In situ transmission electron microscopy observation of melted germanium encapsulated in multilayer graphene

鈴木 誠也; 根本 善弘*; 椎木 菜摘*; 中山 佳子*; 竹口 雅樹*

Annalen der Physik, 535(9), p.2300122_1 - 2300122_12, 2023/09

https://doi.org/10.1002/andp.202300122

Germanene is a two-dimensional (2D) germanium (Ge) analogous of graphene, and its unique topological properties are expected to be a material for next-generation electronics. However, no germanene electronic devices have yet been reported. One of the reasons for this is that germanene is easily oxidized in air due to its lack of chemical stability. Therefore, growing germanene at solid interfaces where it is not oxidized is one of the key ideas for realizing electronic devices based on germanene. In this study, the behavior of Ge at the solid interface at high temperatures was observed by transmission electron microscopy (TEM). To achieve such in situ heating TEM observation, we fabricated a graphene/Ge/graphene encapsulated structure. In situ heating TEM experiments revealed that Ge like droplets moved and coalesced with other Ge droplets, indicating that Ge remained as a liquid phase between graphene layers at temperatures higher than the Ge melting point.

The Deposition densities of radiocesium and the air dose rates in undisturbed fields around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant; Their temporal changes for five years after the accident

三上 智; 田中 博幸*; 松田 秀夫*; 佐藤 昭二*; 星出 好史*; 奥田 直敏*; 鈴木 健夫*; 坂本 隆一*; 安藤 正樹; 斎藤 公明

Journal of Environmental Radioactivity, 210, p.105941_1 - 105941_12, 2019/12

AA2019-0019.pdf:2.65MB

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.03.017

2011年から2016年にかけて福島第一原子力発電所から80km圏内の撹乱のない多数の測定点で放射性セシウムの沈着量と空間線量率を繰り返し測定し、それらの経時変化の特徴を明らかにした。この地域のバックグラウンド放射線量を除いた平均空間線量率は、2011年6月から2016年8月までの期間中に初期の約20%に減少した。これは主にCs(半減期2.06y)の壊変の結果である。空間線量率の減少は放射性セシウムの壊変から予想されるものよりも約2倍早く、この減少の大部分は放射性セシウムの土壌への浸透によるものである。除染されていない土壌におけるCsとCsの平均沈着量は、ほぼ放射性壊変から予想されるペースで減少していた。すなわち水平方向の放射性セシウムの移動が比較的小さいことを示した。空間線量率と沈着量の測定結果では除染の効果が明らかに観察された。測定点の平均空間線量率は、その詳細な定量分析は今後の課題だが、除染やその他の人間の活動によって約20%減少した。

幌延深地層研究センターの350m調査坑道における原位置岩盤の長期変形挙動の計測

櫻井 彰孝; 青柳 和平; 藤田 朝雄; 本島 貴之*

JAEA-Data/Code 2015-023, 46 Pages, 2016/02

JAEA-Data-Code-2015-023.pdf:48.03MB
JAEA-Data-Code-2015-023-appendix(CD-ROM).zip:48.51MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、人工バリアおよびその周辺の岩盤領域の環境の明確化の観点から、熱-水理-力学連成現象を長期的に検討し、地層処分システムの安全評価へ反映していく必要がある。また、処分施設では、廃棄体定置後の処分施設の埋戻し後も考慮した長期的な岩盤の安定性が求められるため、原位置岩盤の長期的な力学挙動を検討していくことが重要となる。これらの背景を踏まえ、本報告書では、処分孔周辺岩盤の長期的な力学挙動に関する計測データの取得を目的として、幌延深地層研究センターの350m調査坑道において処分孔を模擬した鉛直孔(テストピット)を無支保で掘削し、テストピット内およびその周辺岩盤の変形挙動を計測し、テストピット掘削に伴う周辺地山への影響や、無支保のテストピット内の長期的な変形挙動の評価に資するためのデータを取得した。なお、本報告書では、テストピットの掘削、地質観察結果、計測器の仕様・設置方法および、平成26年2月から平成27年9月までの計測結果をとりまとめ、巻末付録にデジタルデータを収録した。

幌延深地層研究センターの250m大型試錐座(西)における初期地圧測定

青柳 和平; 櫻井 彰孝; 丹生屋 純夫*

JAEA-Data/Code 2015-012, 171 Pages, 2015/09

JAEA-Data-Code-2015-012.zip:33.31MB
JAEA-Data-Code-2015-012.pdf:28.27MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握するため、250m大型試錐座(西)にて、方向、傾斜の異なる3本のボーリング孔を掘削し、水圧破砕法による3次元初期地圧測定を実施した。初期地圧を評価するにあたっては、14深度で観測されたき裂に作用する法線応力、5深度で生じたブレイクアウトの破壊位置および2深度で生じた縦き裂の開口圧に関する観測方程式を用いた。結果として、調査地点の初期地圧状態は、主応力の方位に関しては、両ケースにおいて、最大主応力が北方向から約70西寄りで、鉛直方向下向きから約70傾き,最小主応力は南から約20西寄りで鉛直下方より約60傾く結果となった。最大主応力の値は2.6MPa、最小主応力は2.1MPaであった。

超深地層研究所計画(岩盤力学に関する調査研究)深度500mにおける岩盤力学調査

桑原 和道; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 高山 裕介

JAEA-Research 2015-005, 378 Pages, 2015/07

JAEA-Research-2015-005.pdf:125.5MB
JAEA-Research-2015-005.zip:0.53MB

本報告は、岩盤力学に関する調査研究のうち応力場の把握および岩盤の物理・力学特製の把握を目的として、瑞浪超深地層研究所の深度500mの研究坑道で実施した、深度500mを対象とした室内物理・力学試験、深度500mにおける円錐孔底ひずみ法による初期応力測定、深度500mにおけるDSCA法による初期応力測定、岩盤力学モデルの構築の成果を取りまとめたものである。

X-ray diffractometer for studies on molecular-beam-epitaxy growth of III-V semiconductors

高橋 正光; 米田 安宏; 井上 博胤*; 山本 直昌*; 水木 純一郎

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(10), p.6247 - 6251, 2002/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.41.6247

III-V族半導体の結晶成長の研究を目的に、MBE装置と組み合わせた表面X線回折計を製作し、放射光施設SPring-8の実験ステーションBL11XUに設置した。成長室の壁の一部に、X 線の窓材としてBeを用いたことで、真空槽の外からX線を照射し、散乱X線を真空槽外に導いて、その場X線回折測定を行うことができる。本装置のX線回折計は、単結晶構造解析用の四軸回折計と同等の機能を有しており、広範囲の逆格子空間の強度測定に基づいた、表面原子の三次元座標の決定を可能にする。本論文では、GaAs(001) 清浄表面において、(24)2構造と一致する回折強度分布が得られたことを示す。さらに、成長中のX線回折強度を実時間測定し、成長過程の動的な解析ができることを示す。GaAs(001)上のホモエピタキシャル成長中のX線回折では、RHEED振動と同様の強度変化が明瞭に観察された。X線の場合は多重散乱が無視できるので、解析の精密化が期待できる。

ジルカロイの高温高圧水中での腐食速度のin-situ測定

鈴木 元衛

JAERI-Research 94-022, 36 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-022.pdf:1.28MB

ジルカロイ-4試料を、静止水型オートクレーブ中、300Cの水中において酸化させ、ACインピーダンス法により酸化速度のin-situ測定を試みた。周波数応答解析法を適用して試料表面の酸化膜のインピーダンスデータを取得し、酸化速度を算出し、理論的な予測と比較した。その結果、本方法により酸化速度のin-situ測定は可能であるとの結論に至った。ただし、水質の劣化はデータに大きく影響すること、および、インピーダンスデータにより酸化膜の2層構造の性質変化を検知できることを見出した。

Environmental gamma-ray exposure rates measured by in-situ Ge(Li)spectrometer

寺田 博海; 阪井 英次; 片桐 政樹

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(4), p.281 - 290, 1980/00

https://doi.org/10.3327/jnst.17.281

Ge(Li)検出器を用いてIn-situ測定したガンマ線スペクトルから線量率の値を直接求めるための変換関数(G(E)関数)を決定した。このG(E)関数法の有用性を検証するために、可搬型Ge(Li)検出器,NaI(Tl)検出器および電離箱の三つの異る検出器を用いて、同一地点における環境ガンマ線の線量率の同時測定を行なった。Ge(Li)検出器による環境ガンマ線スペクトルに対しては、G(E)関数法とHASL法とを適用して二つの線量率の値を求めた。これら四つの線量率の平均値は4.15R/hであり、バラツキは平均値の15%以内であった。ひとつの環境ガンマ線スペクトルに対してG(E)関数法およびHASL法の両方を適用することにより、土壌中の放射性核種の分布に関する情報がなくても線量率の値を直接求めること、また、土壌中の分布が既知である核種K,U,Th,Csなどに対しては個々の線量率寄与をも求めることが可能となった。

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,8; 緩衝材中の計測計画

白瀬 光泰*; 城 まゆみ*; 本島 貴之*; 丹生屋 純夫*; 中山 雅; 棚井 憲治

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行う計画である。本試験では、緩衝材内に腐食電位計,土圧計,間隙水圧計等を設置するとともに、比抵抗トモグラフィにより緩衝材への地下水の浸潤状況を計測する計画である。

Internal stresses of pearlitic steel monitored by in-situ neutron diffraction during phase transformation and thermal aging

諸岡 聡; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 中田 伸生*; 塚田 祐貴*

no journal, , 

Hierarchical microstructure of pearlite and martensite in steel is caused by internal stress due to phase transformation. If internal stress can be quantitatively evaluated and controlled, new microstructure control technology will be created. However, internal stress due to eutectoid transformation is not easy to measure because thermal stress and transformation stress are superimposed. The purpose of this study is to quantitatively evaluate the internal stress evolved from pearlitic transformation by In-situ neutron diffraction technique. A pearlitic steel of 0.8C-1.5Mn wt.% was used in this study, and the following thermal process was performed; the solution heat treatment at 1323K for 1.8ks followed by immediate the isothermal heat treatment at 873K for 1.8 ks to obtain a predominantly pearlitic structure included lamellar ferrite and cementite. The austenitic-to-pearlitic transformation during the thermal process was monitored with a TAKUMI neutron diffractometer at J-PARC-MLF. The Rietveld refinements of diffraction patterns were performed using Z-Rietveld software to track the phase fractions and the lattice parameters. The elastic strains state of the ferrite and the austenite phases at 873K were observed from the evolutions of the lattice constants of ferrite and the austenite during pearlitic transformation. In particular, the cubical expansion during the transformation derived the hydrostatic pressure and resulted a compressive elastic strain in ferrite. On the other hand, the elastic strains state in cementite that was predicted by an amount of internal stress relaxation during thermal aging after pearlitic transformation, was approximately -0.28%. These results show that internal stresses during transformation can be quantitatively evaluated using in-situ neutron diffraction method.