hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小規模グループケアにおける人材育成：チーミングの形成を促す研修プログラムの開発

本研究は、小規模グループケアにおける人材育成として、チーミングの形成をうながす研修プログラムの開発を目的としている。その背景には、社会福祉領域における施設およびケア単位の小規模化の流れがある。その流れにともない、職員集団も小規模化されることになる。職員集団が小規模化されると、いわゆる「一人勤務」の状態も少なからず増えることになり、引き継ぎの時間が制限されることによる情報共有の難しさや職員が現場で一人で判断することにおける不安感や困難感の増大など、現場での実践に困難を来たすことも少なくない。その影響は、人材育成にも及ぶ。「一人勤務」の状態が少なからず続く日常では、OJTのために割く人員も限られる。多様な職員が同じ時間帯、同じ空間を共有する現場であれば、多様な形で学ぶ機会が提供され、その中で職員はさまざまなことを学ぶことができる。しかし、小規模化の流れにあっては、その点に困難を抱えることになる。上記の状況を受け、本研究では、職員同士が、たとえ、実践の場を共有することに制約があったとしても、現場で生じる課題解決のために、職員同士でチームワークを発揮し、解決に向けて協働することができるような力量を涵養する研修の開発を目指した。2016年度より、広島県社会福祉協議会との協働によって研修開発を行い、実際に研修提供を行っている。研修受講者は、多様な施設・事業所の多様な領域から参加し、研修のなかで、「にわかチーム」を結成し、各々が持ち寄った実践課題を解決するために協働する。この「にわかチーム」での経験が、現場に戻った際に、短時間でも、短期間でも、どのような形であれ、チームでの協働が課題解決に結びつくことを実践する動機づけを与え、実践を促すことになる。現に、2016年度受講者は、インタビューの中で、今もなお、研修での解決手法を実践しており、後進育成にも役立てていると語ってくれた。本年度は、2016年度2019年度の4年間にわたる研究計画の3年目にあたる。2018年度の大きな研究課題は、開発した「チーミングを促す研修プログラムを実施し、その効果測定」を行うことにあった。これまで、広島県社会福祉協議会との協働により、2016年度、2017年度、2018年度と3年間にわたって、開発した研修プログラムを提供することができた。その研修効果の測定のために、アンケート調査の実施(研修直後、6ヵ月後、1年後)およびインタビュー調査(対象者1名)を実施している。しかしながら、2018年7月の豪雨災害によって甚大な影響を受け、7月以降はほとんど研究に着手することができず、アンケート調査については、実施したものの分析・考察が手付かずのまま残されている。また、インタビュー調査の実施状況としては、現時点で1名にとどまっている。よって、現在までの進捗状況としては、「やや遅れている」とせざるを得ない状況である。2019年度も、引き続き、協力機関である広島県社会福祉協議会との協働を通して、研修プログラムの提供および精緻化を図る。これまでの3年間の提供によって、修正すべき事項が明かになったため、今年度の提供より、内容の修正を行い提供する予定である。また、すでに実施したアンケート調査の分析・考察を行う予定である。合わせて、研修受講者および受講者が所属する施設・事業所等の管理職へのインタビュー調査を実施する。さらに、研修プログラムの精緻化のために、他の施設での試行的実施も試みながら、検証を進める予定である。本研究は、小規模グループケアにおける人材育成に焦点化し、研修プログラムの開発を研究目的としている。現在、社会福祉現場では、あらゆる領域で小規模グループケアが推進され、職員集団の小規模化により、いわゆる「一人勤務」の状況も少なくない。そのため、短時間での引き継ぎ、限られた時間のなかで方針等の共有が求められ、職員は「一人勤務」の状況のなかで、共有された方針にもとづき、現場で判断し実践しなければならない。そのため、新人職員の育成に困難を抱えることも報告されている。本研究では、それらの困難を乗り越える方策として、領域横断的なチーミングの概念にもとづき、研修プログラムの開発をめざす。チーミングとは、協働するという「活動」を表す造語で、「チーミングによって、人々とかかわること、違った考え方に耳を傾けること、一体となって動くこと、判断を共有すること」がミックスされる。チームがチームとして機能することを支える土台となるものである。4年の研究計画の1年目である平成28年度は、小規模グループケアを行う施設等が抱える課題の整理を行うことを計画していた。いくつかの小規模グループケアを行う施設等にヒアリングを実施した結果、職場外の研修への参加も小規模であるがゆえに難しいこと、研修参加が可能となったとしても、それを職場で共有することを仕組みとして備えていないなど、学びを職員間で共有し、現場実践に活かすまでには至っていないのが現状のようであった。また、人材確保に奔走しなければならない状況であり、人材育成そのものに着手する余裕がないことを訴える施設もあった。現在、広島県社会福祉協議会の協力を得ながら、職場外研修プログラムの開発に着手しているところであるが、現場の状況から人材育成に組織的に取り組むことが難しい施設への支援についても、今後、考慮に入れる必要がある。「やや遅れている」とした理由は、小規模グループケアを実施している施設等へのヒアリングについて、施設等との日程調整が施設の状況および学務との関係でうまく行かない時期もあり、当初想定していたよりも、対象数が少なくなったためである。

しかし、いくつかの施設でのヒアリングから、抱えている課題は、おおむね同様の傾向があることが推察された。本研究は、小規模グループケアにおける人材育成として、チーミングの形成をうながす研修プログラムの開発を目的としている。その背景には、あらゆる社会福祉領域における施設規模の小規模化、それにともなう職員集団の小規模化の流れがある。職員集団の小規模化は、いわゆる「一人勤務」の状態をもたらし、短時間での引き継ぎや限られた時間のなかでの方針の共有、職員一人ひとりが状況に応じて現場で主体的に判断し実践することが求められる。しかし、それは容易なことではなく、特に、新任職員や他領域からの入職者の人材育成に困難を抱えていることも報告されている。そこで本研究では、チーミング(Edmondoson 2012=2014)という考え方を手がかりに、研修プログラム開発を試みた。チーミングとは、「率直に意見を言う」「協働する」「試みる」「省察する」という4つの行動を推奨しながら、協働の可能性がある状況において、時間や場所を選ばずに行動できるスキルと柔軟性、そして、学び続ける意欲と実践に移すための動機づけを人々のなかに涵養する。本研究では、広島県社会福祉協議会の協力を得て、職場外研修として研修プログラム開発を行い、2016年度、2017年度と2年間にわたって、研修プログラムの提供を行いながら、プログラムの精緻化についての議論を重ねている。研修受講対象者は、多様な社会福祉領域から参加者を募り、研修のなかで、受講者は、いわゆる「にわかチーム」を編成し、チームメンバーの課題解決のために協働する。この体験的な学びを職場での課題解決に連動させるような仕組みを研修プログラムに盛り込み、受講者が、「協働の可能性がある状況において、時間や場所を選ばず行動できる」という実感を得ることで、職場内で実際にチーミングを実践する動機づけにつなげることを意図している。実際に、研修受講者の多くは、職場内でチーミングにもとづく行動を試みたことがうかがわれた。本研究は、2016年度から開始し、本年度が2年目となる。2年目の大きな課題は、研修プログラム開発であったが、開発を試みた研修プログラムを2016年度、2017年度と2年間にわたって提供できた点では、「おおむね順調に進展している」と考える。ただし、プログラム内容や提供の方法等については、課題も残されているため、引き続き、プログラムの精緻化、また、研修の効果測定を視野に入れた分析を行っていく必要があると考える。その背景には、社会福祉領域における施設およびケア単位の小規模化の流れがある。その流れにともない、職員集団も小規模化されることになる。職員集団が小規模化されると、いわゆる「一人勤務」の状態も少なからず増えることになり、引き継ぎの時間が制限されることによる情報共有の難しさや職員が現場で一人で判断することにおける不安感や困難感の増大など、現場での実践に困難を来たすことも少なくない。その影響は、人材育成にも及ぶ。「一人勤務」の状態が少なからず続く日常では、OJTのために割く人員も限られる。
初期コミンテルンと東アジアに関する歴史文献学的研究

3年間にわたってモスクワなどで文献資料を収集し、研究分担者がそれぞれに分析を加え、それぞれの分担分野にかんして、総合的な整合性を保ちつつ、報告論文集としてとりまとめることとなった。研究代表者である石川は、この2年間にわたって集積したデータをもとに、中国の共産主義運動とコミンテルンにかかわる論文を執筆、発表する一方、平成16年9月には北京で、また12月には上海で、合計5度(中国社会科学院近代史研究所、上海大学、華東師範大学、中共"一大"会址記念館など)にわたって本テーマに関連する連続学術講演会を行い、主に中国の国際共産主義運動史研究者、中国共産党党史研究者を対象として、本研究によって得られた知見を発表した。中国語で行われたこの連続講演会は、大きな反響を呼び、講演報告が『上海革命史研究与資料』第4輯に収録されることとなった。このほか、中国側研究者から継続的に学術情報交換を行うよう要請されている。本研究の報告論文集の構成(予定)は、以下のようになる見込みである。序章(コミンテルンと東アジア)-山内第1章コミンテルン極東書記局の成立過程-劉第2,3章初期コミンテルンと日本-山内第4章ソヴェト・ロシアの極東への使者-寺山第5章コミンテルン初期大会の中国代表-石川第6章コミンテルン初期大会の朝鮮代表-水野第7章初期コミンテルンとモンゴル-生駒雅則(研究協力者)3年間にわたってモスクワなどで文献資料を収集し、研究分担者がそれぞれに分析を加え、それぞれの分担分野にかんして、総合的な整合性を保ちつつ、報告論文集としてとりまとめることとなった。序章(コミンテルンと東アジア)-山内第1章コミンテルン極東書記局の成立過程-劉第2,3章初期コミンテルンと日本-山内第4章ソヴェト・ロシアの極東への使者-寺山第5章コミンテルン初期大会の中国代表-石川第6章コミンテルン初期大会の朝鮮代表-水野第7章初期コミンテルンとモンゴル-生駒雅則(研究協力者)本年度の研究計画の眼目として設定した関連資料、文献、書籍の収集・補充のうち、『コミンテルン世界大会文書集』(Comintern Archive)に関しては、これを補充することができた。他方、『コミンテルン文書日本共産党ファイル』と『コミンテルン文書中国共産党ファイル』については、ロシア公文書館と発行元のIDC社の作業の遅れから販売時期がずれ込み、入手することができなかった。ただし、その不足を補うべく、9月に研究分担者の山内、寺山の両名をモスクワの公文書館に派遣し、その調査と収集を行うことができた。資料の収集にあたっては、事前(8月3,4日)に資料選定にかんするミーティングを京都で行い、充分な準備をすることができた。両名が持ち帰った資料に関しては、11月30日、12月1日の両日に九州大学で輪読、分析のためのミーティングを行い、そのさいに今後の資料補充の見通しにかんして意見交換を行う一方、これまでの収集資料から判明した史実にかんして、研究分担者4名が報告を行い、質疑を交わした。こうした研究活動の進展の上にたって、3月8日には、東北大学東北アジア研究センターにおいて、研究グループの全員が報告をする公開講演会「コミンテルンと東アジア」を開催、日本におけるこの方面の専門家(和田春樹氏、富田武氏)をコメンテーターとして、活発な意見交換を行った。また、数度にわたる研究グループのミーティングをつうじて、初期のコミンテルンの関係者にかんする履歴データベースのフォーマットのありようを討議し、順次その作成に着手している。この履歴データベースは、スイス・ドイツを中心として、西洋人コミンテルン関係者のデータベース作成にあたっているPeter Huber教授らのグループと提携し、国際的な完成をめざしている。本年度の研究計画の眼目として設定した関連資料、文献、書籍の収集・補充のうち、『コミンテルン世界大会文書集』(Comintern Archive)に関しては、これを再補充することができた。ただし、その不足を補うべく、昨年度に引き続き、9月に研究代表者の石川と研究分担者の山内の両名をモスクワの公文書館に派遣し、その調査と収集を行うことができた。資料の収集にあたっては、事前に電子メールなどで資料選定にかんする情報交換を行い、かなりの準備をすることができた。

両名が同文書館で複写を依頼した資料に関しては、先方の作業の遅れから送付がだいぶ遅れたが、2月1日に和光大学で輪読、分析のためのミーティングを行い、そのさいに今後の資料補充の見通しにかんして意見交換を行う一方、これまでの収集資料から判明した史実にかんして、研究分担者4名が報告を行い、質疑を交わした。こうした研究活動の進展の上にたって、石川と山内は、これまでの研究から得られた知見の一部を、学術刊行物に発表した。また、数度にわたる研究グループのミーティングをつうじて、初期のコミンテルンの関係者にかんする履歴データベースのフォーマットのありようを討議し、順次その作成に着手している。この履歴データベースは、スイス・ドイツを中心として、西洋人コミンテルン関係者のデータベース作成にあたっているPeter Huber教授らのグループと提携し、国際的な完成をめざしている。前2年度の間に収集した文献資料をもとに、研究分担者がそれぞれに分析を加え、7月28日に研究メンバーが全員、京都大学人文科学研究所に集まって、文献つき合わせと討議のためのワークショップを実施した。この結果、個別に収集してきた資料とコミンテルンの東アジアにおける活動とがほぼ整合的に組み合わさることが判明し、各研究分担者はそれぞれの分担分野にかんして、総合的な整合性を保ちつつ、論文を執筆していくことが話し合われた。また、このワークショップの討議の結果、モスクワでのさらなる資料補充が必要となったため、9月に山内が訪露し、資料調査と収集を行った。研究代表者である石川は、この2年間にわたって集積したデータをもとに、中国の共産主義運動とコミンテルンにかかわる論文を執筆、発表する一方、9月には北京で、また12月には上海で、合計5度(中国社会科学院近代史研究所、上海大学、華東師範大学、中共"一大"会址記念館など)にわたって本テーマに関連する連続学術講演会を行い、主に中国の国際共産主義運動史研究者、中国共産党党史研究者を対象として、本研究によって得られた知見を発表した。中国語で行われたこの連続講演会は、大きな反響を呼び、中国側研究者から継続的に学術情報交換を行うよう要請されている。本研究の報告論文集の構成(予定)は、以下のようになる見込みである。序章(コミンテルンと東アジア)--山内第1章コミンテルン極東書記局の成立過程--劉第2章ソヴェト・ロシアの極東政策--寺山第3章コミンテルン初期大会の朝鮮代表--水野第4章コミンテルン初期大会の中国代表--石川第5章初期コミンテルンとモンゴル--生駒雅則(研究協力者)第6章初期コミンテルンと日本--山内
近代音楽・歌謡の成立過程における国民性の問題

本研究を始めるきっかけとなったのは,平成11年8月に広島で行われた国際伝統音楽学会(ICTM)第35回世界大会において,"Musical Structure and the National Identity of Music"というテーマで本研究の代表者と分担者の5名がパネル発表を行ったことである。本研究の代表者と分担者の5名は,いずれも戦前のさまざまな洋楽受容にかかわる問題から出発して研究を行ってきたが,本研究はそこに国民性(national identity)という問題軸を設定することによって,各人の多様な研究方法を生かした形で広島パネルでの成果を深化・収束させようとの趣旨から生まれたものである。研究方法の多様性はこの5名の長所でも難点でもあって,幅広い視点や問題関心の中から共有しうるポイントを掴みだし,テーマに即して議論をかみあわせるのは,実際は容易なことではなかった。しかし最終的に,少なくとも各人が今まで抱えていた問題のいくつかについて,この2年間の共同研究によって位置づけが明確になり,新たな論点を提示することができたと考えている。もとより,テーマとした研究課題に本報告書が十全な答えを示しえたとは言い難いが,近代日本の音楽と国民性の問題を考える際の手がかりの一つになりうるものと自負するゆえんである。2年間の研究期間中には,計8回の研究会やミーティングを開催して意見交換を行った。とくに,本年2月の最終研究会には,テーマと関連した研究を行っておられる植村幸生,奥中康人,細川周平,渡辺裕の4氏にご出席を依頼し,発表あるいはコメントの形で本共同研究または報告書の作成にむけて多大な御協力を賜った。今年度は研究分担者の研究の状況について情報交換をしながら,各自の研究領域で研究調査を行った。各研究者の研究内容は以下の通りである。劉麟玉:植民地下の台湾における学校唱歌の導入と展開の過程について調べ,唱歌教育に見られる3つの様相である唱歌教育の政策,教育理論および教材がそれぞれ台湾に定着した年代を考察し,その結果を学位論文としてまとめた。今後は唱歌が台湾人の中でどのような形で受容され変容したのか調査する。奥忍:洋楽受容による日本人の歌唱表現の変容の足取りについて,発声法を中心にレコードやテープの録音資料をもとに調査した。今後は,子どもの歌唱を中心に,学校唱歌の範唱,童謡の歌唱資料を対象にして分析を行う。権藤敦子:新民謡の流行、および、わらべ歌や民謡の採集、研究,編曲の動きから、唱歌の普及にともなう新たな「national identity」の意識の芽生えと展開を考察した。これには、大正期の童謡運動や音楽教育が影響しており、今後、個々の動きを調査する。塚原康子:明治期昭和戦前期までの「日本音楽」を示す用語と実態(含まれる種目名)を調査し,(1)西洋音楽の浸透と新しい日本音楽系種目の認知とがその意味内容を変動させ、(2)国民文化樹立を掲げた15年戦争期(1931-45)は日本音楽振興の画期でもあったことがわかった。ゴチェフスキ:日本の「国楽」論の一根源である「national music」思想が、南北戦争後のボストン地方で特に盛んだった事を、当時の英語文献から分かった。それが直接日本の音楽教育発展に影響を及ぼしたと思われる。これからその思想の内容をもっと明らかにしたいと思う。次年度は以上の研究成果を学会で発表し,相互に意見交換を行い,報告書としてまとめていきたい。本研究を始めるきづかけとなったのは,平成11年8月に広島で行われた国際伝統音楽学会(ICTM)第35回世界大会において,"Musical Structure and the National Idehtity of Music"というテーマで本研究の代表者と分担者の5名がパネル発表を行ったことである。

本研究の代表者と分担者の5名は,いずれも戦前のさまざまな洋楽受容にかかわる問題から出発して研究を行ってきたが,本研究はそこに国民性(national identity)という問題軸を設定することによって,各人の多様な研究方法を生かした形で広島パネルでの成果を深化・収束させようとの趣旨から生まれたものである。研究方法の多様性はこの5名の長所でも難点でもあって,幅広い視点や問題関心の中から共有しうるポイントを掴みだし,テーマに即して議論をかみあわせるのは,実際は容易なことではなかった。しかし最終的に,少なくとも各人が今まで抱えていた問題のいくつかについて,この2年間の共同研究によって位置づけが明確になり,新たな論点を提示することができたと考えている。もとより,テーマとした研究課題に本報告書が十全な答えを示しえたとは言い難いが,近代日本の音楽と国民性の問題を考える際の手がかりの一つになりらぢものと自負するゆえんである。2年間の研究期間中には,計8回の研究会やミーティングを開催して意見交換を行った。とくに,本年2月の最終研究会には,テーマと関連した研究を行っておられる植村幸生,奥中康人,細川周平,渡辺裕の4氏にご出席を依頼し,発表あるいはコメントの形で本共同研究または報告書の作成にむけて多大な御協力を賜った。
廃熱を再利用する省エネ型吸収冷温水機の再生器用高性能伝熱管の開発

伝熱の形態が管内および管外で異なる再生器用伝熱管の高性能化において,平成7年度および平成8年度は管内側における強制対流熱伝達の性能向上を主目的とした実験を行った.平成8年度は,管内に設置するリブの形状をとりあえずリブ数20,リブ角34度およびリブ高さ0.35mmを基準として,その他は同じでリブの数が異なる(10,30)の2種類,リ-ド角は同様に(25,43度)の2種類およびリブの高さは(0.21,0.54mm)の2種類で,合計7種類の管内面リブ形状を有する銅製の伝熱管を試作し,圧力損失特性および伝熱特性の測定を行い,リブ設置による伝熱性能の向上効果を明らかにするとともに,リブの最適形状を決定した.これまでの実験を通じて得られた知見は以下の通りである.(1)本研究では,銅管外表面に幅10mm,厚さ30μmのステンレス箔を螺旋状に巻き付けてヒ-タとする方法を採用し,平滑管を用いて実験を行った.その結果,従来の平滑管内単相熱伝達係数の整理式であるColburnの式とほぼ一致していることから,この測定方法の妥当性が検証された.(2)管内リブ付管の圧力損失は,平滑管に較べて1.42.1倍大きくなった.また,その大きさはリブの数が多いほど,リ-ド角が大きいほど,またリブの高さが高いほど大きくなる.(3)管内リブ付管の伝熱性能については,管内流速が低速なほど平滑管に対する性能向上は大きく,高速になればなるほどその効果は小さくなるが,一般的設計流速である2m/s近傍では平滑管に比べて1.31.9倍の向上が見込まれる.(4)圧力損失が上昇すると一般的に伝熱性能は向上することから,同一圧力損失における伝熱性能を比較した.その結果,いずれのリブ付管も平滑管より伝熱性能は向上することから,リブ付管の導入は効果的であることが明らかとなったが,その中でも最大の性能を示したリブ形状は,基準としたリブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.35mmの伝熱管であった.伝熱の形態が管内および管外で異なる再生器用伝熱管の高性能化において,平成7年度および平成8年度は管内側における強制対流熱伝達の性能向上を主目的とした実験を行った.平成8年度は,管内に設置するリブの形状をとりあえずリブ数20,リブ角34度およびリブ高さ0.35mmを基準として,その他は同じでリブの数が異なる(10,30)の2種類,リ-ド角は同様に(25,43度)の2種類およびリブの高さは(0.21,0.54mm)の2種類で,合計7種類の管内面リブ形状を有する銅製の伝熱管を試作し,圧力損失特性および伝熱特性の測定を行い,リブ設置による伝熱性能の向上効果を明らかにするとともに,リブの最適形状を決定した.これまでの実験を通じて得られた知見は以下の通りである.(1)本研究では,銅管外表面に幅10mm,厚さ30μmのステンレス箔を螺旋状に巻き付けてヒ-タとする方法を採用し,平滑管を用いて実験を行った.その結果,従来の平滑管内単相熱伝達係数の整理式であるColburnの式とほぼ一致していることから,この測定方法の妥当性が検証された.(2)管内リブ付管の圧力損失は,平滑管に較べて1.42.1倍大きくなった.また,その大きさはリブの数が多いほど,リ-ド角が大きいほど,またリブの高さが高いほど大きくなる.(3)管内リブ付管の伝熱性能については,管内流速が低速なほど平滑管に対する性能向上は大きく,高速になればなるほどその効果は小さくなるが,一般的設計流速である2m/s近傍では平滑管に比べて1.31.9倍の向上が見込まれる.(4)圧力損失が上昇すると一般的に伝熱性能は向上することから,同一圧力損失における伝熱性能を比較した.その結果,いずれのリブ付管も平滑管より伝熱性能は向上することから,リブ付管の導入は効果的であることが明らかとなったが,その中でも最大の性能を示したリブ形状は,基準としたリブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.35mmの伝熱管であった.伝熱の形態が管内および管外で異なる再生器用伝熱管の高性能化において,平成7年度は特に管内側における強制対流熱伝達の性能向上を主目的とした実験を行った.実験は,比較の対象となる管内にリブが存在しない平滑管における伝熱および圧力損失の実験をまず行ったほか,管内に設置するリブの数(10,20,30),リ-ド角(25,34,43度)およびリブ高さ(0.2,0.4,0.6mm)など,リブ形状のパラメータを種々変える予定の伝熱管のうち,管内径14.8mm,リブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.4mmの管内リブを有する伝熱管一種類を試作し,伝熱および圧力損失特性の測定を行い,リブ設置による伝熱性能の向上効果を明らかにした.これまでに得られた知見は以下の通りである.

(1)管内熱伝達係数の測定には加熱用ヒ-タが必要であるが,本実験では銅管外表面に幅10mm,厚さ30μmのステンレス箔を,絶縁体としての両面テープを介して螺旋状に巻き付け,これに通電して加熱する方法を採用した.平滑管でこの方法による伝熱実験を行った結果,従来の平滑管内単相熱伝達係数の整理式であるColburnの式とほぼ一致していることから,この測定方法の妥当性が検証された.(2)管内リブ付管の実験については,圧力損失は平滑管に比べて2倍ほど増大するが,伝熱性能も約2倍前後の性能向上が見込めるなど,良好な結果が得られた.以上のように,平成7年度に計画した管内側伝熱性能の高性能化については,試作を予定した各種リブ形状の中には,製造がやや難しいものもあり,新しい工作治具の製作および製造工程の調整に手間取った.しかし,予定したリブ形状の伝熱管試作にようやく着手でき,平成8年度当初には予定したすべての形状を有する伝熱管が完成する見通しであり,引き続き実験を行い,リブ形状の最適化を行う予定である.伝熱の形態が管内および管外で異なる再生器用伝熱管の高性能化において,平成7年度および平成8年度は管内側における強制対流熱伝達の性能向上を主目的とした実験を行った.平成8年度は,管内に設置するリブの形状をとりあえずリブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.35mmを基準として,その他は同じでリブの数が異なる(10,30)の2種類,リ-ド角は同様に(25,43度)の2種類およびリブの高さは(0.21,0.54mm)の2種類で,合計7種類の管内面リブ形状を有する銅製の伝熱管を試作し,圧力損失特性および伝熱特性の測定を行い,リブ設置による伝熱性能の向上効果を明らかにするとともに,リブの最適形状を決定した.これまでの実験を通じて得られた知見は以下の通りである.(1)本研究では,銅管外表面に幅10mm,厚さ30μmのステンレス箔を螺旋状に巻き付けてヒ-タとする方法を採用し,平滑管を用いて実験を行った.その結果,従来の平滑管内単相熱伝達係数の整理式であるColburnの式とほぼ一致していることから,この測定方法の妥当性が検証された.(2)管内リブ付管の圧力損失は,平滑管に比べて1.42.1倍大きくなった.また,その大きさはリブの数が多いほど,リ-ド角が大きいほど,またリブの高さが高いほど大きくなる.(3)管内リブ付管の伝熱性能については,管内流速が低速なほど平滑管に対する性能向上は大きく,高速になればなるほどその効果は小さくなるが,一般的設計流速である2m/s近傍では平滑管に比べて1.31.9倍の向上が見込まれる.(4)圧力損失が上昇すると一般的に伝熱性能は向上することから,同一圧力損失における伝熱性能を比較した.その結果,いずれのリブ付管も平滑管より伝熱性能は向上することから,リブ付管の導入は効果的であることが明らかとなったが,その中でも最大の性能を示したリブ形状は,基準としたリブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.35mmの伝熱管であった.
ロッキングチェア型のイオン移動に基づく充電機能を有する太陽電池（光蓄電池）の開発

Rocking-chair型の光蓄電池を研究した。従来の光照射でアニオンを放出し蓄電するn型TiO2-Polyaniline多孔膜(TP)電極に加え,逆に吸蔵して光蓄電するp型の酸化銅にpolypyrroleを電着したp型CP電極を研究した。その結果,TP電極の性能向上に成功し,polypyrroleとの電子の授受に好適なCuO多孔膜の作製に成功した。この多孔膜にpolypyrroleを電着してp型光蓄電を確認できたが,その光蓄電量は,多孔膜へのポリピロールの不均一な電着が原因で目標の20 mC/cm2には到達しなかった。これらの成果から,実用に繋がる光蓄電池の電極構成が明らかになった。本研究の最終目標は「蓄電機能を持つ太陽電池:光蓄電池」の開発である。本課題ではp型半導体的性質を持ち,光によって陰イオンを脱離して光蓄電するp型光蓄電極の開発に取り組んできた。平成25年度は,前年度から引き続き1) p型Cu2O多孔膜の形成技術の確立と2)導電性高分子ポリピロール(PPy)と銅酸化物多孔膜(CuxO)の複合化によるp型光蓄電性の評価を目的とした。以下に各項目の平成25年度の実績をまとめる。1) CuxO多孔膜の形成技術の確立:前年度まではμサイズのCu2O粉末の焼結でCu2O多孔膜を得ていたが,より微細なメソポーラス構造とするために銅ナノ粒を用いた多孔膜の作製に取り組んだ。その結果,ナノポアを有しp型半導体的性質を持つ銅酸化物(CuxO)多孔膜の作製に成功した。2) CuxO多孔膜にPPyを電着したCuxO-PPy(CP)複合膜電極を作製し,この光照射時の電位変化および光照射後の放電電流からp型光蓄電極として機能することが明らかになった。しかしながら,その光蓄電性はペアとなるn型光蓄電極TiO2-PANi(TP)複合膜よりも小さく1/10以下であった。この一因は,CuxO多孔膜とPPyが均一に複合化していないためと考えられる。これらの実績に加え,pn相補ロッキングチェア型光蓄電池としてTPとCP複合膜を実装した光蓄電池を試作し,評価した結果,TPとCPを組み合わせることで大きな光蓄電電荷量が得られた。これによりpn相補ロッキングチェア型光蓄電池のコンセプトが有用であることが示された。よって,平成26年度はCuxO-PPy複合膜が均一な複合体となるようにCuxO多孔膜の空隙率や平均孔径を調整し,PPyの電着の最適条件を見いだすこと,また,TP-CP光蓄電池の電解質組成の研究に取り組む予定である。その電極材料として銅酸化物多孔膜と導電性高分子の複合膜を用いている。平成24年度は,1) Cu2O多孔膜の形成技術の確立と2) Cu2Oによってイオンを吸蔵する高分子材料の探索を目的とした。1) Cu2O多孔膜の形成技術の確立:Cu2O多孔膜は,Cu2O粉末が分散したペーストの塗布膜を焼成して作製することとした。市販のCu2O粉末を用いてペースト分散媒や焼成条件を変化させて最適な作製条件を探った。その結果,ペーストの分散媒は水のみで,空気中でホットプレートを用いて400度で焼成することで,基板から剥離しない電気化学的に安定なp型の銅酸化物の膜を得ることができた。得られた膜はEDX等の組成分析からCu1.7Oであり,更にCu2OとCuO由来の光学的吸収が見られることから,Cu2Oから局所的に酸化が進んだ状態の膜になっていることがわかった。このように安定な多孔膜が得られたが,多孔度の測定や調整までは至らなかった。2) Cu2Oによってイオンを吸蔵する高分子材料の探索:先の1にて得られた多孔膜をベースにして,種々の導電性高分子を電着し,光電気化学的特性を評価した。その結果,ポリピロールと複合化したときに光による陰イオン(過塩素酸イオン)の脱離と思われる電位変化が見られた。このように平成24年度内に,銅酸化物多孔膜を形成する技術を得て,試験した中ではポリピロールとの複合化によりp型光蓄電池が得られることがわかった。しかしながら,ポリピロールの電着条件と複合膜の膜厚の相関については十分なデータが得られなかった。

本研究の最終目標は「蓄電機能を持つ太陽電池:光蓄電池」の開発である。平成26年度は,平成24-25年度にて成功した銅酸化物(CuxO)多孔膜の作製技術を発展させ,ポリピロール(PPy)との均一な複合化に取り組んだ。また,光蓄電池にてロッキングチェア(RC)型のイオン移動機構の有用性を示すために従来の酸化チタン(TiO2) -ポリアリニン(PPy)複合電極(TP電極)を用いて,両極ともTP電極とした対象型RC型(TPTP)セルの性能試験を行った。まず,銅酸化物とPPyのバンド位置の検討を行い,光蓄電の際の電子移動にはCuO相が適していることから,CuO単相の多孔膜作製に取り組み,従来よりも均質なCuO多孔膜を作製できた。更にサイクリックボルタンメトリによるPPy電着で,理想とする多孔膜内壁の表面へのPPyナノ薄膜被覆を試みた。その結果,PPyの表面形成とともにCuO粒結合粒界にもPPyが侵入し,膜が膨潤し,CuO粒間の電気的接触や光発電性能が落ちた。これらから粒界へのPPy成長を抑制する電着技術が必要であるが示唆された。また,TPTPセルではTP単極の試験セルと比して,充放電抵抗が減少し充放電速度が向上することがわかった。更にこれとSi太陽電池(Si-PV)を接続した模擬光蓄電池の光充電-放電試験から,Si-PVでTPTPセルの蓄電容量をフルに充電でき,その充電/放電効率は85%であった。これよりTPTPセルと発電能の高い発電層を組み合わせることで,RC型光蓄電池が構築できることが示された。この結果を受けて,今後,p型多孔膜と高分子の組み合わせのコンセプトを発展させて,CuxOを基材とした高い発電能を持つ光発電層の開発が必要であることがわかった。材料工学,電子デバイス申請当初の計画と比較して,研究の進捗は少し遅れており,平成25年度も達成数値目標であったp型光蓄電極で光蓄電量20 mC/cm2が達成できなかった。平成25年度は,銅酸化物多孔膜と導電性高分子を組み合わせて,高効率化を図る予定であったが,平成24年からより微細なナノポアを持つように銅酸化物多孔膜の形成方法を見直したため,この過程に遅れが生じた。このため,十分な高効率化の研究ができなかった。しかしながら,平成26年度に予定していたpn相補ロッキングチェア型光蓄電池の試作と電解質の検討について,先回りして評価することができ,pn相補ロッキングチェア型光蓄電池のコンセプトが有用であることが確かめられたことは大きな成果である。このような理由からやや遅れているとの判断を下した。本年度の2つの研究の目的に対して1) Cu2O多孔膜の形成技術の確立については,溶液中で安定にp型半導体的な振る舞いの1μm程度粒径からなる銅酸化物多孔膜が得られ,その組成もほぼわかっており,目的の8割は達成できた。未達となったのは,得られた膜の多孔度の調整である。これについては,すでに粒径30 nm程度のCu2Oペーストを入手し,評価にとりかかっている。2) Cu2Oによってイオンを吸蔵する高分子材料の探索についても,ポリピロールとの複合化によりp型光蓄電池が得られることが示唆されており,探索についてはほぼ終えた状態である。未達となったのはポリピロールの電着条件と複合膜の膜厚の相関についてである。これらの結果より,目的の8割り以上は達成されたと考えている。平成26年度はCuxO-PPy複合膜が均一な複合体となるように(1) CuxO多孔膜の空隙率や平均孔径を調整し,(2) PPyの電着の最適条件を見いだすこと,また,(3 )TP-CP光蓄電池の電解質組成の研究に取り組む予定である。これらの詳細を以下にまとめる。
20面体クラスター合金の磁性と構造

20面体クラスターを有する3d遷移金属を主成分とする結晶およびアモルファス合金のスピンの揺らぎ、磁気体積効果、メタ磁性転移、低温比熱などを実験して以下の重要な結果を得ることができた。(1) La(Fe_xAl_<1-x>)_<13>における磁気相図とスピンの揺らぎ反強磁性と強磁性の相境界の組成付近の磁気的性質を詳細に研究した結果、磁気状態の温度依存性に特異な現象が現われ、Moriya-Usamiのスピンの揺らぎの理論で予想される磁気相図と類似することが明らかにされた。キュリー温度の直上で観測されるメタ磁性転移に伴う巨大体積磁歪に対して、実用的観点から、キュリー温度を室温近傍まで引き上げることを試みた。その結果、Feの一部をCoで置換する事が有効であることが明らかに成った。(3) La(Co_<1-x>Mn_x)_<13>結晶とアモルファス合金の磁性の比較アモルファス状態における磁気モーメントの組成依存性は結晶の場合と著しくことなり、一部のMnが強磁性的に結合して、磁性を強くしていると解釈される。また、アモルファス状態では、より広い組成範囲で20面体クラスターが形成され、高濃度領域ではスピングラス特性が観測された。MnあるいはCrを含むアモルファス合金の構造を議論した。Mn系の場合は濃度が増加するにしたがい、20面体クラスターが歪んでいくが、Cr系の場合は高濃度までそのようなことはなかった。その差異はMnとCrの原子サイズの違いにより説明される。アモルファス状態における磁気モーメントの組成依存性は結晶の場合と著しくことなり、一部のMnが強磁性的に結合して、磁性を強くしていると解釈される。Co,Mn,Crなどの3d遷移金属と希土類金属であるLaで構成されるNaZn_<13>型の20面体クラスターで構成される合金の磁性と構造を研究し、結晶およびアモルファス合金に関して以下のことが明らかになった。A)結晶相La(Co_<1-x>Mn_x)_<13>およびLa(Co_<1-x>Cr_x)_<13>の2つの合金系で20面体構造はどの範囲まで保持されるかを決定するために、購入した赤外線イメージ炉により入念に熱処理してX線回折により実験した。その結果、前者ではX=0.25後者ではX=0.20である事が確認された。B)アモルファス相上記の2つの合金系でアモルファス状態でも20面体クラスターが壊れずに存在するかどうかを詳しいX線構造解析した結果、前者においてはX=0.25以上ではクラスターが壊れ始めるが、後者においてはX=0.30までもクラスターを保持する事が明らかになった。これらの差は置換元素であるMnとCrの原子径の差によるものと思われる。これら2つの合金の結晶およびアモルファス状態の磁気的性質の結果、置換量が少ないところでは、強い強磁性の性質を示し、スピン波分散係数とキュリー温度の比はFe系合金の値よりも大きい事が確認された。C)Fe系合金一方、同様に20面体クラスターを有する弱い強磁性体のLa(Fe_<1-x>Al_x)_<13>アモルファス合金の磁気弾性効果を測定した結果、非常に大きなキュリー温度の圧力効果が得られた。これらの結果は、スピンの揺らぎの理論で定性的に説明される。20面体クラスターを含む3d遷移金属を主体としたアモルファスおよび結晶合金のスピンの揺らぎ、磁気体積効果、メタ磁性転移などに関係する磁気的性質を系統的に研究し本年度は以下の結果を得た。(1)La(Ni_xAl_1-_x)_<13>アモルファス合金のスピンの揺らぎに関する研究この合金の強磁性は組成に敏感で、x=0.900.95の範囲の磁性の弱い範囲で実験した結果、キュリー温度近傍で磁化の2乗が温度の4/3に比例して変化することや、常磁性領域でスピンの揺らぎに起因する正の熱膨張が確認されるなどスピンの揺らぎに関する典型的な現象が確認された。

この結晶は基底状態で強磁性であるが、x=0.86,0.88の試料は常磁性温度領域においてメタ磁性転移を数Tの磁場範囲内で引き起こすことが明らかになった。この転移に関連し、常磁性領域および転移時に巨大な体積膨張を引き起こすことが確認された。この合金は基底状態で反強磁性であるが、約3Tの磁場かで温度の上昇と共に反強磁性→強磁性→反強磁性→常磁性を引き起こす。その転移に付随して、体積、電気抵抗率、比熱の異常が観則された。20面体クラスターを有する3d遷移金属を主成分とする結晶およびアモルファス合金のスピンの揺らぎ、時期体積効果、メタ磁性ってん委、低温比熱などを実験して以下の重要な結果を得ることができた。(1) La(Fe_xAl_<1-x>)_<13>における磁気相図とスピンの揺らぎ反強磁性と強磁性の相境界の組成付近の磁気的性質を詳細に研究した結果、磁気状態の温度依存性に特異な現象が現われ、Moriya-Usamiのスピンの揺らぎの理論で予想される磁気相図と類似することが明らかにされた。キュリー温度の直上で観測されるメタ磁性転移に伴う巨大体積磁歪に対して、実用的観点から、キュリー温度を室温近傍まで引き上げることを試みた。その結果、Feの一部をCoで置換する事が有効であることが明らかに成った。アモルファス状態における磁気モーメントの組成依存性は結晶の場合と著しくことなり、一部のMnが強磁性的に結合して、磁性を強いしていると解釈される。また、アモルファス状態では、より広い組成範囲で20面体クラスターが形成され、高濃度領域ではスピングラス特性が観測された。MnあるいはCrを含むアモルファス合金の構造を議論した。Mn系の場合は濃度が増加するにしたがい、20面体クラスターが歪んでいくが、Cr系の場合は高濃度までそのようなことはなかった。その差異はMnとCrの原子サイズの違いにより説明される。
小腸貪食細胞が小腸管腔中へ伸長する樹状突起の新たな生理的役割の解明

腸管粘膜固有層にはリンパ球やミエロイド系細胞を含む多くの免疫細胞が存在し、腸管恒常性の維持に寄与している。なかでも小腸CX3CR1+貪食細胞はGPR31分子依存的に腸管上皮間から樹状突起を腸管管腔中へ伸長し管腔中の細菌を捕捉することで病原性細菌に対する感染防御へ寄与することを申請者は報告してきた。しかしながら、小腸CX3CR1+貪食細胞の小腸管腔中への樹状突起伸長が果たす生理的役割の報告は管腔中の細菌の捕捉を行うことにのみ留まっており、これ以外の生理的役割は不明であり、新たな樹状突起伸長の役割を明らかにする。
原乳における黄色ブドウ球菌の増殖および毒素産生量予測

本研究は2000年に起きた黄色ブドウ球菌エンテロトキシンに汚染された乳製品による大規模な食中毒事件の科学的な解明を目的とした。第一に、原乳に黄色ブドウ球菌を接種し、比較的高い温度(36ー48°C)で保存した結果、事件と同じ40°C(または44°C)で保存した場合が、最も多くの毒素量を産生した。この温度は事件の起きた北海道の工場内の保管温度と等しかった。第二に、乳、乳製品からの本毒素測定に対する公定法では煩雑で、時間がかかるため、より簡便で、低濃度の毒素を測定するための前処理法を開発した。すなわち、陽イオン交換体を用いたイオンクロマトグラフィーで簡便で感度の良い方法が開発できた。大阪で起きた黄色ブドウ球菌エンテロトキシンAに汚染された乳製品による大規模な食中毒事件の原因を科学的に再検討し、二度と同様な事件が起きないことを本研究の目的とする。大阪での事件は北海道大樹工場で脱脂粉乳製造中に起きた停電事故による処理途中の原乳の高温(約40°C)下での長時間貯留が毒素産生の大きな要因ではないかと推察されているが、この高温での毒素産生について今年度は検討した。各種微生物に自然汚染された生乳中での黄色ブドウ球菌の増殖とエンテロトキシンA産生量を高温(36-48°C)で保存した。ここで生乳は当大学内農場から自然微生物汚染濃度の高い試料と低い試料を用意した。なお、両試料に黄色ブドウ球菌汚染はなかった。各試料に本毒素産生菌3株の混合菌液を接種し、36、40、44、48°Cで約3日間保存した。その間、試料を採取し、ブドウ球菌数と毒素量を定量した。すなわち、ブドウ球菌数はベアードパーカー平板、毒素量はバイダスキットを用いて測定した。その結果、両生乳試料でブドウ球菌は36、40、44°Cで増殖がみられ、その増殖に温度による有意差はなかった。48°Cでは両試料で本菌は徐々に死滅した。毒素は調べた温度中、低濃度微生物汚染の生乳で44°C、高濃度汚染乳で40°Cで最も産生量が高かった。一方、この結果、北海道での事故の生乳温度は今回の毒素産生に最適な温度とほぼ一致することが示された。また、高濃度汚染乳では毒素産生量は大きく抑制された。次に、これら最適温度下で本菌初期菌数による毒素産生量への影響を調べた。その結果、増殖に初期菌数による明らかな差はなかったが、毒素産生量は初期濃度が高いほど高かった。また、いずれの条件でも保存時間が長くなるに従い、生乳中の毒素量が徐々に減少していった。これは、生乳中の微生物増殖に伴い、有機酸が次第に増加していったため、不活化されたのであろう。2000年に大阪で起きた黄色ブドウ球菌エンテロトキシンAに汚染された乳製品による大規模な食中毒事件を科学的に再検討し、このような事件の再発を防止することを本研究の目的とする。初年度に36°Cから48°Cの高温度下での原乳中での黄色ブドウ球菌の増殖および本毒素産生を検討した。すなわち、本菌に汚染されていない原乳に本菌を接種し、これらの高温下で保存すると、40および44°Cでエンテロトキシンの産生量が最大となった。特に、微生物に高濃度に自然汚染された原乳ではこれ以下の温度では毒素産生がみられなかった。これは、殺菌乳に本菌を接種した場合と大きく異なる。2年目はこれらの結果をまとめ、大阪での事件の原因と高温での本毒素産生との関連を考察した。すなわち、上記の温度は2000年の事故時の工場内での原乳温度が約40°Cであったことと一致している。これらをまとめ、米国専門誌に論文として掲載された。また、原乳中における毒素の消長を検討した。すなわち、一度産生された本毒素は時間とともにその濃度が減少していったため、何らかの原因で変性していったことが推測された。そこで、微生物から産生される各種の酸中での本毒素の安定性を検討した。その結果、本毒素はそれらの酸溶液中で時間とともに変性することが明らかとなった。さらに、原乳および乳製品中の本毒素の検出方法について、いかに最小感度を上げ、試料中の低濃度の本毒素を検出するか検討を開始した。本研究は2000年に大阪で起きた黄色ブドウ球菌エンテロトキシンAに汚染された乳製品による非常に大規模な食中毒事件を科学的に解明し、同様な事件の発生防止を目的とした。大阪での事件は北海道大樹工場で脱脂粉乳製造中に停電が起き、処理中の乳が約40°Cの高温に長時間暴露されたため、汚染していた本菌が毒素を産生したのではないかと推察されていた。各種微生物に汚染された生乳中に本菌を接種し、高温度(36-48°C)で保存中の本菌の増殖とエンテロトキシン産生性を解析した。その結果、36°Cから44°Cまでは本菌が増殖したが、毒素は44°Cあるいは40°Cでのみ産生がみられた。これは北海道で事故当時の処理中の乳温度と一致した。

36°Cではその他の微生物の増殖が著しかったため、本菌の毒素産生は抑制されたと推察された。次にこの最適温度下での本菌初期菌数による毒素産生量への影響を調べた結果、増殖に初期菌数による差はなかったが、毒素産生量は初期菌数が多いほど高かった。また、保存期間が長くなると、産生された毒素濃度は次第に減少した。これらも生乳中の微生物の影響によると考えられた。以上の結果、生乳中での本菌の毒素産生挙動が明らかとなった。一方、乳製品中での毒素定量法を検討した。これまでの乳製品からの検出ではクロロホルム、トリクロロ酢酸などを用い、多くの遠心、濃縮工程が必要で、また回収率も高くなかった。そのため、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いた前処理方法を用いて、検討した。その結果、生乳、牛乳、スキムミルク、チーズから簡便に各種濃度で常に高い回収率で毒素が測定できた。さらに、遠心ろ過フィルターなどを用いてより低濃度の毒素検出が可能となった。この前処理法から、今後、乳製品などでの本毒素産生の解析が進むと考えられる。本研究は2000年に起きた黄色ブドウ球菌エンテロトキシンに汚染された乳製品による大規模な食中毒事件の科学的な解明を目的とした。第一に、原乳に黄色ブドウ球菌を接種し、比較的高い温度(36ー48°C)で保存した結果、事件と同じ40°C(または44°C)で保存した場合が、最も多くの毒素量を産生した。この温度は事件の起きた北海道の工場内の保管温度と等しかった。第二に、乳、乳製品からの本毒素測定に対する公定法では煩雑で、時間がかかるため、より簡便で、低濃度の毒素を測定するための前処理法を開発した。すなわち、陽イオン交換体を用いたイオンクロマトグラフィーで簡便で感度の良い方法が開発できた。まだ解決すべき課題はいくつかあるが、概ね順調に進んでいると考えられる。食品衛生学原乳中でのブドウ球菌エンテロトキシンの消長について、さらに検討を加える。すなわち、比較的安定な本毒素が一度産生された後、時間と共に変性あるいは失活していくが、この原因を明らかにする。すなわち、原乳を汚染する微生物から、本毒素を失活させる物質(酵素など)を産生する菌種を検索する。さらに、その失活させる物質について性状を調べる。原乳および乳製品中の本毒素を高感度で検出できるような試料の前処理方法を開発する。以上の研究を遂行し、本毒素による食中毒事件発生の防止に役立てたい。大阪での食中毒事件に関連して、およそ40°Cという高温下での生乳中のエンテロトキシン産生を示すことができた。当初予定していた人件費・謝金を支出せずに研究が遂行できたため、未使用額が発生した。本研究を推進するに当たり、生乳および乳製品中における黄色ブドウ球菌エンテロトキシンを精確にかつ低濃度でも検出できる前処理方法の開発が必須となる。毒素量の測定はバイダスキットを用いて行うが、今後、まず生乳試料のその前処理方法を開発する。次に、その前処理方法を確立した後、各環境条件下での乳中での黄色ブドウ球菌の増殖とエンテロトキシン産生量を定量的に検討し、解析を行う。次年度物品費等に組み込み、適正に支出する。原乳および乳製品中の黄色ブドウ球菌エンテロトキシン濃度を精確にかつ低濃度でも測定するため、前処理法を確立し、さらにその方法を用いて保存試験での毒素濃度を検討する上で、実験に経費が必要なため。また、その発表等にも経費が必要なため。1.原乳および乳製品中の黄色ブドウ球菌エンテロトキシン濃度を精確にかつ低濃度でも測定するため、測定の前処理法を新たに確立させる。すなわち、原乳あるいは乳製品に本毒素を添加し、高い回収率を得られる前処理法を確立する。
重水素核融合反応で生じるトリチウムを利用した水素同位体挙動の解明

核融合システム内のトリチウム収支やその排出挙動、真空容器内に滞留するトリチウム量の把握を目的として、大型核融合試験装置(LHD)の水素同位体排出挙動・物質収支を評価している。2017年3月から開始した重水素プラズマ実験において、重水素核融合反応で生成されたトリチウムの放出挙動を観測し、トリチウムの排気経路や真空容器内の滞留量、放電洗浄によるトリチウム放出の物理過程、放出トリチウムの化学形態について明らかにした。観測されたトリチウムの化学形態は、水蒸気状(0.4%)、水素分子状(96.4%)、炭化水素状(3.2%)であった。しかし、ガスクロマト装置を用いた排気ガス組成分析では、炭化水素成分の濃度が低く(10 ppm以下)、検出できなかった。平成30年度は、FTIR装置に長光路(16 m)ガスセルを組み合わせた気体分析システムを構築し、水素グロー放電洗浄時の排気ガス組成分析を試みた。その結果、排気ガス中にメタンやエチレンが観測され、定性的ではあるがトリチウム測定データを補完する結果が得られた。同時に、一酸化炭素の生成も確認され、その発生要因を含めて今後の新たな研究対象が発見された。トリチウム排出挙動を解明するために、核融合試験装置の保守点検期間(大気開放時)における真空容器からのトリチウム放出挙動も観測した。大気開放直後のトリチウム放出速度は1 MBq/hを超えた。その後、トリチウム放出速度は時間の経過とともに減少し、大気開放から4ヶ月後には4 kBq/hで一定となった。この観測では、トリチウム放出速度は雰囲気中の水分濃度に依存しないことが明らかとなった。そのため、真空容器内壁内からのトリチウム放出過程は、内部からの拡散過程が律速条件であることを示唆している。この結果は、グロー放電洗浄で確認されたトリチウム放出過程と同じであり、前年度の観測データを補完する結果が得られた。平成30年度は研究計画に基づいて、第二年次のLHD重水素プラズマ実験期間における排気ガス組成分析を継続して実施し、トリチウムが滞留した真空容器からのトリチウム放出挙動データを得ることができた。現在は測定データの解析を行っている。また、研究計画に従って、炭化水素成分の検出を目的とするFTIR装置を用いた測定システムを開発し、排気ガス測定に適用した。開発したシステムや、得られた初期結果は、国内学会、国際会議で発表を行った。研究計画では想定していなかったプラズマ実験期間外(保守点検期間)における真空容器からのトリチウム放出挙動を明らかにすることができた。保守点検期間は1年に及び、トリチウム物質収支を評価する上で、重要な知見を得ることができた。令和元年度は、三年目となるLHD重水素プラズマ実験の排気ガス組成分析を継続して実施する。真空容器内には2年間の実験で滞留したトリチウムが残留しており、トリチウムインベントリは増加している。トリチウム滞留量の増加が、排気ガス組成にどのような影響を及ぼすか引き続き観測する。平成30年度に整備した遠隔監視システムと組み合わせたFTIR測定システムを用いて、重水素実験期間における炭化水素の放出挙動を明らかにする予定である。核融合炉の燃料であるトリチウムの取り扱いでは、漏洩や被ばく低減対策、計量管理が重要である。そのため、核融合システム内のトリチウム物質収支やその挙動、真空容器内に滞留するトリチウム料を把握することが肝要である。しかし、核融合プラズマ装置内の水素同位体挙動は、プラズマと対向壁との相互作用により、単純な残留ガス挙動とは異なることが知られている。平成29年3月から重水素プラズマ実験を開始した大型ヘリカル装置(LHD)では、プラズマ対向壁に炭素材とステンレス鋼を使用している。異なる材料が用いられた真空容器における水素同位体(トリチウム)の挙動は、これまでに明らかにされていない。本研究では、重水素核融合反応でプラズマ中に生成されるトリチウムに着目し、トリチウム生成量測定と排気ガス組成分析から、トリチウム放出挙動・物質収支を解析し、実環境下におけるトリチウム挙動の解明を行った。平成29年度は、重水素プラズマ実験初年度の排気ガス分析を行い、トリチウムの放出挙動を観測した。その結果次のことが確認された。1.トリチウムの排気経路は、真空排気装置から89%、残りが壁調整運転であった。2.放電洗浄によるトリチウム放出では、物理スパッタリングよりも水素同位体交換反応が効果的であった。3.材料表面のトリチウムが除去された後は、拡散過程がトリチウム放出の律速過程であった。4.トリチウムの化学形態は、炭化水素状が平均3.2%であった。全炭素壁であるJT-60Uの結果と比較すると約2/3であり、対向壁材料の影響を示唆している。一方で、ガスクロ装置での排気ガス組成分析では、炭化水素成分が検出できなかった。ガスクロ装置(TCD検出器)の検出下限値(10ppm)を下回っていると考えられる。研究実施計画で提案したFTIR法による分析に着手し、長光路ガスセルを整備し、その基本性能評価を進めている。本年度は実施計画に基づいて、LHD重水素プラズマ実験期間中の排気ガス組成分析を実施し、重水素実験初年度の観測結果を得ることができた。得られたデータから、トリチウム物質収支や排出トリチウム化学形態、放電洗浄時のトリチウム排出挙動を評価し、既存のJT-60Uで報告されたデータと比較検討を行った。