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量子エネルギー工学分野

量子エネルギー工学、それは宇宙を支配するエネルギーへの挑戦

万物を動かすもの、それは「エネルギー」です。

では、皆さんは、「エネルギー源」としてどのようなものを想像するでしょうか?
石油・石炭・天然ガスと言った化石燃料、太陽光・風力・バイオマスなどの自然エネルギー、さらに核分裂・核融合といった原子核エネルギーが代表的なところでしょうか。
これらは、一見全く別のエネルギー源に見えます。しかし、ある共通項があります。それは何だと思いますか?

化石燃料は、その昔、太陽光によって育った生物が起源です。また、太陽光・風力・バイオマスなどの自然エネルギーも太陽光がその大元になっています。
では、その太陽のエネルギー源は?
そう、皆さんがご存じのように、核融合反応です。
つまり、私たちが使っているエネルギーは、実質的に全てが核融合や核分裂といった原子核が持つ力、量子レベルのミクロな世界からもたらされる膨大なエネルギーなのです。

私たちのコースでは、ミクロな世界の最小単位としてのエネルギー量子とエネルギー源としての原子核エネルギーを対象として、量子科学」「エネルギー科学」「原子力学の三つの柱を中核として研究・教育を行っています。

地球環境問題や資源問題に代表される世界的な課題を解決し、私たちが健康で幸福な生活を送るためには、高度な科学技術が不可欠であることは明らかです。私たちは、原子、原子核、中性子、電子、光子などがもつ量子の力を利用して、これらの問題の解決のために努力しています。

たとえば、リチウムイオンバッテリーの高性能化、エネルギー機能材料・排気ガス用触媒の開発、量子ビームの医療・産業応用、同位体分析による起源同定、大気中の炭素循環、核融合炉・先進的核分裂炉の開発など、多種多様な研究開発に取り組んでいます。

私たちは量子」「エネルギーを対象として、学術的のみならず、社会的に影響と貢献が大きい研究を遂行しています。

皆さんも、私たちと一緒に「量子の力」で世界をよりよくする研究に加わりませんか?


エネルギー材料工学講座

エネルギー材料工学講座では、地球環境負荷の少ない環境調和型エネルギー源である核分裂・核融合エネルギー、さらに広範囲なエネルギー発生・貯蔵・変換用新機能材料・物質の創製と評価およびそのための新測定法の開発などに関する教育と研究を行います。

エネルギー機能材料工学

  1. 金属中の水素誘起空孔とその自己拡散促進効果
  2. 中性子や放射光を用いた結晶構造・ナノ構造の解析
  3. 表面ナノ材料の複合分析と表面・界面の制御
  4. 二次元合金の創製とその原子配列の解明
  5. 高効率圧電変換機能を有するナノ構造の創製
  6. 第一原理計算による表面原子配列・バルク局所構造の解析
  7. 希土類イオンを発光中心とする酸化物発光材料

 

エネルギーナノマテリアル科学

  1. 新奇エキゾチックナノカーボンの創製・物性・応用に関する研究
  2. 有機薄膜太陽電池の光電変換素過程に関する研究
  3. 相対論分子軌道法を用いた原子力材料の電子論的研究
  4. シアノ基架橋型金属錯体ナノ粒子の金属イオン吸着特性に関する研究

 

核融合プラズマ理工学

  1. 新しいトーラスプラズマの閉じ込め研究
  2. 磁場核融合炉のシステム設計
  3. 核燃焼プラズマのシミュレーション解析
  4. 荷電粒子系の非線形、非平衡統計、複雑系物理の実験研究
  5. プラズマを用いたブラックホール、天体現象の模擬実験

量子エネルギーシステム工学講座

人類が地球を取り巻く太陽圏内の環境で生存を続けて行くには、持続的なエネルギー源の確保が不可欠です。
特に有限の地球環境場では、エネルギ一変換に伴う環境負荷の小さい核分裂・核融合などのいわゆる環境調和型エネルギー源の開発が重要となります。
量子エネルギーシステム工学講座では、エネルギーシステムの構築、即ちシステムの設計・運転制御さらに安全性評価に関する教育と研究を、システム構成要素のマテリアル特性を活かす視点を加味し、環境調和型エネルギー源を素材として行います。

エネルギー量子制御工学

  1. 革新的原子炉の高精度マルチフィジックスシミュレーション法の開発
  2. 計算科学(最適化・並列計算)の原子力分野への応用
  3. 大規模数値計算シミュレーション
  4. 次世代型軽水炉・高速炉・革新炉の設計研究
  5. 軽水炉の経済性向上に関する研究
  6. 臨界安全に関する研究
  7. 原子炉雑音解析による未臨界度評価手法の開発

原子力化学工学

  1. 核融合炉のためのトリチウム工学研究
  2. 核分担炉のための燃料再処理工学研究
  3. 放射性廃棄物処理プロセスの研究
  4. 放射性廃棄物処分システムの研究
  5. 同位体分離プロセス・システムの研究
  6. 分離プロセス・システム・シミュレーション

原子核計測工学

  1. 加速器・原子炉を用いた基盤研究
  2. 新型放射線検出器および測定法の開発
  3. 中性子標準に闘する研究
  4. レーザー分光による微量元素分析
  5. 放射線・中性子イメージングに関する研究
  6. 放射線・中性子の産業・医療応用に関する研究
  7. レーザーを用いた電子・陽子加速に関する研究
  8. シンチレータの高度利用法に関する研究

エネルギー量子物性工学構座

エネルギー量子物性工学講座は、光子(レーザー、放射光、X線、γ線)、電子、イオン、中性子などの高エネルギー量子ビームを用いたエネルギー物質の状態や機能の評価のための革新的計測技術の開発と応用に関する教育・ 研究を行います。
また、量子ビームをプローブとする新しい計測法を用いたエネルギー関連材料の物性評価・創製に関する教育・研究を実施しています。

量子放射線工学

  1. 量子ビーム物理の高度シミュレーション
  2. レーザー分光を用いた量子ビーム計測
  3. 量子ビームの光ファイパーセンシング
  4. 微細加工による超小型量子計測機器開発
  5. 多次元かつ高精度な量子計測情報処理
  6. 量子ビームを用いたシステム診断・制御
  7. 環境・生命への先進量子ビーム計測応用
  8. 一般産業における量子ビーム利用の高度化

エネルギー物性解析工学

  1. 量子ビームによる機能材料の物性評価と制御
  2. 物性評価のための量子ビーム利用技術の開発
  3. 水素吸蔵材料の開発と硫黄被毒反応
  4. 遷移金属合金の電子構造と物性との相関
  5. 金属超薄膜・ナノ構造の電子構造と表面反応
  6. 半導体表面上ナノ構造と量子化電子状態
  7. 表面イオン散乱における反応動力学
  8. 表面層水素同位体の挙動

エネルギー安全工学講座

エネルギー安全工学講座は、経済的かつ安全性の高い高密度・大容量エネルギー源の実現のために、混相流や機能性流体の界面輸送現象、流輸送現象の普遍的スケーリング・カオス・制御技術に関する教育・研究を行います。
また、エネルギー生産・需要の増大にともなう地球環境問題と過度な放射線被曝からの人間と環境の防護と被曝の低減などに関する教育・研究を実施します。

エネルギー輸送工学

  1. 原子核エネルギーシステムの安全性・経済性向上の研究
  2. 気液混相流・液体金属の熱流動の研究
  3. 気液界面現象の研究
  4. 乱流の普遍的スケーリングと力オス現象の研究
  5. 流体力学的知見による省エネルギー効果の研究
  6. 地球シミュレータを用いた各種乱流輸送現象の大規模直接数値計算

エネルギー環境安全工学

  1. 環境シミュレーションの研究
  2. 大気・陸域環境の研究
  3. 居住内環境の研究
  4. 森林内炭素循環の研究
  5. 環境中物質移動の研究

エコトピア科学研究所

人間と自然が調和する豊かな社会を持続的に発展させるための新たな科学技術を創製するため、材料、エネルギー、環境および情報を中核とする先端的研究課題にとりくみます。また、人文・社会科学分野との横断的プロジェクトによる文理融合型の総合研究および学外の研究機関・研究者との共同研究を行い、もって、地球環境負荷を低減した環境調和型循環・再生社会の実現に寄与します。

エネルギー材料物性工学

  1. ナノ領域分光とイメージングによる材料研究
  2. 透過電子顕微鏡、電子エネルギー損失分光、スペクトル信号処理、その他新規分光法とイメージング法の開発
  3. 第一原理電子論計算によるスペクトル解釈と材料物性シミュレーション
  4. 水素吸蔵材料、触媒材料、次世代リチウムイオン電池などの実用材ナノ物性診断法の開発、および新規材料設計

環境システム・リサイクル科学

  1. ナノ材料の創製とその有効活用(非侵襲ガン検診キット、生体適合材料)
  2. 新奇で有用な水素吸蔵材料の開発
  3. 軟X線の放射光に最適な分析システムの開発・改良
  4. 量子線-固体材料相互作用を利用した環境調和型化学反応の実現
  5. 太陽光応答型触媒・多元機能ナノ粒子触媒・ナノ粒子発光材料の設計とその物性制御
  6. 放射光・電子分光融合による先進的材料分析技術の構築

アイソトープ総合センター

応用核物理学

  1. 加速器・原子炉を用いた基盤研究
  2. 未知原子核の探索
  3. 極限領域の不安定原子核の崩壊様式の解明
  4. 新型放射線検出器および測定法の開発
  5. 中性子による放射化率の決定