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論文

Probabilistic fracture mechanics benchmarking study of PASCAL-SP code with xLPR code regarding primary water stress corrosion cracking

真野 晃宏; 山口 義仁; 勝山 仁哉

International Journal of Pressure Vessels and Piping, 222, p.105792_1 - 105792_11, 2026/08

https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2026.105792
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

PASCAL-SPは、日本原子力研究開発機構(JAEA)が開発したPFM解析コードであり、加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉の両方の環境における応力腐食割れや疲労等の経年劣化を考慮して配管の破損確率を評価できる。PASCAL-SPの解析結果の信頼性を高めるために、米国NRCがEPRIと共同で開発したPFM解析コードxLPRを用いたベンチマーク解析を実施した。この解析は、共通の解析条件に基づく決定論的解析と確率論的解析から構成される。ベンチマーク解析の結果、決定論的解析と確率論的解析の両方でPASCAL-SPとxLPRがほぼ同じ結果を出力することが確認された。本論文では、使用した解析条件の詳細と、解析結果の比較を示す。

論文

Real-time inversion of radioactive source distribution using air dose rate measurements via least absolute shrinkage and selection operator method

Shi, W.*; 町田 昌彦; 岡本 孝司*; Luo, X.*; Feng, W.*; Liu, X.*

Reliability Engineering & System Safety, 272, Part1, p.112538_1 - 112538_18, 2026/08

http://doi.org/10.1016/j.ress.2026.112538

深刻な原子力事故時における緊急対応の信頼性は、放射性線源分布をリアルタイムで確実に監視できるかどうかに大きく依存する。しかし、この安全機能は、監視の死角を生じさせる物理的制約や動的な放出を追跡するには静的手法が不十分であるという問題によって大きく制約されている。本研究では、線源推定の信頼性およびロバスト性を向上させるため、時間正則化を導入したLASSO回帰に基づく動的再構成フレームワークを提案する。具体的には、スライディングウィンドウ型の時間ペナルティ機構を導入し、時間ステップ間の線源変化に対して$$L_2$$ノルム制約を課すことで、物理的連続性を確保する。また、放射線遮蔽や時間的に変動する強度によるバイアスを補正するため、寄与行列および測定ベクトルを正規化した。検証には、内部遮蔽を有する二室モデルを用い、PHITS(モンテカルロシミュレーション)を用いて実施した結果、遠隔測定データから動的線源を高精度に再構成できることが示された。時間正則化は、空間エイリアシングを抑制し、状況認識能力を向上させる。スライディングウィンドウ幅$$T = 1$$(正則化なし)の場合、ホットスポット位置は大きく変動し、平均絶対誤差の変動量は約$$5.4 times 10^{-3}$$であった。一方、$$T geq 2$$では空間的一貫性が改善され、誤差変動量は$$3.1 times 10^{-3}$$程度まで低減した。比較解析の結果、精度と計算コストのバランスの観点から$$T = 2$$が最適であることが示された。本研究は、困難な条件下においても線源位置および強度を高精度で追跡可能とする、動的ハザード評価のためのより信頼性の高い手法を提示するものである。提案手法は、原子力施設における緊急時管理のレジリエンスと安全性を向上させる意思決定支援ツールとしての活用が期待される。

論文

Trade-off between adsorption capacity and binding strength regulates carbon stabilization in mineral-associated organic matter

Sun, R.; 阿部 有希子; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Soil Biology & Biochemistry, 218, p.110150_1 - 110150_12, 2026/07

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110150

鉱物は壌炭素貯留において重要な役割を果たしているが、鉱物と土壌有機炭素の結合が(mineral-associated organic matter; MAOM)が微生物分解に抵抗する機構は解明されていない。本研究では、非晶質アロフェンと結晶性カオリナイトに土壌有機物の代表的な分子を吸着させ、熱力学解析および表面解析によりその親和性(結合強度)を定量するとともに、好気培養を用いて微生物分解対抗性を評価した。その結果、非晶質アロフェンは比表面積が大きいことに起因して多いOM吸着能を示した一方で、結晶性カオリナイトは内圏錯体によりOMと強く結合するMAOMになったことが分かった。さらに、ラングミュア親和定数(KL)が高い条件ほどMAOMの鉱化率は低下し、この逆相関は、鉱物に吸着したOM量(Qe)との相関よりも顕著であった。これらの知見は、MAOMの炭素貯留動態が吸着容量と結合強度のバランスによって制御されることを示唆する。すなわち、結合強度が高いほどMAOMの微生物抵抗性は増強され、他方で鉱物表面吸着サイトの豊かさが微生物に得られるMAOM量を規定する。本研究は、MAOM循環を規定する化学的相互作用の重要性を強調するとともに、MAOMの長期間持続性に疑義を問い直す。

論文

Analysis of fracture conditions of Cr-coated Zr alloy claddings under LOCA conditions calculated using FEMAXI fuel performance code

Luu, V. N.; 谷口 良徳; 宇田川 豊; 田崎 雄大; 勝山 仁哉

Annals of Nuclear Energy, 230, p.112114_1 - 112114_14, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2026.112114
 被引用回数：1 パーセンタイル：96.95(Nuclear Science & Technology)

Fracture behavior of chromium (Cr) coated cladding under loss of coolant accident (LOCA) conditions was investigated utilizing the FEMAXI fuel performance code. Cr coating degradation models were introduced to FEMAXI to calculate oxygen diffusion behavior within the cladding tube. The FEMAXI code reasonably simulated the observed evolution of cladding metallic and oxide layers under the simulated LOCA conditions, accounting for factors such as wall thinning due to cladding high temperature creep, Cr layer thinning by Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$ formation and Cr/Zr interdiffusion, weight increase by oxygen absorption, associated oxide growth, and increased oxygen concentration in $$beta$$-Zr phase. According to sensitivity analyses of the cladding oxygen concentration, where the effects of wall thickness change and eutectic reactions were taken into account, the fracture condition of the Cr-coated cladding samples can be reasonably modelled by the fracture criteria based on the remaining $$beta$$-Zr thickness with an oxygen concentration of $$leqq$$ 0.9 wt%.

論文

Development of phenomenological degradation models for Cr-Coated Zr alloy cladding under high-temperature oxidation conditions

谷口 良徳; Luu, V. N.; 田崎 雄大; 宇田川 豊; 勝山 仁哉

Annals of Nuclear Energy, 231, p.112177_1 - 112177_16, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2026.112177
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)

Advanced technology fuels (ATF) with improved oxidation resistance are under development to enhance the safety of light water reactors. Cr-coated Zr alloy cladding, a promising near-term ATF, exhibits excellent oxidation resistance below the Cr-Zr eutectic temperature. However, its gradual loss of protective effect over time, even without mechanical damage, indicates the need to understand its degradation mechanisms. This article presents a phenomenological model describing degradation due to high-temperature oxidation, focusing on Zr ingress into the Cr coating and the formation of oxygen pathways that accelerate oxygen uptake into the Zr matrix. The model was validated against experimental data at 1200$$^{circ}$$C and 1300$$^{circ}$$C, reproducing key trends such as oxide growth, weight gain, and oxygen concentration profiles. Applying the same parameters to a different PVD-coated cladding test gave reasonable agreement at 1200$$^{circ}$$C, while discrepancies at 1300$$^{circ}$$C suggest Cr-Zr eutectic reactions from local temperature variations, highlighting the model's sensitivity near the eutectic point.

論文

Development of quick neutron spectrum reconstruction module based on POD for burnup calculation of fast reactor

相澤 直人*; 渡邉 友章; 千葉 豪*; 多田 健一; 藤田 達也*; 山本 章夫*

Nuclear Engineering and Technology, 58(5), p.104176_1 - 104176_16, 2026/05

https://doi.org/10.1016/j.net.2026.104176
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

A quick neutron spectrum reconstruction module based on proper orthogonal decomposition (POD) and a regression model for fast reactors is developed for the general-purpose burnup calculation code SWAT-X. This module enables burnup calculations to be performed quickly for arbitrary conditions based on a few parameters, eliminating the need for computationally intensive calculation codes. Reduced-order and regression models are constructed by applying the POD technique to the snapshot data of the multi-group neutron fluxes calculated using randomly-sampled parameter sets for a single hexagonal pin-cell of a sodium-cooled fast reactor. The neutron spectrum is reconstructed using a linear combination of POD basis vectors with the coefficients obtained from the regression model. The applicability of a pin-cell model, the accuracy of the reconstruction module itself, and its integration with SWAT-X are verified by comparing with the calculation results from the reactor physics code system CBZ.

論文

Magnetization process of the layered diluted ferromagnetic semiconductor (Ba,K)(Zn,Mn)$$_2$$As$$_2$$ studied by X-ray magnetic circular dichroism

Wan, Y.*; 芝田 悟朗; 竹田 幸治*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳*; 他10名*

Physical Review Materials (Internet), 10(5), p.054402_1 - 054402_8, 2026/05

https://doi.org/10.1103/69sm-fz7z

In order to unveil the nature of the ferromagnetism in (Ba,K)(Zn,Mn)$$_2$$As$$_2$$, its magnetization process has been studied by X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Mn $$L_{2,3}$$ edge in a wide range of temperature and magnetic field. The average magnetization of the Mn atoms as a function of magnetic field ($$M$$-$$H$$ curves) at various temperatures could be successfully explained by a mixture of paramagnetic (PM), superparamagnetic (SPM), and ferromagnetic (FM) components as previously reported for GaMnAs, revealing the complex nature of the ferromagnetism in (Ba,K)(Zn,Mn)$$_2$$As$$_2$$. The average magnetization of the SPM clusters of different sizes and the FM regions were found to be small compared to those in GaMnAs, which we attribute to the antiferromagnetic interaction between nearest-neighbor Mn atoms in (Ba,K)(Zn,Mn)$$_2$$As$$_2$$ on the basis of recent theoretical predictions.

論文

International benchmark on radionuclide solubility and speciation for the Long-term In-situ Test (LIT) at Grimsel Test Site (GTS, Switzerland)

Noseck, U.*; Sch$"a$fer, T.*; Alonso, U.*; 浜本 貴史*; Havlova, V.*; Hibberd, R.*; 石寺 孝充; 北村 暁; Klajmon, M.*; Missana, T.*; et al.

Applied Geochemistry, 201, p.106762_1 - 106762_23, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106762
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

グリムゼル試験場(GTS)での長期原位置試験(LIT)および対応するモックアップ実験において、地球化学的条件が変化する環境での$$^{75}$$Se(VI)、$$^{99}$$Tc(VII)、$$^{233}$$U(VI)、$$^{237}$$Np(V)、$$^{241}$$Am(III)、Th(IV)および$$^{242}$$Pu(IV)の挙動をより深く理解するために、熱力学ベンチマーク計算を実施した。本計算では、これらの元素の地球化学的な溶存状態評価モデルとデータベースの状況を確認することも目的としている。これらの実験は、結晶質岩石中に設置されたベントナイト人工バリアを含む放射性廃棄物処分場概念における廃棄体近傍の場をシミュレートしており、その知見は放射性廃棄物処分場の長期安全性評価に貢献する。

論文

Plastic deformation and microstructural evolution during cryogenic charpy impact of high-Mn austenitic steel

Jiang, L.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚; Xia, B.*; Wang, Y. W.*

Journal of Materials Science, 61(14), p.9754 - 9775, 2026/04

https://doi.org/10.1007/s10853-026-12472-x
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

In this study, pulsed neutron Bragg-edge transmission imaging was employed to characterize plastic deformation of high-manganese austenitic steel during cryogenic impact fracture. Electron backscatter diffraction was used to examine the microstructural evolution. The results reveal that the Bragg-edge width was identified as the critical value for large plastic deformation. Both crack initiation and stable crack growth regions exhibited higher levels of plastic deformation, twin density, and dislocation density compared to unstable crack growth regions. As the test temperature decreased from 273 K to 77 K, the transition point from stable to unstable crack growth occurred earlier. This is responsible for the reduction in impact absorbed energy. These findings provide new insights into the cryogenic toughening mechanism of high-manganese steel.

論文

Durability of U-Zr oxide solid solution in aqueous H$$_2$$O$$_2$$ solution

熊谷 友多; 日下 良二; 高野 公秀; 渡邉 雅之

Journal of Nuclear Materials, 625, p.156553_1 - 156553_7, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2026.156553
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

U-Zr酸化物固溶体は、重大な原子炉事故時に形成される燃料デブリ中に一般的に含まれる相である。本研究では、放射線分解により生成する主要な酸化剤である過酸化水素に対するU-Zr酸化物固溶体の耐性を研究した。過酸化水素との繰り返し接触により、ウランの溶解は初期に進行するが次第に抑制され、ジルコニウムの溶解はより緩やかに進行した。ラマン分光およびX線回折により、表面の化学変化は限定的であり、ウラニル過酸化物の生成もわずかであった。表面に酸化還元活性サイトが存在するとした反応速度論モデルにより実験結果を再現した。解析の結果は反応活性サイトの表面密度は低いことを示唆した。これらの結果は、U-Zr酸化物固溶体の高い耐久性が保護被膜の形成によるものではなく、表面の酸化還元反応性の低さ自体に起因することを示唆する。

論文

Microstructural evolution and mechanical hardening of Cr-coated MDA cladding under high-dose Fe ion irradiation

Mohamad, A. B.; Chen, J.*; 井岡 郁夫*; 鈴木 恵理子; 近藤 啓悦; 阿部 陽介; 山下 真一郎; 大久保 成彰; 根本 義之; 岡田 裕史*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 625, p.156513_1 - 156513_9, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2026.156513
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Ion irradiation was carried out on Cr coating Zry cladding to investigate their microstructure evolution and mechanical properties. The sample was irradiated at reactor normal operation conditions. Microstructural observation and mechanical testing of non-irradiated samples and irradiated samples were performed to understand irradiation damage to the Cr-coated Zry cladding. Results of High Resolution Transmission Electron Microscopy and chemical analysis revealed Fe enrichment at the Cr coating and Zr substrate interface of irradiated samples due to irradiation enhanced diffusion or irradiation induced mixing. Irradiation led to the formation of Fe enrichment at the Cr Zr interface approximately 15nm. Moreover, hardening of the Cr coating and Zr substrate regions was observed in the irradiated sample.

論文

Simple technique for the preparation of uranium-impregnated porous silica particles and their application as working standard particles for analysis of the safeguards environmental samples

富田 純平; 富田 涼平; 鈴木 大輔; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ

Journal of Nuclear Science and Technology, 63(4), p.443 - 454, 2026/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2025.2557376
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)

A simple method for preparing uranium particles by impregnating uranium into porous silica particles was developed for use as particulate isotopic working standards. Isotopic standard solutions of uranium were prepared by acid digestion of uranium isotopic standard powder (CRM U100 and U850 from NBL) and then impregnated into the porous silica particles. The impregnation of uranium into the porous silica particles was observed by scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy and large-geometry secondary-ion mass spectrometry analyses. The abundances of uranium isotopes determined by multicollector thermal ionization mass spectrometry agreed with the certified values, and no significant bias was found between the measured and certified values. These results indicate this new method for preparing uranium-impregnated particles has the potential to be applied to the preparation of in-house particulate isotopic standards.

論文

Accurate measurement of the $$^{129}$$I neutron capture cross-section in the keV neutron region

Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*

Journal of Nuclear Science and Technology, 63(4), p.358 - 369, 2026/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2025.2543579
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)

The $$^{129}$$I neutron capture cross-section was measured at the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline in the Materials and Life Science (MLF) facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). To obtain accurate results in the keV neutron region, the recently developed neutron filtering technique was employed with a 20-cm-thick $$^{nat}$$Si filter to tailor the incident neutron flux into quasi-monoenergetic neutron peaks with averaged neutron energies of 51.5 and 127.7 keV and, at the same time, hugely increase the signal-to-noise ratio. The present cross-section results were determined form the capture yield ratio of $$^{129}$$I to that of $$^{197}$$Au and using the evaluated nuclear data from JENDL-5 as reference. The $$^{129}$$I neutron capture cross section was found to be 0.278 $$pm$$ 0.034 b at 51.5 keV and 0.141 $$pm$$ 0.015 b 127.7 keV, validating the JENDL-5 and JEFF-3.3 evaluations, as well as the results from Noguere et al., in contrast to the larger evaluations of JENDL-4.0 and ENDF/B-VIII.1 and the data from Macklin et al.

論文

Analysis of the effect of crack curvature in Mini-C(T) specimen on fracture toughness evaluation

下平 昌樹; 河 侑成; 高見澤 悠; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

Journal of Pressure Vessel Technology, 148(2), p.021504_1 - 021504_10, 2026/04

https://doi.org/10.1115/1.4070669
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

最新の原子炉圧力容器の構造健全性評価においては、マスターカーブ法に基づく正確な破壊靭性参照温度T$$_{o}$$の取得が必要である。破壊靭性参照温度T$$_{o}$$はMini-C(T)破壊靭性試験片によって取得可能であり、この試験片の寸法や亀裂形状に関しては、ASTM規格のE1921や日本電気協会電気技術規程JEAC4216に規定されている。最近、ASTM E1921では評価の正確性や試験を行う上での利便性を向上させるために、亀裂形状に関する規定の変更が行われてきた。このような規格の改定に伴うMini-C(T)試験片の許容亀裂形状の変化は、亀裂先端の塑性拘束状態を変化させ、T$$_{o}$$評価に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、ASTM E1921やJEAC4216に規定される亀裂形状に関する要求の妥当性について議論するため、Mini-C(T)試験片の亀裂湾曲が破壊靭性評価に及ぼす影響について、ワイブル応力解析を含む有限要素解析によって定量的に評価した。その結果、ASTM E1921-21で定められた最大湾曲を有する亀裂形状の場合、亀裂先端の塑性拘束が弱められ、理想的な直線状亀裂を有するMini-C(T)試験片で得られる破壊靭性値に比べて高めの破壊靭性値が得られる可能性を示した。また、上述の最大湾曲を許容した場合、非保守的なT$$_{o}$$が取得されることをワイブル応力解析によって示した。一方、JEAC4216で許容される最大湾曲を有する亀裂形状の場合は、理想的な直線状亀裂の場合と比べてT$$_{o}$$の有意な差は見られなかった。

論文

Magnetic order of Dresselhaus-type antiferromagnet EuIr$$_{4}$$In$$_{2}$$Ge$$_{4}$$ studied by single crystal neutron diffraction

田端 千紘; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 大原 高志; 松田 達磨*; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 95(5), p.053702_1 - 053702_4, 2026/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.95.053702

The magnetic order of EuIr$$_{4}$$In$$_{2}$$Ge$$_{4}$$, which crystallizes in a Dresselhaus-type noncentrosymmetric tetragonal structure, was investigated using two complementary single-crystal neutron diffraction approaches. Time-of-flight single-crystal diffraction reveals antiferromagnetic Bragg reflections with propagation vector q = (0, 0, 0) below the Neel temperature TN = 2.5 K, indicating a breaking of body-centered translational symmetry. Polarized neutron diffraction on a triple-axis spectrometer demonstrates that the ordered Eu2+ 4f moments lie within the basal plane and form a collinear antiferromagnetic structure with antiparallel alignment between corner and body-center sites. Despite the Dresselhaus-type spin splitting in the conduction bands, the magnetic order remains simple, implying weak coupling between localized moments and itinerant electrons.

論文

Possible pairing symmetry of BaPtAs$$_{1-x}$$Sb$$_x$$ with an ordered honeycomb network

今津 毅士; 古谷 直也*; 足立 匡*; 工藤 一貴*; 今井 剛樹*; 御領 潤*

Journal of the Physical Society of Japan, 95(4), p.044704_1 - 044704_7, 2026/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.95.044704
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

空間反転対称性を破る結晶構造をもつ蜂の巣格子超伝導体BaPtAs$$_{1-x}$$Sb$$_x$$は超伝導転移温度のx依存性が非単調な振る舞いを示す。更にミューオンスピン緩和実験によりSbエンド($$x$$=1)において自発磁場が観測され、時間反転対称性を破る超伝導状態が実現している可能性がある。BaPtAs($$x$$=0), BaPtSb($$x$$=1)の第一原理計算を行い、バンド構造を再現する有効強束縛模型を用いてギャップ方程式と凝縮エネルギーの解析を行い、安定となる超伝導対称性を議論した。その結果、BaPtAs($$x$$=0)では時間反転対称性のある従来型のs波超伝導とf波超伝導が安定化し、BaPtSb($$x$$=1)では時間反転対称性を破るカイラルd波状態が広く安定化することがわかった。この結果はミューオンスピン緩和実験とも整合する。また本論文で得られた知見は六方晶におけるカイラル超伝導相の探索に重要な指針を与える。

論文

Non-invasiveness evaluation of gas-sheet beam profile monitor; Observation of emittance reduction due to space-charge neutralization

山田 逸平; 小島 邦洸; 地村 幹

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1084, p.171261_1 - 171261_12, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.171261
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

大強度粒子加速器の安定運転には、非破壊型のビーム形状(プロファイル)モニタが不可欠であり、ガスを導入してビームとの相互作用で形状を測るモニタ開発を進めている。ガス導入型は、高い二次粒子収量により高速かつ高精度なプロファイル計測を可能にする一方、ビームと導入したガスの相互作用がビーム品質に影響を与える可能性があるため、その非破壊性の定量的な評価が必須である。本研究では、3MeV負水素イオンビームを用いて、導入ガス流量に対するビーム電流値及び位相空間分布の変化を評価した。ビーム電流値については、予想通り導入ガス流量に対して線形に減少し、その減少率は荷電変換断面積と一致した。位相空間分布については、ビームライン圧力が10$$^{-4}$$ Pa未満の範囲では変化が見られず、10$$^{-4}$$ Pa以上に増加させた場合には、逆に分布の広がりに約5%の減少が見られた。本測定結果を解析的および数値的に検証した結果、ビーム・ガス相互作用により生成された正イオンが水素負イオンビームの電気的斥力を中和し、負電荷同士の反発力を抑制したため、分布の広がりの相対的な減少を起こすことがわかった。以上により、開発したモニタは、使用に際してビームを広げることなく、逆にビーム品質を向上させる事が分かり、加速器の安定運転に貢献可能であると言える。

論文

Possibility of ferro-octupolar order in Ba$$_2$$CaOsO$$_6$$ assessed by X-ray magnetic dichroism measurements

芝田 悟朗; 藤森 淳*; 他10名*

Physical Review B, 113(16), p.165151_1 - 165151_7, 2026/04

https://doi.org/10.1103/mh1b-q11n

We studied the cubic double perovskite Ba$$_{2}$$CaOsO$$_{6}$$ containing the Os$$^{6+}$$ ($$5d^2$$) ions, which exhibits a phase transition to a `hidden order' below $$T^{*} sim 50$$ K, by X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Os $$L_{2,3}$$ edge. The cubic ligand-field splitting between the $$t_{2g}$$ and $$e_g$$ levels of Os $$5d$$ was deduced by XAS to be $$sim 4$$ eV. The temperature dependence of the XMCD spectra was consistent with a $$sim 18$$ meV residual cubic splitting of the lowest $$J_mathrm{eff} = 2$$ multiplet state into the non-Kramers $$E_g$$ doublet ground state and the $$T_{2g}$$ triplet excited state. Ligand-field (LF) multiplet calculation under fictitious strong magnetic fields indicated that the exchange interaction between nearest-neighbor octupoles should be as strong as $$sim 1.5$$ meV if a ferro-octupole order is stabilized in the `hidden-ordered' state, consistent with the exchange interaction of $$sim 1$$ meV previously predicted theoretically using model and density functional theory calculations.

論文

Spin-wave resonance in yttrium iron garnet stripe domains

Prestwood, D.*; 吉川 貴史; 齊藤 英治; 他15名*

Physical Review B, 113(13), p.134410_1 - 134410_12, 2026/04

https://doi.org/10.1103/c721-178b

We study a thin-film yttrium iron garnet sample that exhibits magnetic stripe domains due to a small perpendicular magnetic anisotropy. Using wide-field magneto-optic Kerr effect measurements we reveal the domain pattern evolution as a function of applied field and discuss the role of cubic anisotropy in the domain formation. Rich magnon spectra are observed in the stripe domain states, with a range of excitation conditions providing distinct spectra. The measurements are interpreted using micromagnetic simulations to provide the spatial profiles of each resonance mode. We further simulate domain patterns and resonance spectra accounting for the cubic anisotropy, with good correlation to experiment. This study highlights how noncollinear magnetic domain structures can host complex resonant behavior in a low-damping magnetic material, with potential use in future magnonic applications.

論文

Low-energy electric and magnetic dipole excitations in $$^{166}$$Er

静間 俊行*; Omer, M.; 羽島 良一*; 小泉 光生; 高橋 時音; 角田 佑介*; 大塚 孝治*

Physical Review C, 113(4), p.044325_1 - 044325_9, 2026/04

https://doi.org/10.1103/zwx8-fpdh

Low-energy dipole excitations in $$^{166}$$Er were investigated via nuclear resonance fluorescence using a quasi-monoenergetic, linearly polarized photon beam produced at the High Intensity $$gamma$$-ray Source (HI$$gamma$$S) facility at Duke University. The parity of the excited states was determined from the azimuthal asymmetry in the intensities of resonantly scattered $$gamma$$ rays with respect to the polarization plane of the incident beam. Electric and magnetic dipole strengths were extracted for excitation energies between 2.2 and 3.5 MeV. The results are interpreted in terms of the nuclear scissors mode by comparing with large-scale shell-model calculations based on the Qasiparticle Vacua Shell Model. In addition, the characteristics of the E1 excitations are examined in comparison with those of neighboring rare-earth nuclei to explore their relations to collective octupole-$$gamma$$-vibrational two-phonon excitations. This work is a contribution of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to the International Atomic Energy Agency (IAEA) under the agreement of the coordinated research program (CRP), J02015 (Facilitation of Safe and Secure Trade Using Nuclear Detection Technology - Detection of RN and Other Contraband). This work was a part of the study of NRF phenomenon aiming at nuclear security and safeguards applications, being supported by the subsidiary for "promotion of strengthening nuclear security or the like" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.

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