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加藤 正人; 沖 拓海; 渡部 雅; 廣岡 瞬; Vauchy, R.; 小澤 隆之; 上羽 智之; 生澤 佳久; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the American Ceramic Society, 107(5), p.2998 - 3011, 2024/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Ceramics)Herein, a science-based uranium and plutonium mixed oxide (MOX) property model (Sci-M Pro) is derived for determining properties of MOX fuel and analyzing their performance as functions of Pu content, minor-actinide content, oxygen-to-metal ratio, and temperature. The property model is constructed by evaluating the effect of phonons and electronic defects on heat capacity and thermal conductivity of MOX fuels. The effect of phonons was evaluated based on experimental datasets related to lattice parameter, thermal expansion, and sound speeds. Moreover, the effect of electronic defects was determined by analyzing oxygen-potential data based on defect chemistry. Furthermore, the model evaluated the effect of the Bredig transition on the thermal properties of MOX fuel by analyzing the irradiation test results. The derived property model is applied to the performance code to analyze fast reactor fuel pins.
mixed oxidesVauchy, R.; 松本 卓; 廣岡 瞬; 宇野 弘樹*; 田村 哲也*; 有馬 立身*; 稲垣 八穂広*; 出光 一哉*; 中村 博樹; 町田 昌彦; et al.
Journal of Nuclear Materials, 588, p.154786_1 - 154786_13, 2024/01
被引用回数：1 パーセンタイル：72.91(Materials Science, Multidisciplinary)Diffusion couples made of dense polycrystalline (U,Pu,Am)O oxides were annealed in various thermodynamic conditions (temperature, oxygen partial pressure), and for different durations. The associated actinide redistribution was quantified using Electron Probe Micro-Analysis (EPMA). Average diffusion profiles were obtained from elemental U, Pu, and Am X-ray maps and the resulting interdiffusion coefficients were calculated, then analyzed at the light of our model of point defect chemistry.
小林 愛音*; 外山 毅*; 中村 剛*; 菖蒲田 義博; 石井 恒次*; 冨澤 正人*; 竹内 保直*; 佐藤 洋一*
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.19 - 23, 2023/01
J-PARCのメインリングでは、デバンチ工程でビームの縦方向の不安定性による密度変調が発生する。これは電子雲の発生につながり、これが横方向のビーム不安定性を引き起こす。この原因として特に、数百MHzに及ぶ縦方向のインピーダンスが関係しているとされ、個々の装置の低インピーダンス化対策が進められている。今年新たに設置された渦電流式セプタムマグネットは、シミュレーションの結果、インピーダンスが大きいことが判明した。現在、テーパーを設置する空間的余裕がない場所にも適用できるよう、SiCを搭載したフランジによるインピーダンスの低減を検討している。本報告では、まず実機で使用するSiCの特性の測定結果を示す。その後、その結果を入力にしたインピーダンスのシミュレーション結果とワイヤー法による測定結果を比較する。最後に、インピーダンスの測定結果を入力にしてビームへの影響について評価する。
加藤 正人; 町田 昌彦; 廣岡 瞬; 中道 晋哉; 生澤 佳久; 中村 博樹; 小林 恵太; 小澤 隆之; 前田 宏治; 佐々木 新治; et al.
Materials Science and Fuel Technologies of Uranium and Plutonium mixed Oxide, 171 Pages, 2022/10
プルトニウム燃料を使用した革新的で先進的な原子炉が各国で開発されている。新しい核燃料を開発するためには、照射試験が不可欠であり、核燃料の性能と安全性を実証する必要がある。照射試験を補完する技術として、照射挙動を正確にシミュレートする技術を開発できれば、核燃料の研究開発にかかるコスト,時間,労力を大幅に削減でき、核燃料の照射挙動をシミュレーションすることで、安全性と信頼性を大幅に向上させることができる。核燃料の性能を評価するためには、高温での燃料の物理的および化学的性質を知る必要がある。そして、照射中に発生するさまざまな現象を記述した行動モデルの開発が不可欠である。以前の研究開発では、モデル開発の多くの部分で、フィッティングパラメータを使用した経験的手法が使用されてきた。経験的手法では、データがない領域では非常に異なる結果が得られる可能性がある。したがって、この研究では、燃料の基本的な特性を組成と温度に外挿できる科学的記述モデルを構築し、モデルが適用される照射挙動分析コードの開発を行った。
based on experimental data and density functional theory calculation result渡部 雅; 中村 博樹; 鈴木 紀一; 町田 昌彦; 加藤 正人
Journal of the American Ceramic Society, 105(3), p.2248 - 2257, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：6.98(Materials Science, Ceramics)CeO
のバンドギャップ,フレンケル欠陥生成エネルギー及び欠陥移動エネルギーを決定するため、DFTシュミュレーションによる評価を行った。バンドギャップ及びフレンケル欠陥生成エネルギーは欠陥平衡を解析するために使用した。欠陥平衡の酸素分圧依存性は酸素ポテンシャルの実験データとDFT計算に基づいて評価し、Brouwer図を導出した。フレンケル欠陥、電子-正孔対等の欠陥形成エネルギーを決定し、酸素拡散係数,電気伝導率,比熱容量及び熱伝導率の評価に用いた。これらの物性値のメカニズムについての理解を深めるため欠陥化学に基づく議論を行い、物性値の関係を系統的に記述した。
大貫 惇睦*; 垣花 将司*; 伊覇 航*; 仲井間 憲李*; 青木 大*; 仲村 愛*; 本多 史憲*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 郷地 順*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 29, p.012001_1 - 012001_9, 2020/02
EuPtSi with the cubic chiral structure exhibits a skyrmion phase under magnetic field. We succeeded in growing high-quality single crystals by the Bridgman method. Fermi surface splitting reflecting the noncentrosymmetric structure was successfully observed experimentally.
井川 望*; 向井 洋一*; 西田 明美; 濱本 卓司*; 加納 俊哉*; 大田 敏郎*; 中村 尚弘*; 小室 雅人*; 竹内 正人*
Proceedings of 12th International Conference on Shock and Impact Loads on Structures (SI 2017) (USB Flash Drive), p.259 - 268, 2017/06
建物に対する偶発作用は、衝撃や爆発荷重を伴う。衝撃による設計荷重は、実験データ、衝撃シミュレーション、およびエネルギー解析手法によって決定される。本論文では、AIJガイドラインに示されている衝撃による設計荷重と応答の考え方について述べる。まず、設計荷重は衝突および爆発の双方について示され、いずれも荷重-時間(F-t)曲線の形で表すものとする。荷重の算定にあたっては、保守的な結果を与えるハードインパクトを仮定している。応答評価では、衝撃荷重が直接作用する個々の構造部材の応答が評価される。これらの応答は衝撃応答、動的応答、準静的応答という3つのタイプに分類される。最大応答は、基本的に一自由度(SDOF)モデルによる直接積分法によって推定される。AIJガイドラインでは、部材の種類と損傷モードの分類に基づくSDOFモデルの作成手順が提案されている。
加藤 正人; 中村 博樹; 渡部 雅; 松本 卓; 町田 昌彦
Defect and Diffusion Forum, 375, p.57 - 70, 2017/05
PuOの実験データをレビューし、酸素ポテンシャル、電気伝導率及び第一原理計算結果を用いて欠陥濃度を評価した。欠陥濃度を評価する式を導出し、様々な基礎特性の間の整合性を確認するとともに、熱物性を評価するための機構論的モデルを導出した。
中村 博樹; 町田 昌彦; 加藤 正人
Journal of the Physical Society of Japan, 84(5), p.053602_1 - 053602_5, 2015/05
被引用回数：2 パーセンタイル：20.46(Physics, Multidisciplinary)二酸化プルトニウムなど、核燃料構成物質の物性を詳細に調べることは燃料開発において重要な役割を担っている。本発表では上記課題に対して、第一原理計算手法を用いた、比熱等の熱物性の評価方法を確立したことを報告する。なお、課題解決にあたって格子振動による比熱と電子の離散的な励起状態から生じる比熱の両方を考慮することで、測定値を再現することに成功した。この解決により、核燃料の物性評価を第一原理計算により精度よく推算できるようになることが期待される。
加藤 正人; 内田 哲平; 松本 卓; 砂押 剛雄*; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of Nuclear Materials, 451(1-3), p.78 - 81, 2014/08
被引用回数：9 パーセンタイル：57.19(Materials Science, Multidisciplinary)PuOの熱膨張率について、酸素分圧をコントロールした雰囲気において熱膨張計を用いて測定した。熱膨張率は、定比組成からのずれ
の増加でわずかに増加した。PuOの線熱膨脹係数について、O/M比と温度を関数として式化した。得られた式を用いて比熱の評価を行い、比熱に及ぼすO/M比の影響は小さく、ショットキー項を評価することが重要であることが分かった。
武田 全康; 山崎 大; 曽山 和彦; 丸山 龍治; 林田 洋寿; 朝岡 秀人; 山崎 竜也; 久保田 正人; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.
Chinese Journal of Physics, 50(2), p.161 - 170, 2012/04
The construction of a new polarized neutron reflectometer is now in progress at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). MLF has the world's brightest pulsed neutron and muon sources (JSNS and MUSE). The user program of MLF has been already started in 2008, and now nine neutron and two muon spectrometers are in operation. Installation of the new reflectometer was expected to be completed in March 2011. However, the construction was interrupted by the massive earthquake hitting northeast Japan, including Tokai-mura where J-PARC is located. We expect to restart the user program of the new polarized neutron reflectometer at the beginning of next year (2012).
study on plutonium dioxide with spin-orbit couplings中村 博樹; 町田 昌彦; 加藤 正人
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.16 - 19, 2011/10
MOX燃料の主要成分である二酸化プルトニウムは、第一原理計算による物性予測が失敗する典型例(実験事実としては絶縁体なのに計算では金属と予言してしまうこと)として知られており、本発表ではスピン軌道相互作用を考慮したLDA+法による第一原理計算を行うことで正しい絶縁体状態が再現可能であることを報告する。なお、問題解決に関しては電子の強相関効果に加えて、相対論効果であるスピン軌道相互作用を考慮することが必須であるとわかった。ここで得られた知見により、二酸化プルトニウムの第一原理計算による物性評価の精度が向上し、核燃料開発におけるシミュレーション研究がより重要さを増すと期待できる。なお、本成果は原子力分野の核燃料研究開発における重要な成果である。
中村 博樹; 町田 昌彦; 加藤 正人
Physical Review B, 82(15), p.155131_1 - 155131_6, 2010/10
被引用回数：33 パーセンタイル：76.15(Materials Science, Multidisciplinary)MOX燃料の主要成分である二酸化プルトニウムの第一原理計算による研究分野では、多くの場合、正しい電子状態が計算できないことが問題となっていた。本論文では適切な第一原理計算を行うと正しい電子状態が得られることを報告する。なお、問題解決に関しては強相関効果とスピン軌道相互作用の両方を考慮することが重要であり、その理論的根拠も十分である。この解決により、今後、二酸化プルトニウムの第一原理計算による物性評価の精度を大幅に向上させることが可能となり、シミュレーション研究の重要性がますます高まると期待できる。なお、本成果は原子力分野の核燃料研究開発における重要な成果である。
-US
池田 修悟*; 酒井 宏典; 立岩 尚之; 松田 達磨; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; 太田 有基*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 78(11), p.114704_1 - 114704_10, 2009/11
被引用回数：12 パーセンタイル：59(Physics, Multidisciplinary)We studied the magnetic properties of a paramagnet -US with the orthorhombic crystal structure by measuring the magnetization, magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity under magnetic field and pressure. The 5
-crystalline electric field (CEF) scheme was determined from the experimental results The insulating resistivity is drastically changed to a metallic one under high pressure 8 GPa similar to that of the semimetallic Ising-type ferromagnet UTeS with the Curie temperature 
=87 K. From these experimental results, it was concluded that -US is in the vicinity of the ferromagnetic ordering at ambient pressure. The anomalous magnetization was analyzed on the basis of the ferromagnetic cluster and discussed from a viewpoint of the magnetic polaron.
-US池田 修悟; 酒井 宏典; 松田 達磨; 立岩 尚之; 中村 彰夫; 山本 悦嗣; 青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*; 辺土 正人*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 403(5-9), p.893 - 894, 2008/04
被引用回数：6 パーセンタイル：30.34(Physics, Condensed Matter)斜方晶の結晶構造を持つ、常磁性半導体-USの単結晶を、化学輸送法によって育成した。これらの単結晶を用いて、圧力下電気抵抗と磁化を測定した。その結果、圧力の増加とともに電気抵抗の温度依存性は、半金属的な振る舞いに近づき、さらに
において、異常が観測された。このは、圧力とともに、高温側へシフトする。同じ結晶構造を持つ強磁性化合物UTeSとの比較から、このは、強磁性転移である可能性がある。
池田 修悟*; 酒井 宏典; 松田 達磨; 立岩 尚之; 青木 大*; 本間 佳哉*; 中村 彰夫; 山本 悦嗣; 塩川 佳伸*; 辺土 正人*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 77(Suppl.A), p.359 - 361, 2008/00
被引用回数：1 パーセンタイル：11.66(Physics, Multidisciplinary)強磁性体UTeSの電気抵抗を超高圧8GPaまで測定し、キュリー温度の圧力依存性を調べた。転移温度は圧力とともに増大し、同時に電気抵抗が減少し、キャリア数が増大すると考えられる。このことは、磁気転移温度と電気伝導の強い相関を示している。
Si and UIrSi池田 修悟; 中島 美帆*; 松田 達磨; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 芳賀 芳範; 辺土 正人*; 上床 美也*; 大貫 惇睦*
Journal of the Physical Society of Japan, 75(12), p.125003_1 - 125003_2, 2006/12
被引用回数：2 パーセンタイル：19.46(Physics, Multidisciplinary)反強磁性体UPtSi(
=34K)とUIrSi(=6.3K)に関して、8GPaまでの圧力下電気抵抗測定を行った。UPtSiのネール温度は、圧力の増加とともに緩やかに減少することがわかった。反強磁性が消失する圧力は、約10GPaと推定される。一方、UIrSiのネール温度は、圧力に対してほとんど変化が見受けられなかった。
中村 武彦; 高橋 正人*; 吉永 真希夫
JAERI-Research 2000-048, 77 Pages, 2000/11
JAERI-Research-2000-048.pdf:6.04MB
NSRRでは照射済燃料を用いたパルス照射実験により、燃焼の進んだ燃料の反応度事故時挙動を調べている。反応度事故の大きさはパルス状の出力上昇によって燃料に付与される発熱量あるいはピーク燃料エンタルピで示される。照射済燃料の場合、燃焼度に応じて残留核分裂性物質の量及び中性子吸収体として働く核分裂生成物(FP)の量及びその分布が変化するため、炉出力と発熱量の関係は燃焼度、濃縮度等によって異なる。特に低濃縮の発電用燃料の場合、定常照射中の中性子スペクトルの違いが核分裂性物質の大部分を占めるプルトニウム(Pu)の生成量に影響するため燃焼挙動は複雑で、その評価は特に重要である。本研究では、NSRR照射済BWR燃料実験に用いた燃料を対象にORIGEN2,RODBURN,SWATの3種のコードによる燃焼計算結果を実測した組成と比較し、計算の妥当性を検討した。さらに、得られた組成を用いてNSRRパルス照射時の発熱量を計算し、FP測定により実験的に評価した値と比較検討した。この結果、ボイド率の違いによる中性子スペクトルの変化が、燃焼及びPuの生成に大きく影響し、その結果NSRR実験での発熱量を変化させることを示した。また、ボイド率等を適正に評価することにより、発熱量を実験評価上十分な精度で評価できることを明らかにした。本研究では、実験上重要であるが実測が困難な半径方向の出力分布、FP生成量の分布等が評価され、燃焼特性及びFPガス放出挙動を評価するうえで重要な知見が得られた。
中村 武彦; 吉永 真希夫; 高橋 正人*; 小此木 一成*; 石島 清見
Nuclear Technology, 129(2), p.141 - 151, 2000/02
被引用回数：14 パーセンタイル：66.58(Nuclear Science & Technology)燃焼度41-45GWd/tUのBWR燃料の冷温待機条件から反応度事故時挙動を調べる実験をNSRRで実施した。実験には福島第一発電所3号機で照射した現行の国産燃料である8
8BJ型(StepI)燃料を実験的に短尺化して用いた。実験ではパルス照射により、ピーク燃料エンタルピ293~607J/g(70-145cal/g)となる発熱を約20ms間に与えた。燃料被覆管は、最高約1.5%の塑性変形を生じたが、十分な延性を保っており、ペレット-被覆管機械的相互作用による破損は生じず、健全であった。パルス照射によるFPガス放出はピークエンタルピと定常照射条件に依存し3.1~8.2%であった。
芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 本間 徹生*; 中村 彰夫; 辺土 正人*; 荒木 新吾*; 大國 仁*; 大貫 惇睦*
Physica B; Condensed Matter, 259-261, p.627 - 628, 1999/00
被引用回数：18 パーセンタイル：66.48(Physics, Condensed Matter)UBeの単結晶育成に成功した。磁気抵抗の角度依存性を測定した結果、4K以下の低温で顕著な異方性が見られた。この温度領域では磁気散乱が支配的であることから、磁気異方性が反映されていると考えられる。
