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伊藤 華苗; 山田 武*; 篠原 朗大*; 高田 慎一; 川北 至信
Journal of Physical Chemistry C, 125(39), p.21645 - 21652, 2021/10
被引用回数：6 パーセンタイル：29.65(Chemistry, Physical)The catalyst layer (CL) in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) plays a critical role in the performance of a PEFC. In this study, we investigate the water dynamics in the CL using quasielastic neutron scattering (QENS) and small-angle neutron scattering. The temperature dependence of the mean square displacement 
u
shows that the freezing of water does not occur at a melting temperature in the Nafion thin film of the CL, suggesting that the water is confined in a smaller region than 
15 
. The QENS measurements established three kinds of water in the CL: immobile water tightly connected to a sulfonic group, water in a fast mode assigned to free diffusion restricted in a sphere, and water in a slow mode described by a jump diffusion model. Assuming that these three modes were independent, the number of water molecules in each mode was estimated. On discussing the structure and dynamics elucidated in the study, we finally conclude that the coupled model of the fast and slow modes is plausible for describing the diffusion of water confined in the thin Nafion film of the CL.
長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.
JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10
JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB
2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。
末岡 茂; 郁芳 隋徹*; 長谷部 徳子*; 村上 雅紀*; 山田 隆二*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 田上 高広*
Journal of Asian Earth Sciences; X (Internet), 2, p.100011_1 - 100011_11, 2019/11
ジルコンフィッション・トラック(ZFT)熱年代により、茂住祐延断層沿いの熱異常検出を試みた。ZFT年代は110-73Ma、ZFT長は7.1-9.0
mを示し、これらを基にした熱史逆解析の結果から、約60Maと30-15Maの再加熱イベントが認定された。前者は約65Maの神岡鉱床の形成に伴う熱水活動を反映していると考えられる。後者は日本海拡大時の火成活動起原の加熱で、高温流体の滞留が介在している可能性が高い。
長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.
JAEA-Research 2019-002, 235 Pages, 2019/08
JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB
2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出され、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌等が生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することに対する懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。原子力機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：8 パーセンタイル：56.2(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
操上 広志; 北村 哲浩; 山田 進; 町田 昌彦
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05
福島環境中の放射性セシウムの移動に係る様々な時間・空間スケールの課題に対応するため、複数の数値モデルが準備された。本論文はいくつかのケーススタディとともに、環境中での放射性セシウムの移動に係る諸課題に対する原子力機構のモデル化アプローチの一部について記述する。
服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 小松 一生*; 山田 明寛*; 稲村 泰弘; 中谷 健; 瀬戸 雄介*; 永井 隆哉*; 内海 渉; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 780, p.55 - 67, 2015/04
被引用回数：75 パーセンタイル：99.01(Instruments & Instrumentation)PLANETは高温高圧実験に特化された飛行時間型の中性子ビームラインである。パルス中性子回折実験用に設計された大型の6軸型マルチアンビルプレスを用いることで定常的には高温高圧下約10GPa、2000Kでのデータ測定が可能性である。きれいなデータを取得するために、ビームラインには入射スリットと受光スリットが装備してあり、高圧アセンブリからの寄生散乱が除去可能である。
/=0.6%の高い分解能、0.2-8.4の広いデータ取得可能レンジおよび高い寄生散乱除去性能により、高温高圧下での結晶および液体の高精度な構造決定が可能となっている。
山田 進; 北村 哲浩; 操上 広志; 町田 昌彦
Proceedings of Joint International Conference on Mathematics and Computation, Supercomputing in Nuclear Applications and the Monte Carlo Method (M&C + SNA + MC 2015) (CD-ROM), 9 Pages, 2015/04
本発表は福島長期環境動態研究(F-TRACE)の一環として実施した2次元河川シミュレーションコードNays2Dの並列化に関する報告である。放射性セシウムは粒径の小さい土砂に吸着し、河川など流水の影響を受け土砂と一緒に移動する。そのため、河川による土砂の移動をシミュレーションすることでセシウムの振る舞いを予測することができる。河川の流れは地形の影響を大きく受けるため、詳細な土砂の堆積位置を知るためには2次元モデルのシミュレーションが必要になるが、計算量が多く広い範囲のシミュレーションを実施することが困難である。そこで、2次元河川シミュレーションコードNays2Dを並列化した。特筆すべき成果は、この並列化により、原子力機構のBX900を用いた並列計算で10倍以上の高速化を実現し、実際に、大柿ダム内の粘土の振る舞いのシミュレーションを実施し、現実的な時間でシミュレーションすることに成功したことである。この結果は、並列化により、現実的な時間で詳細な土砂の振る舞いを予測することが可能になったことを示しており、計算科学だけでなく、環境動態研究にも資する成果である。
Cs transport and accumulation in the Ogaki Dam of eastern Fukushima山田 進; 北村 哲浩; 操上 広志; 山口 正秋; Malins, A.; 町田 昌彦
Environmental Research Letters, 10(1), p.014013_1 - 014013_9, 2015/01
被引用回数：25 パーセンタイル：59.22(Environmental Sciences)本論文は福島長期環境動態研究(F-TRACE)の一環として実施した2次元河川シミュレーションコードNays2Dによる福島県の大柿ダムでの放射性セシウムの流動及び堆積分布予測に関する研究についての報告である。現状のシミュレーションコードでは放射性物質の移動は計算できないが、放射性セシウムは粘土のような粒径の小さい土砂に吸着しやすいことに着目し、土砂の移動を計算しそれを放射性セシウムの移動とみなすことにした。実際に、2013年9月の洪水時や平均的な洪水時の流量等を境界条件として用いて、大柿ダム内の土砂の流れのシミュレーションを原子力機構のBX900で実施し、土砂の移動を計算した。特筆すべき成果は、粒径の小さいシルト及び粘土の振る舞いはダムの排水口の高さに大きく依存しており、排水口の位置を高くすることでダム内にシルト及び粘土が多くとどまるようになることを示したことである。この結果は、ダムの水位を適切に調整することで下流への土砂に付着したセシウムの移動を防げる可能性があることを示しており、住民の被ばくの低減に資する成果である。
北村 哲浩; 操上 広志; 山口 正秋; 小田 好博; 齋藤 龍郎; 加藤 智子; 新里 忠史; 飯島 和毅; 佐藤 治夫; 油井 三和; et al.
Nuclear Science and Engineering, 179(1), p.104 - 118, 2015/01
被引用回数：8 パーセンタイル：56.13(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故に伴い環境に放出されその後地表に降下した放射性物質の分布を予測することは重要で、速やかに進めて行く必要がある。このような予測を行うために、放射性物質として特に放射性セシウムに着目し、現在複数の数理モデルを開発している。具体的には、土壌の表層流出に伴う放射性セシウムの移行については土壌流亡予測式を用いた流出解析、河川における核種移行については河川解析コードTODAM・iRICを用いた移行解析、河口域における土砂堆積については3次元解析コードROMS等を応用した堆積解析を行っている。また、セシウムと土壌の吸着メカニズムについては分子原子レベルの分子挙動計算法を用いた解析を開始しており、最終目標として吸着係数等の把握を目指している。
佐野 亜沙美; 服部 高典; 有馬 寛*; 山田 明寛*; 田幡 諭史*; 近藤 真弘*; 中村 昭浩*; 鍵 裕之*; 八木 健彦*
Review of Scientific Instruments, 85(11), p.113905_1 - 113905_8, 2014/11
被引用回数：43 パーセンタイル：84.25(Instruments & Instrumentation)飛行時間法による中性子高温高圧実験のための6軸型マルチアンビルプレス"圧姫"を開発した。プレスは6つの独立した油圧ラムにより中心の立方体空間に荷重をかける。MA6-6セルを用いた試験では9.3GPa, 2000Kまでの温度圧力発生を確認し、MA6-8を用いた試験では16GPa, 1273Kの温度圧力発生を確認した。6軸プレスはガイドブロックをもたないため、試料まわりに空間が確保できることが特徴である。このため入射スリットやラジアルコリメーター、中性子カメラといった周辺機器を試料の近くに置くことが可能となった。6軸プレスとコリメーター機器の組み合わせにより、ヒーターや圧力媒体からの寄生散乱を取り除くことができる。試料からの回折パターンのみを取得することができ、高温高圧下における結晶や液体の構造解析に有効である。
佐野 健二*; 山田 有紗*; 松井 明洋*; 辻 秀之*; 長谷川 伸; 澤田 真一; 前川 康成
Desalination, 324, p.34 - 36, 2013/09
被引用回数：3 パーセンタイル：14.26(Engineering, Chemical)逆浸透(RO)膜を用いた海水淡水化(脱塩)プロセスのエネルギーコスト削減には、脱塩プロセスにおけるRO膜への加圧エネルギー量の低減が必須である。そこで、電解質である高分子塩をグラフト鎖として導入した膜をRO膜と組合せた複合膜を用いることで、高分子塩の浸透圧による脱塩プロセスの加圧エネルギーの低減を試みた。脱塩処理速度の観点から、水透過速度の高いろ紙を基材に用いた。放射線グラフト重合法を用いてアクリル酸を導入したグラフト化ろ紙をRO膜と組合せた複合膜の水透過量のグラフト率依存性を調べたところ、グラフト率2.4%の複合膜で透過量が11%増加すること、及び、グラフト率を10%まで増加させるとろ紙の目詰まりにより透過量が減少することを見いだした。本実験では、高分子塩を含むグラフト鎖を複合膜中に導入することで、高分子塩の浸透圧により複合膜を介した水の透過量が増大していることから、本複合膜を用いたシステムにより従来のRO膜単体を用いた脱塩プロセスよりも加圧エネルギーが低減できることが示された。
浅森 浩一; 丹羽 正和; 花室 孝広; 山田 国見; 草野 友宏; 幕内 歩; 高取 亮一; 國分 陽子; 松原 章浩; 石丸 恒存; et al.
JAEA-Research 2012-024, 132 Pages, 2012/09
JAEA-Research-2012-024.pdf:15.68MB
本報は、深地層の科学的研究のうち、「地質環境の長期安定性に関する研究」について、第2期中期計画期間(平成22年度平成26年度)の2年目である平成23年度に実施した研究開発にかかわる成果を取りまとめたものである。第2期中期計画期間においても第1期中期計画に引き続き、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針などの検討・策定に研究成果を反映できるよう、(1)概要調査などに必要となる、自然現象に関する過去の記録や現在の状況を調査するための体系的な技術の整備(調査技術の開発・体系化)、(2)変動シナリオを考慮した安全評価の基盤となる、将来の自然現象に伴う地質環境の変化を予測・評価するための手法の整備(長期予測・影響評価モデルの開発)のほか、(3)最先端の分析装置などを用いた放射年代測定や鍵層の高分解能同定法などによる編年技術の高度化(年代測定技術の開発)を進めている。本報では、それぞれの研究分野にかかわる科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果及び今後の課題などについて述べる。
山田 智*; 迫田 晃弘; 石森 有
JAEA-Research 2012-015, 32 Pages, 2012/07
JAEA-Research-2012-015.pdf:9.25MB
鳥取大学農学部と日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターは、農地土壌等における環境修復技術開発として、植物を利用した浄化手法(ファイトレメディエーション)について検討している。平成23年度は、フィールドでの実証試験に供しうる有望な植物種を2、3種程度選定するため、水耕栽培によるスクリーニング試験を実施した。供試植物種は好塩性植物を中心に選定した。栽培や収穫に手間のかからないこと、回復後に農作の妨害をしないことなどに留意した。苗を一定期間栽培した後、安定同位体の
Cs又は
Srで試験した。原則、試験開始後2週間目に採取し、器官ごとにK, Ca, Mg, Sr, Csを測定した。総合的に判断して、今回の試験範囲で最も適した植物種はツルナとアイスプラントであると結論した。Cs, Srともにおもに茎葉に集積するほか、表層近くに根を張り匍匐して株が大きくなることから、表層土壌の汚染物質除去に適している。効果的な適用には、吸収と分配の生育時期による変化、植物の成長特性、根の分布などについてフィールドでの調査が必要である。これらを踏まえて、適用可能性にかかわる試験計画を立案した。
Pb
Sr
CuO
平賀 晴弘*; 林 陽一郎*; 脇本 秀一; 武田 全康; 加倉井 和久; 足立 匡*; 小池 洋二*; 山田 幾也*; 宮崎 正範*; 平石 雅俊*; et al.
Physical Review B, 81(14), p.144501_1 - 144501_6, 2010/04
被引用回数：15 パーセンタイル：55.02(Materials Science, Multidisciplinary)Spin correlations in the overdoped region of BiPbSrCuO have been explored with Fe-doped single crystals characterized by neutron scattering, muon-spin-rotation spectroscopy, and magnetic-susceptibility measurements. The incommensurability 
is unexpectedly large (0.2 r.l.u.), as compared with the overdoped La
Sr
CuO
. However, this large is close to the hole concentration 
. While our findings in Fe-doped BiPbSrCuO support the commonality of incommensurate spin correlations in high-
cuprate superconductors, they also suggest that the magnetic response might be dominated by a distinct mechanism in the overdoped region.
渕崎 員弘*; 長谷 高貴*; 山田 明寛*; 浜谷 望*; 片山 芳則; 舟越 賢一*
Journal of Chemical Physics, 130(12), p.121101_1 - 121101_4, 2009/03
被引用回数：20 パーセンタイル：57.42(Chemistry, Physical)常圧ではSnI四面体分子からなるヨウ化錫の放射光X線回折その場観察測定を行い、融解曲線の傾きが急激に変化する1.5GPaを境として、液体に二つの異なった構造があることを明らかにした。この発見は、元素だけでなく、一般の化合物においても、熱力学的に安定な不規則構造の多形が存在する証拠を与えるものである。既に発見されている2つの非晶質構造を含む、擬2元正則液体モデルに基づいて考えられる相図を提案する。分子動力学シミュレーションによって、隣あう2つの分子間において、頂点と底面を向かい合わせた配置が、低圧液体相から高圧液体相への転移に重要な役割を果たしていることが示唆された。
杉田 明宏; 横山 啓一; 山田 秀尚; 井上 典洋*; 青山 誠; 山川 考一
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(1), p.226 - 228, 2007/01
被引用回数：7 パーセンタイル：30.11(Physics, Applied)非同軸差周波混合(DFM)による広帯域中赤外光(MIR)レーザーパルスの発生について報告した。AgGaS
結晶による非同軸位相整合を用いてチタンサファイアレーザーからの2つの波長の異なるフェムト秒レーザーパルスを混合させた。この結果、発生させたMIRパルスの相対帯域は中心波長の23%であることを観測し、これまでのほかの報告に比べ最も広い帯域であった。また、この方法においてタイプ2結晶を用いるより、タイプ1結晶を用いた方が位相整合条件範囲が広いことを見いだした。
Sr
CuO
revealed by SR石田 憲二*; 髭本 亘; 大石 一城; 幸田 章宏*; 佐藤 宏樹*; 門野 良典*; 藤田 全基*; 山田 和芳*
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.526 - 528, 2006/10
We have performed transverse field muon spin rotation experiments on a single-crystal LaSrCuO, which is close to the critical value 
, in the field range from 1 to 60 kOe in order to investigate the relation between magnetism and superconductivity in an underdoped high- superconductor. The measured sample shows evidence of static magnetism at 
4 K, far below the superconducting transition temperature = 17 K. We measured the shift and the linewidth of the fast-Fourier transform (FFT) spectra obtained in a high field of 60 kOe, both of which are dominated by Cu-3d spins. The temperature dependences of the shift and the linewidth indicate the development of modulated staggered correlations below 100 K. We conclude that the static staggered correlations coexist with superconductivity far below .
) and Cs(7
) by femtosecond laser pulses山田 秀尚; 横山 啓一; 寺西 慶哲*; 杉田 明宏; 白井 稔三*; 青山 誠; 赤羽 温; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.
Physical Review A, 72(6), p.063404_1 - 063404_5, 2005/12
被引用回数：6 パーセンタイル：31.21(Optics)量子制御による近接準位の超高速で精確な選択の実証を報告している。波形整形器で位相ロックされたフェムト秒パルス対を作り、これによってセシウム原子を基底状態からCs(7)及びCs(7)状態へ二光子吸収によって励起させているそれぞれのスピン-軌道状態からの蛍光検出によって、励起状態のポピュレーションを測定している。パルス対の位相差を制御することによって、精確な超高速選択が達成されている。パルスペアの遅延時間400フェムト秒以内の条件において、選択比の最小に対する最大の比は1000を超えている。
LaCe
CuO
門野 良典*; 大石 一城; 幸田 章宏*; Saha, S. R.*; 髭本 亘; 藤田 全基*; 山田 和芳*
Journal of the Physical Society of Japan, 74(10), p.2806 - 2812, 2005/10
被引用回数：9 パーセンタイル：51.09(Physics, Multidisciplinary)最近大型単結晶試料の育成が可能になった電子ドープ系銅酸化物超伝導体PrLaCeCuO(PLCCO)の
及び
の試料について、
でミュオンナイトシフトの増大を観測した。ミュオンの超微細構造は結晶軸によらず面内方向の磁化率に比例し、おもにPrイオンからの寄与と考えられる。さらにこのシフトは超伝導転移とともに大きく変化することも判明した。における中性子回折実験より超伝導と強く相関する磁場誘起磁性(CuO
面の弱い反強磁性)が見いだされているが、今回観測されたナイトシフトの変化は、このCuO面の弱い反強磁性を、Pr-Cu間の交換相互作用を通してミュオンが観測していると考えられる。またこれらの磁場誘起磁性は、外部磁場の大小にかかわらず試料全体積にわたって均一に分布していることがSRスペクトルから結論されることから、特に低磁場の結果はこの磁場誘起磁性が磁束コアに局在していないことを示唆している。
