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山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：6 パーセンタイル：84.97(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
渡邊 成*; 荒木 康史; 小林 浩二*; 小澤 耀弘*; 野村 健太郎*
Journal of the Physical Society of Japan, 91(8), p.083702_1 - 083702_5, 2022/08
被引用回数：3 パーセンタイル：58.88(Physics, Multidisciplinary)本論文では籠目格子上で構成される磁気秩序について、電子系の強束縛ハミルトニアンに基づいて数値計算を行い、電子の充填率及びスピン軌道相互作用の強さに対する依存性を調べる。籠目格子上では電子の充填率によって、強磁性及びノンコリニア反強磁性秩序のいずれも取りうることを示す。これらの磁気秩序は、籠目格子に特有のディラック分散や平坦バンドといったバンド構造に由来するものである。更に、Kane-Mele型やRashba型のスピン軌道相互作用を導入することで、実効的なDzyaloshinskii-Moriya相互作用が誘起され、磁気スパイラルや反強磁性120度構造等のノンコリニアな磁気秩序が安定化されることを示す。本研究によって得られた磁気秩序の相構造に関する知見は、ワイル・ディラック電子を示すような籠目格子の層状物質群における磁気秩序の起源を理解するのに役立つと期待される。
荒木 康史; 渡邊 成*; 野村 健太郎*
Journal of the Physical Society of Japan, 90(9), p.094702_1 - 094702_9, 2021/09
被引用回数：1 パーセンタイル：16.57(Physics, Multidisciplinary)磁性を持つ線ノード半金属はいくつかの化合物で理論的および実験的に確認されているが、一方で、その磁気秩序と電子の性質の間の関係性についての理解は進んでいない。本研究では磁性線ノード半金属のバルク及び境界面における電子の性質を理解することを目的として、トポロジカルディラック半金属(TDSM)に磁性を導入した系を数値的および解析的に取り扱う。TDSMはスピン縮退したディラック点のペアを持つ物質であり、
及び
等が知られている。TDSMの格子模型で電子スピンに結合した磁化を導入してバンド構造を計算することにより、TDSMは磁化の向き及び結合定数に依存して、ワイル半金属または線ノード半金属のいずれかに転移することが示された。これによって得られた磁性線ノード半金属相の電子状態を計算することにより、境界面においては線ノードに対応したドラムヘッド型バンド構造を持つゼロモードが現れることが示された。この境界モードはバルクの整数
トポロジカル数により特徴づけられるものであり、磁壁に局在して現れることが見出された。
紅林 大地*; 荒木 康史; 野村 健太郎*
Journal of the Physical Society of Japan, 90(8), p.084702_1 - 084702_9, 2021/08
被引用回数：8 パーセンタイル：61.42(Physics, Multidisciplinary)本研究では、磁性ワイル半金属において電流および電圧によって誘起されるスピントルクの理論を導出する。磁性ワイル半金属においては、非自明なトポロジーを持つバンド構造に由来して磁化と電子輸送が結合し、スピントロニクスに適した性質を示す。本論文では、磁化構造の勾配および電流に関する摂動展開に基づき、電流によって誘起されるスピントルクを網羅的に導出する。このトルクはスピン軌道トルク及びスピン移行トルクを内包するものである。更に、電圧(電位差)によって誘起されるトルクも微視的に導出し、このトルクがスピンと軸性カレントの対応関係、及びカイラルアノマリーに由来するものであることを示す。
荒木 康史; 三澤 貴宏*; 野村 健太郎*
Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023219_1 - 023219_15, 2021/06
本論文では、トポロジカルディラック半金属(TDSM)表面のギャップレス状態を介した、長距離スピン伝送を理論面から提案する。次世代のスピントロニクス素子の構築のためには、散逸の少ないスピン流を実現することが必要である。主要なスピン流のキャリアは金属中の伝導電子や磁性絶縁体中のスピン波であるが、これらはジュール熱やギルバート緩和により伝播距離が制限される問題がある。本研究ではTDSM(Cd
As
, NaBi等)のスピン・ヘリカルな表面状態が、乱れに対して頑強である性質を用いて、低散逸で長距離のスピン輸送を提案する。2つの磁性絶縁体とTDSMの接合系を考え、一方の磁性体の磁化ダイナミクスにより、TDSM表面を介して他方の磁性体に注入されるスピン流に注目する。表面における輸送理論と、格子模型による実時間発展シミュレーションを併用することにより、TDSM表面を流れるスピン流は準量子化された値をとり、その値は界面の微視的な結合の構造によらないことを示す。さらに、このスピン流は長距離においても乱れに対して強いことを示し、TDSMがスピントロニクス素子へ応用可能な表面状態をもつことを提案する。
荒木 康史; 三澤 貴宏*; 野村 健太郎*
Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023195_1 - 023195_11, 2020/05
We theoretically manifest that the edge of a quantum spin Hall insulator (QSHI), attached to an insulating ferromagnet (FM), can realize a highly efficient spin-to-charge conversion. Based on a one-dimensional QSHI-FM junction, the electron dynamics on the QSHI edge is analyzed, driven by a magnetization dynamics in the FM. Under a large gap opening on the edge from the magnetic exchange coupling, we find that the spin injection into the QSHI edge gets suppressed while the charge current driven on the edge gets maximized, demanded by the band topology of the one-dimensional helical edge states.
野村 勝弘; 谷川 晋一*; 雨宮 浩樹; 安江 健一
JAEA-Data/Code 2016-015, 49 Pages, 2017/03
JAEA-Data-Code-2016-015.pdf:2.88MB
隆起は、侵食と合わさり、生活環境と処分施設との離間距離を短縮させることから、高レベル放射性廃棄物の地層処分を考える上で重要な自然現象である。これまで日本列島の過去十数万年間の隆起量は、海成段丘や河成段丘などを指標に取得されてきた。本資料では、過去十数万年間の隆起量に関連する情報として、位置座標、比高、比高の指標、指標の形成時期、比高の形成期間、隆起速度などを既存文献に基づいて抽出し、表形式で整理した。これらの情報は、隆起・沈降に関する調査技術の高度化・体系化や日本列島における大局的な地形発達の検討の基礎的な情報の一つになると考えられる。
塩見 雄毅*; 野村 健太郎*; 梶原 瑛祐*; 江藤 数馬*; Novak, M.*; 瀬川 耕司*; 安藤 陽一*; 齊藤 英治
Physical Review Letters, 113(19), p.196601_1 - 196601_5, 2014/11
被引用回数：272 パーセンタイル：99.03(Physics, Multidisciplinary)We report successful spin injection into the surface states of topological insulators by using a spin pumping technique. By measuring the voltage that shows up across the samples as a result of spin pumping, we demonstrate that a spin-electricity conversion effect takes place in the surface states of bulk-insulating topological insulators Bi
Sb
Te
Se
and Sn-doped Bi
TeSe. In this process, the injected spins are converted into a charge current along the Hall direction due to the spin-momentum locking on the surface state.
山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.
Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01
被引用回数：51 パーセンタイル：71.25(Biochemistry & Molecular Biology)ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。
長谷川 豪志; 野村 昌弘; Schnase, A.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 吉井 正人*; 大森 千広*; 原 圭吾*; 戸田 信*; 高木 昭*; et al.
Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.457 - 459, 2006/00
J-PARC RF空胴では、高電圧運転のため従来のフェライト磁性体コアから金属磁性体(MA)コアの空胴を採用している。また、空胴のQ値を自由に調整する手法としてカットコアの技術を用いている。コアのカット法としてこれまでは、高圧力水を用いたWater Jet(WJ)法,砥石を用いた切断法を行ってきた。しかし、WJ法では切断面の粗さや切断面の層間短絡が原因でRFを印可したときにギャップ近傍に局所的な発熱が観測された。また、砥石切断では、切断面の表面処理にエッチング工程が含まれるために、そこに残留する酸が表面酸化の問題になっていた。そこで、新しい手法として導入したのが、細かなダイヤモンド粉末を用いた研磨法である。この手法の利点は、製造過程でオイルや酸を用いないため残留物によるリスクがないことである。この手法は、WJで切断した切断面を研磨する手法であるが、MAコアの層間絶縁の善し悪しは、研磨量と仕上げ面の状態に因っている。現在、ダイヤモンド研磨したコアは空胴に組み込み、長時間の検証試験を開始した。
冨安 博*; 野村 光生; 山崎 斉; 林原 健一
JNC TY6400 2004-004, 18 Pages, 2004/07
JNC-TY6400-2004-004.pdf:0.65MB
本研究は、ウランを含むNaFおよびCaF2廃棄物(以後NaFおおびCaF2廃棄物と呼ぶ)から二次廃棄物を作ることなくウランを回収する技術を開発することを目的として始められた。ウランの回収は完全で、最終的に回収したNaFおよびCaF2を再利用するものとする。この目的を達成するため、先ず、超臨界CO2を用いる方法を試みた。抽出剤としては、TBPが一般的であるが、二次廃棄物を作らないことの前提があるため、TBPに代わる抽出剤の使用を検討した。TBPには必ずりん廃棄物の問題が生じるからである。様々な抽出剤の中でも、超臨界CO2への溶解度、ウランに対する選択性等を考慮してアセチルアセトンを使用することにした。実験の結果、アセチルアセトンがTBPよりも強い配位能力を有することが分かった。超臨界二酸化炭素とアセチルアセトンによる混合流体を用い、硝酸ウラニル中からウランの回収が可能であることを確認した。実際に、アセチルアセトンを含む超臨界CO2を用い、NaF廃棄物からウランを回収する実験を試みた。その結果、ウランの一部は溶媒中に回収されたが、大部分は廃棄物中に留まった。これは、ウランがフッ化物と強く結合し、しかもNaFの内部に侵透しているため、表面の洗浄では完全なウラン回収は不可能であることを意味する。そこで、ウランを完全に回収することを目指し、以下に示す新たな実験を試みた。最初に、廃棄物を熱湯水に溶解する。この水溶液にNaOHを加え、ウランを加水分解種の沈殿として分離した。この操作によりウランを99.9%以上回収することができる。ウラン分離後、溶液に少量のエタノールを加える。この操作によりNaFを粉末として回収した。結論として、NaFおよびCaF2廃棄物では、ウランはフッ化物と強力に結合しているため、超臨界二酸化炭素を用いた乾式回収は極めて困難である。しかし、廃棄物を一旦熱湯に溶解する湿式処理により、ウランをほぼ完全に回収し、NaFも純粋な粉末として高収率で回収することができた。この際、回収したウランは加水分解種として水分を含んでいるが、これを水あるいはエタノールに分散させ、溶液を超臨界状態にすると、ウランは、それぞれ、U3O8あるいはUO2として安定化させることができる。
相原 雅彦*; 楊井 慎二郎*; 嶋崎 洋平*; 野村 光生; 山崎 斉; 林原 健一
JNC TY6400 2004-003, 93 Pages, 2004/07
JNC-TY6400-2004-003.pdf:2.19MB
核燃料サイクルを安全に運転していくためには放射性廃棄物のあたらしい処理法や廃棄法が開発されなければならない。超臨界二酸化炭素抽出法は低レベル固体放射性廃棄物中のウラン回収技術として注目されている。本報告書では、超臨界プロセスから排出される高圧の二酸化炭素の回収と再利用するシステムにおいて、酸化カルシウムの炭酸化反応と炭酸カルシウムの脱炭酸化反応の利用を提案する。酸化カルシウム吸収剤による高圧二酸化炭素の繰り返し反応実験を行い、反応速度解析、反応固体の固体分析、反応の数値解析、回収.再利用プロセスの評価がなされた。炭酸化反応は約2MPaで最も速く、5回の繰り返し反応に関しても0.4程度で安定していた。 酸化カルシウム吸収剤は1.10
m程度の粒子から構成され、さらにそれらの粒子はサブミクロンオーダーの微粒子の集合体となっていることがわかった。その集合体の空隙は炭酸化反応で閉塞が起こり、反応性に影響を及ぼしていることがわかった。 反応解析データより本回収.再利用システムの二酸化炭素回収熱原単位を試算した。
都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10
被引用回数：39 パーセンタイル：74.23(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化
が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。
の溶解挙動評価試験佐野 雄一; 新井 健太郎*; 桜井 孝二*; 柴田 淳広; 野村 和則; 青嶋 厚*
JNC TN8400 2000-032, 98 Pages, 2000/12
JNC-TN8400-2000-032.pdf:1.94MB
再処理プロセスへの晶析工程の導入時に必要となる高濃度U溶液の調製、さらにはその際の有効な手法の一つである粉体化燃料を対称とした溶解に関連し、U濃度が最大800g/Lまでの領域におけるUO2粉末の溶解挙動を明らかとすることを目的として、溶解挙動に及ぼす最終U濃度、溶解温度、初期硝酸濃度、粉末粒径及び燃料形態の影響について評価を行った。また、得られた結果をもとに高濃度溶解時における照射済MOX燃料の溶解挙動について評価を行い、晶析工程への高HM濃度溶液供給の可能性について検討を行った。試験の結果、最終U濃度、粉末粒径の増大及び溶解温度、初期硝酸濃度の減少に伴う溶解性の低下が認められた。さらに、UO粉末及びUOペレットの高濃度溶解時においても、最終U濃度が溶解度に対して十分低い(U濃度/溶解度 
約0.8)溶解条件下では、fragmentationモデルに基づいた既報の評価式によりその溶解挙動の予測が可能であることを確認した。晶析工程への高HM濃度溶液(500g/L
)供給の可能性については、従来の燃料剪断片を用いた溶解では、高HM濃度の溶液を得ることが困難(溶解時間が大幅に増加する)であるが、燃料を粉体化することにより速やかに高HM濃度溶液を得ることができるとの見通しを得た。粉体化した燃料の溶解時に懸念される溶解初期のオフガスの急激な発生は溶解条件を考慮することによりある程度回避できるものと考えられ、今後オスガス処理工程の最大処理能力を踏まえた上で溶解条件の最適化を進めることが重要となる。
杉川 進; 梅田 幹; 石仙 順也; 中崎 正人; 白橋 浩一; 松村 達郎; 田村 裕*; 河合 正雄*; 辻 健一*; 館盛 勝一; et al.
JAERI-Tech 97-007, 86 Pages, 1997/03
本報告書は燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)の定常臨界実験装置(STACY)及び過渡臨界実験装置(TRACY)で使用する溶液燃料の調製を行うことを目的とした核燃料調製設備について述べたものであり、酸化物燃料の溶解系、溶液燃料の調整系、精製系、酸回収系、溶液燃料貯蔵系等の設備に関して、工程設計条件、主要機器の設計諸元を示すとともに、臨界、火災・爆発等の安全設計についての考え方をまとめたものである。
仁科 浩二郎*; 小林 岩夫*; 三好 慶典; 須崎 武則; 奥野 浩; 野村 靖; 三竹 晋*; 板垣 正文; 外池 幸太郎; 角谷 浩享*; et al.
日本原子力学会誌, 38(4), p.262 - 271, 1996/00
第5回臨界安全性国際会議ICNC'95が1995年9月に米国アルバカーキにて開催された。参加者は17ヶ国から計約300名、発表は約150件あった。今回の会議では、これまではよく知られていなかった旧ソ連の臨界実験施設、臨界安全研究のほか、臨界事故について初めて報告された。そのほか、燃焼度クレジット、動特性解析などで地道な研究の進歩が見られた。本稿では、このようなICNC'95での発表を通じて臨界安全性研究の現状を解説する。
奥野 浩; 小室 雄一; 中島 健; 野村 靖; 内藤 俶孝; 仁科 浩二郎*; 西堀 俊雄*; 松本 忠邦*; 三好 慶典; 高井 克昭*; et al.
JAERI-Tech 95-048, 168 Pages, 1995/10
昭和63年に科学技術庁編として刊行された「臨界安全ハンドブック」の見直しの準備作業を同年度から進めてきた。その結果を臨界安全ハンドブックの改訂準備資料としてここにまとめて公開する。内容としては、「評価対象のモデル化」及び「安全解析評価の方法」を重点的に補充し、ハンドブックには記載されなかった「化学プロセスの臨界安全」、「臨界事故とその評価方法」及び「臨界警報装置の設計・設置の考え方」について新しく記載した。
奥野 浩; 小室 雄一; 中島 健; 野村 靖; 内藤 俶孝
ICNC 95: 5th Int. Conf. on Nuclear Criticality Safety, Vol. I, 0, p.2.61 - 2.65, 1995/00
1988年に公開された日本の臨界安全ハンドブックに対する改訂準備資料の公開準備を現在進めており、その概要を特に改訂準備の活動成果を中心に紹介する。安全裕度確保の方法、均質と見なしてよい燃料粒径を決める方法、燃焼燃料の未臨界質量データ及び溶解槽モデルの臨界安全解析を含んでいる。臨界データ(例:裸の均質
U-HO球の臨界質量)やモデル化する際の基準データ(例:中性子孤立化のためのコンクリート壁の厚さ)を様々なハンドブックあるいは手引書の間で比較している。それらの間にある差異を解消するために国際的な活動が提案されている。
浅賀 健男; 桂川 正巳; 岩永 繁; 野村 茂雄; 柴原 格; 鹿倉 栄
Journal of Nuclear Materials, 204, p.102 - 108, 1993/00
被引用回数：4 パーセンタイル：44.87(Materials Science, Multidisciplinary)「常陽」MK-II炉心で認可燃焼度まで照射された燃料を含む炉心燃料集合体の照射後試験を実施し,これらに基づいた燃料集合体,燃料要素の照射性能,設計に対する裕度評価を実施した。燃料集合体の挙動評価では,ラッパ管変形(ふくれ,曲り)やラッパ管と燃料要素束間の相互作用は緩やかなものであり,寿命制限因子とはなっていないことを示すとともに,スエリングとクリ-プによる変形の分離評価等,ラッパ管照射挙動に関する基本的照射特性デ-タを把握した。また燃料要素挙動については設計と関係の深いFCCI挙動,FPガス放出挙動,ピン外径変化挙動に着目した評価から,燃料要素の挙動は設計基準を下回っており,寿命に対して十分な裕度を有していることを示した。以上の評価からMK-V炉心燃料の認可燃焼度までの健全性を確認するとともに,認可燃焼度を現状から伸長する可能性が十分あることを明らかにした。
野村 昌弘; 遠山 伸一; 加藤 裕子*; 早川 健; 田中 俊成
PNC TN9410 92-213, 27 Pages, 1992/08
現在高出力の電子線加速器の開発を目的に試験用の大強度CW(連続波)加速器の研究開発を行っている。この研究開発に伴いクライストロン,加速管,電子銃等の要素開発を行っている。その中でも加速器の最大電流は電子銃で決まると言われている程電子銃は加速器の重要な構成要素の一つである。特に大電流加速器の場合にはその重要性は非常に高くなる。本報はこの重要な電子銃の開発の現状について書かれたものである。内容は,電子銃を構成する構成要素の中でも特に重要なカソードの材質及び電子の放出方法についての調査,加速電場の種類についての調査及びEGUNと呼ばれる電子軌道解析計算コードによる計算結果である。最後に我々の開発している大強度CW加速器に適した電子銃についてのまとめを行っている。
