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論文

Robustness of ferromagnetism in van der Waals magnet Fe$$_3$$GeTe$$_2$$ to hydrostatic pressure

Wang, Y.*; Zeng, X.-T.*; Li, B.*; Su, C.*; 服部 高典; Sheng, X.-L.*; Jin, W.*

Chinese Physics B, 34(4), p.046203_1 - 046203_6, 2025/03

https://doi.org/10.1088/1674-1056/adb26f
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

二次元ファンデルワールス強磁性体Fe$$_3$$GeTe$$_2$$(FGT)は、その高いキュリー温度、容易な調整性、空気中での優れた構造安定性から、スピントロニクスデバイスへの応用に大きな可能性を秘めている。理論的研究により、外部パラメータとしての圧力が強磁性特性に大きく影響することが示されている。本研究では、5GPaまでの高圧中性子粉末回折(NPD)実験を行い、FGTの静水圧による構造及び磁気特性の変化を調べた。NPDデータは、静水圧による見かけ上の抑制にもかかわらず、FGTにおける強磁性の頑健性を明らかにした。圧力が0から5GPaまで増加すると、キュリー温度は225(5)Kから175(5)Kまで単調減少し、Feの秩序モーメントが劇的に抑制されることがわかった。圧力による構造相転移は5GPaまで観測されなかったが、結合長と結合角の変化を定量的に解析した結果、交換相互作用が大きく変化していることがわかった。

論文

Imaging Josephson vortices on curved junctions

藤澤 唯太*; Krishnadas, A*; Nakamura, Tomonori*; Hsu, C.-H.*; Smith, B. R. M.*; Pardo-Almanza, M*; Hiyane, Hoshu*; 永井 佑紀; 町田 理*; 岡田 佳憲*

Physical Review B, 110(22), p.224511_1 - 224511_5, 2024/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.224511
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

エキゾチックな超伝導体の超伝導磁束の振る舞いを明らかにすることは、今後のデバイス開発にとって重要である。超伝導体LiTi$$_{2}$$O$$_{4}$$(111)の薄膜を作製し、磁場中での電子状態を走査型トンネル顕微鏡によって観測した。その際、接合部分の曲率に応じて超伝導磁束の状態が大きく変化することがわかった。そして、その変化は理論計算によっても確かめられた。この結果は、Josephson磁束を実験的な構造変化によってコントロールできる可能性を示唆しており、今後の新たなデバイス開発において重要な結果となるだろう。

論文

Fluorous and organic extraction systems; A Comparison from the perspectives of coordination structures, interfaces, and bulk extraction phases

上田 祐生; Micheau, C.; 阿久津 和宏*; 徳永 紘平; 山田 雅子*; 山田 悟史*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平

Langmuir, 40(46), p.24257 - 24271, 2024/11

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c02268
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

本研究では、パーフルオロヘキサン中のフルオラスリン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、n-ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる類似の有機抽出系と比較して、より高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオンの抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と相関させた。拡張X線吸収微細構造、中性子反射率測定、中性子小角散乱により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所配位構造、界面における抽出剤分子の蓄積、バルク抽出相における抽出剤分子の構造が明らかになった。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり蓄積しなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も残存した。一方、有機抽出系では、二量体のみが形成された。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測している。特に、フルオラス相中のZr(IV)濃度が増加しても凝集体の大きさはほとんど変化せず、これはフルオラス抽出系で相分離が起こらないことと密接に関係していると考えられる。

論文

Gradient residual stress and fatigue life prediction of induction hardened carbon steel S38C axles; Experiment and simulation

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.*

International Journal of Fatigue, 185, p.108336_1 - 108336_13, 2024/08

https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2024.108336
 被引用回数：8 パーセンタイル：94.71(Engineering, Mechanical)

Gradient distribution of triaxial residual stresses to a depth of several millimeters is retained in middle carbon steel S38C axles after high-frequency induction hardening, which has become a critical concern for fatigue structural integrity. To address this, the axial, hoop, and radial gradient residual strains inside the axles were measured for the first time by advanced neutron diffraction. The SIGINI Fortran subroutine was then adopted to reconstruct the global initial residual stress field from the measured data. Experimental and simulation results show that residual stresses of about -520 MPa (axial), -710 MPa (hoop), and -40 MPa (radial) residual stress were retained below the axle surface. Subsequently, the fatigue crack propagation behavior of S38C axles was numerically investigated in the framework of fracture mechanics. The calculated results clearly show that the compressive residual stresses at a depth of 0?3 mm from the axle surface lead to a low crack growth driving force, and that fatigue cracks do not propagate as long as the crack depth is less than 3.7 mm for hollow S38C axles. These results further indicate that the maximum defect size allowed in routine inspections is acceptable from a safety and economic point of view. Accurate measurement and characterization of the global gradient residual stress field through experiments and simulations can provide an important reference for optimizing the mileage intervals of nondestructive testing (NDT) of surface defects in these surface-strengthened railway axles.

論文

"Invisible" radioactive cesium atoms revealed; Pollucite inclusion in cesium-rich microparticles (CsMPs) from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

宮崎 加奈子*; 武原 政人*; 蓑毛 健太*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 斉藤 拓巳*; 大貫 敏彦*; 高野 公秀; 塩津 弘之; et al.

Journal of Hazardous Materials, 470(15), p.134104_1 - 134104_11, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134104
 被引用回数：1 パーセンタイル：36.75(Engineering, Environmental)

Radioactive Cs contamination has been one of the central issues in Fukushima and other legacy sites; however, atomic-scale characterization of radioactive Cs has never been successful. Here we report, for the first time, the direct imaging of radioactive Cs atoms using high-resolution high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy. As inclusions in Cs-rich microparticles, 27-36 wt.% of Cs (as Cs$$_{2}$$O) occurs in a type of zeolite called pollucite. The normalized formula for pollucite are expressed as (Cs,K,Ba)$$_{2.2}$$(Fe$$_{0.84}$$,Zn$$_{0.84}$$,X$$_{0.5}$$)$$_{2.2}$$Si$$_{4.1}$$O$$_{12}$$, (Cs,K,Ba)$$_{1.5}$$(Fe$$_{0.66}$$Zn$$_{0.32}$$X$$_{0.6}$$)$$_{1.6}$$Si$$_{4.6}$$O$$_{12}$$, and (Cs,K,Ba)$$_{1.7}$$(Fe$$_{0.60}$$Zn$$_{0.32}$$X$$_{1.0}$$)$$_{1.9}$$Si$$_{4.4}$$O$$_{12}$$ after normalization with 12 oxygen atoms (X includes other trace cations; Ti, Mn, Rb, Zr, Mo, and Sn). Atomic-resolution image of radioactive Cs atoms are obtained when viewing along the [111] zone axis, a view supported by image simulations using the multi-slice method. The occurrence of pollucite indicates that locally enriched Cs reacted with siliceous substances during meltdowns, presumably through hydrothermal reactions. In case of predominant occurrence of pollucite in debris, incorporation in pollucite structure retards leaching of radioactive Cs. Still, the atomic-resolution imaging of radioactive Cs is an important advance for better understanding the fate of radioactive Cs inside and outside of damaged reactors during severe accidents like Fukushima Daiichi.

論文

Organization of malonamides from the interface to the organic bulk phase

Micheau, C.; 上田 祐生; 元川 竜平; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 山田 雅子*; Moussaoui, S. A.*; Makombe, E.*; Meyer, D.*; Berthon, L.*; et al.

Journal of Molecular Liquids, 401, p.124372_1 - 124372_12, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124372
 被引用回数：2 パーセンタイル：65.57(Chemistry, Physical)

Supramolecular organization of amphiphilic extractant molecules is involved in metal cation selectivity and separation kinetics during solvent extraction. The relationship between extractant associates/aggregates formed in the organic bulk phase and at the liquid-liquid interface is poorly understood even though it affects the extraction mechanism. The nanoscopic structures of the extraction systems N,N,N',N'-tetrahexylmalonamide (THMA) in toluene and N,N'-dibutyl-N,N'-dimethyl-2-tetradecylmalonamide (DBMA) in n-heptane, used for either Pd(II) or Nd(III) selective extraction from an acidic aqueous phase, were examined. These systems present markedly different affinity for Pd(II) and Nd(III), and extraction kinetics. Extractant organization in the organic bulk phase and at the interface were compared by small-angle X-ray scattering, interfacial tension, and neutron reflectivity. THMA in toluene forms small associates in the organic bulk phase and accumulates in a diffuse layer at the interface, decreasing Pd(II) coordination probability and resulting in slow extraction. DBMA in n-heptane forms large aggregates and a compact, dense interfacial layer, resulting in rapid Pd(II) and Nd(III) extraction. Thus, Pd(II) extraction is driven by interfacial coordination alone, whereas the incorporation of Nd(III) into the core of large aggregates governs Nd(III) extraction in the interfacial layer. These results suggest that the interface should be described as a nanoscale interphase containing a high extractant concentration compared with the organic bulk phase.

論文

Petrophysical properties of representative geological rocks encountered in carbon storage and utilization

Hu, Q.*; Wang, Q. M.*; Zhang, T.*; Zhao, C.*; Iltaf, K. H.*; Liu, S. Q.*; 深津 勇太

Energy Reports (Internet), 9, p.3661 - 3682, 2023/12

https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.02.020
 被引用回数：10 パーセンタイル：66.70(Energy & Fuels)

This study evaluates petrophysical properties of representative geological rocks in the context of injectivity, storage space, and caprock integrity for effective utilization and long-term storage of carbon dioxide. A total of 10 geological rocks were selected as representative storage media for consideration as saline aquifers & depleted oil and gas reservoirs, basalts, and cap rocks, as well as utilization in organic-rich shale and coal seams. An integrated suite of laboratory tests, including liquid immersion porosimetry, gas expansion porosimetry, grain size distribution, mercury intrusion porosimetry, and gas diffusion, were performed on these various rock samples. The results exhibit a disparity of petrophysical properties among two broad groups of rocks: rocks selected for possible storage of CO$$_{2}$$ have porosities of $$sim$$10-25%, permeabilities of $$sim$$10$$^{-16}$$-10$$^{-13}$$ m$$^{2}$$, $$mu$$m-sized pore-throat size distribution, and mostly good pore connectivity; in contrast, the potential caprocks have porosities of $$sim$$0.5-5%, permeabilities of $$sim$$10$$^{-20}$$-10$$^{-18}$$ m$$^{2}$$, pore throat sizes of $$<$$50 nm, and probably poorly connected pore networks. An understanding of the measured facets of pore structure and contribution of fractures is also critical in the context of different testing principles and data interpretation of petrophysical analyses, as well as observational scales in the laboratory and field, and therefore reliable confidence of CO$$_{2}$$ storage and utilization performance. Our work further illustrates the controlling influence of grain size distribution and geological processes on pore size distribution and pore connectivity for a wide range of rock types and lithologies, and particularly presents the extent and behavior of CO$$_{2}$$ gas diffusion with a custom-designed apparatus for a holistic understanding of various petrophysical attributes of widely different geological rocks.

論文

Extraction of $$^{99}$$Mo hot atoms made by a neutron capture method from $$alpha$$-MoO$$_{3}$$ to water

Quach, N. M.*; Ngo, M. C.*; Yang, Y.*; Nguyen, T. B.*; Nguyen, V. T.*; 藤田 善貴; Do, T. M. D.*; 中山 忠親*; 鈴木 達也*; 末松 久幸*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 332(10), p.4057 - 4064, 2023/10

https://doi.org/10.1007/s10967-023-09125-7
 被引用回数：4 パーセンタイル：62.75(Chemistry, Analytical)

テクネチウム-99m($$^{99m}$$Tc)は世界で最も広く使用されている医療用ラジオアイソトープであり、モリブデン-99($$^{99}$$Mo)から生成される。核不拡散の観点から中性子放射化法による$$^{99}$$Mo生成は核分裂由来の$$^{99}$$Moの代替法として注目を集めているが、$$^{99}$$Mo比放射能が極めて低いという欠点が存在する。本研究では、$$^{99}$$Mo抽出による比放射能向上を目的に、照射ターゲットとしてポーラス$$alpha$$-MoO$$_{3}$$ワイヤーを準備した。ポーラス$$alpha$$-MoO$$_{3}$$ワイヤーは、2段階の加熱手順によって金属Moワイヤーから調製する。中性子照射後のポーラス$$alpha$$-MoO$$_{3}$$ワイヤーおよび抽出に用いた水の放射能測定と同位体測定から$$^{99}$$Moのホットアトム効果を確認した。また、ポーラス$$alpha$$-MoO$$_{3}$$ワイヤーと市販の$$alpha$$-MoO$$_{3}$$粉末での$$^{99}$$Mo抽出率を比較した結果、同等の抽出率が得られた。

論文

Interlaboratory comparison of electron paramagnetic resonance tooth enamel dosimetry with investigations of the dose responses of the standard samples

豊田 新*; 井上 一彦*; 山口 一郎*; 星 正治*; 廣田 誠子*; 岡 壽崇; 島崎 達也*; 水野 秀之*; 谷 篤史*; 保田 浩志*; et al.

Radiation Protection Dosimetry, 199(14), p.1557 - 1564, 2023/09

https://doi.org/10.1093/rpd/ncad150
 被引用回数：1 パーセンタイル：25.62(Environmental Sciences)

EPR(electron paramagnetic resonance, electron spin resonance (ESR)ともいう)線量計測法の汎用性評価のため、相互比較試験を行った。線量を推定するために必要な、数十から数百mGyの線量を与えた標準試料は、各参加機関が作成した。同様にして作成した試料に未知線量を与えたものとあわせた試料セットを測定した後、他の参加機関に送り、また、他の参加機関が作成した別の試料セットを測定するということを繰り返した。既知線量の試料で作成した検量線の傾きには若干の差が見られるが、未知線量試料の測定値の差は系統的であり、測定値ではなく試料に起因するところが大きいことが示唆された。詳細な解析結果も報告する予定である。

論文

$$beta$$-MoO$$_{3}$$ whiskers in $$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tc radioisotope production and $$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tc extraction using hot atoms

Ngo, M. C.*; 藤田 善貴; 鈴木 達也*; Do, T. M. D.*; 関 美沙紀; 中山 忠親*; 新原 晧一*; 末松 久幸*

Inorganic Chemistry, 62(32), p.13140 - 13147, 2023/08

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c02125
 被引用回数：5 パーセンタイル：54.36(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

テクネチウム-99m($$^{rm 99m}$$Tc)は放射性医薬品として最も用いられるラジオアイソトープである。$$^{rm 99m}$$Tcは$$^{99}$$Moの娘核種であり、$$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tcの生成には核分裂(n, f)法と中性子捕獲(n, $$gamma$$)法が存在する。この内、(n, f)法は世界の生産量の約90%で使用されているが、高濃縮ウランの使用、高放射性廃棄物の発生、核不拡散の観点からも問題となっている。そこで、(n, $$gamma$$)法は、(n, f)法の代替法として開発が進められている。本研究では、熱蒸着法で作製した$$beta$$-MoO$$_{3}$$ウィスカーと$$alpha$$-MoO$$_{3}$$粒子を中性子照射して$$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tcを生成し、水に分散させることで$$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tcを抽出した。その結果、$$alpha$$-MoO$$_{3}$$と比較して、$$beta$$-MoO$$_{3}$$ウィスカーでは高い$$^{99}$$Mo抽出率が得られた。また、水に溶解した$$^{98}$$Mo濃度を比較した結果、サンプルから$$^{99}$$Moが水に移動するホットアトム効果を$$beta$$-MoO$$_{3}$$ウィスカーではより顕著に示した。本研究は、中性子捕捉法の照射ターゲットとして$$beta$$-MoO$$_{3}$$の使用を初めて実証したものであり、$$beta$$-MoO$$_{3}$$は、中性子捕捉によって$$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tcを生成し、水による放射性同位体抽出するための有望な照射ターゲットになると期待される。

論文

Occurrence of radioactive cesium-rich micro-particles (CsMPs) in a school building located 2.8 km south-west of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

笛田 和希*; 小宮 樹*; 蓑毛 健太*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 塩津 弘之; 大貫 敏彦*; Grambow, B.*; Law, G. T. W.*; et al.

Chemosphere, 328, p.138566_1 - 138566_12, 2023/07

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138566
 被引用回数：5 パーセンタイル：53.21(Environmental Sciences)

Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) derived radioactive Cs-rich microparticles (CsMPs) present a potential health risk through inhalation. Despite their occurrence in indoor environments impacted by the FDNPP accident, little is known about their prevalence. In this study, we quantitatively analyse the distribution and number of CsMPs in indoor dust samples collected from an elementary school located 2.8 km to the southwest of FDNPP. The school had remained untouched until 2016. Then, using a modified version of the autoradiography based "quantifying CsMPs (mQCP) method," we collected samples and determined the number of CsMPs and Cs radioactive fraction (RF) values of the microparticles (defined as total Cs activity from CsMPs / bulk Cs activity of entire sample). The numbers of CsMPs were determined to be 653 - 2570 particles/g and 296 - 1273 particles/g on the first and second floors of the school, respectively. The corresponding RFs ranged between 6.85 - 38.9 % and 4.48 - 6.61 %, respectively. The number of CsMPs and RF values in additional outdoor samples near the school building were and 23 - 63 particles/g and 1.14 - 1.61 %, respectively. The CsMPs were most abundant on the School's first floor near to the entrance, and the relative abundance was high near to the stairs on the second floor, indicating a likely CsMP dispersion path through the building. Additional wetting of the indoor samples combined with autoradiography revealed that indoor dusts had a distinct absence of intrinsic, soluble Cs species like CsOH. Combined, the results indicate that a significant amount of poorly soluble CsMPs were likely contained in initial radioactive airmass plumes from the FDNPP and that the microparticles could penetrate buildings. Clean-up plans for buildings / residential areas impacted by CsMP containing plumes, and monitoring of areas re-opened to the public, should take account of CsMPs in dusts.

論文

Corrosion fatigue crack growth behavior of a structurally gradient steel for high-speed railway axles

Ao, N.*; Zhang, H.*; Xu, H. H.*; Wu, S. C.*; Liu, D.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Kang, Q. H.*; Kang, G. Z.*

Engineering Fracture Mechanics, 281, p.109166_1 - 109166_14, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2023.109166
 被引用回数：12 パーセンタイル：83.88(Mechanics)

Considering the complex service environments that high-speed railway axles are subjected to, the fatigue crack growth (FCG) behavior of a structurally gradient axle steel with different pre-crack depths both in air and corrosive medium was investigated at a frequency of 5 Hz. The results indicated that in the high $$Delta$$$$K$$ region, FCG rate was dramatically accelerated by corrosion, but the gap narrows as $$Delta$$$$K$$ decreased. The accelerated corrosion FCG rate was a comprehensive result of the acceleration effect of the anodic dissolution, hydrogen-enhanced localized plasticity and the retardation effect of corrosion-induced crack-tip blunting. Despite the fact that the corrosion resistance gradually decreased as the pre-crack depth increased, the FCG rate in the corrosive medium gradually decreased. This was because fatigue loading played a more important role than corrosion in accelerating the corrosion FCG rate.

論文

Pore connectivity influences mass transport in natural rocks; Pore structure, gas diffusion and batch sorption studies

Yuan, X.*; Hu, Q.*; Lin, X.*; Zhao, C.*; Wang, Q.*; 舘 幸男; 深津 勇太; 濱本 昌一郎*; Siitari-Kauppi, M.*; Li, X.*

Journal of Hydrology, 618, p.129172_1 - 129172_15, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129172
 被引用回数：5 パーセンタイル：52.36(Engineering, Civil)

Mass transport in geomedia as influenced by the pore structure is an important phenomenon. Six rocks (granodiorite, limestone, two chalks, mudstone, and dolostone) with different extents of heterogeneity at six different particle sizes were studied to describe the effects of pore connectivity on mass transport. The multiple methods applied were porosity measurement, gas diffusion test, and batch sorption test of multiple ions. Porosity measurement results reveal that with decreasing particle sizes, the effective porosities for the "heterogenous" group (granodiorite and limestone) increase, whereas the porosities of "homogeneous" group (chalks, mudstone, and dolostone) roughly remain constant. Gas diffusion results show that the intraparticle gas diffusion coefficient among these two groups, varying in the magnitude of 10$$^{-8}$$ to 10$$^{-6}$$ m$$^{2}$$/s. The batch sorption work displays a different affinity of these rocks for tracers, which are related to their mineral components. For granodiorite, mudstone, and dolostone, the adsorption capacity increases as the particle size decreases, due to higher specific surface area in smaller particle-size. In general, this integrated research of grain size distribution, rock porosity, intraparticle diffusivity, and ionic sorption capacity gives insights into the pore connectivity effect on both gas diffusion and chemical transport behaviors for different lithologies and/or different particle sizes.

論文

Deuterated malonamide synthesis for fundamental research on solvent extraction systems

Micheau, C.; 上田 祐生; 阿久津 和宏*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平

Solvent Extraction and Ion Exchange, 41(2), p.221 - 240, 2023/02

https://doi.org/10.1080/07366299.2023.2166351
 被引用回数：4 パーセンタイル：43.72(Chemistry, Multidisciplinary)

Malonamide derivatives, which are among the most extensively investigated extractants in solvent extraction of lanthanoids, actinides, and platinum group metal ions, were deuterated by using Pd/C and Rh/C catalysts with a D$$_{2}$$O/2-propanol mixture. This method enables to replace the hydrogen atoms by deuterium atoms in the malonamide chemical structure with a controllable deuteration rate. The maximum rate reaches 75 percent approximately, determined by nuclear magnetic resonance (NMR) and electrospray ionization mass spectrometry. In addition, it has been demonstrated that extraction behavior of the malonamide molecules remains unchanged after the deuteration procedure. Deuterated malonamides should be a powerful tool for fundamental researches on solvent extraction systems, in particular, for structural analysis of the organic phases. The large difference in the neutron scattering cross-section between hydrogen and deuterium leads to a large difference in neutron scattering length density of the malonamide derivatives before and after the deuteration reaction. Therefore, using deuterated malonamides in small-angle neutron scattering and neutron reflectivity studies could give access to the nanoscopic structure of the specific solute species in the bulk organic phase and at the liquid-liquid interface, respectively. This deuteration method could become a general one and be extended to a wide variety of extractant molecules. In this way this work contributes to the development of the fundamental researches in solvent extraction systems.

論文

Radiochemical research for the advancement of $$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tc generator by (n, $$gamma$$) method, 4

藤田 善貴; 関 美沙紀; Ngo, M. C.*; Do, T. M. D.*; Hu, X.*; Yang, Y.*; 武内 伴照; 中野 寛子; 藤原 靖幸*; 吉永 尚生*; et al.

KURNS Progress Report 2021, P. 118, 2022/07

https://www.rri.kyoto-u.ac.jp/PUB/report/PR/ProgRep2021/ProgressReport2021_online.pdf#page=134

核セキュリティ等の観点から放射化法((n,$$gamma$$)法)による$$^{99}$$Mo製造の研究開発が進められている。この方法を$$^{99}$$Mo/$$^{rm 99m}$$Tcジェネレータに適応するためには、Mo吸着材として用いられるアルミナ(Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)の特性改善が不可欠である。これまで、開発したAl$$_{2}$$O$$_{3}$$試料から得られる$$^{rm 99m}$$Tc溶液の品質を評価してきたが、溶液中への$$^{99}$$Mo脱離が課題だった。本研究では、市販のジェネレータを模した形状のカラムにAl$$_{2}$$O$$_{3}$$試料を充填し、$$^{99}$$Mo脱離低減のためのいくつかの措置を施して$$^{rm 99m}$$Tc溶液の品質を評価した。以前実施した、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$試料をMo溶液に浸漬させる静的吸着の条件と比較した結果、Mo溶液をAl$$_{2}$$O$$_{3}$$カラムに流す動的吸着の適用、Mo溶液の高濃度化、Mo添加量の低減により$$^{99}$$Mo脱離量が大幅に改善された。したがって、吸着方法および吸着条件の最適化による品質向上の可能性が示唆された。今後、本結果に基づきカラム形状およびMo吸着条件の最適化を図る。

論文

Volatilization of B$$_{4}$$C control rods in Fukushima Daiichi nuclear reactors during meltdown; B-Li isotopic signatures in cesium-rich microparticles

笛田 和希*; 高見 龍*; 蓑毛 健太*; 諸岡 和也*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 斉藤 拓巳*; 塩津 弘之; 大貫 敏彦*; et al.

Journal of Hazardous Materials, 428, p.128214_1 - 128214_10, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128214
 被引用回数：12 パーセンタイル：67.88(Engineering, Environmental)

Boron carbide control rods remain in the fuel debris of the damaged reactors in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, potentially preventing re-criticality; however, the state and stability of the control rods remain unknown. Sensitive high-resolution ion microprobe analyses have revealed B-Li isotopic signatures in radioactive Cs-rich microparticles (CsMPs) that formed by volatilization and condensation of Si-oxides during the meltdowns. The CsMPs contain 1518-6733 mg kg$$^{-1}$$ of $$^{10+11}$$B and 11.99-1213 mg kg$$^{-1}$$ of Li. The $$^{11}$$B/$$^{10}$$B (4.15-4.21) and $$^{7}$$Li/$$^{6}$$Li (213-406) isotopic ratios are greater than natural abundances ($$sim$$4.05 and $$sim$$12.5, respectively), indicating that $$^{10}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li reactions occurred in B$$_{4}$$C prior to the meltdowns. The total amount of B released with CsMPs was estimated to be 0.024-62 g, suggesting that essentially all B remains in reactor Units 2 and/or 3 and is enough to prevent re-criticality; however, the heterogeneous distribution of B needs to be considered during decommissioning.

論文

Mechanisms responsible for adsorption of molybdate ions on alumina for the production of medical radioisotopes

藤田 善貴; 新関 智丈*; 福光 延吉*; 有賀 克彦*; 山内 悠輔*; Malgras, V.*; Kaneti, Y. V.*; Liu, C.-H.*; 籏野 健太郎*; 末松 久幸*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 95(1), p.129 - 137, 2022/01

https://doi.org/10.1246/bcsj.20210249
 被引用回数：10 パーセンタイル：61.73(Chemistry, Multidisciplinary)

本研究では、異なるpHの様々なモリブデン酸イオン種を含む溶液に浸したアルミナの各種表面分析(FTIR, XPS,ラマン分光法)により、アルミナへのモリブデン酸イオンの吸着メカニズムを考察した。得られた結果は、モリブデン酸イオンを含む酸性溶液にアルミナを浸すと、表面に存在するヒドロキシル基が除去されて正に帯電したサイトが生成され、モリブデン酸イオン(MoO$$_{4}$$$$^{2-}$$またはAlMo$$_{6}$$O$$_{24}$$H$$_{6}$$$$^{3-}$$)が静電相互作用によって吸着されることを示した。アルミナは酸性溶液にわずかに溶解してAlMo$$_{6}$$O$$_{24}$$H$$_{6}$$$$^{3-}$$を形成し、これはMoO$$_{4}$$$$^{2-}$$よりも容易に脱離する。さらに、アルミナ表面を多くの-OH基で濃縮し、Mo溶液を最適化してアルミナへMoO$$_{4}$$$$^{2-}$$としてモリブデン酸イオンを吸着させることで、アルミナのMo吸着および脱離特性を向上できる可能性が示唆された。これらの発見は、医療用放射性同位体($$^{99}$$Mo/$$^{99m}$$Tc)ジェネレータ用の、より効率的で安定したアルミナベースのMo吸着剤の開発に貢献できる。

論文

Study of the axial $$U(1)$$ anomaly at high temperature with lattice chiral fermions

青木 慎也*; 青木 保道*; Cossu, G.*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; 金児 隆志*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Physical Review D, 103(7), p.074506_1 - 074506_18, 2021/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.074506
 被引用回数：26 パーセンタイル：84.64(Astronomy & Astrophysics)

本研究では、格子QCDシミュレーションを用いて190-330MeVの温度領域における2フレーバーQCDの軸性$$U(1)$$アノマリーの性質を調べる。厳密なカイラル対称性を保つための格子フェルミオンとして、メビウス・ドメインウォール・フェルミオンや再重みづけ法によって構成されるオーバーラップ・フェルミオンを採用する。格子間隔は先行研究より小さい0.07fm程度であり、有限体積効果を正しく制御するために複数の体積でシミュレーションを行う。測定量として、トポロジカル感受率,軸性$$U(1)$$感受率,メソン/バリオン相関関数における$$U(1)$$パートナー間の縮退などの振る舞いを見る。臨界温度以上のすべての結果は、軸性$$U(1)$$対称性の破れが統計誤差の範囲でゼロと無矛盾であることを示唆している。クォーク質量依存性の結果は、$$SU(2)_L times SU(2)_R$$カイラル対称性の破れと同程度に軸性$$U(1)$$対称性が回復していることを示唆している。

論文

Axial U(1) symmetry and mesonic correlators at high temperature in $$N_f=2$$ lattice QCD

鈴木 渓; 青木 慎也*; 青木 保道*; Cossu, G.*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*

Proceedings of Science (Internet), 363, p.178_1 - 178_7, 2020/08

https://doi.org/10.22323/1.363.0178

本研究では、$$N_f=2$$の動的なメビウス・ドメインウォール・フェルミオンを含む格子QCDの数値シミュレーションによって、QCDの高温相における軸性$$U(1)$$対称性、オーバーラップ・ディラック演算子のスペクトル、メソン相関関数に対する遮蔽質量、トポロジカル感受率などの物理量を調べた。これらの中でいくつかの物理量は(格子上の)カイラル対称性の僅かな破れに敏感であるため、そのような物理量に対してはメビウス・ドメインウォール・フェルミオンからオーバーラップ・フェルミオンへの再重みづけを行った。さらに、有限体積効果を検証するために複数の体積でのシミュレーションも行った。T=220MeV以上の高温領域におけるカイラル極限(クォーク質量がゼロの極限)近傍の結果は、軸性U(1)異常の強い抑制を示唆している。

論文

Symmetries of the light hadron spectrum in high temperature QCD

Rohrhofer, C.*; 青木 保道*; Cossu, G.*; 深谷 英則*; Gattringer, C.*; Glozman, L. Ya.*; 橋本 省二*; Lang, C. B.*; 鈴木 渓

Proceedings of Science (Internet), 363, p.227_1 - 227_7, 2020/08

https://doi.org/10.22323/1.363.0227

量子色力学(QCD)の高温領域における性質は、カイラル対称性に関するクロスオーバー温度近傍において劇的に変化し、これまでに$$U(1)_A$$感受率,トポロジカル感受率,メソンスペクトルなどの物理量が調べられてきた。加えて、そのような高温領域における(核子などの)バリオンスペクトルの性質は、そのパリティ二重項構造に関連して注目されてきた。本研究では、格子QCDの数値シミュレーションによって、バリオンスペクトルにおけるカイラル対称性や$$U(1)_A$$対称性について調べる。ここでは、2フレーバーの動的なドメインウォール・フェルミオンを含むゲージ配位を用いて、臨界温度以上の高温相における体積依存性やクォーク質量依存性を検証する。さらに、高温相の相関関数においてemergentに現れる$$SU(4)$$対称性や$$SU(2)_{CS}$$対称性について議論を行う。

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