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論文

Nonferroelectric phase with loss of cycloidal magnetic structure in Tb $_{0.515}$ Gd $_{0.485}$ Mn $_{2}$ O $_{5}$

石井裕太*; 坂倉輝俊*; 石川喜久*; 鬼柳亮嗣; Lustikova, J.*; 青山拓也*; 大串研也*; 若林裕助*; 木村宏之*; 野田幸男*

Physical Review B, 110(18), p.184404_1 - 184404_7, 2024/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.184404

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Neutron-scattering measurements were employed to investigate the magnetic ordering in Tb $_{1-x}$ Gd $_{x}$ Mn $_{2}$ O $_{5}$ (x = 0.485) enriched with the $^{160}$ Gd isotope, a member of multiferroic RMn $_{2}$ O $_{5}$ (R = rare-earth element) compounds. This material, at low temperatures, exhibits commensurate magnetic (CM) ordering, which drives electric polarization. Notably, electric polarization diminishes as the temperature decreases further, while the CM ordering persists. Magnetic structure analyses revealed that a cycloidal magnetic structure along the c axis transforms into a sinusoidal-like structure, resulting in the nonferroelectric phase, whereas a collinear magnetic structure in the ab plane exhibits no significant change. The findings suggest that the cycloidal magnetic structure plays a key role in inducing electric polarization in the CM ordering of the present material.

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

https://shop.elsevier.com/books/sodium-cooled-fast-reactors/morishita/978-0-12-824076-2

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

Distinct variation of electronic states due to annealing in -type La $_{1.8}$ Eu $_{0.2}$ CuO $_{4}$ and Nd $_{2}$ CuO $_{4}$

浅野駿*; 石井賢司*; 松村大樹; 辻卓也; 工藤康太*; 谷口貴紀*; 齋藤真*; 春原稔樹*; 川股隆行*; 小池洋二*; et al.

Physical Review B, 104(21), p.214504_1 - 214504_7, 2021/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.214504

被引用回数：2 パーセンタイル：10.46(Materials Science, Multidisciplinary)

We performed Cu K-edge X-ray absorption fine-structure measurements on -type La $_{1.8}$ Eu $_{0.2}$ CuO $_{4}$ (LECO) and Nd $_{2}$ CuO $_{4}$ (NCO) to investigate the variation in the electronic state associated with the emergence of superconductivity due to annealing. The X-ray absorption near-edge structure spectra of as-sintered (AS) LECO are quite similar to those of AS NCO, indicating that the ground state of AS LECO is a Mott insulator. The electron density after annealing $n_{rm AN}$ was evaluated for both superconducting LECO and nonsuperconducting NCO and was found to be 0.40 and 0.05 electron per Cu atom, respectively. In LECO but not in NCO, extended X-ray absorption fine-structure analysis revealed a reduction in the strength of the Cu-O bond in the CuO $_{2}$ plane due to annealing, which is consistent with the screening effect on phonons in the metallic state. The origin of the difference in doping processes due to annealing is discussed in relation to the size of the charge-transfer gap.

論文

Observation of momentum-resolved charge fluctuations proximate to the charge-order phase using resonant inelastic X-ray scattering

吉田雅洋*; 石井賢司; 中惇*; 石原純夫*; Jarrige, I.*; 池内和彦*; 村上洋一*; 工藤一貴*; 小池洋二*; 永田知子*; et al.

Scientific Reports (Internet), 6, p.23611_1 - 23611_8, 2016/03

https://doi.org/10.1038/srep23611

被引用回数：1 パーセンタイル：10.54(Multidisciplinary Sciences)

In strongly correlated electron systems, enhanced fluctuations in the proximity of the ordered states of electronic degrees of freedom often induce anomalous electronic properties such as unconventional superconductivity. While spin fluctuations in the energy-momentum space have been studied widely using inelastic neutron scattering, other degrees of freedom, i.e., charge and orbital, have hardly been explored thus far. Here, we use resonant inelastic X-ray scattering to observe charge fluctuations proximate to the charge-order phase in transition metal oxides. In the two-leg ladder of Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ , charge fluctuations are enhanced at the propagation vector of the charge order ( $mathbf{q}_mathrm{CO}$ ) when the order is melted by raising the temperature or by doping holes. In contrast, charge fluctuations are observed not only at $mathbf{q}_mathrm{CO}$ but also at other momenta in a geometrically frustrated triangular bilayer lattice of LuFeO. The observed charge fluctuations have a high energy ( 1 eV), suggesting that the Coulomb repulsion between electrons plays an important role in the formation of the charge order.

論文

Study of safety features and accident scenarios in a fusion DEMO reactor

中村誠; 飛田健次; Gulden, W.*; 渡邊和仁*; 染谷洋二; 谷川尚; 坂本宜照; 荒木隆夫*; 松宮壽人*; 石井響子*; et al.

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2028 - 2032, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.04.062

被引用回数：15 パーセンタイル：71.40(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所事故を受けて、日本国内の核融合研究コミュニティにおいて、核融合炉の安全性に対する関心が高まっている。そこで幅広いアプローチ原型炉設計活動(BA-DDA)では、核融合炉の安全性研究に着手した。本論文は、BA-DDAで行っている核融合原型炉安全性研究の進展について報告するものである。まず本研究での安全確保の考え方を明確化し、事故時の放射性物質放出に対する敷地境界での公衆被ばく線量の目標値を設定した。次に、核融合原型炉が内包する放射性物質とエネルギーの量の評価を行った。ここでの原型炉は、我が国で開発しているブランケット工学技術(水冷却、固体ペブル増殖ブランケット)に基づくものとする。さらに、マスター・ロジック・ダイアグラム法と機能FMEA法を用いて原型炉で考えられる事故シナリオの分析を行った。分析したシナリオのうち、とりわけ重要な事故事象を選定した。

論文

Key aspects of the safety study of a water-cooled fusion DEMO reactor

中村誠; 飛田健次; 染谷洋二; 谷川尚; Gulden, W.*; 坂本宜照; 荒木隆夫*; 渡邊和仁*; 松宮壽人*; 石井響子*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 9, p.1405139_1 - 1405139_11, 2014/10

https://doi.org/10.1585/pfr.9.1405139

水冷却核融合原型炉の安全性研究における重要側面について報告する。水冷却原型炉の内的ハザード(つまり放射性物質のインベントリ、これらを可動化するエネルギー、事故の起因事象と事故シナリオ)の分析を行った。第一壁/ブランケット冷却ループのエンタルピー、崩壊熱、ベリリウム-水蒸気反応で発生しうる化学反応エネルギーにとりわけ留意する必要があることを指摘した。第一壁/ブランケット冷却ループの真空容器外破断を定量的に解析した。この事象に対する核融合炉建屋の健全性について議論した。

論文

Momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering on a single crystal under high pressure

吉田雅洋*; 石井賢司; Jarrige, I.*; 綿貫徹; 工藤一貴*; 小池洋二*; 熊谷健一*; 平岡望*; 石井啓文*; Tsuei, K.-D.*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 21(1), p.131 - 135, 2014/01

https://doi.org/10.1107/S1600577513028944

被引用回数：3 パーセンタイル：17.97(Instruments & Instrumentation)

A single-crystal momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiment under high pressure using an originally designed diamond anvil cell (DAC) is reported. The diamond-in/diamond-out geometry was adopted with both the incident and scattered beams passing through a 1 mm-thick diamond. This enabled us to cover wide momentum space keeping the scattering angle condition near 90 $^{circ}$ . Elastic and inelastic scattering from the diamond was drastically reduced using a pinhole placed after the DAC. Measurement of the momentum-resolved RIXS spectra of Sr $_{2.5}$ Ca $_{11.5}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ at the Cu -edge was thus successful. Though the inelastic intensity becomes weaker by two orders than the ambient pressure, RIXS spectra both at the center and the edge of the Brillouin zone were obtained at 3 GPa and low-energy electronic excitations of the cuprate were found to change with pressure.

論文

Resonant inelastic X-ray scattering study of intraband charge excitations in hole-doped high- cuprates

脇本秀一; 石井賢司; 木村宏之*; 池内和彦*; 吉田雅洋*; 足立匡*; Casa, D.*; 藤田全基*; 福永靖*; Gog, T.*; et al.

Physical Review B, 87(10), p.104511_1 - 104511_7, 2013/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.104511

被引用回数：10 パーセンタイル：41.31(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) near the Cu- edge on various cuprate superconductors, covering underdoped to heavily overdoped regimes and focusing on charge excitations inside the charge-transfer gap. RIXS measurements with = 9.003 keV on metallic La $_{1.7}$ Sr $_{0.3}$ CuO $_{4}$ and Bi $_{1.76}$ Pb $_{0.35}$ Sr $_{1.89}$ CuO $_{6+delta}$ exhibit a dispersive intraband excitation below 4 eV, similar to that observed in the electron-doped Nd $_{1.85}$ Ce $_{0.15}$ CuO $_{4}$ . This is the first observation of a dispersive intraband excitation in a hole-doped system, evidencing that both electron- and hole-doped systems have a similar dynamical charge correlation function.

報告書

深度400m以深の換気立坑掘削において実施したプレグラウチングの施工結果と考察

石井洋司; 渡辺和彦; 神谷晃; 早野明; 見掛信一郎; 竹内真司; 池田幸喜; 山本勝; 杉原弘造

JAEA-Technology 2010-044, 92 Pages, 2011/02

JAEA-Technology-2010-044.pdf:11.73MB

岐阜県瑞浪市において建設を進めている「瑞浪超深地層研究所」は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術基盤を整備するため、おもに花崗岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。現在実施中の研究坑道掘削工事において掘削範囲の地質や地下水状況を把握するために坑道掘削に先立ちパイロットボーリング調査を行ったところ、深度400m付近の換気立坑掘削領域において深度200m付近よりも透水性は低いものの高圧の湧水が発生する可能性が高い区間が存在することがわかった。そこで坑道掘削時の湧水を抑制することを目的として掘削範囲周辺に超微粒子セメントを用いたプレグラウチングを行った。その結果、低透水性・高湧水圧の岩盤であっても湧水量低減効果を確認することができた。本報告書は、プレグラウチングの施工結果と考察,得られた技術的知見などを取りまとめたものである。

論文

瑞浪超深地層研究所深度400m以深の立坑掘削におけるプレグラウチングの施工

石井洋司; 見掛信一郎; 神谷晃; 渡辺和彦; 延藤遵*; 草野隆司*

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.185 - 190, 2011/01

論文

瑞浪超深地層研究所深度300mにおける耐久性に優れた溶液型グラウトの試験施工

延藤遵*; 辻正邦*; 草野隆司*; 見掛信一郎; 神谷晃; 石井洋司

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.179 - 184, 2011/01

瑞浪超深地層研究所掘削工事では、排水処理費等を考慮すると極力湧水を抑制することが望ましい。換気立坑の立坑深度460mまでは、セメント材料を用いたプレグラウチングにより湧水を抑制してきたが、今後の掘削の進展に伴う湧水圧の増大により、セメント材料が浸透しない微小亀裂からもある程度の湧水が発生することが懸念される。そこで、浸透性と耐久性に優れた特殊な溶液型グラウトを用いて、深度300mの水平坑道で試験施工を実施した。その結果、1Luを下回る透水場においても十分な湧水抑制効果を有することが確認された。さらに、グラウト注入区間に9MPa強の水圧を作用させても、水圧作用前後において顕著な透水性の変化は見られず、グラウトによる湧水抑制効果が保たれていることを確認した。

論文

Temperature dependence of the electronic structure of Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

吉田雅洋; 石井賢司; 池内和彦*; Jarrige, I.; 村上洋一*; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S145 - S146, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.11.082

被引用回数：4 パーセンタイル：20.84(Physics, Applied)

Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ (SCCO), which is composed of two-leg ladders and edge-sharing chains, is the first superconducting cuprate without CuO planes. By substituting Ca for Sr, holes are transferred from the chains to the ladders. It was recently shown that charge ordering (CO) along the leg direction in the ladder occurs at and the periodicity is five times the unit length along the c axis. In order to investigate the electronic excitations associated with the CO, we carried out resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments for SCCO (). Cu- RIXS can directly probe the momentum-dependent electronic excitations related to the Cu site, which are resonantly enhanced by tuning the incident photon energy to the Cu -edge. We measured the q dependence of the intraband excitations, which is associated with the dynamics of doped holes in the Zhang-Rice singlet band. The intensity is enhanced at the momentum ${bf q}=(q_{rm rung},q_{rm leg})=(0,2pi/5)$ corresponding to the periodicity of the CO in , while the temperature dependence of the enhancement is different for and . We discuss the relationship between our experimental results and the occurrence of the CO.

報告書

結晶質岩を対象とした坑道掘削における湧水抑制対策の計画策定と施工結果に関する考察

見掛信一郎; 山本勝; 池田幸喜; 杉原弘造; 竹内真司; 早野明; 佐藤稔紀; 武田信一; 石井洋司; 石田英明; et al.

JAEA-Technology 2010-026, 146 Pages, 2010/08

JAEA-Technology-2010-026.pdf:41.08MB
JAEA-Technology-2010-026-appendix(CD-ROM).zip:83.37MB

現在、瑞浪超深地層研究所において進めている研究坑道掘削工事では、坑道掘削に先立ちボーリング調査を行い、掘削範囲の地質や地下水状況を把握したうえで坑道を掘削している。調査の結果、深度200m付近の換気立坑側や深度300m研究アクセス坑道で大量湧水が発生する可能性が高いことがわかった。このため坑道掘削時の湧水を抑制する技術として、坑道掘削に先立ち掘削範囲周辺の割れ目にセメントを注入する工法(プレグラウチング)を行った。本報告書は、プレグラウチングの計画と実施過程で得られた技術的知見を取りまとめたものである。

論文

Charge excitations in the stripe-ordered La $_{5/3}$ Sr $_{1/3}$ NiO $_{4}$ and La $_{2-x}$ (Ba,Sr) $_{x}$ CuO $_{4}$ superconducting compounds

脇本秀一; 木村宏之*; 石井賢司; 池内和彦; 足立匡*; 藤田全基*; 加倉井和久; 小池洋二*; 水木純一郎; 野田幸男*; et al.

Physical Review Letters, 102(15), p.157001_1 - 157001_4, 2009/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.157001

被引用回数：25 パーセンタイル：74.05(Physics, Multidisciplinary)

Charge excitations in stripe-ordered 214 compounds, La $_{5/3}$ Sr $_{1/3}$ NiO $_{4}$ and 1/8-doped La $_{2-x}$ (Ba, Sr) $_{x}$ CuO $_{4}$ are studied using resonant inelastic X-ray scattering in hard X-ray regime. We are observing eV excitations with the momentum transfer corresponding to the charge stripe spatial period both for the diagonal (nickelate) and parallel (cuprates) stripes. They are interpreted as collective stripe excitations or anomalous softening of the charge excitonic modes of the in-gap states.

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中章悟*; 吾郷智紀*; 榎本収志*; 福田茂樹*; 古川和朗*; 古屋貴章*; 芳賀開一*; 原田健太郎*; 平松成範*; 本田融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

Momentum-dependent charge excitations of a two-leg ladder; Resonant inelastic X-ray scattering of (La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$

石井賢司; 筒井健二*; 遠山貴己*; 稲見俊哉; 水木純一郎; 村上洋一*; 遠藤康夫*; 前川禎通*; 工藤一貴*; 小池洋二*; et al.

Physical Review B, 76(4), p.045124_1 - 045124_7, 2007/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045124

被引用回数：20 パーセンタイル：62.38(Materials Science, Multidisciplinary)

(La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は銅酸化物高温超伝導体との関連で注目されている物質である。ほとんどの銅酸化物超伝導体の共通ユニットであるCuO面を持たないにもかかわらず、Sr $_{0.4}$ Ca $_{13.6}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は高圧下で超伝導体となる。銅の吸収端で行った(La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ の共鳴非弾性X線散乱の結果について報告する。モットギャップを越えるバンド間励起とギャップ内に現れるバンド内励起の運動量依存性がホール濃度に対してどのように変化するかに注目する。得られた実験結果は理論の予想と一致している。

口頭

瑞浪超深地層研究所の建設状況

見掛信一郎; 石井洋司; 池田幸喜; 山本勝

no journal, ,

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として、岐阜県瑞浪市では、花崗岩を主な対象として超深地層研究所計画を進めており、深地層の研究施設である瑞浪超深地層研究所の建設を行っている。研究坑道は2010年10月現在、深度約460mまで到達している。本報告では、瑞浪超深地層研究所の建設状況について報告する。

口頭

Electronic excitations by resonant inelastic X-ray scattering

石井賢司; 吉田雅洋; Jarrige, I.; 池内和彦*; 村上洋一*; 水木純一郎; 石原純夫*; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通; et al.

no journal, ,

In strongly correlated electron systems, such as transition metal oxides, it is widely recognized that the role of three degrees of freedom of the electron, i.e., charge, spin, and orbital are key ingredients to understand the electronic properties of these compounds. Among the degrees of freedom, dynamics of the spin in momentum-energy (Q-) space is studied by inelastic neutron scattering. On the other hand, photon is sensitive to the charge and its anisotropy, orbital, and therefore inelastic X-ray scattering (IXS) is suitable for the measurement of their excitations. In this sense, IXS can be considered as a complementary technique of the inelastic neutron scattering. Recently, brilliant X-rays from modern synchrotron radiation sources have enabled us to observe electronic excitations with IXS. Especially, resonant inelastic X-ray scattering (RIXS), where the incident photon energy is tuned near an absorption edge of a constituent element, has an advantage of significant resonant enhancement of inelastic signals and RIXS has been used to measure electronic excitations in strongly correlated electron systems. We will present our Cu K-edge RIXS works of charge-ordered Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ and orbital-ordered KCuF $_{3}$ focusing on the charge and orbital excitations.

口頭

Cu-K吸収端共鳴X線非弾性散乱によるLa $_{2-x}$ (Sr,Ba) $_{x}$ CuO $_{4}$ の電荷励起の研究

脇本秀一; 石井賢司; 木村宏之*; 池内和彦*; 吉田雅洋*; 足立匡*; 小池洋二*; 藤田全基*; 山田和芳*; 水木純一郎

no journal, ,

Cu-K吸収端での共鳴X線非弾性散乱により、ホールドープ型銅酸化物高温超伝導体であるLa $_{2-x}$ (Sr,Ba) $_{x}$ CuO $_{4}$ の電荷励起を調べた。過剰ドープ領域の試料で弾性散乱成分を分子軌道励起の成分を差し引くことで、4eV以下に分散を持つ電荷励起を観測した。これは電子ドープ系で見られたのと同様の電荷動的相関関数を反映したバンド内励起であり、ホールドープ系において初めて観測に成功した。

口頭

トカマク原型炉における冷却材喪失事象の研究

中村誠; 飛田健次; 染谷洋二; 谷川尚; 荒木隆夫*; 渡邊和仁*; 橘高大悟*; 石井響子*; 松宮壽人*

no journal, ,

冷却材が全量かつ瞬時に喪失した場合におけるトカマク原型炉の安全上の特徴について、最近の知見を報告する。冷却水が瞬時に全量喪失し、かつ外部電源の供給も無く、能動的な除熱は何も行えないという極端な状況を仮定し、核融合炉熱水力過渡解析コードMELCOR-fusを用いて、炉内機器の温度変化を解析した。冷却材全量瞬時喪失のように極端な事象でも、原型炉の炉内機器や真空容器(放射性物質に対する閉じ込め障壁)の温度は融点に達しないことが分かった。