベーション・プロセスが円滑に回らなくなり「死の谷」に直面する。これを克服する可能性のあるのが「ハイブリッド・ファンド政策」だ。本研究では、「ハイブリッド・ファンド政策」のパフォーマンスを国際比較も交えながら数量的に測定し、本政策の機能及び効果を明らかにし、政策的含意も明確にする。
通級指導教室における効果的指導に関する実践的研究

特殊学級での指導と通級指導教室での指導とは行政的に異なるものの、教育的見地からは差がないことを確認して研究は進められた。継続指導してきた、児童・生徒に関するケースカンファレンスおよびまとめから得られた主な知見は以下の通りである。1)難聴、構音障害、吃音、学習障害、弱視、発達障害など多様な児童・生徒に対する指導をおこなう通級指導教室の教師には専門的技術が必要であること。2)通級指導教室には、上記障害をもつ児童・生徒以外のいわゆる「その他」児がかなり多いこと。3)通級指導教室での教育は、連携の教育といわれているが、指導を開始するにあたって、教師間、教師と保護者との間に「インフォームドコンセント」の共通理念が不可欠であること。4)いかなる障害を持った子どもについても、効果的な指導とは、単にある活動ができるようになることではなく、社会との関係において自己決定ができるようになることである。5)地域によっては、通常学級を担当していた教師が、専門的な研修を受けないまま通級指導教室の担当になることが、非常に多く、専門的指導技術を保証するためのシステムが必要とされること。6)勤務体制や教師のレベルなど、地域による格差が浮き彫りにされた。1.通級学級を設置している学校と従来のままの特殊学級を設置している学校を訪問し、聞き取り調査をおこない指導の実態および問題点の実態を調査し、整理した。担当教師の悩みは、教室運営に関するもの、指導に関するもの、診断(指導法の決定を含む)に関するもの、学校内での教室の位置づけに関するものなどに分類された。2.現場教師(青森、神奈川、東京、山形、広島、山口の各県を含む)を研究強力者とし、随時、研究協議会を開催し、主として指導中の児童・生徒について指導法、その決定の過程、保護者との関係、「親学級」との関係などについて多角的な研究協議会を実施してきた。応募期には計画に入っていなかった、保護者との関係、「親学級」の担任との関係、さらに、教師の研修の重要さも討議され、通級指導教育は「連携の教育」であるとの共通意識を持つに至った。この共通意識の上に立って、今までに検討されてきた事例の追跡を続けていく。3.研究協力者は、言語障害、難聴、情緒障害、弱視の指導をおこなっている、通級指導教室または特殊学級の教師である。障害の種類により解決すべき問題はかなり異なっている。次年度は、更なる検討を言語障害(吃音および構音障害)は長澤泰子、聴覚障害は谷本忠明、発達障害は船津守久およひ高杉弘之、学習障害は若松昭彦、弱視は山梨正雄がそれぞれ分担した。研究の統括は長澤泰子がおこなった。特殊学級での指導と通級指導教室での指導とは行政的には異なるものの、教育的見地からは差がないことを確認して研究は進められた。5)地域によっては、通常学級を担当していてた教師が、専門的な研修を受けないまま通級指導教室の担当になることが、非常に多く、専門的指導技術を保証するためのシステムが必要とされること。
燃料デブリの堆積挙動に関する実験データベースの構築及び解析コードの検証

原子炉の炉心が損傷する過酷事故では、炉心から流出した燃料等の炉心物質が燃料デブリとなって原子炉構造物上に堆積しデブリベッドを形成する。このデブリベッドの冷却・臨界特性はその形状に依存することから、デブリ堆積及びベッド形成挙動が事故後長期の崩壊熱除去過程を支配する要因として重要である。本研究では、燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について、解析コードの検証用の実験データベースを構築するとともに、固気液混相熱流動解析コードの検証を実施し、実機安全評価手法として整備する。本研究で実施するデブリ堆積挙動実験では、水を満たした円筒透明容器上部のノズルから炉心物質デブリを模した固体粒子(アルミナ、ステンレス鋼、ジルコニア)を落下させ、容器底部に堆積させることで、実験パラメータに依存して変化する粒子ベッドの特性を観察・測定し、解析コードの検証性に優れた実験データが取得できる。平成30年度はベッド形状特性に関して実験データの分析を進め、凹型の形状を持つベッドの頂部に形成されるくぼみの面積を相関するすることで、ベッド頂部の凹凸形状によって特徴づけられるベッド形成モードを予測する経験モデルを新たに開発した。また、これまで開発を進めてきたデブリベッドの運動挙動を評価するための三次元固気液混相熱流動解析コードについて、実験データベースに基づいた固体粒子ベッドの運動挙動に対する検証解析を実施し、その基本的な妥当性を確認した。さらに、本コードが用いる格子ー粒子連成計算法(流体計算に多流体モデル、デブリ粒子運動計算に個別要素法を用いるハイブリッド法)に固体粒子のエネルギーを格子ー粒子法間で連成して計算するスキームを導入することで、冷却材ナトリウムの沸騰や燃料デブリが発熱する条件下で燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動が適用可能な解析手法として整備した。原子炉の炉心が損傷する過酷事故では、炉心から流出した燃料等の炉心物質がデブリとなって原子炉構造物上に堆積しデブリベッドを形成する。燃料を含むこのデブリベッドの冷却・臨界特性はその形状に依存することから、デブリ堆積及びベッド形成挙動が事故後長期の崩壊熱除去過程を支配する要因として重要である。本研究では、燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について、解析コードの検証用の実験データベースを構築するとともに、固気液混相熱流動解析コードの妥当性を検証し、実機安全評価手法として整備する。本研究で実施するデブリ堆積挙動実験では、水を満たした円筒透明容器上部のノズルからデブリを模した固体粒子を落下させ、容器底部に堆積させることで、実験パラメータに依存して変化する粒子ベッドの特性を観察・測定し、解析コードの検証性に優れた実験データが取得できる。平成28年度は、粒子径、密度が異なる粒子を混合した模擬デブリ(アルミナ、ステンレス鋼、ジルコニア)を用い、粒子特性(密度、粒子径、球形度)、放出条件(ノズル径、放出速度、落下高さ)をパラメータとする実験を実施し、堆積粒子の非均質性が粒子ベッドの高さやベッド形状に与える影響について実験的な知見を得た。さらに、これまで開発を進めてきたデブリベッドの堆積挙動を評価するための固気液混相熱流動解析コードについて、実験データベースに基づいた検証を行うため、大規模計算手法の検討を行った。本コードは、流体計算に格子法(多流体モデル)、デブリ粒子運動の計算に粒子法(個別要素法)を用いる格子ー粒子連成計算法に基づいているが、取り扱う粒子数が増えると粒子法計算の負荷が過度に大きくなり、実用的な計算が困難になる。そこで、粒子数の多い大規模計算のため、メニーコア・コプロセッサ搭載の演算ボードを利用した並列コンピューティングによる計算効率向上を図るためのコード整備を行った。計画通り模擬デブリに混合粒子を用いたデブリ堆積挙動実験を実施し、解析コードの検証性に優れた実験条件下でのデブリ堆積・ベッド形成挙動について基礎的な実験データを得た。また、デブリベッドの運動挙動を評価するための固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた検証解析を実施する上で必要となる大規模計算時の計算効率向上を図るためのコード整備について検討を行った。平成29年度はより広範な混合粒子条件で実験データを取得するとともに、測定された粒子ベッドの高さについて、粒子特性(密度、粒子径、球形度)及び放出条件(ノズル径、放出速度)に加えて、非均質性(混合粒子)の影響を考慮した実験相関式を新たに開発した。また、これまで開発を進めてきたデブリベッドの運動挙動を評価するための三次元固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた検証を行い、特性(密度、粒子径)の異なる固体粒子の堆積・ベット形成挙動の特性を定量的に再現できることを確認した。

その結果、本コードが用いる格子ー粒子連成計算法(流体計算に多流体モデル、デブリ粒子運動計算に個別要素法を用いるハイブリッド法)について、その基本的な妥当性を検証することができた。計画通りデブリ堆積挙動実験で得られた実験データに基づく実験相関式を開発し、広範な条件を網羅する実験データベースとして整備した。また、デブリベッドの運動挙動を評価するための固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた検証解析を実施し、その基本的な妥当性を検証することができた。原子炉の炉心が損傷する過酷事故では、炉心から流出した燃料等の炉心物質が燃料デブリとなって原子炉構造物上に堆積しデブリベッドを形成する。このデブリベッドの冷却・臨界特性はその形状に依存することから、デブリ堆積及びベッド形成挙動が事故後長期の崩壊熱除去過程を支配する要因として重要である。本研究では、燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について、解析コードの検証用の実験データベースを構築するとともに、固気液混相熱流動解析コードの検証を実施し、実機安全評価手法として整備する。本研究で実施するデブリ堆積挙動実験では、水を満たした円筒透明容器上部のノズルから炉心物質デブリを模した固体粒子(アルミナ、ステンレス鋼、ジルコニア)を落下させ、容器底部に堆積させることで、実験パラメータに依存して変化する粒子ベッドの特性を観察・測定し、解析コードの検証性に優れた実験データが取得できる。平成30年度はベッド形状特性に関して実験データの分析を進め、凹型の形状を持つベッドの頂部に形成されるくぼみの面積を相関するすることで、ベッド頂部の凹凸形状によって特徴づけられるベッド形成モードを予測する経験モデルを新たに開発した。また、これまで開発を進めてきたデブリベッドの運動挙動を評価するための三次元固気液混相熱流動解析コードについて、実験データベースに基づいた固体粒子ベッドの運動挙動に対する検証解析を実施し、その基本的な妥当性を確認した。さらに、本コードが用いる格子ー粒子連成計算法(流体計算に多流体モデル、デブリ粒子運動計算に個別要素法を用いるハイブリッド法)に固体粒子のエネルギーを格子ー粒子法間で連成して計算するスキームを導入することで、冷却材ナトリウムの沸騰や燃料デブリが発熱する条件下で燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動が適用可能な解析手法として整備した。これまで研究代表者らは、主として均質粒子を用いたデブリ堆積挙動実験で測定された粒子ベッドの高さを次元解析によって相関する実験式を検討してきた。今後、平成28年度に新たに取得した非均質性(混合粒子)の影響を考慮した広範な条件下での実験データを含めた実験相関式として整備する。さらに、実験データ及び実験相関式に基づいて、実機条件下での燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について検討する。また、デブリベッドの運動挙動を評価するための固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた総合的な検証を行う。これにより解析コードの実機条件への適用性向上を図る。