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C型肝炎ウイルスワクチン開発のためのCD81の構造生物学的研究

C型肝炎は世界の人口の約3%にあたる1億7千人もの人々に感染するウイルス性の病気であリ、肝臓における主たる病気となっている。C型肝炎ウイルス(HCV)の存在は以前より知られているが、その感染や発症のメカニズムついてはよく理解されていない。PileriらはHCVのエンベロープ蛋白質(E2)がヒトの細胞表面抗原レセプターであるCD81分子の細胞外ドメイン(LEL)に結合することを見出した。CD81分子は236個のアミノ酸からなる4回膜貫通型の膜蛋白質であり、2つの細胞外領域(LEL ; Large Extracellular LooP,およびSEL ; Small Extracellular Loop)と3つの細胞内ドメインおよび4つの膜貫通疎水性領域から形成されている。CD81のLEL/SEL複合体結晶については、SELの共存下でLELの結晶化スクリーニングの信果、MPDを沈殿剤とした場合に、以前得られた2種類のLEL結晶とは全く晶系の異なる結晶が得られた。これを用いてSpring-8にて2.0Å分解能のX線回折データを収集した。この結晶は、晶系がRhombohedralに属し、a=b=61.4,c=144.2Åであり、2.0Å分解能までのデータで、Rsymが6.2%,Completenessが99.5%であった。この強度データを基に、LEL部分のモデル座標を用いて分子置換法により、立体構造決定を行った。その結果、SEL部分であると考えられる30残基のアミノ酸に相当する電子密度がはっきりと得られており、現在、この電子密度部分に対してモデルビルディングを行っている。CD81-LELは5つのα-ヘリックス(A-E)からなり、2量体の形成に関与するStalkサブドメイン(A,B,Eヘリックス)とHCVの結合に関与するHeadサブドメイン(C,D)からなる。SEL部分と考えられる電子密度部分は、C,Dヘリックスに対して垂直な位置に存在してLELと相互作用し、またE-ヘリックスの一部とも相互作用していた。この際、HCVの結合に必須であるPhe186残基は、SELとは結合せず溶媒側に突出して存在し、結晶内で他の対称な分子とパッキングしていた。従って、SEL/LEL複合体の立体構造からも、このPhe186残暮のHCVに結合する重要な部位であると考察できる。
ヒトES・iPS内皮細胞誘導技術を用いた新規CKD病態メカニズムの解明

CKDの発症および進展機序を解明するために、CKDの病態に重要な役割を担っている腎糸球体内皮細胞、腎尿細管細胞に着目した。私たちは、内皮細胞への誘導法は確立しているので、尿細管細胞への分化誘導法の確立を目指した。誘導法は内皮細胞誘導法と同様に、GSK3βを用いた。KSPを指標としたところ、約5%程度のKSP陽性細胞を誘導することが出来た。今後は、KSP陽性細胞の解析を進め、内皮細胞との共培養などを行い、CKDの発症および進展機序の解明に繋げたい。慢性腎臓病(CKD)の発症および進展機序を解明するために、CKDの病態に重要な役割を担っている腎糸球体内皮細胞、腎尿細管細胞に着目した。未分化ヒトES細胞(hES)から内皮細胞への誘導法は、私たちの報告した既報の弱点を克服したGSK3β抑制薬を用いた誘導法を用いた。私たちはこの誘導法で得られた内皮細胞は抗老化性が高いことを報告している。一方で、未分化ヒトES細胞から尿細管上皮細胞への分化誘導の報告はない。そこで我々は腎尿細管上皮細胞に特異的に発現しているタンパクであるKidney- specific protein (KSP)を指標として検討した。hESはkhES-1株を使用した。GSK3β抑制薬を用いて中胚葉への分化を促進し、EGFを含む低血清培地により上皮化を促進した後に複数の増殖因子を含む培地で培養した。その過程において、KSPを含む腎発生関連遺伝子を半定量PCR法で評価した。本誘導過程において、後腎間葉マーカーであるPAX2発現は上昇し(182.3±69.4-fold vs. hES, p<0.05)、ネフロン前駆細胞に発現するSix2発現は低下した(0.32±0.22-fold vs. hES, p<0.05)。複数の増殖因子を含む培地に交換すると、Six2発現は一旦上昇し、その後低下した。KSP発現はSix2が低下したところより上昇し、10日目まで培養したところ有意な上昇を認めた(40.4±16.3-fold vs. hES, p<0.05)。抗KSPモノクローナル抗体を用いたFlow Cytometryによって、約5%のKSP陽性細胞を分取し、そのKSP陽性細胞をマトリゲル上で培養したところ、尿細管様の管状構造を形成した。今後は、尿細管上皮細胞の解析を進め、内皮細胞と共培養を行い、CKDの発症および進展機序の解明に繋げたい。慢性腎臓病(CKD)の発症、進展機序を解明し新規治療法の開発につなげるために、CKDの発症および進展に重要な働きを担っている腎糸球体内皮細胞、腎尿細管細胞に着目した。研究に使用するソースとして、未分化ヒトES・iPS細胞から分化誘導した糸球体内皮細胞および尿細管細胞を用いることができれば、CKDの発症機序を検討するのみならず、細胞移植治療や薬剤スクリーニングに応用することができると考えた。そこで本年度はヒトES・iPS細胞から血管内皮細胞への分化誘導法は以前に我々が報告し研究に使用できるところまで来ているが、ヒトES・iPS細胞より尿細管細胞への分化誘導法の報告は全くないので試みた。未分化ヒトES細胞より尿細管分化誘導培地を用いて分化誘導させ経時的に各種マーカーを定量的PCR法を用いて測定した。中胚葉マーカーであるBrachyuryが著名に上昇し、その後Six2およびWT1といった中間中胚葉マーカーが著名に上昇し、それに続いて尿細管マーカーであるKidney Specific Protein(KSP)の発現上昇が再現性を持って確認できた。今後は、KSP陽性細胞を分取できるかが重要であり、分取できたならば網羅的遺伝子解析を行い老化マーカーの発現や低酸素刺激などに対する反応性を明らかにし、ヒトES・iPS細胞由来血管内皮細胞と共にCKDモデル動物への細胞移植研究へつなげたい。慢性腎臓病(CKD)の発症、進展の中心的な役割を担っているヒトES細胞から尿細管細胞への分化誘導が現実味を帯びてきているため。現時点でヒトES細胞から尿細管細胞への分化誘導報告は全くない。これによる疾患iPSからの病態モデルの作成につなげたい。ヒトES細胞から尿細管細胞への分化誘導法を確立し、ヒトES細胞由来内皮細胞との分化誘導に置ける臓器連関の検討、疾患iPS細胞を利用して病態モデルの作成に発展させたい。消耗品の節約、自身でできることは外注しなかったこともありH23年度からの繰越金が生じたが、H24年度の細胞培養関連消耗品、遺伝子網羅的解析に使用予定である。
家政系基礎情報教育のためのCAIシステムの開発

高度情報化社会に対応する能力を育成するために、新学習指導要項には情報活用能力の育成がうたわれ、中でも技術家庭の情報教育はその中核となっている。しかし、現状の家庭科教育ではまだ補わなければならない点が多く、指導者教育の充実が急務である。そこで、我々は家政系の情報教育の重要性に注目し、教育現場のニ-ズに応えられる家庭科教員を育成するための教育環境づくりを目指して、平成3年度に導入された教育ネットワ-クシステムを有効に活用し、特に基礎の家政系情報教育を充実させるCAI教育システムを開発することを目的とした。今年度は、CAI教育システム作成のための参考資料収集とシステム内容の検討を行った。まずアンケ-ト調査を実施して、学生のコンピュ-タ使用状況を把握し、さらに、家政学部共通科目のコンピュ-タ実習授業において、今回導入された教育ネットワ-クシステムを活用し、家政系基礎情報教育で必要とされている情報リテラシ-教育(ワ-プロ、表計算、電子メ-ル、プログラミング、CAIのデモ等)を取り入れ、学生の反応、実習効果について検討した。アンケ-ト調査の結果、ワ-プロ経験者は比較的多かったが、プログラミング等の経験者は少なく、まだ情報リテラシ-教育が浸透していない世代であることがわかった。しかし、これからコンピュ-タ教育を受けたいという希望者は非常に多く、大学での情報教育の必要性を再確認した。また、実習授業ではアンケ-トで希望の多かった内容をメニュ-に追加し、教育ネットワ-クシステムを有効に活用した対話型一斉学習を試みた。その結果、学生の反応はとてもよく、学習効果も上った。今後は家政系独自のメニュ-を検討し、ニュ-メディア等も取り入れた、効果的なCAIシステムを作成していく予定である。
免震橋脚の開発に関する研究

平成12年度には、大きなコンクリートの損傷を生じることなく、ドリフトで4%までの繰り返し水平変位に耐えることができるRC橋脚の開発を目標として、RC橋脚の塑性ヒンジ区間に存在するコンリートの変わりに天然ゴム及び高減衰ゴムを用いた場合の変形性能と耐力を8体の模型に対するくり返し載荷実験をもとに、実験、解析の両面から検討した。着目したパラメータは、上述したゴムの種類の他、ゴム層の厚さ、ゴム層の上下に主鉄筋の座屈を拘束するための鋼板を設置することの効果、ゴム層が圧縮力だけではなく引張力も分担できるように、上下の鋼板とゴム層を加硫接着することの効果、ゴム層のせん断変形を拘束するために水平方向のストッパーを設けることの効果である。検討の結果、1)ゴム層だけを設置するのではなく、鋼板を設置して主鉄筋の座屈を防止すること、2)ゴム層と鋼板を加硫接着し、ゴム層が圧縮力だけではなく引張力を分担できるようにすること、3)ストッパーを設けてゴム層の水平変位を拘束することが、それぞれRC橋脚の変形性能を増大させる上では有効であることが明らかとなった。これらを組み合わせることにより、開発目標とした4%のドリフトに相当するくり返し載荷を受けてもコンクリートには大きな損傷が生じることなくRC橋脚は変形に対応できることを明らかにした。上記の実験結果に対してファイバー要素解析を用いることにより、橋脚の変形並びに耐力をよく解析できることを明らかにした。解析モデル化に際しては、平成11年度に開発したアンボンドを有する主鉄筋のモデル化をうまく取り入れることができた。以上をまとめると、橋脚基部の塑性ヒンジ領域に鋼板と加硫接着したゴム層を取りれることにより、4%ドリフトのくり返し載荷に対して損傷が小さく、地震後の補修をあまり必要としない免震装置ビルトイン型RC橋脚を開発することができた。また、ファイバー要素解析法を拡張して本橋脚を解析する手法も開発した。これにより、地震後の損傷が小さい免震橋脚の実用化に大きく貢献することができる。なお、今後に残る研究課題としては、ゴム層は、圧縮ひずみで80%に達する大きなくり返し荷重を受けるため、塑性変形に対する抵抗力が高く、橋脚の耐力低下につながらないゴムの開発が必要とされる。一般に橋梁系の免震設計では橋脚天端に免震装置を設置する。しかし、桁橋形式の橋梁以外ではこうした橋脚天端に免震装置を設置する構造は採用しにくい。免震設計の目的は構造系の長周期化と減衰性能の向上にあるため、免震装置を橋脚等の部材の中に取り入れる(ビルトイン型免震支承)か、免震装置と同じ機能を有する構造特性を橋脚等の部材に取り入れることができれば免震効果を得ることができるはずである。このような発想のもとに、本研究では今年度は、橋脚に免震装置と同じ効果を与える構造を取り入れた場合の効果を検討することとし、鉄筋コンクリート橋脚の基部において主鉄筋をコンクリートとアンボンドにする構造を検討した。この構造は東京工業大学の滝口が建築物用に考案したもので、これを鉄筋コンクリート橋脚に応用し、免震装置と同じような機能を有するように拡張を図ったものである。一般にRC橋脚では、繰り返し荷重を受けると橋脚基部のコンクリートが損傷していき主鉄筋が座屈したり破断して終局状態に達する。

これは、主鉄筋の塑性ひずみが橋脚基部に集中するためであり、これを防ぐためにはコンクリートから鉄筋に荷重が伝達される過程を替える必要がある。このため、今年度は、主鉄筋とコンクリートの付着を切った構造を考え、これに対して1/8模型(断面400mm×400mm、高さ1.75m)を作成し、繰り返し載荷実験によってこの妥当性を検討したものである。併せて、変形性能を伸ばすために重要な塑性ヒンジ長に影響を及ぼす要因に関する基礎的な研究を行った。この結果、全鉄筋の中でアンボンドにする鉄筋の量がパラメーターとなるが、適切にこれを設定すれば曲げ耐力やエネルギー吸収能力の低下はほとんど問題とならず変形性能を向上させることのできることが明らかとなった。引き続いて現在、この結果の解析を進めている。また、塑性ヒンジ長には橋脚高さや鉄筋径等が複雑に影響するが、これらの影響は必ずしも著しいものではないことが明らかとなった。平成12年度には、大きなコンクリートの損傷を生じることなく、ドリフトで4%までの繰り返し水平変位に耐えることができるRC橋脚の開発を目標として、RC橋脚の塑性ヒンジ区間に存在するコンクリートの変わりに天然ゴム及び高減衰ゴムを用いた場合の変形性能と耐力を8体の模型に対するくり返し載荷実験をもとに、実験、解析の両面から検討した。着目したパラメーターは、上述したゴムの種類の他、ゴム層の厚さ、ゴム層の上下に主鉄筋の座屈を拘束するための鋼板を設置することの効果、ゴム層が圧縮力だけではなく引張力も分担できるように、上下の鋼板とゴム層を加硫接着することの効果、ゴム層のせん断変形を拘束するために水平方向のストッパーを設けることの効果である。検討の結果、1)ゴム層だけを設置するのではなく、鋼板を設置して主鉄筋の座屈を防止すること、2)ゴム層と鋼板を加硫接着し、ゴム層が圧縮力だけではなく引張力を分担できるようにすること、3)ストッパーを設けてゴム層の水平変位を拘束することが、それぞれRC橋脚の変形性能を増大させる上では有効であることが明らかとなった。これらを組み合わせることにより、開発目標とした4%のドリフトに相当するくり返し載荷を受けてもコンクリートには大きな損傷が生じることなくRC橋脚は変形に対応できることを明らかにした。上記の実験結果に対してファイバー要素解析を用いることにより、橋脚の変形並びに耐力をよく解析できることを明らかにした。解析モデル化に際しては、平成11年度に開発したアンボンドを有する主鉄筋のモデル化をうまく取り入れることができた。以上をまとめると、橋脚基部の塑性ヒンジ領域に鋼板と加硫接着したゴム層を取りれることにより、4%ドリフトのくり返し載荷に対して損傷が小さく、地震後の補修をあまり必要としない免震装置ビルトイン型RC橋脚を開発することができた。また、ファイバー要素解析法を拡張して本橋脚を解析する手法も開発した。これにより、地震後の損傷が小さい免震橋脚の実用化に大きく貢献することができる。なお、今後に残る研究課題としては、ゴム層は、圧縮ひずみで80%に達する大きなくり返し荷重を受けるため、塑性変形に対する抵抗性が高く、橋脚の耐力低下につながらないゴムの開発が必要とされる。
ファージセラピーによるヒスタミン食中毒制御法の構築に関する研究

ヒスタミン食中毒は,ヒスタミンを過剰に蓄積した食品を喫食することにより発生しアレルギー様症状を呈する。食品へのヒスタミンの蓄積はヒスタミン生成菌の働きによって起こるため,本食中毒の防止にはヒスタミン生成菌の制御方法の確立が必要であると考えられる。そこで本研究では,ヒスタミン食中毒の原因となるヒスタミン生成菌の制御法としてバクテリオファージの利用に着目し,バクテリオファージを用いたヒスタミン生成菌制御の方法について研究した。平成29年度は,過去に分離したMorganella morganiiに感染するバクテリオファージの混合物を用い,耐性菌の出現抑制と食品でのヒスタミン生成菌ならびにヒスタミン蓄積抑制効果について研究を行った。バクテリオファージ混合物の耐性菌出現抑制効果については液体培地の系で実験を行った。バクテリオファージ混合物で宿主細菌を殺菌した結果,混合物を構成する各バクテリオファージを単独で処理した場合と比較して耐性菌の出現率が有意に減少した。次に,食品におけるバクテリオファージ混合物の殺菌効果について検証した。ツナフレークにMorganella morganiiを接種しバクテリオファージ混合物を処理した結果,ツナフレーク保存中の生菌数とヒスタミン蓄積量がバクテリオファージ混合物未処理区と比較して大きく減少した。また,同様の実験を生のマグロ魚肉を用いて行ったところ,ツナフレークでの実験よりも抑制効果は減少したが,バクテリオファージ混合物は魚肉中のMorganella morganiiの発育とヒスタミン蓄積を大きく抑制した。以上,平成29年度はMorganella morganiiのバクテリオファージ耐性菌の出現抑制に対する知見を得ることに成功し,バクテリオファージ混合物を用いた処理による魚肉のヒスタミン蓄積抑制効果を示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,水産物に頻発するヒスタミン食中毒の原因菌となるヒスタミン生成菌に対し,細菌ウイルスであるバクテリオファージを用いた制御法の構築を目的とし実験を行った。平成28年度は分離したヒスタミン生成菌溶菌ファージの性状解析を中心に,レセプターの解明や分離ファージのヒスタミン生成菌に対する殺菌能について研究を行った。まず, Morganella morganiiに感染するファージについては,透過型電子顕微鏡による形態観察の結果, Caudovirales目Myoviridae科に属するファージであることが明らかとなった。また,菌体表面物質を用いた解析により,本ファージは外膜タンパク質をレセプターとし感染を行うことが示唆された。本ファージについて, M. morganiiに対する殺菌能を液体培地とマグロ魚肉を用いた系で分析し,ファージ処理が魚肉のヒスタミン蓄積に対する有効な制御法となり得るか評価した。さらに,マグロ魚肉に対する最適なファージ処理濃度を決定し,魚肉中のM. morganii数とヒスタミン濃度を経時的に測定したところ,ファージ処理によりマグロ魚肉中のヒスタミン蓄積を大幅に遅延することが可能であると明らかとした。この結果は,ファージ処理が魚肉のヒスタミン蓄積の制御に有効な手法となる可能性を示唆する。さらに,ヒスタミン生成菌Photobacterium damselaeに感染するファージについても性状解析を行った。このファージはカルシウムイオンの存在によりその増殖が大きく活性化され,カルシウムイオンの存在下でP. damselaeの発育を大きく抑制できることを明らかとした。以上,平成28年度は,ファージの性状解析に加え,魚肉のヒスタミン食中毒の制御に対し,ファージ処理が有効な制御法となり得ることを示した。本研究では,水産物のヒスタミン食中毒に対して,バクテリオファージを用いた手法によりその制御を可能にすることを目的としている。平成28年度は,強力なヒスタミン生成能を示す腸内細菌科のMorganella morganiiと海洋細菌のPhotobacterium damselaeについて,これらの細菌に感染するファージの性状解析を行い,ヒスタミン食中毒制御にファージ処理が有効な手法となり得ることを示すことができた。この成果は,現在欧米諸国で広まりつつある,ファージ処理による食中毒細菌制御の適用範囲を広げるものであり,世界で頻発するヒスタミン食中毒の制御に対する第一歩となる可能性がある。本研究課題の進捗は概ね計画通りに進行しており,ヒスタミン生成菌に感染するファージも複数株分離することに成功している。本研究の最終目標は,分離ファージを混合したファージカクテルを調製し,ヒスタミン生成菌ならびにヒスタミン食中毒の制御手法を提供することであるが,分離ファージの混合によりヒスタミン生成菌に対する抗菌力が増加することも予備的ではあるが明らかとされている。以上のように,平成28年度は研究計画が概ね予定通りに進行していることから,進捗状況は順調であると判断される。

バクテリオファージ混合物の耐性菌出現抑制効果については液体培地の系で実験を行った。バクテリオファージ混合物で宿主細菌を殺菌した結果,混合物を構成する各バクテリオファージを単独で処理した場合と比較して耐性菌の出現率が有意に減少した。次に,食品におけるバクテリオファージ混合物の殺菌効果について検証した。ツナフレークにMorganella morganiiを接種しバクテリオファージ混合物を処理した結果,ツナフレーク保存中の生菌数とヒスタミン蓄積量がバクテリオファージ混合物未処理区と比較して大きく減少した。また,同様の実験を生のマグロ魚肉を用いて行ったところ,ツナフレークでの実験よりも抑制効果は減少したが,バクテリオファージ混合物は魚肉中のMorganella morganiiの発育とヒスタミン蓄積を大きく抑制した。以上,平成29年度はMorganella morganiiのバクテリオファージ耐性菌の出現抑制に対する知見を得ることに成功し,バクテリオファージ混合物を用いた処理による魚肉のヒスタミン蓄積抑制効果を示した。今後は,ファージカクテル調製のために,ヒスタミン生成菌に感染するファージをさらに複数株分離することとする。新たに分離されたファージに関して,これまでと同様に性状解析を行いファージカクテル調製に必要なファージを選抜する。また,現在進行中であるが,分離ファージに対する耐性菌を作出し,その耐性獲得機構についても分析する予定である。また,分離ファージのゲノムシークエンスもこれまでと同様に行い,ファージの安全性と溶菌酵素遺伝子群の特定を行う。最終的に,本研究により調製したファージカクテルを用いてヒスタミン生成菌の多種同時制御を試み,ヒスタミン食中毒制御法の確立を試みる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
日本語危機方言アクセントの再調査による研究の深化

(1)徳之島浅間方言のアクセント体系は,通説のN型アクセントと違い,全体の形を問題とする4つのパターンと1つの上げ核からなる多型アクセントと解釈した。(2)与論島諸方言も,全島が昇り核による多型アクセントであることを明らかにした。(3)喜界島中南部諸方言は,地名や外来語の調査の結果,3型アクセントであることが明らかになった。(4)3型アクセントを基本とする与那国島方言は,類別語彙,複合語,動詞活用形にまで調査を拡張して詳しい報告をした。(5)複合名詞とその前部要素との間に式保存が成り立つか否かに関し,伝統的方言複合語と生産的新複合語との関係が大きく6つの類型に分けられることを明らかにした。今期は,琉球方言を中心に調査研究を行ない,その結果の整理・報告に重点を置いた。具体的には奄美諸方言,中でも喜界島方言,徳之島方言,与論方言を主たる対象とした。1喜界島方言では,調査を一通り終えた中南部地点の報告を2本公表し,さらに1本も校了となっている。その報告はさらに続く予定である。現在は,その重点を北部の小野津,志戸桶,佐手久の3集落に移して調査を進めており,そのうち公刊する予定である。2徳之島は天城町浅間方言を精査し,従来報告のなかった外来語と複合語のアクセントを重点的に聞いた。調査データは入力を終えている。特に興味深いのが複合語アクセント規則で,伝統的な単語と見られる和語の複合語では前部要素の式保存法則に例外が多々あるのに対して,「北海道新聞,青森県,岩手放送,東京ガス」などの地名を前部要素とする生産的な複合語には式保存法則が完全に当てはまる,という興味深い現象が観察された。この違いをどのように位置付けるかは,今後の課題である。3与論方言は,通説とは異なり,全集落が多型アクセントであることを明らかにした。その中の麦屋東区方言では,徳之島浅間方言と同様,地名複合語にはきれいな式保存法則が当てはまるのに対し,伝統的と見られる複合語には例外が多いという現象があり,これらの統一的な解釈とともに,他の諸地域における実態も明らかにすることが重要な課題となった。麦屋東区方言は報告論文を公刊し,残りの地点についても続報を予定している。4与那国方言の3型アクセントにおいても,伝統的と見られる複合語では前部要素の式保存が見られないことを示す報告をした。ただし,地名を前部要素とする生産的な複合語でどうなるかは興味が引かれるが,長年お願いしてきた高齢の話者の体調が優れず,調査は困難な状況が続いていて,未だに果たせていない。今年度は,琉球方言を中心にアクセントの現地調査を行なった。具体的には,奄美群島の喜界島方言(小野津,志戸桶,佐手久,中里,坂嶺等),徳之島方言(浅間),与論島方言(麦屋東区,朝戸,那間,茶花等),沖縄列島の久米島方言(具志川,嘉手苅,儀間,比嘉等),そして先島列島の与那国方言(祖納)である。久米島方言以外は,すでに長期間に渡る調査によってその体系を(概ね)把握済みであったので,新たに地名を前部要素に持つ生産的な複合語(「鹿児島料理,広島名物」など)と外来語のアクセントを中心に調べた。一部は(助)数詞のアクセントも調査した。久米島方言は,国立国語研究所の調査に参加したときの成果を基に,さらに補充調査と地点の拡充を行なった。その成果は以下の通りである。(1)喜界島中部の中里・坂嶺方言は,これまで体言は2型アクセントだとしてきたが,「広島」などの4拍地名語彙にもう1つの型(-3のγ型)のある3型アクセントであることが判明した。α/β/γに応じた複合語の式保存は成り立たず,前部要素とは無関係に基本的にβ型になる。(2)徳之島浅間方言では,前部要素の高起/低起の式保存法則が生産的な複合語においては例外なく成り立つのに対して,伝統的な方言形においては一部に例外がある。(3)多型アクセントの与論島東区方言では,前部要素の有核/無核に応じた式保存法則が,生産的な複合語においては例外なく成り立つのに対して,伝統的な方言形には徳之島以上に多くの例外が見られる。(4)与那国島方言は3型アクセントであるが,伝統的な複合語では式保存は見られない。生産的な複合語は,別の話者に聞いたが,複数単位形が多く出るという特徴が見られた。(5)久米島方言はまだ調査の途中であるが,たとえば具志川方言では4拍語に少なくとも4種類の対立が見つかっており,少なくとも3型には納まらない体系であることは明らかである。(1)成果実績の一つとして,徳之島浅間方言の表層アクセント体系の解釈がある。これまで2型アクセントあるいは3型アクセントという説が行なわれてきたが,私の解釈は多型アクセント,それも全体の形が問題になる4つのパターンと,位置で対立する1つの上げ核からなる特異な体系と見る案である。これはアクセントの類型として初めて報告されたもので,今後さらにいくつかの観点から検証して行く必要がある。(2)与論島諸方言は,やはりこれまでは2型アクセントないし3型アクセントという説が行なわれていた。

しかし,東区方言が昇り核によるPn=n+1の多型アクセントであることは20年近く前に発表し,今回,島内のその他の集落もまた昇り核による多型アクセントであることを明らかにした。その中にあって,Pn=nの体系である茶花方言は,その内部で話者によりさまざまな程度に合流が進みつつある。(3)喜界島中南部諸方言(中里,坂嶺,上嘉鉄)は,私自身がかつて2型アクセントとしてきたものであるが,3型アクセントとすべきであることを地名や外来語を含む多数の語例で確定させた。いずれも,やはり昇り核を持つ。(4)複合名詞アクセントにおいてその前部要素単独形との間に広義の式保存が成り立つか否かに関しては,伝統的な方言複合語(以下「伝」)と全国の地名などを前部要素に持つ生産的な複合語(「生」)とで分けると,徳之島浅間方言と与論島東区方言は「伝」では式保存に例外があるのに対して「生」では例外がなく,喜界島中南部方言と与那国島方言はどちらにおいても式保存は成立しないことが分かった。それに対して,鹿児島市方言はどちらも例外なく成立し,岩手県雫石方言では「伝」では成り立つが,「生」では例外が多くなる,という4つの大きな類型が認められ,その位置づけが今後の主要研究課題の一つとなった。(1)徳之島浅間方言のアクセント体系は,通説のN型アクセントと違い,全体の形を問題とする4つのパターンと1つの上げ核からなる多型アクセントと解釈した。(2)与論島諸方言も,全島が昇り核による多型アクセントであることを明らかにした。(3)喜界島中南部諸方言は,地名や外来語の調査の結果,3型アクセントであることが明らかになった。(4)3型アクセントを基本とする与那国島方言は,類別語彙,複合語,動詞活用形にまで調査を拡張して詳しい報告をした。(5)複合名詞とその前部要素との間に式保存が成り立つか否かに関し,伝統的方言複合語と生産的新複合語との関係が大きく6つの類型に分けられることを明らかにした。琉球方言は順調に調査ができたが,その一方で,本土方言側は一部しか調査ができなかった。言語学・音声学与論島方言や徳之島方言では,式保存法則(拡大版も含む。以下同様)が,伝統的かと思われる複合語では様々な程度に例外が出るのに対して,明らかな新語である生産的な地名複合語では規則的に守られるという現象が見つかった。これは,たとえば本土の岩手方言における,伝統的な複合語では式保存法則が守られるのに対して,生産的な複合語では守られないという現象とは逆の関係になっている。また,式保存法則は,喜界島方言ではどちらにおいても成り立たず,一方で鹿児島方言ではそのどちらにおいても規則的に成り立つということも分かっている。これらの4つのタイプにおいて,特に与論島方言と徳之島方言の現象をいかに解釈するか,これらの方言ではなぜそうなるのか,そして式保存法即の有無を判定するためにはどちらに基づくべきであるかという,従来のアクセント研究では想定されていなかった新しい研究課題が生じた。喜界島方言と与論方言では,当初の計画以上の進展を見せている。徳之島方言は,予想どおりの進み具合である。一方で,予定していた与那国方言は,高齢の話者の体調が思わしくなく,調査ができない状態が続いており,今後,それが可能になるかどうかも不明である。また,本土側で予定していた伊吹島方言は,調査者側の多忙が原因で,調査が次年度に先送りになった。ただし,話者の都合とは無関係なので,次年度は調査ができるものと考えている。今後は,奄美方言の3島の調査は継続するとともに,徳之島の中では天城町浅間の周辺の集落に,そして新たに,奄美大島にまで調査範囲を広げる。与那国方言については,話者次第であり,今のところは何とも言えない。
合理的な木質接合部を実現するための異種接合具併用接合に関する研究

本研究では、異なる種類の接合具を同時に用いた接合部を合理的に設計することを目的として、実験による性能検証および性能推定手法について検討を行った。その結果、個々の接合具での荷重ーすべり曲線を加算することによって、併用時の挙動を推定することが可能であり、また鋼板先穴のクリアランスに依存する初期すべりも考慮することでより精度よく推定することが可能であった。また、個々の接合具の荷重変位曲線が完全弾塑性モデル化したバイリニア曲線で示されている場合に、それらを併用した場合の降伏耐力を推定する手法を提案した。現在の木質構造における接合部の設計法では異種接合具を併用する接合部の耐力は実験によって確認する必要があるが,実務的にはどちらか一方の接合具の耐力のみを採用して設計するという,安全側ではあるが合理的ではない設計手法が用いられている。そこで本研究では,このような接合部の合理的な設計手法について検討を行う。平成25年度は,単一接合要素の荷重ーすべり曲線のデータベースを構築するため,釘を用いた接合部の加力試験を行い,以下の結論を得た。(1)接合具が単独の場合の接合性能:トドマツ材にCN50釘を打ち付けた鋼板添え板釘打ち接合の一面せん断試験を行い,荷重-すべり量の関係曲線データを蓄積するとともに,主材の密度に基づく変形性能の推定を試みた。その結果,最大せん断耐力と密度との間には有意な相関関係が存在することを確認した。一方,密度をパラメータとすることによって,降伏耐力をヨーロッパ型降伏理論から,また剛性(すべり係数)を弾性床理論から推定することが可能であるが,実験値と推定値との相関係数は最大耐力の場合に比べて低い結果となった。これは,今回のような径の細い釘の場合のせん断変形挙動は,密度だけでなく木材の年輪構成や材質の不均一性による影響を受けやすいためと考えられる。(2)同種接合具を複数用いた場合の接合性能:同一のスギ材を繰り返し使用して,CN50釘の本数を1,2,3本と変化させて(1)と同様の鋼板添え板釘接合の一面せん断試験を実施し,釘本数と接合性能の関係について検討した。その結果,初期剛性はおおむね釘本数に応じて増加するが,最大耐力は釘本数に相当する値には達しない場合があることが確認された。これは,木質構造設計規準に則り接合具同士の間隔を十分に確保したにも関わらず,最初に最大耐力に達した釘接合部の木部の割れ等が隣接する釘接合部の性能に影響を及ぼしたためと考えられる。現在の木質構造における接合部の設計法では,異種接合具を併用する接合部の耐力は実験によって確認する必要があるが,実務的にはどちらか一方の接合部の耐力のみを採用して設計するという,安全側ではあるが合理的ではない設計手法が用いられている。平成26年度は,加力方向と変形挙動特性の関係を検討するとともに,変形挙動のシミュレーションを実施するための検討を行った。・CN50釘を用いた鋼板添え板釘接合部を対象に,加力方向を繊維方向に対して0,45,90度として1面せん断試験を行った結果,最大耐力は角度が異なっても大きな差は認められなかったが,初期剛性(1mm時の荷重)は角度に依存する傾向などの変形挙動特性を把握した。・釘またはラグスクリューを単独で用いた鋼板添え板接合部の1面せん断試験で得られた荷重ー変形関係は,3変数の指数関数で近似可能であることを確認した。また,各パラメータと比重との相関の有無を把握した。・釘とラグスクリューを併用した接合部の加力試験を実施し解析した結果,それぞれの接合具を単独で用いた場合の荷重ー変形曲線を加算することによって,併用した場合の荷重ー変形曲線際を推定することが可能であった。ただし,鋼板に加工したラグスクリュー用の先孔の径とラグスクリューの胴径との差に依存する初期ガタが接合部の初期剛性に大きく影響を及ぼすとともに,端距離が十分に確保されていない場合はじん性が低下することが確認された。最終年度は併用接合部の加力実験を行うとともに、併用接合の性能評価手法の検討を行い、研究期間全体を通して以下の結論を得た。・釘、ボルト、ラグスクリューを単独で用いた接合部の1面せん断試験を実施し、比重と剛性や耐力との相関関係を把握した。また得られた荷重ー変形関係は3p-Exp関数曲線で近似し、各パラメータと比重との相関関係を確認した。・釘とボルト、釘とラグスクリューを併用した接合部の加力試験を実施し、側材が十分に剛であれば、たとえ初期すべりが存在しても個々の接合具の荷重ー変形曲線を幾何学的に加算することで併用した場合の変形挙動を推定可能であることを確認した。またねばりについては、個々の接合具の縁端距離が規準を満たしていればおおむね木材の破壊が発生することなく、じん性が担保されることが認められた。・個々の荷重ー変形曲線が得られている場合は、併用した接合部の降伏点は、それらを合成した荷重ー変形曲線をもとに評価することが可能であった。

また初期すべりがあると初期剛性は低下するが、降伏耐力や終局耐力には大きな変化はないことが確認された。さらに、個々の接合具の荷重変位曲線が完全弾塑性モデル化したバイリニア曲線で示されている場合に、それらを併用した場合の降伏耐力を推定する手法を提案した。本研究では、異なる種類の接合具を同時に用いた接合部を合理的に設計することを目的として、実験による性能検証および性能推定手法について検討を行った。その結果、個々の接合具での荷重ーすべり曲線を加算することによって、併用時の挙動を推定することが可能であり、また鋼板先穴のクリアランスに依存する初期すべりも考慮することでより精度よく推定することが可能であった。また、個々の接合具の荷重変位曲線が完全弾塑性モデル化したバイリニア曲線で示されている場合に、それらを併用した場合の降伏耐力を推定する手法を提案した。平成26年度は,加力方向と変形挙動特性の関係を検討するとともに,変形挙動のシミュレーションを実施するための検討を行った。計画した試験項目についてはほぼ予定通り実施したが,モーメント抵抗試験については,これまでの試験結果をもとに試験体の仕様を再検討し,シミュレーション精度を向上させるための追加の試験を27年に延長して実施する予定であることから,進捗状況は「やや遅れている」とした。木質構造前年度未実施分の試験を今年度前期中に終了させるとともに,今年度の主要な研究項目である異種接合具を組み合わせた接合部の性能評価手法の検討を行う。平成25年度は,異種接合具を併用した場合の変形挙動を推定するための基準データとなる単一接合具での荷重ーすべり量の関係データを,鋼板添え板釘接合部の一面せん断試験を実施することによって取得し,特に接合具が1本だけの場合と複数本用いた場合の挙動の差異や破壊形態の違いについて検討を行った。ただし計画で対象とした接合具のうち,ボルトとラグスクリューについては未実施であること,また設定した加力方向のうち45度,90度については未実施であることから,進捗状況は「やや遅れている」とした。当該年度に実施予定だった実験の試験体仕様を検討中であり,試験材料を購入していないため。前年度未実施分の試験を今年度前期中に終了させるとともに,今年度の主要な研究項目である異種接合具を組み合わせた接合部の加力試験を行い,荷重ーすべり関係のデータを取得するとともに,併用による性能変化および変形挙動の推定手法について検討する。今年度前期中に試験体の発注・納品を完了させる。試験用に購入予定の集成材の納品が年度内に間に合わなかったため。
超音波を利用した凝固制御による生体組織のガラス化保存技術の開発

医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が形成され,それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させるのが理想的である.そこで本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究した.すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図り,最終目標としてガラス化を目指すものである.具体的には,生体模擬組織として寒天ゲルを供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の生成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た.(1)本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は認められなかった.冷却速度が小さすぎること,超音波の周波数が低いこと,および超音波出力が不足していることなどが原因と考えられる.今後,装置系について見直しが必要である.(2)組織体表層部において超音波照射による氷晶の微細化の効果が認められた.また,音響流に基づく氷晶の微細化の効果は小さく,氷結晶の微細化は主に超音波キャビテーションの効果であることが示された.(3)冷却熱流束に対して超音波出力が過大になると,音波吸収による発熱作用が顕在化し,逆に氷結晶の肥大化を招くことが判った.(4)この対策として,超音波の間欠照射方式を提案し,その有効性が検証された.医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が形成され,それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させるのが理想的である.そこで本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究した.すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図り,最終目標としてガラス化を目指すものである.具体的には,生体模擬組織として寒天ゲルを供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の生成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た.(1)本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は認められなかった.冷却速度が小さすぎること,超音波の周波数が低いこと,および超音波出力が不足していることなどが原因と考えられる.今後,装置系について見直しが必要である.(2)組織体表層部において超音波照射による氷晶の微細化の効果が認められた.また,音響流に基づく氷晶の微細化の効果は小さく,氷結晶の微細化は主に超音波キャビテーションの効果であることが示された.(3)冷却熱流束に対して超音波出力が過大になると,音波吸収による発熱作用が顕在化し,逆に氷結晶の肥大化を招くことが判った.(4)この対策として,超音波の間欠照射方式を提案し,その有効性が検証された.医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は原理的には,低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が偏在形成され,それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させる必要がある.本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究する.すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図る.これにより,生体細胞や組織体を過冷却状態のままガラス化させる冷凍保存技術を開発を目的とする.本年度は第1段階として,生体模擬組織として寒天を供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の形成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た.1.試験セル,冷却液循環系,超音波振動発生装置,熱電対を用いた温度測定系からなる実験装置が製作された.2.本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は明確には認められなかった.今後,組織体内外での音波の伝播状態について検討し,装置構造の見直しを行う必要がある.3.過冷却状態から凍結を開始した場合,冷却速度が大きい条件において超音波照射による氷結晶の微細化の効果が見出された.4.セル要素の集合体からなる生体組織の凍結・解凍モデルが構築された.医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている。凍結保存は低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が形成され,それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる。

このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させるのが理想的である。そこで本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究した。すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図り,最終目標としてガラス化を目指すものである。具体的には,生体模擬組織として寒天ゲルを供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の生成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た。(1)本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は認められなかった。冷却速度が小さすぎること,超音波の周波数が低いこと,および超音波出力が不足していることなどが原因と考えられる。今後,装置系について見直しが必要である。(2)組織体表層部において超音波照射による氷晶の微細化の効果が認められた。また,音響流に基づく氷晶の微細化の効果は小さく,氷結晶の微細化は主に超音波キャビテーションの効果であることが示された。(3)冷却熱流束に対して超音波出力が過大になると,音波吸収による発熱作用が顕在化し,逆に氷結晶の肥大化を招くことが判った。(4)この対策として,超音波の間欠照射方式を提案し,その有効性が検証された。
エネルギー資源の輸入計画のための統合的リスク評価モデルの開発

船舶AISデータを利用して,LNG運搬船,原油タンカーによるエネルギー資源の輸送状況を把握することを試みた.その結果,同一の出港地と着港地をもつ航海においても,航海距離や航海時間には大きな差があり,コストも含めて輸送には不確実性があることが明らかになった.また,同じデータを用いて,船舶の運航に伴う温室効果ガス排出量の空間分布を推計するとともに,地理情報システムを用いて空間分布を可視化した.現状の海上輸送に対して,船速を効率的に設定することによりCO2排出量を削減するための数理計画モデルとその効果を解析する枠組みを設計し,その実装方法を検討した.また,輸出入国間での規制内容が変化した際に,港と船社に生じうる現象について,数理モデルに基づいて検討した.グローバルサプライチェーンを展開する多国籍企業,特に,低税率国と高税率国に子会社を置く企業について,商品の需要,販売価格,コスト,税率が各国で異なる場合と,それぞれの場合について容量制約が異なる場合の各国での生産容量の分析を行った.商品の需要が異なる場合では,利用できる超過クレジットが増加することで,需要の低い低税率国でも積極的に生産を行うことがわかった.しかしながら,低税率国の需要が大きい場合,容量制約の値によっては,かえって生産に対して消極的になることが明らかとなった.電力やサービス業などで適用されている需給に応じた柔軟な価格付け方法であるダイナミックプライシングにおいて需要者と供給者の他に外部からのアクセスが発生した場合に,価格政策および社会的厚生に与える影響を分析した.さらに,2つの異なるリードタイム,供給リスクおよびコスト構造をもつ供給者からの最適な原材料の生産・在庫問題をマルコフ決定過程により定式化し,不確実性環境下における最適な供給先の選択基準を明らかにした.研究計画で掲げた13のサブテーマのうち,10のサブテーマに取り組んでおり,研究成果を論文や図書等で公表することができている.また昨年度は米国で国際ワークショップを開催した.以上より,概ね順調に進展していると考えている.本年度は,海外の研究者も含めた国際ワークショップ・セミナー等を開催し,研究成果の多角的な評価を実施する.本年度は,研究実施計画に基づき,以下の研究を実施した.(1)資源の輸入計画策定の際には,資源の価格や輸送コストを考慮する必要がある.輸送費用において資源価格が占める割合は大きいため,資源価格を小さくする輸入計画及び具体的な輸送計画が必要である.そこで,このような計画を策定するために運航速度や運航地域を具体的に考慮した計画モデルを開発した.また,海上輸送において,船速を基準としたCO2排出規制を行った場合の影響を,運航コストの観点から分析した.(2)供給途絶リスクおよび需要リスクの下で総費用を最小化するための最適在庫政策を導出するとともに,供給途絶に対応するためのバックアップサプライヤの選定に用いる新たな指標を提案した.本モデルは複数の供給元を考慮したエネルギー資源の調達にも適用可能である.(3)海賊リスクの空間分析について,ソマリアを含む東アフリカ周辺海域における海賊活動の現状をまとめるとともに,最大被覆問題を拡張し複数種類の海賊監視機器を考慮したモデルを定式化し,当該海域における海賊監視システムの最適運用について検討した.(4)天然ガスをLNGとして調達し,その調達した燃料により売電する天然ガス電源のサプライチェーンマネジメントの経済性評価モデルを構築するために,電力価格の不確実性のみを考慮した基礎モデルとして,調達コストを含めた売電収入の最大化問題として定式化を行った.また,電力価格の不確実性に起因する売電収入リスクはCVaRで表し,これも収益関数に含め分析を行った.その結果,リスク回避的度の大きさにより,売電収入,CVaRそれぞれにおいて,異なる値を示すことが確認された.(5)船舶AISデータに関して,今後の分析を推進するために正規化したデータベースを構築した.当初の研究計画と比べて遅れているサブテーマも一部にあるものの,全体としてはおおむね順調に進展している.遅れているサブテーマに関しても,研究を促進するための準備は整っており,十分に挽回は可能であると考えている.船舶AISデータを利用して,LNG運搬船,原油タンカーによるエネルギー資源の輸送状況を把握することを試みた.その結果,同一の出港地と着港地をもつ航海においても,航海距離や航海時間には大きな差があり,コストも含めて輸送には不確実性があることが明らかになった.また,同じデータを用いて,船舶の運航に伴う温室効果ガス排出量の空間分布を推計するとともに,地理情報システムを用いて空間分布を可視化した.現状の海上輸送に対して,船速を効率的に設定することによりCO2排出量を削減するための数理計画モデルとその効果を解析する枠組みを設計し,その実装方法を検討した.また,輸出入国間での規制内容が変化した際に,港と船社に生じうる現象について,数理モデルに基づいて検討した.グローバルサプライチェーンを展開する多国籍企業,特に,低税率国と高税率国に子会社を置く企業について,商品の需要,販売価格,コスト,税率が各国で異なる場合と,それぞれの場合について容量制約が異なる場合の各国での生産容量の分析を行った.商品の需要が異なる場合では,利用できる超過クレジットが増加することで,需要の低い低税率国でも積極的に生産を行うことがわかった.しかしながら,低税率国の需要が大きい場合,容量制約の値によっては,かえって生産に対して消極的になることが明らかとなった.電力やサービス業などで適用されている需給に応じた柔軟な価格付け方法であるダイナミックプライシングにおいて需要者と供給者の他に外部からのアクセスが発生した場合に,価格政策および社会的厚生に与える影響を分析した.

さらに,2つの異なるリードタイム,供給リスクおよびコスト構造をもつ供給者からの最適な原材料の生産・在庫問題をマルコフ決定過程により定式化し,不確実性環境下における最適な供給先の選択基準を明らかにした.研究計画で掲げた13のサブテーマのうち,10のサブテーマに取り組んでおり,研究成果を論文や図書等で公表することができている.また昨年度は米国で国際ワークショップを開催した.以上より,概ね順調に進展していると考えている.本年度は,研究代表者並びに研究分担者らの研究成果をまとめた国際ワークショップを開催する予定である.また,本研究課題と関連する他の研究グループとの交流を深め,意見交換などを行いつつ,研究成果の多角的な評価を実施する.本年度は,海外の研究者も含めた国際ワークショップ・セミナー等を開催し,研究成果の多角的な評価を実施する.
高転換型炉における沸騰二相流とバーンアウト現象に関する研究

高転換型軽水炉は、転換比が0.91.0となることが予想され、ウラン資源の有効利用の観点から次世代炉として期待されている。しかし、この原子炉の課題の一つは、軽水/燃料の体積比が、現軽水炉の1/31/4に低下する稠密炉心における定常及び事故時に十分な流動と除熱が得られるかにある。本研究では、初年度が稠密炉心の熱水力学的パラメータを模擬し、ワイヤースペーサーを有した単一環状流路の内管加熱、次年度が同7本の加熱棒からなる燃料集合体の狭い環状流路における定常条件下の沸騰伝熱現象、限界熱流束および二相流特性等を調べ、次の様な成果を得た。1)沸騰二相流の流動様式で気泡流ーフロス流ー環状流への遷移は大きな流路に比べて低クオリティで生じる。2)核沸騰熱伝達について、単一円管流路における沸騰熱伝達率よりやや大きな値が得られた。これは、沸騰による主流の促進とワイヤースペーサーによる乱れとクロス流の影響と考えられる。3)限界熱流束は、単一環状流路内管加熱では、従来の限界熱流束の関係式にくらべて、2割程度低下する結果が得られたが、7本集合体の実験では、従来の限界熱流束とほぼ同じ結果が得られた。これは、管群間のクロス流のためドライアウトしにくくなるためと考えられた。この結果は、稠密格子炉心が、定常条件下の限界熱流束についてはこれまでの炉心と遜色がないことを示している。4)沸騰二相流の圧損は、サブクール沸騰領域のボイド率の効果が大きく影響する。ここでは、サブクール領域の新しいボイドモデルを検討するとともにワイヤースペーサを有する単一加熱管および多群加熱管沸騰流路の摩擦損失倍率について、それぞれ新しい実験式を求めた。そして、これらを用いた沸騰二相流の全圧力損失について、ドリフトフラックスモデルを適用して圧力損失の解析を行い、種々の条件の実験結果と比較的よく一致することを明らかにした。高転換型軽水炉は,転換比が0.91.0となることが予想され,ウラン資源の有効利用と高燃焼度の達成が期待され,次世代炉として期待されている.しかしながら,この原子炉の課題の一つは,軽水/燃料の体積比が現軽水炉の1/31/4に低下する稠密炉心における定常及び事故時に十分な流動と除熱が得られるかにある.本研究は,この基礎研究として,ワイヤースペーサを有し流動特性を稠密炉心と合わせた内管加熱の狭い環状流路における定常条件下の沸騰伝熱現象,限界熱流束及び二相流特性等を調べた.実験装置は,ポンプ,予熱器,テスト部,気水分離器,凝縮器及び冷却器からなり,作動流体としてフロン113を用いている.次の成果を得た.1)沸騰二相流の流動様式は,気泡流からフロス流への遷移が管径の大きな流路に比べて低クオリティで生じる.2)核沸騰熱伝達について,スペーサがない場合従来の式にほぼ一致しているが,ワイヤスペーサを有しそのピッチが減少するにつれて,高熱流束領域で熱伝達率が悪くなる.3)限界熱流束については,従来の関係式に比べて,実験結果は約2割程度低い値を示し,新しい実験式を得た.