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論文

Residual stress relaxation by bending fatigue in induction-hardened gear studied by neutron Bragg edge transmission imaging and X-ray diffraction

Su, Y. H.; 及川 健一; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 堀野 孝*; 井戸原 修*; 三阪 佳孝*; 友田 陽*

International Journal of Fatigue, 174, p.107729_1 - 107729_12, 2023/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:63.29(Engineering, Mechanical)

A novel procedure, double induction quenching (DIQ), effective for improving the fatigue strength of gear products, has been used for producing gears with steep gradients of compressive residual stress generated in the tooth surface. We performed a Bragg edge imaging experiment at a pulsed neutron source to determine the spatial distribution of the {110} lattice spacing (d$$_{110}$$) and the broadening of the {110} Bragg edge (w$$_{110}$$) on the DIQ gear product after tooth-bending fatigue tests to which different loading cycles were applied. No significant difference occurred in the d$$_{110}$$ and the w$$_{110}$$at Hofer 's critical section of the teeth with different loading conditions within the accuracy of data analysis. However, we detected a decrease in the w$$_{110}$$ and changes in the residual lattice strain distribution in the axial direction along the tooth root directions at the opposite side of Hofer 's critical section for both teeth after 3$$times$$10 $$^{5}$$ and 8$$times$$10 $$^{5}$$ cycles, relieving the compressive residual stresses during the fatigue process. The residual stress close to the gear tooth surface determined by X-ray diffraction using sequential polishing showed a slight relaxation and redistribution from the tensile side in the hoop direction, complementary to the neutron Bragg edge imaging.

論文

sparse-ir; Optimal compression and sparse sampling of many-body propagators

Wallerberger, M.*; Badr, S.*; Hoshino, Shintaro*; Huber, S.*; Kakizawa, Fumiya*; 是常 隆*; 永井 佑紀; Nogaki, Kosuke*; 野本 拓也*; 森 仁志*; et al.

Software X (Internet), 21, p.101266_1 - 101266_7, 2023/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:91.34(Computer Science, Software Engineering)

有限温度の多体量子系におけるグリーン関数の情報をスパースモデリング技術を用いて効率的に圧縮するsparse-irというパッケージを開発したことを報告する。このパッケージを用いることで、一粒子グリーン関数であれば数十個の情報でグリーン関数の全領域での松原振動数依存性を計算することが可能となる。発表代表者の永井はこのソフトウェアの応用例を示すために、このパッケージを使うことで超伝導状態のシミュレーションが精度よくできることを示した。今後、このパッケージを使うことで、重元素化合物などの強相関電子系の物性を精度よく計算することが可能となる。

論文

Sodium-cooled Fast Reactors

大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.

Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07

ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。

論文

Micropores and mass transfer in the formation of myrmekites

湯口 貴史*; 湯浅 春香*; 五十公野 裕也*; 中島 和夫*; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

American Mineralogist, 107(3), p.476 - 488, 2022/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.42(Geochemistry & Geophysics)

本研究は花崗岩体内で広く産出するミルメカイトを研究対象とし、その解析手法と生成に関する知見を提示した。本研究では、瑞浪超深地層研究所周辺に分布する土岐花崗岩体のミルメカイト中に微小孔を見出した。これはミルメカイト生成時に体積が減少していることを示す。その結果から(1)ミルメカイト生成に際して体積変化を考慮した元素移動メカニズム、(2)ミルメカイト化に際して微小孔の生成要因、(3)熱水の化学的特徴の時間的を論じた。微小孔は熱水や地下水の拡散経路となり得るため、将来的な物質移動を考える上でも有用な知見となる。

論文

Association of hydrothermal plagioclase alteration with micropores in a granite; Petrographic indicators to evaluate the extent of hydrothermal alteration

湯口 貴史*; 五十公野 裕也*; 笹尾 英嗣

Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (Internet), 117(1), p.220415_1 - 220415_12, 2022/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Mineralogy)

本研究では、土岐花崗岩を対象に主要構成鉱物である斜長石の変質の程度を定量的に評価する新しい手法として、記載岩石学的斜長石変質指標の利用を提示した。斜長石中の変質の指標と微小空隙の広がりは反射電子像(BSE image)の解析で取得した。変質した斜長石中の微小空隙の体積は、その粒子中の微小空隙の広がりで特徴づけられる。このことから、斜長石変質指標は斜長石全体に対する変質部の面積の割合として求められる。われわれの先行研究では、土岐花崗岩中の変質した黒雲母中の緑泥石と微小空隙の広がりを指標として用いてきた。本研究ではこの先行研究と同一の試料を用いており、斜長石の変質指標と黒雲母の緑泥石化指標には正の相関が認められた。このことは、2つの指標を独立して用いることが可能であることを示す。また、この結果から、土岐花崗岩では斜長石の変質は黒雲母の緑泥石化に関連していることが明らかになった。

論文

Mass transfer associated with chloritization in the hydrothermal alteration process of granitic pluton

湯口 貴史*; 松木 貴伸*; 五十公野 裕也*; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

American Mineralogist, 106(7), p.1128 - 1142, 2021/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:43.81(Geochemistry & Geophysics)

花崗岩体で生じる熱水変質では、普遍的に緑泥石化、斜長石の変質、炭酸塩鉱物の晶出が生じる。本研究では、中部日本に分布する土岐花崗岩体を対象として、ホルンブレンドの緑泥石化、カリ長石の緑泥石化、脈状緑泥石の生成をもたらす熱水-鉱物間の元素移動について論じた。既往研究ならびに本研究の統合的な知見により、熱水変質に伴う岩体内の元素移動を包括的に捉えることが可能になった。本研究では、緑泥石化に伴い微小空隙が生じることを見出した。この知見と反応物と生成物の化学組成から、反応式を構築し、約180$$sim$$350$$^{circ}$$Cの温度範囲で生じる熱水流体中の元素移動について論じた。

論文

Genesis and development processes of fractures in granite; Petrographic indicators of hydrothermal alteration

湯口 貴史*; 五十公野 裕也*; 笹尾 英嗣

PLOS ONE (Internet), 16(5), p.e0251198_1 - e0251198_17, 2021/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:27.85(Multidisciplinary Sciences)

本研究は、割れ目の発生と発達の過程を明らかにする目的で、結晶質岩中のラージスケール割れ目と、鉱物の変質と微小空隙の関係を明らかにした。鉱物の変質の程度を定量的に評価するため、黒雲母の緑泥石化に着目し、変質領域と非変質領域の面積比から変質パラメータを定義した。その結果、ラージスケール割れ目の発達する岩石領域では変質パラメータと微小空隙がともに大きくなる傾向を見出した。これらの結果から、変質パラメータが現在と将来の割れ目分布の評価に有効となることを明らかにした。

論文

Radioactivity and radionuclides in deciduous teeth formed before the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant accident

高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:42.99(Multidisciplinary Sciences)

The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including $$^{40}$$K and daughter nuclides in $$^{238}$$U and $$^{232}$$Th series. Additionally, artificial radionuclides, $$^{90}$$Sr and $$^{137}$$Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.

論文

Commissioning of Versatile Compact Neutron Diffractometer (VCND) at the B-3 beam port of Kyoto University Research Reactor (KUR)

森 一広*; 奥村 良*; 吉野 泰史*; 金山 雅哉*; 佐藤 節夫*; 大場 洋次郎; 岩瀬 謙二*; 平賀 晴弘*; 日野 正裕*; 佐野 忠史*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011093_1 - 011093_6, 2021/03

京都大学研究炉(KUR)のB-3ビームポートは、過去には単結晶回折計が設置されていたが、近年はユーザーが減少し、アクティビティが低下している状況にあった。そこで本研究グループでは、近年の中性子利用に関するニーズを再調査し、B-3ビームポートに新たに多目的小型中性子回折計(VCND)を構築した。VCNDは、1.0オングストロームの入射中性子波長を利用して6度から130度までの散乱角を測定でき、既に水素吸蔵合金の研究等への利用が開始されている。講演では、今後の改修計画等についても説明する。

論文

Study of neutron-nuclear spin correlation term with a polarized Xe target

酒井 健二; 奥 隆之; 奥平 琢也; 甲斐 哲也; 原田 正英; 廣井 孝介; 林田 洋寿*; 加倉井 和久*; 清水 裕彦*; 広田 克也*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011116_1 - 011116_6, 2021/03

中性子基礎物理学において、パリティ非保存(PNC)項や時間反転非保存項と干渉する中性子スピン$${bf s}$$と標的核スピン$${bf I}$$の相関項$${bf s}cdot{bf I}$$は重要な研究テーマである。中性子共鳴ピーク付近でPNC項の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP)法により$$sim 10^{-1}$$の偏極が得られるキセノン(Xe)は、本研究にとって興味深い原子核である。我々は小型SEOPシステムを用いた偏極Xe標的を開発し、核破砕中性子源で得られる大強度の熱外中性子ビームを利用した$${bf s}cdot{bf I}$$項の研究を計画している。その第一段階として、我々は$$^{129}$$Xeの9.6eV共鳴ピーク付近でのXe偏極時と非偏極時の中性子透過率比の変化$$Delta R$$を捕らえることで、$${bf s}cdot{bf I}$$項に起因する中性子偏極能力の測定をJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL10で試みた。実験では、本測定系がドップラーブロードニングの影響($$Delta R_{rm DB} , {approx},10^{-2}$$)を検知できることを実証した上で、初期結果として有意な$$Delta R$$の値を得ている。現在は$$Delta R$$をより詳細に評価するために、核磁気・電子スピン共鳴法によるXe偏極度の導出を進めている。

論文

Neutron Bragg-edge transmission imaging for microstructure and residual strain in induction hardened gears

Su, Y. H.; 及川 健一; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 堀野 孝*; 井戸原 修*; 三阪 佳孝*; 友田 陽*

Scientific Reports (Internet), 11, p.4155_1 - 4155_14, 2021/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:71.97(Multidisciplinary Sciences)

A time-of-flight Bragg-edge neutron transmission imaging was used to investigate the microstructure and strain distributions in a gear hardened by a newly developed two-step induction-heating method: precursor (Sample 1) and final product (Sample 2). The edge- position and edge-broadening were determined and mapped with high spatial resolution, which enabled us to confirm the two-dimensional distributions of the microstructure and residual strain. A deep hardened layer was made for Sample 1 in which martensite was formed on the entire teeth and the outer peripheral portion of the gear body. Sample 2 was subjected to double induction-hardening, where a tempered martensite was formed as the thermal refined microstructure between a fine-grained martensite at the tooth surface and a ferrite-pearlite microstructure at the core. The relationship between edge-broadening and the Vickers hardness described by a linear equation was employed to derive the elastic residual strain. The residual strain map for Sample 2 revealed that a steep compressive strain was introduced into the fine-grained martensite at the tooth surface by the super rapid induction- heating and quenching process. The reversal of tension was speculated to occur below 2 mm from the tooth tip, and the strain was almost zero in the core region.

論文

X線光電子分光における時空間計測/解析技術の開発; NAP-HARPESから4D-XPSへ

豊田 智史*; 山本 知樹*; 吉村 真史*; 住田 弘祐*; 三根生 晋*; 町田 雅武*; 吉越 章隆; 鈴木 哲*; 横山 和司*; 大橋 雄二*; et al.

Vacuum and Surface Science, 64(2), p.86 - 91, 2021/02

X線光電子分光法における時空間的な測定・解析技術を開発した。はじめに、NAP-HARPES (Near Ambient Pressure Hard X-ray Angle-Resolved Photo Emission Spectroscopy)データにより、ゲート積層膜界面の時分割深さプロファイル法を開発した。この手法を用いて時分割ARPESデータからピークフィッティングとデプスプロファイリングを迅速に行う手法を確立し、4D-XPS解析を実現した。その結果、従来の最大エントロピー法(MEM)とスパースモデリングのジャックナイフ平均法を組み合わせることで、深さ方向プロファイルを高精度に実現できることがわかった。

論文

Development and application of a $$^3$$He neutron spin filter at J-PARC

奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:79.84(Instruments & Instrumentation)

We are developing a neutron polarizer with polarized $$^3$$He gas, referred to as a $$^3$$He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A $$^3$$He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several $$^3$$He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing $$^3$$He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A $$^3$$He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the $$^3$$He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of $$^3$$He spin filters at MLF of J-PARC are reported.

論文

Release behavior of radionuclides from MOX fuels irradiated in a fast reactor during heating tests

田中 康介; 佐藤 勇*; 大西 貴士; 石川 高史; 廣沢 孝志; 勝山 幸三; 清野 裕; 大野 修司; 浜田 広次; 所 大志郎*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 536, p.152119_1 - 152119_8, 2020/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

照射済高速炉MOX燃料の加熱試験(2773K, 2973K及び3173K)により放出したFP等が沈着したサンプリングパーツにおける核種分析結果に基づき、高速炉MOX燃料からのFP等の放出挙動を評価した。その結果、FP核種の放出速度は、従来の軽水炉燃料で得られている知見と同等または低い値となる傾向を示した。また、燃料組成については、先行研究結果で得られた軽水炉燃料におけるデータのばらつきの範囲内にあることがわかった。

論文

Observation of magnon polarization

南部 雄亮*; Barker, J.*; 沖野 夕貴*; 吉川 貴史*; 塩見 雄毅*; Enderle, M.*; Weber, T.*; Winn, B.*; Graves-Brook, M.*; Tranquada, J. M.*; et al.

Physical Review Letters, 125(2), p.027201_1 - 027201_6, 2020/07

 被引用回数:35 パーセンタイル:93.71(Physics, Multidisciplinary)

We measure the mode-resolved direction of the precessional motion of the magnetic order, i.e., magnon polarization, via the chiral term of inelastic polarized neutron scattering spectra. The magnon polarization is a unique and unambiguous signature of magnets and is important in spintronics, affecting thermodynamic properties such as the magnitude and sign of the spin Seebeck effect. However, it has never been directly measured in any material until this work. The observation of both signs of magnon polarization in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ also gives direct proof of its ferrimagnetic nature. The experiments agree very well with atomistic simulations of the scattering cross section.

論文

Transverse asymmetry of $$gamma$$ rays from neutron-induced compound states of $$^{140}$$La

山本 知樹*; 奥平 琢也; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 猪野 隆*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; et al.

Physical Review C, 101(6), p.064624_1 - 064624_8, 2020/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:74.44(Physics, Nuclear)

An sp-mixing model, which describes a compound nuclear reaction by mixing partial waves, predicts a correlation term in this reaction. The correlation term $$sigma_n$$ $$cdot$$ ($$k_n$$ $$times$$ $$k_gamma$$) in the $$^{139}$$La(n,$$gamma$$) reaction has been studied by measuring $$gamma$$-ray and neutron energies utilizing epithermal polarized neutrons and germanium detectors. The transverse asymmetry for single $$gamma$$-ray transition was measured to be 0.60 $$pm$$ 0.19 in the p-wave resonance.

論文

Measurement of the angular distribution of $$gamma$$-rays after neutron capture by $$^{139}$$La for a T-violation search

奥平 琢也; 清水 裕彦*; 北口 雅暁*; 広田 克也*; Haddock, C. C.*; 伊藤 維久也*; 山本 知樹*; 遠藤 駿典*; 石崎 貢平*; 佐藤 匠*; et al.

EPJ Web of Conferences, 219, p.09001_1 - 09001_6, 2019/12

原子核が熱外中性子を共鳴吸収する反応において、弱い相互作用起因のパリティ対称性の破れが核子間相互作用の最大10$$^{6}$$倍増幅される現象が観測されている。この反応では時間反転対称性の破れにも同様の増幅効果があることが理論的に予言されており、全く新しい手法で未知の時間反転対称性の破れを世界最高感度で探索できる可能性がある。しかし、その増幅率は全ての核種で未知であり、この手法がもつ可能性を具体的に議論できていなかった。本研究ではJ-PARC, MLF, BL04のGe検出器群を用いて、$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)反応の角度分布測定を行い、世界で初めて$$^{139}$$Laで時間反転対称性の破れの増幅率を求めることに成功した。この結果を用いて、実験に必要な測定時間を見積もると、偏極率40%のLa核偏極技術、偏極率70%, 79atm・cmの$$^3$$He Spin Filterを用意すれば、1.4日の測定で世界最高感度で時間反転対称性の破れ探索実験が可能であることが判明した。現在原子力機構では高性能な$$^3$$He Spin Filterの開発を行なっており、本発表では$$gamma$$線の角度分布測定の結果、及び共用ビームラインに適用するための$$^3$$He Spin Filterの開発の現状について発表する。

論文

Development of the neutron polarizer for the T-violation search using compound nuclei

奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也; 清水 裕彦*; et al.

Proceedings of Science (Internet), 356, p.029_1 - 029_5, 2019/12

共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子を活用するために、偏極中性子デバイスの一つである$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発を行なっている。$$^{3}$$Heスピンフィルターの性能評価の一つの手段に、基礎物理分野での応用・評価があり、基礎物理実験も活用している。現在の物質優勢宇宙を説明するためには時間反転対称性の破れが不可欠であり、世界中で時間反転対称性の破れの探索実験が行われている。その一つに偏極中性子と原子核を使用して対称性の破れを測定する方法があり、J-PARCの大強度中性子を用いた時間反転対称性の破れ探索が計画されている。本計画では1eV程度のエネルギーの高い中性子を偏極するための従来にない巨大な$$^{3}$$Heスピンフィルターを開発する必要があり、原子力機構にて開発が行われている$$^{3}$$Heスピンフィルターの性能評価の良い検証となる。現在、偏極率の精度の良い評価システムや$$^{3}$$Heスピンフィルター製作のための真空システムの構築を行い、熱外中性子偏極のための大型スピンフィルターの開発を継続している。本発表では$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発の現状について発表する。

論文

Position-by-position cooling paths within the Toki granite, central Japan; Constraints and the relation with fracture population in a pluton

湯口 貴史*; 末岡 茂; 岩野 英樹*; 五十公野 裕也*; 石橋 正祐紀; 檀原 徹*; 笹尾 英嗣; 平田 岳史*; 西山 忠男*

Journal of Asian Earth Sciences, 169, p.47 - 66, 2019/01

AA2018-0254.pdf:5.48MB

 被引用回数:14 パーセンタイル:61.94(Geosciences, Multidisciplinary)

本研究は、中部日本に位置する土岐花崗岩体を研究対象とし、熱年代学的な手法で冷却履歴(温度-時間履歴)を取得した。10本のボーリングコアから採取された15試料に対して、ジルコンU-Pb年代,黒雲母K-Ar年代,ジルコンフィッション・トラック(FT)年代,アパタイトFT年代、およびFTデータの逆解析からなる温度-時間履歴を提示した。得られた岩体内部の複数地点の冷却履歴の相違を比較し、その位置的な相違を生む原因について言及した。これは熱進化モデルの構築に資するデータとなる。また花崗岩内における物質移動は、水みちとして機能する割れ目により大きく支配されることから、割れ目の分布特性と得られた温度-時間履歴の関連について検討を行った。

論文

Safe and rapid development of capillary electrophoresis for ultratrace uranyl ions in radioactive samples by way of fluorescent probe selection for actinide ions from a chemical library

原賀 智子; 大内 和希; 佐藤 義行; 星野 仁*; 田中 玲*; 藤原 隆司*; 黒川 秀樹*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎; 亀尾 裕; et al.

Analytica Chimica Acta, 1032, p.188 - 196, 2018/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.41(Chemistry, Analytical)

放射性試料中のアクチノイドイオンを安全、迅速、高感度に分析するため、蛍光プローブを用いたキャピラリー電気泳動法による分析法を開発した。本研究では、化学ライブラリーを用いて、アクチノイドイオンの検出に必要となる蛍光プローブを選択し、大環状および非環状の多座配位骨格を有するプローブ群を整備した。アクチノイドのうち、ウラニルイオンに対して、4座の配位骨格を有する蛍光プローブを用いることにより、従来のキャピラリー電気泳動法の検出限界(ppmレベル)を大幅に改善し、pptレベルの検出限界を達成するとともに、実際の放射性廃液試料の分析に適用できることも示した。

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