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O/HO vapor generator for contrast-variation neutron scattering有馬 寛*; 高田 慎一; 笠井 聡*; 大内 啓一*; 森川 利明*; 宮田 登*; 宮崎 司*; 青木 裕之; 岩瀬 裕希*; 廣井 孝介; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1802 - 1812, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Multidisciplinary)The contrast-variation technique in neutron scattering experiments plays a pivotal role in distinguishing partial structures within multi-component complexes, facilitating the elucidation of distinct sample constituents. This differentiation is achieved using different isotopes, namely hydrogen and deuterium, which possess varying neutron scattering characteristics. This study presents a novel vapor generator designed for neutron scattering experiments, enabling continuous control of the DO/HO ratio of the vapor. This feature is especially useful for contrast-variation studies. The generator features two saturators and four mass flow controllers, allowing for the rapid and independent generation of DO/HO vapors. Additionally, the incorporation of the two-temperature method ensures accurate dew point control within a margin of 
0.2
Cdp. This setup proves useful for conducting time-resolved experiments and can accelerate research on functional polymers, such as polymer electrolyte membranes for fuel cells, where water potential assumes critical importance.
下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 中西 洋平*; 竹中 幹人*; 柴田 基樹*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀樹*; 青木 裕之; et al.
Langmuir, 38(41), p.12457 - 12465, 2022/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)We measured the neutron reflectivity (NR) of isotactic polypropylene (PP) thin films deposited on Si substrates modified by hexamethyldisilazane (HMDS) at the saturated vapor pressure of deuterated water at 25C and 60C/85% RH to investigate the effect of HMDS on the interfacial water accumulation in PP-based polymer/inorganic filler nanocomposites and metal/resin bonding materials. We found that the amount of water accumulated at the PP/Si interface decreased with increasing immersion time of the Si substrate in a solution of HMDS in hexane prior to PP film deposition. During the immersion of the Si substrate, the HMDS molecules were deposited on the Si substrate as a monolayer without aggregation. Furthermore, the coverage of the HMDS monolayer on the Si substrate increased with increasing immersion time. At 60C and 85% RH, only a slight amount of interfacial water was detected after HMDS treatment for 1200 min. As a result, the maximum concentration of interfacial water was reduced to 0.1 from 0.3, where the latter corresponds to the PP film deposited on the untreated substrate.
and Mn by fungal manganese oxide through asbolane formation青島 未来*; 谷 幸則*; 藤田 理那*; 田中 万也; 宮田 直幸*; 梅澤 和寛*
Minerals (Internet), 12(3), p.358_1 - 358_16, 2022/03
被引用回数：5 パーセンタイル：77.65(Geochemistry & Geophysics)本研究では、マンガン酸化菌
KR21-2株を用いた水溶液からのCo除去実験を行った。その結果、Coのみを含む水溶液よりもMnとCoの両方が含まれる水溶液を用いた際に、Coの除去効率が高くなることが分かった。これは、MnとCoの共存下においてアスボライト(Coを少量含むMn水酸化物)が形成されるためであると考えられる。
宮崎 司*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 吉良 弘*; 大内 啓一*; 笠井 聡*; 津村 佳弘*; 青木 裕之
Langmuir, 37(32), p.9873 - 9882, 2021/08
被引用回数：5 パーセンタイル：38.19(Chemistry, Multidisciplinary)We investigated the structure of the crystalline adsorption layer of poly(vinyl alcohol) (PVA) in hot water by neutron reflectivity in two cases: when the adsorption layer is exposed on the substrate by leaching the upper bulk layer and when it is deeply embedded between a relatively thick PVA film and substrate. In both cases, the PVA adsorption layer consists of three layers on the Si substrate. The bottom layer, consisting of amorphous chains that are strongly constrained on the substrate, is not swollen even in hot water at 90C. The middle layer, consisting of amorphous chains that are much more mobile compared with those in the bottom layer, has no freedom to assume a crystalline form. Only the molecular chains in the top layer are crystallizable in the adsorption layer, leading to a heterogeneous layered structure in the film thickness direction. This layered structure is attributed to the crystallizable chains of PVA during the formation of the adsorption layer driven by hydrogen bonding. However, the structure and dynamics in the adsorption layer may differ in both cases because the molecular chains in the vicinity of the surface seem to be affected by surface effects even in the adsorption layer.
有馬 寛*; 宮田 登*; 吉田 鉄生*; 笠井 聡*; 大内 啓一*; Zhang, S.*; 宮崎 司*; 青木 裕之
Review of Scientific Instruments, 91(10), p.104103_1 - 104103_7, 2020/10
被引用回数：9 パーセンタイル：56.16(Instruments & Instrumentation)We developed a novel humidity control system for neutron reflectivity measurements based on the two-way gas-flow method that can generate up to 85% relative humidity (RH) within a temperature range of 5-85C. The system consists of a gas-flow-type humidity generator and a thermostatic sample chamber, each of which can independently control the temperature. The key features include rapid humidity response and long stable operation time. The humidity reaches equilibrium within 2 to 5 min during the humidity change, and the system exhibited acceptable stability over a three-day, nonstop experimental measurement duration, with a precision of 1% RH at 85C and 85% RH. The sample chamber is capable of measuring substrate samples with dimensions of up to 2-in. in diameter and 5-mm in thickness. We demonstrate the reflectivity data measured at a pulsed neutron facility, MLF BL17, in the Japan Proton Accelerator Research Complex. The combined use of this system with neutrons permits in situ, time-resolved studies of the swelling process of polyvinyl alcohol and adhesive materials.
宮崎 司*; 宮田 登*; 吉田 鉄生*; 有馬 寛*; 津村 佳弘*; 鳥飼 直也*; 青木 裕之; 山本 勝宏*; 金谷 利治*; 川口 大輔*; et al.
Langmuir, 36(13), p.3415 - 3424, 2020/04
被引用回数：14 パーセンタイル：58.64(Chemistry, Multidisciplinary)We investigated in detail the structures in the poly(vinyl alcohol) (PVA) adsorption layers on a Si substrate, which remained on the substrate after immersing the relatively thick 30 - 50 nm films in hot water, by neutron reflectometry under humid conditions. For the PVA with a degree of saponification exceeding 98 mol %, the adsorption layer exhibits a three-layered structure in the thickness direction. The bottom layer is considered to be the so-called inner adsorption layer that is not fully swollen with water vapor. This may be because the polymer chains in the inner adsorption layer are strongly constrained onto the substrate, which inhibits water vapor penetration. The polymer chains in this layer have many contact points to the substrate via the hydrogen bonding between the hydroxyl groups in the polymer chain and the silanol groups on the surface of the Si substrate and consequently exhibit extremely slow dynamics. Therefore, it is inferred that the bottom layer is fully amorphous. Furthermore, we consider the middle layer to be somewhat amorphous because parts of the molecular chains are pinned below the interface between the middle and bottom layers. The molecular chains in the top layer become more mobile and ordered, owing to the large distance from the strongly constrained bottom layer; therefore, they exhibit a much lower degree of swelling compared to the middle amorphous layer. Meanwhile, for the PVA with a much lower degree of saponification, the adsorption layer structure consists of the two-layers. The bottom layer forms the inner adsorption layer that moderately swells with water vapor because the polymer chains have few contact points to the substrate. The molecular chains in the middle layer, therefore, are somewhat crystallizable because of this weak constraint.
福本 正勝; 宮田 良明; 東條 寛
プラズマ・核融合学会誌, 91(5), P. 371, 2015/05
2015年3月4日から6日にかけて、第18回「若手科学者によるプラズマ研究会」(日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・先進プラズマ研究部主催)を那珂核融合研究所で開催した。本研究会の目的は、将来の核融合研究を担う若手科学者が分野横断的なネットワークを広げることである。今回の研究会では、異なる分野の計測・制御技術に接するため、「プラズマ計測・制御技術の結集」と題して、核融合プラズマに限らず幅広いプラズマの計測・制御技術の講演を呼びかけた。研究会では、8件の招待講演と17件の一般講演があり、活発な議論が行われた。
宮田 克行*; 柳生 純一; 三代 康彦; 宮田 寛*; 新井 貴; 宮地 謙吾; 細金 延幸
KEK Proceedings 99-17 (CD-ROM), 4 Pages, 1999/00
JT-60のトロイダル磁場コイル(TFC)は、運転開始以来14年を経過するため、絶縁材の摩耗等による劣化から短絡事象の発生が懸念されている。TFCの短絡は、それ自体のみならず周辺の機器の破損を招く等の可能性があるが、短絡の初期段階において検出できれば、軽微な損傷の範囲内にとどめることができると考えられる。そこでコイル電流の計測(ロゴスキーコイル)と磁束密度の変化の把握(磁気プローブ)を併用したシステムを開発し、万一の短絡事象を監視する。
宮田 寛*; 新井 貴
JAERI-Tech 98-038, 49 Pages, 1998/09
JT-60のトロイダル磁場コイル(TFC)において、割れが検出された導体用冷却管に水に代わりフルオロカーボンを流すことを検討した。フルオロカーボンであるフロリナート(3Mの登録商標)の特性調査に基づき、沸点以下で使用すれば地球温暖化への影響を無視できることから、TFC導体の使用温度よりも沸点が高く、かつ熱容量の比較的大きい「FC-43」を選択した。この「FC-43」を冷媒とした熱解析により、TFCへの冷却効果はかなり期待できることを明らかにした。さらにこの冷媒とTFCの各部及び冷却通路を構成する材料との腐食反応を、JT-60の経年劣化及び短絡等の異常事象をも考慮した条件下で評価し、特に問題のないことを実証した。以上により、通水不能の冷却管の増加時にはフロリナートによる冷却はJT-60の運転に有効であることを示した。
玉井 広史; 菊池 満; 新井 貴; 本田 正男; 宮田 寛*; 西堂 雅博; 木村 豊秋; 永見 正幸; 清水 正亜; 大森 順次*; et al.
Fusion Engineering and Design, 38(4), p.429 - 439, 1998/00
被引用回数：3 パーセンタイル：31.85(Nuclear Science & Technology)JT-60トロイダル磁場コイルの冷却管に観測されたクラックの生成・成長のメカニズムを、有限要素法を用いた全体解析及び部分解析により評価、検討した。その結果、コイル導体の半径方向に働く圧縮力により、冷却管コーナー部には局所的にその降伏力を越える応力の集中が見られた。この応力が繰り返し加わることにより、初期クラックが成長し、冷却管からの水浸み出しに至るものと推定される。また、導体半径方向の圧縮力の大きさは、コイルの半径方向の剛性に依存することが判明した。これは、コイル製作当初に行ったプリロードテストにおいて剛性の高かったコイルに冷却管のクラックが観測された事実と一致する。なお、導体に加わる最大応力は許容応力よりも充分小さく、コイルは今後も問題なく使用できることが判明した。
松江 秀明; 宮田 賢; 飯倉 寛; 松林 政仁
no journal, ,
日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究部門中性子産業利用技術研究ユニットは、中性子の産業利用に向けた技術開発研究とその利用促進を目的としており、中性子イメージング・分析研究グループは、中性子ラジオグラフィによる非破壊イメージング,中性子即発
線分析(PGA)そして中性子放射化分析(NAA)による非破壊微量分析の研究開発を通してイメージング技術・非破壊微量分析の高度化を目指している。PGAは、試料を中性子照射した際に放出される即発線を測定することにより、そしてNAAは、その際生成した放射性核種からの壊変線を測定することにより非破壊で多元素同時分析する分析法である。したがって、一般に用いられる破壊分析法と異なり化学処理時の汚染等の心配もなく、正確な定量分析が可能である。また、PGAは蛍光X線分析(XRF)に類似しているが、透過力の大きい中性子を照射し、高エネルギーの即発線を分析に利用するため、XRFで大きな問題となる試料のマトリックス効果等の影響も少ない。さらに従来、NAAあるいはPGAの定量法として既知量の目的元素を含む標準試料を未知試料と同条件で照射・測定し、定量を行う比較法が用いられてきたが、定量法としてk
法を用いることで数個の中性子モニターの測定のみで多元素定量を行うことも可能である。本シンポジウムでは、日本原子力研究開発機構の研究炉を利用したk-NAAとk-PGA研究の成果とその応用について紹介する。
