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論文

膨潤圧試験中のベントナイトの膨潤圧変化に与える吸水圧縮挙動の影響

高山 裕介; 佐藤 大介*; 菊池 広人*

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 29(2), p.101 - 111, 2022/12

放射性廃棄物の地層処分施設の緩衝材への利用が検討されているベントナイトの膨潤特性を把握するために実施される膨潤圧試験では、給水開始後の時間経過とともに単調に膨潤圧が増加する場合以外にも、一度増加した後に低下する場合など様々な結果が報告されている。本研究では、複数の異なる初期含水比の供試体を用いて膨潤圧試験を実施し、試験中のX線CT測定により、膨潤圧が単調に増加する場合および一時的に低下する場合における供試体内部の湿潤密度分布の時間変化を把握した。その結果、吸水圧縮挙動の発生の有無やその大小が膨潤圧の経時変化の形状に影響を与えることを明らかにした。具体的には、膨潤圧試験において供試体内部での吸水圧縮による変形量が大きいほど試験途中における膨潤圧の一時的な低下量が大きく、吸水圧縮による変形が生じない場合は単調に増加するものと推測された。

論文

Interfacial ferromagnetism and atomic structures in high-temperature grown Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt/Fe$$_3$$O$$_4$$ epitaxial trilayers

吉川 貴史*; 鈴木 基寛*; Ramos, R.*; Aguirre, M. H.*; 岡林 潤*; 内田 健一*; Lucas, I.*; Anad$'o$n, A.*; 菊池 大介*; Algarabel, P. A.*; et al.

Journal of Applied Physics, 126(14), p.143903_1 - 143903_11, 2019/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:50.44(Physics, Applied)

Induced Pt ferromagnetism in Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt/Fe$$_3$$O$$_4$$ epitaxial trilayer films has been investigated by means of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Pt $$L_{3,2}$$-edges at various temperatures from 300 K to 12 K, including the metal-insulator transition temperature of Fe$$_3$$O$$_4$$ ($$T_mathrm{V}sim 114$$ K). At all the temperatures, we observed clear XMCD signals due to Pt ferromagnetism, the amplitude of which was determined to be 0.39 $$mu_mathrm{B}$$ at 300K and 0.52 $$mu_mathrm{B}$$ at 12 K for the sample with the Pt thickness of $$sim 2$$ nm. Interestingly, these values are comparable to or even greater than those in Pt/3$$d$$-ferromagnetic-metal (Fe, Ni, Co, and Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$) junction systems. The results can be interpreted in terms of a possible Fe interdiffusion into the Pt layer and also possible Fe-Pt alloying due to its high-temperature deposition.

論文

Detection of induced paramagnetic moments in Pt on Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ via X-ray magnetic circular dichroism

吉川 貴史*; 鈴木 基寛*; 岡林 潤*; 内田 健一*; 菊池 大介*; Qiu, Z.*; 齊藤 英治

Physical Review B, 95(21), p.214416_1 - 214416_7, 2017/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:60.82(Materials Science, Multidisciplinary)

Magnetic moments in an ultrathin Pt film on a ferrimagnetic insulator Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_12$$ (YIG) have been investigated at high magnetic fields and low temperatures by means of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). We observed an XMCD signal due to the magnetic moments in a Pt film at the Pt $$L_3$$ and $$L_2$$ edges. By means of the element-specific magnetometry, we found that the XMCD signal at the Pt $$L_3$$ edge gradually increases with increasing the magnetic field even when the field is much greater than the saturation field of YIG. Importantly, the observed XMCD intensity was found to be much greater than the intensity expected from the Pauli paramagnetism of Pt when the Pt film is attached to YIG. These results imply the emergence of induced paramagnetic moments in Pt on YIG and explain the characteristics of the unconventional Hall effect in Pt/YIG systems.

論文

Enhancement of spin-Seebeck effect by inserting ultra-thin Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer

菊池 大介*; 石田 真彦*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Murakami, T.*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 106(8), p.082401_1 - 082401_4, 2015/02

 被引用回数:28 パーセンタイル:74.8(Physics, Applied)

We report the longitudinal spin-Seebeck effects (LSSEs) for Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ (BiYIG) and Pt/BiYIG devices. The LSSE voltage was found to be enhanced by inserting an ultra-thin Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer. This enhancement decays sharply with increasing the Fe$$_70$$Cu$$_30$$ thickness, suggesting that it is not due to bulk phenomena, such as a superposition of conventional thermoelectric effects, but due to interface effects related to the Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer. Combined with control experiments using Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ devices, we conclude that the enhancement of the LSSE voltage in the Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$/BiYIG devices is attributed to the improvement of the spin-mixing conductance at the Pt/BiYIG interfaces.

論文

Generation of spin currents by surface plasmon resonance

内田 健一*; 安立 裕人; 菊池 大介*; 伊藤 俊*; Qiu, Z.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 6, p.5910_1 - 5910_8, 2015/01

 被引用回数:46 パーセンタイル:85.43(Multidisciplinary Sciences)

Surface plasmons, free-electron collective oscillations in metallic nanostructures, provide abundant routes to manipulate light; electron interactions that can localize light energy and alter electromagnetic field distributions at subwavelength scales. The research field of plasmonics thus integrates nano-photonics with electronics. In contrast, electronics is also entering a new era of spintronics, where spin currents play a central role in driving devices. However, plasmonics and spin-current physics have so far been developed independently. Here we report the generation of spin currents by surface plasmon resonance. Using Au nanoparticles embedded in Pt/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ bilayer films, we show that, when the Au nanoparticles fulfill the surface-plasmon-resonance conditions, spin currents are generated across the Pt/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ interface.

論文

Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$

梶原 瑛祐*; 内田 健一*; 菊池 大介*; 安 東秀*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(5), p.052404_1 - 052404_4, 2013/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.83(Physics, Applied)

Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜面内の温度勾配中における熱流によるスピン緩和の変調について調べた。温度勾配の方向によってY$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜の強磁性共鳴の線幅、つまりスピン緩和、は増減すること、また、この変調はY$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜中の熱的に誘起された横スピン波によって生じるスピン移行トルクを原因とすることを明らかにした。それらの実験結果は、Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$に蒸着されたPt薄膜中におけるスピンポンプによって生じるスピン流の大きさはGilbert緩和定数の二乗に反比例し、現象論的なスピンポンプ模型と矛盾しないことを示している。

論文

Applicability examination and evaluation of reactor dismantlement technology in the Fugen; Examination of double tubes cutting by abrasive water jet

中村 保之; 菊池 孝一; 森下 喜嗣; 臼井 龍男*; 大鐘 大介*

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 9 Pages, 2006/07

「ふげん」原子炉本体解体における固有の課題である、2重管構造である圧力管とカランドリア管の解体工法を明確にする必要がある。これら2重管部材は、高放射化したジルコニウム材であるため、公衆への環境影響を考慮すると、機械式切断工法が望ましい。また、工期短縮を図るため、2重管を同時に切断することを考えると、比較的スタンドオフを長くとれる工法が望ましい。以上のことから、切断工法として、アブレイシブウォータジェット工法を選定し、2重管解体への適用性の確認試験を行った。この結果、アブレイシブウォータージェット工法は、炉心部2重管の内側及び外側から同時に切断可能であることや、最厚肉の構造物にも適用可能であることを確認するとともに、研掃材供給量と切断速度の関係や二次廃棄物発生量や性状を明らかにした。

口頭

「ふげん」原子炉本体解体技術の適用性検討評価; アブレイシブウォータジェットによる2重管模擬材切断試験,1

中村 保之; 菊池 孝一; 森下 喜嗣; 大鐘 大介*; 臼井 龍男*

no journal, , 

新型転換炉ふげん発電所(以下「ふげん」と略す)の原子炉本体解体技術を検討する中で、逐次解体を想定した場合に「ふげん」固有の課題である圧力管とカランドリア管の2重管構造(以下、2重管と略す)解体へのアブレイシブウォータージェットの適用性を確認するため、2重管模擬材切断試験を行い、切断データを取得した。

口頭

「ふげん」原子炉本体解体技術の適用性検討評価アブレイシブウォータージェットによる2重管模擬材切断試験,2

中村 保之; 森下 喜嗣; 菊池 孝一; 臼井 龍男*; 大鐘 大介*

no journal, , 

「ふげん」原子炉本体固有の課題である原子炉内部に組み込まれている224本の圧力管・カランドリア管の2重管の解体工法を明らかにしていく必要がある。この2重管は切断実績の少ないジルコニウム合金材であり、また高放射化部材であることから、解体雰囲気等への影響を考慮すると機械式切断が好ましい。また、工期短縮を考慮し、これら2重管を同時に切断することを考えると、スタンドオフを比較的長くとれる切断方法が望ましい。以上のことから建設工事等で実績があり、開発規模が比較的小さいアブレイシブウォータージェット(以下、AWJという)を最適な工法の1つと考え、2重管切断への適用性を評価するため最適な切断速度や研掃材供給量等の条件を明らかにする試験を行った。また、切断によって発生する2次廃棄物の回収方法を検討するために、粒度分布等のデータ取得を行った。切断試験の結果、切断速度と最小研掃材供給量の関係が得られるとともに、研掃材供給量を建設工事等で一般的に用いられている量の約半分程度まで減少させても切断可能であることがわかった。この他、炉心構造材中で最も厚い板厚150mmのSUS材も1パスで切断できる能力があることがわかった。

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