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泉田 渉*; 奥山 倫*; 佐藤 健太郎*; 加藤 岳生*; 松尾 衛
Physical Review Letters, 128(1), p.017701_1 - 017701_6, 2022/01
被引用回数：4 パーセンタイル：65.23(Physics, Multidisciplinary)We propose a nanoscale rotor embedded between two ferromagnetic electrodes that is driven by spin injection. The spin-rotation coupling allows this nanorotor to continuously receive angular momentum from an injected spin under steady current flow between ferromagnetic electrodes in an antiparallel magnetization configuration. We develop a quantum theory of this angular-momentum transfer and show that a relaxation process from a precession state into a sleeping top state is crucial for the efficient driving of the nanorotor by solving the master equation. Our work clarifies a general strategy for efficient driving of a nanorotor.
宮尾 智章*; 三浦 昭彦
Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1031 - 1034, 2018/08
J-PARCリニアックでは、ビームロスが少なく、安定したビーム運転を実現するため、ビームプロファイルモニタを用い、ビーム進行方向に対して鉛直な断面のプロファイルを測定して、4極電磁石の調整を行っている。ビームプロファイルの測定には、ワイヤスキャナモニタ(WSM)を使用しており、リニアックの高エネルギー部では、センサ部にタングステンワイヤーを使用している。このワイヤーは、加速したビームと直接相互作用するため、ビーム出力向上する際、より高い耐久性のあるワイヤー材料が必要である。そこで、高い引張強度、電気伝導度を有し、熱的に無酸素状態で3000
Cまで耐えられるカーボンナノチューブ(CNT)に着目し、ビーム阻止能が高い3MeVの負水素イオンビームでビームプロファイル測定試験を実施した。この結果、ピークビーム電流30mAにおいて、高い耐久性を持ち、従来の炭素繊維と比較して、より広いダイナミックレンジがあることが確認できた。さらに、ビーム阻止能が低い高エネルギー部にCNT製ワイヤーが適用できるか確認するため、191MeV調整部のWSMにCNT製ワイヤーを適用し、ピークビーム電流40mAでプロファイル測定試験を実施した。本発表では、191MeVにおけるプロファイル測定について、3MeVでの測定結果及びタングステンワイヤーでの測定結果と比較して報告する。
三浦 昭彦; 守屋 克洋; 宮尾 智章*
Proceedings of 9th International Particle Accelerator Conference (IPAC '18) (Internet), p.5022 - 5025, 2018/06
J-PARCリニアックでは、ビーム輸送中のビームロスを抑制し、安定で効率的な運転を実施するため、ワイヤを用いたプロファイルモニタ(WSM)を用いて、4極電磁石の調整を実施している。WSMはビームの進行方向に対し、鉛直な方向のプロファイルを測定する計測器であり、ビームが直接衝突するワイヤにはタングステンなどの金属や、ポリアクリロニトリルから生成した炭素繊維線を使用している。ビーム出力増強に伴い、ワイヤの熱的負荷も増加する。そこで、無酸素状態で3000Cまで耐え、鋼鉄の100倍以上の引張強度を持ち、銅, 銀より高い電気伝導度を有するカーボンナノチューブ(CNT)に注目し、ビーム照射試験を実施した。直径50, 100
mのCNT製ワイヤに、3MeVの負水素イオンビーム, ビーム電流30mA,パルス幅100s, 1Hzで照射したところ、炭素繊維線と同等以上の信号電流が得られた。さらに、幅200s, 25Hzという100倍のビーム量でも4分間のビーム照射に耐え、顕微鏡観察でも、顕著なワイヤ損傷は見られなかった。加えて、ワイヤが破断するまで、幅400sのビームにおいたところ、破断直前に大量の熱電子が放出される現象を確認した。本発表では、ビーム測定時の信号波形、ワイヤ破断時の兆候について発表する。
宮尾 智章*; 三浦 昭彦
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.572 - 576, 2017/12
J-PARCリニアックでは、ビーム電流を増強する計画が進められている。ビーム輸送中のビームロスを抑制し安定な運転を実施するため、ワイヤスキャナモニタ(WSM)を用いてビームの進行方向に鉛直な方向のプロファイルを測定し、4極電磁石の調整を行っている。このWSMの信号検出部であるワイヤについては、大電流ビームからの熱負荷に耐える必要があり、これまで融点の高いタングステンワイヤを使用してきた。さらに高いビーム電流に耐えうる材料として、カーボンナノチューブ(CNT)に注目した。CNTは鋼鉄の100倍以上の引張強度を持ち、銅, 銀などの金属より高い電気伝導度を有し、無酸素状態で3000Cまで耐えられる物質として知られている。そこで、CNTをWSMに適用し、3MeVの負水素イオンビームのビームプロファイル測定を行った。この結果、3MeVのビームラインで使用してきた炭素繊維による測定と同等以上の信号利得があり、測定した結果も同等であることが確認された。
三浦 昭彦; 宮尾 智章*
no journal, ,
J-PARCリニアックでは、利用運転前に必要なビーム調整に、ビームプロファイルモニタを用いたビーム形状の測定を行っている。しかし、ビーム電流の増加につれて、従来の炭素繊維ワイヤでは、破断等による問題が増えてきた。そこで、高い電気伝導度を持ち、無酸素状態で3000Cという熱的耐久性もあるカーボンナノチューブ(CNT)に着目した。直径100mのCNTワイヤによる3MeVの負水素イオンビームのビームプロファイル測定し、炭素繊維線と同等以上の信号利得があることを確認した。また、ビーム照射後の表面観察の結果、ワイヤに損傷が見られなかったことから、プロファイルモニタ用ワイヤとしてビーム調整に使用できる見込みを得た。
山田 雅晃*; 瀬川 智臣; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
使用済み燃料の再処理工程にマイクロ波加熱法が利用されている。マイクロ波加熱と外部加熱源を併用することにより、粉末品質を向上することが可能である。しかしながら、マイクロ波照射場での外部加熱の使用は、機器の劣化が課題となる。そのため、外部加熱源として比誘電損失の大きいカーボンナノチューブ(CNT)含有アルミナ複合材料を適用したハイブリッド加熱法の検討を進めている。CNT含有率が誘電物性に及ぼす影響を明らかにするため、マイクロ波加熱特性の測定・評価および数値シミュレーションによる解析を実施した結果、CNT含有アルミナ複合材料中のCNT含有率を調整することにより、マイクロ波加熱特性を制御可能であることを確認した。
田丸 彩夏*; 瀬川 智臣; 山田 雅晃*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
使用済み燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱直接脱硝法が使用されている。高速炉燃料製造における製品粉末品質の向上のため、マイクロ波加熱と外部加熱を併用したマイクロ波ハイブリッド加熱法の開発を進めているが、加熱機器の設置による放電や誘導電流による機器の損傷が懸念される。そのため、外部加熱源として高誘電損失材料のカーボンナノチューブ(CNT)を含有したセラミックス複合材料を適用したマイクロ波ハイブリッド加熱法の検討を進めている。ハイブリッド加熱においては、加熱条件の最適化が必要となるため、本研究ではキャビティ型反応装置におけるハイブリッド加熱の特性および被加熱試料と加熱媒体の比誘電損失との関係について評価を行った。マイクロ波熱重量分析法により測定した加熱媒体のCNT含有率アルミナと被加熱試料のフェライト粉体および酸化ニッケル粉体の比誘電損失の値は、空洞共振器法による値に比べて、キャビティ型反応装置を用いたマイクロ波加熱試験における加熱の選択性と整合しており、マイクロ波加熱特性を評価する際の指標として適切であることを確認した。
田丸 彩夏*; 長川 玄汰*; 瀬川 智臣; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
マイクロ波加熱媒体としてカーボンナノチューブ(CNT)を含有したアルミナジャケットによるハイブリッド加熱法の実現性を評価するため、硝酸ニッケル水溶液の脱硝反応へのハイブリッド加熱の効果確認実験を実施した。CNT非含有アルミナジャケットを使用した場合、誘電損失の低い中間生成物(Ni
(NO
)・(OH)
)の生成により温度が低下し、脱硝反応が停止することを確認した。一方、CNT0.2mass%含有アルミナジャケットを使用した場合、脱硝反応が完了し、酸化ニッケル粒子が得られた。Ni(NO)・(OH)に比べてCNT含有アルミナジャケットの方がマイクロ波により選択的に加熱されるため、CNT含有アルミナジャケットからの熱伝導により脱硝反応が進行すると考えられる。本試験により、CNT含有アルミナジャケットによりハイブリッド加熱が実現できることを確認した。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 山田 雅晃*; 田丸 彩夏*; 長川 玄汰*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*; 村上 広幸*
no journal, ,
マイクロ波加熱脱硝法による金属酸化物粉末の製造工程において、容器を通じた熱の散逸や中間生成物によるマイクロ波吸収の低下を補償するため、マイクロ波加熱により自己発熱する外部加熱源として比誘電損失の大きいカーボンナノチューブ(CNT)含有したアルミナ複合セラミック材料の開発を進めている。CNT含有アルミナ複合セラミック材料の走査型電子顕微鏡による観察を行い、アルミナの母材中にCNTが存在していることを観察した。また、CNT含有アルミナ複合セラミック材料の表面抵抗率はCNT含有率が0.2mass%から0.5mass%に増加すると顕著に低下し、0.5mass%から1.0mass%に増加しても大きな差は見られなかった。本結果は、CNT含有アルミナ複合セラミック材料のCNT含有率が0.2mass%から0.5mass%に増加すると、見掛けの誘電損失が増加するこれまでの見掛けの誘電損失に関する研究結果と整合する。
