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structure observation of pyroelectric ceramics during power generation cycle川崎 卓郎; 福田 竜生; 山中 暁*; 坂本 友和*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 馬場 将亮*; 橋本 英樹*; Harjo, S.; 相澤 一也; et al.
Journal of Applied Physics, 131(13), p.134103_1 - 134103_7, 2022/04
被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Physics, Applied)The microscopic origin of the pyroelectric power generation using ferroelectric ceramics for energy harvesting from time-varying waste heat can be understood by conducting 
neutron diffraction measurements. The behavior of the domain orientation and lattice strain in the lead zirconate titanate (PZT)-based ceramics with a tetragonal structure during the novel power generation cycle combining electric field and temperature change were investigated. The [001] domains and the lattice strain of the (111) plane in the direction of parallel to the electric field increase in the process of simultaneous rise in the electric field and temperature, and rapidly decrease in the process of the field drop. The alignment of the domain orientation by the electric field and its randomization by the higher temperature during the cycle are critical features of the current power generation system.
)小松 一樹*; 岩崎 亜美*; 村田 康輔*; 山城 秀昭*; Goh, V. S. T.*; 中山 亮*; 藤嶋 洋平*; 小野 拓実*; 木野 康志*; 清水 良央*; et al.
Reproduction in Domestic Animals, 56(3), p.484 - 497, 2021/03
被引用回数：9 パーセンタイル：87.04(Agriculture, Dairy & Animal Science)福島第一原子力発電所事故後、野生アライグマは長期的な低線量率被ばくを受けた。捕獲したオスの野生アライグマの精巣の形態的特徴と、凍結保存精子の体外受精能力を調べたところ、長期的・低線量率被ばくはアライグマの生殖特性および機能に悪影響を及ぼしていないことがわかった。
) reaction at 12, 20, and 30 MeVPatwary, M. K. A*; 金 政浩*; 青木 勝海*; 吉浪 皓亮*; 山口 真矢*; 渡辺 幸信*; 塚田 和明; 佐藤 望*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(2), p.252 - 258, 2021/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)重陽子加速器中性子源の設計のため、これまでにLi, Be, Cといった軽元素に対する重陽子核データが数MeVから50MeVの入射エネルギー範囲で系統的に測定されてきた。しかし、二重微分中性子収量(DDTTNY)の実測データについては、特に入射エネルギー18から33MeVの範囲で不足しているのが現状である。この問題を解消するため、本研究では12, 20, 30MeVにおける天然炭素標的に対する()反応からのDDTTNYを多重箔放射化法によって測定した。DDTTNYを導出するためのアンフォールディングにはGRAVELコードを用いた。また、本測定結果を用いて重陽子入射反応計算コードDEURACSの検証を行うとともに、総中性子収量や0
放出における微分中性子収量に関する系統式の検証も行った。
黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06
被引用回数：20 パーセンタイル：75.49(Multidisciplinary Sciences)Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.
Kim, J.*; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 坂本 友和*; 川崎 卓郎; 福田 竜生; 関野 徹*; 中山 忠親*; 武田 雅敏*; et al.
Sustainable Energy & Fuels (Internet), 4(3), p.1143 - 1149, 2020/03
被引用回数：16 パーセンタイル：64.8(Chemistry, Physical)Waste heat is a potentially exploitable energy source but remains a problem awaiting a solution. To explore solutions for automobile applications, we investigate pyroelectric power generation from the temperature variation of exhaust gas using a novel electro-thermodynamic cycle. Niobium-doped lead zirconate titanate stannate (PNZST) ceramics were applied as pyroelectric materials, and their structural characteristics were investigated. In the driving cycle assessments (JC-08) using real exhaust gas, the maximum power generated was identified as 143.9 mW cm
(777.3 J L
per 1 cycle) over a temperature range of 150-220 C and an electric field of 13 kV cm-1. The net mean generating power of the total driving cycle was 40.8 mW cm, which is the most enhanced result in our power generating systems to date and 314 times greater than our first report. Materials with sharp transition behaviors with the temperature and electric field are worthy of study with regard to pyroelectric energy harvesting materials, and their corresponding crystal and domain structures were investigated to optimize performance.
Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 加藤 孝典*; Kim, Y.*; 福田 竜生; 吉井 賢資; 西畑 保雄; 馬場 将亮*; 武田 雅敏*; et al.
Advanced Sustainable Systems (Internet), 2(11), p.1800067_1 - 1800067_8, 2018/11
被引用回数：7 パーセンタイル：27.76(Green & Sustainable Science & Technology)An innovative electrothermodynamic cycle (pyroelectric effect with an external electric field) was recently presented, which is based on temporal temperature variations in wasted heat from engine exhaust gas. In this paper, for further improvement, a generating mechanism of the cycle is investigated using in-operando time-resolved synchrotron X-ray diffraction with generating assessment. The polarizations of the sample are gained from both crystal/domain changes and simultaneous electrical measurements. Three types of materials are prepared: soft and hard types of lead zirconate titanate (PZT) and lead magnesium niobate-lead titanate (PMN-PT). Among them, PMN-PT has the highest generating power. When an external electric field is applied, the PMN-PT exhibits only 180
domain rotations, whereas PZTs exhibit both 90 and 180 rotations. A strong driving force for 180 rotation depresses rotations in other angles and increases polarization changes. The results show that the material development, which has only 180 switching domains, has potential for use in the establishment of a high-efficiency waste heat recovery system.
黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.
Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02
被引用回数：50 パーセンタイル：91.96(Physics, Multidisciplinary)We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.
Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 加藤 孝典*; Kim, Y.*; 福田 竜生; 吉井 賢資; 西畑 保雄; 馬場 将亮*; 武田 雅敏*; et al.
Ferroelectrics, 512(1), p.92 - 99, 2017/08
被引用回数：14 パーセンタイル：56.08(Materials Science, Multidisciplinary)We have been investigating a novel electrothermodynamic cycle based on temporal temperature variations using the pyroelectric effect to utilize the waste heat as renewable energy. An improved generating performance with relaxer ferroelectric ceramics was achieved using 75Pb(Mg
Nb
)O
-25PbTiO which is well known for the high dielectric and pyroelectric properties. The potential was evaluated by using the hysteresis loops and generating properties are analyzed both in laboratory and engine dynamometer. Results showed 0.48 mW/cm
in engine dynamometer assessment, which is 3 times larger than the previous study using Pb(Zr,Ti)O.
山中 暁*; Kim, J.*; 中島 啓*; 加藤 孝典*; Kim, Y.*; 福田 竜生; 吉井 賢資; 西畑 保雄; 馬場 将亮*; 山田 昇*; et al.
Advanced Sustainable Systems (Internet), 1(3-4), p.1600020_1 - 1600020_6, 2017/04
プロジェクトとして取り組んできている自動車排ガスを用いた温度変化発電に関し、変換素子の材料選定等に重要となる性能指数について、素子の物理量の温度変化の測定を行うことで調べた。測定結果を用い、これまで提案されていたいくつかの性能指数の温度変化を詳しく調べて比較することで、
と呼ばれる指数が最も発電量との相関が高いことを示した。この指数には唯一誘電正接(
)が含まれており、誘電体内での電気エネルギー損失が重要であることを示唆する結果となっている。
Kim, Y.*; Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 小川 孝*; 芹沢 毅*; 田中 裕久*; 馬場 将亮*; 福田 竜生; 吉井 賢資; et al.
Advanced Energy Materials, 5(13), p.1401942_1 - 1401942_6, 2015/07
被引用回数：18 パーセンタイル：60.39(Chemistry, Physical)空中に廃棄されている自動車排ガスの廃熱の再利用は、現在社会のエネルギー問題の重要な位置を占めるが、その一つとして強誘電体(焦電体)の誘電・焦電効果を応用したエネルギー回生技術の研究が進められている。焦電体を自動車排ガス中に設置するとともに、エンジン運転に伴う熱振動に同期した電場を外部から加えることで、回生エネルギーは大幅に上昇する。本研究ではこの時用いる取り出し電気回路の改良を行うとともに、典型的な焦電体PbZr
Ti
O(PZT)を用いて実際に有効活用できる回生エネルギーが非常に小さいながらもプラスであることを初めて確認した。また回生運転と同時測定した時分割X線回折により、焦電体の結晶構造の変化やドメイン比といったミクロな機構に関する知見を得るとともに、さらに実機エンジンを用いた試験でも実際に有効活用できる回生エネルギーの取得を確認できた。
槇 彰; 佐本 寛孝; 田口 克也; 佐藤 武彦; 清水 亮; 庄司 賢二; 中山 治郎
JNC TN8410 2001-012, 185 Pages, 2001/04
JNC-TN8410-2001-012.pdf:9.61MB
本資料は、平成13年3月14日に日本原燃(株)六ヶ所事務所にて開催した「第三回東海再処理施設技術報告会」の予稿集、OHP、アンケート結果を報告会資料としてまとめたものである。東海再処理施設技術報告会は、これまでに2回開催されており、第一回は「東海再処理施設の現状、今後の計画」について、第二回は「東海再処理施設の安全性確認作業」について、東海再処理施設においてこれまでに得られた技術・知見等を紹介してきた。今回第三回は、「東海再処理施設の腐食・ISIに関する実績と今後の計画」について東海再処理施設においてこれまでに得られた技術・知見等の報告を行ったものである。
薄井 利英; 中山 直人; 岩佐 忠敏; 三浦 嘉之; 石田 恵一; 色川 弘行; 浜崎 正章; 大川 康寿; 岩井 亮
no journal, ,
原子力機構大洗研究開発センターは、現在、文部科学省公募事業に応募して採択された「放射性物質・放射線取扱いへの正しい理解を持った若手教育者の育成」として、これまで知識を得る場の少なかった「放射性物質や放射線の取扱い」について、教員を目指す学生及び若手教員を対象に正しい知識を身につけ、次世代の子供達に正しく伝えられる人材の育成に貢献することを目的とした研修を実施している。本発表では、研修内容を具体的に紹介するものである。
薄井 利英; 岩井 亮; 五味渕 優; 中山 直人; 岩佐 忠敏; 高嶋 秀樹; 人見 順一
no journal, ,
放射線作業の管理における一環として、表面密度の管理があり、測定対象物の表面密度を間接的に測定する方法としてふき取り法がある。また、必要に応じて作業場所等の放射性物質の除染が必要となる。その際使用するふき取り用の資材としては一般的に市販されているもので、紙タオル・化学ぞうきん・スミヤろ紙等がある。本件ではスミヤ資材として、4枚重ねの紙タオル(パルプ100%)・化学ぞうきんA(セルロース製不織布)・化学ぞうきんB(含油脂レーヨン不織布)・スミヤろ紙を用い、これらのふき取り効率、除染の容易性に関し、福島第一原子力発電所の事故由来の核種Cs-134及びCs-137が含まれた塵等を水に溶かした溶液を用いて「JIS Z4504放射性表面汚染の測定方法」に基づく実験的評価を実施したので、その結果を報告する。
窪木 道克; 内藤 信一; 角 洋貴; 中山 治郎; 狩野 茂; 新妻 孝一; 小高 亮; 藤原 孝治
no journal, ,
日本原子力研究開発機構の東海再処理施設(TRP)においては、平成23年3月に発生した大地震に対する設備の健全性確認を実施するとともに、福島第一原子力発電所の事故を受けて、津波等による全交流電源喪失を想定した高放射性廃液(HAW)等に対する冷却機能や水素掃気機能の確保、施設への浸水防止対策などの緊急安全対策を実施してきた。TRPには、現在、約400m
のHAWが貯蔵されており、このHAWを東海ガラス固化技術開発施設(TVF)において全量ガラス固化するためには約20年を要することから、ガラス溶融炉の更新、遠隔機器の整備等を計画的に進めていく必要がある。新規制基準適合に向けた対応と並行しHAW等の固化・安定化を計画的に進めることについては、これらの潜在的ハザードについての実態把握調査を通じて、原子力規制委員会より当面5年間の固化・安定化処理の実施が認められた。TVFにおいては来年度第3四半期からのガラス固化運転開始を目指し、これまでインセルクレーンや両腕型マニプレータ等の遠隔機器の補修・整備を行うとともに、内部溢水対策、屋外監視カメラの設置、HAWの蒸発乾固対策等の施設の安全対策の強化を進めてきている。
中山 治郎; 角 洋貴; 窪木 道克; 小高 亮; 藤原 孝治
no journal, ,
原子力機構東海再処理施設ガラス固化技術開発施設(TVF)の大型セル(固化セル)は、セル内機器をインセルクレーン、両腕型マニプレータ(BSM)により保守する遠隔保守システムを導入しており、これまで、コールド試運転やホット運転においてシステムの検証と実証、技術開発を行ってきた。コールド試運転時では、保守対象品すべての着脱確認により、操作手順の確立、遠隔操作用治工具の改良を行った。ホット運転以降においても、プロセス設備の遠隔保守、遠隔保守機器自身の保守作業の経験の積み重ね等よる作業の効率化を図ると共に、遠隔保守システムの信頼性を向上してきた。更に、ホット運転では、上述の遠隔保守技術をもとに、大規模な遠隔保守作業である2号溶融炉への更新、撤去した1号溶融炉の解体等をとおして、遠隔保守システムの実証と関連する技術開発を行ってきた。
角 洋貴; 中山 治郎; 窪木 道克; 小高 亮; 藤原 孝治
no journal, ,
TVFでは、これまでに固化セル内機器の遠隔保守の実績を積み重ねてきている。TVFでは今後20年をかけて、東海再処理施設で保有する高放射性廃液を固化・安定化処理する計画であるが、近年、インセルクレーンや両腕型マニプレータ高経年化が進んでおり、これらの保守時はトロリ等の大型部品を遠隔操作で取外し、除染セルでの直接保守が必要なため、機器動線の検討が必要となる。この検討では、溶融炉更新時に得られた知見から、設備の3Dシミュレーションを用い、機器動線を事前に検討することで、作業スペースの確保や作業期間の短縮による被ばく低減を図っている。また、溶融炉の点検のため、溶融炉内に堆積、残留したガラスを除去する堆積物除去装置及び炉内形状の計測を行う形状計測装置を開発、実証した。これらは、遠隔操作性、保守性等の課題があり、今後、これらの性能向上のための開発を継続する。遠隔操作機器については、今後、高経年化に備え、各部の構造等を考慮した点検方法を確立するとともに、計画的に保守を行う。堆積物除去装置や形状計測装置についても改良を重ね、溶融炉の安定運転や寿命評価に反映させる。
角 洋貴; 牧垣 光; 中山 治郎; 新妻 孝一; 小高 亮
no journal, ,
ガラス固化技術開発施設(TVF)は、平成7年のホット運転開始以来、20年以上経過している。TVFの高放射性廃液を取扱う機器の高経年化を評価する観点から、TVF固化セル内の高放射性廃液を内蔵する機器に対し、遠隔操作による肉厚測定を実施し、腐食の進展に係る評価を行ったので、この結果等について紹介する。
