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報告書

スクリュー式ペレット生成器を用いたペレット入射装置の開発; 高周波数長時間連続ペレットのためのペレット生成機構の改良と試験結果

市毛 尚志; 本田 正男; 佐々木 駿一; 竹永 秀信; 松沢 行洋; 芳賀 三郎; 石毛 洋一

JAEA-Technology 2007-037, 16 Pages, 2007/07

JAEA-Technology-2007-037.pdf:2.91MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、密度制御性の向上及び2003年度から開始した長時間放電($$leqq$$65秒)に対応するため、ペレット入射装置の高周波数化・長時間化を進めた。従来の装置では、ピストン式ペレット生成器のペレット押し出し速度と容量により、それぞれ入射周波数と入射時間が制限されていた。そこで、高速でペレットの連続生成が可能であり、ほかの核融合実験装置で運転実績のあるスクリュー式ペレット生成器(ロシア製)を既存のペレット入射装置に適用,設置した。改造作業の効率等の観点からペレット入射装置本体の一部をJT-60本体室から移設した後、スクリュー式への交換を行いペレット棒の連続生成試験を実施した。燃料に重水素ガスを使用した試験の結果、JT-60Uで使用するのに十分なスクリュー式ペレット生成器の連続生成機能(330秒以上)を確認した。

論文

$$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopy of NpFeGa$$_{5}$$ in magnetic field

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 青木 大*; 芳賀 芳範; 目時 直人; 酒井 宏典; 池田 修悟; 塩川 佳伸*; 大貫 惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.440 - 442, 2007/03

NpFeGa$$_{5}$$の0.01kOeでの磁場中鉄-57メスバウアー分光測定を行った。その結果、70$$sim$$110Kの温度域で負の四重極分裂(QS)が増大することが明らかになった。より高温の常磁性領域では、そのようなQSはほとんど消失する。このような磁気秩序と電場勾配との間の相関は、超微細磁場の起源がネプツニウム(Np)の磁性による双極子磁場のみならず、鉄原子の磁性からのそれも関与したものであることを示唆する。

論文

Hyperfine interactions of NpFeGa$$_{5}$$ observed by $$^{237}$$Np and $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopy

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 中田 正美; 青木 大*; 目時 直人; 山本 悦嗣; 酒井 宏典; 池田 修悟; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.44 - 46, 2006/08

ネール温度(T$$_{N}$$)118Kの反強磁性体のネプツニウム系115金属間化合物NpFeGa$$_{5}$$$$^{237}$$Np及び$$^{57}$$Feメスバウアー分光法を適用し、本系での超微細相互作用について明らかにした。Feサイトでは、内部磁場は4.2Kで約20kOeと見積もられ、またT$$_{N}$$以下で小さな四極子相互作用も惹起されることがわかった。磁気秩序と電位勾配の相関は、Feサイトでの内部磁場が、磁気的なNpにより誘起された双極子磁場のみならず、Fe自身の磁性に起因する成分を持つことを示唆する。また、Npメスバウアー結果から、Npの磁気モーメントは0.94ボーア磁子と決定された。

論文

スクリュー式生成方式を用いたペレット入射装置の改造

市毛 尚志; 平塚 一; 竹永 秀信; 松沢 行洋; 芳賀 三郎; 宮 直之

第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03

現在のJT-60プラズマ放電時間は最大65秒まで可能だが、ペレットの連続入射時間は最大5秒間に制限されている。そこで、プラズマ放電時間に対応するために連続ペレット生成が可能なスクリュー式生成方式を採用することにした。現在は、既設ペレット入射装置にスクリュー式ペレット生成器を組み込むため、スクリュー式ペレット生成器及び既設ペレット入射装置の性能等の整合性,互換性を図る改造を行っているところである。本研究会では、既設ペレットの改造の概要とスクリュー式ペレット生成器の構造及びその生成試験結果について報告する。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer study on the 5f-quadrupoles in uranium-based intermetallics

筒井 智嗣*; 中田 正美; 那須 三郎*; 本間 徹生*; 常盤 欣文; 青木 大*; Wisniewski, P.*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Hyperfine Interactions, 141/142(1-4), p.237 - 242, 2002/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:8.48(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

多くのウラン化合物についてメスバウア分光測定を行い、電子状態を反映した四極子分裂を観測した。

論文

$$^{238}$$U and $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopic study of UFe$$_{2}$$

筒井 智嗣; 中田 正美; 小林 康浩*; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Hyperfine Interactions, 133(1-4), p.17 - 21, 2001/11

UFe$$_{2}$$はMgCu$$_{2}$$型の結晶構造を持つLaves相である。UFe$$_{2}$$はアクチノイドと鉄のLaves相の中で最も低いCurie温度を持ち、磁気異方性も小さい。UFe$$_{2}$$はメスバウアー分光の可能な元素だけで構成された化合物であり、メスバウアー分光にとって都合の良い化合物である。本研究では、UFe$$_{2}$$$$^{57}$$Fe及び$$^{238}$$Uメスバウアー分光を行い、その磁性について調べた。$$^{238}$$Uメスバウアー分光はFeの磁気モーメントがほぼ飽和している82Kと5.5Kで行った。82Kのスペクトルは$$^{238}$$Uメスバウアー効果の自然幅とほぼ等しい31mm/sのシングレットであった。中性子散乱や磁気コンプトン散乱からウラン原子では軌道とスピンが打ち消しあっていることを示唆する結果が得られていたが、$$^{238}$$Uメスバウアー分光の結果はウラン原子が磁気モーメントを持たないことを示唆するものであった。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer study of UPt$$_{3}$$

筒井 智嗣; 中田 正美; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 226-230(Part.1), p.87 - 88, 2001/05

重い電子系超伝導化合物UPt$$_{3}$$について$$^{238}$$Uメスバウア分光を行った。UPt$$_{3}$$の超伝導転移温度は0.5Kであり、中性子散乱だけで5Kにおいて反強磁性秩序が観測されている。帯磁率は常磁性状態25K付近で極大を示し、UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$やURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$同様、その温度(Tx$$_{max}$$)は重い電子の形成と相関があると考えられている。測定したすべての温度のスペクトルで磁気分裂と四極子分裂が観測された。スペクトルの温度変化はTx$$_{max}$$付近で最もシャープなスペクトルを示し、UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$やURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の実験結果とは異なった。しかしながら、常磁性状態で観測された内部磁場は磁気緩和によって生じたものであり、観測された磁気緩和は重い電子の形成過程との相関を示唆する。また、5Kでの反強磁性秩序に関しては、UBe$$_{43}$$$$^{238}$$Uメスバウアー分光の結果から、2.8Kでは核位置に内部磁場を生じていることを示唆する。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer spectroscopic study of UX$$_{2}$$(X=Ga, P, As, Sb)

筒井 智嗣; 中田 正美; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 本間 徹生; 山本 悦嗣; 常盤 欣文; 青木 大*; Wi$'s$niewski, P.*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.34 - 36, 2001/05

UX$$_{2}$$(X=Ga, P, As, Sb, Bi)はいずれも2次元原子配列を持つ磁性体であり、UGa$$_{2}$$は強磁性体、そのほかの化合物は反強磁性体である。de Haas-van Alphen効果測定によりUGa$$_{2}$$のフェルミ面は3次元フェルミ面だけで構成されているのに対し、その他の化合物のフェルミ面は2次元フェルミ面で構成されている。そこで本研究では、これらの化合物の原子配列、フェルミ面と5f軌道との相関を調べることを目的として$$^{238}$$Uメスバウアー分光測定を行った。これらの化合物ではすべて磁気秩序状態で電気四極子相互作用と磁気双極子相互作用が観測された。いずれの化合物も核位置の電場勾配の主軸と磁気モーメントの方向は平行である。電場勾配の符号は、UGa$$_{2}$$が正,ほかの化合物が負である。これらの結果は、これらの化合物においてフェルミ面の次元性が原子配列でなく、5f軌道や磁気構造と相関があることを示唆している。

論文

First-order phase transition in UO$$_{2}$$; $$^{235}$$U and $$^{17}$$O NMR study

生嶋 健司; 筒井 智嗣; 芳賀 芳範; 安岡 弘志; Walstedt, R. E.; 正木 信行; 中村 彰夫; 那須 三郎*; 大貫 惇睦

Physical Review B, 63(10), p.104404_1 - 104404_11, 2001/03

 被引用回数:73 パーセンタイル:93.37(Materials Science, Multidisciplinary)

この研究は、協力的Jahn-Teller(J-T)物質UO$$_{2}$$に対するNMRについての報告である。この物質においては、f-電子系としては極めて異例の磁性サイト(U)と非磁性サイト(O)の両方に対するNMR信号を観測することができ、それぞれの視点からこの物質の物性を眺めると大変興味深い。磁性イオンに着目した$$^{235}$$U NMR実験は5f電子の電荷分布をおもにプローブするため、その転移は格子変形のみならず四極子の変化として検出される。一方、非磁性イオンの$$^{17}$$O NMR実験では、格子の変形のみが強く反映されるので、その一次転移はまさに格子歪みとして観測される。$$^{235}$$U NMRの観測成功は5f電子の局所的情報を見ることができる新たな実験手段として期待できる。また、$$^{17}$$O NMRで観測されたスピン・エコー振動現象から、UO$$_{2}$$の磁気構造が3次的であることがわかった。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer study on the magnetic properties of uranium-based heavy fermion superconductors

筒井 智嗣; 中田 正美; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 本間 徹生; 山本 悦嗣; 大國 仁*; 大貫 惇睦

Hyperfine Interactions, 126(1-4), p.335 - 340, 2000/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:38.76(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

重い電子系化合物の磁性核のメスバウアー分光による研究は、イッテルビウム(Yb)金属間化合物でかなり精力的に研究が行なわれてきた。しかしながら、ウラン金属間化合物、特に磁性や超伝導で興味深い物性を示す重い電子系超伝導体についてのウランのメスバウアー分光はこれまで行なわれたことがなかった。本研究では、ウランの重い電子系超伝導体であるUPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$およびURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$について$$^{238}$$Uメスバウアー分光を行った。その結果、どちらの化合物においても反強磁性状態だけでなく、常磁性状態でも常磁性緩和による内部磁場が観測された。観測された温度は重い電子の形成に相関があると考えられる帯磁率が極大になる温度付近であることから、観測された常磁性緩和と重い電子の形成には密接な関係があると考えられる。

論文

$$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopic study of U$$_{6}$$Fe

筒井 智嗣; 小林 康浩*; 中田 正美; 那須 三郎*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 69(6), p.1764 - 1768, 2000/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.84(Physics, Multidisciplinary)

パウリ常磁性の超伝導化合物であるU$$_{6}$$Feについて、10Kから250Kの温度範囲で$$^{57}$$Feメスバウアー分光を行った。メスバウアー・スペクトルは測定を行ったすべての温度領域で常磁性のダブレットのスペクトルが観測された。過去に報告されている室温のスペクトルの非対称性や100K付近でのメスバウアー・パラメータの温度変化の異常は観測されず、過去に観測されたこれらの異常は不純物によるものであることが明らかとなった。また、外部磁場中でのメスバウアー分光から電場勾配テンソルの符号と非対称パラメータの値を決定した。また、単結晶試料の内部転換電子メスバウアー分光測定により電場勾配テンソルの主軸とc軸が平行であることが明らかとなった。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer spectrosopic study of UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$ and URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$

筒井 智嗣; 中田 正美; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 本間 徹生; 山本 悦嗣; 大國 仁*; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 281-282, p.242 - 243, 2000/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:22.75(Physics, Condensed Matter)

重い電子系超伝導化合物UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$及びURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$$$^{238}$$Uメスバウアー分光を行った。これらの化合物はこれまでの研究によりその磁性を超伝導はウランの5f電子が担っていることが明らかとなってきている。しかしながら、これらの化合物に関する微視的電子状態の研究(おもにNMR)ではウランの5f電子の状態を直接観測するような測定手法は行われていなかった。われわれはウランの5f電子の状態を直接知ることができる$$^{238}$$Uメスバウアー分光を用いて、これらの物性、おもに磁性について調べてきた。その結果、常磁性状態で常磁性緩和による内部磁場が観測され、その観測される温度領域からこの常磁性緩和は重い電子の形成過程を関連する現象であると結論づけた。

論文

$$^{238}$$U Moessbauer spectroscopy of UGe$$_{2}$$

筒井 智嗣*; 中田 正美; 佐伯 正克; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 60(1), p.37 - 39, 1999/07

 被引用回数:11 パーセンタイル:55.59(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性体のウラン化合物UGe$$_{2}$$の微視的電子状態及びその磁性を調べるために$$^{238}$$Uメスバウアー分光を行った。キュリー温度52K以下で強磁性秩序に伴う内部磁場が観測された。5.3Kにおける内部磁場の大きさは240$$pm$$10Tであった。内部磁場の温度変化は磁化の温度変化と同じ振る舞いであった。このことから、超微細結合定数は$$^{238}$$U核位置において160$$pm$$10T/$$mu$$$$_{B}$$であり、全く温度変化をしないことがわかった。

論文

Moessbauer study of uranium compounds

筒井 智嗣*; 中田 正美; 小林 康浩*; 正木 信行; 佐伯 正克; 那須 三郎*; 中村 彰夫; 芳賀 芳範; 本間 徹生*; 山本 悦嗣; et al.

Physics of Strongly Correlated Electron Systems (JJAP Series 11), p.266 - 268, 1998/00

これまでに行ったウラン化合物の$$^{238}$$U及び$$^{57}$$Feメスバウアー分光の結果について報告する。UFe$$_{2}$$及びU$$_{6}$$Feではそれぞれの化合物中のFeの局所的電子状態について明らかにした。$$^{238}$$Uメスバウアー分光では、重い電子系超電導化合物URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$及びUPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$で共通する現象を観測した。この現象は重い電子の出現との関連が示唆される帯磁率が極大になる温度とほぼ一致することから、重い電子の出現と何らかの相関があると考えられる。

報告書

HENDELによるHTTR熱利用系炉外実証試験の検討

日野 竜太郎; 鈴木 邦彦; 羽賀 勝洋; 根小屋 真一; 深谷 清; 清水 三郎; 小貫 薫; 高田 昌二; 茂木 春義; 数土 幸夫

JAERI-Review 95-016, 115 Pages, 1995/10

JAERI-Review-95-016.pdf:3.5MB

HTTRの目的の一つは高温核熱利用の有効性を実証することである。HTTRに熱利用系を接続するのに先立ち、熱利用系及び構成機器の性能、熱利用系と原子炉システムとの整合性、安全性能などを検証する必要がある。そこで、HENDELを用いた炉外実証試験を提案し、これまで熱利用系の候補として挙げられてきた水素/メタノール製造システム(水蒸気改質システム)、熱化学法及び高温水蒸気電解法による水素製造システム、ガスタービン発電等について、R&Dの現状、技術的問題点、システムの概要などについて検討を行った。本報告はその検討結果を示すものであり、水蒸気改質システムは他のシステムより容易に設計・製作が可能であるため、HENDELに早期に設置し、炉外実証試験を通して、システム特性の把握、運転制御法の確立等を行うとともに、将来の核熱利用系に対して汎用性のある高温隔離弁、受動的冷却型蒸気発生器などの各種安全機器・技術を検証・高度化することができることを示した。

口頭

ネプツ二ウム化合物のメスバウアー分光,2

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 中田 正美; 目時 直人; 青木 大*; 酒井 宏典; 池田 修悟; 塩川 佳伸*; 芳賀 芳範; et al.

no journal, , 

ネプツニウム115系金属間化合物NpFeGa$$_{5}$$$$^{237}$$Np及び$$^{57}$$Feメスバウアー分光法を用いた検討結果について、前回に引き続き報告する。われわれは既にマクロ物性測定から、NpFeGa$$_{5}$$がT$$_{N1}$$=77K及びT$$_{N2}$$=118Kの2段磁気転移を示す反強磁性体であることを明らかにしている。最近偏極中性子回折を用いて、c面内のモーメントがc軸方向にわずかに立ってくる可能性を指摘した。また、T$$_{N1}$$以下で、対称性の低下に起因するNMR ピークの分裂も観測している。今回は、これらの測定結果を考え合わせ、本系の$$^{57}$$Feメスバウアー測定結果のより詳細な解析を試みた。その結果、磁気転移温度以下での同系の非対称な実測メスバウアースペクトルは、内部磁場Hi に加え、四極子分裂QSを加味することにより初めて再現できることがわかった。その場合電場勾配と内部磁場の向きがスペクトルの形状を大きく左右する。現在、中性子回折結果と整合するモデルを考察中である。

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