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論文

Corrosion behaviour of Al-added high Mn austenitic steels in molten lead bismuth eutectic with saturated and low oxygen concentrations at 450$$^{circ}$$C

Wang, H.*; Yu, H.*; 近藤 創介*; 大久保 成彰; 笠田 竜太*

Corrosion Science, 175, p.108864_1 - 108864_12, 2020/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:69.06(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合先進ブランケット材として新たに開発を進めているAl含有高Mnオーステナイト鋼について、ADS炉内機器への新たな適用性評価のために、450$$^{circ}$$Cにおける飽和及び低酸素濃度の鉛ビスマス共晶金属(LBE)中での腐食挙動を調べた。その結果、Alの添加により、腐食環境の厳しい条件である低酸素濃度のLBE中においても、Alを含む耐酸化性の皮膜が形成した。一方、飽和酸素濃度では酸化皮膜形成量が多く、Al添加の効果は見られなかった。

論文

Gapless spin liquid in a square-kagome lattice antiferromagnet

藤原 理賀*; 森田 克洋*; Mole, R.*; 満田 節生*; 遠山 貴巳*; 矢野 真一郎*; Yu, D.*; 曽田 繁利*; 桑井 智彦*; 幸田 章宏*; et al.

Nature Communications (Internet), 11(1), p.3429_1 - 3429_7, 2020/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:81.73(Multidisciplinary Sciences)

Observation of a quantum spin liquid (QSL) state is one of the most important goals in condensed-matter physics, as well as the development of new spintronic devices that support next-generation industries. The QSL in two-dimensional quantum spin systems is expected to be due to geometrical magnetic frustration, and thus a kagome-based lattice is the most probable playground for QSL. Here, we report the first experimental results of the QSL state on a square-kagome quantum antiferromagnet, KCu$$_6$$AlBiO$$_4$$(SO$$_4$$)$$_5$$Cl. Comprehensive experimental studies via magnetic susceptibility, magnetisation, heat capacity, muon spin relaxation, and inelastic neutron scattering measurements reveal the formation of a gapless QSL at very low temperatures close to the ground state. The QSL behavior cannot be explained fully by a frustrated Heisenberg model with nearest-neighbor exchange interactions, providing a theoretical challenge to unveil the nature of the QSL state.

論文

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U

Sun, 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:6 パーセンタイル:89.19(Astronomy & Astrophysics)

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U was observed in the fusion-evaporation reaction $$^{187}$$Re($$^{40}$$Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two $$alpha$$-decay branches of $$^{223}$$U feeding the ground state and 244 keV excited state of $$^{219}$$Th were identified by establishing the decay chain $$^{223}$$U$$rightarrow$$$$^{219}$$Th$$rightarrow$$$$^{215}$$Ra$$rightarrow$$$$^{211}$$Rn. The $$alpha$$-particle energy for the ground-state to ground-state transition of $$^{223}$$U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62$$^{+14}_{-10} mu$$s. Evolution of nuclear structure for $$N$$=131 even-$$Z$$ isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced $$alpha$$-decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of $$^{223}$$U relative to its lighter isotones $$^{219}$$Ra and $$^{211}$$Th was suggested.

論文

Colossal barocaloric effects in plastic crystals

Li, B.*; 川北 至信; 河村 聖子; 菅原 武*; Wang, H.*; Wang, J.*; Chen, Y.*; 河口 沙織*; 河口 彰吾*; 尾原 幸治*; et al.

Nature, 567(7749), p.506 - 510, 2019/03

 被引用回数:85 パーセンタイル:99.22(Multidisciplinary Sciences)

冷却は現代社会では、世界における25-30%の電力が空調や食料保存に用いられるように、重要である。従来の気化、圧縮で冷却を行う方法は、温暖化などの観点から限界が来ている。有望な代替手段として固体の熱量効果を用いた冷却方法が注目を集めている。しかしながら、この方法は、現在候補に挙げられている物質ではエントロピー変化の小ささや巨大な磁場を必要とするところなどから性能に限界がある。そこで我々は柔粘性結晶における圧力誘起の相転移で冷却が起こる巨大圧力熱量効果を報告する。柔粘性結晶の一つであるネオペンチルグリコールのエントロピー変化は室温近傍において単位キログラム、単位温度あたり、約389ジュールであった。圧力下の中性子散乱実験の結果から、そのような巨大圧力熱量効果は分子配向の非秩序化、巨大な圧縮率、極めて非線形性の強い格子ダイナミクスの組み合わせに由来することが明らかになった。我々の研究により、柔粘性結晶における巨大圧力熱量効果発現の微視的機構が明らかとなり、次世代の固体を使った冷却技術の確立に筋道を付けることができた。

論文

Liquid-like thermal conduction in intercalated layered crystalline solids

Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.

Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03

 被引用回数:71 パーセンタイル:96.98(Chemistry, Physical)

As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe$$_{2}$$. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.

論文

Consideration of the oxide particle-dislocation interaction in 9Cr-ODS steel

井尻 佑太*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; Yu, H.*; 大塚 智史; 阿部 陽介; 松川 義孝*

Philosophical Magazine, 97(13), p.1047 - 1056, 2017/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.39(Materials Science, Multidisciplinary)

室温でのTEM内引張その場観察により、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の相互作用について調べた。測定した酸化物粒子の障害物強度($$alpha$$)は高々0.80で平均は0.63だった。いくつかの粗大化した粒子の周辺には転位ループが観察された。Orowan機構による応力評価式に基づく障害物強度は実験データの平均値とほぼ等しいことが分かった。交差すべり系の相互作用のみならず、Orowan機構が9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の主な相互作用機構であると考えられる。

論文

Melting of Pb charge glass and simultaneous Pb-Cr charge transfer in PbCrO$$_{3}$$ as the origin of volume collapse

Yu, R.*; 北條 元*; 綿貫 徹; 水牧 仁一朗*; 溝川 貴司*; 岡 研吾*; Kim, H.*; 町田 晃彦; 榊 浩司*; 中村 優美子*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 137(39), p.12719 - 12728, 2015/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:65.97(Chemistry, Multidisciplinary)

立方晶ペロブスカイトPbCrO$$_{3}$$が常温常圧において、鉛の価数に関する電荷ガラス状態であり、その結果、鉛の位置にランダムネスのある構造をとっていることを明らかにした。鉛の価数は2価と4価に価数分離しており、鉛の位置は、A-site中心からのシフトが3倍周期の縦波型変調を持つ2つの副格子で表される短距離秩序を持つことを明らかにした。加圧すると鉛-クロム間の電荷移動が生じ、それにより電荷ガラスが解消され、絶縁体-金属相転移が起こることも明らかにした。この圧力誘起の電荷ガラス融解が、PbCrO$$_{3}$$で知られていた大きな体積収縮を伴った立方晶-立方晶の同型構造相転移の起源であることが分かった。

論文

Cosmic-ray test of a time-of-flight detector for double-strangeness experiments at J-PARC

Kim, S. H.*; Hwang, S.; Ahn, J. K.*; 江川 弘行; 早川 修平; Hong, B.*; 細見 健二; 今井 憲一; Kim, M. H.*; Lee, J. Y.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 795, p.39 - 44, 2015/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.14(Instruments & Instrumentation)

We have developed a time-of-flight (ToF) array consisting of 24 plastic scintillators for triggering and timing measurements in a series of planned experiments to study double-strangeness hadronic and nuclear systems at the K1.8 beamline of J-PARC. Each ToF scintillator is 180 cm long with a cross-section of 8$$times$$3 cm$$^{2}$$ and is read out by H1949-50 photomultiplier tubes at both ends. The timing and attenuation properties of the scintillators are measured using cosmic-ray muons and $$beta$$ rays from $$^{90} {rm Sr}$$. The cosmic-ray muon events are triggered by three pairs of 120-cm-long plastic scintillators, sandwiching the ToF array. The intrinsic time resolutions of the scintillators are estimated to be in the range 60-100 ps, which is adequate for reliable separation between $$pi$$ and $$K$$ at 1.2 GeV/$$c$$. The attenuation length is measured to be approximately 210 cm, which is half that for a bulk scintillator.

論文

Development of a GEM-TPC for H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.85(Instruments & Instrumentation)

($$K^+$$,$$K^-$$)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の$$pi^{-}$$と2個の$$p$$に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH$$_4$$ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートの$$K^-$$ビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。

論文

Benchmarking of mechanical test facilities related to ITER CICC steel jackets

Vostner, A.*; Pong, I.*; Bessette, D.*; Devred, A.*; Sgobba, S.*; Jung, A.*; Weiss, K.-P.*; Jewell, M. C.*; Liu, S.*; Yu, W.*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 23(3), p.9500705_1 - 9500705_5, 2013/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:55.01(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERの超伝導コイルシステムで使用されるITER用ケーブルインコンジット導体は、ステンレス管(ジャケット)に300本から1440本の素線で構成されるケーブルを収めた構造である。ジャケットは、円形、又は角形のものが用いられ、低炭素型AISI316LNグレードのステンレス鋼又は高マンガンステンレス鋼JK2LBが使用されている。国内機関の試験装置、ITERから指定されたCERN、カールスルーエ工科大学において、ジャケットの母材及び溶接継手の機械試験を室温及び低温(7K以下)で行った。その結果、測定された特性は、各試験装置間でほぼ一致した。本論文では、試験装置のベンチマーク的な観点で、試験結果をまとめ、比較した結果について述べる。

論文

Simultaneous generation of ions and high-order harmonics from thin conjugated polymer foil irradiated with ultrahigh contrast laser

Choi, I. W.*; Kim, I. J.*; Pae, K. H.*; Nam, K. H.*; Lee, C.-L.*; Yun, H.*; Kim, H. T.*; Lee, S. K.*; Yu, T. J.*; Sung, J. H.*; et al.

Applied Physics Letters, 99(18), p.181501_1 - 181501_3, 2011/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:59.6(Physics, Applied)

高コントラストレーザーを4$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$の強度でポリマーに照射し、イオンと第2高調波を同時に発生させたことを報告する。陽子の最大エネルギーは8MeVでターゲットノーマル方向に加速された。強い第2高調波は6%の強度でレーザー反射方向に発生した。2次元計算コードによって、陽子と高次高調波の同時発生を示し、レーザーと粒子線の応用の可能性を示している。

論文

Validation of on- and off-axis neutral beam current drive against experiment in DIII-D

Park, J. M.*; 村上 和功*; Petty, C. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Holcomb, C. T.*; Van Zeeland, M. A.*; Prater, R.*; Luce, T. C.*; Wade, M. R.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(9), p.092508_1 - 092508_10, 2009/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:62.48(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dにおいてプラズマを垂直方向に変位させることで、プラズマ周辺部(off-axis)での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)を実証した。モーショナルシュタルク効果計測により測定した磁力線ピッチ角の時間変化からポロイダル磁束の時間変化を評価し、小半径の半分程度にピークを持ち空間的に広がったoff-axis NBCD分布を示す結果を得た。多くの場合、測定したoff-axis NBCD分布は有限軌道効果を考慮した軌道追跡モンテカルロコードによる高速イオンの減速計算によるものと一致する。中性化した高速イオンが発するD$$alpha$$光の2次元イメージング計測によるとビームイオン密度分布は凹状になっており古典的な減速の描像と一致する。NB駆動電流の大きさはビームと磁力線のなす角と関係しており、両者のなす角が小さくなるように選ぶことでoff-axis NBCDの効率は中心部(on-axis)NBCDと同程度によくすることができる。測定したoff-axis NBCDは入射パワーとともに増加するが、高パワーにおいて測定と計算が合うためには計算に適度な高速イオン拡散を入れる必要がある。

論文

Off-axis neutral beam current drive for advanced scenario development in DIII-D

村上 和功*; Park, J. M.*; Petty, C. C.*; Luce, T. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Prater, R.*; Wade, M. R.*; Anderson, P. M.*; Austin, M. E.*; et al.

Nuclear Fusion, 49(6), p.065031_1 - 065031_8, 2009/06

 被引用回数:39 パーセンタイル:83.07(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dでは、小半径の50%という周辺部で電流駆動できるようにするために、2つの中性粒子ビーム(NB)の垂直方向角度を可変とする改造を計画している。計算によると、NBを下側に向けた場合には、プラズマ電流とトロイダル磁場が同方向の場合に電流駆動効率が大きくなる。この効果は大きく、ITERでの計算では現状のトロイダル磁場の方向を反転させると周辺部NB駆動電流は20%以上増加する。この計算結果を検証するためにDIII-Dでプラズマを上下方向に寄せることでNBに対する磁力線の角度を変化させ、そのときの周辺部NB駆動電流を調べた。MSE計測によるとNB駆動電流は計算通り40$$sim$$45%変化した。この結果から、DIII-DのNBに垂直方向角度を可変とする改造を行うことで、ITERや将来のトカマクのためのシナリオ開発を強力に推進できるだけでなく、輸送・高エネルギー粒子・加熱電流駆動の物理を自在に調べられるようになることが期待される。

論文

Guiding and confining fast electrons by transient electric and magnetic fields with a plasma inverse cone

Lei, A. L.*; Cao, L. H.*; Yang, X. Q.*; 田中 和夫*; 兒玉 了祐*; He, X. T.*; 三間 圀興*; 中村 龍史; 乗松 孝好*; Yu, W.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(2), p.020702_1 - 020702_4, 2009/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.02(Physics, Fluids & Plasmas)

反転コーンにおける高速電子の伝播に関するシミュレーション及び実験的研究を行った。コーン形状ターゲットは高速点火核融合において、高エネルギー発生及びレーザーの集光を目的として利用されている。本研究では、コーンターゲットを電子のガイディングを目的として利用することが可能であることを示した。反転コーンの先端部にレーザーを照射することで、多くの高速電子が発生する。これらの電子はコーンの側面に誘起される電磁場によってガイドされることがシミュレーションにより確認された。この現象を大型レーザーを使った実験により調べ、大電流が発生する場合においても電子のガイディングが起こることが確認された。

論文

Efficient production of a collimated MeV proton beam from a Polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.053104_1 - 053104_10, 2008/05

 被引用回数:40 パーセンタイル:84.02(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度フェムト秒レーザーを7.5, 12.5, and 25$$mu$$m厚のポリイミドターゲットに照射することにより、最高エネルギー4MeVの高フラックスプロトンビームを発生した。レーザーのエネルギーは1.7Jパルス幅34fs強度は3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$であった。Amplified spontaneous emissionの強度(コントラスト)はメインパルスの4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーからプロトンへのエネルギーの変換効率は、3%に達し、ナノメートル厚の超薄型ターゲットとコントラストが極低いレーザー($$sim$$10$$^{-10}$$)を使って得られた既存の結果とほぼ同じか、それよりも良い結果を得た。

論文

Simultaneous proton and X-ray imaging with femtosecond intense laser driven plasma source

織茂 聡; 西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Li, Z.*; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(9A), p.5853 - 5858, 2007/09

 被引用回数:16 パーセンタイル:55.33(Physics, Applied)

高強度短パルスチタンサファイヤレーザーを使って、数MeVのプロトンとkeVのX線と同時に同じ場所から発生させることが可能である。今回、X線とプロトンのソースから10mm離れたサンプルの同時投影像を測定することに成功した。この実験はとてもシンプルな実験であるが、数100fsからpsの分解能を持っている。ディテクターとして、CR39とイメージングプレートを使用した。この方法によってミクロン構造の正確な観測に応用可能である。

論文

Measurement of the electron density produced by the prepulse in an experiment of high energy proton beam generation

Jeong, T.*; Choi, I. W.*; Sung, J. H.*; Kim, H.*; Hong, K.*; Yu, T.*; Kim, J.-H.*; Noh, Y.*; Ko, D.-K.*; Lee, J.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 50(1), p.34 - 39, 2007/01

高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線が生成される。ここで発生した高エネルギー粒子等は、さまざまな応用が提案されテーブルトップの量子ビーム源として注目されている。このような高強度レーザーと物質との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。実験は、チタンサファイアレーザーを集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をタンタルターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。干渉縞はバイプリズムを用いてレーザービームの波面を傾けることによって生成した。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整することにより、メインパルス前でのプリプラズマの測定を行った。計測されたプリプラズマ条件は、高エネルギープロトン等の発生メカニズムの解析に有効な情報を与える。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 森 道昭; Ma, J.-L.; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00

10の$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00

現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。

論文

Time and space-resolved measurement of a gas-puff laser-plasma X-ray source

鈴木 将之; 大道 博行; Choi, I. W.*; Yu, W.*; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; Fiedorowicz, H.*

Physics of Plasmas, 10(1), p.227 - 233, 2003/01

 被引用回数:13 パーセンタイル:41.38(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,三次元立体微細加工,タンパク質の構造解析などに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことから今回ガス中を伝播するレーザーパルス光の相互作用を理解するためにレーザー光の吸収率測定を行った。それと同時にX線の発生時間の測定を行った。またレーザー光の伝搬の様子をスリットカメラにストリークカメラを用いて測定を行った。その結果ガス中に照射されたレーザーは、ブレークダウンを起こして電子-イオンの衝突を繰り返すという逆制動放射によってプラズマ加熱されていることがわかった。ガス中における吸収率からネオンを用いたとき17%,アルゴンのとき12%,クリプトンのとき38%,キセノンのとき91%と言う結果より原子番号依存性があることがわかった。また、時間分解空間分解測定の結果からガス中を伝搬していくレーザー光はガスの拡がりが狭いとフォーカス位置を中心にプラズマが拡がっていくが、ガスの拡がりが広いときはガス中をレーザー光がプラズマを作りながら進んでいくことがわかった。

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