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論文

Establishment of a novel detection system for measuring primary knock-on atoms

Tsai, P.-E.; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 達彦; 小川 達彦; 佐藤 大樹; 安部 晋一郎; 伊藤 正俊*; 渡部 浩司*

Proceedings of 2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2017) (Internet), 3 Pages, 2018/11

一次はじき出し原子(PKA)のエネルギースペクトルは、モンテカロル放射線輸送コードを用いた加速器施設設計の放射線損傷評価において重要である。しかし、計算コードに組み込まれている物理モデルは、PKAスペクトル について実験値の不足から十分に検証されていない。これまで、従来の固体検出器を用いた原子核物理実験の測定体系において、劣った質量分解能や核子あたり数MeV以上と高い測定下限エネルギーのため、実験値は限られていた。そこで本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、PKAスペクトルを測定するための2つの時間検出器と1つのdE-Eガス検出器からなる新しい測定体系を設計した。その結果、本測定体系は、質量数20から30のPKAにおいて、核子当たり0.3MeV以上のエネルギーを持つPKA同位体を区別できる。一方で、質量数20以下のPKAにおいては、PKAの質量数を識別できる下限エネルギーは核子当たり0.1MeV以下に減少する。今後、原子力機構のタンデム施設、及び東北大学のサイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにおいて、設計した測定体系の動作テストを行う予定である。

論文

High statistics $$Sigma p$$ scattering experiment using high intensity pion beams at J-PARC

三輪 浩司*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 近藤 恭弘; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.041002_1 - 041002_6, 2017/07

In order to test theoretical frameworks of the Baryon-Baryon ($$BB$$) interactions and to confirm the "Pauli effect between quarks" for the first time, we have proposed an experiment (J-PARC E40) to measure low-energy hyperon-proton scattering cross sections of the $$Sigma^+ p$$, $$Sigma^- p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering in the momentum range of $$400 < p ; ({rm MeV}/c) < 700$$ in the laboratory system. Experimentally, we detect two successive reactions of the $$Sigma$$ production $$(pi^{pm}p to K^+Sigma^{pm})$$ and the $$Sigma p$$ scattering ($$Sigma p to Sigma p$$) in the same liquid hydrogen target. The former is measured with two magnetic spectrometers, and the latter with a scattered proton detector (CATCH). By using a high intensity $$pi$$ beam, we estimate that more than 10000 scattering events can be identified. In this experiment, we aim to provide good quality scattering data to test the theoretical models of the $$BB$$ interaction.

論文

Tunable sign change of spin hall magnetoresistance in Pt/NiO/YIG structures

Hou, D.*; Qiu, Z.*; Barker, J.*; 佐藤 浩司*; 山本 慧; V$'e$lez, S.*; Gomez-Perez, J. M.*; Hueso, L. E.*; Casanova, F.*; 齊藤 英治

Physical Review Letters, 118(14), p.147202_1 - 147202_6, 2017/04

 被引用回数:71 パーセンタイル:1.63(Physics, Multidisciplinary)

Spin Hall magnetoresistance (SMR) has been investigated in Pt/NiO/YIG structures in a wide range of temperature and NiO thickness. The SMR shows a negative sign below a temperature that increases with the NiO thickness. This is contrary to a conventional SMR theory picture applied to the Pt/YIG bilayer, which always predicts a positive SMR. The negative SMR is found to persist even when NiO blocks the spin transmission between Pt and YIG, indicating it is governed by the spin current response of the NiO layer. We explain the negative SMR by the NiO "spin flop" coupled with YIG, which can be overridden at higher temperature by positive SMR contribution from YIG. This highlights the role of magnetic structure in antiferromagnets for transport of pure spin current in multilayers.

論文

Spin-current probe for phase transition in an insulator

Qiu, Z.*; Li, J.*; Hou, D.*; Arenholz, E.*; N'Diaye, A. T.*; Tan, A.*; 内田 健一*; 佐藤 浩司*; 岡本 聡*; Tserkovnyak, Y.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.12670_1 - 12670_6, 2016/08

 被引用回数:87 パーセンタイル:2.64(Multidisciplinary Sciences)

Spin fluctuation and transition have always been one of the central topics of magnetism and condensed matter science. Experimentally, the spin fluctuation is found transcribed onto scattering intensity in the neutron-scattering process, which is represented by dynamical magnetic susceptibility and maximized at phase transitions. Importantly, a neutron carries spin without electric charge, and therefore it can bring spin into a sample without being disturbed by electric energy. However, large facilities such as a nuclear reactor are necessary. Here we show that spin pumping, frequently used in nanoscale spintronic devices, provides a desktop microprobe for spin transition; spin current is a flux of spin without an electric charge and its transport reflects spin excitation. We demonstrate detection of antiferromagnetic transition in ultra-thin CoO films via frequency-dependent spin-current transmission measurements, which provides a versatile probe for phase transition in an electric manner in minute devices.

論文

Observation of temperature-gradient-induced magnetization

Hou, D.*; Qiu, Z.*; 井口 亮*; 佐藤 浩司*; Vehstedt, E. K.*; 内田 健一*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 7, p.12265_1 - 12265_6, 2016/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:30.08(Multidisciplinary Sciences)

Applying magnetic fields has been the method of choice to magnetize non-magnetic materials, but they are difficult to focus. The magneto-electric effect and voltage-induced magnetization generate magnetization by applied electric fields, but only in special compounds or heterostructures. Here we demonstrate that a simple metal such as gold can be magnetized by a temperature gradient or magnetic resonance when in contact with a magnetic insulator by observing an anomalous Hall-like effect, which directly proves the breakdown of time-reversal symmetry. Such Hall measurements give experimental access to the spectral spin Hall conductance of the host metal, which is closely related to other spin caloritronics phenomena such as the spin Nernst effect and serves as a reference for theoretical calculation.

論文

Holographic realization of ferromagnets

横井 直人*; 石原 雅文*; 佐藤 浩司*; 齊藤 英治

Physical Review D, 93(2), p.026002_1 - 026002_6, 2016/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:44.64(Astronomy & Astrophysics)

A holographic realization for ferromagnetic systems is constructed. Owing to the holographic dictionary proposed on the basis of this realization, we obtain relevant thermodynamic quantities such as magnetization, magnetic susceptibility, and free energy. This holographic model reproduces the behavior of the mean field theory near the critical temperature. At low temperatures, the results automatically incorporate the contributions from spin wave excitations and conduction electrons.

報告書

第2期中期計画期間における研究成果取りまとめ報告書; 深地層の研究施設計画および地質環境の長期安定性に関する研究

濱 克宏; 水野 崇; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 横田 秀晴; et al.

JAEA-Research 2015-007, 269 Pages, 2015/08

JAEA-Research-2015-007.pdf:68.65MB
JAEA-Research-2015-007(errata).pdf:0.07MB

日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成22$$sim$$26年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

論文

世界の原子力事情,5; インドの原子力開発の動向

佐藤 浩司; 柳澤 務*

日本原子力学会誌, 56(4), p.271 - 276, 2014/04

インドの原子力開発の動向について、インドのエネルギー・電力事情等、インドの原子力政策(歴史的背景、原子力開発体制、三段階の原子力開発計画、電力・原子力導入計画、国際協力)、原子力開発の現状(第1段階: 熱中性子炉(加圧重水炉と軽水炉)サイクル、第2段階: 高速炉サイクル、第3段階: 先進炉サイクル、原子力の人材育成)、東電福島原子力発電所事故の影響、日印原子力協力への期待について紹介している。

論文

Effect of spin Hall magnetoresistance on spin pumping measurements in insulating magnet/metal systems

井口 亮*; 佐藤 浩司*; 廣部 大地*; 大門 俊介*; 齊藤 英治

Applied Physics Express, 7(1), p.013003_1 - 013003_4, 2014/01

磁気抵抗効果がある系では、磁化運動による交流起電力が整流されて直流電圧が生じることが知られている。本研究では、磁性絶縁体/金属複合膜で生じるスピンHall磁気抵抗効果が引き起こす整流電圧のスピンポンピングに対する影響を調べた。スピンHall磁気抵抗効果で整流された直流電圧は、薄膜面内の磁場角度変化に対して、スピンポンピングから生じる逆スピンHall起電力とは異なる角度依存性を示すことを理論的に示すと同時に、マイクロ波キャビティを用いた実験において、この電圧の影響は無視できる大きさであることを実証した。

論文

Effect of spin Hall magnetoresistance on spin pumping measurements in insulating magnet/metal systems

井口 亮*; 佐藤 浩司*; 廣部 大地*; 大門 俊介*; 齊藤 英治

Applied Physics Express, 7(1), p.013003_1 - 013003_4, 2014/01

 被引用回数:19 パーセンタイル:28.08(Physics, Applied)

We investigate a dc rectification effect of magnetization dynamics based on spin Hall magnetoresistance (SMR) in an insulating magnet/metal system on spin pumping measurements. We theoretically find that the rectification effect by SMR has different in-plane magnetization angle dependence from that of the inverse spin Hall effect on the spin pumping. The negligible contribution from the rectification effect is experimentally confirmed in a cavity measurement.

報告書

福島第一原子力発電所事故に係るJAEA大洗における環境放射線モニタリング; 空間$$gamma$$線線量率,大気中放射性物質,気象観測の結果

山田 純也; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 沼里 秀幸*; 佐藤 尚光*; 根本 浩司*; 高崎 浩一*; 清水 武彦; 高崎 浩司

JAEA-Data/Code 2013-006, 100 Pages, 2013/06

JAEA-Data-Code-2013-006.pdf:12.04MB

平成23年3月11日の東北地方太平洋沖地震を発端とした福島第一原子力発電所事故にかかわる原子力機構大洗研究開発センターにおける環境放射線モニタリングのうち、事故直後から平成23年5月31日までに実施した空間$$gamma$$線線量率、大気中放射性物質及び気象観測の結果について取りまとめた。また、主要な大気中放射性物質の吸入摂取による内部被ばく線量について試算した。原子力機構大洗研究開発センターは福島第一原子力発電所の南西130kmの地点に位置している。平成23年3月15日から21日に、放射性プルームによる空間$$gamma$$線線量率の上昇を確認し、大気中からはTe-129m, Te-132, I-131, I-133, Cs-134, Cs-136及びCs-137などの核種が検出された。

論文

Change in the electrical performance of GaAs solar cells with InGaAs quantum dot layers by electron irradiation

大島 武; 佐藤 真一郎; 今泉 充*; 中村 徹哉*; 菅谷 武芳*; 松原 浩司*; 仁木 栄*

Solar Energy Materials and Solar Cells, 108, p.263 - 268, 2013/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:47.92(Energy & Fuels)

量子ドット(QD)太陽電池の宇宙応用の可能性を調べるため、In$$_{0.4}$$Ga$$_{0.6}$$As QD層を50層有するGaAs太陽電池に1MeV電子線を1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射した。照射後、短絡電流I$$_{rm SC}$$,開放電圧V$$_{rm OC}$$及び最大電力P$$_{rm MAX}$$は、それぞれ、初期値の80, 90及び55%まで減少した。一方、無QDのGaAs太陽電池は、それらの値は、それぞれ、95, 80及び63%まで低下した。QD太陽電池のI$$_{rm SC}$$が無QDに比べ大きく劣化した理由は、QD太陽電池の光吸収層が1.1$$mu$$mと無QD太陽電池の660nmに比べ厚く、そのため、発生する照射欠陥が特性劣化に及ぼす影響が大きくなったためと考えられる。一方、光吸収層長に直接影響しないV$$_{rm OC}$$は、QD太陽電池の方が無QDに比べ劣化が小さく、QDの優れた耐放射線性が示唆された。さらに、照射後の特性回復をAM0光照射下で室温にて調べたところ、両太陽電池ともに特性の回復現象が観測された。QDの有無にかかわらず回復が観察されたことからQD特有の現象ではなく、GaAsのようなIII-V族半導体で報告されている光注入による劣化特性の回復であると考えられる。

論文

A Preliminary assessment of the adoption of innovative technologies in the Fast Reactor Cycle Technology Development (FaCT) project in Japan

佐藤 浩司; 小竹 庄司; 藤田 雄二; 水野 朋保

Energy Procedia, 7, p.140 - 145, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.78

原子力機構は、2050年より前に高速炉サイクルシステムを実用化すべく、電力と協力してFaCTプロジェクトを実施している。FaCTプロジェクトでは、経済競合性の改善,安全性・信頼性,持続可能性及び核不拡散性の向上を図るために、技術的課題を有する多くの革新技術を積極的に採用している。その革新技術採否を2010年度末までに決定するための作業が進行中である。この論文は、現時点での予備的評価結果を紹介する。

論文

「高速炉システム国際会議」(FR09)レポート; IAEAが18年ぶりに開催

佐藤 浩司

原子力eye, 56(3), p.20 - 25, 2010/03

2009年12月にIAEA主催、原子力機構を実施機関として京都及び敦賀で開催された「高速炉システム国際会議」(FR09)の概要を報告する。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Materials Science Forum, 607, p.248 - 250, 2009/00

現在までに陽電子消滅寿命測定(PAL)の標準化が行われたことはない。標準がないと各々の研究室データの比較における信頼性の欠如に繋がる。そこで標準化への第一歩として、金属,高分子,シリカガラスの3種類の試料において合意した測定、及び解析手法で測定を行い、研究室間において比較を行った。金属試料では1寿命成分、それ以外では3寿命成分で解析を行った。陽電子寿命、及びオルソーポジトロニウム寿命に関して、研究室間における測定結果の違いが起こる原因について考察した。その結果、研究室ごとに使用している検出器の形状,配置などが異なり、コンプトン散乱された低エネルギーの$$gamma$$線がもう一方の検出器に入ることで寿命スペクトル上にゆがみができるためと考えられた。検出器間に薄い金属板を挿入することで、各研究室間の違いが低減されることを確認した。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements for synthetic fused silica and polycarbonate

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Journal of Applied Physics, 104(2), p.026102_1 - 026102_3, 2008/07

 被引用回数:38 パーセンタイル:18.36(Physics, Applied)

同一の溶融石英とポリカーボネートを試料に用い、陽電子消滅寿命測定及び解析を12の研究室において実施し、その比較を行った。各研究室で得られた陽電子寿命のばらつきは、測定方法と解析方法を統一することで、過去に報告されている、何も制約を与えずに行われた試験結果に比較して、小さくできることがわかった。

報告書

地層処分技術に関する知識基盤の構築; 平成18年度報告

梅田 浩司; 大井 貴夫; 大澤 英昭; 大山 卓也; 小田 治恵; 亀井 玄人; 久慈 雅栄*; 黒澤 英樹; 小林 保之; 佐々木 康雄; et al.

JAEA-Review 2007-050, 82 Pages, 2007/12

JAEA-Review-2007-050.pdf:28.56MB

本報告書は、2006年度(平成18年度)の地層処分技術に関する各々のプロジェクトにおける研究開発の現状とトピック報告を示した年度報告書である。

論文

原爆反対と原子力平和利用を目指して; 第2段階を迎えた日本-カザフの研究協力

藤家 洋一*; 佐藤 浩司

エネルギーレビュー, 27(12), p.42 - 47, 2007/12

原爆反対と原子力の平和利用の同時達成を目指し1990年代より始まった日本とカザフスタン共和国との研究協力は着実に進展し、共同研究も大きな成果をあげてきており、まさに第2段階の協力を迎える状況にある。この8月30日から9月9日にカザフスタンを訪問する機会を得たので、以下にその概要を報告する。

論文

高速増殖炉

佐藤 浩司

火力原子力発電, 58(10), p.1011 - 1028, 2007/10

我が国における高速増殖炉技術の研究開発の経緯と現状,今後の計画について、関連サイクル及び国際動向・国際協力を含めて紹介する。

論文

A Modular metal-fuel fast reactor with one-loop main cooling system

近澤 佳隆; 岡野 靖; 此村 守; 佐藤 浩司; 澤 直樹*; 住田 裕之*; 中西 繁之*; 安藤 将人*

Nuclear Technology, 159(3), p.267 - 278, 2007/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.77(Nuclear Science & Technology)

小型炉は小型特有の合理化対策,設計規格化,習熟効果により投資及びR&Dリスクを削減しつつ大型炉に匹敵する経済性を達成する可能性がある。ここでは多数基設置時において大型炉と同等の経済性を達成する可能性のある300MWeナトリウム冷却小型炉の概念設計を実施した。燃料型式はPu-U-Zr3元合金の金属燃料、炉心型式は金属燃料において炉心出口温度550$$^{circ}$$Cを達成可能なZr密度含有率2領域単一Pu富化度炉心を採用した。冷却系は電磁ポンプを直列2基設置することにより、1ループ化し、1次系電磁ポンプは中間熱交換器内部に組み込む方式とした。燃料貯蔵設備は原子炉建屋容積低減を考慮して原子炉容器内貯蔵(IVS)として、使用済燃料の4年間貯蔵を想定した貯蔵容量を確保した。また、1主冷却系1ループ化については最も厳しいと考えられる配管破断を想定した過渡解析により成立性を評価した。発電プラント初号基とそれに対応した小規模の燃料製造・再処理設備の組合せによる実証設備における建設費評価を行い、小規模かつ商用運転に転用可能な設備において燃料サイクル全体の工学規模における実証が可能であることを示した。

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