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廃炉環境国際共同研究センター; 岡山大学*
JAEA-Review 2023-038, 48 Pages, 2024/03
JAEA-Review-2023-038.pdf:2.58MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和4年度に採択された研究課題のうち、「耐放射線プロセッサを用いた組み込みシステムの開発」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、集積回路に光技術を導入し、10MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線光電子プロセッサ、既存の集積回路のみで4MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線プロセッサ、同4MGyのトータルドーズ耐性の耐放射線メモリ、そして、それらに必要となる1MGyのトータルドーズ耐性を持つ耐放射線電源ユニットの4つを開発する。マンチェスター大学とはロボットやLiDARに対する耐放射線プロセッサ、耐放射線FPGA、耐放射線メモリ、耐放射線電源ユニットの面で連携し、これまでに無い高いトータルドーズ耐性を持つ耐放射線ロボットを実現していく。また、ランカスター大学とは耐放射線FPGA、耐放射線電源ユニットの面で連携し、放射線の種類、強度を正確に特定できるセンサー類を開発していく。
斉藤 淳一; Monbernier, M.*
Surfaces and Interfaces (Internet), 41, p.103248_1 - 103248_8, 2023/10
被引用回数：5 パーセンタイル：60.56(Chemistry, Physical)Contact angle is an indicator of the wettability between liquid Na and pure metals. This has been evaluated using the atomic interactions obtained from the calculations of the electronic structure of the interface. This study aims to investigate the applicability of the atomic interactions of the interface to the alloys. An interface model between Cu and Na with an alloying element was constructed, and the electronic states of the interface were calculated by the molecular orbital calculation. The bond order, which indicates the strength of the covalent bonding at the interface, and ionicity, which indicates the amount of charge transfer, were obtained as theoretical parameters from the calculation. The contact angles between the Cu or Cu alloys and liquid Na were measured using a droplet of liquid Na at 423 K in a high-purity Ar atmosphere. The contact angles of the Cu alloys were evaluated using these theoretical parameters. As a result, a correlation was obtained between the ratio of the bond order between the substrate metal atoms to the bond order between the Na atom and the substrate metal atoms and the contact angle, which is consistent with previous studies. Furthermore, for the first time, the correlation between the ionicity or difference in the ionicity and contact angle was clarified. The difference in ionicity is the difference between the ionicity of Na atoms and that of the alloying element, indicating the strength of the ionic bonding. It was suggested that Cu and Cu alloys should consider covalent and ionic bonding when evaluating wettability, because Cu has an intermediate electronic state between transition and nontransition metals. Further, it became clear that the evaluation of the contact angle using the atomic interactions at the interface are applicable not only to pure metals but also to alloys.
黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06
被引用回数：34 パーセンタイル：79.74(Multidisciplinary Sciences)Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.
and EuAu with the characteristic hexagonal structure松田 進弥*; 太田 譲二*; 仲井間 憲李*; 伊覇 航*; 郷地 順*; 上床 美也*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 本多 史憲*; 青木 大*; et al.
Philosophical Magazine, 100(10), p.1244 - 1257, 2020/04
被引用回数：4 パーセンタイル：20.53(Materials Science, Multidisciplinary)Single crystal samples of EuCu and EuAu have been successfully prepared. Using those samples, magnetic and electronic anisotropy has been clarified. Magnetic moment in the ferromagnetic state points to the hexagonal 
-axis for both compounds. Electronic anisotropy was found in both electrical resistivity and Fermi surface topology. These anisotropic characteristics are accounted for by the unique hexagonal structure.
from alpha spectroscopy浅井 雅人; He
berger, F. P.*; Lopez-Martens, A.*
Nuclear Physics A, 944, p.308 - 332, 2015/12
被引用回数：59 パーセンタイル：95.60(Physics, Nuclear)
崩壊核分光による原子番号100から109までの原子核の核構造研究についてレビューした。崩壊核分光に関わる分離技術やデジタルエレクトロニクスの利用、線スペクトルにおけるサム効果などの実験技術や実験手法について詳しく記述した。実験結果や物理の議論については、ここ10年間に最も進展のあった、原子番号が偶数で中性子数151, 153, 155を持つ一連の原子核の核構造の系統性に特に焦点を絞って紹介した。
-irradiated graphite surfaces using photon-stimulated desorption spectroscopy関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; Nath, K. G.
Surface and Interface Analysis, 38(4), p.352 - 356, 2006/04
被引用回数：3 パーセンタイル：6.95(Chemistry, Physical)部分電子収量(PEY)法と光刺激イオン脱離(PSID)法とを組合せた新しいX線吸収端微細構造(NEXAFS)分光法の開発を行った。その開発された検出器を用いてFイオン照射により表面修飾を施したグラファイト最表面における結合配向を調べた。PEY法により測定されたフッ素1s内殻励起準位の角度依存NEXAFSスペクトルには大きな偏光角度依存は認められなかった。それに対し、飛行時間質量分析法によりFイオンを検出し、その収量を縦軸とするNEXAFSスペクトルを得た。Fイオン収量スペクトルは吸収スペクトルと異なり=C-Fサイトに由来する
*(C-F)励起において強度増強された。またそのピークのみピーク面積が顕著に偏光角度に依存した。イオン脱離と二次電子放出のそれぞれの観測深さを見積もり考察を行った。イオン収量XAFSは表面敏感であり、電子収量XAFSはバルク敏感であると結論した。またHイオンやFイオンの収量XAFSスペクトルも表面構造や解離・脱離過程に関して有用な知見を与えることもわかった。
村上 洋
Chemical Physics Letters, 417(4-6), p.550 - 554, 2006/01
被引用回数：5 パーセンタイル：15.46(Chemistry, Physical)溶媒和過程は溶液中の化学反応や生体高分子などの生体機能に重要な役割を果たすと考えられている。本研究の目的は溶液中分子の溶媒和過程を液体状態からガラス転移温度付近までの温度領域でフェムト秒からナノ秒の時間領域で調べることである。溶液中分子の電子励起状態の溶媒和過程は時間分解蛍光スペクトルの時間的ピークシフトから調べることができる。われわれはフェムト秒レーザーによるup-conversion法を用い、エタノール・メタノール混合液(体積比4:1)中色素分子を対象に室温から170Kまでの温度領域で時間分解蛍光スペクトルの測定を行った。すべての温度で三つの緩和過程が存在した。約0.1psの過程は媒質の振動的な運動,数ピコ秒の過程はいわゆる「速い
緩和」、時定数が温度低下とともに増加する過程は拡散的な運動に起因すると考えられる。緩和過程の温度変化の結果は二つの速い緩和成分の原因となる溶媒和過程の一部の速度が低下するとして理解される。これは過冷却状態での強い水素結合ネットワークの下で振動的な自由度が束縛されるためと考えられる。
池浦 広美*; 関口 哲弘; 馬場 祐治; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*
Surface Science, 593(1-3), p.303 - 309, 2005/11
被引用回数：5 パーセンタイル：25.26(Chemistry, Physical)われわれが近年開発した脱離イオン種をプローブとする(XAFS)分光法の基礎データ拡充のため、ホルムアミド分子の凝縮系試料の実験を行った。分子内のC, N, O元素におけるXAFS測定が可能でありC-H, N-H結合を区別して最表面の配向構造分析することが可能であることが示された。さまざまなX線励起エネルギー,生成物種,励起偏光角度について測定した飛行時間質量スペクトルから生成物が放出される際の初期運動エネルギーを求め、イオン脱離機構を調べた。運動エネルギーは発生メカニズム(直接解離/間接解離機構)を大きく反映すること、また多成分存在することが示された。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; Wu, G.*; 北島 義典*
Surface Science, 593(1-3), p.310 - 317, 2005/11
被引用回数：2 パーセンタイル：11.13(Chemistry, Physical)回転型飛行時間質量分析装置(R-TOF-MS)を用いて、分子固体表面最上層で起こる結合解離と脱離過程における分子配向効果を研究した。凝縮塩化ベンゼンの質量スペクトル,電子収量法,イオン収量法による高分解能NEXAFSスペクトルの偏光角度依存性を報告する。凝集分子ではCl 2s
*
共鳴励起でClイオン収量が増加する現象に関して顕著な配向効果が観測された。下層による緩和に表面上の分子の結合方向が大きく影響を受けることから、この配向効果には電荷中性化緩和が重要な役割を果たしている。
*
共鳴励起では偏光依存性を全く示さなかった。このことから離れた原子を内殻励起しても「遠い」結合には直接解離が起こらず、おもに2次電子により解離が引き起こされるものと考察する。
池浦 広美*; 関口 哲弘; 小池 正記*
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.453 - 455, 2005/06
被引用回数：18 パーセンタイル：62.04(Spectroscopy)ZEP520はポジ型電子照射レジスト材料であり、半導体微細加工において最良の空間分解能を与えている。そのため近年PMMAに代わりゾーンプレート素子等のデバイス材料に使われ始めている。さらなるパターンサイズ微細化のためにはラインエッジラフネス,ポリマー凝集など課題を抱えている。本研究においてはZEP520の基礎物性を得ることを目的とし、直線偏光放射光による内殻励起分光を用い、ZEP520/Si(100)の薄膜特性とX線照射効果を調べた。脱離イオン検出による表面偏光解析によりC-Cl結合は最表面においてのみ配向(40
)を示した。Cl 1s内殻励起によりC-Cl結合が顕著に切断されCl元素が排除される。Si 1s励起により基板との放射線化学反応生成物が増加する。生成物収量の励起エネルギー依存性測定により反応生成物(SiC
H
O
Cl
)の電子構造,生成機構を考察した。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; Nath, K. G.
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.437 - 441, 2005/06
被引用回数：3 パーセンタイル：17.28(Spectroscopy)表面における配向を化学結合種ごとに分析する新しい実験手法を開発した。偏光NEXAFS法はX線吸収スペクトル測定により表面の結合状態や配向方向を決定する手法である。軟X線領域ではX線吸収測定のためには通常全電子収量を測定する。本研究においては放射光励起に起因する脱離イオンの質量分析を行い、X線励起エネルギー依存性及びその偏光依存性を測定することにより個々の化学結合について配向解析を行う実験を試みた。系としては核融合第一壁において重要とされる重水素イオン照射グラファイトを用い、脱離するH及びDイオンを観測した。また高配向グラファイト単結晶を出発物質として使い照射による配向の乱れを観測した。電子収量はC-HとC-Dの平均構造を与えるのに対し、D収量は照射により生じたC-D結合周辺のみの局所構造を与える。Hは未照射領域のC-H結合の情報を与える。
木崎 寛之*; 和田 眞一*; 佐古 恵里香*; 隅井 良平*; 輪木 覚*; 漁 剛志*; 関谷 徹司*; 関口 哲弘; 田中 健一郎*
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.447 - 451, 2005/06
被引用回数：5 パーセンタイル：26.97(Spectroscopy)光刺激イオン脱離(PSD)法により放射光励起プロセスにおける内殻電子励起後の電子緩和,解離,脱離に至る機構がより詳細に調べられてきた。放射光のエネルギー可変性を使い内殻共鳴励起を引き起こすことにより特定の化学結合の切断を誘起できる可能性が示されて以来、放射光励起プロセスはさらに大きな興味がもたれてきた。本研究は放射光の励起エネルギー可変による選択性に加え、Au(111)表面上に制御して吸着された自己組織化(SAM)配向膜の結合軸にX線の偏光ベクトルを一致させることによりさらなる選択励起を目指した。ランダム配向であるPMMAポリマー薄膜に比較し、SAM膜は約4倍高い反応選択性を示した。実験結果は直接解離過程と2次電子による間接過程が関与している反応機構により考察された。
松波 紀明*; 福岡 修*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 岡安 悟
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.507 - 511, 2005/04
被引用回数：14 パーセンタイル：67.32(Instruments & Instrumentation)高エネルギー重イオン照射に伴い高密度電子励起による固体内原子変位の機構解明を目的として東海研タンデム加速器を用いて各種の高エネルギーイオンビームを用い自己保持カーボン補修によりスパッタリング収量を測定し、また、電流測定法によりイオン照射による放出電子と放出イオン収量の測定を行った。試料は電子構造の異なる種々の酸化物(酸化珪素,酸化マグネシウム,スピネル,ジルコニアなど)であり、照射イオン種(Ni, Ar, Xeなど)と照射エネルギー(60-200MeV)は電子的阻止能を連続的に変化させて照射するために選んだ。スパッタリング測定の結果、電子励起スパッタリングは弾性散乱に基づく計算値に対して最大1000倍大きい、スパッタリング収量は電子阻止能のべき乗に比例する、べき乗の指数とスパッタリング収量は物質依存性があり、収量に関しては酸化物のバンドギャップに関係していることなど電子励起スパッタリングの存在と特性がわかった。電流測定法によりスパッタリング粒子の約10%は正イオンであることがわかった。イオン放出量が少ないことから、電子励起モデルの一つであるクーロン爆発モデルは妥当でないことがわかった。そこでthermal spikeモデルの妥当性とともに、self-trapped excitonモデルの適応性について議論する。
馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; Nath, K. G.
Applied Surface Science, 237(1-4), p.176 - 180, 2004/10
被引用回数：9 パーセンタイル：43.21(Chemistry, Physical)炭化ケイ素(SiC)はシリコンに代わる次世代の半導体物質として期待されている。SiC薄膜の製造法の一つに、有機ケイ素化合物を用いた蒸着法が知られており、ミクロンオーダーの厚みを持つSiC薄膜が合成されている。本研究では、ナノメートルオーダーの厚みを持つ極薄SiCの構造を調べるため、テトラメチルシランを放電気体として用いたイオンビーム蒸着法により1原子層以下のSiCをグラファイト上に堆積させ、その電子構造を放射光光電子分光法,X線吸収微細構造法により調べた。その結果、0.1ナノメーターの厚みの蒸着層を850Cまで加熱すると、バルクのSiCと異なった二次元構造を持つSiCが生成することがわかった。この物質のX線吸収微細構造スペクトルの偏光依存性を測定したところ、Si原子周辺に*軌道的な性質を持つ軌道が存在し、この*軌道が表面に垂直であることがわかった。このことから、得られたSiC膜は、グラファイトと同様な二次元状の構造をとることが明らかとなった。
山川 浩二*; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*
Journal of Alloys and Compounds, 370(1-2), p.211 - 216, 2004/05
被引用回数：1 パーセンタイル：12.19(Chemistry, Physical)Pd系希薄合金(Pd-1at.% Fe-H及びPd-1at.% Ag-H)における水素の移動について、50K付近の電気抵抗測定により調べた。0.5MeV電子線を15K以下で照射することにより不規則化した水素原子は、試料の昇温中に原子移動により規則化した。このときの電気抵抗の回復曲線には、電子線照射した試料では2つのサブステージが、急冷した試料では1つのステージのみが見られた。各ステージでの水素の移動エネルギーは、規則化に起因する電気抵抗変化をクロスカット法で解析することにより得られた。低温ステージでの移動エネルギーは高温ステージよりも小さく、高温ステージでの値は急冷の場合と同程度であった。Pd系合金に関して、照射による水素原子の不規則化と急冷によるものとの違いについて議論する。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; Nath, K. G.
Free Electron lasers 2003, p.II_69 - II_70, 2004/00
強い自由電子レーザー(FEL)の出現によりこれを照射光源とした光化学反応や光電子顕微鏡など「2次過程」を利用した分光研究が行われはじめ注目を集めている。特にFELのパルス特性は飛行時間質量分析法を使ううえで非常に有利な特性である。軟X線を固体表面に照射すると表面を構成する分子などが解離しフラグメントイオンとして脱離する。フッ素化した高配向性グラファイト材料を試料としてパルス放射光軟X線と飛行時間質量分析を組合せた照射実験に関して報告する。特に入射するX線の偏光角度を変えることにより特定の結合角度を持つ吸着分子を選択的に励起し、さらに脱離分子の運動エネルギー分布の測定を行うことによりフラグメント脱離の機構を調べた。通常の電子収量法によるNEXAFSスペクトルの偏光角度依存性,イオン収量法による方法,XPSスペクトルから得られる表面構造についても報告する。
関口 哲弘; 池浦 宏美*; 馬場 祐治; 下山 巖; Nath, K. G.
Photon Factory Activity Report 2002, Part B, P. 80, 2003/11
本件は放射光研究施設の課題報告である。放射光エネルギーを特定原子の内殻軌道電子の共鳴励起準位に合わせることにより励起された原子近傍の結合解裂が促進される。これは「サイト選択分解」と呼ばれ、気相系で数多く研究されている。本研究では分子が表面に吸着した際、サイト選択性がどのように変化するかを調べた。分解反応は基板により影響を受けると予想される。そのため回転型飛行時間質量分析装置(R-TOF-MS)と放射光の偏光性を組合せた実験手法を開発し、各吸着角度で分解反応がどのように異なるかを調べた。シリコンまたは金基板上に水,有機酸類,アルデヒド類,ベンゼンハライド類を吸着した系について実験を行った。全ての試料系でサイト選択反応が起こるとき顕著な吸着角度依存性が観測された。また非サイト選択的分解(励起サイトから離れた結合の解裂)は吸着角度に依存しない。選択的解離は直接分解に由来し、非選択的解離は2次電子により引き起こされると結論した。
松林 政仁; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 吉井 康司*; 岡本 孝司*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 510(3), p.325 - 333, 2003/09
被引用回数：9 パーセンタイル：52.47(Instruments & Instrumentation)シンチレータと高水素含有樹脂からなる高速中性子ラジオグラフィ用蛍光コンバータが開発され、電子撮像に応用されてきた。高速中性子とコンバータとの反応割合は、コンバータを厚くすることによって増加されるが、蛍光コンバータ自身が不透明であることから内部の発光はコンバータ表面に到達するまでに減衰を受ける。高速中性子ラジオグラフィ用の蛍光コンバータにおいて輝度を改善するために、コンバータ内部の発光を波長変換ファイバーを用いて観察側端面に伝達する新しい考えを取り入れた蛍光コンバータを考案した。東京大学の高速中性子源炉弥生で実施した実験により、波長変換ファイバーを用いた蛍光コンバータが従来型のポリプロピレン樹脂を用いた蛍光コンバータより高輝度であることが確認された。
曽我 猛
Spectrochimica Acta, Part A, 59(11), p.2497 - 2510, 2003/09
ヂメチルスホオキシド((CH
)
SO)溶液中のギ酸ウラニル((UO(HCOO))の共鳴ラマン散乱スペクトルを、ウラニルの電子励起準位(
)に共鳴させて測定した。831cm
に観測されたウラニルの全対称伸縮振動の相対強度を10本の励起光の波長(530
450nm)に対してプロットしてその共鳴ラマンプロファイルを得た。 観測されたラマンプロファイルは電子吸収スペクトルに見られる振電子構造を持つが、これと一致していない。この共鳴ラマンプロファイルをノン-コンドンモデルで電子スペクトルの変換理論を用いて解析し、励起状態()でのウラニルの全対称伸縮振動数を得た。これから、電子励起(
)によるウラニルの結合距離の変化及び配位子からウラン原子に移動した電子数の知見を得た。その結果、配位子からウラニルに移行してくる電子数は、励起によるウラニルの結合距離の変化と比例関係にあった。共鳴ラマン効果の大きさは一般に種々の要素に依存するが、((CH)SO)-(UOL)(L=Cl,CHCOO,NO or HCOO)溶液系では、おもに共鳴準位への励起によるウラニル結合の原子間距離の変化に依存した。
知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 209, p.159 - 164, 2003/08
被引用回数：2 パーセンタイル：20.99(Instruments & Instrumentation)白金薄膜に10K以下で高エネルギーイオン照射したときの欠陥の蓄積を電気抵抗率測定により調べた。実験結果は欠陥生成と選択的照射アニーリングを記述するようなモデルを用いて解析された。高エネルギー(100MeV)重イオン照射において、電子励起による照射アニーリングがおもに照射初期に観測された。欠陥蓄積曲線及び欠陥回復スペクトルから、電子励起によって誘起された格子の擾乱に相当する実効温度が見積もられた。
