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高松 邦吉; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*
Annals of Nuclear Energy, 151, p.107867_1 - 107867_11, 2021/02
受動的安全性を備えた新しい炉容器冷却システム(RCCS)を提案する。RCCSは連続した2つの閉じた領域から構成される。1つは原子炉圧力容器(RPV)を囲む領域、もう1つは大気と熱交換をする冷却領域である。新しいRCCSはRPVから発生した熱を輻射や自然対流によって除去する。最終的なヒートシンクは大気であるため、電気的または機械的に駆動する機器は不要である。RCCSの特徴を理解するために、受動的安全性および除熱量の制御方法について、大気放射を用いたRCCSと大気の自然循環を用いたRCCSを比較した。受動的安全性の大小関係は、熱伝導
輻射自然対流の順である。よって、前者のRCCSは後者のRCCSより、受動的安全性が高いことがわかった。また、除熱量を制御する方法については、前者のRCCSは伝熱面積を変えるだけである一方、後者のRCCSは煙突効果を変える必要がある。つまり、ダクト内の空気抵抗を変える必要がある。よって、前者のRCCSは後者のRCCSより、簡単に除熱量を制御できることがわかった。
Zhang, T.*; 船越 寛司*; Liu, X.*; Liu, W.*; 守田 幸路*; 神山 健司
Annals of Nuclear Energy, 150, p.107856_1 - 107856_10, 2021/01
The EAGLE ID1 test was performed by the Japan Atomic Energy Agency to demonstrate the effectiveness of fuel discharge from a fuel subassembly with an inner duct structure. The experimental results suggested that the early duct wall failure observed in the test was initiated by high heat flux from the molten pool comprising liquid fuel and steel. In addition, the post-test analyses showed that the high heat flux may be enhanced effectively by molten steel in the pool. In this study, a series of thermal-hydraulic behaviors in the ID1 test was analyzed to investigate the mechanisms of molten pool-to-duct wall heat transfer using a fully Lagrangian approach based on the finite volume particle method. The present 2D particle-based simulation demonstrated that a large thermal load on the duct wall can be caused by direct contact of the liquid fuel with nuclear heat and high-temperature liquid steel.
energy splitting in odd-K isotopes towards 
Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; 茶園 亮樹*; Duguet, T.*; Liu, H. N.*; Navr
til, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; et al.
Physics Letters B, 802, p.135215_1 - 135215_7, 2020/03
被引用回数：2 パーセンタイル：13.44(Astronomy & Astrophysics)カリウムは陽子数が19であるため、その
, 
状態はそれぞれ陽子の
, 
軌道の空孔状態によって支配されている。その中性子数を
から増やすとこの2つの準位のエネルギー差は大きく変化することが知られており、中性子過剰核における殻進化と呼ばれる現象のプロトタイプとなっている。これまでは
まで知られていたが、この研究では、理化学研究所RIビームファクトリーにて、カルシウム同位体からの陽子ノックアウト反応によって
Kの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線を測定することによって、
におけるを測定することに成功した。歪曲波インパルス近似計算と実験で得られた断面積の比較から、, 状態は空孔状態によって支配されていることを確かめた。の値は
で最小となり、そこから中性子数を増やすとともに増大することがわかった。これは、中心力とテンソル力による殻進化描像にしたがった振る舞いである。
-MgAgSbLi, X.*; Liu, P.-F.*; Zhao, E.*; Zhang, Z.*; Guide, T.*; Le, M. D.*; Avdeev, M.*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 古府 麻衣子; et al.
Nature Communications (Internet), 11(1), p.942_1 - 942_9, 2020/02
被引用回数：2 パーセンタイル：14.76(Multidisciplinary Sciences)高性能の熱電材料実現には低熱伝導率が必要であり、その機構としてはフォノンの非調和によるもの、あるいは、結晶構造の動的な乱れによるフォノンの散乱によるものがあげられ、どちらも中性子散乱でその現象が明らかにされている。我々は中性子散乱と第一原理計算を組み合わせ、-MgAgSbにおいて、静的な結晶構造の乱れとフォノンの非調和性が組み合わされて極端に低い熱伝導率が実現されているということを見いだしたので、これを報告する。
Xu, Z.*; Dai, G.*; Li, Y.*; Yin, Z.*; Rong, Y.*; Tian, L.*; Liu, P.*; Wang, H.*; Xing, L.*; Wei, Y.*; et al.
npj Quantum Materials (Internet), 5(1), p.11_1 - 11_7, 2020/02
被引用回数：2 パーセンタイル：26.75(Materials Science, Multidisciplinary)We use neutron scattering to study Vanadium (hole)-doped LiFe
V
As. In the undoped state, LiFeAs exhibits superconductivity at 
K and transverse incommensurate spin excitations similar to electron overdoped iron pnictides. Upon Vanadium doping to form LiFe
V
, the transverse incommensurate spin excitations in LiFeAs transform into longitudinally elongated ones in a similar fashion to that of potassium (hole)-doped Ba
K
Fe
As but with dramatically enhanced magnetic scattering and elimination of superconductivity. This is different from the suppression of the overall magnetic excitations in hole-doped BaFeAs and the enhancement of superconductivity near optimal hole doping. These results are consistent with density function theory plus dynamic mean field theory calculations, suggesting that Vanadium doping in LiFeAs may induce an enlarged effective magnetic moment 
with a spin crossover ground state arising from the inter-orbital scattering of itinerant electrons.
= 40 isotones towards 
Ca; First spectroscopy of 
TiCort
s, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Lenzi, S. M.*; Menndez, J.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; et al.
Physics Letters B, 800, p.135071_1 - 135071_7, 2020/01
被引用回数：3 パーセンタイル：13.44(Astronomy & Astrophysics)ガンマ線分光による=40同調体であるTiの分光学研究を
V(
,
)TiをRIBFで行った。今回初めて測定された
と
の遷移はTiの基底状態が変形していることを示唆した。これらのエネルギーは近傍核の
Crや
Feと比較して大きく、したがって四重極集団運動が小さくなっていることが示唆される。今回の結果は大規模殻模型計算によって良く再現される一方、第一原理計算や平均場模型では今回の結果は再現されなかった。
decay of 
USun, M. D.*; Liu, Z.*; Huang, T. H.*; Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Ding, B.*; Wang, J. G.*; Liu, X. Y.*; Lu, H. Y.*; Hou, D. S.*; et al.
Physics Letters B, 800, p.135096_1 - 135096_5, 2020/01
被引用回数：1 パーセンタイル：30.54(Astronomy & Astrophysics)Fine structure in the decay of U was observed in the fusion-evaporation reaction 
Re(
Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two -decay branches of U feeding the ground state and 244 keV excited state of 
Th were identified by establishing the decay chain U
Th
Ra
Rn. The -particle energy for the ground-state to ground-state transition of U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62
s. Evolution of nuclear structure for =131 even-
isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced -decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of U relative to its lighter isotones Ra and Th was suggested.
高松 邦吉; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*
Annals of Nuclear Energy, 133, p.830 - 836, 2019/11
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Nuclear Science & Technology)輻射及び自然対流による受動的安全性を持つ革新的な原子炉圧力容器冷却設備(RCCS)を提案した。このRCCSは、連続した2つの閉空間(RPV周囲にある圧力容器室、大気と熱交換を行う冷却室)から構成される。また、RPVからの放出熱を、できるだけ輻射を用いて効率的に除去するため、今までに無い新しい形状を採用している。さらに、崩壊熱除去を行う際、作動流体及び最終ヒートシンクとして空気を用いることで、それらを失う可能性が大幅に低減される。そこで、本冷却設備の優れた除熱性能を示すために、等倍縮小した除熱試験装置を製作し、実験を開始した。本研究では、実機のRCCSと等倍縮小した除熱試験装置を比較する方法を提案する。
Ca corroborates arising 
neutron magic numberChen, S.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; 茶園 亮樹*; Navrtil, P.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Raimondi, F.*; et al.
Physical Review Letters, 123(14), p.142501_1 - 142501_7, 2019/10
被引用回数：8 パーセンタイル：16.18(Physics, Multidisciplinary)Caでは中性子魔法数34が現れると考えられているが、その直接的な実験的証拠を得るため、Caからの中性子ノックアウト反応Ca(
)
Caによって生成される状態を理化学研究所のRI Beam Factoryによって調べた。基底状態および2.2MeVの励起状態が強く生成され、1.7MeVの励起状態の生成量は小さかった。Caの運動量分布から、基底状態および2.2MeVの励起状態は軌道の中性子を叩き出して得られた状態であることが明らかになった。DWIA計算によって得られた分光学的因子から、Caは軌道がほぼ完全に占有された閉殻構造を持つことが明らかになり、中性子魔法数34の出現が確実なものとなった。
Liu, M.-Z.*; Pan, Y.-W.*; Peng, F.-Z.*; Snchez-Snchez, M.*; Geng, L.-S.*; 保坂 淳; Valderrama, M. P.*
Physical Review Letters, 122(24), p.242001_1 - 242001_5, 2019/06
被引用回数：68 パーセンタイル：0.22(Physics, Multidisciplinary)A recent analysis by the LHCb Collaboration suggests the existence of three narrow pentaquarklike states-the 
(4312), (4440), and (4457)-instead of just one in the previous analysis [the (4450)]. The closeness of the (4312) to the 
threshold and the (4440) and (4457) to the threshold suggests a molecular interpretation of these resonances. We show that these three pentaquarklike resonances can be naturally accommodated in a contact-range effective field theory description that incorporates heavy-quark spin symmetry. This description leads to the prediction of all the seven possible 
-wave heavy antimeson-baryon molecules [that is, there should be four additional molecular pentaquarks in addition to the (4312), (4440), and (4457)], providing the first example of a heavy-quark spin symmetry molecular multiplet that is complete. If this is confirmed, it will not only give us an impressive example of the application of heavy-quark symmetries and effective field theories in hadron physics, it will also uncover a clear and powerful ordering principle for the molecular spectrum, reminiscent of the SU(3)-flavor multiplets to which the light hadron spectrum conforms.
高松 邦吉; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*
Annals of Nuclear Energy, 122, p.201 - 206, 2018/12
被引用回数：1 パーセンタイル：75.54(Nuclear Science & Technology)輻射及び自然対流による受動的安全性を持つ革新的な原子炉圧力容器冷却設備(RCCS)を提案した。このRCCSは、連続した2つの閉空間(RPV周囲にある圧力容器室、大気と熱交換を行う冷却室)から構成される。また、RPVからの放出熱を、できるだけ輻射を用いて効率的に除去するため、今までに無い新しい形状を採用している。さらに、作動流体及び最終ヒートシンクとして空気を用いることで、崩壊熱除去を行う際、それら作動流体及びヒートシンクを失う可能性が大幅に低減される。本研究では、熱伝導を利用したRCCSの除熱能力の向上を目指した結果、除熱できる熱流束が2倍となり、RCCSの高さを半分に、または熱出力を2倍にすることが可能となった。
細見 成祐*; 明石 知泰*; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*; 高松 邦吉
Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 7 Pages, 2018/11
受動的安全性を備えた新しい炉容器冷却システム(RCCS)を提案する。RCCSは連続した2つの閉じた領域から構成される。1つは原子炉圧力容器(RPV)を囲む領域、もう1つは大気と熱交換をする冷却領域である。新しいRCCSはRPVから発生した熱を輻射や自然対流によって除去する。最終的なヒートシンクは大気であるため、電気的または機械的に駆動する機器は不要である。RCCSの性能を理解するためにスケールモデルを使用して実験を開始した。ヒーター壁と冷却壁に異なる放射率を設定し、3つの実験を実施した。ヒーターから放出された総熱出力および壁面温度分布に関するデータが得られた。モンテカルロ法を使ってヒーターから放出された総熱出力に対する放射の寄与を評価した。ヒーター壁を黒く塗った場合、総熱出力に対する放射の寄与は約60%まで増加できた。つまり、実機においてRPVの壁面の放射率を高くすることは有効である。同時に、冷却領域の壁面の放射率も高くすれば、大気への放射を増加できるだけでなく、RCCS内の対流熱伝達も促進できることがわかった。
加藤 正嗣*; 船越 寛司*; Liu, X.*; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*; 神山 健司
Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 7 Pages, 2018/11
Computational fluid dynamics based on particle-based simulations with a fully Lagrangian approach is a powerful tool to understand thermal-hydraulic behaviors of multi-component, multi-phase flows involved in disrupted nuclear core during severe accidents. In this study, a validation study of 3D particle-based simulation using the finite volume particle method was performed for mixing flow behavior of two liquid phases with different densities in a pool. Fundamental experiments using water and silicon oil were also carried out for the present validation. An enhanced multi-phase scheme was introduced to provide accurate and stable calculations of multi-phase flows characterized by high density ratios. The simulation results of the experiments were given to demonstrate validity of the present simulation method and enhanced performance for simulations of mixing and separation behaviors of liquid-liquid two-phase flows in the pool.
守田 幸路*; 小川 竜聖*; 時岡 大海*; Liu, X.*; Liu, W.*; 神山 健司
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-12) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2018/10
EAGLE炉内ID1試験は日本原子力研究開発機構によって実施され、FAIDUSと称される内部ダクト付き燃料集合体からの早期燃料流出を模擬したものである。試験で生じた早期ダクト破損は、燃料とスティールから構成される溶融プールからの高い熱流束によるものと解釈されている。試験後の分析からは、壁面に燃料クラストが形成されない状況において、高い熱伝導度を有するプール中の溶融スティールによって溶融プールからダクトへの伝熱が効果的に促進されたことが示唆されている。本研究では、多成分多相流の粒子法に基づいた完全ラグランジェ法を用いて溶融プールからダクト壁への熱伝達機構を分析した。プール中の溶融スティールと燃料の混合と分離挙動およびこれらの挙動がプールからダクトへの伝熱に与える影響を調べるため、燃料ピンの崩壊、溶融プールの形成およびダクト壁の破損に至る一連の挙動を模擬した。現在の2次元粒子法シミュレーションでは、10MW/m
を超える壁面への大きな熱負荷は、核発熱を伴う液体燃料が壁面へ直接接触することによるものであることが示された。
Phan, L. H. S.*; 大原 陽平*; 河田 凌*; Liu, X.*; Liu, W.*; 守田 幸路*; Guo, L.*; 神山 健司; 田上 浩孝
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-12) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2018/10
燃料デブリベッドの自己平坦化挙動は、ナトリウム冷却高速炉(SFR)での炉心崩壊事故(CDA)の安全評価における主要現象の1つである。SIMMERコードはSFRのCDA解析のために開発され、安全評価のみならずCDA時の主要な伝熱流動現象の数値解析に適切に適用されてきた。しかしながら、SIMMERの流体モデルは、個々の粒子特性のみならず、粒子間の強い相互作用を表現することは困難である。この問題を解決するため、SIMMERの多流体モデルと粒子に対する個別要素法(DEM)とを結合させた新しい手法を開発し、多相流における流体と粒子との相互作用および粒子挙動を適切に評価することを試みてきた。本研究では、DEMと結合したSIMMERコードの多流体モデルを検証するため、円筒状の粒子ベッドにガスを吹き込んだ自己平坦化試験シリーズの数値シミュレーションを行った。さらに検証を進める必要があるが、シミュレーション結果と試験結果とは適切に一致し、デブリベッドの自己平坦化を評価する手法としての潜在的な可能性を示した。DEMと結合したSIMMERコードは、SFRで粒子ベッドに関する安全評価のための次世代の計算手法として期待される。
Tang, C.*; Song, Q.*; Chang, C.-Z.*; Xu, Y.*; 大沼 悠一; 松尾 衛*; Liu, Y.*; Yuan, W.*; Yao, Y.*; Moodera, J. S.*; et al.
Science Advances (Internet), 4(6), p.eaas8660_1 - eaas8660_6, 2018/06
被引用回数：8 パーセンタイル：26.78(Multidisciplinary Sciences)This work demonstrates markedly modified spin dynamics of magnetic insulator (MI) by the spin momentum-locked Dirac surface states of the adjacent topological insulator (TI). As the Bi concentration 
is systematically tuned in 5-nm-thick (BiSb)Te
TI films, the weight of the surface relative to bulk states peaks at = 0.32 when the chemical potential approaches the Dirac point. At this concentration, the Gilbert damping constant of the precessing magnetization in 10-nm-thick YFe
O
MI films in the MI/TI heterostructures is enhanced by an order of magnitude, the largest among all concentrations. In addition, the MI acquires additional strong magnetic anisotropy that favors the in-plane orientation with similar Bi concentration dependence. These extraordinary effects of the Dirac surface states distinguish TI from other materials such as heavy metals in modulating spin dynamics of the neighboring magnetic layer.
Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.
Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02
被引用回数：22 パーセンタイル：3.55(Physics, Nuclear)CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種(
U, 
U, 
Pu, 
Fe, 
O, 
H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。
Li, Z.*; He, T.*; 松村 大樹; Miao, S.*; Wu, A.*; Liu, L.*; Wu, G.*; Chen, P.*
ACS Catalysis, 7(10), p.6762 - 6769, 2017/10
被引用回数：72 パーセンタイル：4.13(Chemistry, Physical)We report herein that the single-atom alloy (SAA) made of atomically dispersed Pt on the surface of Ni particles (Pt is surrounded by Ni atoms) exhibits improved catalytic activity on the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane, a promising hydrogen storage method for onboard applications. Specifically, an addition of 160 ppm of Pt leads to ca. 3-fold activity improvement in comparison to that of pristine Ni/CNT catalyst. The turnover frequency based on the isolated Pt is 12000 mol
mol
min, which is about 21 times the value of the best Pt-based catalyst ever reported. Our simulation results indicate that the high activity achieved stems from the synergistic effect between Pt and Ni, where the negatively charged Pt (Pt
) and positively charged Ni (Ni
) in the Pt-Ni alloy are prone to interact with H and OH of HO molecules, respectively, leading to an energetically favorable reaction pathway.
Zr(
)
Zr cross section from the surrogate ratio method and its effect on 
-process nucleosynthesisYan, S. Q.*; Li, Z. H.*; Wang, Y. B.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Karakas, A. I.*; 牧井 宏之; Mohr, P.*; Su, J.*; Li, Y. J.*; et al.
Astrophysical Journal, 848(2), p.98_1 - 98_8, 2017/10
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Astronomy & Astrophysics)The Zr()Zr reaction cross section is crucial in the modelling of -process nucleosynthesis in asymptotic giant branch stars because it controls the operation of the branching point at the unstable Zr and the subsequent production of Zr. We have carried out the measurement of the 
Zr(
O,O) and 
Zr(O,O) reactions and obtained the 
-decay probability ratio of 
Zr
and Zr to determine the Zr()Zr reaction cross sections with the surrogate ratio method. We tested our deduced maxwellian-averaged cross section in stellar models with masses between 2 and 6 
and metallicities 0.014 and 0.03. The largest changes - up 80 % variations in Zr - are seen in the models of 3-4 , where the 
Ne neutron source is mildly activated. The new rate can still provide a match to data from meteoritic stardust silicon carbide grains, provided the maximum mass of the parent stars is below 4 , for a metallicity of 0.03.
=28 and =50; Spectroscopy of 
ZnShand, C. M.*; Podolyk, Zs.*; G
rska, M.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Nowacki, F.*; Otsuka, T.*; Sieja, K.*; Tostevin, J. A.*; Tsunoda, T.*; et al.
Physics Letters B, 773, p.492 - 497, 2017/10
被引用回数：13 パーセンタイル：13.18(Astronomy & Astrophysics)Low-lying states in neutron-rich 
Zn nuclei were measured for the first time via in-beam -ray spectroscopy at RIKEN. These include the 4
to 2 in 
Zn and the 2 to 0 and 4 to 2 in 
Zn. The reduced E(
) energies and increased E(4
)/E(2) ratios at =52,54 compared to 
Zn attest that the magicity is confined just on the neutron number =50 only. The levels observed in Zn suggest the onset of deformation towards heavier Zn isotopes. The data were compared to state-of-the-art shell model calculations.
