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structure observation of pyroelectric ceramics during power generation cycle川崎 卓郎; 福田 竜生; 山中 暁*; 坂本 友和*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 馬場 将亮*; 橋本 英樹*; Harjo, S.; 相澤 一也; et al.
Journal of Applied Physics, 131(13), p.134103_1 - 134103_7, 2022/04
被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Physics, Applied)The microscopic origin of the pyroelectric power generation using ferroelectric ceramics for energy harvesting from time-varying waste heat can be understood by conducting 
neutron diffraction measurements. The behavior of the domain orientation and lattice strain in the lead zirconate titanate (PZT)-based ceramics with a tetragonal structure during the novel power generation cycle combining electric field and temperature change were investigated. The [001] domains and the lattice strain of the (111) plane in the direction of parallel to the electric field increase in the process of simultaneous rise in the electric field and temperature, and rapidly decrease in the process of the field drop. The alignment of the domain orientation by the electric field and its randomization by the higher temperature during the cycle are critical features of the current power generation system.
Kim, J.*; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 坂本 友和*; 川崎 卓郎; 福田 竜生; 関野 徹*; 中山 忠親*; 武田 雅敏*; et al.
Sustainable Energy & Fuels (Internet), 4(3), p.1143 - 1149, 2020/03
被引用回数：16 パーセンタイル：64.8(Chemistry, Physical)Waste heat is a potentially exploitable energy source but remains a problem awaiting a solution. To explore solutions for automobile applications, we investigate pyroelectric power generation from the temperature variation of exhaust gas using a novel electro-thermodynamic cycle. Niobium-doped lead zirconate titanate stannate (PNZST) ceramics were applied as pyroelectric materials, and their structural characteristics were investigated. In the driving cycle assessments (JC-08) using real exhaust gas, the maximum power generated was identified as 143.9 mW cm
(777.3 J L
per 1 cycle) over a temperature range of 150-220 
C and an electric field of 13 kV cm-1. The net mean generating power of the total driving cycle was 40.8 mW cm, which is the most enhanced result in our power generating systems to date and 314 times greater than our first report. Materials with sharp transition behaviors with the temperature and electric field are worthy of study with regard to pyroelectric energy harvesting materials, and their corresponding crystal and domain structures were investigated to optimize performance.
鈴木 良祐*; 松原 雅昭*; 坂本 賢治*; 鈴木 将人*; 白石 泰祐*; 柳原 星児*; 伊沢 悟*; 若井 隆純
Experimental Techniques, 40(1), p.253 - 260, 2016/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.03(Engineering, Mechanical)軸方向に垂直な2つの90度貫通切欠きを持つオーステナイト系ステンレス鋼管の塑性崩壊挙動と強度を調べた。様々なノッチ間距離で二つのノッチ試験片を光塑性フィルムで覆った。試験片には、軸方向の引張荷重と曲げ荷重を任意に組み合わせた荷重を加えた。塑性崩壊挙動を調査するために、試験中に光塑性フリンジパターンの変化が観察された。塑性崩壊強度は、弾完全塑性体に基づくモデルを用いて評価した。実験的な塑性崩壊点での光塑性フリンジパターンは荷重履歴によって異なった。このことから、塑性崩壊挙動は荷重履歴に依存することがわかった。一方、塑性崩壊強度はノッチ間距離にはほとんど依存しなかった。実験的な塑性崩壊は、いくつかの純引張荷重試験でのみ理論塑性点に達する前に発生した。したがって、この研究で使用された弾完全塑性体に基づくモデル解析は、純粋な引張荷重を受けるステンレス鋼管の塑性崩壊には非保守的な推定を与える可能性がある。
Kim, Y.*; Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 小川 孝*; 芹沢 毅*; 田中 裕久*; 馬場 将亮*; 福田 竜生; 吉井 賢資; et al.
Advanced Energy Materials, 5(13), p.1401942_1 - 1401942_6, 2015/07
被引用回数：18 パーセンタイル：60.39(Chemistry, Physical)空中に廃棄されている自動車排ガスの廃熱の再利用は、現在社会のエネルギー問題の重要な位置を占めるが、その一つとして強誘電体(焦電体)の誘電・焦電効果を応用したエネルギー回生技術の研究が進められている。焦電体を自動車排ガス中に設置するとともに、エンジン運転に伴う熱振動に同期した電場を外部から加えることで、回生エネルギーは大幅に上昇する。本研究ではこの時用いる取り出し電気回路の改良を行うとともに、典型的な焦電体PbZr
Ti
O
(PZT)を用いて実際に有効活用できる回生エネルギーが非常に小さいながらもプラスであることを初めて確認した。また回生運転と同時測定した時分割X線回折により、焦電体の結晶構造の変化やドメイン比といったミクロな機構に関する知見を得るとともに、さらに実機エンジンを用いた試験でも実際に有効活用できる回生エネルギーの取得を確認できた。
田代 孝二*; 塙坂 真*; 山元 博子*; Wasanasuk, K.*; Jayaratri, P.*; 吉澤 功徳*; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; et al.
高分子論文集, 71(11), p.508 - 526, 2014/11
被引用回数：6 パーセンタイル：22.37(Polymer Science)高分子結晶構造の詳細を、水素原子位置まで含めて明らかにすることを目的とし、高エネルギーX線および中性子回折データの収集ならびにそれらの解析結果を、さまざまの結晶性高分子を例として総合的に記述した。まず、最近にまで至る高分子構造解析手法の発展について概要を述べるとともに、それらの各段階における問題点について考察した。斜方晶型ポリエチレン、アタクティックポリビニルアルコール、ポリ乳酸およびそのステレオコンプレックスなど、いろいろの意味で重要な高分子について、これまでに提案されてきた構造を再吟味するとともに、新たに提案した構造について記述した。水素原子位置についても精確に決定された場合は、それらの構造情報に基づく極限力学物性の定量的予測を行った。さらにはポリジアセチレンの場合について、X線および中性子構造解析によって得られた精密な電子密度分布および原子位置座標の情報にいわゆるX-N法を適用し、主鎖骨格に沿った結合電子密度分布についての導出についても言及した。構造物性相関解明における高分子結晶構造解析の今後の展開についても言及した。
石川 覚*; 石丸 泰寛*; 井倉 将人*; 倉俣 正人*; 阿部 薫*; 瀬野浦 武志*; 長谷 純宏; 荒尾 知人*; 西澤 直子*; 中西 啓仁*
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109(47), p.19166 - 19171, 2012/11
被引用回数：349 パーセンタイル：99.68(Multidisciplinary Sciences)コメは食品を経由するカドミウム摂取の主要経路の1つであるが、コメのカドミウム汚染を大幅に低減させる技術は開発されていない。われわれはイオンビーム照射によって、コメの粒にカドミウムをほとんど蓄積しないイネ変異体を獲得し、さらに責任遺伝子を同定した。われわれは、低カドミウム濃度を示す3つの変異体を獲得し、それぞれが同一の遺伝子(
)に異なる変異を持つこと、並びに変異型
によってコードされるトランスポーターが根におけるカドミウム輸送能を欠損することを明らかにした。カドミウム汚染水田において、変異体は低カドミウム濃度の形質を示し、それ以外の農業形質には影響が認められなかった。さらに、変異型を持つイネ新品種を開発するためのDNAマーカーを開発した。われわれの発見はコメのカドミウム汚染低減に大きく貢献するものである。
長根 悟; 北原 勝美; 吉川 静次; 宮坂 靖彦*; 福村 信男*; 西沢 市王*
デコミッショニング技報, (42), p.2 - 10, 2010/09
原子力船「むつ」の中央部分に搭載された原子炉室は、1996年から附帯陸上施設の原子炉室保管棟に安全に保管,展示されている。主要な放射性廃棄物である原子炉容器及び炉内構造物等は、将来の合理的な廃止措置計画を考えるうえで特に重要な機器であると位置づけている。本報告では、原子炉容器と炉内構造物を収納容器又は追加遮へいにより廃棄体化し、撤去する一括撤去工法について述べる。原子炉容器の一括廃棄体(最大100トン)は、放射能濃度上限値からピット処分に区分され、また、容器密封処置を含む輸送上の要求に基づきIP-2型容器相当の輸送物に該当する。
石川 覚*; 荒尾 知人*; 馬場 浩司*; 森 伸介*; 西澤 直子*; 中西 啓仁*; 吉原 亮平; 長谷 純宏
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 80, 2008/11
本研究では、栽培面積が最も広く良食味米であるコシヒカリに重イオンビームを照射し、得られた照射個体の中から、カドミウム吸収の低い株を選抜するとともに、現地カドミウム汚染土壌による実証試験を行い、低カドミウムイネ系統を育成することを目的としている。今回、コシヒカリ変異体誘発のための最適なイオンビーム照射線量を検討した。乾燥玄米種子胚に、炭素イオンビームを照射した後、催芽処理を行い、イネ用培土に各100粒ずつ播種し、温室内で栽培した。発芽率と地上部生育量に対する影響から、コシヒカリ変異体誘発の適正線量は40Gy以下と考えられた。今後、適正線量にて約1万粒の種子に照射を行い、圃場による栽培を通じてM2種子を採種後、低カドミウム吸収変異体を選抜する予定である。
藤原 悟; 相澤 一也; 片野 進
JAERI-Review 2001-005, 99 Pages, 2001/03
JAERI-Review-2001-005.pdf:9.66MB
先端基礎研究センターに所属する中性子散乱グループの研究を中心に、改3号機(JRR-3M)を利用した所内の中性子散乱研究、所外との協力研究及び共同研究の1999年4月~2000年3月の期間における成果をまとめたものである。
鈴木 淳市; 藤原 悟; 相澤 一也
JAERI-Review 2000-005, p.72 - 0, 2000/03
JAERI-Review-2000-005.pdf:5.76MB
先端基礎研究センターに所属する中性子散乱グループの研究を中心に、改3号炉(JRR-3M)を利用した所内の中性子散乱研究、所外との協力研究及び共同研究の1998年4月~1999年3月の期間における成果をまとめたものである。
鈴木 淳市; 藤原 悟; 相澤 一也
JAERI-Review 99-003, 119 Pages, 1999/02
JAERI-Review-99-003.pdf:8.58MB
先端基礎研究センターに所属する中性子散乱グループの研究を中心に、改3号炉(JRR-3M)を利用した所内の中性子散乱研究、所外との協力研究及び共同研究の1997年4月~1998年3月の期間における成果をまとめたものである。
栗林 勝*; 富満 広; 侘美 克彦*; 井上 哲*; 石田 興太郎*; 相澤 一也; 岡安 悟; 富田 博文*; 数又 幸生*; Y.C.Jiang*; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(12A), p.7296 - 7301, 1997/12
被引用回数：6 パーセンタイル：36.78(Physics, Applied)高エネルギー(80~230MeV)の重イオン(Ni,Cu,Au)を、(111)表面を有するSi単結晶板に打込み(1~50
10
/cm
)、結晶中に生じた照射損傷を、X線回折(三結晶法)で観察した。解析は動力学的理論で行い、結晶中の歪み分布を決定した。その結果、結晶表面付近には損傷がなく、深い部分にだけ歪みが生じること、その分布は、「イオン停止位置」(Stopping Powerによる計算)ではなく、むしろ「はじき出し損傷率分布」に近いこと、照射量と歪み分布の大きさが比例すること、等が明らかになった。なお、照射は原研タンデム加速器で、X線回折はKEKのPF等で行った。
橋本 和一郎; 鬼沢 邦雄; 栗原 良一; 川崎 了; 早田 邦久
Int. J. Press. Vessels Piping, 52, p.25 - 40, 1992/00
被引用回数：3 パーセンタイル：53.87(Engineering, Multidisciplinary)TMI-2号機圧力容器下部ヘッドのステンレスライナーに生じた亀裂の要因を解明するため、有限要素法解析コードABAQUSを用いた解析を行った。解析では、TMI-2事故時に約20トンの炉心溶融物が下部ヘッドに堆積した時点から7200秒間を対象とし、溶融物の冷却がある場合と無い場合について解析を行った。その結果、均一デブリ層に対し冷却がある場合、下部ヘッド貫通ノズルの溶接部近傍に最大応力を生じた。この結果は、TMI-2号機の下部ヘッド検査で明らかになった亀裂の位置と一致した。
橋本 和一郎; 鬼沢 邦雄; 栗原 良一; 川崎 了; 早田 邦久; 木村 裕明*
Transactions of the 11th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology,Vol. F, p.123 - 128, 1991/08
構造解析コードABAQUSを用いてTMI-2事故時の圧力容器下部ヘッドを対象とした熱応答解析を行なった。この解析の目的は、TMI-2事故によって原子炉圧力容器下部ヘッドのステンレス製ライナーに生じた亀裂の発生要因を解明することである。ここでは、下部ヘッドに堆積した約20トンの炉心溶融物の下部ヘッドに対する熱的影響を2次元軸対称モデルを用いて解析した。解析の結果、下部ヘッドに堆積した均質のUO
層が炉内の冷却材により急冷された場合に下部ヘッド表面付近に最大の引張り応力が生じることが分かった。また下部ヘッド貫通ノズルの溶接部近傍に最大応力が生じたが、これは下部ヘッド上の亀裂がノズル近傍に生じていた事実と一致する。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; 曽山 和彦; 及川 健一; 吉田 登; et al.
no journal, ,
Si結晶アナライザー背面反射型分光器(DNA)は約1
eVの高エネルギー分解能を実現し、生体関連物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,電池材料等の機能性材料の開発,磁性物質の研究等の幅広い研究分野で役立つことが期待されており、現在J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に建設が進められている。装置概要は以下の通りである。結合型中性子源から発生する大強度の比較的時間幅の広い中性子ビーム(BL02ビームライン)を高性能スーパーミラーガイド管によって約42m下流の試料位置まで輸送する。途中複数のディスク・チョッパーによってそのパルスビームを整形、入射中性子波長範囲を調整する。試料から約2.3m離れた位置に試料中心を取り囲むように、アルミニウム製精密球面に貼り付けられたSi結晶ウエハによって、試料から散乱された中性子線のうちブラッグ反射条件に合うエネルギーの中性子線のみを反射し、試料近傍の上下に設置された位置敏感型中性子検出器に検出させる。装置建設の完成は、来年平成23年夏ごろを目標として、その後約半年間、コミッショニングを行い、平成24年4月以降供用運転を開始する予定である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; 曽山 和彦; 及川 健一; et al.
no journal, ,
背面反射型Siアナライザー分光器DNAは、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)結合型モデレータビームラインBL02にSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射型逆転配置飛行時間型分光器として、約1eVの高エネルギー分解能を実現し、原子,分子,スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で本格的に建設が進められている。研究成果の期待される分野としては、生体関連物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発,磁性物質等が検討されている。建設計画は平成21年度から3年間の予算で建設することが決定し現在(H22.11)ビームライン遮蔽体の設置中である。装置建設の完成は、平成23年6月頃を目標として、その後約半年間、コミッショニングを行い、平成24年4月以降供用運転を開始する予定である。
柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.
no journal, ,
現在、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)BL02に建設が進められている、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、本邦初めてのSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器である。装置の建設作業完成は、平成23年11月末を目標として、その後コミッショニングを行い、平成24年3月末以降供用運転を開始できるように工程を調整している。現在ビームライン遮蔽体,本体遮蔽体設置がほぼ終了した状態である。今後、ガイド管, チョッパー, 本体真空槽, 分光器内分光機器, 中性子検出器等の設置・調整を行い、その後コミッショニング測定を行い装置パラメータの調整を行う予定である。また、平行して分光器の性能をおもに決定するSi単結晶ウエハを貼り付けた超精密球面アナライザーユニットの製作工程を進めている。
柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 神原 理; 相澤 一也; et al.
no journal, ,
The Si crystal analyzer backscattering spectrometer DNA is under construction at the port BL02 at the summer 2011. This type spectrometer covers the area of the micro-eV energy range in the Q-E space, where it is expected to explore sciences on atomic, molecular and spin dynamics in the nanosecond time range. The main construction of DNA will be completed at the end of November 2011, and then the commissioning will start either of off beam and on beam for about 4 months. Some preliminary user program will start from the mid of March 2012. This report will show mainly construction status for the BL02 beam line at the end of October 2011 and commissioning schedule in FY2011.
柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.
no journal, ,
J-PARCセンター、物質・生命科学実験施設に建設・設置中の1ueVの高エネルギー分解能を目指すSi結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況及びビームコミッショニング計画を発表する。平成24年1月、ビーム受け入れを目指して建設中でオンビームコミッショニング計画を策定中である。本形式の分光器は、現在まで本邦では研究用原子炉、パルス中性子源いずれにも設置されたことがない。一方、海外の原子炉に設置されている本形式分光器を利用した邦人研究者の仕事は確実に増加している。DNA分光器の供用実験開始により国内でも背面反射型分光器を用いた研究が盛んになることが期待される。
柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.
no journal, ,
J-PARCセンター物質生命科学実験施設(MLF)のBL02中性子ビームラインに設置がほぼ完了した、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、国内では初めてのSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器である。大がかりな建設設置作業は平成23年12月末までに終了し各デバイスの調整,オンビームコミッショングを行い、平成24年3月中旬から共用実験を開始予定である。このタイプの分光器建設は国内で初めてであったため以下のような開発項目を検討・開発してきた。・ビームライン上流部でのパルス整形高速チョッパーの検討・発注製作・高効率のスーパーミラーを用いた中性子ガイドシステムの検討・発注製作。・高精度の球面Siアナライザーユニットの検討・開発・製作。・分光器内部の狭い空間に効率よく収納できる高効率の検出器アナライザーシステムの検討・開発・発注製作。DNA装置は、原子,分子,スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で設計され、電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発,生体物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,磁性物質の研究等が検討されている。現在、上記研究対象の実験に必要な試料周辺機器を整備中である。
