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Zhou, L.*; Zhang, H.*; Qin, T. Y.*; Hu, F. F.*; 徐 平光; Ao, N.*; Su, Y. H.; He, L. H.*; Li, X. H.*; Zhang, J. R.*; et al.
Metallurgical and Materials Transactions A, 11 Pages, 2024/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Multidisciplinary)High-speed railway S38C axles undergo surface induction hardening for durability, but are susceptible to fatigue cracks from foreign object impact. The neutron diffraction method was employed to measure the residual strain in S38C axles, obtaining microscopic lattice distortion data, for the gradient layer at a depth of 8 mm under the surface. The results showed that after induction-hardening, the microscopic lattice distortion had a gradient distribution, decreasing with the distance from the surface. However, in the case of impacting speed of 600 km/m, the average microscopic lattice distortion increased with the distance from the surface, reaching a maximum augmentation of 55 pct. These findings indicate a strong experimental basis, and improve our understanding of the relationship between macroscopic residual stress and decision-making, in regard to operation and maintenance.
Bh in the 
Cm(
Na,5
)Bh reaction and its decay properties羽場 宏光*; Fan, F.*; 加治 大哉*; 笠松 良崇*; 菊永 英寿*; 小森 有希子*; 近藤 成美*; 工藤 久昭*; 森本 幸司*; 森田 浩介*; et al.
Physical Review C, 102(2), p.024625_1 - 024625_12, 2020/08
被引用回数：6 パーセンタイル：58.52(Physics, Nuclear)The nuclide Bh was produced in the Cm(Na,5n)Bh reaction at beam energies of 125.9, 130.6, and 135.3 MeV. Decay properties of Bh were investigated with a rotating wheel apparatus for 
and spontaneous fission (SF) spectrometry under low background conditions attained by a gas-jet transport system coupled to the RIKEN gas-filled recoil ion separator. The half-life of Bh was measured to be 
= 10.0
s. The -particle energies of Bh disperse widely in the range of 8.62 - 9.40 MeV. The maximum production cross section for the Cm(Na,5n)Bh reaction was determined to be 
= 57 
14 pb at 130.6 MeV.
Eichler, R.*; 浅井 雅人; Brand, H.*; Chiera, N. M.*; Di Nitto, A.*; Dressler, R.*; D
llmann, Ch. E.*; Even, J.*; Fangli, F.*; Goetz, M.*; et al.
EPJ Web of Conferences, 131, p.07005_1 - 07005_7, 2016/12
被引用回数：3 パーセンタイル：72.98(Chemistry, Inorganic & Nuclear)近年、物理的な前段分離装置を活用することにより、超重元素の比較的不安定な単一分子の合成と研究が気相化学研究によって可能になった。非常に揮発性の高い106番元素のヘキサカルボニル錯体Sg(CO)
の合成は最近の大きな成果である。この成功を受けて、中心金属原子と周囲の配位子間の第一乖離エネルギーの測定を第2世代の実験として実施した。管状の分解反応装置を用いた手法を開発し、短寿命のMo(CO), W(CO), Sg(CO)錯体に適用することに成功した。
and W(CO)Usoltsev, I.*; Eichler, R.*; Wang, Y.*; Even, J.*; Yakushev, A.*; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; Brand, H.*; Di Nitto, A.*; Dllmann, Ch. E.*; et al.
Radiochimica Acta, 104(3), p.141 - 151, 2016/03
被引用回数：31 パーセンタイル：94.91(Chemistry, Inorganic & Nuclear)周期表第6族元素で最も重いSgのヘキサカルボニル錯体の熱的安定性を調べることを目指して、短寿命MoおよびW同位体を用いてヘキサカルボニル錯体を合成し、その合成および解離条件を調べた。チューブ状の反応装置を用いてヘキサカルボニル錯体を解離させ、第1解離エネルギーを導出できるかテストした。第6族元素のヘキサカルボニル錯体の解離を調べるには、反応表面として銀が最適であることがわかった。Mo(CO)およびW(CO)の解離が起こる反応表面温度は、それらの第1解離エネルギーと相関があることがわかり、この方法を用いてSg(CO)の第1解離エネルギーを決定できる見通しを得た。
Even, J.*; Ackermann, D.*; 浅井 雅人; Block, M.*; Brand, H.*; Di Nitto, A.*; Dllmann, Ch. E.*; Eichler, R.*; Fan, F.*; 羽場 宏光*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(3), p.2457 - 2466, 2015/03
被引用回数：15 パーセンタイル：77.35(Chemistry, Analytical)金属カルボニル錯体の迅速その場合成を、核分裂や核融合反応によって生成される短寿命同位体を用いた実験によって実証した。高い反跳エネルギーを持つ短寿命核反応生成物を一酸化炭素分子と直接反応させることでカルボニル錯体を合成し、高い揮発性を持つ錯体のみをガス気流によって迅速に搬送し、化学分析・測定装置にかけて検出した。この手法を用いることで、Mo, Tc, Ru, Rh, W, Re, Os, Irの短寿命同位体の揮発性カルボニル錯体の合成に成功した。一方、HfとTaの揮発性錯体は検出されなかった。この手法は超重元素シーボーギウム(原子番号106)の化学研究に既に適用されており、また短寿命遷移金属同位体を用いた核科学研究の様々な分野への応用が今後期待される。
Even, J.*; Yakushev, A.*; Dllmann, Ch. E.*; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; Brand, H.*; Di Nitto, A.*; Eichler, R.*; Fan, F. L.*; et al.
Science, 345(6203), p.1491 - 1493, 2014/09
被引用回数：64 パーセンタイル：83.15(Multidisciplinary Sciences)超重元素の新しい錯体、106番元素シーボーギウム(Sg)のカルボニル錯体の合成に初めて成功し、その吸着特性を低温熱クロマトグラフィー・線測定装置COMPACTを用いて調べた。理化学研究所の気体充填型反跳イオン分離装置GARISを用いて合成及び前段分離された短寿命核反応生成物
Sgを、ヘリウムと一酸化炭素の混合ガス中に打ち込み、カルボニル錯体を合成した。生成したカルボニル錯体のうち揮発性の高いもののみをガス気流によってCOMPACTへと搬送し、低温熱クロマトグラフィー測定を行った。検出されたSgカルボニル錯体の吸着エンタルピーは-50kJ/molと求まり、この高い揮発性からこの錯体は6配位のSg(CO)であると結論した。これまで超アクチノイド元素では単純な無機錯体しか合成されたことがなく、本研究は超アクチノイド元素における初めての有機金属錯体合成の成果である。
Yakushev, A.*; Gates, J. M.*; Trler, A.*; Sch
del, M.; Dllmann, Ch. E.*; Ackermann, D.*; Andersson, L.-L.*; Block, M.*; Brchle, W.*; Dvorak, J.*; et al.
Inorganic Chemistry, 53(3), p.1624 - 1629, 2014/02
被引用回数：105 パーセンタイル：98.87(Chemistry, Inorganic & Nuclear)金表面に対する114番元素フレロビウム(Fl)の吸着挙動に関するガスクロマトグラフ研究について報告する。実験対象としたFlは
Pu(
Ca, 3-4n)
Fl反応で合成し、反跳核分離装置を利用してCaビームから単離した。Fl及びその壊変核種である112番元素コペルニシウム(Cn)、そしてその周期表上の同族である14族(Pb)及び12族(Hg)、並びに不活性ガスであるRnの吸着挙動を、等温クロマトグラフィー及び熱クロマトグラフィーを利用した実験装置で観測した。その結果、2個のFl原子が測定され、PbやHgとは異なり直ちに吸着することはなかったが、室温の金表面に吸着した。得られたFlの吸着挙動は、最も近い同族元素であるPbと比較してより不活性であると言えるが、金表面でのFlの吸着エンタルピーの下限値は、金とFlが金属-金属結合を形成することを示している。したがって、Flは同族元素中で最も反応性が低い元素であると言えるが、その性質は金属である。
笠松 良崇*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; Li, Z.; 石井 康雄; 當銘 勇人*; 佐藤 哲也; 菊池 貴宏; 西中 一朗; et al.
Chemistry Letters, 38(11), p.1084 - 1085, 2009/10
被引用回数：16 パーセンタイル：48.84(Chemistry, Multidisciplinary)105番元素ドブニウム(Db)のフッ化水素酸と硝酸混合水溶液中における陰イオン交換挙動を、新規に開発した迅速イオン交換分離装置を用いて調べた。Dbのフッ化物陰イオン錯体の挙動は、近接の第6周期同族元素タンタル(Ta)の挙動とは大きく異なり、第5周期のニオブ(Nb)の挙動と似ているという特徴的な性質を示すことがわかった。
Cm(
Mg, 4-5)
Hs reactionsDvorak, J.*; Brchle, W.*; Dllmann, Ch. E.*; Dvorakova, Z.*; Eberhardt, K.*; Eichler, R.*; Jger, E.*; 永目 諭一郎; Qin, Z.*; Schdel, M.*; et al.
Physical Review C, 79(3), p.037602_1 - 037602_4, 2009/05
被引用回数：17 パーセンタイル：69.88(Physics, Nuclear)Cm+Mg核融合反応で、108番元素ハッシウム同位体
Hs並びに
Hsの合成を試みた。核種の分離,同定には迅速気相化学分離装置を用いて行ったが、それぞれの核種に起因する壊変は観測されなかった。これより、Cm(Mg, 4)Hs反応に対する断面積の上限として、0.4pbという値を得た。一方、Cm(Mg, 5)反応で生成する未知核種Hsの半減期を、理論に基づく0.5秒と仮定すると、生成断面積の上限は1.3pbとなった。これらの値は、
Mgビームを用いた場合と比較してきわめて小さく、入射粒子の中性子数の効果を示唆している。
evaporation channel in the complete hot-fusion reaction Mg + Cm leading to the new superheavy nuclide 
HsDvorak, J.*; Brchle, W.*; Chelnokov, M.*; Dllmann, Ch. E.*; Dvorakova, Z.*; Eberhardt, K.*; Jger, E.*; Krcken, R.*; Kuznetsov, A.*; 永目 諭一郎; et al.
Physical Review Letters, 100(13), p.132503_1 - 132503_4, 2008/04
Cm+Mg反応で生成する108番元素ハッシウム(Hs)同位体の生成断面積を迅速気相化学分離装置COMPACTを用いて測定した。入射重イオンMgのエネルギーを変化させCm(Mg, 
)反応の励起関数を求めたところ、比較的軽い重イオンとアクチノイドターゲットを組合せた反応、いわゆるHot-fusion反応での3蒸発過程が初めて観測された。この蒸発過程で生成する新しい超重核種Hsを同定することに成功した。
evaporation channel in the complete hot-fusion reaction Mg+Cm leading to the new superheavy nuclide HsDvorak, J.*; Brchle, W.*; Chelnokov, M.*; Dllmann, Ch. E.*; Dvorakova, Z.*; Eberhardt, K.*; Jger, E.*; Krcken, R.*; Kuznetsov, A.*; 永目 諭一郎; et al.
Physical Review Letters, 100(13), p.132503_1 - 132503_4, 2008/04
被引用回数：125 パーセンタイル：94.93(Physics, Multidisciplinary)By using the complete fusion reaction Mg+Cm, superheavy nuclide Hs was produced in the 3 evaporation channel. The experiment was carried out at UNILAC in GSI, Darmstadt, Germany. The fusion products were separated from other reaction products by using an online chemical separation and detection system. The new isotope Hs (Z=108) was identified by its decay properties and excitation functins as function of bombading energy of Mg, where excitation functions for 4 and 5 channel isotopes 
Hs were also observed. The Hs was produced at bombarding energy well below the Bass barrier. Because of the prolate deformation of 
U, Coulomb barrier decreases at polar collisions, allowing the system to fuse even in sub-barrier energies.
Hs
Dvorak, J.*; Brchle, W.*; Chelnokov, M.*; Dressler, R.*; Dllmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Gorshkov, V.*; Jger, E.*; Krcken, R.*; Kuznetsov, A.*; et al.
Physical Review Letters, 97(24), p.242501_1 - 242501_4, 2006/12
被引用回数：152 パーセンタイル：96.01(Physics, Multidisciplinary)超重核領域で理論的に予想されていた変形した二重魔法核Hsを初めて実験的に確認した。実験はドイツ重イオン研究所(GSI)で行った。Cm+Mg反応で合成されたHs同位体を、迅速気相化学分離法で選択に分離し、壊変エネルギーとそれに伴う15事象の壊変連鎖からHsを同定した。また壊変エネルギーから
値を
と決定した。Hsの生成断面積は約3pbであった。
media笠松 良崇; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 羽場 宏光*; 石井 康雄; 當銘 勇人; 西中 一朗; 秋山 和彦*; 菊永 英寿*; et al.
no journal, ,
タンデム加速器を用いてCm(
F, 5
)反応により合成した105番元素
Db(T
=34s)の0.89M HF/0.3M HNO水溶液中における陰イオン交換挙動を迅速イオン交換装置を用いて調べた。周期表上で同族元素であるNb, Ta, 擬似同族元素Paの陰イオン交換挙動もHF/HNO水溶液系で詳細に調べた。それぞれの結果の比較からDbの挙動が本実験条件下でTaの挙動とは大きく異なり、NbやPaの挙動に比較的近いことがわかった。
混合水溶液中における化学挙動笠松 良崇; 當銘 勇人; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; 石井 康雄; 西中 一朗; 佐藤 哲也; 篠原 伸夫; 永目 諭一郎; et al.
no journal, ,
原子力機構タンデム加速器施設において、Cm(F,5)反応によりDb(半減期:34秒)を合成し、線測定装置結合型イオン交換分離装置(AIDA)を用いて0.89M HF/0.3M HNO混合水溶液中における陰イオン交換挙動を調べた。また、
Ge(F,
), Gd(F,)反応により
Nb(14.3分), 
Ta(6.76分)を合成し、同様に陰イオン交換挙動を調べた。その結果、今回の実験条件において陰イオン交換樹脂に対する吸着能の順列がTa
Nb
Dbとなることがわかった。
高橋 嘉夫*; 長澤 真*; Qin, H.-B.*; 山口 瑛子; 柏原 輝彦*; 田中 万也
no journal, ,
スカンジウムを含むレアアース(REE)は、他のイオンとは異なる挙動で、海底での鉄マンガン団塊、堆積物中の続成作用に伴うリン酸塩形成、陸上のイオン吸着型鉱床、ラテライト鉱床などに濃集する。これらの濃集プロセスには、REEが+3価の大きい価数を持ちながらイオン半径が比較的大きいといった元素の性質が大きく影響していると考えられる。本研究では、REEの様々な濃集プロセスについて、REEの元素の特性に基づいて系統的な説明を行った。
Zhou, L.*; Zhang, H.*; Qin, T. Y.*; Ao, N.*; 徐 平光; Su, Y. H.; He, L. H.*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 菖蒲 敬久; et al.
no journal, ,
The neutron diffraction is widely applied to evaluate various microstructures and residual stresses while the neutron Bragg-Edge imaging is increasingly employed to obtain 2D mapping. Here, the microstructure and residual strain in induction-hardened S38C steel railway axles were complementarily measured by using the GPPD time-of-flight power diffractometer at CSNS (China spallation neutron source), the RESA angle dispersive neutron diffractometer at JRR-3 and the RADEN energy-resolved neutron imaging system at J-PARC. The full neutron patterns from GPPD about the gradient microstructure were Rietveld analyzed, and the related parameters from the surface to the core were found in good consistence with the microstructure mapping from RADEN. The 3
320 mm
comb-shape d0 samples were used on RESA, and the residual stress distribution in three directions was evaluated successfully. These results suggest a complementary use of various neutron instruments is valuable in engineering.
Qin, T. Y.*; Zhang, H.*; Zhou, L.*; Ao, N.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Wu, S. C.*; 菖蒲 敬久
no journal, ,
The S38C railway axles are developed for Shinkansen (Bullet Train) through high-frequency induction hardening and the residual stresses are introduced into the axle with a depth of several millimeters. Residual stresses seriously affect the fatigue mechanical strength and fatigue life of engineering structures, and the accurate determination and the optimization control of the three-dimensional (3D) residual stress distribution of high-speed railway S38C axles are increasingly necessary for improving the axle service life. Here, the residual stresses of the S38C axle samples were measured by using the RESA (residual stress analyzer) angle dispersive neutron diffractometer at JRR-3 (Japan research reactor No.3). The large axle samples were electro-discharge machined into: (a) 3 mmH3 mmA20 mmR comb-shape stress-free coupons with a comb spacing of 1 mm to relieve the transformation induced residual stresses and determine the stress-free lattice spacing, d0; (b) sectioned bar sample 120mmA15mmR 15mmH) and sectioned fan sample (91mmR158mmH15mmA) to well measure the stress distribution in limited beam time. The residual stress distribution of the large axle samples was obtained in three directions (axial(A), radial(R) and hoop(H)) from the surface to the core. Unlike previous studies that only focused on the axial residual stresses of the axle, we found that the hoop residual stresses also have considerable values, which verified the necessity of 3D residual stress testing. Subsequently, according to the residual stress field and basic mechanical properties of the S38C axle obtained by experiments, the 3D residual stress field is reconstructed in the real axle by using an iterative technique. These results are much valuable to reveal the fatigue failure behavior of high-speed railway axles after surface strengthening and to optimize the non-destructive inspection interval.
Hu, F. F.*; Qin, T. Y.*; Su, Y. H.; Ao, N.*; Zhou, L.*; 徐 平光; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; Wu, S. C.*
no journal, ,
High-frequency induction hardened S38C axles are widely applied in Japan Shinkansen and China bulletin trains. Due to well-designed surface treatment, these axles produce a large gradient change in the material structure from the axle surface to the core, resulting in a large-layer depth of residual strain and microhardness. It is well known that the residual strain of a real component is of great importance for its long-cycle service assessment, mainly at the reduced non-destructive detect interval and low maintenance cost. Fortunately, the neutron beam has a high penetrating capacity, which provides the advantage of using Bragg-edge transmission imaging to characterize the residual strain and microstructure inside large engineering components. In our study, ring shaped specimens of the axle were prepared. The neutron transmission imaging experiments were conducted at RADEN in J-PARC MLF under proposal Nos. 2022A0298 and 2023A0069. The obtained results reveal that the 0-5 mm area of the axle surface is compressive residual strain, while the core region is the combination of the tensile residual strain and the compressive residual strain. In the presentation, we will also analyze and compare the changes in residual strain and microstructure in defective S38C axles at various fatigue stages. We are expecting to employ pulsed neutron imaging data to assess the fatigue resistance of the axle.
Qin, T. Y.*; Hu, F. F.*; 徐 平光; Zhang, H.*; Zhou, L.*; Ao, N.*; Su, Y. H.; 菖蒲 敬久; Wu, S. C.*
no journal, ,
Gradient compressive residual stress with a depth of several millimeters exists in railway S38C hollow axles subject to surface induction hardening, which is a challenging problem for structural integrity assessment. To address this, the axial, hoop, and radial residual stress values inside the axles are measured by neutron diffraction technology. By integrating the limited neutron diffraction data, an innovative nodal stress based coordinate assignment (INSCA) approach was then proposed, to numerically reconstruct the global initial residual stress field in three dimensions for S38C axles. The comparison between simulations and experiments clearly show that approximately 515 MPa (axial), 710 MPa (hoop), and 43 MPa (radial) compressive residual stresses were retained underneath the induction hardened martensite layer, which also validates the newly-developed INSCA method. By including the measured axial- and hoop-direction residual stresses, the crack propagation behavior of railway S38C axles were investigated, in terms of fracture mechanics. It was clearly shown that the presence of compressive residual stress leads to a lower driving force of crack propagation, in terms of stress intensity factor range (
). Such smaller also indicates that this compressive residual stress can effectively prolong the service lifetime of high-speed railway axles subjected to induction hardening treatment.
