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論文

Dirac surface state-modulated spin dynamics in a ferrimagnetic insulator at room temperature

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

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 $$x$$ is systematically tuned in 5-nm-thick (Bi$$_{x}$$Sb$$_{1-x}$$)$$_{2}$$Te$$_{3}$$ TI films, the weight of the surface relative to bulk states peaks at $$x$$ = 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 Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ 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.

論文

Comparison of heavy-ion transport simulations; Collision integral in a box

Zhang, Y.-X.*; Wang, Y,-J.*; Colonna, M.*; Danielewicz, P.*; 小野 章*; Tsang, M. B.*; Wolter, H.*; Xu, J.*; Chen, L.-W.*; Cozma, D.*; et al.

Physical Review C, 97(3), p.034625_1 - 034625_20, 2018/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:1.01(Physics, Nuclear)

2017年4月に開催された国際会議Transport2017において、重イオン核反応モデルの国際的な比較が議論された。重イオン加速器の安全評価や宇宙飛行士の被ばく評価等で重要な役割を果たすため、世界中で重イオン核反応の様々な理論モデルが開発されている。本研究はモデル間の共通点と差異を明らかにし、各モデルの問題点を明らかにした。比較において、辺の長さが20fmの直方体に320個の中性子と320個の陽子をランダム配置し、それらが時間発展に伴って起こす散乱の回数や散乱時のエネルギーなどを計算する条件が設定された。また、結果以外にも、理論モデルを構成するアルゴリズムについても比較を行った。発表者は重イオン核反応モデルJQMD(JAERI Quantum Molecular Dynamics)を用いて計算を行い、世界で開発されている15の計算コードによる計算結果と比較した。コードアルゴリズムの比較では、JQMDは必ず陽子から 優先的に衝突確率を計算し、その後に中性子の衝突を計算するため、物理描像の妥当性が指摘された。一方、JQMDは他のモデルとほぼ同じ計算結果を出すことも判明した。衝突回数や運動量の計算値が平均から2倍以上乖離するモデルもある中で、JQMDは本計算条件で安定した性能を発揮することが確認された。

論文

The Application of radiochronometry during the 4th collaborative materials exercise of the nuclear forensics international technical working group (ITWG)

Kristo, M. J.*; Williams, R.*; Gaffney, A. M.*; Kayzar-Boggs, T. M.*; Schorzman, K. C.*; Lagerkvist, P.*; Vesterlund, A.*; Rameb$"a$ck, H.*; Nelwamondo, A. N.*; Kotze, D.*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 315(2), p.425 - 434, 2018/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Chemistry, Analytical)

最新の核鑑識国際共同試料分析演習では、低濃縮ウラン試料について、10か国の核鑑識ラボラトリーが精製年代測定を実施して良好な結果を得た。これらの測定のうち、3つの異なる核種ペアを用いた精製年代測定も実施された。10か国の核鑑識ラボラトリーが提出した精製年代測定の結果は、実際の精製日と概ね一致した。また、質量分析法による結果は、放射線計測法を用いたものに比べて、高精度な結果を示した。さらに、一部のラボラトリーによって示された$$^{235}$$U-$$^{231}$$Pa法と$$^{234}$$U-$$^{230}$$Th法による精製年代測定の結果の一致は、結果の確証性を高めた。

論文

Uniaxial pressure effect on the magnetic ordered moment and transition temperatures in BaFe$$_{2-x}$$T$$_{x}$$As$$_{2}$$ ($$T$$ = Co,Ni)

Tam, D. M.*; Song, Y.*; Man, H.*; Cheung, S. C.*; Yin, Z.*; Lu, X.*; Wang, W.*; Frandsen, B. A.*; Liu, L.*; Gong, Z.*; et al.

Physical Review B, 95(6), p.060505_1 - 060505_6, 2017/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:25.41(Materials Science, Multidisciplinary)

We use neutron diffraction and muon spin relaxation to study the effect of in-plane uniaxial pressure on the antiferromagnetic (AF) orthorhombic phase in BaFe$$_{2-x}$$T$$_{x}$$As$$_{2}$$ and its Co- and Ni-substituted members near optimal superconductivity. In the low-temperature AF ordered state, uniaxial pressure necessary to detwin the orthorhombic crystals also increases the magnetic ordered moment, reaching an 11% increase under 40 MPa for BaFe$$_{1.9}$$Co$$_{0.1}$$As$$_2$$, and a 15% increase for BaFe$$_{1.915}$$Ni$$_{0.085}$$As$$_2$$. We also observe an increase of the AF ordering temperature ($$T_N$$) of about 0.25 K/MPa in all compounds, consistent with density functional theory calculations that reveal better Fermi surface nesting for itinerant electrons under uniaxial pressure. The doping dependence of the magnetic ordered moment is captured by combining dynamical mean field theory with density functional theory, suggesting that the pressure-induced moment increase near optimal superconductivity is closely related to quantum fluctuations and the nearby electronic nematic phase.

論文

Measurement of neutron production cross sections from heavy ion induced reaction

執行 信寛*; 魚住 祐介*; 今林 洋一*; 板敷 祐太朗*; 佐藤 大樹; 梶本 剛*; 佐波 俊哉*; 古場 裕介*; 高田 真志*; 松藤 成弘*; et al.

JAEA-Conf 2014-002, p.81 - 87, 2015/02

高エネルギー加速器施設の遮蔽設計には、原子力機構を中心に開発されているPHITSや欧州原子核研究機構を中心に開発されているFLUKAなどのモンテカルロ法に基づく放射線輸送コードが利用されている。これら放射線輸送コードの予測精度を検証するには、核反応の素過程に関する二重微分断面積の実験データとの比較が必要である。しかし、重イオン入射反応に関する実験データは乏しく、荷電粒子生成に関するものはほとんど存在しない。そこで、放射線医学総合研究所のHIMAC加速器を用い290MeV/uのAr入射反応に対する炭素原子核からの陽子,重陽子及び三重陽子生成二重微分断面積を測定した。生成した荷電粒子は、ビーム軸に対して15, 30, 45, 60, 75及び90度方向に配置した液体有機シンチレータで検出した。各荷電粒子は、飛行時間と検出器でのエネルギー損失の情報から識別できる。実験データをPHITS及びFLUKAと比較したところ、陽子生成については実験データの傾向を再現するものの、重陽子及び三重陽子生成については、両コードで全く再現できず、各コードによる計算値の間にも大きな差があることが分かった。これは、既存の核反応模型では重陽子や三重陽子の放出に必要な核子の同伴および癒着過程を適切に取り扱えていないためと考えられる。本研究で得られる知見は、放射線輸送コードにおける核反応模型の改良に貢献することが期待できる。

論文

Measurement of proton, deuteron, and triton production double differential cross sections on carbon by 290 MeV/nucleon Ar ions

梶本 剛*; 橋口 太郎*; 執行 信寛*; 佐藤 大樹; 魚住 祐介*; Song, T. Y.*; Lee, C. W.*; Kim, J. W.*; Yang, S. C.*; 古場 裕介*; et al.

JAEA-Conf 2014-002, p.127 - 132, 2015/02

高エネルギー加速器施設の遮蔽設計には、原子力機構を中心に開発されているPHITSや欧州原子核研究機構を中心に開発されているFLUKAなどのモンテカルロ法に基づく放射線輸送コードが利用されている。これら放射線輸送コードの予測精度を検証するには、核反応の素過程に関する二重微分断面積の実験データとの比較が必要である。しかし、重イオン入射反応に関する実験データは乏しく、荷電粒子生成に関するものはほとんど存在しない。そこで、放射線医学総合研究所のHIMAC加速器を用い290MeV/uのAr入射反応に対する炭素原子核からの陽子,重陽子及び三重陽子生成二重微分断面積を測定した。生成した荷電粒子は、ビーム軸に対して15, 30, 45, 60, 75及び90度方向に配置した液体有機シンチレータで検出した。各荷電粒子は、飛行時間と検出器でのエネルギー損失の情報から識別できる。実験データをPHITS及びFLUKAと比較したところ、陽子生成については実験データの傾向を再現するものの、重陽子及び三重陽子生成については、両コードで全く再現できず、各コードによる計算値の間にも大きな差があることが分かった。これは、既存の核反応模型では重陽子や三重陽子の放出に必要な核子の同伴および癒着過程を適切に取り扱えていないためと考えられる。本研究で得られる知見は、放射線輸送コードにおける核反応模型の改良に貢献することが期待できる。

論文

Commissioning results of the KSTAR neutral beam system

Bae, Y. S.*; Park, Y. M.*; Kim, J. S.*; Han, W. S.*; Kwak, S. W.*; Chang, Y. B.*; Park, H. T.*; Song, N. H.*; Chang, D. H.*; Jeong, S. H.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 9 Pages, 2011/03

中性粒子入射(NBI)システムは、韓国超伝導トカマク先進研究装置(KSTAR)における高性能運転と長パルス運転のためのイオン加熱と電流駆動を行うように設計された。KSTAR用NBIは2つのビームラインで構成されている。各々のビームラインはイオン源1台あたり最大ビームエネルギー120keVで重水素中性粒子ビームパワー2.5MW以上を入射できるよう設計されたイオン源を3台内蔵している。したがって、KSTAR用NBIシステムの最終目標は2つのビームラインで重水素中性粒子ビームパワー14MW以上の入射を目指している。NBIシステムの計画に則り、各々のコンポーネントとサブシステムの試運転を含めた2010年活動においては、最初のNBIシステムにより、KSTARトカマク・プラズマへ1台のイオン源からビーム入射を行うことである。この論文では、1台のイオン源を用いた最初のNBIシステムの建設と調整運転について紹介する。

論文

Status and result of the KSTAR upgrade for the 2010's campaign

Yang, H. L.*; Kim, Y. S.*; Park, Y. M.*; Bae, Y. S.*; Kim, H. K.*; Kim, K. M.*; Lee, K. S.*; Kim, H. T.*; Bang, E. N.*; Joung, M.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

韓国超伝導トカマク先進研究装置(KSTAR)における高楕円度でダイバータ配位を有するプラズマ生成を目指した2010年の運転のため、プラズマ形状制御に不可欠なハードウェア・システムが新たに据え付けられ改良された。この論文では、改良されたシステムの一般的な構成の概要を述べる。さらに、システムにおいてキーとなる幾つかの性能と試験結果についても報告する。

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

Study of ion-beam-induced damage and luminescence properties in terbium-implanted AlGaN

Park, J.-H.*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 古川 雄三*; Kim, Y.-T.*; Chang, H.-J.*; Song, J.*; Shin, S.*; Lee, J.-H.*; 佐藤 真一郎; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 49(3), p.032401_1 - 032401_5, 2010/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.7(Physics, Applied)

Terbium (Tb) ions were implanted into Al$$_{0.35}$$Ga$$_{0.65}$$N epitaxial layers at room temperature to investigate ion-beam-induced damage and luminescence properties at various doses of $$1times 10^{12}$$ - $$2.8times 10^{16}$$ Tb/cm$$^2$$. Rutherford backscattering spectrometry/channeling (RBS/channeling) reveals that on-beam-induced damage level steeply increases and that the damage cannot be fully recovered even after rapid thermal annealing at 1100 $$^{circ}$$C, when the dose exceeds $$5times 10^{14}$$ Tb/cm$$^2$$. On the other hand, cathodoluminescence (CL) intensity related to Tb$$^{3+}$$ transitions increased initially and saturated above a dose of $$1times 10^{13}$$ Tb/cm$$^2$$. The results suggest that Tb-related luminescence properties are much susceptible to defects and nonradiative defects, namely, Tb-defect complexes, are formed under low-dose conditions even at a very low structural defect density.

論文

Systematic changes of the electronic structure of the diluted ferromagnetic oxide Li-doped Ni$$_{1-x}$$Fe$$_x$$O with hole doping

小林 正起*; Hwang, J. I.*; Song, G.*; 大木 康弘*; 滝沢 優*; 藤森 淳; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 寺井 恒太*; 岡根 哲夫; et al.

Physical Review B, 78(15), p.155322_1 - 155322_4, 2008/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.26(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of Li-doped Ni$$_{1-x}$$Fe$$_x$$O has been investigated using photoemission spectroscopy (PES) and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The Ni $$2p$$ core-level PES and XAS spectra were not changed by Li doping. In contrast, the Fe$$^{3+}$$ intensity increased with Li doping relative to the Fe$$^{2+}$$ intensity. However, the increase of Fe$$^{3+}$$ is only $$sim 5%$$ of the doped Li content, suggesting that most of the doped holes enter the O $$2p$$ and/or the charge-transferred configuration Ni $$3d^8underline{L}$$. The Fe $$3d$$ partial density of states and the host valence-band emission near valence-band maximum increased with Li content, consistent with the increase of electrical conductivity. Based on these findings, percolation of bound magnetic polarons is proposed as an origin of the ferromagnetic behavior.

論文

Local electronic structure of Cr in the II-VI diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 藤森 淳; Yang, C. S.*; Lee, L.*; Lin, H.-J.*; Huang, D.-J.*; Chen, C. T.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 10, p.055011_1 - 055011_15, 2008/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.82(Physics, Multidisciplinary)

The electronic structure of the Cr ions in the diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te ($$x$$=0.03 and 0.15) thin films has been investigated using X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and photoemission spectroscopy (PES). The line shape of the Cr $$2p$$ XMCD spectra is independent of $$H$$, $$T$$, and $$x$$, indicating that the ferromagnetism is originated from the same electronic states of the Cr ion. Cluster-model analysis indicates that the ferromagnetic XMCD signal is originated from Cr ions substituted for the Zn site. The Cr $$3d$$ partial density of states extracted using Cr $$2p to 3d$$ resonant PES shows a broad feature near the top of the valence band, suggesting strong $$s$$,$$p$$-$$d$$ hybridization. Based on these findings, we conclude that double exchange mechanism cannot explain the ferromagnetism in Zn$$_{1-x}$$Cr$$_{x}$$Te.

論文

A Consideration on increasing current density in normal conducting toroidal field coil for spherical tokamak power plant

Song, Y.*; 西尾 敏

Plasma Science and Technology, 7(2), p.2731 - 2733, 2005/04

球状トカマク炉用常伝導トロイダル磁場コイルの許容電流密度を合理的に増加させる新方式について論じたものである。最重要課題は電磁力である。トロイダルコイルのクリティカルな部位はトーラス軸近傍の直線部である。これは、この部位が強磁場環境に置かれることと空間的に制約され支持部材の導入が困難なためである。全トロイダルコイルでこの部位は一本の柱状をなし中心柱と呼ばれ、ここでの荷重形態は中心力によるピンチ力とフープ力による引っ張り力である。この両荷重形態は相乗して応力強さを増加させることになり、コイル許容電流が著しく制限される。応力強さを軽減する目的で中心柱に上下方向からフープ力を相殺する以上の圧縮荷重を加える。この場合、圧縮荷重は座屈によって制限されるとした。この圧縮荷重を最適化することで電磁力の観点からコイル許容電流を2倍以上増加させることが可能となり、ジュール発熱の冷却をする場合でも60%程度の電流密度の増加が見込めることが明らかとなった。

論文

Optimization study on the normal conducting center post for the low aspect ratio tokamak reactor

Song, Y.*; 西尾 敏

Fusion Engineering and Design, 72(4), p.345 - 362, 2005/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.79(Nuclear Science & Technology)

中心ソレノイドコイルのないトカマク炉の常伝導トロイダル磁場コイルの許容電流密度を合理的に増加させる新方式について論じたものである。最重要課題は電磁力である。トロイダルコイルのクリティカルな部位はトーラス中心領域の直線部である。これは、この部位が強磁場環境に置かれることと空間的に制約され支持部材の導入が困難なためである。全トロイダルコイルでこの部位は一本の柱状をなし中心ポストと呼ばれ、ここでの荷重形態は中心力によるピンチ力とフープ力による引っ張り力である。この両荷重形態は相乗して応力強さを増加させることになり、コイル許容電流が著しく制限される。応力強さを軽減する目的で中心柱に上下方向からフープ力を相殺する以上の圧縮荷重を加える。この場合、圧縮荷重は座屈によって制限されるとした。この圧縮荷重を最適化することで電磁力の観点からコイル許容電流を2倍以上増加できることを明らかにした。また中心ポストの幾何形状によってはジュール発熱の除熱性能が許容電流密度を決定する。この場合でも従来比で6割程度の電流密度の増加が見込めることを明らかにした。

論文

Buckling analysis for the center post of low aspect ratio Tokamak

Song, Y.; 西尾 敏

Proceedings of 20th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2003), p.581 - 584, 2003/00

低アスペクト比のトカマク炉,中就STトカマク炉のトロイダルコイル形態はトーラス中心領域で構造的に一本の柱状に一体化することが可能となり、コイル全体としての剛性の向上が期待できる。この中心柱に作用する電磁力形態はピンチ力による断面内圧縮力と柱の軸方向の引張り力である。発生する応力強さはこれら二種類の応力の大きさの和で表される。そこで軸方向引張り力を打ち消すためにあるいはそれ以上に外部から圧縮力を加えることにより、応力強さを低減し部材量の低減あるいはより高電流密度のコイルを実現することが期待できる。外部から印加する軸方向圧縮力の許容値は柱の座屈によって制限される。本論分での座屈の可否は柱の太さ,長さ及び空洞率(冷却路の占有率に対応)の関数として定量化した。

口頭

Recent progress in ITER tritium plant systems design and layout

Glugla, M.*; Beloglazov, S.*; Carlson, B.*; Cho, S.*; Cristescu, I.*; Cristecu, I.*; Chung, H.*; Girard, J.-P.*; 林 巧; Mardoch, D.*; et al.

no journal, , 

For the operation of ITER with equimolar DT mixtures a rather complex chemical plant -the ITER tritium plant - is needed. Fuel cycle systems are designed to process considerable and unprecedented DT flow rates with high flexivility and reliability. Multiple confinement of tritium will be achieved through passive physical barriers and active detritiation systems. High decomtamination factor for effluent and release streams and low tritium inventories in all systems are required to minimize chronic and accidental emissions, respectively. The paper will provide an update of all aspects of the ITER tritium plant design, will report on construction supporting R&D and will identify issues remaining for the immediate future.

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