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論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

論文

Splash plasma channels produced by picosecond laser pulses in argon gas for laser wakefield acceleration

水田 好雄*; 細貝 知直*; 益田 伸一*; Zhidkov, A.*; 牧戸 啓悟*; 中新 信彦*; 梶野 祥平*; 西田 明憲*; 神門 正城; 森 道昭; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(12), p.121301_1 - 121301_10, 2012/12

 被引用回数:17 パーセンタイル:27.28(Physics, Nuclear)

Laser wakefield acceleration is capable of generating electron bunches with high quality: quasi-monoenergetic, low in emittance, and a very short duration of the order of ten femto-seconds. Such femtosecond bunches can be used to measure ultrafast phenomena. We conducted experiments for controllable electron bunch generation. Short-lived, $$sim$$10 ps, deep plasma channels, with their lengths of $$sim$$1 mm and diameters of $$sim$$20 $$mu$$m, are observed and characterized in Ar gas jets irradiated by moderate intensity, $$sim$$10$$^{15-16}$$ W/cm$$^2$$, laser pulses with a duration from subpicosecond to several picoseconds. The channels, upon 2D particle-in-cell simulations including ionization, fit well in the guiding of high intensity femtosecond laser pulses and, therefore, in laser wakefield acceleration with a controllable electron self-injection.

論文

$$mu^+$$ diffusion in cubic $$f$$-electron compounds observed by high transverse field $$mu^+$$SR

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; 鈴木 博之*; 鬼丸 孝博*; 谷田 博司*; 高木 滋*

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012021_1 - 012021_6, 2010/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:45.5

固体中における$$mu^+$$拡散は$$mu^+$$スピン回転・緩和法($$mu^+$$SR)により長年にわたって研究され、低温における荷電粒子の量子拡散や高温における水素様粒子の拡散現象の理解に貢献してきた。本研究発表では、横磁場$$mu^+$$SR法によって立方晶$$f$$電子系化合物PrPb$$_3$$及びSmAg$$_2$$Inにおける$$mu^+$$拡散を観測した結果について報告する。単結晶試料中の$$mu^+$$サイトは強い横磁場を[001]方向に印加することによって磁気環境の異なる2つのサイトに分裂する。$$mu^+$$SR線形はこれらのサイト間の$$mu^+$$の運動によって劇的な変化を生じる。この温度依存性を詳細に解析することにより、両物質に対し$$mu^+$$の拡散に関するパラメータが精度よく得られた。

論文

J-PARC muon facility, MUSE

三宅 康博*; 下村 浩一郎*; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 牧村 俊助*; 幸田 章宏*; 藤森 寛*; 中原 一隆*; 竹下 聡史*; 小林 庸男*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012036_1 - 012036_7, 2010/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:7.91

The science facility (MUSE) along with the neutron, hadron and neutrino facilities is one of the experimental areas PF the J-PARC project, which was approved for construction in a period from 2001 to 2008. Construction of the MLF building was started in the beginning of 2004, and was completed at the end of the 2006 fiscal year. On September 19th, 2008, the graphite target for muon production was placed into the 3 GeV proton beam line. On September 26th, 2008, we finally succeeded to extract surface muon beams. We also succeeded in the extraction of the decay muons on December 25th, 2008.

論文

Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.

Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:25.37(Physics, Fluids & Plasmas)

LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。

論文

Possible low-energy excitations of multipoles in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.761 - 764, 2009/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.12(Physics, Condensed Matter)

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$の磁気多極子秩序相($$T<T_{rm MI}=16.5$$K)における磁気揺らぎの性質を調べるために詳細な縦磁場$$mu$$SR測定を行った。縦緩和率の縦磁場依存性より、揺動磁場の大きさ及び揺らぎの頻度が温度の関数として得られた。揺動磁場が磁気多極子の低エネルギー励起に起因する可能性について述べる。

論文

Novel features in filled skutterudites containing rare-earth elements with a plural number of 4f-electrons

佐藤 英行*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 菅原 仁*; 髭本 亘; 大石 一城; 伊藤 孝; Heffner, R. H.; Saha, S. R.*; 幸田 章宏*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.749 - 753, 2009/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:76.31(Physics, Condensed Matter)

充填スクッテルダイト構造を持つ物質における強い電子相関に基づく現象は多岐に渡る。特に、複数の4f電子が含まれる場合は軌道の自由度が新たな非磁性又は弱磁性を伴う現象に大きな役割を果たす。Pr系及びSm系充填スクッテルダイト構造物質においてさまざまな例が見いだされており、これらとミュオンスピン緩和実験の関連を紹介する。

論文

Quantized hyperfine field at an implanted $$mu^+$$ site in PrPb$$_3$$; Interplay between localized $$f$$ electrons and an interstitial charged particle

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; Amato, A.*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

Physical Review Letters, 102(9), p.096403_1 - 096403_4, 2009/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:37.46(Physics, Multidisciplinary)

The local effect of an interstitial hydrogenlike particle on localized $$f$$ electrons was studied in PrPb$$_3$$ by means of $$mu^+$$ spin rotation and relaxation. Spontaneous $$mu^+$$ spin precession with harmonic frequencies was observed for the first time in $$f$$ electron compounds. We demonstrate that the signal is derived from a coupling between the $$mu^+$$ spin and the hyperfine-enhanced nuclear spin of nearest neighbor (NN) $$^{141}$$Pr with Ising-like anisotropy. The signal also suggests a marked suppression of spin dynamics of the NN $$^{141}$$Pr in comparison with that of the bulk $$^{141}$$Pr. These facts strongly indicate modification of the $$f$$ electronic state due to the interstitial charged particle.

論文

Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator for future lithography

中里 智治*; 古川 裕介*; 田中 桃子; 巽 敏博*; 錦野 将元; 山谷 寛*; 永島 圭介; 木村 豊秋*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; et al.

Journal of Crystal Growth, 311(3), p.875 - 877, 2009/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:12.07(Crystallography)

水熱合成法により成長させた酸化亜鉛の、ニッケル様銀X線レーザー励起による発光の温度依存性を評価した。室温では発光のピーク386nm, 半値全幅15nmであったが、結晶の温度を25Kまで冷却するにつれて発光は短波長シフトし、波長幅も狭くなった。105Kでのストリーク像は寿命0.88nsと2.7nsの2成分で表すことができた。この発光寿命はリソグラフィーに関連した応用研究に用いるのに適切であり、ナノ秒程度の時間幅を持つレーザープラズマEUV光源の評価を行うのに十分な時間スケールである。

論文

The 2008 public release of the international multi-tokamak confinement profile database

Roach, C. M.*; Walters, M.*; Budny, R. V.*; Imbeaux, F.*; Fredian, T. W.*; Greenwald, M.*; Stillerman, J. A.*; Alexander, D. A.*; Carlsson, J.*; Cary, J. R.*; et al.

Nuclear Fusion, 48(12), p.125001_1 - 125001_19, 2008/12

 被引用回数:31 パーセンタイル:69.84(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、国際トカマク物理活動において構築し2008年に一般公開した分布データベースについて述べる。分布データベースは、プラズマ輸送特性を記述するモデルの検証に活用される。1998年に一般公開した分布データベースに加えて、世界のトカマク装置(11台)で得られた代表的な分布データ(約100放電)を新たに登録している。例えば、JETとTFTRで実施されたDT放電、各装置で得られた内部輸送障壁を持つ放電やハイブリッド運転シナリオの放電などが含まれており、新規登録されたすべての放電の目的や特徴を装置ごとに記述している。また、分布データベースはftp, http, MDSplusを通して読み出しが可能である。

論文

ZnO as fast scintillators evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 田中 桃子; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 西村 博明*; 三間 圀興*; 鏡谷 勇二*; et al.

レーザー研究, 36(APLS), p.1028 - 1030, 2008/12

EUV領域の光学技術は、この波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。短パルス、高輝度のEUVレーザーはこの波長領域の物性研究を推進するのに適した光源である。ここでは、13.9nmのニッケル様銀EUV線レーザーを励起光源として用い、酸化亜鉛のシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光計測を行った。その結果、発光寿命3ns、中心波長380nm発光が観測され、酸化亜鉛がEUV用シンチレーターとして好適であることが見いだされた。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:24.18(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

論文

Evaluation of fast EUV scintillator using 13.9 nm X-ray laser

田中 桃子; 古河 裕之*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 鏡谷 勇二*; Ehrentraut, D.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 112(4), p.042058_1 - 042058_4, 2008/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:40.56

EUV領域の光学技術はこの波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。効率的で高速のシンチレーターはキーデバイスの一つである。ここでは、13.9nmのEUVレーザーを用い、酸化亜鉛,窒化ガリウムのシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光観測を行った。その結果、酸化亜鉛で発光寿命3ns,中心波長380nm、窒化ガリウムでは発光寿命5ns,中心波長370nmの発光が確認された。このことから、シンチレーション物質としては酸化亜鉛の方がより好適であることが見いだされた。

論文

Hydrothermal method grown large-sized zinc oxide single crystal as fast scintillator for future extreme ultraviolet lithography

田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 木村 豊秋; 古川 裕介*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Applied Physics Letters, 91(23), p.231117_1 - 231117_3, 2007/12

 被引用回数:49 パーセンタイル:14.34(Physics, Applied)

短パルス極端紫外(EUV)レーザー光を用いてZnO結晶のEUV光に対する光応答を評価した。380nm付近のエキシトン発光の寿命は1.1nsであり、紫外励起の場合と同程度であった。この値は数ナノ秒程度の時間幅を持つEUVリソグラフィー用光源の評価を行うのに十分であり、ZnOがEUV領域までのシンチレーターとして有用であることを示している。

論文

Magnetic properties of SmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$ probed by $$mu$$SR

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2072 - 2075, 2007/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.83(Chemistry, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴った金属-絶縁体転移(MI転移)を示す。この物質の結晶場基底準位は$$Gamma_{67}$$四重項であると考えられており、これが多極子の自由度を有することから軌道秩序がMI転移の起源である可能性がある。われわれはMI転移に付随する磁気的な異常と基底状態を調べるために零磁場中においてミュオンスピン緩和法による測定を行った。温度の低下に伴い、零磁場におけるミュオンスピン緩和率が$$T_{rm MI}$$から単調増加して行く様子が観測された。この結果は、MI転移が磁気的な自由度にかかわる現象であることを端的にあらわしている。緩和率はさらに増加し続け、3Kからミュオンスピンの回転が観測されるようになる。ミュオンによって観測された内部磁場は遅い揺らぎを伴っており、この揺らぎは0.02Kにおいてほぼ凍結されて磁気的な基底状態に至る。内部磁場の分布から、磁気基底状態における秩序構造は非整合な反強磁性であると考えられる。

論文

Vulnerability of feline T-lymphocytes to charged particles

柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 坂下 哲哉; 和田 成一*; 原 孝光*; 舟山 知夫; 宝達 勉*; 夏堀 雅宏*; 佐野 忠士*; 小林 泰彦; et al.

Journal of Veterinary Medical Science, 69(6), p.605 - 609, 2007/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.37(Veterinary Sciences)

重イオンの優れた生物学的・物理学的特性から獣医領域での応用が期待されるが、これまでに伴侶動物細胞に対する感受性は明らかにされていない。そこで、本研究では、ネコ由来Tリンパ球に対する感受性を解析し、重イオンの線量と線エネルギー付与に依存して細胞死が誘発されることを明らかにした。

論文

完新世における阿寺断層帯湯ヶ峰断層の活動

廣内 大助*; 安江 健一; 内田 主税*; 平松 孝晋*; 谷口 薫*; 杉戸 信彦*; 金田 平太郎*

活断層研究, (27), p.201 - 209, 2007/06

阿寺断層帯を構成する活断層の一つである湯ヶ峰断層において、完新世の活動履歴を明らかにするためにトレンチ掘削調査を実施した。その結果、腐植土や礫層を変位させる断層を確認し、傾斜不整合などの証拠から少なくとも4回の地震活動が明らかになった。

論文

Evolution of local magnetic state in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(5), p.053707_1 - 053707_4, 2007/05

 被引用回数:26 パーセンタイル:23.37(Physics, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴い金属絶縁体転移を起こす。結晶場基底状態の多極子の自由度から、この相転移が磁気八極子秩序である可能性が議論されている。われわれはミュオンスピン緩和法を用い、秩序相における局所的な磁性を調べた。零磁場において$$T_{MI}$$直下からミュオンスピン緩和率の増大が確認され、秩序相が自発的に時間反転対称性が破れた状態にあることを確認した。この結果は秩序変数が磁気八極子もしくは磁気双極子を含むことを示している。ミュオンが感じる静的な内部磁場の大きさは降温とともに単調増加を示し、$$T^{prime}$$=3K付近から急激に増大する。縦緩和率を調べると$$T^{prime}$$付近に極大を持つことから、$$T^{prime}$$以下において磁気揺らぎが抑制されていることがわかった。これらの実験事実を多極子の自由度に基づき議論した。

論文

Muon knight shift measurements on PrPb$$_3$$ in paraquadrupolar state

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 青木 勇二*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.743 - 745, 2007/03

PrPb$$_3$$$$T_Q$$=0.4Kにおいて反強四極子秩序を起こす。最近の実験からこの四極子秩序が長周期構造を持つことがわかり、注目を集めている。われわれはPrPb$$_3$$単結晶試料に対し、常磁性相のミュオンナイトシフト測定を行った。ミュオンナイトシフトに対するフェルミ接触相互作用からの寄与は異方性が強く、おそらく4f電子の空間分布が低温において異方的であることに対応していると考えられる。フェルミ接触相互作用の強さは双極子結合と同程度であると見積もられ、4f電子と伝導電子が強く混成していることを示唆している。この結果は、伝導電子を介した四極子間の結合が長周期構造の発現において重要であることを示唆している。

論文

Study on current drive capability of lower hybrid waves and neutral beam in an ITER steady state scenario

及川 聡洋; 嶋田 道也; Polevoi, A. R.*; 内藤 磨; Bonoli, P. T.*; 林 伸彦; Kessel, C. E.*; 小関 隆久

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 7 Pages, 2007/03

ITER定常運転シナリオにおける低域混成波(LH)による電流駆動性能を相対論的1次元フォッカープランクコードとトロイダル光線追跡コードを用いて評価した。現在のLHランチャー設計では電流駆動効率1.8$$times$$10$$^{19}$$AW$$^{-1}$$m$$^{-2}$$を実現し、LH駆動電流分布は周辺分布となり負磁気シア配位の形成に有利である。LHパワースペクトルのさらなる最適化についても検討した。また、中性粒子電流駆動(NBCD)について異なる計算手法を採る理論コードを使って検討した。バウンス平均したフォッカープランク方程式に基づくNBCD理論コードはトロイダル系での粒子の軌道効果を含むので、粒子軌道追跡モンテカルロコードによる結果と良い一致を示した。

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