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論文

Universal scaling for the spin-electricity conversion on surface states of topological insulators

山本 敬太*; 塩見 雄毅*; 瀬川 耕司*; 安藤 陽一*; 齊藤 英治

Physical Review B, 94(2), p.024404_1 - 024401_6, 2016/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.52(Materials Science, Multidisciplinary)

スピンポンピング技術を用いてバルク絶縁トポロジカルインシュレータ(TI)材料の表面状態のスピン-電気変換を調べた。サンプル構造はNi-Fe/Cu/TI三層であり、TI表面上の磁気近接効果はCu層の挿入により無視できるほど小さい。スピン-電気変換によって生成される電圧信号は、より低い温度で支配的な表面輸送に沿って、観察され、温度が低下するにつれて増強される。スピン-電気変換の効率は、表面スピン-電気変換と一致して、バルク状態の抵抗率が高く、表面状態の平均自由行程が長いTIサンプルの方が大きい。

論文

Pressure-temperature-field phase diagram in the ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$

荒木 新吾*; 林田 みなみ*; 西海 尚人*; 眞鍋 博紀*; 池田 陽一*; 小林 達生*; 村田 惠三*; 稲田 佳彦*; Wi$'s$niewski, P.*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 84(2), p.024705_1 - 024705_8, 2015/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.67(Physics, Multidisciplinary)

Pressure-temperature-field phase diagram and quantum fluctuation effect are investigated in the itinerant ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$. The zero-temperature ferromagnetic-to-paramagnetic transition is located at $$P_{rm c}$$ $$sim$$ 4.0 GPa. The tricritical point exists at 3.8 GPa and 32 K, where the ferromagnetic transition changes from second- to first-order. A prominent quantum fluctuation effect was observed in resistivity behavior new the tricritical point.

論文

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 764, p.383 - 386, 2014/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:6.08(Instruments & Instrumentation)

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good ($$sim$$10% with PMT and $$sim$$14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

論文

Metamagnetic transition of itinerant ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$ under high pressure

荒木 新吾*; 林田 みなみ*; 西海 尚人*; 眞鍋 博紀*; 池田 陽一*; 小林 達生*; 村田 惠三*; 稲田 佳彦*; Wi$'s$niewski, P.*; 青木 大*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011081_1 - 011081_6, 2014/06

Hall effect measurements in ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$ were carried out under pressure up to 4.3 GPa. The Hall resistivity at paramagnetic state is dominated by the extraordinary Hall effect due to the skew scattering. The Curie temperature decreases with increasing pressure and disappears at Pc = 4.1 GPa. The clear first-order metamagnetic transition from the paramagnetic state to the strongly ferromagnetic state appears around Pc at low temperature.

論文

Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.81 - 86, 2014/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:4.29(Instruments & Instrumentation)

核燃料施設では核燃料物質の検知のため、$$alpha$$線が測定される。本研究では、Si-PMアレイとGAGGシンチレータ接合した新たな$$alpha$$線イメージング装置を開発し、開発した装置の基本性能を評価した。シンチレータは0.1mm厚、ライトガイドは3.0mm厚のものを用いた。$$^{241}$$Am線源をすべての測定に用いた。空間分解能の評価では、1.6lp/mmのスリットが完全に識別でき、ここから空間分解能は0.6mm FWHM以下であると評価された。エネルギー分解能は13% FWHMであった。画像にはわずかなゆがみが確認されたが、中心付近の均一性は24%以内であった。これらの評価結果より、構築した$$alpha$$線イメージング装置は、核燃料施設におけるプルトニウム検知に有用であることが示された。

論文

Verification and validation procedures of calculation codes for determining corrosive conditions in the BWR primary cooling system based on water radiolysis and mixed potential models

内田 俊介*; 和田 陽一*; 山本 誠二*; 高木 純一*; 久宗 健志*

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(1), p.24 - 36, 2014/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.64(Nuclear Science & Technology)

BWR一次冷却系の腐食環境は、腐食電位を指標として評価される。実機では腐食電位は限られた箇所でしか測定できない。一次冷却系のあらゆる点での腐食電位を求めるためには、腐食性放射線分解生成種の濃度を求めるラジオリシスコードと求められた濃度を用いた腐食電位評価コードを結合させて計算する必要がある。日本機械学会の規格では、腐食電位の低減によるSCC亀裂進展速度の緩和が定量的に規定されているが、腐食電位緩和の評価法については認知されるには至っていない。本論文では、VV法に基づく、腐食環境評価算コードの標準化手法について記述するものである。標準コードとして採用されるすべての計算コードは数式の正確さを検証するとともに、実機プラントの評価における精度と適用の妥当性を確認することが必要である。正確さの検証のためのベンチマーク計算を提案するとともに、プラントでの測定値と計算値の比較により妥当性を確認する手法を提示する。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

報告書

土中水分観測手法としての光ファイバー計測技術の開発(共同研究)

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 平田 洋一*; 竹延 千良*; 田岸 宏孝*; 國丸 貴紀; 前川 恵輔; 山本 陽一; 戸井田 克*; et al.

JAEA-Research 2012-001, 77 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-001.pdf:4.85MB

本研究は、地下水流動解析の上部境界条件として必要となる地下水涵養量を土壌に浸透した水分量から求める手法に着目し、その算定手法の体系化と現場で安定して長期間計測可能なシステムの構築を目的として実施した。計測システムの開発においては、多点かつ長距離に渡る計測が可能な光ファイバーの歪計測原理を、サクションによる圧力計測,土中湿度計測,吸水膨張材を適用した体積含水率計測の3方式に適用する場合についてそれぞれ検討した。さらに、浅層における降水の土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、不飽和透水係数の値から浸透量を推定する手法について現地に計測機器を設置してその有効性を確認した。

報告書

幌延深地層研究計画における表層水理調査流域の水文諸量の空間分布及び地下水涵養量の推定; 2004年12月$$sim$$2009年11月

山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 山崎 雅則

JAEA-Research 2011-042, 97 Pages, 2012/02

JAEA-Research-2011-042.pdf:11.05MB

日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うことを目的に、気象,河川流量及び水質,土壌水分,地下水位等の観測を継続している。本報告は、表層水理調査の概要を紹介し、2004年12月$$sim$$2009年11月の調査流域の地下水涵養量を水収支法により検討した結果を示すものである。地下水涵養量の推定にあたり流出解析を行い、水文要素の空間代表性の問題を明らかにした。その結果、流域全体の地下水涵養量は131mm/yrと推定され、それぞれの流域に対する考察からは、流域内に分布する地質や断層の水理特性との関連を示唆する結果が得られた。

報告書

幌延深地層研究計画における地下水,河川水及び降水の水質データ; 2001$$sim$$2010年度

天野 由記; 山本 陽一; 南條 功; 村上 裕晃; 横田 秀晴; 山崎 雅則; 國丸 貴紀; 大山 隆弘*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2011-023, 312 Pages, 2012/02

JAEA-Data-Code-2011-023.pdf:5.46MB
JAEA-Data-Code-2011-023(errata).pdf:0.08MB

日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究計画に基づきボーリング孔の掘削を伴う地上からの調査研究(第1段階)の一環として、平成13年度から表層水,地下水などの水質分析を行ってきた。分析の対象は、ボーリング孔から採取した地下水,掘削水,掘削リターン水,岩石コアからの抽出水,河川水及び雨水などである。また、平成18年度から幌延深地層研究計画における地下施設建設時の調査研究(第2段階)が進められており、立坑内の集水リング,立坑壁面湧水やボーリング孔などから地下水を採取し、水質分析を実施している。本報告書は、平成13年度から平成22年度までの水質分析データを取りまとめたものである。

論文

原位置土中水分計測による浅地層における降雨浸透量の評価方法

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 戸井田 克*; 田岸 宏孝*; 竹延 千良*; 山本 陽一

地下水地盤環境に関するシンポジウム2011発表論文集(CD-ROM), p.17 - 26, 2011/11

放射性廃棄物地層処分等の大深度地下空間開発において、大局的な地下水流動挙動を定量的に評価することが重要であるが、飽和・不飽和浸透解析においては、水理地質構造モデルの構築とともに境界条件の設定が重要である。具体的には、上部境界条件として必要となる地下水涵養量であり、タンクモデル等を用いた予測手法は幾つか提案されているが、実際にこれらを利用する際には不確実性を多く含むことから、対象領域において土壌に浸透した水分量から定量化する手法が有効であると考えられる。そこで、浅層における土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、さらに不飽和透水係数の値から浸透量を推定する両手法について検討した。これらの手法により降雨浸透量を試算したところ、従来の水収支法による算定結果と比較的近い結果が得られた。さらに、今後の現地水分量計測の課題についてまとめた。

論文

ライシメータによる北海道幌延調査流域の蒸発散量測定

山本 陽一; 横田 秀晴

土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.385 - 386, 2011/09

地下水涵養量など流域の水収支の評価を行う場合に、植生からの蒸散を含む地表から蒸発散量は、大変重要な要素となる。しかしながら、蒸発散量については直接観測することが容易ではないことから、通常、気象観測要素から推定する方法を用いて算定している。ただし、この方法による蒸発散量は一種の基準量であり気候や植生に応じた補正を加えて実蒸発散量に相当する値を得る必要がある。そこで、ライシメータを設置して、調査流域内の主要な植生である牧草地での蒸発散量の測定を試みた。その結果、本件ではペンマン法による推定値が可能蒸発散量としての適用性が高いこと、ペンマン法に対する非積雪時の蒸発散係数は年平均0.75となることが明らかにされた。

論文

北海道幌延地域における地下水位と地質構造に基づく浅部地下水流動に関する検討

横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔

地下水学会誌, 53(2), p.193 - 206, 2011/05

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全性評価には、物質移動を規定する浅部から深部までの地下水流動特性の把握が必要とされる。原子力機構は、北海道幌延地域で浅部地下水流動系把握のための表層水理調査・研究を行っている。浅層ボーリング孔を用いた地下水位観測結果等から地下浅部の地下水位分布や地表から地下浅部への水の浸透を検討した結果、地下施設建設が周辺の地下水位に影響を及ぼしていないこと、積雪期にも地表から水の浸透が生じていること、大曲断層に沿って地表から地下への水の浸透が生じていることが明らかとなった。今後、土壌水分計等による観測結果等と併せて、地下への水の浸透・涵養を定量的に評価する必要がある。

論文

Anomalous low-field diamagnetic response in ultraclean URu$$_2$$Si$$_2$$ superconductor

岡崎 竜二*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; Konczykowski, M.*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 柳瀬 陽一*; 芝内 孝禎*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 273, p.012081_1 - 012081_4, 2011/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:42.74

The low critical field $$H_{rm c1}$$ in ultraclean URu$$_2$$Si$$_2$$ single crystals with residual resistivity ration exceeding 700 is precisely determined. The whole $$H_{rm c1}$$ for $$H parallel a$$ can be explained by the two-gap with line and point nodes. In contrast, for $$H parallel c$$ a distinct kink in the slope of $$H_{rm c1}$$ was found at 1.2 K, which cannot be accounted for by the two-gap. This outstanding anomaly demonstrates a highly unusual superconducting state embedded in the hidden order state possibly related to the time reversal symmetry breaking.

論文

北海道幌延調査流域における水文諸量の空間分布推定

山本 陽一; 前川 恵輔; 藪内 聡; 横田 秀晴

日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.166 - 171, 2010/11

日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うこととしている。しかしながら、調査対象とする流域の範囲に対してそれぞれの水文諸量の観測点には限りがあるので、地下水涵養量の推定精度向上には、対象とする流域の水文諸量の空間・時間変動を明らかにして、流域の水循環プロセスを説明できることが必要である。そこで、水文要素の空間分布推定方法を検討し、推定された要素を入力データとした長期流出解析を実施した。そして、流出解析結果を観測データと比較することにより、モデル化の妥当性と水収支及び地下水涵養量について検証した。

論文

北海道幌延調査流域における水収支法による地下水涵養量の推定; 2004年12月$$sim$$2009年11月

横田 秀晴; 山本 陽一; 山崎 雅則; 前川 恵輔

日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.160 - 165, 2010/11

日本原子力研究開発機構では、幌延深地層研究計画の一環として、北海道幌延町において表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析に用いる上部境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量の算出を目的の一つとして、気象観測や河川流量等の水収支観測を行っている。水収支法は、対象流域における降水量から河川流出高と蒸発散量を差し引いた量を地下水涵養量とする手法である。幌延地域における観測結果を用いて当該地域に設定した調査流域の地下水涵養量の算出を行ったが、その過程で、算出に用いる諸量のもととなる各気象観測要素や河川流量観測結果の取り扱いに関して、1水文年の開始時期やデータ処理方法,推定式の違いにより、算出結果が大きく異なることが明らかとなった。本報告では、幾つかのデータ処理方法や推定式等による降水量及び蒸発散量の算出結果の差異を比較し、本調査流域における地下水涵養量の適切な算出方法を検討した結果を示す。

報告書

1986年$$sim$$2009年幌延気象観測統計

山本 陽一; 前川 恵輔

JAEA-Data/Code 2010-014, 105 Pages, 2010/10

JAEA-Data-Code-2010-014.pdf:3.21MB
JAEA-Data-Code-2010-014-appendix(CD-ROM).zip:31.65MB

幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究計画の一環として幌延町内で気象観測を実施している。幌延町での気象観測は、1986年10月に開進気象観測所で開始され、その後、問寒別,上問寒,幌延市街地,北進の各気象観測所及び北進蒸発散量観測タワーと順次整備され、計6地点で気象観測が行われた。本報は、1986年$$sim$$2009年に日本原子力研究開発機構が幌延町内で観測した気象観測データを取りまとめて電子化し、累年統計を行ったものである。また、統計化された気象データを用いて、幌延町の気象特性について検討した。取得データは1時間データ,日統計データ,月統計データとして整理し、「観測データセット」としてCD-ROMに収録した。

論文

A Study on groundwater infiltration in the Horonobe area, northern Hokkaido, Japan

横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔; 原 稔*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.81 - 86, 2010/10

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性を評価するうえで、地層中における物質移動の駆動力となる地下水流動を理解することは不可欠であり、地下水流動解析においては地下水涵養量などの適切な境界条件の設定が必要となる。日本原子力研究開発機構では、北海道北部幌延地域において、堆積岩地域の地下水涵養の把握を目的にさまざまな水理学的調査・観測を行っている。しかし、地表付近における地下水の浸透については、気候変動等の外的影響を受けやすく、詳細を明らかにすることが難しい。そこで、本研究では、各種観測結果を組合せ、境界条件の一部となる浅部地下水流動系の検討を行った。幌延地域においては、HGW-1及び北進気象観測所の2か所で地中温度と土壌水分の観測が行われている。観測の結果、幌延地域では年間を通して地下への水の浸透と地下水涵養が生じていること、地表付近での水の浸透速度が深度により異なること、地表付近にゼロフラックス面が存在することが明らかとなった。今後は、ウェイングライシメータ,テンシオメータ,土壌水分計などの観測値を用いて、浅部地下への水の浸透量,中間流出量,地下水涵養量を定量的に議論する予定である。

論文

水文諸量の空間分布推定に基づく幌延調査流域の流出解析

山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 向井 和行*; 石井 啓滋*

土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.525 - 526, 2010/09

幌延深地層研究計画の一環として北海道幌延町で進めている表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の把握を行うこととしている。調査・研究の進展により、例えば地下水涵養量の推定では観測点の空間代表性に関して無視できない問題が顕在化した。そこで、幌延町のような積雪寒冷地に適用可能な気象要素の空間分布推定方法を検討し、推定された気象要素を入力データとした長期流出解析を実施した。気象要素の空間分布推定法を検討した結果、降雨量は流域全体でほぼ一様、降雪量は植生や地形に応じて推定する必要があると判断された。タンクモデルによる流出解析は流出量を良好に再現することができたことから、降雪水量・融雪水量の推定手法は妥当と考えられた。また、再現された水収支から、流域間の地下水流動や貯留量の年変動が示唆された。なお、本件の成果は表層水理調査における領域設定や調査手法の妥当性評価の基礎資料に資する。

論文

Anomalous temperature dependence of lower critical field in ultraclean URu$$_2$$Si$$_2$$

岡崎 竜二*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; Konczykowski, M.*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 柳瀬 陽一*; 芝内 孝禎*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(8), p.084705_1 - 084705_7, 2010/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:31.65(Physics, Multidisciplinary)

Lower critical field $$H_{rm c1}$$ of the heavy fermion superconductor URu$$_2$$Si$$_2$$ has been investigated on a ultra clean sample. The whole $$H_{rm c1}$$ ($$T$$) along the $$a$$ axis is well explained by the two superconducting gap structures with line and point nodes. On the other hand, $$H_{rm c1}$$ along the $$c$$ axis shows a distinct kink around 1 K, well below the superconducting transition temperature. The observed anomalous response is possibly related to a peculiar vortex dynamics associated with chiral domains.

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