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論文

Nuclear quantum effects of light and heavy water studied by all-electron first principles path integral simulations

町田 昌彦; 加藤 孝一郎*; 志賀 基之

Journal of Chemical Physics, 148(10), p.102324_1 - 102324_11, 2018/03

 被引用回数:1

水,重水,トリチウム水の液体状態における構造を第一原理経路積分分子動力学法を用いて研究した。用いた計算手法は、電子と原子核のすべてを量子力学的に取り扱うものであり、現時点で最も正確な計算手法の一つである。シミュレーションした結果は、実験とおおよそ一致しており、核量子効果により、同位体間の構造上の違いが明らかにされた。特に特筆すべき結果は、水分子内のOH共有結合中のHが隣接水分子との水素結合上の中点まで移動できる一方、重水素,トリチウムの順に中点まで行ける確率が減少するという傾向を得たことである。しかしながら、実験との完全な一致は未だ得られておらず、密度汎関数法の改良が必須であることが示唆された。また、最近の研究成果である密度汎関数に対するvan der Waals補正は液体状態における同位体効果を研究する上で必須であることが分かった。

論文

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy thin films; Appearance of antiferromagnetism and exchange bias in a layered structure with Fe

土屋 朋生*; 小林 亮太*; 窪田 崇秀*; 斉藤 耕太郎*; 小野 寛太*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 高梨 弘毅*

Journal of Physics D; Applied Physics, 51(6), p.065001_1 - 065001_7, 2018/02

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy films were epitaxially grown on MgO(100) single-crystal substrates by ultra-high-vacuum magnetron sputtering. A2- and L21-type Mn$$_{2}$$VAl order was controlled by the deposition temperature. A2-type Mn$$_{2}$$VAl films showed no spontaneous magnetization, while L21-type Mn$$_{2}$$VAl films showed ferrimagnetic behaviour with a maximum saturation magnetization of 220 emu/cm$$^{3}$$ at room temperature (RT). An antiferromagnetic reflection was observed with neutron diffraction at RT for an A2-type Mn$$_{2}$$VAl film deposited at 400$$^{circ}$$C. A bilayer sample of the antiferromagnetic A2-type Mn$$_{2}$$VAl and Fe showed an exchange bias of 120 Oe at 10 K.

論文

周回坑道掘削時に取得された内空変位と切羽観察結果に基づく初期地圧評価手法の開発

亀村 勝美*; 青柳 和平; 名合 牧人*; 菅原 健太郎*

第45回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.43 - 48, 2018/01

大規模な地下施設の建設に当たっては、掘削対象岩盤の力学特性とともに適切な初期地圧を設定することが重要となる。堆積軟岩を対象とする幌延深地層研究センターにおいては、地上からのボーリング孔や地下調査坑道において実施した水圧破砕試験や応力解放法により初期地圧状態の評価を行ってきた。ここでは、設計段階において推定された初期地圧状態の妥当性を検討するため、深度350mの周回坑道掘削時の内空変位と切羽観察記録を活用し、断層を含む数百m四方の範囲の数値解析モデルを構築し、坑道で計測された内空変位挙動を、岩盤の不均質性を考慮して説明できる初期地圧状態を評価した。評価結果は、他の計測結果と整合的であり、地下施設建設段階における初期地圧状態の妥当性の確認手法として適用できる可能性が示された。

論文

大深度地下掘削時のAE計測における波形分析手法に関する研究

丹生屋 純夫*; 畑 浩二*; 鵜山 雅夫*; 青柳 和平; 若杉 圭一郎

第45回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.226 - 231, 2018/01

日本原子力研究開発機構と大林組は、幌延深地層研究センターの深度350m以深を対象に、長期耐久性を期待して設置した光ファイバー式センサで、立坑周辺岩盤の水理・力学的な挙動として、AE(アコースティック・エミッション: Acoustic Emission)、間隙水圧及び温度を長期的に計測している。当該計測データを共振特性を用いて整理した結果、5種類の波形パターンから岩盤AEをさらに精度良く弁別することが課題となっていた。そこで、岩盤AEとそれ以外のAEと言うカテゴリーで弁別することを主眼に「スペクトルピークの半値幅」という定量的な弁別条件を適用し、岩盤AEの抽出精度向上を試みた。その結果、判別が不明瞭な波形特性を呈した岩盤AEも適切に抽出することが可能となった。

論文

An Evaluation of the long-term stagnancy of porewater in the neogene sedimentary rocks in northern Japan

中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 大山 隆弘*; 石井 英一; 宮川 和也; 笹本 広

Geofluids, 2018, p.7823195_1 - 7823195_21, 2018/01

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価におけるシナリオの一つとして、地下水シナリオがある。地下水シナリオに基づく安全評価において、長期間にわたり地下水の移動が遅いことは重要な要因である。本研究では、透水性の低い堆積岩地域の一例として、北海道幌延地域に分布する新第三系の海成堆積岩である声問層と稚内層中の地下水の安定性について、塩素やヘリウムの同位体及び水の安定同位体を用いて調査・考察を行なった。その結果、稚内層の深部地下水は、約100万年前から始まった地層の隆起後も、天水の影響を受けることなく、安定に存在している可能性が示された。一方、声問層や稚内層浅部の地下水は、地層の隆起後、天水の影響を受けており、このことは地下水年代測定の結果からも支持された。本地域の様に、地層の圧密・続成作用を受けた厚い堆積層では、間隙水・結晶水の放出等の影響を受け、地下水の絶対年代を正確に推定することは難しい。しかし、本研究において検討した地下水年代測定の結果と地史との比較は、地下水の流動性に関わる概略的な評価(長期にわたる地下水の安定性の有無)を行う上で有効な手段であると考えられる。

論文

Engineering applications using probabilistic aftershock hazard analyses; Aftershock hazard map and load combination of aftershocks and tsunamis

崔 炳賢; 西田 明美; 糸井 達哉*; 高田 毅士*

Geosciences (Internet), 8(1), p.1_1 - 1_22, 2018/01

東北地方太平洋沖地震の後、非常に広い領域において余震が多発した。ことのよう余震により二次災害や救助活動・復旧作業の遅れが発生した。しかし、本震が発生する前に余震ハザードを評価することは不確実さが大きいため容易ではない。一方、巨大地震が発生すると、大きな不確実さのもとで意思決定をしないといけないので、その不確実さを定量化することは重要である。われわれは将来の巨大地震に対する復旧活動計画のための確率論的余震ハザード解析法について発表した。本稿では、提案された確率論的余震ハザード解析の活用法について検討し、工学的応用例を示す。まず、復旧活動計画に活用するための余震ハザードマップを提案する。続いて、避難ビルや原子力施設等の耐津波設計における余震と津波の同時考慮のための荷重耐力係数を導出する手法について提案する。

論文

Ecological and genomic profiling of anaerobic methane-oxidizing archaea in a deep granitic environment

伊能 康平*; Hernsdorf, A. W.*; 今野 勇太*; 幸塚 麻里子*; 柳川 克則*; 加藤 信吾*; 砂村 道成*; 広田 秋成*; 東郷 陽子*; 伊藤 一誠*; et al.

ISME Journal, 12(1), p.31 - 47, 2018/01

岐阜県瑞浪市の超深地層研究所において、深度300メートルの地下水を地下坑道から採取し、地下微生物の生態系を調査した。その結果、花崗岩深部でマグマ由来のメタンに依存した微生物生態系が存在することを明らかにした。

論文

ニホニウムとその次の元素へ・・・

桜井 弘*; 篠原 厚*; 小浦 寛之; 上垣外 修一*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 延輿 秀人*

Isotope News, (特別号2), p.2 - 14, 2018/01

日本アイソトープ協会発行の協会誌「Isotope News」における新春座談会(2018年1月1日誌上掲載)に登壇する。「ニホニウムとその次の元素へ・・・」という座談会のタイトルで、ニホニウム(超重元素)の発見の歴史や今後の超重元素発見にむけての展望など、(1)理論、(2)加速器、(3)実験、(4)周期表を話題の中心として夢のある内容を紹介する。特に原子核物理・理論の観点から座談を展開する。

論文

Thermal behavior of sodium hydroxide-structural concrete composition of sodium-cooled fast reactor

菊地 晋; 古賀 信吉*

Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 131(1), p.301 - 308, 2018/01

ナトリウム冷却高速炉の仮想的な事故条件下においては、漏えいナトリウムが鋼製ライナーを破損する恐れがある。そのような状況においては、構造コンクリートと液体ナトリウムが直接接触することによりナトリウム-コンクリート反応が発生する。本研究では、ナトリウム冷却高速炉の安全評価に資するため、ナトリウム-コンクリート反応の第2段階反応の一つとして、水酸化ナトリウム(NaOH)とシリカ(SiO$$_{2}$$)の反応について検討した。反応開始点等の反応に関する熱的挙動については、示差走査熱量計(DSC)を用いて定義した。DSC計測の結果、NaOH-SiO$$_{2}$$反応はNaOHの融点直後に急激に反応することが明らかになった。したがって、初期段階で発生したNaOHが有意な量存在する場合、ナトリウム-コンクリート反応の第2段階反応における時間帯にNaOH-SiO$$_{2}$$反応が支配的になることが推定された。

論文

Onsite chelate resin solid-phase extraction of rare earth elements in natural water samples; Its implication for studying past redox changes by inorganic geochemistry

渡邊 隆広; 國分 陽子; 村上 裕晃; 岩月 輝希

Limnology, 19(1), p.21 - 30, 2018/01

 パーセンタイル:100(Limnology)

地下環境における酸化還元環境の変遷は長期安定性評価において重要な情報であり、地層処分に関連する技術開発につながることが期待される。地下水や地質試料等に含まれる希土類元素(REEs)を分析することにより、物質の供給源や酸化還元環境の変遷に関する情報を得ることが可能となる。本研究では、REEsの濃縮と妨害元素の除去を目的として、イミノ二酢酸-エチレンジアミン三酢酸型キレート樹脂(PA1)の有用性を検討した。標準試料(SPS-SW1)のキレート濃縮試験では、REEs等で高い回収率を得ることができた。また、妨害元素であるバリウムを除去することができた。天然試料に対する適用性については、比較的REEs濃度の高い試料を用いて試験を行った結果、キレート処理をしない条件で得られたREEsパターンと、採水現場でPA1を用いて回収した試料の分析結果とがよく一致した。また、同地点から採取した複数試料の分析結果もよく一致し、本手法の再現性を確認することができた。本結果は、様々な組成を示す地下水試料の化学分析において、PA1によるREEs濃縮が安定した処理方法であることを示唆する。採水現場でキレート樹脂を使用し固相抽出を行うことにより、地下水中のREEs分析を効率良く実施できる可能性が示された。

論文

材料挙動と計算機シミュレーションの接点,3; 粒界破壊における破壊力学試験と第一原理計算

山口 正剛

日本原子力学会誌, 60(1), p.30 - 34, 2018/01

原子炉圧力容器鋼における照射誘起リン偏析による粒界脆化、炉内構造物の(照射誘起)応力腐食割れ、高速炉及び核融合炉材料におけるヘリウム脆化など、原子力材料では粒界破壊がしばしば問題となる。粒界破壊の原因を探るための電子論計算が多数行われ、粒界における原子間結合(凝集)エネルギーの低下はその有力な原因の一つであるが、マクロな破壊現象へとつながる原子論的メカニズムについては、未知の部分が多い。本稿では粒界の原子間結合とマクロな粒界破壊との関係を、第一原理計算結果と破壊試験データを交えながら考察する。

論文

IAEA低濃縮ウランバンク; 国際管理構想の実現に向けて

玉井 広史; 田崎 真樹子; 須田 一則

日本原子力学会誌, 60(1), p.25 - 29, 2018/01

IAEAが低濃縮ウランの貯蔵・供給を管理する構想が実現の運びとなった。このIAEA低濃縮ウランバンクは、機微技術の拡散に加え今世紀に入ってテロリストによる悪用の懸念の増大を受け、核燃料の供給保証によって濃縮・再処理に係る技術開発のインセンティブを下げることを目指した様々な構想の一つであり、IAEAの場における議論を通じて核燃料供給及びバンクサイトの要件が規定され、2018年には正式に運用を開始する予定である。本構想の経緯、意義、今後の動向を紹介する。

論文

福島第一原発事故の大気・海洋環境科学的研究の現状; 事故の何が分かったか、事故から何が分かったか

青山 道夫*; 山澤 弘実*; 永井 晴康

日本原子力学会誌, 60(1), p.46 - 50, 2018/01

福島第一原子力発電所事故により大気および海洋に放出された放射性物質の観測された核種、推定された放出量、放出の時間経過について、現在明らかになっていることを概観した。また、放出された核種について、その大気中、陸域および北太平洋での挙動についてもまとめた。さらに、今後の研究課題として、よくわかっていないことを、1から3号炉の放出の配分と核種組成および海洋内部での中央モード水の挙動の観点で整理した。

論文

核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,4; 核図表; 壮大なる原子核の地形図

小浦 寛之; 湊 太志; 飯村 秀紀

日本原子力学会誌, 60(1), p.35 - 40, 2018/01

日本原子力学会誌の連載講座「核データ研究の最前線-たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズに応える為に-」の第4回として「核図表-壮大なる原子核の地形図-」の題目で解説を行う。本稿ではまず核図表を用いて原子核の実験的同定の外観を示し、次いで原子核の合成の歴史について紹介し、特に近年における合成手法の進展と現状を日本の加速器を中心に述べる。次に原子核構造・核崩壊データの例として、核構造崩壊データファイルEvaluated Nuclear Structure Data File(ENSDF)及び評価済み原子質量データAtomic Mass Evaluation(AME)の紹介とその意義について述べる、さらに原子核研究の最近の進展として、日本の新元素ニホニウムを含む超重元素研究の現状、地球ニュートリノ観測と核崩壊データの関連、原子核の新しい魔法数の発見、天体核物理と核データの関係について紹介する。最後に核図表を広く普及させる方策のひとつとして、3次元ブロック核図表を用いたアウトリーチ活動について紹介する。

論文

Electron heat diffusivity in radially-bounded ergodic region of toroidal plasma

菅野 龍太郎*; 沼波 政倫*; 佐竹 真介*; 松岡 清吉; 高丸 尚教*

Nuclear Fusion, 58(1), p.016033_1 - 016033_7, 2018/01

 パーセンタイル:100(Physics, Fluids & Plasmas)

摂動磁場による磁気面の破壊を伴う乱れた磁場構造をもつトーラスプラズマ中の電子熱輸送について研究を行った。本論文では、摂動磁場に沿った粒子の平行方向軌道に起因する熱輸送が、捕捉粒子軌道の効果によって低減されることを明らかにした。

論文

Evidence for spin singlet pairing with strong uniaxial anisotropy in URu$$_2$$Si$$_2$$ using nuclear magnetic resonance

服部 泰佑; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 松田 達磨*; 芳賀 芳範

Physical Review Letters, 120(2), p.027001_1 - 027001_5, 2018/01

 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

In order to identify the spin contribution to superconducting pairing compatible with the so-called "hidden order", $$^{29}$$Si nuclear magnetic resonance measurements have been performed using a high-quality single crystal of URu$$_2$$Si$$_2$$. A clear reduction of the $$^{29}$$Si Knight shift in the superconducting state has been observed under magnetic field applied along the crystalline $$c$$ axis, corresponding to the magnetic easy axis. These results provide direct evidence for the formation of spin-singlet Cooper pairs. Consequently, results indicating a very tiny change of in-plane Knight shift reported previously demonstrate extreme uniaxial anisotropy for the spin susceptibility in the hidden order state.

論文

Correction factors for attenuation and scattering of the wall of a cylindrical ionization chamber in the 6-7 MeV high-energy photon reference field

古渡 意彦; Zutz, H.*; Hupe, O.*

Radiation Protection Dosimetry, 178(1), p.48 - 56, 2018/01

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

高エネルギー$$gamma$$線校正場における、基準空気カーマ率の直接測定においては、電離箱式空気カーマ率計の壁による入射$$gamma$$線の散乱及び吸収を考慮した補正係数を導入する必要がある。しかしながら、空気カーマ率決定法を提供する国際規格ISO4037-2では補正係数が提供されていない。そこで、EGS5を用いて計算シミュレーションにより補正係数を評価する手法を開発した。得られた補正係数は、ドイツ連邦物理工学研究所(PTB)及び原子力機構で実験的に検証され、その妥当性が検証された。

論文

原子炉過酷事故時における炉内溶融物移行挙動の大規模数値シミュレーション

山下 晋; 伊奈 拓也*; 井戸村 泰宏; 吉田 啓之

第31回数値流体力学シンポジウム講演論文集(DVD-ROM), 7 Pages, 2017/12

原子力機構では、過酷事故時の炉内溶融物移行挙動進展を現象論的に評価するために、数値流体力学的手法に基づく3次元多相多成分熱流動解析手法(JUPITER)の開発を行っている。原子炉過酷事故では、燃料棒1本スケール(数cm)から圧力容器スケール(十数メートル)まで非常に広範囲に渡るマルチスケール・マルチフィジクス現象を含むため、溶融物の移行挙動の詳細な予測のためには、高性能な大規模計算が必要不可欠となる。このような問題を解決するため、大規模並列計算に適した計算スキームの適用だけでなく、計算負荷の多くを占める圧力Poissonソルバーに対する反復解法を超並列計算に適したソルバーを適用した。これら手法を用いて、原子炉過酷事故時の炉内状況予測に向けた溶融物移行挙動解析手法の有効性評価と大規模計算への対応のため、実験解析及び予備解析を実施し、妥当性並びに大規模計算における良好な並列性能を有することを確認した。

論文

Improvement of atmospheric dispersion simulation using an advanced meteorological data assimilation method to reconstruct the spatiotemporal distribution of radioactive materials released during the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident

門脇 正尚; 永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜*; 朱里 秀作*

Energy Procedia, 131, p.208 - 215, 2017/12

原子力施設事故によって大気中に放射性物質が放出された際に、放射性物質の時空間分布を再現可能な大気拡散シミュレーションは、緊急時対応や被ばく評価に対して有効である。本研究では、データ同化手法及び最新の領域気象モデルを用いて大気拡散シミュレーションを改良し、福島第一原子力発電所事故由来の放射性物質の時空間分布を再構築する。大気拡散シミュレーションは原子力機構が開発した大気拡散モデルGEARNによって行われた。大気拡散シミュレーションのための気象場は、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法と領域気象モデルWRFで計算された。シミュレーションの再現性は、放射性核種の沈着量及び大気濃度の計算値と実測値の比較から評価した。福島第一原子力発電所の付近において、観測されたCs-137とI-131の沈着量の空間分布をシミュレーションは良好に再現した。特に、発電所から北西方向及び南方向で観測されたCs-137の高い沈着量分布の再現性の向上が顕著であった。東日本の広域においても、モデル過大評価であったCs-137の沈着量の再現性が向上した。これらは、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法によって、再現性の高い風速場が得られたことに起因すると考えられる。本研究で再構築された大気拡散過程は、福島第一原子力発電所事故の線量影響評価の見直しや、日本国内の原子力施設における緊急時対応に対して有効な情報となる。

論文

User interface of atmospheric dispersion simulations for nuclear emergency countermeasures

Hamuza, E.-A.; 永井 晴康; 相楽 洋*

Energy Procedia, 131, p.279 - 284, 2017/12

本研究では、WSPEEDIによる大気拡散シミュレーションを原子力発電所から放射性核種が放出された際の緊急時対応の検討に活用する方法を提案する。WSPEEDIは原子力緊急時対応に不可欠な環境中核種分布や気象パターンなどの情報を計算し出力することができることから、その出力を用いて放射性核種の拡散に対して避難計画を策定するために有効な情報を作成し示すことを目指す。まず、ある原子力施設について1年間のWSPEEDI拡散計算を実行し、出力をまとめてデータベースを作成する。次に、データベースを用いた解析から、WSPEEDIの出力データをユーザーが容易に理解できるような拡散状況の特徴を示す数値情報に変換し、原子力緊急時対応に有効な情報として整理する。

論文

Adsorption of platinum-group metals and molybdenum onto aluminum ferrocyanide in spent fuel solution

大西 貴士; 関岡 健*; 須藤 光雄*; 田中 康介; 小山 真一; 稲葉 優介*; 高橋 秀治*; 針貝 美樹*; 竹下 健二*

Energy Procedia, 131, p.151 - 156, 2017/12

再処理におけるガラス固化プロセスの安定運転のために、白金族元素(Ru, Rh, Pd)およびMoを除去し、安定保管または利用するための分離プロセスの研究開発を実施している。白金族元素とMoを一括回収するための無機吸着剤(フェロシアン化物)が開発されている。本研究では、照射済燃料溶解液を用いた吸着試験を行い、Ru, Rh, Pd, MoおよびAmの吸着特性を評価した。その結果、Ru, Rh, Pd, Moはいずれも吸着が認めら、フェロシアン化物が照射済燃料溶解液中においても一定の吸着性能を示すことがわかった。一方、Amは吸着されないことが確認された。Amが吸着しないことにより、白金族元素とMoの相互分離プロセスにAmが混入せず、アルファ核種を含有する二次廃棄物を大量に発生しないことが確認された。

論文

解体廃棄物の処理処分に向けた取り組み(研究炉)

坂本 義昭

原子力バックエンド研究(インターネット), 24(2), p.141 - 146, 2017/12

我が国においていくつかの試験研究炉では既に廃止措置に着手、または廃止措置計画書の申請が行われており、試験研究炉の廃止措置への対応が必要となってきている。この際、解体廃棄物の合理的な処理処分は廃止措置の適切な遂行に必要不可欠な事項であるため、解体廃棄物の性状についての具体的な事例の紹介および処理処分に向けた原子力機構での取り組みについて概説した。

論文

高温ガス炉での炭素・黒鉛材料の利用、原子炉用炭素・黒鉛材料の構造設計上の課題、C/C複合材料の原子力分野への応用

石原 正博

原子力用炭素・黒鉛材料; 基礎と応用, p.10  - 18, 2017/12

原子力用炭素・黒鉛に関する全貌を記述したものとして、基礎的な内容をまとめた成書が海外で見受けられるが、国内では皆無である。そこで、基礎から応用までの広範囲について、黒鉛減速高温ヘリウムガス冷却炉に使用される炭素・黒鉛材料の構造設計と構造健全性評価に必要な技術情報を含めて、炭素・黒鉛材料に関する基礎的事項を記述した。登録者は応用を中心に分担執筆した。本書では、専門課程の大学生, 大学院学生, 研究者, 技術者及び高温ガス炉用炭素・黒鉛に関する諸課題の全容を知りたい人にも役立つよう配慮した。

論文

Silver photodiffusion into Ge-rich amorphous germanium sulfide; Neutron reflectivity study

坂口 佳史*; 朝岡 秀人; Mitkova, M.*

Journal of Applied Physics, 122(23), p.235105_1 - 235105_12, 2017/12

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Silver diffuses into chalcogenide films upon light exposure, and the kinetics of photodiffusion has been a subject of various investigations because of the difficulties in the ${it in situ}$ determination of the time-dependent Ag reaction and diffusion development in the chalcogenide layers. We report the results of time-resolved neutron reflectivity measurement of Ag/Ge$$_{40}$$S$$_{60}$$/Si substrates under light exposure to clarify the kinetics of Ag photodiffusion into Ge-rich Ge chalcogenides. It reveals that Ag ions diffuse all over the Ge chalcogenide host layer once Ag dissolves into the layer without forming a metastable reaction layer unlike the case of S-rich Ge chalcogenide such as Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$. The decay curve suggests that the Ag dissolution is determined by two types of Ag capturing chalcogen sites. Also, the observed relaxation time showed anomalous chalcogenide layer thickness dependence. This is attributed to an additional diffusion-driven accelerating factor, which is unique to the silver photodiffusion. Furthermore, we observed indicative changes in the formation of an inhomogeneous in-plane structure at the Ag/chalcogenide interface. This would be related to the nucleation and growth of the Ag-dissolved reaction product.

論文

Development of a bump cathode element for two-dimensional neutron detection

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*

Journal of Instrumentation, 12(12), p.C12011_1 - C12011_9, 2017/12

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

円形のバンプカソードを用いた中性子検出素子を開発し、$$^{252}$$Cf中性子線源を用いた照射試験を実施した。開発した素子は三角配置した小型の円形カソードバンプを持っており、それらのバンプは入射位置を導出するためx, y方向にそれぞれ接続されている。照射試験はガス圧7気圧(He: 85%、CF$$_{4}$$: 15%)の条件下で実施された。試験の結果、均一性10.1%の優れた二次元応答を確認した。中性子により生成する二次粒子の飛程の違いから計算した位置分解能は1.89mm(半値幅)であることを確認することができた。

論文

Reaction of hydrogen peroxide with uranium zirconium oxide solid solution; Zirconium hinders oxidative uranium dissolution

熊谷 友多; 高野 公秀; 渡邉 雅之

Journal of Nuclear Materials, 497, p.54 - 59, 2017/12

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

ウラン・ジルコニウム酸化物固溶体[(U,Zr)O$$_{2}$$]のH$$_{2}$$O$$_{2}$$との反応についての理解は、(U,Zr)O$$_{2}$$組成を持つ溶融燃料の放射線環境下での劣化を評価するためには不可欠である。そこで、(U,Zr)O$$_{2}$$粉末試料を用いて、H$$_{2}$$O$$_{2}$$によるUの溶出を調べた。H$$_{2}$$O$$_{2}$$反応量に対するU溶出の収率を測定した結果、(U,Zr)O$$_{2}$$のU溶出収率はUO$$_{2}$$と比べて著しく低いことが明らかになった。そのメカニズムを調べるため、H$$_{2}$$O$$_{2}$$の反応によるO$$_{2}$$の発生を測定したところ、O$$_{2}$$発生量とH$$_{2}$$O$$_{2}$$消費量は1:2の比であり、H$$_{2}$$O$$_{2}$$の不均化反応の化学量論と一致した。この結果から、(U,Zr)O$$_{2}$$のH$$_{2}$$O$$_{2}$$による酸化的溶解が抑制された理由は、不均化反応への触媒活性と考えられる。さらに、同時に行った(U,Zr)O$$_{2}$$のラマン分光分析の結果も触媒的不均化反応を支持しており、これらの結果から、H$$_{2}$$O$$_{2}$$による酸化的溶解反応に対して、(U,Zr)O$$_{2}$$はUO$$_{2}$$よりもはるかに安定であることが明らかになった。

論文

J-PARC RCS入射ビーム荷電変換用薄膜の昇温脱離特性

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 柳橋 亨*

Journal of the Vacuum Society of Japan, 60(12), p.484 - 489, 2017/12

J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいては、入射ビームと周回ビームのマッチングをとるためにマルチターンH$$^{-}$$入射方式を用いている。この方式は、リニアックからのH$$^{-}$$ビームの2つの電子を入射点の薄膜を通過することでストリップし、残った陽子を周回させ次のバンチと合わせることでビームの大強度化を図るものである。入射点にはカーボン薄膜があり、ビームのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。そのためこの薄膜の放出ガス特性を調査することは、ビームラインを超高真空に保ちビームと残留ガスによるビーム損失を低減することにつながるため、加速器の安定運転維持に必須である。本調査では、フォイル発熱時の放出ガスを昇温脱離分析により測定した。試料として実際に3GeVシンクロトロンで用いているもしくは候補である数種のフォイルを用いた。その結果、PVD蒸着薄膜は多層グラフェン薄膜に比べ放出ガスが多く、特に低温での水蒸気成分が多いことがわかった。講演では、各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及び加速器安定運転のための実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。

論文

流路長の長い矩形スリットのコンダクタンス測定

荻原 徳男; 引地 裕輔*; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; 吉田 肇*; 新井 健太*

Journal of the Vacuum Society of Japan, 60(12), p.475 - 480, 2017/12

In order to achieve stable operation of J-PARC accelerator, we studied the conductance of a slit used for a gas sheet monitor. The flow rate of a rarefied gas through a long rectangular channel with a very small height (H) to width (W) ratio was experimentally investigated using N$$_{2}$$ and Ar for the wide range of the Knudsen number Kn, which is defined as a ratio of H to the mean free path. Here the dimensions of the channel are as follows: H=0.1 mm, W=50 mm, and the length L=100 mm. The conductance, which is proportional to the dimensionless flow rate, decreases from the value in free-molecular regime and reaches the Knudsen minimum at Kn $$sim$$ 1.2, as the inlet gas pressure increases. Then, assuming fully developed gas flow, the reduced flow rate G has been estimated as a function of the local rarefaction parameter using the experimental data.

論文

放射光XAFSおよびイメージングXAFS法による模擬ガラス試料中のロジウム元素の化学状態分析

岡本 芳浩; 永井 崇之; 塩飽 秀啓; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*

日本原子力学会和文論文誌, 16(4), p.180 - 190, 2017/12

模擬ガラス中のロジウムの化学状態を調べるために、X線吸収微細構造(XAFS)およびイメージングXAFS分析を実施した。ガラス中のロジウムの化学形は、EXAFSデータの線形結合解析の結果から、84%がRhO$$_{2}$$、残り16%がRh金属と見積もられた。イメージングXAFS分析によると、ルテニウムと共存しているロジウムの化学形は、RhO$$_{2}$$であった。これは、模擬ガラス中に、安定な(Ru,Rh)O$$_{2}$$固溶体が存在することを示唆している。一方、ルテニウムと分布が一致しないロジウムの化学形は金属であった。ガラス中の金属ロジウムは、凝集体になる傾向があった。これらの結果から、ロジウムの化学状態は、ルテニウム元素の存在とその分布に強く影響を受けると結論付けられた。

論文

核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,3; 核分裂データの最前線; 実験と理論

西尾 勝久; 千葉 敏*

日本原子力学会誌, 59(12), p.717 - 721, 2017/12

核分裂は原子力エネルギー利用の基礎となる現象であるが、その複雑さのため質および量ともに限られた実験データを現象論によって記述し、核データとして利用されるにとどまっていた。近年、新規の実験技術確立に加え高性能計算機を活かした理論計算に大きな進展があったので、最新成果を見ながら議論する。

論文

Four-dimensional Langevin approach to low-energy nuclear fission of $$^{236}$$U

石塚 知香子*; Usang, M. D.*; Ivanyuk, F. A.*; Maruhn, J. A.*; 西尾 勝久; 千葉 敏

Physical Review C, 96(6), p.064616_1 - 064616_9, 2017/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:37.75(Physics, Nuclear)

We developed a four-dimensional (4D) Langevin model, which can treat the deformation of each fragment independently and applied it to low-energy fission of $$^{236}$$U, the compound system of the reaction n + $$^{235}$$U. The potential energy is calculated with the deformed two-center Woods-Saxon (TCWS) and the Nilsson-type potential with the microscopic energy corrections following the Strutinsky method and BCS pairing. The transport coefficients are calculated by macroscopic prescriptions. It turned out that the deformation for the light and heavy fragments behaves differently, showing a sawtooth structure similar to that of the neutron multiplicities of the individual fragments $$nu$$(A). Furthermore, the measured total kinetic energy TKE(A) and its standard deviation are reproduced fairly well by the 4D Langevin model based on the TCWS potential in addition to the fission fragment mass distributions. The developed model allows a multi-parametric correlation analysis among, e.g., the three key fission observables, mass, TKE, and neutron multiplicity, which should be essential to elucidate several longstanding open problems in fission such as the sharing of the excitation energy between the fragments.

論文

Detailed $$alpha$$-decay study of $$^{180}$$Tl

Andel, B.*; Andreyev, A.; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Bree, N.*; Cocolios, T. E.*; Comas, V. F.*; Diriken, J.*; Elseviers, J.*; Fedorov, D. V.*; et al.

Physical Review C, 96(5), p.054327_1 - 054327_11, 2017/12

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

A detailed $$alpha$$-decay spectroscopy study of $$^{180}$$Tl has been performed at ISOLDE (CERN). Z-selective ionization by the Resonance Ionization Laser Ion Source (RILIS) coupled to mass separation provided a high-purity beam of $$^{180}$$Tl. Fine-structure $$alpha$$ decays to excited levels in the daughter $$^{176}$$Au were identified and an $$alpha$$-decay scheme of $$^{180}$$Tl was constructed based on an analysis of $$alpha$$-$$gamma$$ and $$alpha$$-$$gamma$$ -$$gamma$$ coincidences. Multipolarities of several $$gamma$$-ray transitions deexciting levels in $$^{176}$$Au were determined. Based on the analysis of reduced $$alpha$$-decay widths, it was found that all $$alpha$$ decays are hindered, which signifies a change of configuration between the parent and all daughter states.

論文

大強度負水素イオン源の高周波放電による引き出されたビームへの影響

神藤 勝啓; 柴田 崇統*; 和田 元*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.648 - 650, 2017/12

J-PARCでは、セシウムを導入した水素プラズマ生成に2MHzの高周波をイオン源よりピーク電流が数10mAのH$$^-$$ビームを引き出している。このような大強度RF H$$^-$$イオン源では、イオン源内のイオン密度が高いためビーム引出領域近傍のイオンシースがRF振動に追随する。J-PARCの大強度RF H$$^-$$イオン源より引き出されたH$$^-$$ビーム電流をファラデーカップで測定すると、44mAの平均ピーク電流に対して1mA程度のビーム電流の揺らぎが観測された。ビームはその進行方向だけでなく、それに垂直な方向にも振動していると考えられる。ビーム引き出し領域のシースの高周波振動をより明らかにするために、位相空間内での実時間でのビームの揺動を観測できるような高時間分解能で高感度のエミッタンスモニターを備えた実験系を提案する。

論文

レーザー荷電変換入射実現に向けた高出力レーザー蓄積リング

原田 寛之; 山根 功*; Saha, P. K.; 菅沼 和明; 金正 倫計; 入江 吉郎*; 加藤 新一

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.684 - 688, 2017/12

大強度陽子加速器では、線形加速器で加速された負水素イオンの2つの電子を炭素膜にて剥ぎ取り、陽子へと変換しながら多周回にわたり円形加速器に入射し大強度陽子ビームを形成している。この手法は大強度ビームを形成できる反面、周回する陽子ビームが膜へ繰返し衝突し散乱され、ビーム損失が生じ残留線量となる。また、衝突時の熱付与や衝撃による膜の変形が生じている。これらは、大強度陽子ビームの出力や運転効率を制限する可能性がある。そのため、さらなる大強度出力には炭素膜に代わる新たな荷電変換入射が必要となる。J-PARC 3GeVシンクロトロンでの設計出力を超える大強度化に向けて、レーザーにて電子剥離を行う「レーザー荷電変換入射」を新たに考案し研究開発を進めている。この新たな入射方式の実現には、現存より2桁高い平均出力のレーザーが必要となるため、レーザーを再利用する形で連続的にビームへの照射を可能とする「高出力レーザー蓄積リング」の開発を目指している。本発表では、レーザー荷電変換入射の概要を紹介し、開発を行う高出力レーザー蓄積リングを説明する。加えて、現在の開発状況を報告する。

論文

J-PARC RCSのためのベクトルrf電圧制御システムの開発

田村 文彦; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 山本 昌亘; 島田 太平; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 古澤 将司*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.241 - 245, 2017/12

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、大強度の陽子ビームを加速する際に金属磁性体(MA)空胴に生じるビームローディングを補償することが必須である。RCSで用いられるMA空胴は広帯域の周波数特性を持つために、ウェーク電圧も高調波を含み、マルチハーモニックのビームローディング補償が必要である。RCSでは、マルチハーモニックフィードフォワードシステムによるビームローディング補償で、設計ビームパワー1MWまでのビーム加速試験を成功裏に遂行してきたが、その過程で、フィードフォワード法が持つオープンループ系であることに起因する弱点もわかってきた。J-PARCシンクロトロンの次世代LLRF制御システムでは、フィードフォワードに加え、ベクトルrf電圧制御によるビームローディング補償の採用を検討している。本発表では、2016年度に製作したベクトルrf電圧制御システムのプロトタイプについて、概要、調整手法および試験結果について報告する。

論文

J-PARC RCSにおけるビームコミッショニングの進捗報告; 大強度・低エミッタンスビームの実現へ向けた取り組み

發知 英明; 原田 寛之; 加藤 新一; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; 吉本 政弘

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.95 - 99, 2017/12

この一年、J-PARC RCSでは、大強度かつ低エミッタンスのビームを実現するためのビーム調整を精力的に展開してきた。RCSの動作点は、2Qx-2Qy=0共鳴の近傍に設定されている。この共鳴はエミッタンス交換を引き起こすため、ビームの電荷密度分布を大きく変調してしまう。RCSでは、ペイント入射と呼ばれる手法でビーム粒子の分布をコントロールして入射中のエミッタンス増大の抑制を図っているが、エミッタンス交換の影響を考慮してその手法を最適化した結果、電荷密度分布の一様化に成功し、入射中のエミッタンス増大を最小化することができた。本発表では、ペイント入射中の特徴的なビーム粒子の挙動やエミッタンス増大の発生機構を議論すると共に、エミッタンス低減のために行った一連の取り組みを紹介する。

論文

J-PARCリニアックのビームロスモニタによるインターロックイベント

林 直樹; 菊澤 信宏; 三浦 昭彦; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.540 - 544, 2017/12

J-PARCリニアックは、安定な利用運転を行っているが、最近は、リニアック・ロスモニタ単独1台のみによるインターロック事象が増加している。その回数は、RFQトリップ回数に迫るほどであり、運転効率の改善に向けて、対策が必要となってきた。そこで、各事象毎のデータを詳しく解析し、事象を3つに分類、それぞれに特徴的な、ロスモニタの分布・パターンを見出した。リニアックのロスモニタは、一般的なものではあるが、時間分解能重視のため、J-PARCの他のリングシンクロトロンとは異なった設定、プリアンプの入力インピーダンスは50$$Omega$$、生信号での閾値・幅をインターロック条件としている点についても改善のための検討・試行を実施した。

論文

Status of proof-of-principle experiment for 400 MeV H$$^{-}$$ stripping to protons by using only lasers in the 3-GeV RCS of J-PARC

Saha, P. K.; 原田 寛之; 山根 功*; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 岡部 晃大; Liu, Y.*; 吉本 政弘; 加藤 新一; 入江 吉郎*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.866 - 870, 2017/12

The conventional H$$^{-}$$ stripping injection by using solid stripper foil has serious issues not only because of high residual radiation at injection area due to uncontrolled beam losses caused by the foil and beam interaction, but also for the short lifetime, especially in high intensity accelerators. In order to overcome those issues, we proposed an alternative method of H$$^{-}$$ stripping by using only lasers. Experimental study for a POP (proof-of-principle) demonstration of the present principle is under preparation for 400 MeV H$$^{-}$$ stripping in the 3-GeV RCS of J-PARC. The studies of laser beam itself and also the H$$^{-}$$ beam optimization studies to match with given laser pulses are in progress, where the first interaction of the H$$^{-}$$ beam and the laser is planned to perform in this fiscal year. The status and detail strategy of the present research are summarized in this work.

論文

J-PARC 3GeVシンクロトロンビームコリメータの故障原因究明作業

岡部 晃大; 山本 風海; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 山本 昌亘; 吉本 政弘; 竹田 修*; 堀野 光喜*; 植野 智晶*; 柳橋 亨*; et al.

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.853 - 857, 2017/12

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)には、ビーム損失を局所化し、機器の放射化を抑制するためにビームコリメータが設置されている。RCSにて加速中に広がったビームハローは、すべてコリメータ散乱体によって散乱され、吸収体部にて回収される。2016年4月のコリメータ保守作業時に吸収体部の1つで大規模な真空漏れが発生したため、代替の真空ダクトを設置することで応急的な対処を行い、ビーム利用運転を継続した。取り外したコリメータの故障原因を特定するためには、遮蔽体を解体し、駆動部分をあらわにする必要がある。しかし、故障したコリメータ吸収体部は機能上非常に高く放射化しており、ビームが直接当たる真空ダクト内コリメータ本体では40mSv/hという非常に高い表面線量が測定された。したがって、作業員の被ばく線量管理、及び被ばく線量の低減措置をしながら解体作業を行い、故障したコリメータ吸収体の真空リーク箇所の特定に成功した。本発表では、今回の一連の作業及び、コリメータの故障原因について報告する。

論文

J-PARC RCS冷却水設備冷却塔ファン不具合ベアリングユニットの振動解析

藤来 洸裕; 菅沼 和明; 山崎 良雄

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.874 - 876, 2017/12

J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器(RCS)は、RF装置、電磁石および電源などの装置が数多くある。これらの装置は運転時に17MWの電力を使い、そのうち多くは熱エネルギーとなっている。よって加速器の運転には、冷却水設備が必要不可欠であり、その安定性は、加速器の稼働率を左右する。最近、冷却水設備の重要な部品である冷却塔ファンのベアリングユニットが故障した。今回の事象は、J-PARC全体の運転停止につながる。今回故障の原因を調べるために、ベアリングユニットの振動測定及びベアリングを切断し観察した。振動測定の結果、ベアリングの傷の有無で振動周波数に違いがあることが分かった。またベアリングを分解した際、外輪に傷がついていた。この傷はフレーキング痕という傷であることが分かった。

論文

J-PARC LinacおよびRCSにおける監視・警報システムの製作

高橋 博樹; 澤邊 祐希; 渡邉 和彦*; 川瀬 雅人*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1151 - 1154, 2017/12

加速器構成機器の増加(Linac ACSなど)や安全・安定な加速器運転実現のために、運転員や研究者が運転時に監視すべきパラメータ(情報量)が年々増加する傾向にある。そして、監視画面に表示される情報が膨大になったことにより、運転員の警報やパラメータ値の見落としなどによる誤操作が起こるときがある。現時点で、PPSやMPSの安全システムが堅固であるので大事に至ったことはないが、計画されているビームパワー増強などを考慮した場合、このような誤操作は憂慮すべきことである。そこで、加速器の状態を監視し、運転員に異常を早期に知らせるシステムの製作を開始した。初期システムとしてLinacのDTQ電磁石電源等の状態監視を目的としたシステムの構築を進めた。そして、電流設定値を基準として正常範囲(上下限値)を設定し、正常範囲を逸脱した場合に警報状態を運転員に通知する機能を実現し、本システム製作の見通しを得ることができた。

論文

J-PARC LINAC/RCSタイミングシステム安定運用に向けた改良

澤邊 祐希*; 高橋 博樹; 伊藤 雄一*; 川瀬 雅人*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1133 - 1136, 2017/12

J-PARC加速器は、400MeVリニアック(LINAC)、3GeVシンクロトロン(RCS)、50GeVシンクロトロン(MR)で構成されている。J-PARCのタイミングシステムは各加速器の同期をとり、最大25Hz周期のビーム供給を実現している。LINAC及びRCSのタイミングシステムでは、タイプ列、Look Up Table(LUT)、ビームタグ等のデータ転送にリング型のリフレクティブメモリ(RFM)ネットワークを採用している。2016年6月、このRFMネットワーク内の通信異常により、データ転送不具合が発生した。当時の環境では、原因箇所の特定に難航し、復旧まで長時間を要した。この経験から、RFMネットワークの状態監視環境を整備するとともに、RFMネットワークのデータ転送を統括する計算機の二重化を行った。また、RFMネットワークを介すことなく、各RFMの状態監視を可能とするsyslogサーバの整備を行った。この結果、本改良後にRFMネットワーク内のタイミング用VMEで動作不良が発生したが、即座に対象機器が特定でき、早期復旧を実現することができた。本発表では安定運用を目的としてJ-PARC LINAC/RCSのタイミングシステムに行った改良の詳細について報告する。

論文

リニアック加速空洞用冷却水設備の現状2017

菅沼 和明; 廣木 文雄; 伊藤 崇; 山崎 良雄

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.871 - 873, 2017/12

J-PARCリニアック冷却水設備のひとつである設備名称RI4の全体流量減少の原因は、水の汚濁と汚濁によるポンプ性能の変化であると考えられる。全体流量減少の対策として、循環ポンプの追加設置による南北配管の送水分離を実施した。その結果、流量減少に一定の改善が見られた。また、追加措置前のポンプ構成でも流量減少が現れず、これは、冷却水の入れ替えにより汚濁が薄まり、ポンプ性能が安定したことが理由と考えられる。ポンプ追加措置と同時に、冷却水中の浮遊物の調査も実施した。その結果、冷却水中にCu, Fe, Niなどが検出された。検出されたCuについてはメジアン径を測定した。本発表では、冷却水中の浮遊物の調査報告およびリニアック安定運転のために行うべき対策について報告する。

論文

Assessment of sorption and diffusion in the rock matrix in the NUMO safety case

浜本 貴史*; 澁谷 早苗*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*; 山田 基幸*; 舘 幸男

Proceedings of 6th East Asia Forum on Radwaste Management Conference (EAFORM 2017) (Internet), 6 Pages, 2017/12

NUMOでは日本における地層処分の成立性と安全性を示すためのジェネリックなセーフティケースを開発している。このセーフティケースにおける安全評価のために、3種類の母岩を対象として分配係数及び実効拡散係数パラメータを設定するとともに、その不確実性や今後の課題について議論した。

論文

Resistive-wall impedances of a thin non-evaporable getter coating on a conductive chamber

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(12), p.123G01_1 - 123G01_22, 2017/12

J-PARCのRCS(Rapid-Cycling Synchrotron)の真空容器は ビームを不安定にしないように、内面をTiN(窒化チタン)でコーティングして電子雲の発生を抑制してある。以前、われわれがRCS用に考案したこのようなタイプの真空容器にビームが誘起する電磁場の計算手法は、TiN以外の抵抗性物質をコーティングした場合の他の加速器施設にも適用可能なものである。今回、われわれは、SLS-II (Swiss Light Source)の研究者と議論する機会があり、非蒸発性ゲッタ材料(NEG)の薄膜をコーティングした銅製の真空容器が作るビームの結合インピーダンス(電磁場)の性質について検討した。銅製の真空容器の肉厚の効果も考慮すると、ビームのもつ周波数が小さいうちは、ビームの結合インピーダンスに外界の大気の効果が現れるが、周波数が上がっていくにつれて、銅やNEGの効果が支配的になることがわかった。さらに、銅が支配的な領域からNEGが支配的な領域への遷移は、0.1-100GHzでゆっくりと起こり、100GHz付近で従来の理論とは著しく異なる結果が得られた。このような検討結果は、特にSLS-IIなどの電子型の加速器を設計するときの指針となることが期待される。

論文

Ortho-positronium annihilation in room temperature ionic liquids

平出 哲也

Acta Physica Polonica A, 132(5), p.1470 - 1472, 2017/11

 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

室温イオン液体の陽電子消滅寿命測定では通常の液体中と異なる現象が見出された。最終的にこの現象は、室温イオン液体中でポジトロニウムによるバブル形成が遅れて起こるためであることが、陽電子消滅寿命-運動量相関(AMOC)測定で明らかとなった。さらにバブルが安定するまでにオルソーポジトロニウムの消滅率の振動が起きることを見出し、これはおそらくバブルの振動を反映していると考えられる。ステパノフらはバブルの大きさの変化をいろいろな液体について計算しているが、液体ヘリウム以外では振動は起こらないとしている。これは室温イオン液体におけるナノスケールの構造が、通常の液体と非常に異なることを示唆している。さらに室温イオン液体中におけるオルソーポジトロニウムの消滅率はその巨視的な表面張力から予測されるものに対して小さすぎるものとなっていることも分かってきた。陽電子消滅法を用いることで、他の手法では不可能な室温イオン液体のナノスケールにおける構造に関する研究が可能となる。

論文

Chemical state and isotope ratio analysis of individual uranium particles by a combination of micro-Raman spectroscopy and secondary ion mass spectrometry

蓬田 匠; 江坂 文孝; 間柄 正明

Analytical Methods, 9(44), p.6261 - 6266, 2017/11

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

本研究では、単一ウラン微粒子の化学状態と同位体比を、顕微ラマン分光分析および二次イオン質量分析の組み合わせにより決定する方法の開発を行った。電子顕微鏡-X線検出によりウラン微粒子を特定し、マイクロマニピュレータを用いてウラン微粒子を単体分離した。顕微ラマン測定時のレーザーパワーの最適化により、1から5$$mu$$mの大きさのウラン微粒子のラマンスペクトルの取得が可能になり、得られたラマンスペクトルの形状からU$$_{3}$$O$$_{8}$$とUO$$_{2}$$の化学形が判別できた。また、ラマン分光分析を非破壊で行うことで、化学状態分析後の微粒子に対してSIMSによる同位体比分析を行うことができた。したがって、顕微ラマン分光分析とSIMSの併用は、個々のウラン微粒子の化学状態と同位体比分析に有効であることが示された。

論文

接ぎ木高分子鎖に固定した核酸塩基及び抽出試薬によるレアメタルの回収

斎藤 恭一*; 浅井 志保

分析化学, 66(11), p.771 - 782, 2017/11

レアメタルは、高機能材料の原料として注目を集めているが、一般に、回収・精製が困難であることが多く、選択的かつ効率的に捕集できる材料が求められている。そこで、本研究では、高分子材料の改質法の一つである放射線グラフト重合法を適用して、レアメタルイオンを効率的に捕集する高分子吸着材を作製し、それらの実用性能を実証した。例えば、核酸塩基の一つであるアデニンを、ポリエチレン多孔性中空糸膜や6-ナイロン繊維に接ぎ木(グラフト)した高分子鎖に固定し、パラジウムやルテニウムのイオン種を特異的に捕捉する材料を作製した。また、希土類元素に選択性を有する抽出試薬であるリン酸ビス(2-エチルヘキシル)(略称: HDEHP)をポリエチレン多孔性シートにグラフトした高分子鎖に担持し、カラムに充填して、ネオジムとジスプロシウムの溶出クロマトグラフィーに適用した。HDEHP担持樹脂カラムに比べて、HDEHP担持繊維充填カラムは高速で分離できることを実証した。

論文

Spatial distribution of the apatite fission-track ages in the Toki granite, central Japan; Exhumation rate of a Cretaceous pluton emplaced in the East Asian continental margin

湯口 貴史*; 末岡 茂; 岩野 英樹*; 壇原 徹*; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

Island Arc, 26(6), p.e12219_1 - e12219_15, 2017/11

 パーセンタイル:100(Geosciences, Multidisciplinary)

本報告では、中部日本の東濃地域、土岐花崗岩体のアパタイトフィッション・トラック(AFT)年代の空間分布を明らかにした。AFT年代の空間分布は低温条件での花崗岩の3次元的な冷却史を解明することに有用である。低温条件の冷却史の解明は、岩体の上昇速度の解明に有用となる。そこで、本報告ではAERs(age-elevation relationships)とHeFTyプログラムによるAFT逆解析に基づいて土岐花崗岩体の上昇速度について考察を行った。

論文

EXILL; A High-efficiency, high-resolution setup for $$gamma$$-spectroscopy at an intense cold neutron beam facility

Jentschel, M.*; Blanc, A.*; de France, G.*; K$"o$ster, U.*; Leoni, S.*; Mutti, P.*; Simpson, G.*; Soldner, T.*; Ur, C.*; Urban, W.*; et al.

Journal of Instrumentation, 12(11), p.P11003_1 - P11003_33, 2017/11

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

A highly efficient array of high-purity germanium (HPGe) detectors was developed and operated at the cold neutron beam facility PF1B of the Institut Laue-Langevin (ILL) to carry out nuclear structure studies, via measurements of $$gamma$$-rays following neutron-induced capture and fission reactions. The setup consisted of a collimation system producing a pencil beam with a thermal capture equivalent flux of about 10$$^8$$ns$$^{-1}$$cm$$^{-2}$$ at the target position and negligible neutron halo. The target was surrounded by an array of eight to ten anti-Compton shielded EXOGAM Clover detectors, four to six anti-Compton shielded large coaxial GASP detectors and two standard Clover detectors. For a part of the campaign the array was combined with 16 LaBr$$_{3}$$:(Ce) detectors from the FATIMA collaboration.

論文

Irradiation performance of sodium-bonded control rod for the fast breeder reactor

佐々木 新治; 前田 宏治; 古屋 廣高*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.276 - 282, 2017/11

The lifetime of control rods is limited by the absorber (B$$_{4}$$C pellets)-cladding mechanical interaction (ACMI). Therefore, sodium (Na)-bonded control rods were developed for long-life control rods. Na-bonded control rods have been irradiated in the experimental fast breeder reactor, JOYO MK-III, and the diametrical changes of the Na-bonded absorber pins after the irradiation were measured in detail. In this paper, these detailed measurements were compared with the results obtained in helium (He)-bonded control rods with and without the shroud tube in a wide burn-up range. From the comparison, it was concluded that the Na-bonded absorber pins are very effective for achieving long-life control rods.

論文

表土中放射性セシウム濃度の変動傾向に係る調査

藤田 博喜; 前原 勇志; 永岡 美佳; 小嵐 淳

KEK Proceedings 2017-6, p.35 - 39, 2017/11

東京電力福島第一原子力発電所事故以降、東海再処理施設周辺においてもセシウム-137(Cs-137)に加えてセシウム-134が検出されており、それらの濃度の変動は単純な物理的半減期あるいは環境半減期によって特徴づけられる経時的な減少傾向を示すのではなく、増加傾向を示す地点もある。このため、その増加傾向を引き起こしうる環境要因を調査するとともに、表土の採取方法によるセシウム濃度の変動幅を把握することを目的に本調査を行った。この調査の結果、表土中Cs-137濃度は同一地点の狭域内においても空間的に不均一に分布しており、この空間的不均一性によって観測されたCs-137濃度の増減傾向を説明できることが示された。また、森林ではリターのCs-137濃度が表土のそれと比較して高いことから、表土中の濃度をモニタリング対象とする場合には、リター層と土壌を明確に弁別する必要があることが示唆された。

論文

茨城県周辺海域における海洋試料中$$^{137}$$Cs濃度調査

永岡 美佳; 松原 菜摘; 藤田 博喜; 中野 政尚

KEK Proceedings 2017-6, p.212 - 217, 2017/11

東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故後、環境中へ放出された放射性物質による影響は、事故後約6年が経過した2017年においても、多くの環境試料で確認されている。特に海藻、魚(シラス,ヒラメ等)では、濃度の急激な増加、変動があり、それらの原因については明らかになっていない。そこで、それら海洋環境試料における$$^{137}$$Cs濃度変化の原因を調査することを目的に、海水中$$^{137}$$Cs濃度変化を調査した。その結果、海水中$$^{137}$$Cs濃度の増減傾向は、1F周辺における変動傾向とほぼ同様であり、沿岸流等により流れてきた海水の影響によるものと考えられた。

論文

3Dレーザースキャナーによる測量から求めた治山ダムへの放射性セシウムの堆積量

渡辺 貴善; 大山 卓也; 石井 康雄; 新里 忠史; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 佐々木 祥人

KEK Proceedings 2017-6, p.122 - 126, 2017/11

土砂移動に伴う放射性セシウム流出量が最も高いと見込まれる地形の急峻な山地森林を対象として、治山ダムの土砂堆積量と土砂の放射性セシウム濃度を測定し放射性セシウムの森林からの流出量を算出した。治山ダムの堆積量の計測には3Dレーザースキャナーを用いることで、詳細な堆積物の変化を求めた。

論文

福島県浜通り地方における河川敷の空間線量率分布

中西 貴宏; 大山 卓也; 萩原 大樹

KEK Proceedings 2017-6, p.107 - 111, 2017/11

福島県浜通り地方を流れる6河川(小高川,請戸川,高瀬川,熊川,富岡川,木戸川)の下流河川敷において、横断面における空間線量率分布とその経時変化を観測した。出水時に冠水した高水敷では、周辺と異なる空間線量率を示した。小高川・高瀬川・熊川は、流域と周辺の空間線量率の差分を反映し、小高川・高瀬川の高水敷では周辺よりも高い空間線量率、熊川では低い空間線量率を示した。一方、上流にダムが存在する請戸川・富岡川・木戸川では、ダムより下流の流域の影響を強く受けていると考えられた。

論文

Application of Bayesian approaches to nuclear reactor severe accident analysis

Zheng, X.; 玉置 等史; 塩津 弘之; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of Asian Symposium on Risk Assessment and Management 2017 (ASRAM 2017) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2017/11

Nuclear reactor severe accident simulation involves uncertainties, which may result from incompleteness of modeling of accident scenarios, selection of alternative models and unrealistic setting of parameters during the numerical simulation, etc. Both deterministic and probabilistic methods are required to reach reasonable estimation of risk for severe accidents. Computational codes are widely used for the deterministic accident simulations. Bayesian approaches, including both parametric and nonparametric, are applied to the simulation-based severe accident researches at Japan Atomic Energy Agency (JAEA). In the paper, an overview of these research activities is introduced: (1) Dirichlet process models, a nonparametric Bayesian approach, are applied to source term uncertainty and sensitivity analyses; (2) Gaussian process models are applied to the optimization for operations of severe accident countermeasures; (3) Nonparametric models, include models based on Dirichlet process and K-nearest neighbors algorithm, are built to predict the chemical forms of fission products. Simplified models are integrated into the integral severe accident code, THALES2/KICHE; (4) We have also launched the research of dynamic probabilistic risk assessment (DPRA), and because a great number of accident scenarios will be generated during DPRA, Bayesian approaches would be useful for the boosting of computational efficiency.

論文

Current status of research for the accident of evaporation to dryness caused by boiling of reprocessed high level radioactive liquid waste

玉置 等史; 吉田 一雄; 阿部 仁; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of Asian Symposium on Risk Assessment and Management 2017 (ASRAM 2017) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/11

高レベル放射性廃液の蒸発乾固事故は再処理施設において想定されるシビアアクシデントの一つである。この事故は事故進展の特徴を踏まえ、3段階に分割できる。この事故による放射性物質の環境への放出量を評価するためには、それぞれの段階において、核分裂性物質の液相から気相への移行量や壁等への沈着量を評価することが重要である。本論文では、放射性物質の放出量評価のために様々な実験等の研究をレビューし、現時点での本事故に対する放射性物質放出量評価の現状を紹介するとともに、原子力機構における最近の本事故に対するシミュレーションコードの開発状況について説明を行う。

論文

Changes of dislocation density and dislocation arrangement during tensile deformation in lath martensitic steels

Harjo, S.; 川崎 卓郎; 諸岡 聡

Advanced Experimental Mechanics, 2, p.112 - 117, 2017/10

To understand strengthening mechanism in lath martensitic steels, in situ neutron diffractions during tensile deformation for 22SiMn2TiB steel and Fe-18Ni alloy were performed using TAKUMI of J-PARC. Profile analyses were performed using Convolutional Multiple Whole Profile (CMWP) fitting and Williamson-Hall (W-H) methods. As results, the dislocation densities as high as 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ in the as-quenched states of both steels were determined hardly to change or slightly increase by the CMWP method. The reliability of the dislocation density obtained from the W-H method was low, because the whole profile was not considered for the analysis. In the former method, the values of parameter M related to dislocations arrangement was found to decrease rapidly for both steels at the beginning of plastic deformation. Hence, high work hardening in the lath martensitic steels was considered due to the dislocations rearrangements with plastic deformation.

論文

福島県内の原子力機構の研究施設

吉川 英樹

エネルギーレビュー, 37(10), p.13 - 14, 2017/10

福島第一原子力発電所の事故直後からの原子力機構の活動を紹介するとともに、福島県内に設置された原子力機構の研究開発施設を紹介する。

論文

レーザ及びプラズマ切断時における粉じん挙動・比較調査

副島 吾郎; 岩井 紘基; 門脇 春彦; 中村 保之; 都築 聡*; 安永 和史*; 中田 吉則*; 久米 恭*

平成28年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,19, P. 9, 2017/10

熱的切断工法(プラズマ切断及びレーザ切断)を用いて、気中切断や水中切断を行った際に発生する粉じんの気中等への移行量、移行率及び性状等のデータを取得し、切断工法の違いや切断速度や出力等の切断条件を変化させた際の影響を調査した。

論文

Characterization of ZrN, ZrO$$_{2}$$ and $$beta$$'-Zr$$_{7}$$O$$_{11}$$N$$_{2}$$ nanoparticles synthesized by pulsed wire discharge

Lam, Do Van*; 末松 久幸*; 小川 徹

Journal of the American Ceramic Society, 100(10), p.4884 - 4892, 2017/10

 パーセンタイル:100(Materials Science, Ceramics)

ZrN, ZrO$$_{2}$$ならびに$$beta$$'-Zr$$_{7}$$O$$_{11}$$N$$_{2}$$のナノ粒子をパルスワイヤ放電法により合成した。生成物をX線回折とFE-TEMにより同定した。さらに、明視野透過観察、EELSならびに制限視野電子回折により、これらの粒子の特性を調べた。

論文

Theory of the spin Peltier effect

大沼 悠一; 松尾 衛*; 前川 禎通

Physical Review B, 96(13), p.134412_1 - 134412_4, 2017/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.58(Physics, Condensed Matter)

常磁性金属と強磁性絶縁体の接合系におけるスピンペルチェ効果の微視的理論を非平衡グリーン関数法に基いて構築した。温度勾配とスピン蓄積によって生成されるスピン流と熱流を、常磁性金属と強磁性絶縁体のスピン帯磁率を用いて定式化した。また、スピン流と熱流がオンサーガーの相反関係を満たすことを確認した。このように導いたスピン流と熱流の式を用いて、常磁性金属から強磁性絶縁体へのスピンを介した熱流注入に伴う、接合界面における発熱量と吸熱量を見積もった。

論文

$$beta$$-delayed fission of $$^{230}$$Am

Wilson, G. L.*; 武山 美麗*; Andreyev, A.; Andel, B.*; Antalic, S.*; Catford, W. N.*; Ghys, L.*; 羽場 宏光*; He${ss}$berger, F. P.*; Huang, M.*; et al.

Physical Review C, 96(4), p.044315_1 - 044315_7, 2017/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:37.75(Physics, Nuclear)

The exotic decay process of $$beta$$-delayed fission has been studied in the neutron-deficient isotope $$^{230}$$Am at RIKEN, Japan. The $$^{230}$$Am nuclei were produced in the complete fusion reaction $$^{207}$$Pb($$^{27}$$Al,4n)$$^{230}$$Am and separated by using the GARIS gas-filled recoil ion separator. A lower limit for the $$beta$$-delayed fission probability larger than 0.30 was deduced, which so far is the highest value among all known nuclei exhibiting this decay mode.

論文

Towards enhancing Fukushima environmental resilience

宮原 要

Transactions of the American Nuclear Society, 117(1), p.51 - 52, 2017/10

福島の避難指示解除の状況に応じた住民や自治体のニーズに応える原子力機構の環境回復に関わる取組について紹介し、国際的に関心のある方々に福島の復興が着実に進んでいることをご理解頂く。

論文

Local structure analysis of relaxor Pb(Mg$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_3$$

米田 安宏; 谷口 博基*; Fu, D.*

Ferroelectrics, 513(1), p.1 - 6, 2017/09

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

リラクサー強誘電体Pb(Mg$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_3$$の局所構造解析をExtended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS)を用いて行った。Nb周辺の局所構造をAgNbO$$_3$$と比較し、Pb周辺の局所構造をPbTiO$$_3$$と比較した。PMNのNb周辺構造はAgNbO$$_3$$とよく一致しており、AgNbO$$_3$$と同様のNb off-center shiftに起因する1.91と2.01${AA}$の2つの結合に分裂していた。一方、disorderしたPbサイトはPDF解析から構造を抽出することに成功した。

論文

準核分裂過程と超重元素の合成

西尾 勝久

原子核研究, 62(1), p.89 - 94, 2017/09

超重元素の生成断面積は極めて小さいため、生成断面積の絶対値とその励起関数を少しでも正確に予測することが元素合成の戦略をたてる上で重要である。ここでは、超重元素の生成断面を決める要因の一つとなっている"融合確率"、すなわち反応を起こす2つの重原子核が接触してから複合核を生成する確率を決定する方法について議論する。

論文

Observation of a $$gamma$$-decaying millisecond isomeric state in $$^{128}$$Cd$$_{80}$$

Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Taprogge, J.*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physics Letters B, 772, p.483 - 488, 2017/09

 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)

A new high-spin isomer in the neutron-rich nucleus $$^{128}$$Cd was populated in the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at the Radioactive Isotope Beam Factory at RIKEN. A half-life of T$$_{1/2}$$ = 6.3(8) ms was measured for the new state which was tentatively assigned a spin/parity of (15$$^-$$). The isomeric state decays via the emission of a 309-keV $$gamma$$ ray with $$E3$$ multipolarity. The experimental results are compared to shell model calculations performed using state-of-the-art realistic effective interactions and to the neighbouring nucleus $$^{129}$$Cd. The comparison with calculations shows that adjustments of the pairing and multipole parts of the effective interaction derived from the CD-Bonn nucleon-nucleon potential are required in order to describe the properties of nuclei in the region around $$^{132}$$Sn.

論文

Measurements of $$e^+e^-$$ pairs from open heavy flavor in $$p+p$$ and $$d+A$$ collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他497名*

Physical Review C, 96(2), p.024907_1 - 024907_19, 2017/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:37.75(Physics, Nuclear)

We report a measurement of $$e^+e^-$$ pairs from semileptonic heavy-flavor decays in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV. The $$e^+e^-$$ pair yield from $$bbar{b}$$ and $$cbar{c}$$ is separated by exploiting a double differential fit done simultaneously in dielectron invariant mass and $$p_T$$. We used three different event generators, ${sc pythia}$, ${sc mc@nlo}$, and ${sc powheg}$, to simulate the $$e^+e^-$$ spectra from $$bbar{b}$$ and $$cbar{c}$$ production. The data can be well described by all three generators within the detector acceptance. However, when using the generators to extrapolate to $$4pi$$, significant differences are observed for the total cross section. These difference are less pronounced for $$bbar{b}$$ than for $$cbar{c}$$. The same model dependence was observed in already published $$d+A$$ data. The $$p+p$$ data are also directly compared with $$d+A$$ data in mass and $$p_T$$, and within the statistical accuracy no nuclear modification is seen.

論文

Measurement of the branching fraction and $$CP$$ asymmetry in $$B^0 to pi^0pi^0$$ decays, and an improved constraint on $$phi_2$$

Julius, T.*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他184名*

Physical Review D, 96(3), p.032007_1 - 032007_8, 2017/08

 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)

We measure the branching fraction and $$CP$$-violating asymmetry in the decay $$B^0 to pi^0pi^0$$, using a data sample of $$752 times 10^6$$ $$Bbar{B}$$ pairs collected at the $$Upsilon(4S)$$ resonance with the Belle detector at the KEKB $$e^+e^-$$ collider. The obtained branching fraction and direct $$CP$$ asymmetry are $$B(B^0 to pi^0pi^0)=[1.31 pm 0.19 ({rm stat.}) pm 0.18 ({rm syst.})]times10^{-6}$$ and $$A_{CP}= 0.14 pm 0.36 ({rm stat.}) pm 0.12 ({rm syst.})$$, respectively. The signal significance, including the systematic uncertainty, is 6.4 standard deviations. We combine these results with Belle's earlier measurements of $$B^0 to pi^0pi^0$$ and $$B^{pm} to pi^{pm}pi^0$$ to exclude the $$CP$$-violating parameter $$phi_2$$ from the range $$15.5^{circ} < phi_2 < 75^{circ}$$ at 95% confidence.

論文

The Succession of bacterial community structure in groundwater from a 250-m gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

伊勢 孝太郎; 佐々木 祥人; 天野 由記; 岩月 輝希; 南條 功*; 浅野 貴博*; 吉川 英樹

Geomicrobiology Journal, 34(6), p.489 - 499, 2017/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:36.47(Environmental Sciences)

幌延深地層研究センターの250m水平坑道に掘られた09-V250-M02 and 09-V250-M03ボアホール中における微生物群集変化について調査を行った。09-V250-M02において、掘削直後に採取したサンプルについてクローンライブラリー解析を行ったところ、$$varepsilon$$-Proteobacteriaが最も優占していた。$$varepsilon$$-Proteobacteriaは硫化物を硫黄に酸化して増殖する独立栄養細菌であることが知られている。4年経過後の微生物群集は大きく変化し、OP9やChloroflexiなどの深海底において検出されることが多い種が優占していた。これらのことから、掘削直後には空気による酸化の影響が大きく見られたが、時間経過とともに微生物群集は深海底などで検出される微生物群集と似た構造と変化することが示された。

論文

Experimental observation of temperature and magnetic-field evolution of the 4${it f}$ states in CeFe$$_{2}$$ revealed by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 保井 晃*; 渕本 寛人*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 今田 真*; 鳴海 康雄*; 金道 浩一*; 高橋 稔*; 海老原 孝雄*; et al.

Physical Review B, 96(3), p.035151_1 - 035151_5, 2017/07

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

単結晶CeFe$$_2$$を用い、X線吸収(XAS)磁気円2色性(XMCD)の高精度実験により、その強磁性的秩序相におけるCe4$$f$$状態を調べた。Ce $$M_{4,5}$$ XMCDスペクトルは、温度及び磁場に依存した形状変化を示す一方、Ce $$M_{4,5}$$ XAS、Fe $$L_{2,3}$$ XAS及びXMCDスペクトルでは変化が観測されないという通常の強磁性体とは異なる現象が観測された。このような振る舞いは、Ce 4$$f^1$$配置の$$J=5/2$$基底状態と$$J=7/2$$状態が混ざり合ったことに由来すると解釈できる。外部摂動に対し非常に敏感なCe 4$$f$$状態は、本物質での強磁性相と反強磁相が隣接する磁気不安定性と関連付けることができる。我々の実験データは、混成の強い強磁性Ce化合物の物性に対して、貴重な情報を与える。

論文

Thermographic measurements of the spin Peltier effect in metal/yttrium-iron-garnet junction systems

大門 俊介*; 内田 健一*; 井口 亮*; 日置 友智*; 齊藤 英治

Physical Review B, 96(2), p.024424_1 - 024424_12, 2017/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:24.78(Physics, Condensed Matter)

The spin Peltier effect (SPE), heat-current generation due to spin-current injection, in various metal (Pt, W, and Au single layers and Pt/Cu bilayer)/ferrimagnetic insulator [yttrium-iron-garnet (YIG)] junction systems has been investigated by means of a lock-in thermography (LIT) method. The SPE is excited by a spin current across the metal/YIG interface, which is generated by applying a charge current to the metallic layer via the spin Hall effect. The LIT method enables the thermal imaging of the SPE free from the Joule-heating contribution. Importantly, we observed spin-current-induced temperature modulation not only in the Pt/YIG and W/YIG systems, but also in the Au/YIG and Pt/Cu/YIG systems, excluding the possible contamination by anomalous Ettingshausen effects due to proximity-induced ferromagnetism near the metal/YIG interface. As demonstrated in our previous study, the SPE signals are confined only in the vicinity of the metal/YIG interface; we buttress this conclusion by reducing a spatial blur due to thermal diffusion in an infrared-emission layer on the sample surface used for the LIT measurements. We also found that the YIG-thickness dependence of the SPE is similar to that of the spin Seebeck effect measured in the same Pt/YIG sample, implying the reciprocal relation between them.

論文

Missing-mass spectroscopy with the $$^6$$Li$$(pi^-,K^+)X$$ reaction to search for $$^6_Lambda$$H

本多 良太郎*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; et al.

Physical Review C, 96(1), p.014005_1 - 014005_23, 2017/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:37.75(Physics, Nuclear)

We searched for the bound state of the neutron-rich $$Lambda$$-hypernucleus $$^6_Lambda$$H, using the $$^6$$Li$$(pi^-,K^+)X$$ double charge-exchange reaction at a $$pi^-$$ beam momentum of 1.2 GeV/$$c$$ at J-PARC. A total of $$1.4 times 10^{12}$$ $$pi^-$$ was driven onto a $$^6$$Li target of 3.5 g/cm$$^2$$ thickness. No event was observed below the bound threshold, i.e., the mass of $$^4_Lambda$$H+$$2n$$, in the missing-mass spectrum of the $$^6$$Li$$(pi^-,K^+)X$$ reaction in the $$2^{circ} < theta_{pi K} <20^{circ}$$ angular range. Furthermore, no event was found up to 2.8 MeV/c$$^2$$ above the bound threshold.

論文

Technology development on reactor dismantling and investigation of contamination in FUGEN

副島 吾郎; 岩井 紘基; 中村 保之; 林 宏一; 門脇 春彦; 水井 宏之; 佐野 一哉

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 5 Pages, 2017/07

「ふげん」では、解体撤去や汚染の除去作業に係る廃止措置を安全かつ合理的に遂行することとしており、また、廃止措置に必要な技術開発を進めてきている。(1)原子炉本体解体に向けた技術開発:「ふげん」では、原子炉本体の特徴等に鑑み、原子炉本体解体には切断速度が速く二次廃棄物の発生量が少ない特徴を有するレーザ切断工法を適用する計画としている。レーザは原子炉施設解体への適用実績がないため、レーザヘッド,発振器,ロボット等から構成されるレーザ切断システムを構築し、解体物を対象とした切断実証を行った。(2)汚染状況調査に係る技術調:「ふげん」では、従前より施設の残存放射能量を的確に把握するため施設の汚染状況調査を行ってきている。今般、既存の実機材から試料を採取し核種分析により放射能濃度を評価する調査手法に加え、非破壊環境下で簡易的に「ふげん」の主要な二次汚染の主要核種である$$^{60}$$Coを指標とした汚染状況を把握する調査手法の開発に着手した。

論文

RHIC forward experiment to study $$sqrt{s}$$ dependence of forward particle production

さこ 隆志*; 谷田 聖; 他21名*

EPJ Web of Conferences (Internet), 145, p.10005_1 - 10005_4, 2017/06

The Relativistic Heavy Ion Collider forward experiment is ready to take data in the RHIC Run2017 $$sqrt{s} = 510$$ GeV $$p$$-$$p$$ collisions using the LHCf Arm1 detector. New accelerator data are valuable to verify the Feynman scaling of $$pi^0$$ production and to study the evolution of the break of scaling in neutron production. Using the transversely polarized proton beam, asymmetric production of forward neutrons is precisely measured. That is useful to understand the fundamental meson exchange in the proton-proton collisions.

論文

Detection of induced paramagnetic moments in Pt on Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ via X-ray magnetic circular dichroism

吉川 貴史*; 鈴木 基寛*; 岡林 潤*; 内田 健一*; 菊池 大介*; Qiu, Z.*; 齊藤 英治

Physical Review B, 95(21), p.214416_1 - 214416_7, 2017/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

Magnetic moments in an ultrathin Pt film on a ferrimagnetic insulator Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_12$$ (YIG) have been investigated at high magnetic fields and low temperatures by means of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). We observed an XMCD signal due to the magnetic moments in a Pt film at the Pt $$L_3$$ and $$L_2$$ edges. By means of the element-specific magnetometry, we found that the XMCD signal at the Pt $$L_3$$ edge gradually increases with increasing the magnetic field even when the field is much greater than the saturation field of YIG. Importantly, the observed XMCD intensity was found to be much greater than the intensity expected from the Pauli paramagnetism of Pt when the Pt film is attached to YIG. These results imply the emergence of induced paramagnetic moments in Pt on YIG and explain the characteristics of the unconventional Hall effect in Pt/YIG systems.

論文

Cross section and transverse single-spin asymmetry of muons from open heavy-flavor decays in polarized $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}$$=200 GeV

Aidala, C.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他431名*

Physical Review D, 95(11), p.112001_1 - 112001_15, 2017/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.43(Astronomy & Astrophysics)

The cross section and transverse single-spin asymmetries of $$mu^-$$ and $$mu^+$$ from open heavy-flavor decays in polarized $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV were measured by the PHENIX experiment during 2012 at the Relativistic Heavy Ion Collider. Because heavy-flavor production is dominated by gluon-gluon interactions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV, these measurements offer a unique opportunity to obtain information on the trigluon correlation functions. The measurements are performed at forward and backward rapidity ($$1.4 < |y| < 2.0$$) over the transverse momentum range of $$1.25 < p_T < 7$$ GeV/$$c$$ for the cross section and $$1.25 < p_T < 5$$ GeV/$$c$$ for the asymmetry measurements. The obtained cross section is compared to a fixed-order-plus-next-to-leading-log perturbative-quantum-chromodynamics calculation. The asymmetry results are consistent with zero within uncertainties, and a model calculation based on twist-3 three-gluon correlations agrees with the data.

論文

Observation of an alternative $$chi_{c0}(2P)$$ candidate in $$e^+e^- to J/psi Dbar{D}$$

Chilikin, K.*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他167名*

Physical Review D, 95(11), p.112003_1 - 112003_17, 2017/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:5.86(Astronomy & Astrophysics)

We perform a full amplitude analysis of the process $$e^+e^- to J/psi Dbar{D}$$, where $$D$$ refers to either $$D^+$$ or $$D^0$$. A new charmonium-like state $$X^*(3860)$$ that decays to $$Dbar{D}$$ is observed with a significance of $$6.5sigma$$. Its mass is $$(3862^{+26}_{-32}{}^{+40}_{-13})$$ MeV/$$c^2$$ and width is $$(201^{+154}_{-67}{}^{+88}_{-82})$$ MeV. The $$J^{PC}=0^{++}$$ hypothesis is favored over the $$2^{++}$$ hypothesis at the level of $$2.5sigma$$. The analysis is based on the 980 fb$$^{-1}$$ data sample collected by the Belle detector at the asymmetric-energy $$e^+e^-$$ collider KEKB.

論文

Development of under sodium viewer for next generation sodium-cooled fast reactors

相澤 康介; 近澤 佳隆; 荒 邦章; 由井 正弘*; 植本 洋平*; 黒川 正秋*; 平松 貴志*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR-17) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/06

ナトリウム冷却高速炉では、不透明なナトリウム中の検査が重要な課題の一つである。世界各国の機関において、長距離から障害物の有無を検出する目的とした水平USV(ナトリウム中可視化す装置)、短距離または中距離から可視化を目的とした画像化USVが開発されてきた。本研究では、約1mの距離から画像化を目的としたUSVを開発した。本研究では、受信センサとして、ダイアフラムの振動を光学的に検知するシステムを採用した。本研究では、主に受信センサ及び送信センサの感度向上を目指し、かつ改良した受信センサ及び送信センサを用いた水中画像化試験を実施した。試験の結果、改良センサを用いることで従来より高解像度の画像を得られることを明らかになった。

論文

Temperature dependence of the spin Seebeck effect in [Fe$$_{3}$$O$$_{4}$$/Pt]n multilayers

Ramos, R.*; 吉川 貴史*; Anad$'o$n, A.*; Lucas, I.*; 内田 健一*; Algarabel, P. A.*; Morell$'o$n, L.*; Aguirre, M. H.*; 齊藤 英治; Ibarra, M. R.*

AIP Advances (Internet), 7(5), p.055915_1 - 055915_7, 2017/05

We report temperature dependent measurements of the spin Seebeck effect (SSE) in multilayers formed by repeated growth of a Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt bilayer junction. The magnitude of the observed enhancement of the SSE, relative to the SSE in the single bilayer, shows a monotonic increase with decreasing the temperature. This result can be understood by an increase of the characteristic length for spin current transport in the system, in qualitative agreement with the recently observed increase in the magnon diffusion length in Fe$$_3$$O$$_4$$ at lower temperatures. Our result suggests that the thermoelectric performance of the SSE in multilayer structures can be further improved by careful choice of materials with suitable spin transport properties.

論文

First measurement of $$T$$-odd moments in $$D^0 to K^0_S pi^+pi^-pi^0$$ decays

Prasanth, K.*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他195名*

Physical Review D, 95(9), p.091101_1 - 091101_8, 2017/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.43(Astronomy & Astrophysics)

We report the first measurement of the $$T$$-odd moments in the decay $$D^0 to K^0_S pi^+pi^-pi^0$$ from a data sample corresponding to an integrated luminosity of 966 fb$$^{-1}$$ collected by the Belle experiment at the KEKB asymmetric-energy $$e^+e^-$$ collider. From these moments we determine the $$CP$$-violation-sensitive asymmetry $$a_{CP}^{{rm T-odd}}=[-0.28 pm 1.38 ({rm stat.}) ^{+0.23}_{-0.76}({rm syst.})] times 10^{-3}$$, which is consistent with no CP violation. In addition, we perform $$a_{CP}^{{rm T-odd}}$$ measurements in different regions of the $$D^0 to K^0_S pi^+pi^-pi^0$$ phase space; these are also consistent with no CP violation.

論文

Two-body wave functions, compositeness, and the internal structure of dynamically generated resonances

関原 隆泰; 兵藤 哲雄*; 慈道 大介*; 山縣(関原) 淳子*; 安井 繁宏*

Proceedings of Science (Internet), 8 Pages, 2017/05

In this contribution, I introduce the physical meaning of the compositeness, its expression, and theoretical evaluation in effective models. In particular, we show that the two-body wave function of the bound state corresponds to the residue of the scattering amplitude at the bound state pole, which means that solving the Lippmann-Schwinger equation at the bound state pole is equivalent to evaluating the two-body wave function of the bound state. Then, we evaluate the compositeness for the so-called dynamically generated resonances in the chiral unitary approach, such as $$Lambda (1405)$$, $$N (1535)$$, and $$N (1650)$$, and investigate their internal structure in terms of the hadronic molecular components.

論文

Core concept of minor actinides transmutation fast reactor with improved safety

藤村 幸治*; 糸岡 聡*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

A core concept of minor actinides (MAs)transmutation with improved safety was developed. Coresafety was improved by reducing sodium void reactivitywith sodium plenum and optimized configuration ofaxially heterogeneous core. "The effective void reactivity"by assuming the axial coolant sodium density changedistribution for ULOF (unprotected loss of flow) accidentwas introduced. MA content in the core fuel wasincreased up to 11 wt% for the condition that negativeeffective void reactivity was attained. Therefore, the largeMA transmutation amount which is almost two times tothe conventional Japanese fast reactor was obtained. Wealso conducted thermal hydraulics and fuel integrityevaluation of the core concept and it was confirmed thattheir results meet to the Japanese fast reactor designconditions. Finally we evaluated the transient behavior ofthe core concept and it was confirmed that this core hassluggish response during ULOF accident due to thenegative coolant reactivity effect of the upper sodiumplenum.

論文

Core performance requirements and design conditions for next-generation sodium-cooled fast reactor in Japan

大木 繁夫; 丸山 修平; 近澤 佳隆; 大滝 明; 久保 重信; 日比 宏基*; 菅 太郎*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/04

A conceptual design study on a next-generation sodium-cooled fast reactor was conducted in Japan. This paper describes a recent review and modification of core performance requirements and design conditions for the demonstration and the commercial phases. We have highlighted the fuel composition (i.e., heavy metal nuclide composition). The fuel composition for next-generation fast reactors has a wide range depending on a variety of spent fuels used in light water reactors and the methods of recycling them in a fast reactor fuel cycle. The design envelopes of fuel composition were determined by using a remarkable correlation between fuel composition and core characteristics. The consistency of those design envelopes was checked by comparing them with the results of representative fast reactor deployment scenario simulations. Moreover, reflecting the realistic situation that a fast reactor core accepts various fuel compositions in the design envelope simultaneously, the design procedure of multiple fuel-composition loading was introduced. This paper describes the fundamental consideration of its effects, and the accompanying paper describes its practical application to core design. The design conditions and procedures concerning fuel composition variety facilitate sophisticated core design for next-generation sodium-cooled fast reactors.

論文

Core design of the next-generation sodium-cooled fast reactor in Japan

菅 太郎*; 小倉 理志*; 日比 宏基*; 大木 繁夫; 前田 誠一郎; 丸山 修平; 大釜 和也

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/04

In Japan, a 1500MWe-scale sodium-cooled fastreactor (FR) has been designed as a commercial phaseFR for utilizing in an equilibrium FR operation era, and a 750MWe-scale FR has been as a demonstration phase FRfor realizing the commercial phase FR. Thedemonstration phase core adopts a core and a blanketfuel subassembly with the same specifications of thecommercial phase core, and is designed to satisfy designrequirements, especially to accept a broad range of fuelcompositions, which arises in a transition period from anLWR are to an FR era. By optimizing an arrangement offuel subassemblies and control rods, and employing a fluxadjuster, the demonstration phase core gets flat powerdistribution giving high core performances. And its coreand fuel specifications are materialized to satisfy thedesign requirements desired for the next-generation FR.

論文

Characteristics of naturally grown biofilms in deep groundwaters and their heavy metal sorption property in a deep subsurface environment

天野 由記; 岩月 輝希; 長沼 毅*

Geomicrobiology Journal, 34(9), p.769 - 783, 2017/03

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

バイオフィルムが重金属元素の移行に及ぼす影響を明らかにするために、東濃地域において掘削されたボーリング孔の嫌気的環境下で形成された、2試料のバイオフィルムを採取した。堆積岩および花崗岩地下水中で形成されたバイオフィルムについて、地球化学的および微生物学的特性調査を行い、それらの重金属収着能力について評価した。バイオフィルム中の微生物群集組成について、クローン解析手法を用いた16S rRNA遺伝子解析の結果から、地下水中の微生物群集とバイオフィルム中の群集組成は全く異なることが示された。さらに、堆積岩と花崗岩環境下で形成されたバイオフィルムも、それぞれ全く異なる群集組成を有し、多様性に欠けていることが明らかになった。バイオフィルム中にはFe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb, Th, and Uのような重金属元素が高濃度に濃集されており、その収着特性は元素によって異なることが示された。これらの結果は、バイオフィルムの重金属収着能力に関する重要な知見である。

論文

Potential for microbial H$$_{2}$$ and metal transformations associated with novel bacteria and archaea in deep terrestrial subsurface sediments

Hernsdorf, A. W.*; 天野 由記; 宮川 和也; 伊勢 孝太郎; 鈴木 庸平*; Anantharaman, K.*; Probst, A. J.*; Burstein, D.*; Thomas, B. C.*; Banfield, J. F.*

ISME Journal, 11, p.1915 - 1929, 2017/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:38.98(Ecology)

地層処分システムにおける微生物影響の可能性を評価するために、北海道の幌延深地層研究センター地下施設を利用して、堆積岩地下の生態系における微生物群集構造と代謝機能について調査を行った。全体として、微生物生態系は多様な系統群からなる微生物種で構成されており、その多くはこれまで培養されていない生物門に属していることが示された。大部分の微生物種は、酸化型[NiFe]ヒドロゲナーゼあるいはフェレドキシンをベースとする代謝経路を可能にする電子分岐型[FeFe]ヒドロゲナーゼを介して水素代謝をおこなうことが明らかになった。水素代謝と関連して、多くの微生物が炭素,窒素,鉄および硫黄を代謝することが推定された。特に、ANME-2dというメタン酸化を行う古細菌として知られている未培養微生物が、鉄関連の代謝反応を行う可能性が示唆された。得られた結果から、幌延堆積岩環境における微生物群集の生態学的概念モデルを推定した。

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