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論文

Preliminary study of the criticality monitoring method based on the simulation for the activity ratio of short half-life noble-gas fission products from fuel debris

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一; 神野 郁夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 8 Pages, 2024/00

We investigated the possibility of estimating the effective neutron multiplication factor (${it k$_{eff}$}$) of the fuel debris inside the canister and primary containment vessel (PCV) of Unit 2 of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) using remote gas-radioactivity measurement via simulation-based calculations. Our results demonstrate an almost linear correlation between ${it k$_{eff}$}$ and the $$^{88}$$Kr-to-$$^{135}$$Xe activity ratio with respect to various fuel debris compositions. This correlation is maintained regardless of geometries such as the fuel debris canister and the PCV.

論文

Characterization of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays of fuel debris

松村 太伊知; 奥村 啓介; 藤田 学*; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana, E. S.

Radiation Physics and Chemistry, 199, p.110298_1 - 110298_8, 2022/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:33.72(Chemistry, Physical)

The characterization of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays from fuel debris differs from that of spent fuels evaluated to date, due to factors such as material composition and release of volatile fission products. In this work, in order to clarify the conditions under which the effect of bremsstrahlung compared to the total photons (bremsstrahlung and $$gamma$$-rays) in fuel debris is maximized, the average energies and dose rates from the energy spectra of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays on the fuel debris surface were obtained using a Monte Carlo simulation. In the simulation, the average energies and dose rates were evaluated with consideration of the composition, size, fission product release, and retrieval time of the fuel debris. The simulation showed that the composition with the largest amount of change to the average total photons energy caused by bremsstrahlung was the molten fuel debris, and the composition with the maximum fraction of bremsstrahlung in the dose rate was the UO$$_{2}$$. The maximum value of the fraction of bremsstrahlung in the dose rate was evaluated to be about 17%. This work is expected to contribute to the prediction of the radiation characteristics of the fuel debris that will be retrieved from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in the near future.

論文

Repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride epitaxial thin films

小松 遊矢*; 清水 亮太*; 佐藤 龍平*; Wilde, M.*; 西尾 和記*; 片瀬 貴義*; 松村 大樹; 齋藤 寛之*; 宮内 雅浩*; Adelman, J. R.*; et al.

Chemistry of Materials, 34(8), p.3616 - 3623, 2022/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:73.76(Chemistry, Physical)

Here, we demonstrate such a highly repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride (YO$$_{x}$$H$$_{y}$$) epitaxial thin films. The temperature ($$T$$) dependence of the electrical resistivity ($$rho$$) of the films transforms from insulating to metallic ($$drho/dT > 0$$) under ultraviolet laser illumination. The sample is heated (125 $$^{circ}$$C) under an Ar atmosphere to recover its original insulating state. The films recover their original metallic conductivity when subsequently subjected to ultraviolet laser illumination, showing repeatable photoinduced insulator-to-metal transition. First principles calculations show that the itinerant carriers originate from the variations in the charge states of the hydrogen atoms that occupy octahedral interstitial sites. This study indicates that tuning the site occupancy (octahedral/tetrahedral) of the hydrogen atoms exerts a significant effect on the photoresponse of metal hydrides.

論文

Depletion calculation of subcritical system with consideration of spontaneous fission reaction

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(4), p.424 - 430, 2022/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:16.97(Nuclear Science & Technology)

Modification of the Monte Carlo depletion calculation code OpenMC was performed to enable the depletion calculation of the subcritical neutron multiplying system. With the modified code, it became possible to evaluate the quantity of short half-life fission products from spontaneous and induced fissions in the subcritical system. As a preliminary study, it was applied to the fuel debris storage canister filled with nuclear materials and spontaneous fission nuclides. It was confirmed that the code could successfully provide a quantity of short half-life FPs over time and provide the relationship between the activity ratio of Kr-88 to Xe-135 and effective neutron multiplication factor of the canister.

論文

Gamma detector response simulation inside the pedestal of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 寺島 顕一; 松村 太伊知; 坂本 雅洋

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00543_1 - 19-00543_8, 2020/06

Prediction of the fuel debris location and distribution inside the primary containment vessel (PCV) of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is important to decide further decommissioning step and strategy. The radiation measurements in the past internal investigations have not yet provided enough information to predict fuel debris location and its distribution inside PCV. To support further measurement efforts, we simulate the detector response inside the PCV. The calculation result could provide a base on deciding suitable detector systems to assist the efforts on searching, localizing and defining distributions of the fuel debris.

論文

Towards optimizing the performance of self-regenerating Pt-based perovskite catalysts

Jarrige, I.*; 石井 賢司; 松村 大樹; 西畑 保雄; 吉田 雅洋*; 岸 浩史*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 笠井 秀明*; et al.

ACS Catalysis, 5(2), p.1112 - 1118, 2015/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:44.2(Chemistry, Physical)

Self-regenerating automotive catalysts owe their remarkable performance to the repeated motion of the precious metal atoms in and out of the perovskite lattice under fluctuating oxidizing and reducing conditions, preventing coalescence of the metal nanoparticles. Here we use resonant inelastic X-ray scattering to characterize the occupied and unoccupied Pt 5d states in two self-regenerating Pt-perovskite catalysts, CaTi$$_{0.95}$$Pt$$_{0.05}$$O$$_3$$ and CaZr$$_{0.95}$$Pt$$_{0.05}$$O$$_3$$. Upon reduction, the element and symmetry-specific charge excitation spectra reveal a sizeable hybridization between the Pt 5d and the Ti 3d or Zr 4d states at the interface between the nanoparticles and the perovskite, which involves the occupied states and is thus invisible in X-ray absorption spectra. A correlation is found between the strength of this d-band hybridization and the proportion of Pt nanoparticles that remain buried below the surface during reduction, indicating that the motion of the Pt atoms towards the surface is hindered by this hybridization specifically, rather than by the Pt-O bonding. These results provide direct evidence that the strength of the metal-metal d-band hybridization plays a pivotal role in determining the efficiency of self-regeneration in perovskite catalysts.

論文

Influence of electron doping on magnetic order in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$

小林 理気*; 金子 耕士; 斉藤 耕太郎*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; Robert, J.*; 脇本 秀一; 松田 雅昌*; Chi, S.*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(10), p.104707_1 - 104707_5, 2014/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:68.66(Physics, Multidisciplinary)

The effect of electron doping by the substitution of Rh for Ru on unconventional magnetic order in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$ was investigated via neutron powder diffraction. In Ce(Ru$$_{1-x}$$Rh$$_x$$)$$_2$$Al$$_{10}$$ with $$x$$ = 0.05, 0.12, 0.2, reorientation of the ordered moment from the $$c$$- to the $$a$$-axis takes place in all samples, while the ordering vector $$q$$ = (0 1 0) remains unchanged within this concentration range. The moment reorientation is accompanied by an enhancement in its size by a factor of 2.4, from $${mu}$$=0.43 $${mu}_B$$ at $$x$$ = 0 to $${mu}$$=1.06, 1.04, and 1.02 $${mu}_B$$ for $$x$$ = 0.05, 0.12 and 0.2, respectively. The continuous decrease in N$'e$el temperature $$T_0$$($$T_N$$), despite an abrupt increase in $${mu}$$, underlines the strong anisotropy in the exchange interaction in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$, and the fact that this anisotropy is easily suppressed by electron doping.

論文

Magnetic structure determination of Ce$$T_{2}$$Al$$_{10}$$ ($$T$$ = Ru and Os); Single crystal neutron diffraction studies

加藤 治一*; 小林 理気; 竹坂 智明*; 西岡 孝*; 松村 政博*; 金子 耕士; 目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, 80(7), p.073701_1 - 073701_4, 2011/07

 被引用回数:60 パーセンタイル:89.41(Physics, Multidisciplinary)

Neutron diffraction studies of Ce$$T_{2}$$Al$$_{10}$$ ($$T$$ = Ru and Os), which shows an anomalous transition at $$T_{0}=27$$ K for CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ and at 29 K for CeOs$$_{2}$$Al$$_{10}$$, have been carried out using single crystal samples. In the ordered state below $$T_{0}$$, obvious superlattice reflections have been found, indicating the appearance of ordered magnetic moments. The magnetic structures of both compounds could be commonly explained with a propagation vector $${rmbf q}= (0, 1, 0)$$, where collinear antiferromagnetic moments with magnitudes of 0.42(1) $$mu_{rm B}$$ for CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ and of 0.29(1) $$mu_{rm B}$$ for CeOs$$_{2}$$Al$$_{10}$$ are aligned along the $$c$$-axis.

論文

Development of the 4S and related technologies, 7; Summary of the FCA XXIII experiment analyses towards evaluation of prediction accuracies for the 4S core characteristics

植田 伸幸*; 福島 昌宏; 岡嶋 成晃; 竹田 敏一*; 北田 孝典*; 名内 泰志*; 木下 泉*; 松村 哲夫*

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9493_1 - 9493_9, 2009/05

燃料無交換ナトリウム冷却小型高速炉(4S炉)の模擬実験として高速炉臨界実験装置(FCA)において取得した反射体反応度価値,ナトリウムボイド反応度価値等の主要核特性データに対して実験解析を実施した。確率論的手法として連続エネルギーモンテカルロコードMVP及び決定論的手法としてSn輸送コードDANTSYSを用いた解析はともに、臨界性,反射体反応度価値,ナトリウムボイド反応度価値等の実験結果をよく再現することを確認した。

論文

A Cu NQR study in a $$d$$-electron heavy-fermion system, CaCu$$_{3}$$Ru$$_{4}$$O$$_{12}$$

加藤 治一*; 鶴田 拓也*; 西岡 孝*; 松村 政博*; 酒井 宏典; 神戸 振作

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2187 - 2190, 2007/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.73(Chemistry, Multidisciplinary)

f電子を含まない重い電子系化合物と考えられているCaCu$$_{3}$$Ru$$_{4}$$O$$_{12}$$についてCu核の核四重極共鳴(NQR)を用いた研究を行った。Cu核NQRスペクトルは、ローレンツ型の曲線になっており、少なくとも5Kの低温まで、なんらの磁気秩序も示さないことを示唆する。Cu核のスピン格子核磁気緩和率は、Cuの3$$d$$電子状態の変化を捉え、低温でフェルミ液体的挙動をすることがわかった。このことは、この系の重い電子描像を強く支持する。

論文

Cu NMR study in a heavy-electron system, CaCu$$_3$$Ru$$_4$$O$$_{12}$$

加藤 治一*; 鶴田 拓也*; 西岡 孝*; 松村 政博*; 酒井 宏典; 神戸 振作

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.251 - 253, 2007/03

f電子を含まないが重い電子系的な振る舞いを示すCaCu$$_3$$Ru$$_4$$O$$_{12}$$においてCu NMR測定を行った。磁場掃印スペクトルは、軸対称性のない場合の核四重極相互作用による粉末図形として理解できることが明らかとなった。Cu核の電気四重極パラメータとナイトシフトが導かれた。

報告書

地下水中の核種移行解析に用いるデータのまとめ

古賀 修; 長柄 収一; 松村 敏博; 竹内 章*; 武田 伸二; 山本 正博*; 佐藤 和彦

JNC TN6440 2004-003, 66 Pages, 2004/03

JNC-TN6440-2004-003.pdf:1.95MB

夜次露天採掘場跡地周辺及び夜次鉱さいたい積場周辺の精度の高い地下水流動解析及び核種移行解析を行うことを目的に、既往解析における課題を抽出するとともに、以下に示す対応方法の検討及び解析用物性値の整理を行った。

報告書

露天採掘場跡地周辺の水中ラドン濃度測定

長柄 収一; 山本 正博*; 古賀 修; 竹内 章; 松村 敏博; 武田 伸二; 佐藤 和彦

JNC TN6420 2004-001, 75 Pages, 2004/03

JNC-TN6420-2004-001.pdf:2.93MB

2001年に構築したラドン観測システムを用いて、2002年から2003年までの2年間に夜次露天採掘場跡地周辺の水中ラドン濃度を測定した結果をまとめた。また、ラドン観測システムのメンテナンス実績をまとめた。

口頭

Pt-L3 resonant inelastic X-ray scattering on catalytic materials

Jarrige, I.; 松村 大樹; 石井 賢司; 吉田 雅洋; 水木 純一郎; 西畑 保雄

no journal, , 

Platinum is the most active catalyst, and as such is widely employed in automotive catalytic converters. We here report on the first use of RIXS at the Pt-L3 edge on catalytic and reference materials. RIXS spectra were measured on a foil of Pt metal, PtO$$_{2}$$ powder, and Pt and PtO$$_{2}$$ nanoparticles impregnated on Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ powder, as a function of the incident energy across the Pt-L3 edge. The Raman features are all interpreted in terms of electron-hole excitations, dd excitations for Pt and dd excitations and charge transfer excitation from the occupied O 2p to the unoccupied Pt d states for PtO$$_{2}$$.

口頭

ガラス溶融炉の炉内計測技術の開発,2

中崎 和寿; 高谷 暁和; 加藤 淳也; 小林 正宏; 松村 忠幸; 新妻 孝一; 藤原 孝治

no journal, , 

ガラス固化技術開発施設(TVF)では、ガラス溶融炉の炉内構造物の形状及び侵食量を遠隔操作で計測する炉内計測技術の開発を行っている。本報告では、開発した形状計測装置を用いて取得したデータを3次元的に可視化するデータ処理方法について述べるとともに、高線量のホット環境下にあるTVFガラス溶融炉に適用し、電極表面の侵食量分布を評価した結果について報告する。

口頭

RIXS on Pt catalytic materials

Jarrige, I.; 石井 賢司; 松村 大樹; 吉田 雅洋; 西畑 保雄; 水木 純一郎

no journal, , 

Platinum is the most active catalyst, and as such is widely employed in automotive catalytic converters. RIXS spectra were measured on a foil of Pt metal, PtO$$_{2}$$ powder, and Pt and PtO$$_{2}$$ nanoparticles impregnated on Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ powder, as a function of the incident energy across the Pt-L3 edge. The Raman features are all interpreted in terms of electron-hole excitations, dd excitations and charge transfer excitation from the occupied O 2p to the unoccupied Pt d states.

口頭

CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換効果

小林 理気; 川村 幸裕*; 平井 大士*; 西岡 孝*; 加藤 治一*; 松村 政博*; 松林 和幸*; 上床 美也*; 金子 耕士

no journal, , 

今日まで典型的な近藤半導体は「近藤一重項」と呼ばれる非磁性基底状態を形成するために磁気秩序は示さないと考えられてきた。しかしながら最近発見された近藤半導体化合物であるCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(斜方晶YbFe$$_{2}$$Al$$_{10}$$型)は$$T_{0}$$$$sim$$27Kという比較的高い温度において相転移を示すことがマクロ測定によって指摘された。今回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の中性子散乱実験からこの相転移が反強磁性転移であることを明らかにし、またこの高い磁気転移温度の起源を明らかにするためにCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料を育成してそのマクロ測定を行った。

口頭

Rh substitution effect of Ru-site for single crystals of CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$

小林 理気; 川村 幸裕*; 西岡 孝*; 加藤 治一*; 松村 政博*; 松林 和幸*; 上床 美也*; 金子 耕士

no journal, , 

斜方晶YbFe$$_{2}$$Al$$_{10}$$型CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$$$T_{0}$$$$sim$$27Kにおいて相転移を示すことがマクロ測定によって指摘されているが、この転移温度は同じ結晶構造を持つNdRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(T$$_{mathrm N}$$$$sim$$2.4K)やGdRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(T$$_{mathrm N}$$$$sim$$17.5K)と比べて比較的高く、現在この相転移の起源に注目が集まっている。今回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の中性子散乱実験からこの相転移が反強磁性転移であることを明らかにし、またこの高い磁気転移温度の起源を明らかにするためにCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料を育成してそのマクロ測定を行った。

口頭

CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRu-site置換効果,3

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; Robert, J.*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; 松田 雅昌*; et al.

no journal, , 

CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$$$T_0$$$$sim$$27 Kにおいて約8meVのスピンギャップを伴う起源が不明の反強磁性秩序を示すことが報告されており、最近注目を集めている物質である。前回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料のマクロ測定を行い、Rh置換によって$$T_{0}$$は急激に減少し、低温で新たな異常が現れることを発見した。今回さらにRhをそれぞれ10%, 20%, 30%置換した試料の粉末中性子散乱実験を行い、Rh置換による磁気構造とスピンギャップの変化について詳細に調べた。22Kのデータで観測されたピークはすべてCe(Ru$$_{0.8}$$Rh$$_{0.2}$$)$$_2$$Al$$_{10}$$の核散乱ピークとして説明することができ、この試料が単相であることを示している。また2K, 6K, 9Kのデータでは磁気散乱と思われる超格子反射を新たに観測し、それらの代表的なピークは(0 1 0), (0 1 1), (1 0 1)の指数を付けることができた。発表では非弾性散乱実験の結果についても報告する予定である。

口頭

Rh置換を用いたCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$における高い転移温度の解明

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; Robert, J.*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; 松田 雅昌*; et al.

no journal, , 

近藤半導体斜方晶CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$は0.42$$mu{rm B}$$という小さい磁気モーメントであるにもかかわらず、$$T_{0}sim$$27Kという高い温度で反強磁性秩序($$q$$=(0, 1, 0), $$muparallel c$$-axis)を示すことから注目を集めている。われわれはRh置換効果(electron dopant)の研究を行い、置換により$$T_{0}$$が急激に減少することを発見した。そこで今回Rhを5%, 10%, 20%置換した試料の粉末中性子散乱実験を行い、磁気構造の変化を調べた。実験の結果、伝播ベクトル$$q$$の変化は見られなかったが、磁気モーメント$$mu$$の向きがすべての置換試料で$$muparallel c$$-axisから$$muparallel a$$-axisへフリップしていることがわかった。またそれに伴い$$mu$$の大きさがCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の秩序モーメントである0.42$$mu_{rm B}$$より二倍以上大きい約1$$mu_{rm B}$$程度まで大きくなっていることを見いだした。転移温度が減少していくにもかかわらず$$mu$$が増大する振る舞いから、キャリアの重要性に加え、相互作用が大きく変化している可能性が考えられる。

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