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論文

Thermophysical properties of molten (Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)$$_{0.95}$$-(SiO$$_{2}$$)$$_{0.05}$$ measured by aerodynamic levitation

近藤 俊樹; 戸田 太郎*; 竹内 淳一*; 菊地 晋; Kargl, F.*; 牟田 浩明*; 大石 佑治*

High Temperatures-High Pressures, 52(3-4), p.307 - 321, 2023/06

https://doi.org/10.32908/hthp.v52.1405
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Thermodynamics)

原子炉のシビアアクシデントを評価する手法や数値シミュレーションを確立するためには、関連する溶融物の高温物性、特に流動性の取得が不可欠である。本試験ではシビアアクシデントの初期段階で、原子炉の主構成材である鋼材の酸化物と基盤であるコンクリートの主成分であるSiO$$_{2}$$の接触により生じると考えられる代表組成の、(Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)$$_{0.95}$$-(SiO$$_{2}$$)$$_{0.05}$$混合物の密度や粘度などの熱物性を取得した。その結果、(Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)$$_{0.95}$$-(SiO$$_{2}$$)$$_{0.05}$$混合物の物性値は、以前の研究で得られたFe$$_{2}$$O$$_{3}$$の物性値とほぼ同じであり、微量のSiO$$_{2}$$(約5mol.%)は、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$の流動性に大きな影響を与えないと結論付けることができた。

論文

Thermal stability of non-collinear antiferromagnetic Mn$$_3$$Sn nanodot

佐藤 佑磨*; 竹内 祐太郎*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*

Applied Physics Letters, 122(12), p.122404_1 - 122404_5, 2023/03

https://doi.org/10.1063/5.0135709
 被引用回数：2 パーセンタイル：49.29(Physics, Applied)

$$D0_{19}$$-Mn$$_3$$Sn, an antiferromagnet having a non-collinear spin structure in a kagome lattice, has attracted great attention owing to various intriguing properties such as large anomalous Hall effect. Stability of magnetic state against thermal fluctuation, characterized in general by the thermal stability factor $$Delta$$, has been well studied in ferromagnetic systems but not for antiferromagnets. Here we study $$Delta$$ of the antiferromagnetic Mn$$_3$$Sn nanodots as a function of their diameter $$D$$. To obtain $$Delta$$, we measure the switching probability as a function of pulse-field amplitude and analyze the results based on a model developed by accounting for two and six-fold magnetic anisotropies in the kagome plane. We observe no significant change in $$Delta$$ down to $$D = 300$$ nm below which it decreases with $$D$$. The obtained $$D$$ dependence is well explained by a single-domain and nucleation-mediated reversal models. These findings provide a basis to understand the thermal fluctuation and reversal mechanism of antiferromagnets for device application.

論文

Thermophysical properties of molten FeO$$_{1.5}$$, (FeO$$_{1.5}$$)$$_{0.86}$$-(ZrO$$_{2}$$)$$_{0.14}$$ and (FeO$$_{1.5}$$)$$_{0.86}$$-(UO$$_{2}$$)$$_{0.14}$$

近藤 俊樹; 戸田 太郎*; 竹内 淳一*; Kargl, F.*; 菊地 晋; 牟田 浩明*; 大石 佑治*

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1139 - 1148, 2022/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2022.2032445
 被引用回数：1 パーセンタイル：29.26(Nuclear Science & Technology)

原子炉の過酷事故時の対策として、酸化鉄(FeO$$_{1.5}$$)を犠牲材として用いることにより炉心溶融物の流動性を維持し、コアキャッチャーへと効率的に導く効果が期待されている。また、過酷事故時に原子炉構成材である鉄が酸化される可能性があるため、この酸化物の性質は事故時の挙動解明のためにも重要である。一方で、高温融体、特に高温酸化物融体の物性はその高温反応性のために知見がほとんどないのが現状であり、溶融後の酸化鉄が犠牲材として適した物性を有しているのかは不明であった。本研究では、ガス浮遊法測定装置を用いてFeO$$_{1.5}$$, (FeO$$_{1.5}$$)$$_{0.86}$$-(ZrO$$_{2}$$)$$_{0.14}$$ならびに(FeO$$_{1.5}$$)$$_{0.86}$$-(UO$$_{2}$$)$$_{0.14}$$の密度と粘性を評価し、FeO$$_{1.5}$$の添加によって炉心溶融物の融点が低下すること、また、流動性が低い温度でも維持されることを明らかにした。

論文

Observation of domain structure in non-collinear antiferromagnetic Mn$$_3$$Sn thin films by magneto-optical Kerr effect

内村 友宏*; Yoon, J.-Y.*; 佐藤 佑磨*; 竹内 祐太郎*; 金井 駿*; 武智 涼太*; 岸 桂輔*; 山根 結太*; DuttaGupta, S.*; 家田 淳一; et al.

Applied Physics Letters, 120(17), p.172405_1 - 172405_5, 2022/04

https://doi.org/10.1063/5.0089355
 被引用回数：11 パーセンタイル：84.45(Physics, Applied)

We perform a hysteresis-loop measurement and domain imaging for $$(1100)$$-oriented $$D0_{19}$$-Mn$$_{3+x}$$Sn$$_{1-x}$$ $$(-0.11 le x le 0.14)$$ thin films using magneto-optical Kerr effect (MOKE) and compare it with the anomalous Hall effect (AHE) measurement. We obtain a large Kerr rotation angle of 10 mdeg., comparable with bulk single-crystal Mn$$_3$$Sn. The composition $$x$$ dependence of AHE and MOKE shows a similar trend, suggesting the same origin, i.e., the non-vanishing Berry curvature in the momentum space. Magnetic domain observation at the saturated state shows that x dependence of AHE and MOKE is explained by an amount of reversible area that crucially depends on the crystalline structure of the film. Furthermore, in-depth observation of the reversal process reveals that the reversal starts with nucleation of sub-micrometer-scale domains dispersed in the film, followed by a domain expansion, where the domain wall preferentially propagates along the $$[11bar{2}0]$$ direction. Our study provides a basic understanding of the spatial evolution of the reversal of chiral-spin structure in non-collinear antiferromagnetic thin films.

論文

Chiral-spin rotation of non-collinear antiferromagnet by spin-orbit torque

竹内 祐太郎*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 伊藤 隆一*; 陣内 佛霖*; 金井 駿*; 家田 淳一; 深見 俊輔*; 大野 英男*

Nature Materials, 20(10), p.1364 - 1370, 2021/10

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01005-3
 被引用回数：84 パーセンタイル：98.68(Chemistry, Physical)

Electrical manipulation of magnetic materials by current-induced spin torque constitutes the basis of spintronics. Recent studies have demonstrated electrical controls of ferromagnets and collinear antiferromagnets by spin-orbit torque (SOT). Here we show an unconventional response to SOT of a non-collinear antiferromagnet, which has recently attracted great attention owing to large anomalous Hall effect despite vanishingly small net magnetization. In heterostructures with epitaxial non-collinear antiferromagnet Mn$$_3$$Sn, we observe a characteristic fluctuation of Hall resistance, which is attributed to a persistent rotation of chiral-spin structure of Mn$$_3$$Sn driven by SOT. We find that level of the fluctuation that varies with sample size represents the number of magnetic domains of Mn$$_{3}$$Sn. In addition, Mn$$_3$$Sn thickness dependence of critical current reveals that SOT generated by small current density below 20 MA cm$$^{-2}$$ effectively acts on the chiral-spin structure even in thick Mn$$_3$$Sn above 20 nm. The results provide unprecedented pathways of electrical manipulation of magnetic materials, offering new-concept spintronics devices with unconventional functionalities and low-power consumption.

論文

Correlation of anomalous Hall effect with structural parameters and magnetic ordering in Mn$$_{3+x}$$Sn$$_{1-x}$$ thin films

Yoon, J.-Y.*; 竹内 祐太郎*; DuttaGupta, S.*; 山根 結太*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*

AIP Advances (Internet), 11(6), p.065318_1 - 065318_6, 2021/06

https://doi.org/10.1063/5.0043192
 被引用回数：14 パーセンタイル：78.56(Nanoscience & Nanotechnology)

We investigate the relationship between structural parameters, magnetic ordering, and the anomalous Hall effect (AHE) of Mn$$_{3+x}$$Sn$$_{1-x}$$ ($$-0.42 le x le +0.23$$) thin films annealed at various temperature $$T_a$$. The crystal structure changes with $$x$$ and $$T_a$$ and at $$T_a ge 500$$ $$^circ$$C near the stoichiometric composition ($$-0.08 le x le +0.04$$) epitaxial single-phase $$D$$0$$_{19}$$-Mn$$_{3+x}$$Sn$$_{1-x}$$($$10bar{1}0$$) is obtained. At room temperature, a larger AHE is obtained when the single-phase epitaxial Mn$$_3$$Sn with the lattice constant closer to that of bulk is formed. The temperature dependence of the AHE shows different behaviors depending on $$T_a$$ and can be explained by considering the variation of magnetic ordering. A close inspection into the temperature and composition dependence suggests a variation of magnetic phase transition temperature with composition and/or a possible correlation between the AHE and Fermi level position with respect to the Weyl points. Our comprehensive study would provide the basis for utilizing the unique functionalities of non-collinear antiferromagnetic materials.

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

報告書

広域地下水流動研究 年度報告書(平成13年度)

仙波 毅; 大澤 英昭; 後藤 淳一; 藪内 聡; 竹内 真司; 濱 克宏; 松岡 稔幸

JNC TN7410 2002-007, 51 Pages, 2002/10

JNC-TN7410-2002-007.pdf:0.99MB

核燃料サイクル開発機構・東濃地科学センターでは、地層処分技術に関する研究であり、地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究(地層科学研究)を実施している。この研究の一環として、広域における地質環境を把握するための体系的な調査・評価技術の開発を重要な研究課題として、「広域地下水流動研究」を平成4年度から岐阜県土岐市にある東濃鉱山の周辺域を研究開発の場として実施している。これまでに、約10km四方の研究実施領域を対象にリモートセンシング調査、空中物理探査、地上物理探査、地表地質調査、表層水理調査、試錐調査及び地下水長期観測が実施されている。これらの調査研究により、表層地質の分布、土岐花崗岩体の岩相(粒度・鉱物組成)の不均質性などの地質学的情報、岩盤の透水性や地下水の水頭分布などの水理学的情報、花崗岩中における地下水の水質分布などの地球化学的情報が蓄積されている。平成13年度においては、平成12年度に掘削したDH-13号孔を利用した水理試験・地下水採水、並びにリモートセンシング調査で判読されたリニアメントを対象とした高密度電気探査などを実施した。また、表層水理定数観測及び試錐孔を利用した地下水の長期観測を継続した。解析作業としては、瑞浪超深地層研究所用地を対象とした広域地下水流動解析のモデル化・解析実施領域の設定に関する検討に着手した。調査技術開発に関しては、調査に適用された要素技術の評価、並びに調査手法・調査機器の開発・改良を継続した。

報告書

Working Programme for MIU-4 Borehole Investigations

太田 久仁雄; 中野 勝志; Metcalfe, R.; 池田 幸喜; 後藤 淳一; 天野 健治; 竹内 真司; 濱 克宏; 松井 裕哉

JNC TN7410 99-007, 44 Pages, 1999/08

JNC-TN7410-99-007.pdf:2.59MB

None

口頭

疑似ランダム波を使った原位置計測による高精度弾性波測定システムの評価検証

石山 宏二*; 吉野 修*; 引間 亮一*; 松井 裕哉; 尾崎 裕介; 竹内 竜史; 榊原 淳一*; 佐ノ木 哲*; 林 邦彦*

no journal, , 

本研究では、瑞浪超深地層研究所の深度500m研究アクセス南坑道において、超磁歪材震源を利用した高精度弾性波測定システムの原位置試験を実施した。原位置試験では、0.5kHzから20kHzの正弦波および疑似ランダム波を送信波に用い、送信位置から10mから125m離れた計6か所でそれらを受信した。弾性波の速度の低下および減衰率の上昇が観測された位置は、岩級区分が低下する場所と一致したことより、本試験により地質脆弱部が弾性波で捕らえられたと考えられる。他方、可探深度を改善するためには、起震装置の増強が必要である。

口頭

Thermophysical property of molten (Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)$$_{0.95}$$-(SiO$$_{2}$$)$$_{0.05}$$ by aerodynamic levitation

近藤 俊樹; 戸田 太郎*; 竹内 淳一*; 菊地 晋; Kargl, F.*; 牟田 浩明*; 大石 佑治*

no journal, , 

In order to establish the evaluation method for reactor safety under the severe accidental conditions, it is necessary to obtain the physical properties of the molten materials generated during the severe accident. Particularly, the reaction between the melt of stainless steel oxide as the main component of the plant both in light water reactor and fast reactor, and concrete as the base of the plant is an important factor in determining the final location of the molten debris. In addition, the installation of a core catcher is planned as one of the methods to safely terminate a severe accident, and the sacrificial material as a mitigation measure against recriticality is placed in the core catcher to increase the fluidity of the molten material. Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$ is considered to be a promising candidate for this sacrificial material. From the above point of view, we focused on the Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-SiO$$_{2}$$ melt mixture and measured the physical properties of it by using the aerodynamic levitation method.

特許

電子デバイス、その製造方法及びその使用方法

家田 淳一

竹内 祐太朗*; 深見 俊輔*; 山根 結太*; Yoon J.-Y.*; 陣内 佛霖*; 金井 駿*; 大野 英男*

特願 2021-071582  公開特許公報

【課題】 外部磁場が不要であり、比較的大きな読み出し信号の出力が可能な乱数生成素子、メモリ素子として使用することが可能であり、また、出力/入力周波数の可変性を備えた発振/検波素子としても使用することが可能である電子デバイスを提供することを目的とする。 【解決手段】 本体と、入力端子と、出力端子と、を備え、前記本体は、基板上にスピントルク生成層とノンコリニア反強磁性層がこの順、または逆順の積層方向に積層されて構成されるものであり、前記入力端子は、前記スピントルク生成層の積層面と平行な任意の一方向の両端に配置され、前記ノンコリニア反強磁性層は、前記任意の一方向と前記積層方向が成す平面においてノンコリニアな磁気秩序を有することを特徴とする電子デバイス。

特許

電子デバイス、その製造方法及びその使用方法

家田 淳一

竹内 祐太朗*; 深見 俊輔*; 山根 結太*; Yoon J.-Y.*; 陣内 佛霖*; 金井 駿*; 大野 英男*

特願 10-2023-7031229  公開特許公報

外部磁場が不要であり、比較的大きな読み出し信号の出力が可能な乱数生成素子、メモリ素子として使用することが可能であり、また、出力/入力周波数の可変性を備えた発振/検波素子としても使用することが可能である電子デバイスを提供することを目的とする。 本体と、入力端子と、出力端子と、を備え、前記本体は、基板上にスピントルク生成層とノンコリニア反強磁性層がこの順、または逆順の積層方向に積層されて構成されるものであり、前記入力端子は、前記スピントルク生成層の積層面と平行な任意の一方向の両端に配置され、前記ノンコリニア反強磁性層は、前記任意の一方向と前記積層方向が成す平面においてノンコリニアな磁気秩序を有することを特徴とする電子デバイス。

特許

電子デバイス、その製造方法及びその使用方法

家田 淳一

竹内 祐太朗*; 深見 俊輔*; 山根 結太*; Yoon J.-Y.*; 陣内 佛霖*; 金井 駿*; 大野 英男*

特願 202280029040.1  公開特許公報

外部磁場が不要であり、比較的大きな読み出し信号の出力が可能な乱数生成素子、メモリ素子として使用することが可能であり、また、出力/入力周波数の可変性を備えた発振/検波素子としても使用することが可能である電子デバイスを提供することを目的とする。 本体と、入力端子と、出力端子と、を備え、前記本体は、基板上にスピントルク生成層とノンコリニア反強磁性層がこの順、または逆順の積層方向に積層されて構成されるものであり、前記入力端子は、前記スピントルク生成層の積層面と平行な任意の一方向の両端に配置され、前記ノンコリニア反強磁性層は、前記任意の一方向と前記積層方向が成す平面においてノンコリニアな磁気秩序を有することを特徴とする電子デバイス。

特許

電子デバイス、その製造方法及びその使用方法

家田 淳一

竹内 祐太朗*; 深見 俊輔*; 山根 結太*; Yoon J.-Y.*; 陣内 佛霖*; 金井 駿*; 大野 英男*

特願 111110073

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