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論文

Numerical simulation of coupled THM behaviour of full-scale EBS in backfilled experimental gallery in the Horonobe URL

杉田 裕; 大野 宏和; Beese, S.*; Pan, P.*; Kim, M.*; Lee, C.*; Jove-Colon, C.*; Lopez, C. M.*; Liang, S.-Y.*

Geomechanics for Energy and the Environment, 42, p.100668_1 - 100668_21, 2025/06

https://doi.org/10.1016/j.gete.2025.100668
 被引用回数：1 パーセンタイル：65.19(Energy & Fuels)

国際共同プロジェクトDECOVALEX-2023は、数値解析を使用してベントナイト系人工バリアの熱-水-応力(または熱-水)相互作用を研究するためのタスクDとして、幌延人工バリア性能確認試験を対象とした。このタスクは、モデル化のために、1つの実物大の原位置試験と、補完的な4つの室内試験が選択された。幌延人工バリア性能確認試験は、人工的な地下水注入と組み合わせた温度制御非等温の試験であり、加熱フェーズと冷却フェーズで構成されている。6つの研究チームが、さまざまなコンピューターコード、定式化、構成法則を使用して、熱-水-応力または熱-水(研究チームのアプローチによって異なる)数値解析を実行した。

論文

Concurrent ${it operando}$ neutron imaging and diffraction analysis revealing spatial lithiation phase evolution in an ultra-thick graphite electrode

Strobl, M.*; Baur, M. E.*; Samothrakitis, S.*; Molamud, F.*; Zhang, X.*; Tung, P. K. M.*; Schmidt, S.*; Woracek, R.*; Lee, J.*; 鬼柳 亮嗣; et al.

Advanced Energy Materials, 15(20), p.2405238_1 - 2405238_9, 2025/05

https://doi.org/10.1002/aenm.202405238
 被引用回数：2 パーセンタイル：88.66(Chemistry, Physical)

Energy-efficient, safe, and reliable Li-ion batteries (LIBs) are required for a wide range of applications. The introduction of ultra-thick graphite anodes, desired for high energy densities, meets limitations in internal electrode transport properties, leading to detrimental consequences. Yet, there is a lack of experimental tools capable of providing a complete view of local processes. Here, a multi-modal ${it operando}$ measurement approach is introduced, enabling quantitative spatio-temporal observations of Li concentrations and intercalation phases in ultra-thick graphite electrodes. Neutron imaging and diffraction concurrently provide correlated multiscale information from the scale of the cell down to the crystallographic scale. In particular, the evolving formation of the solid electrolyte interphase (SEI), observation of gradients in total lithium content, as well as in the formation of ordered Li$$_{x}$$C$$_{6}$$ phases and trapped lithium are mapped throughout the first charge-discharge cycle of the cell. Different lithiation stages co-exist during charging and discharging; delayed lithiation and delithiation processes are observed in central regions of the electrode, while the SEI formation, potential plating, and dead lithium are predominantly found closer to the interface with the separator. The study emphasizes the potential to investigate Li-ion diffusion and the kinetics of lithiation phase formation in thick electrodes.

論文

Comparison of analysis results based on flight methods using a CZT detector system on an unmanned aerial vehicle near the Fukushima nuclear power plant

Joung, S.*; Ji, Y.-Y.*; Choi, Y.*; Lee, E.*; Ji, W.*; 佐々木 美雪; 越智 康太郎; 眞田 幸尚

Journal of Instrumentation (Internet), 20(4), p.P04027_1 - P04027_10, 2025/04

https://doi.org/10.1088/1748-0221/20/04/P04027
 被引用回数：0 パーセンタイル：65.93(Instruments & Instrumentation)

An airborne survey system named the MARK-A1 was previously developed to be mounted on an unmanned aerial vehicle for the purpose of application in contaminated areas with high dose rate levels. The MARK-A1 system consists of a CZT detector, signal processing unit, and positioning and interface units linked to a PC on the ground. The weight of the system is below 1 kg for loading on a commercial drone. In the current work, for experimental verification, field testing was conducted in a high dose rate environment near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. With the cooperation of the Japan Atomic Energy Agency, the MARK-A1 was installed on an unmanned aerial vehicle to conduct airborne surveys using two flight methods, namely a flat flight and a step flight, at various speeds. The airborne survey data were converted to gamma dose rates at a height of 1 m above the ground using a flat source model to create contamination maps. For a comparative evaluation of the airborne survey results, an in situ survey was also conducted in the survey area, and it was confirmed that the step flight method better matched the surface survey results.

論文

Comparative analysis of primary variables selection in modeling non-isothermal two-phase flow; Insights from EBS experiment at Horonobe URL

Kim, M.*; Lee, C.*; 杉田 裕; Kim, J.-S.*; Jeon, M.-K.*

Geomechanics for Energy and the Environment, 41, p.100628_1 - 100628_9, 2025/03

https://doi.org/10.1016/j.gete.2024.100628
 被引用回数：1 パーセンタイル：65.19(Energy & Fuels)

この研究では、DECOVALEX-2023プロジェクトの一環として幌延の地下研究施設で実施された実規模大の人工バリア試験の数値解析を使用して、非等温二相流のモデリングに対する主要変数の選択の影響を調査した。検証済みの数値モデルを使用して、人工バリアシステム内の不均質多孔質媒体の熱-水連成挙動を解析した。支配方程式を離散化する際の2つの異なる主要変数スキームを比較したところ、結果に大きな違いがあることが明らかになった。

論文

Uncertainty quantification for severe-accident reactor modelling; Results and conclusions of the MUSA reactor applications work package

Brumm, S.*; Gabrielli, F.*; Sanchez Espinoza, V.*; Stakhanova, A.*; Groudev, P.*; Petrova, P.*; Vryashkova, P.*; Ou, P.*; Zhang, W.*; Malkhasyan, A.*; et al.

Annals of Nuclear Energy, 211, p.110962_1 - 110962_16, 2025/02

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2024.110962
 被引用回数：9 パーセンタイル：96.22(Nuclear Science & Technology)

The completed Horizon-2020 project on "Management and Uncertainties of Severe Accidents (MUSA)" has reviewed uncertainty sources and Uncertainty Quantification methodology for the purpose of assessing Severe Accidents (SA). The key motivation of the project has been to bring the advantages of the Best Estimate Plus Uncertainty approach to the field of Severe Accident. The applications brought together a large group of participants that set out to apply uncertainty analysis (UA) within their field of SA modelling expertise, in particular reactor types, but also SA code used (ASTEC, MELCOR, etc.), uncertainty quantification tools used (DAKOTA, RAVEN, etc.), detailed accident scenarios, and in some cases SAM actions. This paper synthesizes the reactor-application work at the end of the project. Analyses of 23 partners are sorted into different categories, depending on whether their main goal is/are (i) uncertainty bands of simulation results; (ii) the understanding of dominating uncertainties in specific sub-models of the SA code; (iii) improving the understanding of specific accident scenarios, with or without the application of SAM actions; or, (iv) a demonstration of the tools used and developed, and of the capability to carry out an uncertainty analysis in the presence of the challenges faced. The partners' experiences made during the project have been evaluated and are presented as good practice recommendations. The paper ends with conclusions on the level of readiness of UA in SA modelling, on the determination of governing uncertainties, and on the analysis of SAM actions.

論文

Ag segregation and interfacial characterization of the hexagonal $$beta$$(Mg$$_2$$Si)-phase in Al-Mg-Si-Ag alloy

Ahmed, A.*; Uttarasak, K.*; 土屋 大樹*; Lee, S.*; 西村 克彦*; 布村 紀男*; 池野 進*; Malik, A.*; 清水 一行*; 平山 恭介*; et al.

Materials Today Communications (Internet), 43, p.111835_1 - 111835_10, 2025/02

https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.111835

This study investigates the interface characteristics of the hexagonal $$beta$$(Mg$$_2$$Si)-phase in Al-Mg-Si-Ag alloys, providing novel insights into its orientation relationship, interfacial conditions, misfit, and Ag segregation with the Al matrix. Using optical microscopy (OM), focused ion beam (FIB), and scanning transmission electron microscopy (STEM), we clarified the role of three distinct facets {111}$$_{rm Al}$$//{111}$$_{rm hex.beta}$$, {122}$$_{rm Al}$$//{110}$$_{rm hex.beta}$$, and {112}$$_{rm Al}$$//{111}$$_{rm hex.beta}$$ in determining the stability and properties of the hexagonal $$beta$$(Mg$$_2$$Si)-phase. Unlike the conventional $$beta$$(Mg$$_2$$Si)-phase with a {100}$$_{rm Al}$$ habit plane, the hexagonal $$beta$$-phase was found on the {111}$$_{rm Al}$$ habit plane, exhibiting a new orientation relationship [{111}$$_{rm Al}$$//{111}$$_{rm hex.beta}$$, $$langle$$110$$rangle$$$$_{rm Al}$$//$$langle$$110$$rangle$$$$_{rm hex.beta}$$]. Ag segregation was notably observed at the interfaces of these facets, with varying concentrations influencing interfacial coherency and strain. These findings not only advance our understanding of microstructural evolution in Al-Mg-Si alloys but also provide a foundation for tailoring material properties through interface engineering. The results offer critical insights for optimizing alloy compositions and heat treatments to enhance mechanical properties and performance in practical applications.

論文

A Lightweight shape-memory alloy with superior temperature-fluctuation resistance

Song, Y.*; Xu, S.*; 佐藤 駿介*; Lee, I.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 長迫 実*; 川崎 卓郎; 鬼柳 亮嗣; Harjo, S.; et al.

Nature, 638, p.965 - 971, 2025/02

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08583-7
 被引用回数：9 パーセンタイル：98.67(Multidisciplinary Sciences)

In advanced applications like aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality, and extreme thermal fluctuation resistance. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness, and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging. We hereby introduce a novel shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti$$_{75.25}$$Al$$_{20}$$Cr$$_{4.75}$$, this alloy 25 is characterized by a low density (4.36$$times$$10$$^{3}$$ kg/m$$^{3}$$) and a high specific strength (185$$times$$10$$^{3}$$ Pa$$cdot$$m$$^{3}$$/kg) at room temperature, while exhibiting excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centered cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. Remarkably, this functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behavior from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodations, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.

論文

Novel approach to explore hydrogen trapping sites in aluminum; Integrating Muon spin relaxation with first-principles calculations

清水 一行*; 西村 克彦*; 松田 健二*; 布村 紀男*; 並木 孝洋*; 土屋 大樹*; 赤丸 悟士*; Lee, S.*; 都留 智仁; 髭本 亘; et al.

International Journal of Hydrogen Energy, 95, p.292 - 299, 2024/12

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.11.265
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.70(Chemistry, Physical)

Al-0.06%Mn、Al-0.06%Cr、Al-0.02%Fe、およびAl-0.02%Ni合金(原子%)について、5$$sim$$300Kの温度範囲でゼロ磁場ミューオンスピン緩和実験を行った。双極子場幅($$Delta$$)の温度依存変化から、調製した合金の4つの異なるピークが明らかになった。200K未満で観測された$$Delta$$ピークに対応するミューオン捕捉部位の原子構成は、溶質および溶質空孔対に近接する水素の捕捉エネルギーに対する第一原理計算を用いて詳細に特徴付けられた。この包括的な分析により、ミューオン$$Delta$$ピーク温度と水素捕捉エネルギーの線形相関を確立することができた。しかし、Al-Mn、Al-Cr、Al-Fe、およびAl-Ni合金では、200Kを超えると4番目の$$Delta$$ピークでこの線形関係からの大幅な逸脱が観測された。この矛盾は、4つのAl原子のうち2つが溶質元素と空孔(溶質空孔対)に置換されている四面体サイト内のミューオンと水素の異なる分布関数を考慮することで解釈できる。

論文

Magnetic excitation in the hyperkagome antiferromagnet Mn$$_{3}$$RhSi

社本 真一; 山内 宏樹; 飯田 一樹*; 池内 和彦*; 金子 耕士; Chen, Y.-S.*; 矢野 真一郎*; Hsu, P.-T.*; Lee, M. K.*; Hall, A. E.*; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(3), p.033303_1 - 033303_7, 2024/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.033303

Mn$$_{3}$$RhSiの磁気励起は少なくとも0.3から140meVに広がる。200Kでの非弾性散乱強度を積分することで、Mnサイト当たり約5$$mu_{B}$$の磁気モーメントは、約5$$mu_{B}$$であることがわかった。一方で、長距離磁気秩序の磁気モーメントは4Kでわずか2.61$$mu_{B}$$であり、多くの部分が低温まで揺らいでいることがわかった。

論文

Morphology evolution of $$beta$$-phase in Al-Mg-Si alloys during aging treatment

Ahmed, A.*; Uttarasak, K.*; 土屋 大樹*; Lee, S.*; 西村 克彦*; 布村 紀男*; 清水 一行*; 平山 恭介*; 戸田 裕之*; 山口 正剛; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 988, p.174234_1 - 174234_9, 2024/06

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174234
 被引用回数：12 パーセンタイル：93.13(Chemistry, Physical)

本研究は、Al-Mg-Si合金における$$beta$$相の成長過程を形態進化の観点から明らかにすることを目的とする。本研究では、高分解能透過電子顕微鏡(HR-TEM)、集束イオンビーム(FIB)及び光学顕微鏡(OM)を用いて、$$beta$$相の配向関係、形状、成長過程、ミスフィット値、及び$$beta$$相とAlマトリックスとの界面状態を調べた。その結果、$$beta$$相の端に$$beta$$ファセットが確認され、$$beta$$相の新しい3次元形状が2つ提案された。我々は、Mg$$_2$$Si結晶の成長過程における形態変化を説明するためにミスフィットを計算し、不安定な{111}$$beta$$ファセットが(001)$$beta$$ファセットや(011)$$beta$$ファセットと比較して高いミスフィット値を持つことを解明した。これは、Al-Mg-Si合金の微細構造変化を予測し、所望の特性を持つ材料を設計するために重要な知見である。

論文

Combining muon spin relaxation and DFT simulations of hydrogen trapping in Al$$_{6}$$Mn

清水 一行*; 西村 克彦*; 松田 健二*; 赤丸 悟士*; 布村 紀男*; 並木 孝洋*; 土屋 大樹*; Lee, S.*; 髭本 亘; 都留 智仁; et al.

Scripta Materialia, 245, p.116051_1 - 116051_6, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116051
 被引用回数：2 パーセンタイル：35.25(Nanoscience & Nanotechnology)

質量ppmレベルの水素は金属材料の水素脆化を引き起こすが、水素の捕獲部位を実験的に解明することは極めて困難である。我々は、正ミュオンが水素の軽い同位体として作用することを利用して、物質中の水素の捕獲状態を研究した。ゼロ磁場ミュオンスピン緩和実験と密度汎関数理論(DFT)計算をAl$$_{6}$$Mnに対して行った。Al$$_{6}$$Mnにおける水素のDFT計算の結果、4つの水素トラップサイトが見つかり、その水素トラップエネルギーはeV/atom単位で0.168(サイト1), 0.312(サイト2), 0.364(サイト3), 0.495(サイト4)であった。推定された双極子磁場幅の温度変化($$Delta$$)は、94, 193, 236Kでステップ状の変化を示した。サイト密度を考慮すると、観測された$$Delta$$の変化温度は、サイト1, 3, 4にミュオンがトラップされたものと解釈される。

論文

Quantum critical behavior of the hyperkagome magnet Mn$$_3$$CoSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 安井 幸夫*; 坂倉 輝俊*; 木村 宏之*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 本田 孝志*; 樹神 克明; 井川 直樹; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013144_1 - 013144_9, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013144

$$beta$$-Mn-type family alloys Mn$$_3$$$$TX$$ have three-dimensional antiferromagnetic (AFM) corner-shared triangular network. The antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi shows magnetic short-range order (SRO) over a wide temperature range of approximately 500 K above the N$'{e}$el temperature $$T_{rm N}$$ = 190 K. Mn$$_3$$CoSi has the smallest lattice parameter and the lowest $$T_{rm N}$$ in the family compounds. The quantum critical point (QCP) from AFM to the quantum paramagnetic state is expected near a cubic lattice parameter of 6.15 $AA. Although $T_N$$ of Mn$$_3$$CoSi is only 140 K, quantum critical behavior is observed in Mn$$_3$$CoSi as the enhancement of the electronic specific heat coefficient $$gamma$$. We study how the magnetic SRO appears in Mn$$_3$$CoSi by using neutron scattering, $$mu$$SR, and physical property measurements. The experimental results show that the neutron scattering intensity of the magnetic SRO does not change much regardless of the suppressed magnetic moment in the long-range magnetic ordered state compared to those of Mn$$_3$$RhSi. The initial asymmetry drop ratio of $$mu$$SR above $$T_{rm N}$$ becomes small, and the magnetic SRO temperature $$T_{SRO}$$ is suppressed to 240 K. The results suggest that the Mn$$_3$$CoSi is close to the QCP in the Mn$$_3$$$$TX$$ system.

論文

Spiral spin cluster in the hyperkagome antiferromagnet Mn$$_{3}$$RhSi

社本 真一; 山内 宏樹; 飯田 一樹*; 池内 和彦*; Hall, A. E.*; Chen, Y.-S.*; Lee, M. K.*; Balakrishnan, G.*; Chang, L.-J.*

Communications Physics (Internet), 6, p.248_1 - 248_6, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s42005-023-01363-1
 被引用回数：3 パーセンタイル：43.22(Physics, Multidisciplinary)

Mn$$_{3}$$RhSi単結晶の中性子散乱測定により、局所スピン相関秩序がらせん構造を持つことがわかった。磁気クラスター形成の起源の可能性を、リフシッツ不変量とグリフィス相の観点から議論し、Co$$_{7}$$Zn$$_{7}$$Mn$$_{6}$$の室温スキルミオン相とMnの非フェルミ液体挙動と比較した。

論文

A Predicted CRISPR-mediated symbiosis between uncultivated archaea

Esser, S. P.*; Rahlff, J.*; Zhao, W.*; Predl, M.*; Plewka, J.*; Sures, K.*; Wimmer, F.*; Lee, J.*; Adam, P. S.*; McGonigle, J.*; et al.

Nature Microbiology (Internet), 8(9), p.1619 - 1633, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41564-023-01439-2
 被引用回数：10 パーセンタイル：82.49(Microbiology)

CRISPR-Cas systems defend prokaryotic cells from viruses, plasmids, and other mobile genetic elements. Capitalizing on multi-omics approaches, we show here that the CRISPR-Cas systems of uncultivated archaea also play an integral role in mitigating potentially detrimental interactions with episymbionts. A comprehensive analysis of CRISPR-Cas-based infection histories revealed that uncultivated deep-subsurface archaeal primary-producers defend themselves from archaeal episymbionts of the DPANN superphylum of archaea, some of which are known to fuse their membranes with their host. We show that host cells counter these attacks by deploying one of two CRISPR-Cas systems (type I-B and type III-A) to target and disrupt essential genes in the episymbiont. However, genome-scale modeling of metabolic interactions between two deep subsurface host-symbiont systems revealed that host cells also benefit from the symbionts via metabolic complementation. We speculate that populations of these uncultivated archaeal episymbionts are currently transitioning from a parasitic lifestyle to one of mutualism, as must have occurred in countless mutualistic systems known today. By expanding our analysis to thousands of archaeal genomes, we conclude that CRISPR-Cas mediated resistance to archaeal episymbiosis evolved independently in various archaeal lineages and may be a wide-spread evolutionary phenomenon.

論文

OECD/NEA ARC-F Project; Summary of fission product transport

Lind, T.*; Kalilainen, J.*; Marchetto, C.*; Beck, S.*; 中村 康一*; 木野 千晶*; 丸山 結; 城戸 健太朗; Kim, S. I.*; Lee, Y.*; et al.

Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.4796 - 4809, 2023/08

The OECD/NEA ARC-F project was established to investigate the accidents at Fukushima Daiichi nuclear power station with the aim of consolidating the observations for deeper understanding of the severe accident progression and the status of reactors and containment vessels. Additionally, the project formed an information sharing framework in reactor safety between Japan and international experts. In order to achieve these objectives, the project focused on three tasks: i) to refine analysis for accident scenarios and associated fission-product transport and dispersion, ii) to compile and manage data on the Fukushima Daiichi NPS accident, and iii) to discuss future long-term projects relevant to the Fukushima Daiichi NPS accident. The work was carried out by 22 partners from 12 countries. In the fission product group, ten organizations worked on five topics which were ranked with a high significance as open issues based on the BSAF project and were thereby selected for further investigations. The five fission product related topics were: i) fission product speciation, ii) iodine chemistry, iii) pool scrubbing, iv) fission product transport and behavior in the buildings, and v) uncertainty analysis and variant calculations. In this paper, the work carried out to investigate these five fission product release and transport topics of special interest in the ARC-F project will be described and summarized.

論文

Identification of hydrogen trapping in aluminum alloys $$via$$ muon spin relaxation method and first-principles calculations

都留 智仁; 西村 克彦*; 松田 健二*; 布村 紀男*; 並木 孝洋*; Lee, S.*; 髭本 亘; 松崎 禎市郎*; 山口 正剛; 海老原 健一; et al.

Metallurgical and Materials Transactions A, 54(6), p.2374 - 2383, 2023/06

https://doi.org/10.1007/s11661-023-07024-w
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.21(Materials Science, Multidisciplinary)

高強度Al合金の水素脆化感受性は、Al合金の実用化において重要な課題として認識されているが、水素のトラップまたは分布の特定は困難であった。本研究では、実験とシミュレーションに基づいた効果的なアプローチにより、Al合金中の潜在的なトラップサイトを探索することを提案する。Al-0.5%Mg, Al-0.2%Cu, Al-0.15%Ti, Al-0.011%Ti, Al-0.28%V, Al-0.015%V (at.%)に対して、5から300Kの温度範囲でゼロフィールドミュオンスピン緩和実験が行われた。双極子場の幅の温度変化から、Al-0.5%Mgに3つのピーク、Al-0.2%Cuに4つのピーク、Al-0.011%TiとAl-0.015%Vに3つのピークがあることが明らかにされた。観測されたピークに対応するミュオントラップサイトの原子配置は、溶質及び溶質-空孔ペア周りの水素のトラップエネルギーに対する第一原理計算を用いてよく同定された。ミュオンピーク温度とトラップエネルギーの間に線形関係が抽出されたことにより、Al合金において水素と強い結合エネルギーを持つ合金元素とその複合体の可能性を探ることができる。

論文

Magnon dynamics in a Skyrmion-textured domain wall of antiferromagnets

Lee, S.*; 仲田 光樹; Tchernyshyov, O.*; Kim, S. K.*

Physical Review B, 107(18), p.184432_1 - 184432_12, 2023/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.184432
 被引用回数：14 パーセンタイル：82.17(Materials Science, Multidisciplinary)

超対称量子力学に基づき、反強磁性スカーミオン構造を有する磁壁中のマグノンのトポロジカル量子輸送物性を明らかにする。スカーミオン型の磁気構造を有する磁壁中を伝搬するマグノンは、一種のゲージ場として作用する有効磁場を獲得する。そこで、この有効磁場中でのマグノンの反射・屈折現象を超対称量子力学に基づいて解析し、その伝搬および束縛マグノン状態を明らかにする。そして、ラウダウアー公式を用いて、磁壁のカイラリティが増加するにつれてマグノンによる熱流が減少することを明らかにする。本研究はスピンホール効果を活用した熱流の制御方法を理論的に提案する。

論文

Magnon dynamics in a Skyrmion-textured domain wall of antiferromagnets

Lee, S.*; 仲田 光樹; Tchernyshyov, O.*; Kim, S. K.*

Proceedings of IEEE International Magnetics Conference 2023 (INTERMAG 2023) (Internet), 2 Pages, 2023/05

https://doi.org/10.1109/INTERMAGShortPapers58606.2023.10228468

We theoretically investigate the interaction between magnons and a Skyrmion-textured domain wall in a two-dimensional antiferromagnet and elucidate the resultant properties of magnon transport by using supersymmetric quantum mechanics. Our results suggest that the thermal transport of an antiferromagnet is tunable by modulating the Skyrmion charge density of the domain wall, which might be useful for realizing electrically tunable spin caloritronic devices.

論文

Laser-driven neutron generation realizing single-shot resonance spectroscopy

余語 覚文*; Lan, Z.*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Mirfayzi, S. R.*; Wei, T.*; 森 隆人*; Golovin, D.*; 早川 岳人*; 岩田 夏弥*; et al.

Physical Review X, 13(1), p.011011_1 - 011011_12, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.011011
 被引用回数：34 パーセンタイル：96.79(Physics, Multidisciplinary)

Neutrons are powerful tools for investigating the structure and properties of materials used in science and technology. Recently, laser-driven neutron sources (LDNS) have attracted the attention of different communities, from science to industry, in a variety of applications, including radiography, spectroscopy, security, and medicine. However, the laser-driven ion acceleration mechanism for neutron generation and for establishing the scaling law on the neutron yield is essential to improve the feasibility of LDNS. In this paper, we report the mechanism that accelerates ions with spectra suitable for neutron generation. We show that the neutron yield increases with the fourth power of the laser intensity, resulting in the neutron generation of $$3times10^{11}$$ in $$4pi$$ at a maximum, with $$1.1times10^{19}$$ Wcm$$^{-2}$$, 900 J, 1.5 ps lasers. By installing a "hand-size" moderator, which is specially designed for the LDNS, it is demonstrated that the efficient generation of epithermal (0.1-100 eV) neutrons enables the single-shot analysis of composite materials by neutron resonance transmission analysis (NRTA). We achieve the energy resolution of 2.3% for 5.19-eV neutrons 1.8 m downstream of the LDNS. This leads to the analysis of elements and isotopes within sub-$$mu$$s times and allows for high-speed nondestructive inspection.

論文

Assessment of doses in contaminated urban areas; Modelling exercise based on Fukushima data

高原 省五; Charnock, T. W.*; Silva, K.*; Hwang, W. T.*; Lee, J.*; Yu, C.*; Kamboj, S.*; Yankovich, T.*; Thiessen, K. M.*

Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020517_1 - 020517_13, 2022/06

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ac7088
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)

5つの最新の線量評価モデルを利用して、福島第一原子力発電所事故により汚染された都市部の住民の線量を評価・比較した。モデル間での評価結果の比較に加え、モデルによる評価結果と実際の測定値との比較も実施した。また、評価方法として、確率論的方法と決定論的方法の双方を採用し、方法の違いによる評価結果の違いについても比較した。確率論的方法による屋内外の作業員の線量分布の予測は、実際の測定値とよく一致した。また、国際放射線防護委員会が提案した概念に基づき、代表的な人の線量を評価するためにモデルを適用したところ、決定論的アプローチで得られた代表的な人の線量は、確率論的アプローチで得られた線量よりも常に高いことが明らかとなった。なお、本研究は、国際原子力機関におけるMODARIA I及びIIを通じて行われたものである。

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