hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後ドイツ哲学から出発する公共性の歴史的構造的研究

2.初年度以来の研究を総括して、現代ドイツ哲学と現代フランス思想の歴史的研究に裏打ちされた公共性(公共空間)の思考を構造的に行い、次の点を明らかにした。(1)公共性は、分割(自他のずれ)を、しかも他者の優位を要件とするがゆえに、全体性ないし合一から明確に区別される。(2)それは、絆の現前しない共同体というほとんど不可能な可能性であって、その根底には、他者が他者であり自己が自己であるようにする倫理がある。(3)この意味での公共性(公共空間)は、光あふれる未来の世でもなければ、欠損だらけのこの世界そのままでもなく、私たちの世界とほんの少し異なる平和の地としてはるかに望まれ、いまここに到来しつつある。哲学戦後ドイツ哲学の展開を「過去の克服と公共性」という視点から追跡するという研究の目的を達成できたから。交付申請書に記載した「研究の目的」を達成するために作成した平成24年度の研究計画・方法にしたがって、[A](1)(2)、[B](1)(2)と区分けした研究をおおむね実施することができたから。現代フランス思想における共同体の問題系を公共性の思考にむけて整理したうえで、これまでの研究を総括して、歴史的研究に裏打ちされた公共性の思考を共時的に行い、公共性は分割(自他のずれ)を要件とするがゆえに全体性ないし合一から明確に区別される次第を腑分けするというのが当初の計画であった。この計画通り研究を遂行したい。24年度の研究成果に照らしながら、申請時に記載した25年度の研究計画・方法を再吟味しつつ、目的の達成に向けて研究を実施する。端数が余ったものである。物品費に充当する。物品費について当初計画よりも支出が少なくなり、次年度使用額が発生した。これについては、次年度の研究計画をあらためて精査した上で、研究の目的全体の達成のために物品費または旅費に充てて使用したい。
次元可変大規模系の最適制御に関する研究

本研究は、複数個のサブシステムが時間の経過とともに、結合あるいは分離を繰り返えし、漸次、大規模系を生成するシステム,即ち,システムの運動を支配する状態変数,操作量,観測値の各次元が時間可変である大規模系の最適制御に関する研究を行ったものであり、2年間の研究成果は以下に示すが、次元可変大規模系に関する新たな知見を得た。(1)次元可変確定系の最適LQ制御問題において、可制御条件,可観測条件,最適制御則の導出がなされ、従来の次元固定系を含む,より一般的な結論を得た。また、大規模系の制御合成の際に問題となる情報費用低廉化の観点から、パタン化情報を用いた準最適制御系の構成法を提起し、この場合の最適評価値に対する制御評価値の劣化を定式化することができた。さらに、ファジィ制御則を用いた場合と最適LQ制御則を用いた場合の二次形式制御評価についての相異を明らかにした。(2)次元可変確率系の最適状態推定問題において、次元固定系における状態推定法としてのカルマンフィルタを含む、より一般的な推定アルゴリズムを導出した。(3)次元可変確定系の最適LQ制御問題と次元可変確率系の最適状態推定問題を結合させた。次元可変確率系の最適LQG制御問題を考察し、従来の次元固定系の最適制御則を包含する、より一般的な制御則を導出することができた。今後、上記の理論的な研究成果を基に、(1)多種多様なパタン化情報を用いた次元可度大規模系の最適制御に関する研究(2)次元可変系として、農耕地の排水路系を考え、ポンプによる強制排水路水位制御問題への理論の適用可能性に関する研究等を推進していく。最適制御理論の実系への適用が顕著となるにつれ、対象となるシステムは多種多様となり、一般に大規模化している。本研究は、複数個のサブシステムが時間の経過とともに、結合あるいは分離を繰り返すシステムの最適制御問題に関する研究を行うものである。本年度は、初年度であり、以下に示す研究を行ない新たな知見を得た。(1)状態値および操作量の次元が時間増大する線形離散時間型制御系において、その出力を次元増大する目標値出力に追値(追従)させる最適制御問題を解析した。評価関数として、次元増大する目標値との偏差の二乗を最小にする最適操作量の合成法と、最適操作量を用いたことによる最適評価値を求めた。得られた最適制御則は、従来、考察されている次元固定系の追値制御問題を包含するより一般的なものである。ここでは、次元増大系を対象としたが、今後、次元減少系を含む、次元可変系へ理論的発展を検討する。(2)次元固定系の状態推定法としては、カルマンフィルタが確立しているが、本研究では、対象とするシステムの次元が時間増大し、その間接不完全観測値の次元も時間増大する次元増大確率系に対する最適状態推定問題を解析した。推定評価として、最小分散推定を設定し、正規分布型確率変数の条件付期待値演算により、最適推定アルゴリズムを求めた。得られた最適推定則は、従来の次元固定系の最適推定問題を包含するより一般的なものである。次年度においては、次元可変系の実系例として感潮河川流域の農耕用拓地内に設置されている排水路系を考え、ポンプによる強制排水路水位制御問題への適用について検討する。本研究は、複数個のサブシステムが時間の経過とともに、結合あるいは分離するようなシステム,即ち,システムの次元が時間可変であるシステムの最適制御に関する研究を行うものである。

本年度は最終年度(2年目)であり、初年度(昨年度)の研究成果の上に、以下に示す研究を行ない新たな知見を得た。(1)線形二次形式評価最適制御問題(LQ問題)において、情報費用低廉化の観点から、最適制御則を用いずに、あえて、ファジィ制御則を適用した場合、制御評価値の劣化について考察した。また、正規性雑音が付加した線形状態推定問題(カルマンフィルタ)において、情報費用低廉化を狙って、観測値デ-タを直接用いずに、あえてパタン化したパタン化観測値を用いた状態推定アルゴリズムを導出した。パタン化情報を用いたことによる制御評価値の劣化と推定評価値の劣化が定式化された。(2)次元可変確定系の最適LQ制御問題と次元可変確率系の最適状態推定問題を結合させた次元可変確率系の最適LQ制御問題を考察した。導出された最適制御則は、従来の次元固定(不変)系の最適LQG制御則を包含する、より一般的な形で与えられた。(3)上記(1),(2)の成果を、農耕地の排水路系に対し、ポンプによる強制排水路水位制御問題への適用可能性が強められた。今後の研究課題は、これまでに得られた成果を基に、(1)多種多様なパタン化情報を用いた次元可変規模系の最適制御に関する研究(2)次元可変系の実系例としてポンプ強制排水路系を考え、理論の適用と問題点に関する研究がある。
角膜潰瘍の発生機序と薬品の開発

1 I型コラーゲンゲル内で三次元的に培養したウサギ角膜実質細胞に,IL-1およびNF-κB阻害剤であるsulfasalazineを添加して培養した。培養上清中のヒドロキシプロリンを定量することにより,コラーゲン分解活性を算出した。また,MMPsの発現はImmunoblot法およびreal time PCR法により解析した。IL-1により有意に亢進した角膜実質細胞によるコラーゲンゲル分解は,sulfasalazineの添加によって濃度依存的に抑制された。sulfasalazineはMMPの産生および活性化を抑制することによって,角膜実質細胞によるコラーゲン分解を抑制することが明らかとなった。IL-1の作用機序として,角膜実質細胞のNF-κBの活性化が関与する。2角膜実質細胞に,グラム陰性菌の膜成分であるlipopolysaccharide(LPS)およびステロイド剤や,トリプトライドを添加して培養した。角膜実質細胞から発現されるサイトカインやケモカインの濃度をELISA法およびマルチプレックス分析システムで測定した。real-time PCR法を用いてケモカインや接着分子のmRNAの発現を比較検討する。グラム陰性菌の膜成分であるlipopolysaccharide(LPS)により有意に亢進した角膜実質細胞から発現されるIL-6,G-CSF, MCP-1,IL-8およびICAM-1は,トリプトライドおよびデキサメサゾンの添加によって濃度依存的に抑制された。その作用機序として,角膜実質細胞のNF-κB活性を抑制し,サイトカイン、ケモカインおよび接着分子の発現を抑制することが示された。1 IL-1により有意に亢進した角膜実質細胞によるコラーゲンゲル分解は,デキサメタゾンの添加によって濃度依存的に抑制された。デキサメタゾンはMMPの産生および活性化を抑制することによって,角膜実質細胞によるコラーゲン分解を抑制することが明らかとなった。また,デキサメサゾンは角膜実質細胞によるTIMPの産生を抑制した。その作用機序として,角膜実質細胞のERKおよびJNKのリン酸化を抑制し,MMPの産生を抑制することが示された。2好中球を培養したI型コラーゲンの濃度依存的に角膜実質細胞によるコラーゲン分解が促進した。NF-κB阻害剤は好中球とI型コラーゲンとの相互作用による角膜線維芽細胞のコラーゲン分解を抑制した。一方,AP-1阻害剤が影響を与えなかった。I型コラーゲン内で培養した好中球培養上清からの因子が,角膜実質細胞のNF-κB活性を活性し,MMPの産生を促進することが示された。3 IL-1,TNF-αやグラム陰性菌の膜成分である(lipopolysaccharide, LPS)により有意に亢進した角膜実質細胞から発現されるIL-8,MCP-1およびICAM-1は,トリプトライドおよびデキサメサゾンの添加によって濃度依存的に抑制された。その作用機序として,角膜実質細胞のNF-κB活性を抑制し,ケモカインおよび接着分子の発現を抑制することが示された。
故郷の景観に関する倫理思想史的研究―和辻哲郎と柳田国男の比較を通じて―

本研究は、和辻哲郎と柳田国男の景観論を倫理思想史的に捉え、私たちをとり囲む風景が、共同体や道徳意識といった倫理思想の形成にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的とする。研究最終年度は、昨年度の研究の成果をふまえた上で、研究のとりまとめを行った。(1)それぞれの故郷について調査した昨年度に引き続き、両者が訪れた土地について調査した。その結果、以下のことが判明した。柳田国男は、日本各地を訪れ、それぞれの地域の伝説を収集する活動を行ったため、各地の景観と歴史の関係について考察し、それを日本の島国という特徴と結びつけながら理解しようとした。それに対して、和辻哲郎は、農村から都会へ、さらに西洋へと活動を広げたため、各国の景観と人々との特殊な結びつきに対する関心が強まり、それぞれを比較しながら理解しようとした。(2)一方で自叙伝の読解をさらに深めることにより、柳田は、歴史の流れの中に自らを位置づけようとするのに対して、和辻は、眼前の他者との関係の中に自らを位置づけようとすることが判明した。両者のこの違いは、景観の意味づけに大きな相違をもたらした。すなわち、柳田は、風景の向こうにそれを育んだ人々の歴史を見出そうとしたのに対し、和辻は、風土を自分と他者をつなぐものとして捉えることとなった。(3)以上の研究をふまえると、柳田国男も和辻哲郎も、山に囲まれた出身地の景観が、共同体の原イメージとして存在しているが、それぞれ関心が歴史と空間に分かれたため、景観の意味づけも異なることになったと考えられる。両者はそれぞれの形で、風景に囲まれた生活の中に、人と人のつながりを実感できる具体的な現場を見出しており、そうした営みは、現在のように風景が急速に変化していく時代において、改めて風景について考え直す視点を与えてくれるであろう。本研究は、和辻哲郎と柳田国男の景観論を倫理思想史的に捉え、私たちをとり囲む風景が、共同性や道徳意識といった倫理思想の形成にどのような影響をあたえているかを明らかにすることを目的とする。研究第一年度は、和辻哲郎と柳田国男の故郷観・景観論を、各々実情に即して把握することを目指した。(1)和辻哲郎の出身地である兵庫県仁豊野と、柳田国男の出身地である兵庫県辻川を訪れ、各々の景観・文化・習俗について調査した。その結果、両者とかかわりの深い播磨の地は、古来他国との関係において独特の地位を占めており、その伝統が2人の感受性のありように大きな影響を与えていることが判明した。したがって両者の故郷観について把握するためには、一方で時代をさかのぼり、『播磨国風土記』等の記述を確認すると同時に、同時代の他地域(京都・東京等)との関係を調査する必要があるとの見通しを得た。(2)和辻哲郎の『自叙伝の試み』と柳田国男の『故郷七十年』の読解を通じて、両者が相似た地について、異なった語り方を行っていることが判明した。すなわち、柳田は播磨という地を「故郷」として対象化し、かの地との時間的な距離感を打ち出しつつ描き出しているのに対して、和辻は同じ地を「農村」という形で対象化し、その共同性のあり方に注目しながら叙述している。このように両者は、乙れの出発点を把握する視点において、明確な差異を見せている。現在は、この違いが両者の景観論・共同体論の構造にどのような形で反映しているのか、さらなる検討をすすめている段階である。
農業経営における意思決定統合支援システム構築に向けた数理最適化研究

不確実・不確定性をともなう環境における農業経営について,工業分野における生産管理手法を参考に,農作物の生産・物流・販売を総合的に管理・最適化する農業経営意思決定統合支援システムの構築を目標として研究を行った.具体的には,複数期間作付計画モデル,ネットワーク計画モデルの提案・効率的解法の開発を行ったが,これらは不完全情報下での最適化を強いられる現実世界での応用に大きく貢献するものと思われる.作付計画は,いずれの作物を,どのくらいの面積で栽培するのかを決定することであり,企業での生産計画や販売計画に相当し,収入に大きな影響を与える.最も利益率の高い作物だけを栽培することが好ましいようにも思われるが,病害虫・天候による不作,連作障害による収量減など,さまざまな不確実・不確定要素を含んでおり,金融分野におけるポートフォリオと同様,そのようなリスクを考慮した上で収入の最大化を図る必要がある.従来研究では,作物の利益係数については定数を仮定することが多かったが,作付け時点で作物の利益係数が既知であることは考え難く,収穫後に明らかになるのが一般的である.したがって,それら利益係数を定数ではなく確率変数として取り扱い,確率計画法やファジィ確率計画法による,より現実的な定式化が必要である.そこで.当該年度には,春の作付計画時に秋の作付計画もあわせて行い,年間の利益を最大化するような2期間(春期,秋期)の作付計画最適化モデルを検討した.本モデルでは,耕作対象地は最小耕作単位によって複数の区画に分割されており,各々の区画は土壌状態の違いによって各栽培作物毎に収穫量が異なるものとしている.さらに,春植作物の利益係数は確定的,秋植作物については,計画時よりも未来のことゆえ天候などの影響を強く受けることもあり,不確実性が高いことを考慮し確率変数としている.また,連作障害などの影響により,各区画毎に春植作物の種類に応じて秋植作物の収穫量が変化することを考慮して,それらをファジィ要素で表現し,双線形構造の問題に対し,動的計画による最適解の導出方法を提案している.実際の営農現場においては,経営資源(農地,労働力,作業機械など)を年度毎に管理し計画を行うことが多いため,本モデルを利用することによって現実的な意思決定支援が可能となるため,その意義は非常に大きいと思われる.当初の予定では,当該年度に作付計画と農作業管理に関する課題への取り組みを重点的に行う予定であったが,課題申請時には想定していなかった自己研修による研究拠点の変更,研究環境の変化により,農作業管理に関する課題への取り組みが若干不十分なものとなった.しかし,作付計画に関する研究の進捗は大きなものがあり,総合的に判断すれば概ね順調に遂行できていると思われる.当該研究では工業分野における生産管理手法をベースにし,農作物の生産・物流・販売を総合的に管理・最適化することを目標とした,農業における経営意思決定統合支援システムの構築を目指しているが,農作業管理の効率化,およびフレキシブル化を実現する数理モデルの検討が重要な部分研究課題となる.この農作業管理に関する取り組みは,本来であれば前年度に大方の成果を得る予定であったが,諸般の事情から着手時期が先延ばしとなったため,主として当該年度に取り組むこととなった.また,当初は次年度に取り組む予定であった物流に関する課題について,前倒しで検討に着手した.農作業管理については,人員配置問題や生産スケジューリングの概念を基礎として,実問題における情報量不足を原因とする不確定性に対応すべく,それら不確定要素をファジィ集合で定義し,フレキシブル計画問題として定式化することを試みた.物流に関する取り組みとしては,その基礎概念となるネットワーク計画問題,特にスパニング・ツリー問題のファジィ・ランダム・モデルの定式化と,その最適解を見出す効率的アルゴリズムを開発した.集団営農などにおいては,例えば各作物の収穫までに必要な農作業を,必要な工程ごと,あるいは作業単位時間ごとに担当する作業従事者を決定しなければならないが,確保できる労働力は日々異なり,また直前の増員や欠員など流動的な部分もある.さらに,すべての作業従事者が均一の作業スキルを有しているわけではない.営農に必要な物資や農作物の輸送についても,その輸送コストや利用できる車両の積載量など,輸送計画の前提となる情報に不確実・不確定性が往々にして存在する.したがって,確定的な情報を前提とした最適化は必ずしも現実の状況に即したものとはいえないため,このような不確定性を考慮した数理モデルは非常に重要であり,その開発は意義深いものである.前年度に対応が不十分であった農作業管理に関する取り組みについて,研究会や学会への出席,および他の研究者への聞き取りなど情報収集を行うことにより,不確定性を反映した数理モデルの継続的な研究を実現できており,機械管理や出荷・物流管理に関する取り組みについても,その基礎となるネットワーク計画問題として,費用最小スパニング・ツリー問題のファジィ・ランダム・モデルを提案し,その効率的な最適解導出アルゴリズムを開発できており,前年度の挽回を含め,当該研究は概ね順調に遂行できていると思われる.研究最終年度には,収穫された農作物を出荷する際の配送計画において,収穫前の出荷予定量が不確定な時期に計画立案を可能にする配送計画問題について取り組んだ.

その過程において,不確実・不確定性をともなう数理最適化研究で多くの研究実績を有するMilan Vlach教授(カレル大学・チェコ共和国)と集中的に研究打ち合わせを行い,不確定要素をファジィ数,不確実性要素を確率変数と定義することにより,実問題への適用を想定した配送計画問題の不完全情報モデルの提案を行った.研究期間全体をとおしては,不確実・不確定性をともなう環境における複数期間作付計画モデル,ネットワーク計画モデルの提案を行うことができた.本研究の目的は,工業分野における生産管理手法をベースに,農作物の生産・物流・販売を総合的に管理・最適化する農業経営意思決定統合支援システムの構築であったが,これら作付計画,ネットワーク計画はまさに生産・物流・販売に直結する課題であり,不完全情報下での最適化を強いられる現実世界での応用に大きく貢献すると思われ,目的の達成という点においては非常に意義のある成果が得られた.今後はこれらの成果をもとに論文作成を行うとともに,さらなる研究推進を考えている.本研究,および以前の補助を受けての研究では,おもに農作業管理,作付計画,出荷管理を中心に検討・考察を行ってきたが,農業経営意思決定統合支援システムの構築を完全なものとするためには,さらに機械管理についての取り組みを十分なものとする必要がある.具体的には,スケジューリングやIoT技術に精通した研究者と研究グループを組織し,大規模な実証実験をともなうシステム開発を目指している.不確実・不確定性をともなう環境における農業経営について,工業分野における生産管理手法を参考に,農作物の生産・物流・販売を総合的に管理・最適化する農業経営意思決定統合支援システムの構築を目標として研究を行った.具体的には,複数期間作付計画モデル,ネットワーク計画モデルの提案・効率的解法の開発を行ったが,これらは不完全情報下での最適化を強いられる現実世界での応用に大きく貢献するものと思われる.当該年度での取り組みが不十分であった農作業管理に関する取り組みについては,最適な人員配置を議論する「ナース・スケジューリング」の概念をもとにモデルの検討を行い,情報量不足からくる不確定性を反映するために,それら不確定要素をファジィ集合で定義し,フレキシブル計画問題として定式化することを試み,いずれかの方法によって等価確定問題に変換し,対応する最適解を効率よく求めるアルゴリズムについて開発を進める.また,それと並行し,機械管理,出荷・物流管理についても,ネットワーク計画問題をベースに研究を進める予定である.出荷・物流管理は,農作物を商品として取り扱う場合,鮮度劣化を低減し,廃棄ロスを削減するには必要不可欠なものであり,効率的な配送計画が経営にもたらす経済的メリットは非常に大きい.しかし,収穫される農作物の量は事前に確定的に知ることができないため,配送計画を立案する時点では不確定なものとなるが,そのような出荷予定量をファジィ数と定義し,需要量を考慮した配送計画問題について検討する.具体的には,当該年度の成果として得られたスパニング・ツリー・モデルを拡張し,複数の販売所がある場合に,在庫量と需要量に応じて農産物の輸送方法を決定する配送計画問題を題材として研究を進める.
ヘムタンパク質六量体を基盤とした大規模光捕集系の構築と光触媒への展開

天然の光化学系は太陽光エネルギーを利用して効率的に光反応を行っている。中でも、光捕集系は、エネルギー密度の極めて低い太陽光エネルギーを用いて、多電子を必要とする酸化還元反応を実現するためのアンテナ部分である。この天然の系に倣い、太陽光で駆動する効率的な光触媒の開発に向けて、人工的な光捕集系の構築とその応用が求められている。これまでに我々は、人工光捕集系の構築を指向し、環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)を基盤として、光増感色素である亜鉛ポルフィリン(ZnPP)の環状集積化を達成している。また、集積化されたZnPP間でのエネルギー移動についても報告している。本年度は、光捕集能のさらなる向上を指向し、HTHPへ複数種類の色素の集積化を試みた。具体的には、HTHPにシステイン残基を変異導入し、マレイミドとチオールのカップリング反応を用いて、ZnPPに対してそれぞれドナーおよびアクセプターとなる色素であるFluorescein-5-maleimide (Flu)およびTexas Red C2maleimide (Tex)を導入した。得られた色素集積体において、捕集可能な波長範囲の可視光領域全域への拡大と、光励起エネルギーのアクセプター分子への捕集を確認した。さらに、集積化された色素間におけるエネルギー移動の機構と効率について蛍光スペクトル、励起スペクトル、蛍光寿命の各測定結果により解明した。29年度が最終年度であるため、記入しない。天然の光化学系は、複数の光増感色素が多数集積した光捕集系を有している。この光捕集系が太陽光エネルギーを反応中心へ集約することで、効率的な光反応を達成している。本研究では天然の光捕集系を模倣した、光捕集能を持つ色素集積系の構築を試みた。本研究課題では、人工的に光捕集系を構築するために、単純な構造を持つ環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)に着目した。HTHPが有する環状に並んだ六つのヘム分子を、再構成法により光増感色素である亜鉛ポルフィリン(ZnPP)、並びに亜鉛クロリンに置換することで、ヘムポケットを用いた色素の環状集積を達成した。次に、過渡吸収スペクトル測定、並びに蛍光消光測定から、集積した色素間のエネルギー移動が確認されたことから、本系が光捕集能を持つことが示された。天然の光捕集系は、複数の色素を組み合わせることで、可視光領域における幅広い領域の光の捕集を可能にしている。そこで、捕集可能な波長領域の拡大を指向し、色素であるフルオレセインを、HTHPを用いた色素集積系に修飾した。具体的には、HTHPへシステイン残基を変異導入し、システインとマレイミドのカップリング反応により、フルオレセインをHTHPへ結合した。その後、再構成法を用いてHTHPのヘム分子を亜鉛ポルフィリンに置換し、幅広い可視光を吸収できる色素集積系を構築した。蛍光測定から、フルオレセインから亜鉛ポルフィリンへのエネルギー移動を確認し、本系が可視光領域に広い吸収帯を持つ光捕集系であることが示された。本年度は、人工光捕集系構築の素材として、環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)を用いることで、色素の環状集積化を達成した。HTHPは海中のバクテリアから発見されたタンパク質であり、約53 kDaと比較的小さなタンパク質である。また、1.8 nmの金属-金属間距離で等間隔かつ環状に並んだ六つのヘムを持つ。このヘムを再構成法により光増感色素であるZn protoporphyrin IX(ZnPP)に置換することで、HTHPのヘム結合部位を用いた光増感色素の環状集積を達成し、集積された色素間でのエネルギー移動を確認した。また、構築した系の光捕集能を向上させるために、亜鉛ポルフィリンに対してエネルギードナーとなる光増感色素として、フルオレセインの共有結合的導入についても取り組んでいる。具体的には、システインを導入したHTHPを、組み換え大腸菌を用いて発現し、イオン交換カラムを用いて精製を行い、得られたHTHPを、DTTを用いて還元した。次に、フルオレセインー5-マレイミドを、マレイミドとチオールのカップリング反応を利用してHTHPへ導入した。サイズ排除カラムを用いて精製を行い、フルオレセインを有するHTHP (Flu-HTHP)を得た。また、MALDI TOF MSよりHTHPの単量体当たり1分子のフルオレセインが結合していることを確認した。次に、酸性条件下で2-ブタノンを用いて、Flu-HTHPのヘム分子を抽出し、透析により中和した後にZnPPを挿入することで、ZnPPを含む再構成タンパク質(Flu-rHTHPZnPP)を得た。蛍光スペクトル測定より、Flu-rHTHPZnPPにおいて、フルオレセインから亜鉛ポルフィリンへのエネルギー移動が確認されたことから、Flu-rHTHPZnPPは幅広い可視光を吸収できる色素集積系であることが示された。これまでに我々は、人工光捕集系の構築を指向し、環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)を素材として、光増感色素である亜鉛ポルフィリン(ZnPP)の環状集積化を達成している。

また、集積化されたZnPP間でのエネルギー移動についても報告している。本年度は、天然の光捕集系が幅広い波長領域の光を吸収し、一箇所に集約することに注目し、より再現度の高いモデル構築を指向して、HTHP内に集積化されたZnPPに対してドナーまたはアクセプターとなる色素を導入した。具体的には、ドナー色素としてフルオレセインを、アクセプター色素としてTexas Redを選択し、マレイミドとチオールのカップリング反応により、HTHPマトリックスへ導入した。さらに、HTHPの持つヘムを再構成法によりZnPPに置換し、6分子のZnPP、5分子のフルオレセイン、1分子のTexas Redが集積化されたタンパク質((Flu)5-Tex-rHTHPZnPP)を得た。(Flu)5-Tex-rHTHPZnPPにおいて、フルオレセイン及びZnPPから、Texas Redへのエネルギー移動が確認されたことから、本系が幅広い可視光領域の光を吸収し、一箇所に集約可能な光捕集系であることが示された。これまでに、人工光捕集系構築の基盤として、環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)を用いることで、光増感色素の環状集積化を達成している。本年度は、天然の光捕集系が幅広い波長領域の光を吸収することに注目し、より高い光捕集能を持つ系の構築を志向して、HTHP内に集積化されたZnPPに対してドナーまたはアクセプターとしてフルオレセインとTexas Redを導入した。具体的には、システインを導入したHTHPを、組み換え大腸菌を用いて発現し、イオン交換カラムを用いて精製を行い、得られたHTHPを、DTTを用いて還元した。還元後、酸化剤を用いてジスルフィドダイマーHTHPを調製、サイズ排除カラムを用いて精製を行い、フルオレセインを導入した。過剰のフルオレセインを取り除いた後、DTTを用いて、ジスルフィド結合を切断し、Texas Redを還元したチオール基へ結合した。過剰のTexasRedをサイズ排除カラムにより除去し、フルオレセイン5分子とTexasRed 1分子が結合したHTHP ((Flu)5-Tex-HTHP)を得た。次に、酸性条件下で2-ブタノンを用いて、(Flu)5-Tex-HTHPのヘム分子を抽出し、透析により中和した後にZnPPを挿入することで、ZnPPを含む再構成タンパク質((Flu)5-Tex-rHTHPZnPP)を得た。蛍光スペクトル並びに、励起スペクトル測定から、フルオレセインとZnPPから、1分子のTexas Redへのエネルギー移動を確認した。すなわち、(Flu)5-Tex-rHTHPZnPPが幅広い可視光領域の光を捕集可能な光捕集系であることが示された。天然の光化学系は太陽光エネルギーを利用して効率的に光反応を行っている。中でも、光捕集系は、エネルギー密度の極めて低い太陽光エネルギーを用いて、多電子を必要とする酸化還元反応を実現するためのアンテナ部分である。この天然の系に倣い、太陽光で駆動する効率的な光触媒の開発に向けて、人工的な光捕集系の構築とその応用が求められている。これまでに我々は、人工光捕集系の構築を指向し、環状六量体ヘムタンパク質(HTHP)を基盤として、光増感色素である亜鉛ポルフィリン(ZnPP)の環状集積化を達成している。
機械要素作用面の力学的環境とトライボ損傷に関する研究

(1)機械要素作用面におけるトライボ損傷の発生を防止するためには,まず,その力学的環境が解明されていなければならない.本研究では,損傷発生に大きい影響をもつ表面粗さなどの微視的形状誤差を決定論的に与えて,弾性接触と弾性流体潤滑(EHL)の混在する混合潤滑状態にある転がり-滑り接触面に対して,局所的接触圧力の分布状態を解析する汎用的方法を確立した.すなわち,弾性変形式とレイノルズ方程式を連立させ,圧力・膜形状・油存在量によって油膜形成域・直接接触域・キャピテーション域を区別して解析する新たな解析法を開発した.これにより,従来解析が不可能であった,速度が変動したり往復運動状態にあるカムやピストンリングなどの直接接触とEHL膜形成が同時に起こっている場合の過渡的接触応力解析が可能になった.(2)転がり-滑り接触下の接線力特性については,(1)に延べた解析法に潤滑油の非ニュートン的特性と温度上昇を考慮したTEHLの解析手法を導入することにより,接線力と接触圧力を同時に解析することも可能にした.以上,理論的には,機械要素作用面の力学的環境の解析手法を確立し,個々の機械要素の作動条件に応じて適用すれば計算できるようにした.実験的には,(3)揺動下の転がり軸受のフレッチング摩擦に関しては,グリース潤滑下で転動体と転走面間の油膜形成状態を電気抵抗法で計測しながら,フレッチング磨耗の経過を調べ、表面粗さおよびそのなじみによる変化がフレッチング寿命に大きく関与していることを明らかにした.(4)転がり疲れについて,ビデオによる表面の定期的観察により,き裂の伝ぱについて観察し,運転後の断面組織を調べ塑性流動の方向との関係およびトラクション油のような特殊なレオロジー的性質をもつ潤滑油の影響を解明した.(1)機械要素作用面におけるトライボ損傷の発生を防止するためには,まず,その力学的環境が解明されていなければならない.本研究では,損傷発生に大きい影響をもつ表面粗さなどの微視的形状誤差を決定論的に与えて,弾性接触と弾性流体潤滑(EHL)の混在する混合潤滑状態にある転がり-滑り接触面に対して,局所的接触圧力の分布状態を解析する汎用的方法を確立した.すなわち,弾性変形式とレイノルズ方程式を連立させ,圧力・膜形状・油存在量によって油膜形成域・直接接触域・キャピテーション域を区別して解析する新たな解析法を開発した.これにより,従来解析が不可能であった,速度が変動したり往復運動状態にあるカムやピストンリングなどの直接接触とEHL膜形成が同時に起こっている場合の過渡的接触応力解析が可能になった.(2)転がり-滑り接触下の接線力特性については,(1)に延べた解析法に潤滑油の非ニュートン的特性と温度上昇を考慮したTEHLの解析手法を導入することにより,接線力と接触圧力を同時に解析することも可能にした.以上,理論的には,機械要素作用面の力学的環境の解析手法を確立し,個々の機械要素の作動条件に応じて適用すれば計算できるようにした.実験的には,(3)揺動下の転がり軸受のフレッチング摩擦に関しては,グリース潤滑下で転動体と転走面間の油膜形成状態を電気抵抗法で計測しながら,フレッチング磨耗の経過を調べ、表面粗さおよびそのなじみによる変化がフレッチング寿命に大きく関与していることを明らかにした.(4)転がり疲れについて,ビデオによる表面の定期的観察により,き裂の伝ぱについて観察し,運転後の断面組織を調べ塑性流動の方向との関係およびトラクション油のような特殊なレオロジー的性質をもつ潤滑油の影響を解明した.(1)転がり軸受や歯車などの機械要素作用面の力学的環境は巨視的にはヘルツ接触で近似されるが、表面粗さなどの微視的形状誤差の影響で表面ごく近傍に厳しい応力集中が生じ、トライボ損傷の原因になる。このような粗面の弾性接触および弾性流体潤滑(EHL)下の力学的環境を精度よく解析するために、接触面上にとられた直交格子の任意の格子点とその隣接格子点間で線形となる圧力分布を仮定し数段の多重格子を用いて、従来の階段状の圧力分布を用いる方法に比べ精度の向上をはかるとともに計算回数を減らし、弾性変位の計算の高速化を実現した。この方法をEHLにおける弾性変位の計算に応用するとともに、非定常・二次元流れ・三次元変形の粗面EHL解析のため、有限体積法と多重格子法を併用した新たな解析法を開発した。これにより、従来解析が不可能であった、直接弾性接触域とEHL膜形成域が混在する場合の接触応力解析が可能になった。(2)揺動下の転がり軸受のフレッチング摩耗に関しては、グリース潤滑下で転動体と転送面間の油膜分離あるいは直接接触の状態を電気抵抗法で計測しながら、フレッチング摩耗の経過を調べた。その結果、なじみの結果油膜形成が良好なものはフレッチング寿命が長いことが分かった。往復転がり下のEHL解析が今後の課題である。(3)数分子程度のごく薄い油膜の挙動を調べるため、試験機を作成し実験を開始した。振動の影響の除去など解決しなければならない問題もあるが、次年度以降に成果を得る予定である。(4)転がり疲れおよびフレッチング疲れについて、ビデオによる表面の定期的観察により、き裂の伝ぱについて観察し、国際会議(1997WTCロンドン)で成果を発表した。また、トラクション油による接線力特性と転がり疲れの関連性についても実験的に調べている。

(1)転がり軸受や歯車などの機械要素作用面の力学的環境は巨視的にはヘルツ接触で近似されるが,表面粗さなどの微視的形状誤差の影響で表面ごく近傍に厳しい応力集中が生じ,トライボ損傷の原因になる.このような粗面の弾性接触および弾性流体潤滑(EHL)下の力学的環境を解析するため,圧力・膜形状・油存在量を常に把握し,これらを基にし油膜形成域・直接接触域・キャピテーション域を区別して解析する新たな解析法を開発した.これにより,従来解析が不可能であった,速度が変動したり往復運動状態にあるカムやピストンリングなどの直接接触とEHL膜形成が同時に起こっている場合の過渡的接触応力解析を可能にした.(2)揺動下の転がり軸受のフレッチング摩耗に関しては,グリース潤滑下で転動体と転送面間の油膜形成状態を電気抵抗法で計測しながら,フレッチング摩耗の経過を調べ,その結果と軸受転走面の表面粗さの対応を調べた.その結果,なじみの結果油膜形成が良好なものはフレッチング寿命が長く,初期粗さがフレッチング寿命に大きく関与していることが明らかになった.(3)表面間力の影響を考慮して油膜の挙動を調べるための試験機を作成し,往復運動下などで潤滑油の接触部への保持に寄与すると思われるメニスカス力の測定や極薄膜の挙動を調べた.(4)転がり疲れおよびフレッチング疲れについて,ビデオによる表面の定期的観察により,き裂の伝ぱについて観察し,本年度は運転後の断面組織を調べ塑性流動の方向との関係を重点的に検討した.また,トラクション油による接線力特性と転がり疲れの関連性についても実験的に調べている.(1)機械要素作用面におけるトライボ損傷の発生を防止するためには,まず,その力学的環境が解明されていなければならない.本研究では,損傷発生に大きい影響をもつ表面粗さなどの微視的形状誤差を決定論的に与えて転がり-滑り接触面が弾性接触と弾性流体潤滑(EHL)の混在する混合潤滑状態にある場合に対して,局所的接触圧力の分布状態を解析する汎用的方法を確立した.すなわち,弾性変形式とレイノズル方程式を連立させ,圧力・膜形状・油存在量によって油膜形成域・直接接触域・キャピテーション域を区別して解析する新たな解析法を開発することができた.これにより,従来解析が不可能であった,速度が変動したり往復運動状態にあるカムやピストンリングなどの直接接触とEHL膜形成が同時に起こっている場合の過渡的接触応力解析が可能になった.(2)転がり-滑り接触下の接線力特性については,(1)に述べた解析法に潤滑油の非ニュートン的特性と温度上昇を考慮したTEHLの解析手法を導入することにより,接触力と接触圧力を同時に解析することも可能になった.以上,理論的には,機械要素作用面の力学的環境の解析手法の確立に重点的に取り組み,個々の機械要素の作動条件に応じて適用すれば結果が導かれるようになった.実験的には,(3)揺動下の転がり軸受のフレッチング摩耗に関しては,グリース潤滑下で転動体と転送両間の油膜形成状態を電気抵抗法で計測しながら,フレッチング摩耗の経過を調べ,表面租さおよびそのなじみによる変化がフレッチング寿命に大きく関与していることが明らかになった.(4)転がり疲れおよびフレッチング疲れについて,ビデオによる表面の定期的観察により,き裂の伝ぱについて観察し,運転後の断面組織を調べ塑性流動の方向との関係を解明した.
二酸化炭素分子に対してゲート現象を示す新規物質の創製とその機構解明

構造が柔軟な層状配位高分子が、気体吸収においてゲート現象を示すことはこれまでの研究で明らかになっていたが、ゲート現象の起源、機構の詳細については不明であった。そこで、最もゲート現象を顕著に示すELM-11([Cu(ビピリジン)2(BF4)2])のCO2吸収に伴う構造変化について、Cu2+の電子スピン共鳴および1H-NMRの緩和時間、赤外吸収の測定を行い、ゲート現象について総合的に考察した。また、配位高分子以外の無機化合物で気体分子の吸収におけるゲート現象を示す新規な物質として、酸化黒鉛系の層状化合物について検討し、水蒸気-CO2混合気体に対してゲート現象を示すことを見出した。ELM-11は4,4'ビピリジンのメタノール溶液とCu(BF4)2水溶液から調製し、得られた粉末試料を石英管に入れ373Kで前処理したのち温度一定条件下で異なる圧力のCO2を導入した。293 KにおいてCu2+の電子スピン共鳴スペクトルを測定した。Cu2+由来の特徴的なESRスペクトルが観測され、ELM-11のゲートオープン前後のスペクトル変化を解析した結果、gの垂直成分の強度はほとんど変化しなかったが、gの平行成分の強度はゲートオープニングとともに小さくなった。これらの結果を今後詳細に解析する予定である。また、CO2雰囲気下でATR-IR法のin situ測定を行ったが、ATR法ではあまり良いスペクトルが得られなかった。そこでフッ化カルシウム窓で粉末試料を挟んで通常の透過法で測定した。ゲートオープニング前後におけるIRスペクトルの変化を詳細に分析すると、ゲートが開く前からいくつかのピークに変化が見られた。これらを総合的に解析することで、ゲート現象の機構を明らかにする手掛かりになるものと期待できる。蛍光分光装置を早い段階で購入し、CO2雰囲気下でのin situ蛍光測定行ったが、発光強度が微弱であり、ゲート現象をモニターするには困難であった。また、酸化黒鉛を調製し、2種類程度のアミン系分子を層間に挿入したコンポジットを調製し、X線回折測定やIR測定を行い、アミン系分子が導入されたことを確認した。273 Kにおける純粋CO2ガスの吸着等温線を測定したが、CO2の吸着性の向上はほとんど見られなかった。しかし、水蒸気とCO2の混合ガスではある程度のCO2吸着が見られた。炭酸の形で吸着しているものと考えられた。今後より多くのアミン物質を層間に導入することで、改善するものと期待された。柔軟な構造を有するELM-11について前期行ったESR測定に加え、77 Kにおける窒素吸着のゲートオープニング前後のIRスペクトル変化を、透過法で測定した。詳細な解析の結果、ゲートがオープニングする前ですでにスペクトルが変化することが明らかとなり、窒素分子の外表面吸着により、ビピリジン分子の振動に影響を及ぼしていることが示唆された。この影響によりゲートオープニングのトリガーになることが推測された。また、プロトン-NMR測定でゲートオープニング前後のスピン-格子緩和時間(T1)を測定し、T1がそれに対応して変化することを確認した。これは、プロトンを有するビピリジン分子のダイナミクスに関連する変化であり、CO2の吸収により格子の中の分子のダイナミクスを示唆するデータとしてとらえることができた。ELM-11のCO2吸収では、高い相対圧でさらに2段階目の吸収起こることが知られていたが、構造変化についてはこれまではっきりとわからなかった。そこで195 Kにおいて相対圧0.3を超える範囲で粉末X線回折測定を行い、得られた回折パターンを解析することにより、2段階ゲートオープニング後の結晶構造を明らかにした。また、その中の細孔に組み込み可能なCO2を配置し、得られた回折パターンを精密化し、CO2吸収部位を推定した。また、昨年度調製したアミン分子を導入した酸化黒鉛(AGO)の水蒸気存在下におけるCO2吸蔵における層間距離の変化を調べた。乾燥状態の基底面間隔が0.899 nmのAGOは水蒸気の導入で1.02 nmまで拡張する。さらにCO2の導入により1.10 nmまで拡張(7.8%の拡張)が観察された。また、再度真空にすると層間は元に戻るため、蒸気の圧力による可逆的な層間の拡張・収縮が起こることが確認された。このように蒸気による層状化合物の構造変化(ゲート現象)を実証した。化学ELM-11のゲート現象に伴うESRスペクトルおよびIRスペクトルの変化を捉えることができ、ゲート現象の機構についての情報が得られた。現在、これらの変化について解析中である。また、酸化黒鉛に一定量のアミン物質を導入し、水蒸気存在下でCO2吸収機能を促進させる効果を見出した。ESRスペクトルおよびIRスペクトルの変化を捉えることができたので、さらにNMR測定を行うことで、これら分光データを総合的に検討し、ゲートが開く機構を理解する。

一方、酸化黒鉛に多くのアミン系物質を導入したり、メソ細孔性炭素の細孔にNa2CO3やK2CO3を導入したりして、ナノ構造化し、ゲート現象による効率的CO2吸着を示す系を見出す。ゲート現象をシミュレーションによって研究しているグループとのディスカッションにより、これら機構について議論し、理解を深める。
原子炉燃料集合体内の多次元気液二相流挙動に関する研究

沸騰水型原子炉は、冷却材の沸騰を伴う熱伝達を利用して炉心で発生するエネルギーを利用するシステムであり、燃料集合体内の気液二相流挙動を精度良く予測することは、プラントの効率的運用、安全性評価の観点から重要な課題である。特に、近年、炉心燃料の高出力密度化、高燃焼度化等に伴う設計高度化により、炉心燃焼解析システム全体としての精度向上が求められており、燃料集合体内での気泡移動現象に代表される多次元的な気液二相流挙動を機構論的な手法により定量的に解明することが重要な課題となっている。本研究においては、申請者等が従来のドリフトフラックスモデルを多次元系にも適用できるよう改良した新しい数値解析モデルを基にした多次元気液二相流解析コードを開発し、燃料集合体内での多次元的な気液二相流の流動特性を定量的に解明するための機構論的な手法を整備した。さらに、燃料集合体の単チャンネル(単一の燃料ピン)を模擬した体系での気液二相流実験を実施し、開発した3次元気液二相流解析コードの検証データを得た。単一サブチャンネルの気液二相流の実験解析を通じて、単一サブチャンネル体系での解析モデルの基本的な妥当性を検証した。この結果、開発した多次元気液二相流解析コードによって、単一サブチャンネル体系での気液二相流の三次元的な運動挙動を定性的に再現できることを示した。このことにより、申請者が用いる新しい多次元ドリフトフラックスモデルが、その取扱いの簡便さに加えて、一次元二相流において信頼性の高いドリフト速度の相間式を多次元系にも適用することができることも示された。一方で、気泡の多次元的なドリフト挙動に加えて現れる気泡拡散の効果を構成方程式に取り入れることで、解析モデルの高度化を図る必要があることが明らかとなった。さらに、燃料集合体の単チャンネル(単一の燃料ピン)を模擬した体系での気液二相流実験を実施し、開発する3次元気液二相流解析コードの検証データを得た。
太陽内熱核融合反応率と太陽ニュートリノ問題

高輝度粒子発生装置についての詳細設計について、加速器科学研究発表会及び第7回原子力利用国際会議で発表を行った。また成果については、国際シンポジウム及びイオン源とその応用に関する国際会議などで口頭発表を行った(1997年、1999年)。特に本研究により、効率の良い高輝度粒子発生装置が完成し、標的上で^3He^<1÷>(10keV)が1mAの粒子強度が得られており、世界的にも最大強度での実験が可能となった。(1)NANOGUN(電子サイクロトロン共鳴型イオン源)及びLEBT(低エネルギー・ビーム輸送系)によって1mA以上の^3Heビームが効率良く輸送することが出来た。さらに高電圧(50kV)引き出し系の設計によって、47kVでの印加実験に成功した。(2)加速器質量分析法によって^3He^÷加速に際して発生するバックグランド粒子、HD^÷、H^÷_3の量を測定した。HD^÷/H^÷_3=(4.86=0.086)×10^<-5>(3)^3Heガスを循環して純化するシステムを完成させた。さらに差動排気系によって0.5mbarの窓なし標的を実現した。(4)シミュレーションの結果ではp-pの同時計測モードの検出効率は、およそ7%でありpの最低エネルギーは1MeVである。検出効率の向上(5)シリコンカウンターテレスコープの分解能の測定ではおよそ140keVが得られた。(6)中性粒子束の測定のためカロリメータの設計を行って熱伝達を測定している。センサーの精度は=5%と予想されている。**の向上高輝度粒子発生装置についての詳細設計について、加速器科学研究発表会及び第7回原子力利用国際会議で発表を行った。**の向上太陽内熱核融合反応、特に3He+^3He→^2PTα反応の天体核反応断面積S-因子を決定するための高輝度粒子発生輸送系を設計、一部を製作した。50keV,1mAの^3He^<+1>ビームのターゲットまでの輸送を可能とする分析磁石及び四重極磁石の仕様を決定して製作を行った。ii)低バックランドのための排気系差動排気ターゲットの設計を行った。iii)清浄真空を実現できる分析用真空槽の設計を行った。iv)高輝度イオン発生装置の仕様を決定し引出電極などの設計を行った。このための60kV20mA高圧電源を購入した。v)既存設備によるテストベンチを完成させ予備的実験の準備を行った。vi)高輝度イオン源として10GHz,ECRイオン源の検討を行い、H9年度実行のための仕様の詳細を検討した。vii)米国での実験の状況、本計画の具体的研究に対する評価についてLUNAグループとの会合をもち成果を発表した。平成8年度にひきつづいて,高輝度粒子発生装置,輸送系,差動排気系,標的箱の製作を行った。ナノガンソースボディ(PANTECH社製,10GHz.EcRイオン源)を50KV引出系分析系集束系(分析電磁石+可動双対四極電磁石)との結合を行った。差動排気系のための,コリメーターの試作を伴なう標的真空系との組立てが完了した。進行波管増幅とXバンドオッシレータにより、10GHz200WattのNANOGUNイオン源用の高周波源が完成した。出力は,方向性結合器を経てイオン源と結合され,同時にパワーメータにより,その入射電力,反射電力がモニターすることが可能となった。全ての排気系が運転され,イオン源部での到達真空度は、10^<-5>Pa(2×10^<-7>Torr)であり、NANOGUNイオン源に実際にパワーを入れて高輝度ビームの引出実験が遂行されている。標的としての^3Heガスの純化装置の組立てが行われ純度及びターゲットでの圧力の制御の検討が開始された。高輝度粒子発生装置が完成した。

10KVのビーム・エネルギー(^4He^+で実験,実際には,^3He^+を用いる)で,全引出電流6mA,分析電磁石を通過右のターゲット電流^4He^<1+>930μAが得られた。この電流値は既存施設(イタリア・グランサッソーのLUNA-グループ)に比較して,5倍以上である。ターゲット・ガスの高純度化に対して,クラクオポンプの導入の検討を行い,ドラッグポンプとの結合により,達成可能であることが判った。又ΔE-E検出器の構成及び,2つの陽子の同時計測によるバックグランドの除去及び高い検出効率(10%)が得られることが,シミュレーション・コードを用いて検討された。引出ビームの高エネルギー化、高輝度化のための、中間電極付ビーム引出系が製作され現在テスト中である。ガス全圧の測定,純度測定のため4重極質量分析装置が配置され,データが収集される。全系はこの3月末に完成し,核融合反応率のための実験が整うことになる。高輝度粒子発生装置についての詳細設計について、加速器科学研究発表会及び第7回原子力利用国際会議で発表を行った。また成果については、国際シンポジウム及びイオン源とその応用に関する国際会議などで口頭発表を行った(1997年、1999年)。特に本研究により、効率の良い高輝度粒子発生装置が完成し、標的上で^3He^<1+>(10keV)が1mAの粒子強度が得られており、世界的にも最大強度での実験が可能となった。(1)NANOGUN(電子サイクロトロン共鳴型イオン源)及びLEBT(低エネルギー・ビーム輸送系)によって1mA以上の^3Heビームが効率よく輸送することが出来た。さらに高電圧(50kV)引き出し系の設計によって、47kVでの印加実験に成功した。(2)加速器質量分析法によって^3He^+加速に際して発生するバックグランド粒子、HD^+、H_3^+の量を測定した。(3)^3Heガスを循環して純化するシステムを完成させた。さらに差動排気系によって0.5mbarの窓ないし標的を実現した。(4)シミュレーションの結果ではp-pの同時計測モードの検出効率は、およそ7%でありpの最低エネルギーは1MeVである。検出効率の向上(5)シリコンカウンターテレスコープの分解能の測定ではおよそ140keVが得られた。(6)中性粒子束の測定のためカロリメータの設計を行って熱伝達を測定している。センサーの精度は±5%と予想されている。精度の向上
乱流の微細構造の研究

高対称流を用いたナビエ・ストーク方程式の大規模直接数値シミュレーションによって,乱流の微細構造に関して次の項目を中心に研究を行った.1.定常乱流の微細構造微小尺度レイノルズ数が200程度の乱流の数値シミュレーションを行い,コルモゴロフの普遍平衡エネルギースペクトルの存在を確認し,乱流場の間欠的構造を特徴づける速度の空間微分とエネルギー散免関数の統計的法則に普遍性があることを見出した.2.エネルギー減衰則今まで実験的に知られまた理論的に予測されていたエネルギーの代数的減衰則が今回の大規模数値シミュレーションによって初めて定量的に確認された.3.ナビエ・ストーク流のカオス化定常外力のもとでレイノルズ数を上げていくと流れは,定常運動→周期運動→2重周期運動→3重周期運動→カオス運動と変化すること,及び乱流運動はカオス運動の中でも空間的変動の不規則なものであることが明らかになった.4.MHD乱流運動エネルギーが磁気エネルギーに変換されるというダイナモ効果は,レイノルズ数がある臨界値を越えると初めて生じること及び統計的定常における運動エネルギーと磁気エネルギーの慣性領域スペクトルのベキ法則が得られた.5.渦管のつなぎかえ乱流理論で重要なヘリシティーに関するダイナミックスを調べるため絡まった渦管のつなぎかえのシミュレーションを行い,ヘリシティーは非粘性の極限で保存する傾向になることを示し,同時に渦の橋渡し現象という新しいタイプのつなぎかえを発見した.高対称流を用いたナビエ・ストーク方程式の大規模直接数値シミュレーションによって,乱流の微細構造に関して次の項目を中心に研究を行った.1.定常乱流の微細構造微小尺度レイノルズ数が200程度の乱流の数値シミュレーションを行い,コルモゴロフの普遍平衡エネルギースペクトルの存在を確認し,乱流場の間欠的構造を特徴づける速度の空間微分とエネルギー散免関数の統計的法則に普遍性があることを見出した.2.エネルギー減衰則今まで実験的に知られまた理論的に予測されていたエネルギーの代数的減衰則が今回の大規模数値シミュレーションによって初めて定量的に確認された.3.ナビエ・ストーク流のカオス化定常外力のもとでレイノルズ数を上げていくと流れは,定常運動→周期運動→2重周期運動→3重周期運動→カオス運動と変化すること,及び乱流運動はカオス運動の中でも空間的変動の不規則なものであることが明らかになった.4.MHD乱流運動エネルギーが磁気エネルギーに変換されるというダイナモ効果は,レイノルズ数がある臨界値を越えると初めて生じること及び統計的定常における運動エネルギーと磁気エネルギーの慣性領域スペクトルのベキ法則が得られた.5.渦管のつなぎかえ乱流理論で重要なヘリシティーに関するダイナミックスを調べるため絡まった渦管のつなぎかえのシミュレーションを行い,ヘリシティーは非粘性の極限で保存する傾向になることを示し,同時に渦の橋渡し現象という新しいタイプのつなぎかえを発見した.二次元及び三次元乱流の微細構造を調べるため、高レイノルズ数におけるナビエ・ストークス方程式の大規模数値シミュレーションを行った。計算に必要な記憶容量と計算時間を節約するため、我々が最近発見した「高対称流を用い、二次元流及び三次元流のそれぞれに対して【1364^2】及び【340^3】の(この種の計算としては世界最大規模の)計算を実行した。これは、乱流の普遍的な微細構造を把えるために必要ないわゆる慣性領域を精度よく分解するのに充分なモード数で、実際、我々の計算結果から乱流の微細構造に関する興味ある事実(乱流エネルギーの減衰則、エネルギースペストルに関するコルモゴロフの相似則,乱流場の間欠的構造等々)が明らかになり、また、明らかになりつつある。これらの結果の一部は、研究発表のところに記載した論文で発表し、残りは現在解析中である。本年度の研究目標は、(【I】)減衰乱流,定常乱流,MHD乱流のそれぞれの場合に数値シミュレーションを実行し、異なった種類の乱流間の微細構造の異同を明らかにすること、(【II】)速度場の三次元可視化法を工夫すること、及び(【III】)速度場の特異性と乱流構造の関係を解析的に研究することであった。(【I】)の減衰乱流と定常乱流のシミュレーションはほぼ終了し、現在計算結果の解析とまとめにとりかかっているところである。また、MHD乱流については、「高対称流」を用いた効率のよい計算プログラムが完成し、これを使ったシミュレーションを来年度に予定している。(【II】)に関しては、三次元スカラー場を見やすく表示する能率のよいプログラムを開発し、現在それを用いて流れの微細構造の時間発展を詳しく調べているところである。(【III】)の特異性の解析的研究については、我々が新しく開発した「Filtered Spectral Method」を用いて、二次元流に関して興味のある結果を得ている。