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論文

Application of probabilistic fracture mechanics to reactor pressure vessel using PASCAL4 code

Lu, K.; 勝山 仁哉; Li, Y.; 吉村 忍*

Journal of Pressure Vessel Technology, 143(2), p.021505_1 - 021505_8, 2021/04

https://doi.org/10.1115/1.4048103
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.06(Engineering, Mechanical)

Probabilistic fracture mechanics (PFM) is considered to be a promising methodology in structural integrity assessments of pressure-boundary components in nuclear power plants since it can rationally represent the inherent probabilistic distributions for influence parameters without over-conservativeness. To strengthen the applicability of PFM methodology in Japan, Japan Atomic Energy Agency has developed a PFM analysis code PASCAL4 which enables the failure frequency evaluation of reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and thermal transients. PASCAL4 is expected to make a significant contribution to the probabilistic integrity assessment of Japanese RPVs. In this study, PFM analysis for a Japanese model RPV in a pressurized water reactor (PWR) was conducted using PASCAL4, and the effects of nondestructive examination (NDE) and neutron flux reduction on failure frequencies of the RPV were quantitatively evaluated. From the analysis results, it is concluded that PASCAL4 is useful for probabilistic integrity assessments of embrittled RPVs and can enhance the applicability of PFM methodology.

論文

Nature of structural instabilities in superconducting Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$

金子 耕士; Cheung, Y. W.*; Hu, Y.*; 今井 正樹*; 谷奥 泰明*; 金川 響*; 村川 譲一*; 森山 広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011032_1 - 011032_6, 2020/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011032

A quantum critical point appears as a second-order phase transition which takes place at zero temperature. In contrast to heavy-fermion systems in which magnetism often plays a vital role, recent studies revealed that structural instabilities can drive a system to a quantum critical point as well. In quasi-skutterudite (Ca,Sr)$$_3T_4$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$=Rh, Ir), Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ exhibits superconductivity around $$T_{rm sc}$$$${sim}$$5 K and a structural transition at $$T^*{simeq}$$147 K. Applying physical or chemical pressure on Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ suppresses $$T^*$$ rapidly, and a quasi-linear $$T$$ dependence of electrical resistivity, signature of non-Fermi liquid behavior, was observed where $$T^*$$ extrapolates to 0 K. The isomorphs (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ exhibits similar behavior, where the criticality can be reached by $$x{sim}$$0.9 without external pressure. Neutron scattering experiments in Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ evidences the second order nature of the structural transition at $$T^*$$ by the observation of a continuous evolution of superlattice peak below $$T^*$$ and a gradual increase of critical scattering upon approaching to $$T^*$$ by cooling. Increase of $$x$$ in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ toward the quantum critical point leads to the systematic variation of the critical exponents of the order parameter. In addition, this substitution induces the phonon softening around the M point towards zero energy revealed by inelastic X-ray scattering experiment. We will present systematic variations in both elastic and inelastic channels upon approaching to the quantum critical point.

論文

Application of probabilistic fracture mechanics methodology for Japanese reactor pressure vessels using PASCAL4

Lu, K.; 勝山 仁哉; Li, Y.; 吉村 忍*

Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 9 Pages, 2019/07

Probabilistic fracture mechanics (PFM) methodology, which represents the influence parameters in their inherent probabilistic distributions, is deemed to be promising in the structural integrity assessment of pressure-boundary components in nuclear power plants. To strengthen the applicability of PFM methodology in Japan, Japan Atomic Energy Agency has developed a PFM analysis code called PASCAL4 (PFM Analysis of Structural Components in Aging LWRs Version 4) which can be used to evaluate the failure frequency of reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock events. PASCAL4 is expected to make a significant contribution to the probabilistic integrity assessment of Japanese RPVs. In this study, PFM analyses are performed for a Japanese model RPV using PASCAL4, and the effects of non-destructive examination and neutron fluence mitigation on failure frequency of RPV are quantitatively evaluated. From the analysis results, it is concluded that PASCAL4 is useful for the structural integrity assessment of RPVs and can enhance the applicability of PFM methodology.

論文

Evidence of a structural quantum critical point in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ from a lattice dynamics study

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; 今井 正樹*; 谷奥 泰明*; 金川 響*; 村川 譲一*; 森山 広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; 吉村 一良*; et al.

Physical Review B, 98(16), p.161103_1 - 161103_5, 2018/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.161103
 被引用回数：19 パーセンタイル：66.85(Materials Science, Multidisciplinary)

Approaching a quantum critical point has been an effective route to stabilize superconductivity. While the role of magnetic QCPs has been extensively discussed, similar exploration of a structural QCP is scarce. Using inelastic X-ray scattering, we examine the phonon spectrum of the nonmagnetic quasi-skutterudite (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$, which represents a precious system to explore the interplay between structural instabilities and superconductivity by tuning the Ca concentration x. We unambiguously detect the softening of phonon modes around the M point on cooling towards the structural transition. Intriguingly, at x = 0:85, the soft mode energy squared at the M point extrapolates to zero at -5.7 K, providing the first compelling microscopic evidence of a structural QCP in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$. The enhanced phonon density-of-states at low energy provides the essential ingredient for realizing strong-coupling superconductivity near the structural QCP.

論文

Second-order structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子 耕士; 筒井 智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川 響*; 谷奥 泰明*; 今井 正樹*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04

BB2016-0329.pdf:0.86MB

https://doi.org/10.1088/1742-6596/807/3/032002
 被引用回数：5 パーセンタイル：83.41(Physics, Condensed Matter)

(Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ is a member of the substitution series (Ca$$_{x}$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at $$x_c$$ = 0.9. In the stoichiometric compound Sr$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, the structural transition at $$T^*$$ $$approx$$ 138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ (i.e. $$x$$ = 0.5, $$T^*$$ $$approx$$ 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around $$T^*$$, and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ remains second-order on approaching the quantum critical point.

論文

Second-order structural transition in the superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Zhang, J. Z.*; Zhu, J. Y.*; Yu, W. C.*; Hu, Y. J.*; Wang, D. G.*; 大友 優香*; 岩佐 和晃*; 金子 耕士; 今井 正樹*; et al.

Physical Review B, 93(24), p.241112_1 - 241112_5, 2016/06

AA2016-0058.pdf:0.95MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.241112
 被引用回数：14 パーセンタイル：54.58(Materials Science, Multidisciplinary)

The quasi-skutterudite superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$ undergoes a phase transition at $$T^{*}$$ = 152 K. By measuring the temperature dependence of heat capacity, electrical resistivity, and the superlattice reflection intensity using X-ray, we explore the character of the phase transition at $$T^{*}$$. Our lattice dynamic calculations found imaginary phonon frequencies around the $$M$$ point, when the high temperature structure is used in the calculations, indicating that the structure is unstable at the zero temperature limit. The combined experimental and computational results establish that $$T^{*}$$ is associated with a second-order structural transition with $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) (or the $$M$$ point). Further electronic band structure calculations reveal Fermi surface sheets with low-curvature segments, which allow us to draw qualitative comparison with both Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ and Sr$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ in which similar physics has been discussed recently.

論文

Development of a tracking detector system with multichannel scintillation fibers and PPD

本多 良太郎; Callier, S.*; 長谷川 勝一; 家入 正治*; 松本 祐樹*; 三輪 浩司*; 中村 勇*; Raux, L.*; De La Taille, C.*; 田中 真伸*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 695, p.206 - 209, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.10.005
 被引用回数：3 パーセンタイル：24.86(Instruments & Instrumentation)

ハイペロン-核子散乱実験はハイペロンが短寿命であることから実験が非常に困難であり、依然として統計が改善されていない。そこでわれわれはJ-PARCにおいて高統計な$$Sigma$$p散乱実験を計画しており、そのためには多チャンネルシンチレーションファイバーとMPPCを用いた飛跡検出器、Fiber Trackerの開発が不可欠である。現在われわれは試作検出器と試作読み出し回路の開発と試験を終えた。試作検出器に関しては陽子ビームを用いた試験実験を行い、エネルギー分解能15%と言う結果を得、改善の余地があることがわかると同時に、断面積を測定する検出器として十分な性能を有することを確認した。また、MPPC用の読み出しASICであるEASIROCとSiTCPを用いた試作読み出し回路を開発し、ネットワークを通じたASICの制御方を確立した。また読み出し速度14kHzを達成し本実験での目標転送速度を達成した。

論文

Summary of International PFM Round Robin analyses among Asian Countries on reactor pressure vessel integrity during pressurized thermal shock

関東 康祐*; Jhung, M.*; Ting, K.*; He, Y.*; 鬼沢 邦雄; 吉村 忍*

International Journal of Pressure Vessels and Piping, 90-91, p.46 - 55, 2012/02

https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2011.10.007
 被引用回数：15 パーセンタイル：68.61(Engineering, Multidisciplinary)

日本溶接協会PFM小委員会が中心となり、韓国,台湾及び中国も参加して、確率論的破壊力学(PFM)に関する国際ラウンドロビン解析が実施された。この解析の目的は、原子炉圧力容器の加圧熱衝撃(PTS)時における破損確率を評価する手法を確立すること、及び原子力安全にかかわるPFM分野でのアジア諸国の連携を強化・維持することである。本論文では、このラウンドロビン解析の問題と、各参加機関による解析結果を取りまとめて報告する。ラウンドロビン問題は、PTS時における原子炉圧力容器壁内の応力と温度分布に関する決定論的解析、及びPTS時における容器の破壊確率解析の両者から構成されている。参加機関間での解析コードの相違や入力データ設定等による結果の相違について議論する。

論文

Spin gap in Tl$$_2$$Ru$$_2$$O$$_7$$ and the possible formation of Haldane chains in three-dimensional crystals

Lee, S.*; Park, J.-G.*; Adroja, D. T.*; Khomskii, D.*; Streltsov, S.*; McEwen, K. A.*; 酒井 宏典; 吉村 一良*; Anisimov, V. I.*; 森 大輔*; et al.

Nature Materials, 5(6), p.471 - 476, 2006/06

https://doi.org/10.1038/nmat1605
 被引用回数：106 パーセンタイル：94.31(Chemistry, Physical)

3次元立方晶Tl$$_2$$Ru$$_2$$O$$_7$$は、120Kにおいて一次転移的に金属-絶縁体転移を示すことが知られている。弾性中性子散乱実験や核磁気共鳴実験から、120K以下で反強磁性秩序状態にないことが確認されており、低温絶縁体相の基底状態は詳細にわかっていなかった。今回、非弾性中性子散乱実験により、低温絶縁体相において約11meVのスピンギャップが観測された。このスピンギャップは、120K以下の非磁性スピン1重項状態を示唆している。この1重項状態は、120K以下での帯磁率の減少も説明する。また、結晶構造解析や、LDA+Uによるバンド計算の手法も用いて、120K以下でRuサイトが1次元様に配列して、酸素を介したRuイオン間の超交換相互作用が1次元的に及ぶ可能性について論じた。これは1次元スピン1のハルデンギャップ形成として理解できることを示唆する。

論文

Beam-palarization asymmetries for the $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$ and $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$ reactions for $$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4 GeV

Zegers, R. G. T.*; 住浜 水季*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; Dat$'e$, S.*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; et al.

Physical Review Letters, 91(9), p.092001_1 - 092001_4, 2003/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.092001
 被引用回数：128 パーセンタイル：94.88(Physics, Multidisciplinary)

$$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4GeVで$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$,$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$反応に対するビーム偏極非対称が初めて測定された。この結果は未決定のハドロン共鳴や反応機構解明に用いられる。

論文

Evidence for a narrow $$S$$ = +1 Baryon resonance in photoproduction from the neutron

中野 貴志*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; 伊達 伸*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; 藤原 守; et al.

Physical Review Letters, 91(1), p.012002_1 - 012002_4, 2003/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.012002
 被引用回数：1007 パーセンタイル：99.86(Physics, Multidisciplinary)

$$K^{+}$$と$$K^{-}$$の両粒子を前方で測定することにより、$$^{12}$$Cを標的にした$$gamma$$n $$rightarrow$$ $$K^{+}$$$$K^{-}$$n光反応を研究した。1.54GeV/C$$^{2}$$に25MeV/C$$^{2}$$以下の幅の鋭いバリオン共鳴ピークを観測した。この共鳴ピークのストレンジネス($$S$$)は+1であった。この状態は5つのクォーク($$uudd bar{s}$$)が$$K^{+}$$と中性子に崩壊した状態であると解釈される。

論文

Partially disordered antiferromagnetic phase in Ca$$_{3}$$CoRhO$$_{6}$$

新高 誠司*; 吉村 一良*; 小菅 皓二*; 西 正和*; 加倉井 和久

Physical Review Letters, 87(17), p.177202_1 - 177202_4, 2001/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.177202
 被引用回数：97 パーセンタイル：91.57(Physics, Multidisciplinary)

非偏極及び偏極中性子回折実験によりイージング的一次元強磁性体鎖が三角格子を形成するCa$$_{3}$$CoRhO$$_{6}$$において部分的無秩序反強磁性相が存在することを初めて検証した。また最低温度において凍結した部分的無秩序反強磁性状態がイージング的一次元強磁性鎖系の非平衡状態として考えられることを提案した。

論文

Study of giant monopole resonance in $$^{58}$$Ni via the ($$vec{p}$$, $$vec{p}$$') reaction at 0$$^{circ}$$

石川 貴嗣*; 秋宗 秀俊*; 大東 出*; 藤村 寿子*; 藤田 佳孝*; 藤原 守; 畑中 吉治*; 細野 和彦*; 井原 史智*; 伊藤 正俊*; et al.

Nuclear Physics A, 187(1-2), p.58c - 63c, 2001/04

$$^{58}$$Niの励起エネルギー8~33MeVでの巨大共鳴を(p, p')反応で研究した。0$$^{circ}$$で観測し、幅のひろいピークを観測した。スピン反転、スピン非反転の状態を区別することが偏極ビームでの偏極観測量を測定することで可能となった。測定結果から単極子巨大共鳴の励起強度を求めた。励起エネルギー17.6MeVで巾3.9MeVの単極子共鳴は70~90%のE$$_{O}$$和則にあることがわかった。

口頭

篭状構造をもつ超伝導体Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$における相転移

金子 耕士; 松田 雅昌*; 筒井 智嗣*; Goh, S. K.*; 松元 卓也*; 今井 正樹*; 吉村 一良*

no journal, , 

篭状構造をもつSr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$は、常圧では$$T_{rm c}$$=5 Kの超伝導に加え、$$T^*{sim}$$150 K近傍にも転移を示す。高温の転移点である$$T^*$$は、物理・化学的圧力の印加により急激に減少し、転移が消失する近傍で、量子臨界点を示唆する振る舞いが現れる。$$T^*$$の転移は非磁性の構造相転移だと考えられていることから、この物質では、従来の磁気的とは異なる、非磁性起源の量子臨界点の出現が期待されている。今回、この$$T^*$$での転移について、X線及び中性子散乱を用いてその詳細を調べた。$$q$$=(1/2, 1/2, 0)で表される逆格子点において、$$T^*$$以下で格子系起源の超格子反射が出現することを観測した。温度変化では、反射強度が$$T^*$$以下から連続的に成長していることに加え、ヒステリシスを示さないことを明らかにした。さらに高温から$$T^*$$に向けて、臨界散乱的な強度の増加も見られることから、$$T^*$$の構造相転移は2次であると結論づけられる。この結果は、加圧によって現れる量子臨界点への連続性と、矛盾しない。本発表では、上記回折実験に加え、$$T^*$$転移近傍におけるダイナミクスの結果についても合わせて報告する。

口頭

Complementary use of neutron and X-ray scattering to explore structural quantum criticality in superconducting stannides

金子 耕士; 松田 雅昌*; 筒井 智嗣; Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 松元 卓也*; 今井 正樹; 谷奥 泰明*; 金川 響*; et al.

no journal, , 

スクッテルダイトに類似した篭状構造をもつSr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$は、常圧で$$T_{rm c}$$=5Kの超伝導に加え、$$T^*{sim}$$150K近傍にも転移を示す。高温の転移点である$$T^*$$は、物理・化学的圧力の印加により急激に減少し、転移が消失する近傍で、線形的な電気抵抗等、量子臨界点を示唆する振る舞いが現れる。$$T^*$$の転移は非磁性の構造相転移だと考えられていることから、この物質では、従来の磁気的とは異なる、非磁性起源の量子臨界点の出現が期待されている。今回、この現象の鍵となる$$T^*$$での転移について、X線及び中性子散乱を用いてその詳細を調べた。その結果、$$T^*$$以下で格子系起源の超格子反射が出現することを観測し、その温度変化では、反射強度が$$T^*$$以下から連続的に成長していること、ヒステリシスを示さないことを明らかにした。さらに高温から$$T^*$$に向けて、臨界散乱的な強度の増加も見られることから、$$T^*$$の構造相転移は2次であると結論づけられる。この結果は、加圧によって現れる量子臨界点への連続性と矛盾しない。本発表では、上記回折実験に加え、$$T^*$$転移近傍におけるダイナミクスの結果についても合わせて報告する。

口頭

Potential inhalation dose due to remediation activities in the Fukushima exclusion zone

Tschiersch, J.*; 吉村 和也; Spielmann, V.*; Hurkamp, K.*; 飯島 和毅; 篠永 妙子*; 宮原 要

no journal, , 

吸入被ばく線量は核種の種類や量のみならず、放射性浮遊じんの粒径分布や肺液への溶解性にも依存する。本研究では、除染中の浮遊じんを採取し、これらパラメータ(放射能中央粒径とその幾何平均値、擬似肺液への溶解性)を得た。得られたパラメータとIMBAコードを使用し、ICRP肺モデルによる吸入被ばく線量の計算を行った。本調査で得たパラメータ値とICRPのデフォルト値で計算された吸入被ばく線量を比較し、その不確実性を評価した。

口頭

Inhalation dosimetry; Physicochemical differences between primary plume and resuspended material

Tschiersch, J.*; Spielmann, V.*; 篠永 妙子*; Hurkamp, K.*; 吉村 和也; 大倉 毅史; 飯島 和毅; 宮原 要

no journal, , 

Radioactive aerosol ($$^{137}$$Cs) sampled after the Fukushima Daiichi accident at Tokai-mura are compared to aerosol of remediation actions in the Fukushima exclusion zone concerning on activity size distribution and solubility type. The solubility changed from the type Fast-Moderate for the primary plume to the type Moderate-Slow for the resuspended aerosol. The doses determined with the measured parameters were compared to those using ICRP default values. Variability was studied and the range of potential inhalation dose was assessed for both types of radioactive aerosol.

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