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Sn and MgSi single crystals齋藤 亘*; 林 慶*; Huang, Z.*; 杉本 和哉*; 大山 研司*; 八方 直久*; 原田 正英; 及川 健一; 稲村 泰弘; 林 好一*; et al.
ACS Applied Energy Materials (Internet), 4(5), p.5123 - 5131, 2021/05
被引用回数：12 パーセンタイル：66.55(Chemistry, Physical)The development of thermoelectric (TE) materials, which can directly convert waste heat into electricity, is vital to reduce the use of fossil fuels. MgSn and MgSi are promising TE materials because of their superior TE performance. In this study, for future improvement of the TE performance, point defect engineering was applied to the MgSn and MgSi single crystals (SCs) via boron (B) doping. Their crystal structures were analyzed via white neutron holography and SC X-ray diffraction. Moreover, nanostructures and TE properties of the B-doped MgSn and MgSi SCs were investigated. The B-doping increased the chemical pressure on the MgSn and MgSi SCs, leading to induce vacancy defects as a point defect. No apparent change was observed in electronic transport, but thermal transport was significantly prevented. This study demonstrates that the vacancy defects can be controlled by the chemical pressure, and can aid in achieving a high TE performance for the MgSn and MgSi SCs.
Si single crystals林 慶*; 齋藤 亘*; 杉本 和哉*; 大山 研司*; 林 好一*; 八方 直久*; 原田 正英; 及川 健一; 稲村 泰弘; 宮崎 譲*
AIP Advances (Internet), 10(3), p.035115_1 - 035115_7, 2020/03
被引用回数：16 パーセンタイル：72.24(Nanoscience & Nanotechnology)MgSi is a potential thermoelectric (TE) material that can directly convert waste energy into electricity. In expectation of improving its TE performance by increasing electron carrier concentration, the element boron (B) is doped in MgSi single crystals (SCs). Their detailed crystal structures are definitely determined by using white neutron holography and single-crystal X-ray diffraction (SC-XRD) measurements. The white neutron holography measurement proves that the doped B atom successfully substitutes for the Mg site. The SC-XRD measurement confirms the B-doping site and also reveals the presence of the defect of Si vacancy (VSi) in the B-doped MgSi SCs. Regarding TE properties, the electrical conductivity, 
, and the Seebeck coefficient, S, decreases and increases, respectively, due to the decrease in the electron carrier concentration, contrary to the expectation. The power factor of the B-doped MgSi SCs evaluated from and S does not increase but rather decreases by the B-doping.
中村 秀夫; 新井 健司*; 及川 弘秀*; 藤井 正*; 梅澤 成光*; 阿部 豊*; 杉本 純*; 越塚 誠一*; 山口 彰*
Proceedings of 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16) (USB Flash Drive), p.5353 - 5366, 2015/08
The Atomic Energy Society of Japan developed a New Thermal-Hydraulics Safety Evaluation Fundamental Technology Enhancement Strategy Roadmap (TH-RM) for LWR Safety Improvement and Development after Fukushima-Daiichi Accident through collaboration of utilities, vendors, universities, research institutes and technical support organizations for regulatory body. The revision has been made by three sub working groups (SWGs), by considering the lessons learned from the Fukushima-Daiichi Accident. The safety assessment SWG pursued development of safety assessment computer codes. The fundamental technology SWG pursued safety improvement and risk reduction via improved accident management measures by referring the technical map for severe accident established by severe accident SWG. Twelve important subjects have been identified, and Fact Sheet was developed for each of subjects for research and development. External hazards are also considered how to cope with from thermal-hydraulic safety point of view. This paper summarizes the revised TH-RM with several examples and future perspectives.
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 帆足 英二*; 深田 智*; 鈴木 晶大*; 八木 重郎*; 辻 義之*; et al.
Proceedings of Plasma Conference 2014 (PLASMA 2014) (CD-ROM), 2 Pages, 2014/11
IFMF/EVEDA(国際核融合材料照射施設の工学実証・工学設計活動)において、世界最大流量率(3000リットル/分)を持つリチウム試験ループを用い、幅100mmで厚さ25mmの自由表面を持つ高速(15m/s)リチウム流を、IFMIFの運転条件(250
C、約10
Pa)で安定なリチウム流の形成を示す実証試験に成功した。また、リチウム施設開発におけるリチウム純化、リチウム安全や遠隔操作技術を含む最近の工学実証においても、いくつかの優れた結果が得られるとともに、リチウム施設に関する工学設計を併せて評価した。これらの研究開発で得られた成果は、核融合炉材料の開発に重要なキーテクノロジーとなる核融合炉の照射環境を模擬する加速器駆動型中性子源の開発を大きく進展させるものである。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.
Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07
被引用回数：4 パーセンタイル：30.8(Nuclear Science & Technology)EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.
Sn conductor for ITER central solenoid高橋 良和; 名原 啓博; 尾関 秀将; 辺見 努; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 河野 勝己; 押切 雅幸; 宇野 康弘; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4802404_1 - 4802404_4, 2014/06
被引用回数：26 パーセンタイル：73.77(Engineering, Electrical & Electronic)ITER計画において、原子力機構は中心ソレノイド(CS)コイル用導体の調達を担当している。導体の単長は最大910mであり、通電電流値は13Tの磁場中において40kAである。導体はケーブル・イン・コンジット型と呼ばれるもので、576本のNbn素線と288本の銅素線で構成される撚線を、矩形の中に円形の穴がある高マンガン鋼(JK2LB)製ジャケットに挿入し、ジャケットを圧縮成型したものである。撚線は5段階の撚線で構成され、6本の4次撚線を中心チャンネルの周りに撚り合せたものである。最近、従来の設計より短い撚りピッチの撚線の導体が短尺導体試験(サルタン試験)において繰り返し通電による超伝導性能劣化がない非常に良い特性を示した。しかし、撚りピッチが短いため、同じ外径の撚線を製作するには、より大きなコンパクションを撚線製作時に加える必要があるので、コンパクション・ローラを工夫し、超伝導素線へのダメージを小さくする必要がある。本講演では、この短い撚りピッチの撚線の製作技術及び素線へのダメージの検査方法などについて報告する。
Kim, J.*; 藤原 明比古*; 澤田 智弘*; Kim, Y.*; 杉本 邦久*; 加藤 健一*; 田中 宏志*; 石角 元志*; 社本 真一; 高田 昌樹*
IUCrJ, 1(3), p.155 - 159, 2014/05
被引用回数：2 パーセンタイル：21.44(Chemistry, Multidisciplinary)放射光X線粉末回折データをもとに、電子密度解析を行い、低温でLaFeAsO
F
の超伝導相の鉄層にのみ電子が集まっていることが見つかった。静電ポテンシャル分布解析の結果、ヒ素イオンの電子分極が協調的に増強され、電荷の再配列が起こっていた。
Knaster, J.*; Arbeiter, F.*; Cara, P.*; Favuzza, P.*; 古川 智弘; Groeschel, F.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; 松本 宏*; Mosnier, A.*; et al.
Nuclear Fusion, 53(11), p.116001_1 - 116001_18, 2013/11
被引用回数：63 パーセンタイル：94.05(Physics, Fluids & Plasmas)日欧協力による幅広いアプローチ活動の下、IFMIF/EVEDA事業は、次の段階のIFMIF建設を目途としている。主要施設である(1)加速器、(2)標的、(3)試験設備の実証活動では、フルスケールのプロトタイプ、もしくは、直接、IFMIFへ外挿可能なスケールダウンモデルを製作している。1.125MW(125mA, 9MeV)の重陽子ライナックの据付が2013年3月に日本の六ヶ所で始まる。日本の大洗で稼動中の世界最大の液体リチウム試験ループは、今後、意欲的な実験が計画されている。フルスケールの高中性子束試験モジュールには日欧の協力で開発された小型試験片が約千個詰め込まれ、ヘリウムガスループとともにドイツで製作された。フルスケールのクリープ試験用中間中性子束試験モジュールがスイスで製作された。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 杉本 昌義; 深田 智*; 八木 重郎*; 井田 瑞穂; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 88(12), p.691 - 705, 2012/12
核融合エネルギーの早期実現を目指す幅広いアプローチ活動のもと、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)を2007年より実施している。この活動の中で実機のリチウムターゲットを実証する目的で世界最大流量率(3000リットル/分)を有し、幅100mmで厚さ25mmの形状で最速20メートル/秒までの範囲で安定したリチウム流を実証試験を行うために液体リチウム流動試験装置を原子力機構大洗研究開発センターに建設し、その実証試験を開始したところである。本試験装置の各種機器の機能性試験及びそれに続く、ターゲット部でリチウム自由表面を持つ15m/sの流動試験までに関する第一段階確証試験を成功させた所である。また、これ関係する工学実証試験及び工学設計の活動状況を示すとともに、その成果内容について併せて解説したものである。
杉本 昌弘*; 小杉 恵三*; 片山 功多*; 伊井 秀樹*; 高木 亮*; 遠藤 壮*; 清水 仁司*; 坪内 宏和*; 木津 要; 吉田 清
Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.799 - 802, 2012/05
JT-60SAの中心ソレノイド(CS)と平衡磁場(EF)コイル用の3種類の超伝導撚線の量産が完遂した。製作した超伝導素線の低温特性は十分に要求性能を満足するもので、かつ、その特性のばらつきは小さく、高い生産上の歩留まりも達成した。EF撚線に施されたニッケルめっきは素線間の摩擦がクロムめっきのCS撚線に比べ大きいことが見いだされ、初期には撚線中の断線が生じた。結果として、新規に開発した検査装置を用いた撚線手法は、撚線製作性を飛躍的に向上させ、品質保証に対しても効果的であった。
設楽 弘之; Vermare, C.*; 杉本 昌義; Toupet, S.*; Garin, P.*
Fusion Engineering and Design, 86(9-11), p.2674 - 2677, 2011/10
被引用回数：1 パーセンタイル：10.7(Nuclear Science & Technology)IFMIF加速器は2本の同一性能の平行に走るビームラインからなる。各ラインにおいて40MeVm, 125mAのD
ビームを高エネルギービーム輸送部(HEBT)を経て、液体リチウムターゲットへ導き中性子ビームを得る。HEBT出口では20cm
5cmの矩形フラットトップ形状のフットプリントが要求される。特に下流のリチウムターゲット部との取り合い調整,影響の観点から、HEBT出口におけるビームフットプリントの制御性,堅牢さを評価した。HEBTの上流部とHEBT入口でのビーム軸位置のずれを想定した場合、
0.2mm程度がビーム品質の劣化が少なく安定な領域であることがわかった。また、加速エネルギー依存性からは定格の40MeVの加速が得られない場合はビーム品質の劣化は大きく、逆に+1MeV程度の加速が可能な場合は、緩やかな劣化となることがわかった。
岩元 洋介; 福田 光宏*; 坂本 幸夫; 民井 淳*; 畑中 吉治*; 高久 圭二*; 永山 啓一*; 浅井 弘彰*; 杉本 憲治*; 梨山 勇*
Nuclear Technology, 173(2), p.210 - 217, 2011/02
被引用回数：30 パーセンタイル：89.62(Nuclear Science & Technology)大阪大学核物理研究センター(RCNP)の392MeV陽子による6.5cm厚さのタングステンターゲットでの核破砕反応を利用した30度白色中性子ビームラインが、1MeVから300MeVの中性子エネルギー領域における半導体シングルイベント効果(SEE)の試験を行う場として特徴づけられた。飛行時間法により得られた中性子スペクトルは、宇宙線起因の中性子の地表面におけるエネルギースペクトルとよく似ていること、RCNPの中性子強度は地表面の中性子強度の約1.510
倍であることがわかった。また、300MeV以下の中性子強度とスペクトルは、米国ロスアラモス国立研究所の武器中性子研究施設(WNR)におけるそれとほぼ同じであり、PHITSコードによる中性子強度に関する計算結果はファクター2以内で一致した。RCNPのパルスあたりの中性子密度は、WNRのそれの約500倍ほど小さいが、シングルイベントの一時電流のパイルアップ確率や多重ビット反転の失敗を減少させることができることから、RCNPの中性子ビームは、SEEテストに関して実用的な時間枠の中で意義のある結果を得るのに適している。
杉本 昌義; Garin, P.*; Vermare, C.*; 設楽 弘之; 木村 晴行; 鈴木 寛光; 大平 茂; 奥村 義和; Mosnier, A.*; Facco, A.*; et al.
加速器, 7(2), p.110 - 118, 2010/07
国際核融合材料照射施設(IFMIF)は核融合材料開発のための加速器型中性子源である。2007年6月より始まったIFMIFの工学実証工学設計活動(EVEDA)では40MeV, 125mAの重陽子加速実現のための原型加速器を青森県六ヶ所村に建設中である。原型機は超電導加速器の初段部までをつくり、9MeV, 125mAの運転を実現するのが目標である。その主な技術仕様や大電流加速器の課題を述べるとともに、原型機運転において期待される成果を概説する。
岡本 宏巳*; 杉本 寛*; 百合 庸介; 池上 将弘*; Wei, J.*
Proceedings of 10th International Computational Accelerator Physics Conference (ICAP 2009) (Internet), p.151 - 156, 2009/08
An ultimate goal in accelerator physics is to produce a "zero-emittance" beam, which is equivalent to making the beam temperature the absolute zero in the center-of-mass frame. At this limit, if somehow reached, the beam is Coulomb crystallized. Schiffer and co-workers first applied the molecular dynamics (MD) technique to study the fundamental features of various Coulomb crystals. Their pioneering work was later generalized by Wei et al. who explicitly incorporated discrete alternating-gradient lattice structures into MD simulations. This talk summarizes recent numerical efforts made to clarify the dynamic behavior of ultra-cold and crystalline ion beams. The MD modeling of beam crystallization in a storage ring is outlined, including how one can approach the ultra-low emittance limit. Several possible methods are described of cooling an ion beam with radiation pressure (the Doppler laser cooling).
牛草 健吉; 関 昌弘; 二宮 博正; 乗松 孝好*; 鎌田 裕; 森 雅博; 奥野 清; 柴沼 清; 井上 多加志; 坂本 慶司; et al.
原子力ハンドブック, p.906 - 1029, 2007/11
原子力ハンドブックの第VIII章核融合の研究開発において、核融合炉の概念,炉心プラズマ物理と炉心制御技術,国際熱核融合実験炉(ITER)計画,核融合ブランケット技術,核融合燃料循環処理技術,核融合炉用材料技術,核融合動力炉概念とシステム工学課題について、研究の現状を解説する。
川合 將義*; 古坂 道弘*; 菊地 賢司; 栗下 裕明*; 渡辺 龍三*; Li, J.*; 杉本 克久*; 山村 力*; 平岡 裕*; 阿部 勝憲*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 318, p.35 - 55, 2003/05
将来の核破砕施設で使用可能な、MW級の中性子源固体タングステンターゲットの開発を行った。Wを腐食から守るため、3つのコーテング技術を研究した。HIP,ろう付け,メッキである。HIP法は前報で最適化した条件が接合力の観点からも言えるかどうかを微小押し込み試験法で調べた。その結果、接合部からの亀裂発生荷重が最も高いことが証明され、確かに最適化条件であることを再確認した。たの2つの方法は、基礎的な技術としてターゲット製作に応用可能であることを示した。コーテングが無い場合のWのエロジョンを流水下で調べた。高速度ではエロージョンが発生しやすい。固体ターゲットの設計では、スラブ型と棒型を設計した。1MWターゲットの中性子特性に関する限り、固体ターゲットのほうが、水銀より優る。
関 昌弘; 山西 敏彦; 洲 亘; 西 正孝; 秦野 歳久; 秋場 真人; 竹内 浩; 中村 和幸; 杉本 昌義; 芝 清之; et al.
Fusion Science and Technology, 42(1), p.50 - 61, 2002/07
被引用回数：5 パーセンタイル：34.51(Nuclear Science & Technology)原研における核融合炉工学の長期的開発の進展状況を発表する。トリチウム取扱・処理システムにおいては、ITER及び原型炉に必要なシステムの構成要素機器の基盤技術開発が進み、統合システムの1ヶ月にわたる連続運転に成功した。DT炉内で使用された機器の表面からトリチウムを効果的に除去する方法として、波長193nmの紫外線レーザを用いる技術が開発された。ブランケットについてはITER用テスト・ブランケット・モジュール及び原型炉用先進的ブランケットの開発が進んだ。本ブランケットではトリチウム増倍材としてLiTiO
,構造材料として低放射化鋼F82Hを用いている。F82H鋼については、50dpaの中性子照射と摂氏200度から500度の範囲における機械的強度が明らかとなった。さらに原型炉を目指した候補材料に100から200dpaでの中性子照射試験を行うため国際核融合材料照射施設(IFMIF)の研究開発が国際協力により進められた。
Si by infrared multiple photon decomposition of SiF
横山 淳; 大場 弘則; 柴田 猛順; 河西 俊一*; 杉本 俊一*; 石井 武*; 大家 暁雄*; 宮本 佳樹*; 磯村 昌平*; 荒井 重義*
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(4), p.457 - 462, 2002/04
被引用回数：3 パーセンタイル：16.96(Nuclear Science & Technology)六フッ化ニケイ素(SiF)の赤外多光子解離を用いたシリコン同位体分離により高濃縮Siを得た。TEA炭酸ガスレーザーの10P(8)発振線(954.55cm
)の光をセルにつめたSiFにフルエンス1.0J/cm
で照射した。その結果、
Siと
Siは、生成物であるSiF
と白色の粉に濃縮し、Siは分解しないで残ったSiFに濃縮した。99.9%濃縮のSiは、SiFを50%分解することにより得られた。また、SiFを連続的に流し、レーザー照射を行うことで、99.7%濃縮のSiを2.5g/hの生成速度で連続的に生成することが出来た。
Al conductor小泉 徳潔; 東 克典*; 土屋 佳則; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 西島 元; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 礒野 高明; et al.
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.1 - 5, 2001/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.6(Nuclear Science & Technology)13T-46kAステンレスコンジット導体NbAlを開発し、その臨界電流性能を評価した。NbAlは強度が高いために、ステンレスコンジットを使用しても、そこにかかる歪は0.4%以下と評価できる。これによる臨界電流の劣化度は10%と小さい。実験では、サンプル製作の都合上、NbAlに熱歪がかからなかった。本サンプルの臨界電流値には劣化がなく、実際のコイルの導体でも、この測定値より10%程度低い臨界電流値となる。よって、臨界電流値は100kAと予想され、十分な裕度がある。
加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10
被引用回数：17 パーセンタイル：74.75(Nuclear Science & Technology)ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。
