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論文

Origin of magnetovolume effect in a cobaltite

Miao, P.*; Tan, Z.*; Lee, S. H.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; 幸田 章宏*; 小松 一生*; 町田 真一*; 佐野 亜沙美; et al.

Physical Review B, 103(9), p.094302_1 - 094302_18, 2021/03

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

層状ペロブスカイトPrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$は、熱膨張のない複合材料を作るために必要な負の熱膨張(NTE)を示す。NTEは、自発的な磁気秩序と密接に関連していることがわかっていた(磁気体積効果: MVE)。今回、われわれは、PrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$の連続的な磁気体積効果が、本質的には不連続であり、大きな体積を持つ反強磁性絶縁体(AFILV)から、小さな体積をもつ強磁性卑絶縁体(FLISV)への磁気電気的相転移に起因することを明らかにした。また、磁気電気効果(ME)は、温度,キャリアドーピング,静水圧,磁場などの複数の外部刺激に対して高い感度を示した。これは、これまでよく知られている対称性の破れを伴う巨大磁気抵抗やマルチフェロイック効果などのMEとは対照的であり、輝コバルト鉱のMEは同一の結晶構造で起こる。われわれの発見は、MEとNTEを実現するための新しい方法を示しており、それは新しい技術に応用されるかもしれない。

論文

Strong flux pinning by columnar defects with directionally dependent morphologies in GdBCO-coated conductors irradiated with 80 MeV Xe ions

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 藤吉 孝則*; 千星 聡*; 尾崎 壽紀*; 坂根 仁*; 工藤 昌輝*; 安田 和弘*; 石川 法人

Japanese Journal of Applied Physics, 59(2), p.023001_1 - 023001_7, 2020/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:58.93(Physics, Applied)

GdBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Oy (GdBCO)コート超伝導体に対して、80MeV Xeイオンを異なる方向から照射することにより、異なる方向の柱状欠陥を一つの試料に対して導入した。その結果、45$$^{circ}$$方向から照射することで導入される柱状欠陥は連続形状でかつ直径が大きく、一方でc軸方向(0$$^{circ}$$方向)から照射することで導入される柱状欠陥は不連続形状でかつ直径が小さい、ということが分かった。柱状欠陥の形態が導入方向に依存することを利用すると、臨界電流密度を効果的に向上させることができる、ということが分かった。

論文

Rock mass property evaluation based on the borehole wall images taken by using an ultrasonic scanner (USS)

大塚 康範*; 石川 貴規*; 田島 克洋*; 和田 哲*; 藍壇 オメル*; 渡嘉敷 直彦*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平

Journal of Nepal Geological Society, 55(Special Issue), p.1 - 6, 2018/00

幌延地下研究施設の東立坑の底から掘削されたボーリング孔において、光学式ボアホールカメラに及び超音波式ボアホールカメラ(USS)による画像データを取得した。このうちUSSによる反射強度データの解析結果は、コアの針貫入試験の結果とよい一致を得た。また、この反射強度データから求めた反射強度特性値(Ave, Dev)は、岩盤評価を行う上で重要な自然由来のクラックとそれ以外の人工由来のクラックの判別が可能にすることが示された。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Flux pinning properties in YBCO films with growth-controlled nano-dots and heavy-ion irradiation defects

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 浦口 雄世*; 末永 桃太郎*; 牧原 隆博*; 藤吉 孝則*; 石川 法人

Physica C, 530, p.72 - 75, 2016/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:32.3(Physics, Applied)

重イオン照射法により向上した超伝導状態のYBCO薄膜における磁束ピニング特性を、さらに向上させるためにBaSnO$$_{3}$$ナノドットを薄膜内に導入し、その効果を調べた。その結果、ナノドットを導入した場合、単に重イオン照射した試料よりも、特に磁場方向が$$c$$軸方向に近い方向の条件で、顕著な磁束ピニング特性の向上が見られた。重イオン照射欠陥とナノドットを組み合わせることにより、全方位的な磁場方向条件での磁束ピニング特性の向上が達成できる可能性を示すことができた。

論文

High flux pinning efficiency by columnar defects dispersed in three directions in YBCO thin films

末吉 哲郎*; 西村 太宏*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人

Superconductor Science and Technology, 29(10), p.105006_1 - 105006_7, 2016/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:41.71(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Oy(YBCO)薄膜において、イオン照射によって3方向に角度を分散させた柱状欠陥を導入することによって、超伝導磁束のピニング特性の変化を系統的に調べた。具体的には、輸送電流方向に対して垂直な面内に3方向を設定したA条件と、平行な面内に3方向を設定したB条件とで比較した。もともとのYBCOの臨界電流密度の異方性が、それぞれの柱状欠陥の導入条件によってどのように変化するかが焦点である。その結果、B条件の方が特に高い臨界電流密度を示すことが分かった。この結果は、柱状欠陥の磁束ピニング特性の向上効果は、それぞれの柱状欠陥の向上効果の単純な和ではないことを示した。また、その向上効果を最大化するためには、柱状欠陥の数だけでなくその方向の条件を工夫することによって達成可能だということを明らかにした。

論文

Flux pinning properties in GdBCO coated conductors containing columnar defects with splay plane parallel to current direction

古木 裕一*; 末吉 哲郎*; 甲斐 隆史*; 岩永 泰弥*; 藤吉 孝則*; 石川 法人

Physica C, 518, p.58 - 62, 2015/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:23.3(Physics, Applied)

一次元的な磁束ピン止めセンターが交差した場合の酸化物超伝導体の臨界電流密度への影響を明らかにするために、高エネルギー重イオン照射法を利用して、交差角度の変化に対応した臨界電流密度の変化を系統的に調べた。ここで、柱状欠陥は、印加電流方向に平行な交差面内に導入され、c軸に対して対称な方向($$pm$$$$theta$$)に交差させた。このような2方向の柱状欠陥をGdBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$酸化物超伝導体に導入し、臨界電流密度の磁場角度依存性を測定した。その結果、交差角度が$$theta$$=15$$^{circ}$$の場合には、磁場角度=c軸方向の周りに1つの鋭い臨界電流密度ピークが現れた。交差角度が$$theta$$=45$$^{circ}$$の場合には、そのピークが、単純にブロードになった。さらに、交差角度を広げて$$theta$$=75$$^{circ}$$にすると、低い交差角度の結果とは大きく異なり、臨界電流密度の増加が見られるが磁場角度依存性が弱くなる方向に働き、3次元的な点状欠陥を導入した場合の結果と似通った結果を示すことが分かった。

論文

Influence of discontinuous columnar defects on flux pinning properties in GdBCO coated conductors

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 浦口 雄世*; 甲斐 隆史*; 藤吉 孝則*; 嶋田 雄介*; 安田 和弘*; 石川 法人

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.6603004_1 - 6603004_4, 2015/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:44.18(Engineering, Electrical & Electronic)

GdBCOコート線材に導入した不連続柱状欠陥による磁束ピン止め特性への影響を、連続柱状欠陥による影響と比較することによって明らかにした。具体的には、270MeV Xeイオン照射効果と80MeV Xeイオン照射効果を比較した。前者の場合、連続的な柱状欠陥を導入することができ、後者の場合不連続的な柱状欠陥が形成されることを、透過型電子顕微鏡観察により確認した。それぞれのイオン照射による臨界電流密度(Jc)の上昇を比較した結果、以下のことが分かった。前者の場合、柱状欠陥の導入方向と同じ方向に磁場が向いているときに、最もJcの上昇が顕著にみられ、磁場角度依存性曲線において未照射試料に見られなかったJcピークが現れた。この傾向は、後者の不連続柱状欠陥の場合にも同様に見られた。ただし、後者の場合には、柱状欠陥の導入方向以外の磁場角度においても、平均的なJcの上昇傾向がみられた。この傾向は、点状欠陥の場合でも見られており、不連続な柱状欠陥は、連続的な柱状欠陥と点状欠陥の影響を合わせ持つような効果を与えることが分かった。超伝導体の応用面からは、ある磁場角度に偏らない形でJcの大きな向上を図ることが望ましいため、不連続な柱状欠陥の導入は、材料設計上優れた手法であることが分かった。

論文

Angular dependence of critical current density and $$n$$-values in BaZrO$$_{3}$$/YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$ quasi-multilayered films with columnar defects

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人

Physica C, 494, p.153 - 157, 2013/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.48(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$酸化物超伝導体の電力ケーブル等への応用のためには、高磁場,高温環境でも臨界電流密度が高いことが要求される。そのためには、磁束をピン止めする強いピニングセンターを導入すること、さらに磁束が容易に移動できるダブルキンク機構を抑制するために点状不純物と(磁束と平行な)柱状不純物を適切に導入する必要がある。本研究では、点状欠陥を3次元的に分散させるためにBaZrO$$_{3}$$ナノ粒子を含んだYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$多層膜を作成した。さらに、イオン照射によって強いピン止め中心である柱状欠陥を導入し、最終的に点状不純物と柱状欠陥が混在するハイブリッドピニングセンターを実現した。この試料の評価の結果、BaZrO$$_{3}$$ナノ粒子の寸法が大きい方が臨界電流密度が高くなること、イオン照射により形成された柱状欠陥がBaZrO$$_{3}$$ナノ粒子を上回るピン止め効果を示したこと、膜作成条件によっては照射後試料で高磁場(3Tesla),高温(77.3K)においても高いピン止め効果が働くことを実験的に示した。

論文

湖沼・河川における堆積物の放射線量測定機器の研究・開発,1

柳澤 孝一; 林 俊夫*; 生沼 優*; 竹森 基*; 石川 貴則*; 岡谷 智一*; 西垣 誠*

社団法人物理探査学会第129回(平成25年度秋季)学術講演会講演論文集, p.287 - 288, 2013/10

湖沼・河川・海底等の堆積物からの放射線量の計測を目的とした測定器の開発を行った。湖底等の堆積物中については、拡散した放射性物質が雨水によって池や河川、湖沼などに集積され、局所的に高い放射線量を示すことが予想される。今回開発した放射線測定システムは、プローブと称する検出器を湖底等に着底した状態でけん引し$$gamma$$線測定を行う装置であり、広域的に放射線量を把握することができる。また、湖底の比抵抗が同時に測定可能であり堆積物の状況が推定できる。

論文

Angular dependence of critical current density in YBCO films with columnar defects crossing at widespread angles

末吉 哲郎*; 古木 裕一*; 田中 瑛貴*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 23(3), p.8002404_1 - 8002404_4, 2013/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.11(Engineering, Electrical & Electronic)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$(YBCO)酸化物超伝導体の電力ケーブル等への応用のためには、どの磁場角度においても臨界電流密度が高いレベルであることが要求されるが、もともとYBCOは、その結晶構造の異方性のために$$c$$軸方向の磁場に弱いという欠点がある。その欠点を克服するために、高エネルギー重イオンを$$c$$軸方向から及び斜め(off-$$c$$軸)方向からイオン照射し、どの照射角度条件のときに最適な臨界電流密度の磁場角度依存性を示すかを調べた。その結果、どの照射条件のときも、磁場が$$c$$軸方向のときの臨界電流密度が改善した。幾つかの照射条件の中でも、照射方向が、$$pm$$60$$^{circ}$$のものが最も良好な角度依存性を示し、柱状欠陥を広角に交差させることによって臨界電流密度をすべての磁場角度において、まんべんなく向上させることができることがわかった。

報告書

高速実験炉「常陽」の確率論的安全評価にかかわる研究; 内的事象に対するレベル1PSA

石川 宏樹; 高松 操; 川原 啓孝; 三原 隆嗣; 栗坂 健一; 寺野 壽洋; 村上 隆典; 則次 明広; 井関 淳; 齊藤 隆一; et al.

JAEA-Technology 2009-004, 140 Pages, 2009/05

JAEA-Technology-2009-004.pdf:2.0MB

確率論的安全評価(PSA: Probabilistic Safety Assessment)は、原子炉施設の合理的安全規制・安全管理活動の一つであり、日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉のPSA手順標準化のための技術基盤整備を目的に、定格出力運転時における内的事象に対するPSAにかかわる研究を実施している。当該研究の一環として、高速実験炉「常陽」について、レベル1PSAを試行し、出力運転時における内的事象に起因して炉心損傷に至る事故シーケンスの同定及び炉心損傷頻度を定量化した。本研究の結果、「常陽」における全炉心損傷頻度は5.0$$times$$10$$^{-6}$$/炉年であり、IAEA INSAG-12に記載された炉心損傷頻度の目標値である10$$^{-4}$$/炉年(既設炉に対して)及び10$$^{-5}$$/炉年(新設炉に対して)を下回っていることを確認した。

論文

Chemical form of released tritium from solid breeder materials under the various purge gas conditions

金城 智弘*; 西川 正史*; 山下 直哉*; 小山 貴範*; 谷藤 隆昭*; 榎枝 幹男

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2147 - 2151, 2007/10

 被引用回数:19 パーセンタイル:79.3(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケットでは固体増殖材を用いてトリチウムを生産することが考えられている。本研究では、主要な固体増殖材(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$, Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$, LiAlO$$_{2}$$, Li$$_{2}$$ZO$$_{3}$$など)からのトリチウムの放出挙動について、すべての関係する物質移動過程をモデル化して定式化し、速度定数等を実験的に決定し、数値解析方法を提案した。また、原子炉照射してトリチウムを生成した増殖材からのトリチウム放出挙動を、種々の条件で測定し、提案した解析方法で予測した結果と比較し、よく一致することを示した。さらに、ITERを用いた試験ブランケットの条件でトリチウム放出挙動の予測を行い、試験モジュール設計に重要な知見を与えた。

論文

Measurement of self-diffusion coefficients in Li ionic conductors by using the short-lived radiotracer of $$^8$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 岡安 悟; et al.

Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 26(5), p.472 - 476, 2005/09

放射性トレーサーによる固体中拡散の新しい方法を確立した。テスト実験では、$$^8$$Li(T$$_{1/2}$$=0.84s)を用いて$$beta$$LiAlでのリチウムの拡散係数を求めた。$$^8$$Liの崩壊により放出される$$alpha$$粒子強度の時間分布から拡散係数が得られることを確かめた。次にリチウムイオン伝導体中での原子欠陥がリチウムイオンの拡散に与える影響を調べるために、$$beta$$LiGa中での自己拡散計数を測定した。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.82(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

論文

Critical current density of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$ containing inclined columnar defects

石川 法人; 末吉 哲郎*; 岩瀬 彰宏; 知見 康弘; 藤吉 孝則*; 宮原 邦幸*; 木須 隆暢*

Physica C, 357-360(Part.1), p.505 - 508, 2001/09

レーザーアブレーション法により作ったYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$薄膜に、200MeV Auイオンを-45°の方向から照射し、傾いた柱状欠陥を試料中に導入した。照射前後に臨界電流密度の磁場角度依存性をその場測定し、さらにその磁場依存性を調べた。その結果、1~3Tの磁場領域においては磁束1本1本がそれぞれ柱状欠陥にピニングされるという描像よりむしろ磁束のbundleが柱状欠陥によってピニングされていると解釈した方がよいと結論づけることができる。

口頭

Integration and verification of tritium release model in thermo-hydraulic analysis code

関 洋治; 廣瀬 貴規; 吉河 朗; 榎枝 幹男; 深田 智*; 西川 正史*; 金城 智弘*

no journal, , 

核融合炉燃料のトリチウムの生産は、増殖ブランケットの最も重要な必要機能のひとつである。ブランケットにおいて増殖されたトリチウムが、滞留なく取り出され燃料純化システムへ供給されることを示すことは、核融合炉の燃料サイクルの成立性を示す上で最も重要な課題である。ブランケットからのトリチウムの放出挙動は、トリチウム増殖材における、原子分子レベルのトリチウム移動現象を含む、詳細な物質移動で表されるが、ブランケットの構造体単位でのトリチウム回収性能を考える場合には、物質移動現象を、トリチウム増殖材充填部におけるトリチウムパージガス熱流動挙動と練成された現象として評価する必要がある。本研究では、トリチウムの詳細な物質移動モデルを汎用の3次元熱流動解析コードFLUENTに統合し、統合されたコードの検証を行うものである。これまでに実施されたコード統合の成果と、検証のための流動実験データ取得の成果についてまとめて報告する。

口頭

Change in various properties induced by swift heavy ion irradiation in CeO$$_{2}$$

岸野 孝典*; 清水 浩貴*; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 齋藤 勇一

no journal, , 

核燃料UO$$_{2}$$中の高速核分裂片による照射損傷に関する基礎的知見を得るために、高エネルギーイオン照射した核燃料模擬物質CeO$$_{2}$$に対する照射影響を、XRD(X線回折)法、EXAFS(広域X線吸収微細構造)法、XPS(X線光電子分光)法、SQUID磁束計測法を用いて評価した。その結果、照射したバルクCeO$$_{2}$$試料について、格子欠陥形成(格子定数の増加)および酸素欠損の存在(XAFSのフーリエ変換スペクトルにおける酸素ピークの減少、XPSスペクトルにおけるCe$$^{3+}$$信号の増加、強磁性信号の増加)を強く示唆する結果が得られた。

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