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報告書

模擬廃棄物含有バナジウム添加ホウケイ酸ガラス試料の評価研究

永井 崇之; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 廣野 和也*; 本間 将啓*; 小林 博美*; 高橋 友恵*; et al.

JAEA-Research 2018-007, 87 Pages, 2018/11

JAEA-Research-2018-007.pdf:61.21MB

本研究は、資源エネルギー庁の「放射性廃棄物の減容化に向けたガラス固化技術の基盤研究事業」における、高レベル放射性廃液の充填率を高められる原料ガラス組成の開発として実施した。候補組成であるバナジウム(V)添加ガラス原料カレットへ模擬高レベル放射性廃液を混合溶融して作製した模擬廃棄物ガラス試料を対象に、レーザアブレーション(LA)法ICP-AES分析, ラマン分光測定及び放射光XAFS測定により評価を実施した。

論文

Vortex rectenna powered by environmental fluctuations

Lustikova, J.*; 塩見 雄毅*; 横井 直人*; 壁谷 典幸*; 木村 憲彰*; 家永 紘一郎*; 金子 真一*; 大熊 哲*; 高橋 三郎*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 9, p.4922_1 - 4922_6, 2018/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.95(Multidisciplinary Sciences)

A rectenna, standing for a rectifying antenna, is an apparatus which generates d.c. electricity from electric fluctuations. It is expected to realize wireless power transmission as well as energy harvesting from environmental radio waves. To realize such rectification, devices that are made up of internal atomic asymmetry such as an asymmetric junction have been necessary so far. Here we report a material that spontaneously generates electricity by rectifying environmental fluctuations without using atomic asymmetry. The sample is a common superconductor without lowered crystalline symmetry, but, just by putting it in an asymmetric magnetic environment, it turns into a rectifier and starts generating electricity. Superconducting vortex strings only annihilate and nucleate at surfaces, and this allows the bulk electrons to feel surface fluctuations in an asymmetric environment: a vortex rectenna. The rectification and generation can be switched on and off with only a slight change in temperature or external magnetic fields.

論文

Generation of megahertz-band spin currents using nonlinear spin pumping

渡辺 真悟*; 廣部 大地*; 塩見 雄毅*; 井口 亮*; 大門 俊介*; 亀田 麻衣*; 高橋 三郎*; 齊藤 英治

Scientific Reports (Internet), 7, p.4576_1 - 4576_6, 2017/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.33(Multidisciplinary Sciences)

Spin pumping enables the generation of d.c. and gigahertz-band (GHz-band) voltages from an applied microwave via magnetization dynamics when combined with inverse spin Hall effects. However, generating such voltages in the in-between frequency region, or the megahertz (MHz) band, has been difficult since ferromagnetic resonance usually occurs in the GHz band. Here we show that in spite of GHz-band microwaves applied, MHz-band voltages can be generated by spin pumping with use of nonlinear magnetization dynamics in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$. The mechanism is ascribed to the MHz-band oscillation of the amplitude of the magnetization precession, which is projected onto a rectified voltage component via spin pumping. The present finding could be useful for frequency down-conversion thanks to the simple and durable structure, continuous-wave operation, and the tunability of an output frequency with low magnetic fields.

論文

Fabrication and magnetic control of Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ cantilevers

Seo, Y.-J.*; 針井 一哉; 高橋 遼*; 中堂 博之; 大柳 洸一*; Qiu, Z.*; 小野 崇人*; 塩見 雄毅*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 110(13), p.132409_1 - 132409_4, 2017/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.58(Physics, Applied)

フェリ磁性体であるY$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$を用いたサブミクロンカンチレバーを収束イオンビーム法によって作成し、その振動特性を磁場によって制御した。カンチレバーは縦横2つの振動モードを示し、それぞれのモードは外部磁場の印加によって共鳴周波数が減少、増大した。この結果は磁気力の磁場変化を取り扱った数値シミュレーションでよく再現された。周波数変化は数%に及ぶことから、磁場による高効率な振動制御が行われたと結論できる。

論文

Bithiophene with winding vine-shaped molecular asymmetry; Preparation, structural characterization, and enantioselective synthesis

豊森 佑夏*; 辻 悟*; 光田 紫乃布*; 岡山 陽一*; 芦田 汐未*; 森 敦紀*; 小林 徹; 宮崎 有史; 矢板 毅; 荒江 祥永*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 89(12), p.1480 - 1486, 2016/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.91(Chemistry, Multidisciplinary)

Preparation of 2,2'-bithiophene derivatives bearing $$omega$$-alkenyl groups at the 3,3'-positions and ring-closing metathesis reactions of the obtained compound were performed. The reaction of bithiophene bearing 3-butenyl substituents with 5mol% Grubbs 1st generation catalyst underwent ring-closing metathesis (RCM) to afford the cyclized product 7 showing winding vine-shaped molecular asymmetry in up to 88% yield. Enantioselective RCM was also achieved by the use of chiral Schrock Hoveyda molybdenum-alkylidene catalyst in up to 87% ee.

論文

The Spin state of iron in Fe$$^{3+}$$-bearing Mg-perovskite and its crystal chemistry at high pressure

増野 いづみ*; 大谷 栄治*; 平尾 直久*; 三井 隆也; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 境 毅*; 高橋 豪*; 中野 聡志*

American Mineralogist, 99(8-9), p.1555 - 1561, 2014/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.42(Geochemistry & Geophysics)

Valence, spin states, and crystallographic sites of Fe in (Mg,Fe)SiO$$_{3}$$ perovskite were investigated using energy-domain $$^{57}$$Fe-synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopy and powder X-ray diffraction up to 86 GPa. The volumes of Fe$$^{3+}$$ bearing perovskite in this study are slightly smaller than those of Mg endmember perovskite. Our M$"o$ssbauer data suggest that Fe$$^{3+}$$ prefers A sites coupled with Mg vacancies, which is consistent with previous data at ambient conditions. Fe$$^{3+}$$ in the A site remains in a high spin state up to 86 GPa, and some fraction of the A site is occupied by Fe$$^{2+}$$ at pressures above 30 GPa. Fe$$^{2+}$$ in the A sites is also in a high spin state up to 86 GPa. The coupled substitution from Mg$$^{2+}$$ to a high spin state of Fe$$^{3+}$$ and Mg$$^{2+}$$ vacancy would make the volume of perovskite smaller than that of Mg endmember perovskite.

論文

放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイド研究の現状と今後の展開

長尾 誠也*; 新堀 雄一*; 田中 忠夫; 佐々木 隆之*; 斉藤 拓巳*; 桐島 陽*; 吉川 英樹; 飯島 和毅; 濱 克宏; 岩月 輝希; et al.

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(1), p.3 - 14, 2013/06

本研究は、放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイドの影響評価研究の現状について各研究機関での研究を紹介し、実質的なネットワーク化と性能評価におけるコロイド影響の取り扱い方等について、今後の研究の方向性に関する提案を取りまとめた。具体的には、地下水コロイドの特性、地下環境における真性コロイドや擬似コロイドの移行挙動、国内における地下水コロイド研究の取り組み、コロイド評価の体系化、フィールド調査と実験室研究の連携、研究ネットワーク構築の必要性などについて解説するとともに、コロイド研究を展開するにあたって専門家が共有化しておくべき方向性を示した。

論文

Beam position monitor system of J-PARC RCS

林 直樹; 川瀬 雅人; 畠山 衆一郎; 廣木 成治; 佐伯 理生二; 高橋 博樹; 照山 雄三*; 豊川 良治*; 荒川 大*; 平松 成範*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 677, p.94 - 106, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:42.4(Instruments & Instrumentation)

本論文は、J-PARC RCSのビーム位置モニタ(BPM)システムについて述べる。RCSは、ビームパワー1MWの速い繰返しのシンクロトロンで、そのBPM検出器は、直径250mm以上あるが、ビーム位置を極めて正確に測定する必要がある。さらに、定格から低いビーム強度まで、幅広い範囲で動作することが必要である。リングには、54台のBPMがあり、限られたスペースのため、そのほとんどを補正電磁石の内側に収めた。検出器は、静電容量型で4電極あり、対角線カット形状で構成される電極対は、ビーム位置に対し非常に良い線形出力特性を持つように設計した。また、14bit 40MS/sのADCと600MHzのDSPを持つ信号処理回路を開発し、それらを、shared memoryを介し、EPICSによって制御できるようにした。この回路は、連続して平均ビーム位置を計算するモードでは、25Hzのパルスすべての記録が可能で、ほかに、周回ごとのビーム位置計算など、高度な解析のため、全波形データを残すモードも設定した。

論文

Development of a main linac module for compact ERL project

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.404 - 406, 2010/09

ERL主加速器モジュール建設のために必要な技術を得るための研究開発を行っている。9セル空洞の試作機を製作し、その性能を縦測定で確かめた。入力カップラーの試作機も製作し、大電力試験を行い、必要性能を満たすことができた。フェライトなしのHOMダンパーの試作機を製作し、低温試験を行っている。モジュールの設計は現在行っているところである。

報告書

核融合原型炉SlimCSの概念設計

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.

JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MB
JAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m$$^{2}$$とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

論文

ERL超伝導加速空胴での空洞診断装置の開発

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 沢村 勝; 武藤 俊哉*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.173 - 176, 2010/08

エネルギー回収型リニアックのための超伝導加速器を開発している。空洞表面の電子放出や発熱スポットを詳しく調べるために回転マッピング方式による空洞診断系を用いている。カーボン抵抗とPINフォトダイオードの2種類のセンサーによって温度上昇と電子放出を検知している。これらのセンサー群を空洞軸を中心に回転させることにより空洞表面の全体に渡る詳細な情報が得られる。この回転マッピングシステムを使って単セル空洞と9セル空洞の縦測定を行った結果を報告する。

論文

Cavity diagnostics using rotating mapping system for 1.3 GHz ERL 9-cell superconducting cavity

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 高橋 毅*; 坂中 章悟*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2950 - 2952, 2010/05

エネルギー回収型リニアックのための超伝導空洞の開発を行っているが、空洞内面における電子放出や温度上昇スポットを調べるために回転マッピングシステムを用いた空洞診断を行っている。温度上昇を調べるための炭素抵抗と電子放出を調べるためのシリコンPINダイオードが設置されている。これらのセンサーを空洞軸周りで回転させることにより、空洞表面の全体を詳しく調べることができる。エネルギー回収型リニアック用のニオブ9セル空洞に回転マッピングシステムを取り付け縦測定を行ったので、その結果を報告する。

論文

Power coupler development for ERL main linac in Japan

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2953 - 2955, 2010/05

1.3GHzERL超伝導主加速器のための入力カップラーの開発を行っている。セラミック窓やベローズなどの要素開発を行い、30KWのIOTを用いた各要素の大電力試験を行ったところ、突然の熱負荷によりセラミック窓が破損した。予期せぬ双極モードの励起によって熱負荷が起こることを発見し、セラミック窓を新しくすることにより27kWまで問題なく電力を供給することができた。

論文

Results of vertical tests for KEK-ERL 9-cell superconducting cavity

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2956 - 2958, 2010/05

大電流ERLに最適設計された主加速器空洞を検証するために、ニオブ9セル空洞の試作機を製作した。アニールや電界研磨,ベーキングなどの表面処理を行った後、縦測定を行ったが、空洞性能は電子放出によって制限されている。空洞診断としてX線と温度の回転マッピングシステムを用いることにより、空洞のX線分布を明瞭に観測することができた。本発表では縦測定における最近の結果を報告する。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

KEK ERL cryomodule development

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 坂中 章悟*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; et al.

Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.57 - 62, 2010/05

コンパクトERLのための入射器クライオモジュールと主加速器用クライオモジュールの開発が2006年より始まっている。入射器のクライオモジュールには2セル1.3GHzの空洞が3個、主加速器クライオモジュールには9セル1.3GHzの空洞が2個納められる設計になっている。これらクライオモジュールの開発の現状について報告する。

論文

ERL主ライナックのための1.3GHz入力カプラーの開発; 30kW IOTを用いたカプラーコンポーネントテスト

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 沢村 勝

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.866 - 868, 2010/03

ERL超伝導空洞用1.3GHz入力カップラーの開発を行っている。20MV/mの加速電界で100mA加速を行うにはエネルギー回収モードで20kWの入力カップラーが必要となる。STF-BLの入力カップラーをもとに20kWのCW運転用に改良を行った。セラミック窓やベローズなど各要素の大電力試験を30kW出力のIOTを用いて行ったので、その結果を報告する。

論文

Eccentric-fluted beam pipes to damp quadrupole higher-order modes

沢村 勝; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 13(2), p.022003_1 - 022003_9, 2010/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.74(Physics, Nuclear)

空洞の四重極モードを減衰するための偏心フルート付きビームパイプを提案する。偏心フルートは四重極モードから双極モードへのモード変換器として作用する。偏心フルートのパラメータを最適化すると縮退した四重極モードの両方に対して十分な減衰効果を持つ。偏心フルート付きビームパイプを用いたローパワーモデル空洞での外部Q値の測定は電磁界シミュレーションコードMAFIAを用いた3次元計算の結果とよく一致している。

論文

Development of input power coupler for ERL main linac in Japan

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet), p.684 - 688, 2009/09

ERL用超伝導主加速器用入力カップラーの開発を始めている。カップラーに要求される性能は20MV/mの加速電界、100mAのエネルギー回収モードでの運転で20kWである。入力カップラーの製作にあたってSTF-BLのカップラーをもとに20kWのCW運転用に改良を行った。セラミック窓やベローズなどのカップラー構成要素の製作を行い、30kWのIOTによる大出力試験を行った。

論文

Status of 9-cell superconducting cavity development for ERL project in Japan

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet), p.355 - 358, 2009/09

大電流ERL実現のための超伝導空洞の開発を行った。超伝導主加速器においては加速電界15$$sim$$20MV/mを達成することと同時にHOMを強力に減衰させることも重要である。HOM減衰強化の空洞を設計し、ニオブ製の9連モデル空洞を製作した。表面処理後、縦測定を行い、フィールドエミッションにより現在加速電界は15$$sim$$17MV/mに制限されている。回転式X線マッピングシステムを開発し、幾つかのX線のスポットが観測されている。

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