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報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成27年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷正明*; 竹田宣典*; 三浦律彦*; 石田知子*; 畑浩二*; 鵜山雅夫*; 佐藤伸*; 大熊史子*; 早金沙綾香*; 松井裕哉; et al.

JAEA-Technology 2016-035, 153 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-035.pdf:37.6MB

超深地層研究所計画における平成27年度の工学技術に関する検討のうち、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、現在実施中の再冠水試験に伴う止水壁や冠水坑道周辺岩盤の挙動に関する詳細検討を行った。その結果、特に止水壁の温度変化については、解析結果と止水壁内の計測結果がよく一致しており、設計時に検討したクーリング対策工により温度応力によるひび割れの発生は防止できたと考えられる。また、冠水に伴う止水壁と岩盤境界の挙動についても、水-応力連成解析結果と種々の計測結果との比較検討により、解析で設定したモデルは概ね適切との結論を得た。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成26年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷正明*; 畑浩二*; 秋好賢治*; 佐藤伸*; 竹田宣典*; 三浦律彦*; 鵜山雅夫*; 金田勉*; 上田正*; 原朗*; et al.

JAEA-Technology 2016-002, 195 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-002.pdf:46.3MB
JAEA-Technology-2016-002-appendix(CD-ROM).zip:16.11MB

瑞浪超深地層研究所計画における平成26年度の工学技術に関する検討5「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、将来実施が計画されている冠水坑道を地下水で満たす試験に必要となる止水壁他の検討を行った。具体的には、(1)止水壁の機能, 構造, 材料, 施工及び品質管理方法等の検討、(2)冠水坑道を地下水で満たす試験時の止水壁周辺岩盤への影響の解析的予測、を実施した。その結果、予測される最大水圧,温度応力及び地震力に対する岩盤を含む構造安全性、漏水抑制、冠水坑道へのアクセス確保及び計測ケーブルの貫通等の要求を満足する止水壁等の仕様を決定するとともに止水壁設置後の冠水による止水壁周辺岩盤の挙動に関する予察的な知見を得た。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成25年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷正明*; 畑浩二*; 秋好賢治*; 佐藤伸*; 竹田宣典*; 三浦律彦*; 鵜山雅夫*; 金田勉*; 上田正*; 戸田亜希子*; et al.

JAEA-Technology 2014-040, 199 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2014-040.pdf:37.2MB

超深地層研究所計画における工学技術に関する研究は、大きく分けて、(1)「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、(2)「研究坑道の建設技術の開発」、(3)「研究坑道の施工対策技術の開発」、(4)「安全性を確保する技術の開発」および、(5)「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の5項目に分類して進めている。これまでは、「第2段階」の調査研究として、研究坑道掘削工事で取得される計測データや施工データを用いた評価に基づく設計の妥当性についての検討などを中心として進めてきた。本研究は、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の一貫として、深度500m研究アクセス北坑道における再冠水試験のための止水壁に関する検討を実施した。具体的には、止水壁やプラグに関する国内外の文献調査を実施し、この結果を基に、設計条件の検討、解析による止水壁躯体の設計と岩盤安定性の評価、主な部材の材料選定、止水グラウトの検討などを実施した。

論文

Electronic structure of BaTiO $_{3}$ using resonant X-ray emission spectroscopy at the Ba-L $_{3}$ and Ti K absorption edges

吉井賢資; 米田安宏; Jarrige, I.*; 福田竜生; 西畑保雄; 鈴木知史; 伊藤嘉昭*; 寺嶋孝仁*; 吉門新三*; 福島整*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 75(3), p.339 - 343, 2014/03

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2013.10.002

被引用回数：10 パーセンタイル：41.9(Chemistry, Multidisciplinary)

強誘電体BaTiO $_{3}$ 3について、共鳴X線発光(RXES)及び部分蛍光法を用いたX線吸収分光(PFY-XAS)により電子状態を分析した。実験はSPring8の原子力機構ビームラインBL14B1と物質・材料研究機構ビームラインBL15XUで行った。Ba L $_{3}$ 吸収端でのPFY-XASスペクトルは、過去の文献とは異なり、キュリー点上下で変化しなかった。これは、Ba $^{2+}$ イオンの位置はキュリー点で変位しないか変位が小さいことを示唆する。また、Ti K吸収端でのRXESスペクトルからは、発光ピークのエネルギーは入射光エネルギーによらずほぼ一定であった。この結果は、Ti 3d軌道が非局在的な性質を持っており、それによりTiイオンが変位して電気双極子の生成して強誘電体となるという、理論計算から提案された機構を支持することが分かった。

報告書

中性子散乱実験用試料環境装置の紹介

下条豊; 井畑良明; 金子耕士; 武田全康

JAEA-Testing 2012-005, 63 Pages, 2013/02

JAEA-Testing-2012-005.pdf:11.94MB

中性子ビーム利用実験では、中性子の高い透過性を生かし、温度・圧力・磁場・応力等の条件がさまざまにある試料環境下での測定や、これらの条件の複合環境下での実験のような、特殊環境下において測定が行われている。これらの試料環境を作りだすために、JRR-3では、冷凍機や高温炉,強磁場発生装置等の試料環境装置が整備されている。本書では、JRR-3ガイドホール及び炉室にある各種試料環境装置の仕様, 特性についてまとめて記す。この資料がユーザーの実験実施の一助となることを目的としている。

論文

Probing the Ba 5d states in BaTiO $_{3}$ and BaSO $_{4}$ ; A Resonant X-ray emission study at the Ba-L $_{3}$ edge

吉井賢資; Jarrige, I.; 鈴木知史; 松村大樹; 西畑保雄; 米田安宏; 福田竜生; 田村和久; 伊藤嘉昭*; 向山毅*; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 73(9), p.1106 - 1110, 2012/09

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2012.04.009

被引用回数：11 パーセンタイル：44.07(Chemistry, Multidisciplinary)

強誘電体BaTiO $_{3}$ のBa 5d軌道の電子状態を放射光共鳴発光により調べ、誘電性を持たないBaSO $_{4}$ と比較した。Ba-L $_{3}$ 吸収端近傍において共鳴発光スペクトルを測定したところ、両方の化合物ともBa 5d電子は局在していることがわかった。一方、共鳴発光を利用した部分蛍光法吸収スペクトルを測定したところ、BaTiO $_{3}$ のほうがBaSO $_{4}$ よりもエネルギー幅の広いピークが観測された。すなわち、BaTiO $_{3}$ のBa 5d軌道は、O 2p軌道と混成していることがわかった。これは、BaTiO $_{3}$ の強誘電性はTi-Oの混成により発現するとされてきた従来の見解と異なり、Baイオンも強誘電相転移に何らかの役割を果たすことを示唆する。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering at Ba-L $_{3}$ edge in BaTiO $_{3}$

吉井賢資; Jarrige, I.; 松村大樹; 西畑保雄; 鈴木知史; 伊藤嘉昭*; 向山毅*; 栃尾達紀*; 篠塚寛志*; 福島整*

Japanese Journal of Applied Physics, 50(9), p.09NE03_1 - 09NE03_4, 2011/09

https://doi.org/10.1143/JJAP.50.09NE03

被引用回数：2 パーセンタイル：9.73(Physics, Applied)

強誘電体BaTiO $_{3}$ のBa-L $_{3}$ 吸収端における共鳴非弾性X線散乱測定をSPring-8ビームラインBL15XUで行った。まず、非弾性散乱X線の一つBa-L $_{1}$ 線に分光器のエネルギーを合わせ、誘電性を示さないBaSO $_{4}$ を対照物質としてBa-5d吸収スペクトルを測定したところ、BaTiO $_{3}$ のスペクトルは幅が太いことがわかった。分子軌道計算を行ったところ、Ba-5d軌道とO-3p軌道が共有結合的な性質を有し、エネルギーバンドを作っていることがわかった。BaTiO $_{3}$ の強誘電性はTi-Oの共有結合性による原子変位がその起源とされているが、この実験事実はBa-Oの共有結合も重要であることを示唆する。また、Ba-L $_{1}$ 非弾性X線スペクトルを吸収端近傍で測定したところ、Ba-5d軌道は上述の通り酸素とバンドを作っているものの、局在的であることを示すデータが得られた。この測定により、非占有状態の局在性の指標に関する情報が得られること、また、考えられる幾つかの応用についても議論する。

報告書

放射線測定器の性能試験に用いる国際規格に準拠したX線標準場の整備

清水滋; 澤畠忠広*; 梶本与一; 志風義明; 吉原泰明*; 立部洋介

JAEA-Technology 2011-008, 53 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-008.pdf:2.91MB

国際標準化機構の国際規格ISO 4037-1では、放射線防護用測定器の性能試験に用いる世界共通のX線標準場の設定条件が示されている。原子力科学研究所の当該X線標準場は、2003年に整備して運用してきたが、中硬X線照射装置のX線管球の破損交換に伴い、新たな機種のX線管球を設置したため、この設定条件に準拠したNarrow series, Wide series及びHigh air-kerma seriesの3つのシリーズの中硬X線領域における二次標準場を再構築した。内容は、X線管電圧20kVから300kVの中硬X線領域において、X線場の線質設定,各線量単位のX線スペクトル,空気カーマから線量当量への換算係数及びISO 4037-1の線質との比較を行った。この結果、原子力科学研究所のISO標準場は、国際規格の線質とよく一致していることを確認し、国際規格に準拠した放射線防護用測定器の性能試験及び世界の校正機関との基準照射及び相互比較実験が実施できることになり、これらの詳細なデータを明らかにした。

論文

Low temperature structure of FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ magnetic superconductor

茂筑高士*; 畑慶明*; Wuernisha, T.*; 井川直樹; 星川晃範*; 石垣徹*; 安岡宏*; 平田和人*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S158 - S159, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.12.047

被引用回数：2 パーセンタイル：12.12(Physics, Applied)

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+}$ $_{delta}$ 系超伝導体における結晶構造と超伝導物性との相関を明らかにするため、超伝導体FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+}$ $_{delta}$ とCuサイトの一部をZnで置換することで超伝導を発現しない試料FeSr $_{2}$ Y(Cu $_{0.95}$ Zn $_{0.05}$ ) $_{2}$ O $_{6+}$ $_{delta}$ について中性子回折実験を行った。その結果、本超伝導体中では磁気超格子に起因する反射は観察されず、磁気秩序は長距離秩序を持たないことが明らかになった。この超伝導体では30K付近で非超伝導体では観測されないCuに関連する特異点が見られたことから、この温度で電荷分布変化が生じている可能性がある。

報告書

放射線測定器の性能試験に用いる国内規格に準拠した中硬X線標準場の整備

清水滋; 澤畠忠広; 梶本与一; 志風義明; 吉原泰明*; 立部洋介

JAEA-Technology 2010-009, 78 Pages, 2010/06

JAEA-Technology-2010-009.pdf:3.06MB

国内規格JIS Z 4511では、国内での放射線防護用測定器の性能試験に用いるX線標準場の設定条件が示されている。原子力科学研究所放射線標準施設棟の中硬X線照射装置のX線管球の破損交換に伴い、新たな機種のX線管球を設置した。このため、われわれは、JISに準拠した線質指標0.6, 0.7, 0.8, 0.9の4つのシリーズの中硬X線領域における二次標準場を再構築した。内容は、X線管電圧20kVから300kVの中硬X線領域において、X線場の線質設定,各線量単位のX線スペクトル,空気カーマから線量当量への換算係数等を評価した。これにより、精度の良い線量当量基準量,幅広い試験エネルギー点及び幅広い線量率の供給が可能となった。われわれは、これらの詳細なデータを明らかにした。

論文

Plasma diagnostics in JFT-2M

河西敏*; 神谷健作; 篠原孝司; 川島寿人; 小川宏明; 上原和也; 三浦幸俊; 岡野文範; 鈴木貞明; 星野克道; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.225 - 240, 2006/02

https://doi.org/10.13182/FST06-A1097

被引用回数：3 パーセンタイル：24.11(Nuclear Science & Technology)

約30台の計測装置から構成されているJFT-2Mの計測診断システムは、プラズマ生成,制御,平衡,安定性,閉込め,NBIやRF(LH, ICRF, ECH)による加熱,RFによる電流駆動の研究に使用されてきた。このうち、運動シュタルク効果を利用した偏光計,荷電交換反応分光器,重イオンビームプローブ,飛行時間測定法による中性粒子測定器等は、Hモード,高リサイクリング定常(HRS)Hモードの閉込め改善機構の解明や運転領域の探求に貢献した。赤外テレビカメラ,損失イオンプローブは、リップル損失粒子による壁への熱負荷,主プラズマからの損失するイオンに関する研究でそれぞれ重要な役割を果たした。この論文は、これらの計測機器についてレビューしたものである。

論文

磁気顕微鏡による磁束観測

鈴木淳市; 門脇和男; 畑慶明*; 岡安悟; 西尾太一郎; 掛谷一弘*; 小田原成計*; 永田篤士*; 中山哲*; 茅根一夫*

低温工学, 38(9), p.485 - 492, 2003/09

https://doi.org/10.2221/jcsj.38.485

最近、微小超伝導体に拘束された量子化磁束が特異な空間秩序を示すことが理論的に明らかとなり、注目を集めている。このような秩序化は、高い空間分解能を有する磁気顕微鏡により観測が可能である。われわれは、微細加工技術を利用した磁気検出コイルサイズの微小化とスタンドオフの縮小により、磁気顕微鏡の高空間分解能化に成功した。そして、この高空間分解能磁気顕微鏡を利用して、Nb、及び、YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7-d}$ 微小超伝導体の量子化磁束配列を観測することにより、量子化磁束配列の変化に対応した磁化の量子振動を明らかにすることができた。

論文

Flux quantanization in a superconducting microdisk

畑慶明; 鈴木淳市; 掛谷一弘*; 門脇和男*; 小田原成計*; 永田篤士*; 中山哲*; 茅根一夫*

Physica C, 388-389(1-4), p.719 - 720, 2003/05

近年、微細加工技術の発展とともに、微小領域(マイクロメーターからナノメーターオーダー)に束縛された超伝導体の磁束状態に興味が持たれている。通常の超伝導体では、磁束は $rm phi_{0}$ に量子化されて超伝導体中に分布する。しかし、微小な超伝導体では超伝導体の大きさや形状に依存した磁束の配列が実現することが理論的に示されている。例えば、微小超伝導Diskでは外形の対称性を維持するために中央に外部磁場に対応して、量子磁束の整数倍の磁束強度を持つ巨大磁束が安定である。しかし、このような超伝導体の磁束観察に関する研究の報告はほとんど存在しない。そこで、走査型SQUID顕微鏡を用いてYBCO-Diskの磁束配列の観察を試みた。試料はFIB(Forcused Ion Beam)加工を用いて作成し、直径はである。走査型SQUID顕微鏡による磁束観察の結果、Disk中の磁束は外部磁場の増大に伴い個数が増加した。全ての磁束は量子化されており、巨大磁束は存在しなかった。

論文

Vortex imaging of magnetic superconductor HoNi $_{2}$ B $_{2}$ C by scanning SQUID microscopy

畑慶明; 鈴木淳市; 掛谷一弘*; 門脇和男*; 中山哲*; 永田篤*; 小田原成計*; 茅根一夫*

Physica C, 378-381(Part1), p.420 - 423, 2002/10

第二種超伝導体では、ある一定以上の磁場の下で超伝導体内部に量子化された磁束が侵入する。走査型SQUID顕微鏡を用いると、この量子化された磁束の振る舞いを直接観察することができる。磁性超伝導体では、磁性イオンを含まない超伝導体とは違い、この量子磁束に内部構造が見られることが理論的に示されている。しかし、その直接観察の例はこれまでにほとんど報告されていない。そこで、走査型SQUID顕微鏡を用いて磁性超伝導体 $rm RENi_{2}B_{2}C$ の量子磁束観察を行った。磁性超伝導体 $rm RENi_{2}B_{2}C$ 系は低温での磁気的性質は磁性を担う希土類イオンの種類により大きく異なる。 $rm ErNi_{2}B_{2}C$ ではクラスター状に分布した量子化された磁束量子が観測され、印加磁場の増大にともなう磁束量子の密度の増加がみられた。磁性イオンを持たないYBCOの観察結果と比較的類似した結果が得られた。これに対して $rm HoNi_{2}B_{2}C$ では量子磁束の数倍の強度を持つ大きな磁束とその周辺に逆向きの磁束分布が観測された。これは試料の持つ磁気モーメントと超伝導体中に侵入した磁束の和が量子化条件を満足するために見られる現象で、このような現象を直接観察したのはこれが初めてである。

論文

Magnetic neutron scattering of the frustrated system ZnCr $_{2}$ O $_{4}$

畑慶明; 喜多英治*; 籠宮功*; 近桂一郎*; 白鳥紀一*; 中島健次*; 加倉井和久*

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.195 - 196, 2001/05

ZnCr $_{2}$ O $_{4}$ はAサイトにはいるZnが非磁性であるためA-Bサイト間に相互作用が存在せず、Bサイト最近接イオン間に反強磁性的相互作用を考えるとBサイトがフラストレートすることが知られている。また低温の秩序状態の磁気構造は複数の磁区に分かれており、いまだ磁気構造は未知である。そこで、中性子線散乱実験を通じて磁気構造決定を目的に実験を行った。実験の結果、ネール点10Kをはさんで、それより上で磁気散漫散乱が、それ以下で磁気ブラッグ反射が観測された。転移は一段であり、類似した物質のMgCr $_{2}$ O $_{4}$ とは全く異なる現象である。磁気的に単分域にするために、磁場中冷却を行い同様の測定を行ったが単分域にはできなかった。秩序相の磁気対称性がある条件を満足する場合、電気磁気効果がみられ、電場・磁場両方を印加して冷却することで単分域化することが可能であり、ZnCr $_{2}$ O $_{4}$ もこのような手法で単分域化できると考えられた。

報告書

Measurements of differential cross sections for the reactions $^{6,7}$ Li(n,d) $^{5.6}$ He and $^{6,7}$ Li(n,t) $^{4,5}$ He at 14.1 MeV

白土しょう二*; 渋谷真二*; 秦和博*; 安藤嘉章*; 柴田恵一

JAERI-M 89-107, 27 Pages, 1989/08

JAERI-M-89-107.pdf:0.75MB

リチウム同位体に関する14MeV中性子誘起核反応断面積の測定結果についてまとめた。測定には2個のガス比例計数管とシリコン検出器から成るカウンターテレスコープを用いた。 $^{6}$ Li(n,d)n $^{4}$ Heと $^{7}$ Li(n,t)n $^{4}$ Heからの重陽子、三重陽子のスペクトルは終状態相互作用理論により解析された。これらの反応及び $^{6}$ Li(n,t) $^{4}$ He、 $^{7}$ Li(n,d) $^{6}$ He反応の角度分布は有限レンジDWBAで解析され、分光学的因子が求められた。

口頭

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ の低温構造

茂筑高士*; 畑慶明*; Tuerxun, W.*; 井川直樹; 星川晃範*; 石垣徹*; 安岡宏*; 平田和人*

no journal, ,

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ 系はBa $_{2}$ YCu $_{3}$ O $_{6+delta}$ 系超伝導体のCuサイトをFeに置換した磁性超伝導体であり、還元熱処理及びそれに引き続く酸化熱処理によって超伝導と磁性が発現される。高温還元雰囲気で正方晶から斜方晶への相転移が、これら特性の発現のために必要なCuとFeの秩序配列の要因である。本研究では、低温での磁気秩序発現に関する知見を得るために中性子回折実験を行った。その結果、磁性相転移温度以下でも磁気反射は観測されず、この系の磁気秩序は長距離秩序ではないことが明らかになった。格子定数の温度変化は30K付近で極値を持つ傾向がみられ、構造的な変化と磁気秩序の発現が関連している可能性がある。

口頭

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ 系における酸素配列

茂筑高士*; 畑慶明*; 土屋佳則*; 井川直樹; 星川晃範*; 石垣徹*; 安岡宏*; 平田和人*

no journal, ,

近年、Feを基軸とするニクタイド系における超伝導や平面四配位を持つ新しいFe酸化物が報告され、Feの周りの配位と物性との関連に関心が集まっている。本系における超伝導と磁性の発現もFeの周りの酸素配位に大いに依存している。本研究では、FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ 系における酸素配列を中性子回折法によって解析した。基本構造そのものは通常の固相反応法で合成可能であるが、還元アニールによりCuとFeの配列を秩序化させた。還元アニール後の構造は、アニール温度が700 $^{circ}$ C付近の場合は元の構造に対してaa2cなる単位胞を持つ超構造(斜方晶)で、それ以外では元の正方晶のままであった。これはFeの周りの酸素が四面体配位を取り、このFeO $_{4}$ 四面体が規則的に配列しているか、していないかの違いによる。さらに還元アニール後酸化アニールを施すと、CuとFeの秩序配列はそのままに酸素のみが供給され、Feのまわりの酸素は八面体配位となった。

口頭

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ 系の酸素欠損

茂筑高士*; 畑慶明*; 土屋佳則*; 井川直樹; 星川晃範*; 石垣徹*; 安岡宏*; 小澤清*; 平田和人*

no journal, ,

FeSr $_{2}$ YCu $_{2}$ O $_{6+delta}$ 系の超伝導体は、CuとFeの秩序配列化及び酸素欠損が超伝導発現に重要な役割を果たしている。中性子回折法によって、非超伝導相では、酸素量6+が7付近でのみ安定であり、また、超伝導相の出現は酸素量6+が7.6付近に集中することを明らかにした。

口頭

ウラン廃棄物の処理処分技術開発,2; 澱物のウラン廃棄物からのウラン溶解試験

大橋裕介; 中塚嘉明; 川妻伸二; 秦はるひ; 綱嶋康倫; 村田雅人; 時澤孝之; 杉杖典岳

no journal, ,

ウラン濃縮・転換技術開発で発生した澱物類のうち、ウラン量の多いものについては、資源の有効利用の観点からウラン回収を行い、処理に伴い発生する残渣を廃棄体化し、処分する。本試験では転換系の澱物類について、水及び塩酸を用いて実廃棄物を処理し、ウランを回収する試験を実施した。転換系中和沈澱物,NaF,珪藻土,アルミナ吸着剤,MgF $_{2}$ 吸着剤は2hでいずれも98%以上のウラン溶解率であった。流動媒体については、塩酸1N,過酸化水素の添加により室温、24hの処理で99%以上のウラン溶解率が得られた。また、NaF,珪藻土については水溶解によりそれぞれ99%, 88%のウラン溶解率であった。本試験結果よりウラン回収プロセスを検討するための基礎データとして実廃棄物の溶解に関する特性が把握できた。