Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 石原 隆仙; 小川 大輝; 箱岩 寛晶; 渡部 豪; 西山 成哲; 横山 立憲; 小形 学; et al.
JAEA-Research 2023-005, 78 Pages, 2023/10
JAEA-Research-2023-005.pdf:6.51MB
本報告書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度
令和10年度)における令和4年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第4期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を進めている。本報告書では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について取りまとめた。
Fe
intermetallic compoundCao, Y.*; Zhou, H.*; Khmelevskyi, S.*; Lin, K.*; Avdeev, M.*; Wang, C.-W.*; Wang, B.*; Hu, F.*; 加藤 健一*; 服部 高典; et al.
Chemistry of Materials, 35(8), p.3249 - 3255, 2023/04
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Chemistry, Physical)静水圧や化学圧力は、結晶構造を変化させる効率的な刺激であり、材料科学において電気的、磁気的特性のチューニングによく利用されている。しかし、化学圧力は定量化が困難であり、これら両者の定量的な対応関係はまだよくわかっていない。本研究では、負の熱膨張(NTE)を持つ永久磁石の候補である金属間化合物を調べた。放射光X線その場観察により、AlをドープしたHoFeに負の化学圧力があることを明らかにし、単位セル体積の温度・圧力依存性を用いそれを定量的に評価した。また、磁化測定と中性子回折測定を組み合わせることで、磁気秩序に対する化学圧力と静水圧の違いを比較した。興味深いことに、圧力はNTEの抑制と増強を制御するために使用することができた。電子状態計算から、圧力がFermiレベル(EF)に対する主要バンドの上部に影響を与えたことを示しており、これは磁気安定性に影響を与え、それが磁気とNTEを調節する上で重要な役割を果たしていることがわかった。本研究は、圧力の影響を理解し、それを利用して機能性材料の特性を制御する良い例を示している。
Fe
O
/Pt heterostructures家田 淳一; 岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 齊藤 英治
IEEE Transactions on Magnetics, 58(8), p.1301106_1 - 1301106_6, 2022/08
被引用回数：1 パーセンタイル：22.45(Engineering, Electrical & Electronic)スピンゼーベック効果(SSE)に基づくスピン駆動熱電(STE)デバイスと、熱源としての放射性同位元素の組み合わせは、宇宙探査機の電源などの応用における次世代の発電方法としての可能性を秘めている。しかし、スピン熱電デバイスの照射耐性を示す利用可能な知識は非常に限られている。重イオンビーム加速器と硬X線光電子分光法(HAXPES)測定を使用した分析を通じて、YFeO/Ptヘテロ構造に基づく典型的なSTEデバイスが高エネルギー重イオンビームの照射に対する耐性を持つことを検証する。使用済み核燃料の表面から放出される核分裂生成物による累積損傷をモデル化した320MeVの金イオンビームを使用し、線量レベルを変えることにより、SSE要素の熱電および磁気特性が
イオン/cm
フルエンスまでのイオン照射線量の影響を受けず、イオントラックがサンプル表面をほぼ完全に覆う約
イオン/cmでSSE信号が消滅することを確認した。さらに、HAXPES測定は、YFeO/Pt界面への影響を理解するために実行した。HAXPES測定は、SSE信号を減少させる化学反応が照射線量の増加とともに強化されることを示唆している。過酷な環境使用に適用できるより優れたSTEデバイスを開発するために、YFeO/Ptで損傷分析の現在の理解を共有したい。
岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 家田 淳一; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics, 128(8), p.083902_1 - 083902_7, 2020/08
被引用回数：3 パーセンタイル：19.49(Physics, Applied)The ion-irradiation tolerance of thermoelectric devices based on the spin Seebeck effect (SSE) was investigated by using 320 MeV gold ion (Au
) beams modeling cumulative damages due to fission products emitted from the surface of spent nuclear fuels. For this purpose, prototypical Pt/YFeO/GdGaO SSE elements were irradiated with varying the dose level at room temperature and measured the SSE voltage of them. We confirmed that the thermoelectric and magnetic properties of the SSE elements are not affected by the ion-irradiation up to ions/cm fluence and that the SSE signal is extinguished around ions/cm, in which the ion tracks almost fully cover the sample surface. We also performed the hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES) measurements to understand the effects at the interface of Pt/YFeO. The HAXPES measurements suggest that the chemical reaction that diminishes the SSE signals is enhanced with the increase of the irradiation dose. The present study demonstrates that SSE-based devices are applicable to thermoelectric generation even in harsh environments for a long time period.
F from 
O
?Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.
Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05
被引用回数：14 パーセンタイル：74.18(Physics, Multidisciplinary)中性子過剰核Fの構造が(
)反応で調査した。
軌道の分光学的因子は1.0
0.3と大きいが、一方で残留核であるOが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、Fのコア核Oは基底状態とは大きく異なり、Oの
軌道に陽子がひとつ加わることでOとFの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。
Fe
O小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 川崎 郁斗; 岡根 哲夫; 山上 浩志; 矢板 毅; 針井 一哉; 家田 淳一; 岡安 悟; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011192_1 - 011192_6, 2020/03
スピンゼーベック効果を示す系として注目されているPt/YFeO(YIG)系に対し、放射光を用いた硬X線光電子分光(HAXPES)により表面及び界面の電子状態測定を行った。本系ではスピンゼーベック効果のほかに特異な性質を示すことが報告されている。例えば、外部磁場が存在しない状況でもホール効果を発現する。この起源として、YIG中のFe
イオンがPt膜に染み出し、磁性を持つ金属間化合物を生成している可能性が提案されている。そこでHAXPESの分析深さを利用し、界面近傍の鉄イオン等の電子状態を測定した。Ptの厚みが2nm, 5nm, 8nm, 10nmの試料を測定したところ、2nmと5nmの試料において鉄イオンの分析を行うことができた。Fe 1s光電子スペクトルからは、鉄イオンが3+のものと金属的な0価に近い2つの状態が存在することが判明し、上記の可能性を支持する結果が得られた。Pt 4fやO 1sスペクトルなども測定しており、詳しい結果は当日報告する。
Pu, 
Pu and 
Pu) in radioactive particles derived from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident五十嵐 淳哉*; Zheng, J.*; Zhang, Z.*; 二宮 和彦*; 佐藤 志彦; 福田 美保*; Ni, Y.*; 青野 辰雄*; 篠原 厚*
Scientific Reports (Internet), 9(1), p.11807_1 - 11807_10, 2019/08
被引用回数：20 パーセンタイル：65.32(Multidisciplinary Sciences)TEPCO福島第一原子力発電所(福島原発)事故によって放射性微粒子が放出された。この粒子の生成過程を解明するために、この粒子中の化学組成に関してこれまで多くの研究が行われてきた。しかし、この粒子中に核燃料由来の放射性物質が含まれているかまで、明らかにされていなかった。そこで、放射化学法とICP-MSを用いて、粒子中のプルトニウム(Pu)の測定を行った。結果、放射性粒子中の
PuとPu濃度範囲は、それぞれ(1.70-7.06)
10
Bqと(4.10-8.10)10
Bqであった。Pu/PuとPu/Puの同位体原子比は、ORIGENコードを用いたシミュレーションの結果やこれまでに福島原発事故後に様々な環境試料の測定結果の範囲にあった。また土壌中の放射性微粒子(SP)は、
Cs/
Cs放射能比等から2と3号機由来の粒子と特定できたが、Puは検出されなかった。ダスト中の放射性微粒子(DP)は、Cs/Cs放射能比から福島原発1号機由来と特定でき、さらにDP3粒子中2粒子からPuが検出され、これは福島原発事故由来のPuであった。
Cs activity concentrations in sediment collected off the coast of Fukushima Prefecture in 2013-2015福田 美保*; 青野 辰雄*; 山崎 慎之介*; 石丸 隆*; 神田 譲太*; 西川 淳*; 乙坂 重嘉
Geochemical Journal, 52(2), p.201 - 209, 2018/00
被引用回数：3 パーセンタイル：16.65(Geochemistry & Geophysics)福島県沿岸における海底堆積物中の放射性セシウムの最近の挙動を明らかにするため、2013年から2015年にかけて、同海域の12観測点において堆積物中の放射性セシウムの水平、鉛直分布を調査した。表層堆積物(0-3cm)では、水深100m付近の観測点で比較的高いCs濃度が観測された。これらの観測点では粒径が小さく、有機物を多く含む堆積物が支配的であったことから、堆積物表層におけるCs分布は、堆積物粒子の移動性を反映すると推測された。福島第一原子力発電所東方の一部の観測点では、2014年の観測において、中層(5-16cm層)に高いCs濃度が見られた。この比較的高いCs濃度は、堆積物の粒径との間に有意な関係は示さなかった。また、このようなCsの局所的な分布は、2015年には見られなかった。上記の結果から、堆積物中のCsの分布は、表層付近での堆積物粒子の水平輸送ばかりでなく、中層にかけての鉛直混合によって決定づけられていることがわかった。
福田 美保*; 青野 辰雄*; 山崎 慎之介*; 西川 淳*; 乙坂 重嘉; 石丸 隆*; 神田 譲太*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 311(2), p.1479 - 1484, 2017/02
被引用回数：6 パーセンタイル：51.46(Chemistry, Analytical)福島第一原子力発電所(福島第一原発)近傍における海水中の放射性セシウム分布の決定要因を明らかにするため、2013年から2015年にかけて福島第一原発から10km圏内の7観測点で得られた海水中のCs濃度と、海水の特性(塩分、水温、ポテンシャル密度)との関係についてまとめた。海水中のCs濃度は原発近傍で高く、また比較的低密度の海水で高かった。この結果から、河川水や福島第一原発港湾内からの海水の流入が、局所的に高いCs濃度の増加をもたらしたと推測される。なお、これらの比較的高いCs濃度を持つ海水は、より低密度の海水の下層へと貫入することにより、水深2050m付近まで運ばれる場合があることが明らかになった。
甲斐 健師; 徳久 淳師*; 森林 健悟; 福田 祐仁; 河野 秀俊; 郷 信広*
Journal of the Physical Society of Japan, 83(9), p.094301_1 - 094301_5, 2014/09
被引用回数：1 パーセンタイル：11.67(Physics, Multidisciplinary)X線自由電子レーザー(XFEL)を利用した新たな単分子立体構造解析法が注目されており、この手法を実現するための最適条件の解明が期待されている。しかし、この手法では高強度のレーザーを使用するために、生じる分子の損傷が問題となる。本研究では単分子の損傷を考慮した上で、XFEL照射により得られる単分子の回折イメージング強度を様々な照射条件下において計算し、単分子立体構造解析を実現するために必要な照射条件について検討した。照射条件としてXFELの強度,エネルギー,パルス幅及び標的サイズをパラメータとし、標的を球状クラスターとした計算コードの開発を行った。本研究の成果により、XFEL照射による単分子の回折イメージング強度は入射X線のエネルギーが増加するとわずかに増加し、単分子の半径が400オングストローム以上になると照射強度に概ね比例することが分かった。XFEL照射条件を強度310
photons/mm
、パルス幅1fs、エネルギー15.5keV、及び標的半径500オングストローム以上であると、単分子立体構造解析を行うための十分な回折イメージング強度が得られ、最適条件の存在が示された。
Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; 砂原 淳*; 守田 利昌; 錦野 将元; 影山 慶*; 長友 英夫*; 西原 功修; 匂坂 明人; 小瀧 秀行; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 745, p.150 - 163, 2014/05
被引用回数：45 パーセンタイル：96.33(Instruments & Instrumentation)When a finite contrast petawatt laser pulse irradiates a micron-thick foil, a prepulse creates a preplasma, where an ultrashort relativistically strong portion of the laser pulse acquires higher intensity due to relativistic self-focusing and undergoes fast depletion transferring energy to fast electrons. If the preplasma thickness is optimal, the main pulse can reach the target generating fast ions more efficiently than an ideal, infinite contrast, laser pulse. The optimal conditions for hundreds of MeV ion acceleration are found with accompanying effects important for diagnostics, including high-order harmonics generation.
土居 篤典*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; 奥山 大輔*; 田口 康二郎*; 有馬 孝尚*; Baron, A. Q. R.*; 十倉 好紀*
Physical Review B, 90(8), p.081109_1 - 081109_4, 2014/01
被引用回数：17 パーセンタイル：58.39(Materials Science, Multidisciplinary)The phonon dynamics of spin-state crossover for perovskite LaCoO was investigated using infrared and inelastic X-ray spectroscopy. We observed that the Co-O bond stretching phonons couples to the thermally excited spin-state. The momentum dispersion of the optical mode is anomalously dispersionless (less than 3 meV), and this supports the spin-state disproportionation scenario. The steep enhancement of spin-state fluctuation compared to the charge gap suggests the density dependent spin state disproportionation; a simple low spin (LS)/high spin (HS)- or LS/intermediate spin (IS)-state disproportionation is realized at the initial stage with dilute HS- (or IS-) state density, while the complex spin-state disproportionation involving all of the LS-, IS- and HS-state is formed when the density of HS- (or IS-) state is enhanced.
桐山 博光; 下村 拓也; 森 道昭; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; et al.
Applied Sciences (Internet), 3(1), p.214 - 250, 2013/03
被引用回数：15 パーセンタイル：50(Chemistry, Multidisciplinary)ペタワット級超高強度レーザーの利用研究に向けてのレーザー高度化技術開発として、原子力機構で開発を進めている高度に時間・空間制御されたペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の紹介を、招待論文(Invited paper)として行う。また、本レーザーシステムにより創出された粒子加速、高輝度X線発生などの研究成果についても報告を行う。
Ba
MnO酒井 英明*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; Bahramy, M. S.*; 奥山 大輔*; 有田 亮太郎*; 有馬 孝尚*; Baron, A. Q. R.*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*
Physical Review B, 86(10), p.104407_1 - 104407_11, 2012/09
被引用回数：30 パーセンタイル：74.69(Materials Science, Multidisciplinary)Infrared optical and inelastic X-ray scattering spectra have been systematically investigated in combination with first-principles calculations for paraelectric and antiferromagnetic perovskite SrBaMnO single crystals, which are close to a ferroelectric transition arising from off-center displacement of magnetic Mn
ions. One optical phonon rapidly softens toward zero frequency at room temperature with increasing 
. This soft-mode behavior is also reproduced by the first-principles calculations, from which we have predicted the vibration mode of all the optical phonons. Below the antiferromagnetic-transition temperature, the soft mode hardens with decreasing temperature and then resoftens toward the lowest temperature.
田口 康二郎*; 酒井 英明*; 奥山 大輔*; 石渡 晋太郎*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; 橋爪 大輔*; 賀川 史敬*; 高橋 陽太郎*; 島野 亮*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 407(11), p.1685 - 1688, 2012/06
被引用回数：5 パーセンタイル：23.98(Physics, Condensed Matter)Perovskite-type manganites exhibit various interesting phenomena arising from complex interplay among spin, charge, orbital, and lattice degrees of freedom. As the respective examples, perovskite-type YMnO and SrBaMnO are discussed. In the YMnO, the ferroelectric lattice distortion associated with the 
-type spin order is observed for the first time. Displacement-type ferroelectricity with off-center magnetic ions is discovered for Sr
BaMnO, which shows both large polarization value and strong coupling between ferroelectricity and magnetism.
瀧澤 健太郎*; 掛橋 和幸*; 福田 敏昭*; Kida, Toru*; 沢 和弘; 角田 淳弥; 加藤 雄大*; Snead, L. L.*
Ceramic Materials for Energy Applications; Ceramic Engineering and Science Proceedings, Vol.32, No.9, p.13 - 19, 2011/11
高強度を有する微粒等方性黒鉛は、HTGR及びVHTR黒鉛構造物の有力な材料である。黒鉛構造物の寿命は、おもに照射後の残留応力で決まる。そのため、より高強度な原子炉級黒鉛の開発し設計に裕度を与えることで、黒鉛構造物の寿命延長が可能になるばかりではなく、経済性も大きく向上する。東海カーボンでは、30MPa以上の引張強度を有するG347S及びG458S黒鉛を対象にして、VHTR黒鉛構造物のため新たな原子炉級黒鉛の開発を始めた。照射は、オークリッジ国立研究所の高中性子束アイソトープ原子炉を用い、照射量は30dpa、照射温度は300-900
Cであり、照射後試験として寸法変化、弾性率、熱膨張率等の測定を予定している。また、日本原子力研究開発機構と共同で未照射材及び照射材の特性評価を行う予定である。ここでは、G347SとG458SのR&D計画を紹介するとともに、特性評価の結果及び照射試験計画を示す。
白井 更知; 稲野 昌利; 福田 一仁; 小坂 一郎; 山中 淳至
JAEA-Research 2011-005, 95 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2011-005.pdf:2.46MB
東海再処理施設では集合体あたりの初期ウラン濃縮度最高4.2%,燃焼度最高55,000MWD/tの軽水炉低濃縮ウラン燃料,新型転換炉原型炉ふげんで照射されたふげん照射燃料(照射用36本燃料,照射用セグメント燃料,照射用ガドリニア燃料)を用いた再処理試験を計画している。一方、東海再処理施設は初期ウラン濃縮度を4%として臨界安全設計を行っている。このため初期ウラン濃縮度4.2%の軽水炉低濃縮ウラン燃料及びふげん照射燃料について臨界安全評価を行い、臨界安全であることを確認した。
白井 更知; 稲野 昌利; 福田 一仁; 小坂 一郎; 山中 淳至
JAEA-Research 2011-004, 60 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2011-004.pdf:1.79MB
東海再処理施設では燃焼度55,000MWD/tまでの軽水炉低濃縮ウラン燃料及び新型転換炉原型炉ふげんの照射燃料(MOX燃料)を用いた再処理試験を計画している。この再処理試験の実施に際しての安全性の確認は、施設内に存在する放射能量(内蔵放射能量)に基づき実施している。本報告では燃焼度55,000MWD/tまでの軽水炉低濃縮ウラン燃料及び新型転換炉原型炉ふげんの照射燃料(照射用36本燃料,照射用セグメント燃料,照射用ガドリニア燃料)を対象として安全性の確認に用いるために設定した内蔵放射能量について、計算に用いた方法・計算コード,核データライブラリ及びその計算条件について結果とともに整理し、さらに東海再処理施設の設計に用いられている軽水炉基準燃料との内蔵放射能量等を比較した。
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：89.69(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。
竹永 秀信; 小川 雄一*; 滝塚 知典; 矢木 雅敏*; 山田 弘司*; 坂本 宜照; 東井 和夫*; 福田 武司*; 福山 淳*; 藤田 隆明; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 84(7), p.465 - 467, 2008/07
2008年の春季に、ITPAに関する5つの会合が開催された。「閉じ込めデータベースとモデリング」と「輸送物理」の2会合は、オークリッジ国立研究所で行われ、グループ間の合同会合も多数開かれた。「MHD」の会合は日本原子力研究開発機構の那珂核融合研究所で開催され、日本側参加者は30名を超えた。「周辺及びペデスタルの物理」の会合は、サンディエゴのジェネラルアトミックス社で行われた。「定常運転」の会合は、ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学で行われた。次回会合は、「輸送物理」「閉じ込めデータベースとモデリング」と「周辺及びペデスタルの物理」が合同で2008年10月20-23日(「周辺及びペデスタルの物理」は10月20-22日)にイタリアのミラノで、「MHD」と「定常運転」が合同で2008年10月20-22日にスイスのローザンヌにて開催される予定である。
