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都留 智仁; Han, S.*; 松浦 周太郎*; Chen, Z.*; 岸田 恭輔; Lobzenko, I.; Rao, S.*; Woodward, C.*; George, E.*; 乾 晴行*
Nature Communications (Internet), 15, p.1706_1 - 1706_10, 2024/02
被引用回数：0耐火ハイエントロピー合金(RHEA)は、超高温用途への応用の可能性から注目されている。しかし、体心立方結晶をもつため面心立方HEAよりも脆く、さらに、主要なNi基超合金やFCC合金系の材料よりも著しく低いクリープ強度を示す。これらの欠点を克服し、RHEAを実用的な構造材料に発展させるためには、強度と延性を制御する要因の基礎的な理解を深める必要がある。本研究では、TiZrHfNbTaとVNbMoTaWという2つのモデルRHEAを調査し、前者は77Kまで塑性圧縮可能であるのに対し、後者は298K以下では圧縮不可能であることを示した。TiZrHfNbTaの六方最密充填(HCP)元素は、すべての構成元素がBCCであるVNbMoTaWと比較して、転位芯エネルギーを下げ、格子歪みを大きくし、せん断弾性率を下げることで、高い延性と相対的に高い降伏強度につながることがわかった。転位芯構造はVNbTaMoWではコンパクトで、TiZrHfNbTaでは拡張しており、2つのRHEAで異なる滑り面が活性化していることがわかった。これらは、いずれもHCP元素の濃度に起因していることが第一原理計算により明らかになった。この結果は、HCP元素とBCC元素の比率に関連した電子構造の変化を利用して、強度、延性、すべり挙動を制御し、より効率的な発電所や輸送のための次世代高温材料を開発できることを実証している。
Liss, K.-D.*; Han, J.-K.*; Blankenburg, M.*; Lienert, U.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 徐 平光; 行武 栄太郎*; Kawasaki, M.*
Journal of Materials Science, 23 Pages, 2024/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)The magnesium alloy AZ31, which has undergone high-pressure torsion processing, was subjected to in situ annealing micro-beam synchrotron high-energy X-ray diffraction and compared to the as-received rolled sheet material that was investigated through in situ neutron diffraction. While the latter only exhibits thermal expansion and minor recovery, the nanostructured specimen displays a complex evolution, including recovery, strong recrystallization, phase transformations, and various regimes of grain growth. Nanometer-scale grain sizes, determined using Williamson-Hall analysis, exhibit seamless growth, aligning with the transition to larger grains, as assessed through the occupancy of single grain reflections on the diffraction rings. The study uncovers strain anomalies resulting from thermal expansion, segregation of Al atoms, and the kinetics of vacancy creation and annihilation. Notably, a substantial number of excess vacancies were generated through high-pressure torsion, and maintained for driving the recrystallization and forming highly activated volumes for diffusion and phase precipitation during heating. The unsystematic scatter observed in the Williamson-Hall plot indicates high dislocation densities following severe plastic deformation, which significantly decreases during recrystallization. Subsequently, dislocations reappear during grain growth, likely in response to torque gradients in larger grains. It is worth noting that the characteristics of unsystematic scatter differ for dislocations created at high and low temperatures, underscoring the strong temperature dependence of slip system activation.
TaS
Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Kang, Y.-G.*; Avdeev, M.*; Sibille, R.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Lee, K. H.*; et al.
Nature Communications (Internet), 14, p.8346_1 - 8346_9, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)The triangular lattice antiferromagnet (TLAF) has been the standard paradigm of frustrated magnetism for several decades. The most common magnetic ordering in insulating TLAFs is the 120
structure. However, a new triple-
chiral ordering can emerge in metallic TLAFs, representing the short wavelength limit of magnetic skyrmion crystals. We report the metallic TLAF CoTaS as the first example of tetrahedral triple- magnetic ordering with the associated topological Hall effect (non-zero 
). We also present a theoretical framework that describes the emergence of this magnetic ground state, which is further supported by the electronic structure measured by angle-resolved photoemission spectroscopy. Additionally, our measurements of the inelastic neutron scattering cross section are consistent with the calculated dynamical structure factor of the tetrahedral triple- state.
民井 淳*; Pellegri, L.*; S
derstrm, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.
European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。
Huang, M.-Z.*; Mohan, J.*; Visuri, A.-M.*; Fabritius, P.*; Talebi, M.*; Wili, S.*; 内野 瞬; Giamarchi, T.*; Esslinger, T.*
Physical Review Letters, 130(20), p.200404_1 - 200404_8, 2023/05
被引用回数：4 パーセンタイル：88.42(Physics, Multidisciplinary)スピン依存の局所的な粒子損失を伴う量子ポイントコンタクトを通して、強く相互作用する2成分フェルミ超流動輸送を測定した。高次の多重アンドレーフ反射によって実現される特徴的な非オーミック型超流動輸送は、散逸強度が超流動ギャップを超えると過剰オーミック電流に遷移することを観測した。我々は、散逸のあるサイトへのトンネル過程のある2端子の平均場モデルを開発した。Keldysh形式による計算では、観測された非平衡粒子電流を再現したが、観測された損失率やスピン流を完全に説明することはできなかった。
Ramadhan, R. S.*; Glaser, D.*; 祖山 均*; Kockelmann, W.*; 篠原 武尚; Pirling, T.*; Fitzpatrick, M. E.*; Tremsin, A. S.*
Acta Materialia, 239, p.118259_1 - 118259_12, 2022/10
被引用回数：3 パーセンタイル：45.58(Materials Science, Multidisciplinary)Mechanical surface treatment technologies such as laser peening and cavitation peening require detailed characterization, including residual stress analysis, to optimize their processing parameters. Recent developments at neutron facilities allow non-destructive 2-dimensional residual strain mapping through Bragg edge imaging. The present work highlights the application of Bragg edge neutron imaging for the study of mechanical surface treatments, through determination of lattice spacing distributions by energy-resolved radiography. Through three different examples, the unique capabilities of the method are demonstrated, particularly for providing near surface residual strain maps within samples with complex geometries with relatively high spatial resolution. By providing a comparison with X-ray diffraction and neutron diffraction results, the present work emphasizes the potential of Bragg edge neutron imaging as a tool for surface treatment research.
Khalil, A. M. E.*; Han, L.*; Maamoun, I.; Tabish, T. A.*; Chen, Y.*; Eljamal, O.*; Zhang, S.*; Butler, D.*; Memon, F. A.*
Advanced Sustainable Systems (Internet), 6(8), p.2200016_1 - 2200016_16, 2022/08
被引用回数：2 パーセンタイル：29.01(Green & Sustainable Science & Technology)Graphene-based materials have emerged as alternative adsorbents, but their success in removing pharmaceutical contaminants has been limited due to degradation caused by restacking and limited control over their sizes and porosities. Driven by this issue, in the current study, to counteract the restacking behavior, graphene sheets are supported on a thread/rod-like matrix structure in a boron nitride foam material, and a novel porous composite foam-supported graphene is synthesized. The as-prepared novel composite offers extraordinary features, such as high absorption kinetics, large available surface area, high porosity, ecofriendliness and cost-effective synthesis, and excellent affinity to emerging pharmaceutical contaminants. When batch-testing graphene-based foam material and porous graphene nanosheets to remove gemfibrozil (GEM) from wastewater samples, rapid adsorption kinetics (less than 5 min) are exhibited by the graphene-based foam. Column filter studies are conducted for both materials to test their performance in removing GEM from distilled water, synthetic graywater, and actual wastewater. Overall, the foam composite-based filter marginally outperforms the sand-supported graphene filter and significantly outperforms the unsupported graphene filter. A numerical MATLAB model is developed to simulate the reactive solute transport of GEM influent through the foam filter. Also, a formal sensitivity analysis is conducted to identify the key parameters influencing the model results.
Boznar, M. Z.*; Charnock, T. W.*; Chouhan, S. L.*; Grsic, Z.*; Halsall, C.*; Heinrich, G.*; Helebrant, J.*; Hettrich, S.*; Ku
a, P.*; Mancini, F.*; et al.
IAEA-TECDOC-2001, 226 Pages, 2022/06
IAEAは、2012年から2015年にかけて、放射線影響評価のためのモデリングとデータに関する(MODARIA)プログラムを組織した。MODARIAプログラムは、環境放射線量評価の分野において、改善されたデータの取得、モデルの試験、モデルの入力・仮定・出力の比較、モデリングの考え方に関する合意形成、アプローチとパラメータ値の調整、改善された方法の開発、情報交換を行うことで能力を高めることを目的としたものである。本書は、第2ワーキンググループ「汚染された都市環境における被ばくと修復措置の効果」の活動について述べたものである。
Thiessen, K. M.*; Boznar, M. Z.*; Charnock, T. W.*; Chouhan, S. L.*; Federspiel, L.; Gra
i, B.*; Grsic, Z.*; Helebrant, J.*; Hettrich, S.*; Hulka, J.*; et al.
Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020502_1 - 020502_8, 2022/06
被引用回数：5 パーセンタイル：78.52(Environmental Sciences)The IAEA's model testing programmes (1988-2019) have included a series of Working Groups concerned with modelling radioactive contamination in urban environments. This paper describes the exercises conducted during the MODARIA I (2012-2015) and MODARIA II (2016-2019) programmes. These exercises have included short-range and mid-range atmospheric dispersion exercises based on data from field tests or tracer studies, hypothetical urban dispersion exercises, and an exercise based on data collected after the Fukushima accident. Improvement of model capabilities will lead to improvements in assessing various contamination scenarios (real or hypothetical), and in turn, to improved decision-making and communication with the public following a nuclear or radiological emergency.
Fe(n,
)
Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the Fe nucleosynthesisYan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.
Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10
被引用回数：1 パーセンタイル：8.87(Astronomy & Astrophysics)The long-lived Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction Fe(n,)Fe on Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 -ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the Fe(n,)Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5
3.5 mb at 
= 30 keV and 13.41.7 mb at = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of Fe from the Fe(n,)Fe rate are at most 25
. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of Fe.
Yao, Y.*; Cai, R.*; Yang, S.-H.*; Xing, W.*; Ma, Y.*; 森 道康; Ji, Y.*; 前川 禎通; Xie, X.-C.*; Han, W.*
Physical Review B, 104(10), p.104414_1 - 104414_6, 2021/09
被引用回数：2 パーセンタイル：7.92(Materials Science, Multidisciplinary)We report the experimental observation of half-integer Shapiro steps in the strong ferromagnetic Josephson junction (Nb-NiFe-Nb) by investigating the current-phase relation under radio-frequency microwave excitation. The half-integer Shapiro steps are robust in a wide temperature range from T = 4 to 7 K. The half-integer Shapiro steps could be attributed to co-existence of 0- and 
-states in the strong ferromagnetic NiFe Josephson junctions with the spatial variation of the NiFe thickness. This scenario is also supported by the high-resolution transmission electron microscopy characterization of the Nb/NiFe/Nb junction.
sp HRL LTDE-SD experimentsSoler, J. M.*; Meng, S.*; Moreno, L.*; Neretnieks, I.*; Liu, L.*; Kek
linen, P.*; Hokr, M.*; 
ha, J.*; Vetenk, A.*; Reimitz, D.*; et al.
SKB TR-20-17, 71 Pages, 2021/07
亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関するSKBタスクフォースにおけるTask 9Bは、スウェーデンのエスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)の試験結果のモデル化に焦点をあてたものである。10のモデリングチームによって、異なるモデル概念やコードを用いたモデル化が実施された。モデル化のアプローチは、(1)拡散方程式の解析解、(2)連続多孔質媒体中の数値計算モデル、(3)微細な不均質性(鉱物粒界,微細亀裂の分布等)を考慮した微細構造モデルの大きく3種に分類できる。異なるチームによるモデル化結果から、岩石や亀裂の表面の擾乱影響を含む岩石特性の不均質な分布、微細な亀裂の効果など、様々な異なるモデル概念の比較・評価がなされた。
clusters in dilute neutron-rich matter田中 純貴*; Yang, Z.*; Typel, S.*; 足立 智*; Bai, S.*; van Beek, P.*; Beaumel, D.*; 藤川 祐輝*; Han, J.*; Heil, S.*; et al.
Science, 371(6526), p.260 - 264, 2021/01
被引用回数：48 パーセンタイル：99.12(Multidisciplinary Sciences)ノックアウト反応を用いることで、中性子過剰な錫同位体の核表面でのクラスター形成を実験的に確かめた。実験で得られた、質量数とともに単調に減少するノックアウト断面積は理論による予言と非常に良く一致し、クラスター形成率と中性子スキン厚との関係を示唆している。
Kim, S.*; Lee, B.*; Reeder, J. T.*; Seo, S. H.*; Lee, S.-U.*; Hourlier-Fargette, A.*; Shin, J.*; 関根 由莉奈; Jeong, H.*; Oh, Y. S.*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 117(45), p.27906 - 27915, 2020/11
被引用回数：75 パーセンタイル：93.23(Multidisciplinary Sciences)本研究では、汗のコルチゾール分析のための流動イムノアッセイ、グルコースとアスコルビン酸(ビタミンC)分析のための蛍光測定イメージング、および電極を使用した発汗速度のデジタルトラッキングを組み合わせた、ワイヤレス,バッテリー不要の皮膚インターフェースマイクロ流体システムを実現した。運動している被験者を対象とした体系的なテストにより、本開発デバイスが物理的ストレスと生化学的相関を追跡可能であることが示された。
Dimitriou, P.*; Basunia, S*; Bernstein, L.*; Chen, J.*; Elekes, Z.*; Huang, X.*; Hurst, A.*; 飯村 秀紀; Jain, A. K.*; Kelley, J.*; et al.
EPJ Web of Conferences, 239, p.15004_1 - 15004_4, 2020/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.1(Nuclear Science & Technology)評価済み核構造データファイル(Evaluated Nuclear Structure Data File: ENSDF)は、原子核構造と崩壊に関する様々な実験データを全ての核種について集めて、それらの実験データの評価値を与えてある世界唯一のデータファイルである。ENSDFは定期的に更新されており、そのための評価作業は各国の評価者で分担している。評価作業を速やかに行うために、IAEAの援助の下に評価者の国際的なネットワークが組織されている。この発表では、ネットワークの最近の活動のうち、ENSDFの処理コードの開発、測定が必要とされているデータのリストの作成、インターネット版核図表の利用の拡充などについて報告する。また、核構造・崩壊データの需要が増大しているにもかかわらず、評価者が減っている問題についても述べる。
Singh, B.*; Basunia, M. S.*; Martin, M.*; McCutchan, E. A.*; Bara, I.*; Caballero-Folch, R.*; Canavan, R.*; Chakrabarti, R.*; Chekhovska, A.*; Grinder, M. M.*; et al.
Nuclear Data Sheets, 160, p.405 - 471, 2019/09
被引用回数：10 パーセンタイル：71.88(Physics, Nuclear)The evaluated data are presented for 11 known A=218 nulcides (Pb, Bi, Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Th, Pa and U). For 
Pb, Bi, At and Pa, data are available only for the ground states. For U, only the g.s. and a high-spin isomer are known, with no data on -ray transitions available. For Po, ten excited states are known from Bi decay, with no knowledge on the multipolarities of gamma-ray transitions. For Th, five excited states in the g.s. band are known from an in-beam -ray study. Data on level half-lives, multipolarities and mixing ratios of gamma transitions is generally lacking for A=218 nuclei. The static magnetic dipole moment has been measured for only an isomer in Fr. This evaluation was carried out as part of a joint IAEA-ICTP workshop for Nuclear Structure and Decay Data, organized and hosted by the IAEA, Vienna, and ICTP, Trieste, October 15-26, 2018.
Yeom, Y. S.*; Han, M. C.*; Choi, C.*; Han, H.*; Shin, B.*; 古田 琢哉; Kim, C. H.*
Health Physics, 116(5), p.664 - 676, 2019/05
被引用回数：7 パーセンタイル：61.94(Environmental Sciences)国際放射線防護委員会(ICRP)のタスクグループ103により、メッシュ形状の線量評価用人体ファントム(MRCPs)の開発が進められている。この人体ファントムは、将来的には線量評価で用いる標準人体モデルとして採用される予定である。そこで、このMRCPファントムに対するベンチマーク計算を主なモンテカルロ粒子輸送計算コード(Geant4, MCNP6およびPHITS)で行った。様々な粒子およびエネルギーで外部および内部被ばくの計算を実施し、計算時間やメモリ使用量をコード間で比較した。また、ボクセルファントムに対する計算も行い、コード毎の異なるメッシュ表現による性能の違いについて調べた。MRCPのメモリ使用量はGeant4およびMCNP6で10GB程度であったのに対し、PHITSでは1.2GBと顕著に少なかった。また、計算時間に関してもGeant4およびMCNP6ではボクセルファントムに比べてMRCPの計算時間は長くなる傾向を示したが、PHITSでは同程度もしくは短縮する傾向を示した。
Bandodkar, A. J.*; Gutruf, P.*; Choi, J.*; Lee, K.-H.*; 関根 由莉奈; Reeder, J. T.*; Jeang, W. J.*; Aranyosi, A. J.*; Lee, S. P.*; Model, J. B.*; et al.
Science Advances (Internet), 5(1), p.eaav3294_1 - eaav3294_15, 2019/01
被引用回数：446 パーセンタイル：99.88(Multidisciplinary Sciences)非侵襲でバイオマーカーを検出し得るウェアラブルデバイスが注目されている。しかしながら現在までに存在するウェアラブルデバイスはその電力源や検出部分などの小型化が困難であったことから重さや大きさの点でポータビリティに欠けていた。本研究では、バッテリーフリーでかつ電気的、呈色式を用いて重要バイオマーカーである塩化物, 乳酸, グルコース, pHを検出できるスウェットデバイスを開発した。
Finsterle, S.*; Lanyon, B.*; 
kesson, M.*; Baxter, S.*; Bergstrm, M.*; Bockg
rd, N.*; Dershowitz, W.*; Dessirier, B.*; Frampton, A.*; Fransson, .*; et al.
Geological Society, London, Special Publications, No.482, p.261 - 283, 2019/00
被引用回数：9 パーセンタイル：70.92(Geology)放射性廃棄物地層処分の信頼性は廃棄体パッケージとその周辺のベントナイトからなる緩衝材で構成される人工バリアと母岩の多重バリアに依存している。スウェーデン核燃料・廃棄物管理会社(SKB)はベントナイトと岩盤の相互作用の理解促進のためのモデリングタスクフォースを実施した。すなわち、異なる概念化とモデリングツールを採用した11のモデリングチームを活用して、エスポ硬岩研究所で実施された原位置試験の分析のためのモデルエクササイズを実施した。このエクササイズにより、人工バリアと天然バリアの相対的な重要度や、より信頼のあるベントナイト飽和予測に向けた現象理解に必要な視点、などの異なる評価結果を導く概念的な不確実性を抽出した。
Phan, L. H. S.*; 大原 陽平*; 河田 凌*; Liu, X.*; Liu, W.*; 守田 幸路*; Guo, L.*; 神山 健司; 田上 浩孝
Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-12) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2018/10
燃料デブリベッドの自己平坦化挙動は、ナトリウム冷却高速炉(SFR)での炉心崩壊事故(CDA)の安全評価における主要現象の1つである。SIMMERコードはSFRのCDA解析のために開発され、安全評価のみならずCDA時の主要な伝熱流動現象の数値解析に適切に適用されてきた。しかしながら、SIMMERの流体モデルは、個々の粒子特性のみならず、粒子間の強い相互作用を表現することは困難である。この問題を解決するため、SIMMERの多流体モデルと粒子に対する個別要素法(DEM)とを結合させた新しい手法を開発し、多相流における流体と粒子との相互作用および粒子挙動を適切に評価することを試みてきた。本研究では、DEMと結合したSIMMERコードの多流体モデルを検証するため、円筒状の粒子ベッドにガスを吹き込んだ自己平坦化試験シリーズの数値シミュレーションを行った。さらに検証を進める必要があるが、シミュレーション結果と試験結果とは適切に一致し、デブリベッドの自己平坦化を評価する手法としての潜在的な可能性を示した。DEMと結合したSIMMERコードは、SFRで粒子ベッドに関する安全評価のための次世代の計算手法として期待される。
