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論文

Structure change of monoclinic ZrO$$_{2}$$ baddeleyite involving softenings of bulk modulus and atom vibrations

福井 宏之*; 藤本 真人*; 赤浜 裕一*; 佐野 亜沙美; 服部 高典

Acta Crystallographica Section B; Structural Science, Crystal Engineering and Materials (Internet), 75(4), p.742 - 749, 2019/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:38.26(Chemistry, Multidisciplinary)

単斜晶ZrO$$_{2}$$バデライトは、加圧により体積弾性率と原子振動の異常な軟化を示す。その原因を明らかにするために、我々は構造の圧力変化を中性子粉末回折および第一原理計算により調べた。その結果、体積弾性率の異常な圧力応答は化学結合性の変化というより、酸素副格子の変形、とりわけ$$a$$*面内で作られる酸素のレイヤーの一つと関係していることが分かった。このレイヤーは、2つの平行四辺形、つまりほとんど歪まず回転するものと圧力で変形するものにより構成されている。このレイヤーの変形が数あるZr-O原子間距離のうちの一つを伸ばし、いくつかの原子振動モードをソフト化させることが分かった。

論文

Magnetic and dielectric study of Bi$$_{2}$$CuO$$_{4}$$

吉井 賢資; 福田 竜生; 赤浜 裕士*; 狩野 旬*; 神戸 高志*; 池田 直*

Physica C, 471(21-22), p.766 - 769, 2011/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:59.6(Physics, Applied)

ビスマス-銅複合酸化物Bi$$_{2}$$CuO$$_{4}$$は、高温超伝導体の母体物質R$$_{2}$$CuO$$_{4}$$(R:希土類)と化学式は同じであるが、結晶構造は異なることが知られている。前者はCuO$$_{2}$$面を有する2次元性が強い構造であるのに対し、本系は3次元的な結晶構造を持つ。本研究では、この系の磁性と誘電性について調べ、R$$_{2}$$CuO$$_{4}$$と比較した。磁化測定からは、Cu$$^{2+}$$スピンが40K付近で反強磁性転移することが観測され、既報と同様の結果であった。誘電率測定からは、室温近傍で100程度の誘電率が観測された。これはR$$_{2}$$CuO$$_{4}$$の誘電率10000程度より小さい。誘電応答の虚数部解析からは、誘電ドメインの回転の活性化エネルギーが0.1eV程度と求まった。このことから、この系の誘電応答はCu-3d電子の移動に由来するものと推測される。

論文

Multiferroic character and magnetic phase of LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

大石 大輔*; 早川 弘毅*; 赤浜 裕士*; 池田 直*; 神戸 高志*; 松尾 祥史*; 君塚 昇*; 狩野 旬*; 吉井 賢資

Ferroelectrics, 415(1), p.51 - 56, 2011/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:27.56(Materials Science, Multidisciplinary)

電子強誘電体LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の酸素欠損が少ない単結晶に対し、外部磁場下での交流誘電率測定を行った。150K-300Kの範囲において、磁場印加により1パーセントほど誘電率が変化することが観測された。これは磁性と誘電性の結合を示す結果であり、応用的にも興味深い。磁場をスイープさせたところ、誘電率変化は磁化の磁場微分が最大となる磁場の付近で最も大きくなった。これは、誘電ドメインが磁気ドメインの動きに影響されることを意味する。この結果は、磁場による鉄スピンの再配列が鉄イオン間の電子移動に影響したため誘電性が変化したことによると考察した。

報告書

DH-2号孔への地下水長期観測システムの購入設置

若浜 洋*; 中田 充彦*; 廣木 峰也*; 二口 克人*; 岡田 秋夫*

JNC TJ7440 2003-004, 128 Pages, 2003/03

JNC-TJ7440-2003-004.pdf:15.57MB

広域地下水流動研究における地下水流動解析モデルのキャリブレーションおよび超深地層研究所計画における地下水流動に関するモデル化解析に資するため、DH-2号孔に地下水長期観測システムを設置した。DH-2号孔は、1993年に掘削された土岐花崗岩を仕上げ対象とする深度501mの孔井である。孔内には深度172mまで5インチのケーシング管が埋設され、以深は孔径が約100mmの裸孔である。孔内装置は、主として同心円状に配列された7本のPVC製スタンドパイプとこれらを覆うPVC製ケーシング、およびパッカーと幾つかのステンレス製部材から構成される。装置の観測可能区間は7区間である。装置設置後に、パッカーを水で加圧し、裸孔部に7観測区間を設定した。システムの長期使用を前提として、パッカー圧力を0.6MPa以上に維持するため、パッカー圧力を地上から管理できるようにした。パッカーはすべて、工場出荷前および現場施工前に耐圧試験を実施し、ケーシングの接合部分については、施工組み立て時に全数を耐圧検査して気密性を確認した。また、設置完了後に装置ケーシング内部の水位を低下させても、水位変動しないことから、ケーシングの遮水性能が保たれていることを確認した。各観測区間は、内径が約20mmのスタンドパイプを通じて地上に大気解放されており、区間圧力の測定のため、スタンドパイプ内に圧力センサーを設置した。採水は、水中ポンプにより各区間とも平均20cc/minで実施した。採水時にはスタンドパイプ間で圧力干渉が認められないことから、採水ラインの気密性も確認された。地上設備では、データロガーユニットにより、5分ごとに区間圧力および現地気圧の計測がなされている。このユニットは、無線伝送により計測データを遠隔収録することが可能である。なお、システム全体の駆動電力は、全てソーラ発電によりまかなわれている。

口頭

IFMIF液体金属リチウム自由表面流の表面変動計測; 自由表面圧の影響に関する研究

金村 卓治*; 近藤 浩夫*; 高濱 央人*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; 堀池 寛*

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウムターゲットは真空中を凹面壁に沿って流れる。この高速流に現れる表面波によるターゲットの厚さ変動を正確に把握することが今後のIFMIF設計・建設に向け必要不可欠である。本研究では、水平壁のリチウムターゲット模擬試験装置を用いて流速15m/sまでの高速リチウム流を発生させ、その表面に発生する波の振幅を直接接触式プローブにより計測できた。その結果、流れ中央での表面波振幅は2mm程度であった。

口頭

IFMIF液体金属リチウム自由表面流の表面変動計測; 側壁からの定在波の影響に関する実験研究

顧 和平*; 金村 卓治*; 近藤 浩夫*; 高濱 央人*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*; et al.

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウムターゲットは絞りノズルから放出される高速流であり、片側が真空に面する自由表面流である。この自由表面の変動を正確に把握することはIFMIFの設計を進めるうえで必要不可欠である。そこで、大阪大学の液体リチウム循環装置を用いて、IFMIF標準仕様と同等の流速15m/sまでの自由表面リチウム流を発生させ、直接接触式プローブにより自由表面の変動を測定した。この手法はプローブ先端の位置ごとにリチウムとの接触/非接触状態を電気的なON/OFF状態として検知するものである。並行して、解析コードSTREAMによる流体解析も実施した。その結果、自由表面上の特定位置に発生する定在波である航跡波の波高及び位相について両者の結果はよく一致した。

口頭

YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$の電荷秩序構造と磁気・誘電特性,2

松本 圭祐*; 星山 卓也*; 大石 大輔*; 赤浜 裕士*; 吉井 賢資; 狩野 旬*; 花咲 徳亮*; 神戸 高志*; 池田 直*; 森 茂生*

no journal, , 

われわれのグループが発見した新規強誘電体RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$(R:希土類元素)の性質を詳しく調べる目的で、FeサイトをMnに置換したYbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$を合成し、物性を調べた。電子線回折実験を行ったところ、x=0のYbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$では室温でab面内3倍周期の鉄電荷秩序構造が観測された。これはこの系の強誘電性の起源となるものである。しかし、x=0.1の試料では、長距離の鉄電荷秩序は消失し、代わりに短距離秩序を示す散漫散乱パターンが観測された。すなわち、5%のMn少量置換により、長距離秩序構造が壊されることがわかった。講演では、この系の磁気・誘電特性と局所構造の相関及び詳細について報告する予定である。

口頭

坑道内地下水モニタリング装置の開発・改良および適用試験

南條 功; 水野 崇; 村上 裕晃; 天野 由記; 細谷 真一*; 若濱 洋*; 山下 理代*

no journal, , 

本研究では、地下施設の建設が周辺の地質環境に与える影響を調査するための技術開発を目的として、幌延深地層研究計画において140m調査坑道に設置したモニタリング装置の観測結果に基づき課題を抽出した。さらに、品質を確保しつつより効率的に地下水の間隙水圧と水質(pH, 酸化還元電位,電気伝導度,溶存酸素,水温)の同時連続観測が可能なモニタリング装置を350m調査坑道に設置し、適用試験を行った。新たなモニタリング装置では、溶存ガスを多く含む幌延の地下水への対応や水質センサーのメンテナンス性の向上、継続したデータの取得、観測データの一元管理を実現した。その結果、主な課題に対応した改良が適切になされ、連続的なモニタリングが実施できることを確認した。

口頭

断層活動性評価手法の検討(断層の活動条件把握への新たな試み),2; 塩ノ平断層とその南方延長におけるSIMFIP試験結果

渡辺 貴央*; 田中 遊雲; 青木 和弘; Guglielmi, Y.*; Cook, P.*; Soom, F.*; 若濱 洋*; 能城 悠*; 岩崎 悦夫*; 亀高 正男*; et al.

no journal, , 

断層活動性評価手法の開発を目指し、塩ノ平断層及びその南方延長部を対象として調査・分析を実施している。本講演では、塩ノ平地点及び水上地点で実施した断層スリップ試験の原位置試験結果の報告を行う。断層スリップ試験では、試錐で確認した地下の割れ目の上下にダブルパッカーを掛け地上から高圧の水を注入して割れ目のずれを人工的に発生させ、その3次元変位量(マイクロメータからミリメーター)を測定できる装置および手法を用いる。試験は、マイクロメータースケールで断層変位や孔内圧力、誘発された地震波を計測し、断層帯の摩擦と応力状態の推定が可能であることから、断層の活動条件の解明に役立つものと考えている。

口頭

福島県塩ノ平断層破砕帯を貫くSIMFIP注水試験における水圧モニタリング結果

青木 和弘; 若濱 洋*; 能城 悠*; 岩崎 悦夫*; 亀高 正男*; 田中 遊雲; 吉田 拓海; 瀬下 和芳

no journal, , 

2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震によって、いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西に至る約14kmの区間に、北北西から南南東へ延びる地表地震断層が出現した(以下、塩ノ平断層という。石山ほか2011)。われわれは塩ノ平断層とその南方延長の2地点(塩ノ平地点, 水上北地点)において、断層の活動性評価の検討を行うため、SIMFIP probe(Guglielmi, et al. 2013)による原位置試験を行っており(青木ほか2019, 渡邉ほか2019)、本報告は、注水孔の近傍での水圧モニタリングの結果についてとりまとめたものである。SIMFIP試験では、試錐で確認した地下の割れ目の上下にダブルパッカーをかけ密閉し、当該区間に高圧の水を注入することで、割れ目のずれを人工的に発生させ、その3次元変位量(マイクロメータからミリメーター)を測定する。この際、注水孔付近に掘削されたモニタリング孔において水圧変化を測定し、破砕帯の連続性や水理-力学連成現象理解に関するデータを取得した。その結果、塩ノ平, 水上北の両地点ともに、断層破砕帯区間において、急激な流量増加に対応する形でモニタリング孔の水圧の上昇が確認されており、注水によって、断層面に沿った透水ゾーンとして水路が形成され、注水孔からモニタリング孔へ向かって水が流入したと考えられる。このことから、試験地点において断層破砕帯は少なくとも注水孔とモニタリング孔間の距離で連続的であり、SIMFIP試験で測定したデータには実際に断層ずれが含まれていることが根拠づけられた。またモニタリング孔から注水孔への水の逆流も観測された。発表では、測定データから断層面内の透水性についても検討を行う。

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