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Vortex rectenna powered by environmental fluctuations

Lustikova, J.*; 塩見 雄毅*; 横井 直人*; 壁谷 典幸*; 木村 憲彰*; 家永 紘一郎*; 金子 真一*; 大熊 哲*; 高橋 三郎*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 9, p.4922_1 - 4922_6, 2018/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)

A rectenna, standing for a rectifying antenna, is an apparatus which generates d.c. electricity from electric fluctuations. It is expected to realize wireless power transmission as well as energy harvesting from environmental radio waves. To realize such rectification, devices that are made up of internal atomic asymmetry such as an asymmetric junction have been necessary so far. Here we report a material that spontaneously generates electricity by rectifying environmental fluctuations without using atomic asymmetry. The sample is a common superconductor without lowered crystalline symmetry, but, just by putting it in an asymmetric magnetic environment, it turns into a rectifier and starts generating electricity. Superconducting vortex strings only annihilate and nucleate at surfaces, and this allows the bulk electrons to feel surface fluctuations in an asymmetric environment: a vortex rectenna. The rectification and generation can be switched on and off with only a slight change in temperature or external magnetic fields.


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



Reduction and resource recycling of high-level radioactive wastes through nuclear transmutation; Isolation techniques of Pd, Zr, Se and Cs in simulated high level radioactive waste using solvent extraction

佐々木 祐二; 森田 圭介; 伊藤 圭祐; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 高橋 優也*; 金子 昌章*; 大森 孝*; 浅野 和仁*

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference (GLOBAL 2017) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2017/09

高レベル廃液中のPd, Zr, Se, Csは長半減期核種のPd-107, Zr-93, Se-79, Cs-135を有している。高レベル廃液から除去し、核変換により処分することで、環境負荷低減に役立てることができる。これら元素について、PdはMIDOA, NTAアミド、Csはクラウンエーテル、ZrはTODGA, HDEHP, Seはフェニレンジアミンで抽出可能である。それぞれ元素の回収条件について検討した成果について述べる。


Extraction and separation of Se, Zr, Pd, and Cs including long-lived radionuclides

佐々木 祐二; 森田 圭介; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 伊藤 圭祐; 高橋 優也*; 金子 昌章*

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 24(2), p.113 - 122, 2017/06

硝酸溶液からオクタノールまたはドデカン溶媒へのSe, Zr, Pd, Csの溶媒抽出を行った。これら元素は長半減期の核種を含み、高レベル廃液の処理にとってこれら元素の簡便な分離方法の開発が不可欠である。Seはフェニレンジアミン、ZrはHDEHP又はTODGA、PdはMIDOA又はNTAアミドで抽出可能である。CsはDtBuDB18C6を用いて、抽出溶媒を水相の10倍を用いることで90%回収を達成できることを確認した。


Local lattice distortion caused by short-range charge ordering in transition metal oxides

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034002_1 - 034002_6, 2015/09

Cubic spinel compound LiMn$$_2$$O$$_4$$ with the mixed valence of Mn$$^{3.5+}$$ has non-metallic conductivity. The local structure determined by the PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes inequivalent Mn$$^{3+}$$ and Mn$$^{4+}$$ sites. YBaCo$$_2$$O$$_5$$ also exhibits non-metallic conductivity although the Co has the mixed valence of +2.5 above 220 K which corresponds with charge ordering temperature. The PDF obtained at 450 K is not reproduced by the PDF calculated for the averaged structure and can be reproduced by the PDF calculated for the structure model corresponding to the charge ordering state. These results suggest that the valence electrons are localized with short-range periodicity, resulting in the non-metallic conductivities in these materials.


Science from the initial operation of HRC

伊藤 晋一*; 横尾 哲也*; 益田 隆嗣*; 吉澤 英樹*; 左右田 稔*; 池田 陽一*; 井深 壮史*; 川名 大地*; 佐藤 卓*; 南部 雄亮*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034001_1 - 034001_6, 2015/09

Since the installation of the High Resolution Chopper Spectrometer, HRC, experiments using the HRC are being conducted to observe the dynamics in wide range of physics. Scientific results during the period since the initial construction are summarized.


Local structural analysis by using atomic pair distribution function on mixed valence compound LiMn$$_2$$O$$_4$$

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.013012_1 - 013012_6, 2014/06

LiMn$$_2$$O$$_4$$ has a cubic spinel structure with a single Mn site whose valence is +3.5. Below about 260 K, the compound exhibits a charge ordering and has inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4. However, even in the cubic phase without the charge ordering, temperature dependence of the electrical conductivity is non-metallic. We have performed PDF (atomic pair distribution function) analysis on powder neutron diffraction data of LiMn$$_2$$O$$_4$$ obtained above 300 K where the compound has cubic structure. The local structure determined by PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes the inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4 up to, at least, about 450 K. These results indicate that valence electrons are localized at Mn sites with short range periodicity, resulting in the non-metallic electrical conductivity. It can be regarded as a glass state of valence electrons whereas a charge ordering can be regarded as a crystallization of valence electrons.


2D neutron diffraction imaging on an ammonite

社本 真一; 樹神 克明; 伊巻 正*; 中谷 健; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 増子 献児*; 坂本 健作; 山口 憲司; 鈴谷 賢太郎; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014011_1 - 014011_5, 2014/03



Local lattice distortion caused by short range charge ordering in LiMn$$_2$$O$$_4$$

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎

Journal of the Physical Society of Japan, 82(9), p.094601_1 - 094601_6, 2013/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.88(Physics, Multidisciplinary)

We have performed powder neutron diffraction on $$^7$$LiMn$$_2$$O$$_4$$ at 300 K. The crystal structure determined by Rietveld analysis is a cubic spinel with space group of $$Fdbar{3}m$$ in which all Mn atoms are crystallograghically equivalent, consistent with many preceding studies. However, the atomic pair distribution function (PDF) of this compound cannot be fitted by the cubic structure satisfactorily, and it can be reproduced by the orthorhombic structure with $$Fddd$$. It corresponds with the structure of charge ordered phase below about 260 K, indicating a short range charge ordering. In the local structure determined by PDF analysis, two types of MnO$$_6$$ octahedra with long and short atomic distances between Mn and O atoms exist and their Mn-O distances are almost consistent with the distances in the charge ordered phase. From these results, valence electrons are localized at Mn sites like a glass even in the cubic phase, resulting in the non-metallic electrical conductivity.



堀口 直樹; 吉田 啓之; 上澤 伸一郎*; 金子 暁子*; 阿部 豊*

日本機械学会2013年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 5 Pages, 2013/09



Research and development of self-priming venturi scrubber for filter venting; Preliminary analysis and observation of hydraulic behavior in venturi scrubber

堀口 直樹; 吉田 啓之; 上澤 伸一郎*; 金子 暁子*; 阿部 豊*

Proceedings of 21st International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-21) (DVD-ROM), 6 Pages, 2013/07

From the viewpoint of protecting the PCV and suppressing the diffusion of radioactive materials, the filtered venting system is required. In the filtered venting system that installed in European reactors, so called Venturi scrubber system (VSC) is used. However the mechanism of the VSC is understood insufficiently. Then, it is difficult to install the VSC to Japanese reactors. In this study, to provide knowledge about the mechanism of the VSC, both experimental and numerical research works have been performed. In this paper, hydraulic behavior in a rectangular Venturi scrubber is observed by high speed camera to check the validity of the experimental method. And numerical analysis of a circular Venturi scrubber is performed by the TPFIT to confirm applicability basically. As a result the validity of the experimental method was confirmed. And, it was confirmed that the numerical results were almost same as experimental results qualitatively.


Reverse Monte Carlo simulation approach on the amorphous structure of C$$_{59}$$N

Ferdows, M.; 鈴谷 賢太郎; 川北 至信; 小原 真司*; 樹神 克明; 山本 和典; 社本 真一; 平田 孝道*; 表 研次*; 笠間 泰彦*; et al.

Abstracts of 7th International Symposium on Advanced Materials in Asia-Pacific (NT 2010)/JAIST International Symposium on Nano Technology 2010 (7th ISAMAP), p.25 - 28, 2010/09



In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich nuclei in the uranium region through the heavy-ion transfer reaction

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; et al.

Nuclear Physics A, 805(1-4), p.257 - 259, 2008/06

中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{240,242}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を初めて測定し、それぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 8$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 12$$^{+}$$状態までの回転バンドを確立した。さらに$$^{240}$$Uでは、9$$^{-}$$状態までの八重極振動バンドを観測した。これらの原子核は、$$^{rm{nat}}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm標的と$$^{18}$$Oビームとの($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)及び($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2核子移行反応により生成した。Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$O及び$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより、残留核の$$gamma$$線を同定した。回転バンドの慣性能率及び中性子軌道のエネルギー準位の系統性より、中性子数152の変形閉殻が、陽子数96以上では存在するが陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。また第1励起エネルギーの中性子数依存性より、中性子数164が球形閉殻になる可能性を示唆した。


Z dependence of the $$N = 152$$ deformed shell gap; In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich $$^{245, 246}$$Pu

牧井 宏之; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人*; 市川 進一; et al.

Physical Review C, 76(6), p.061301_1 - 061301_5, 2007/12

 被引用回数:25 パーセンタイル:14.4(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Pu標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる($$^{18}$$O, $$^{16}$$O), ($$^{18}$$O, $$^{17}$$O)中性子移行反応を用いたインビーム$$gamma$$線分光により、$$^{246}$$Pu$$_{152}$$$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定に初めて成功した。$$^{246}$$Pu$$_{152}$$については基底状態バンドをスピン12まで確立し、慣性能率の系統性から中性子数$$N = 152$$の変形閉殻が$$_{94}$$Pu同位体では消滅していることを見いだした。$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定により$$N = 152$$を挟む中性子軌道のエネルギー差が小さくなっていることを確認した。この結果からも$$_{94}$$Pu同位体で$$N = 152$$の変形閉殻が消滅していることを裏付けた。


In-beam $$gamma$$-ray study of the neutron-rich nuclei of $$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, and $$^{250}$$Cm produced by the ($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) reaction

石井 哲朗; 重松 宗一郎*; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 70(8), p.1457 - 1461, 2007/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.07(Physics, Nuclear)

中性子過剰核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの励起準位構造をインビーム$$gamma$$線分光法により研究した。これらの原子核は、原子力機構・東海タンデム加速器施設において、$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) 2中性子移行反応により生成した。Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$Oを識別し、さらに$$^{16}$$Oの運動エネルギーを選択することにより、残留核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を同定した。$$gamma$$線測定の結果より、これらの原子核の基底回転バンドを12$$^{+}$$ 状態まで確立した。回転バンドの慣性能率より、中性子数152の変形閉殻が陽子数96のCmまでは存在し、陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。


Ground-state bands of neutron-rich $$^{236}$$Th and $$^{242}$$U nuclei and implication of spherical shell closure at $$N=164$$

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; et al.

Physical Review C, 76(1), p.011303_1 - 011303_5, 2007/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:29.15(Physics, Nuclear)

$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu標的と($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2陽子ピックアップ反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの基底状態バンドをそれぞれ10$$^+$$, 8$$^+$$状態まで確立した。$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより同定した。U, Puの第1励起準位のエネルギーはN=146付近で極小値をとることが明らかになり、このことより、Z=92領域ではN=164で球形閉殻になる可能性を指摘した。さらにKoura-Yamada単一粒子ポテンシャルを用いた計算により、$$^{256}$$U原子核では、N=164に1.8MeVのエネルギーギャップが存在することを示した。


Ground-state band of the neutron-rich transuranium nucleus $$^{250}$$Cm$$_{154}$$

石井 哲朗; 重松 宗一郎; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(4), p.043201_1 - 043201_4, 2006/04

 被引用回数:19 パーセンタイル:27.59(Physics, Multidisciplinary)

$$^{248}$$Cm標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる2中性子移行反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰の超ウラン元素$$^{250}$$Cmの基底状態バンドをスピン12まで確立した。$$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{16}$$O粒子の運動エネルギーを選択することにより同定した。$$^{250}$$Cm$$_{154}$$の慣性能率は、$$^{248}$$Cm$$_{152}$$の慣性能率よりもかなり小さいことが明らかになった。この結果は、Cmにおいて$$N=152$$が変形閉殻構造を有することを支持している。


In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{240}$$U using the ($$^{18}$$O,$$^{16}$$O) reaction

石井 哲朗; 重松 宗一郎; 浅井 雅人; 牧嶋 章泰*; 松田 誠; 金子 順一*; Hossain, I.*; 市川 進一; 河野 俊之*; 小川 雅生*

Physical Review C, 72(2), p.021301_1 - 021301_5, 2005/08

 被引用回数:18 パーセンタイル:22.02(Physics, Nuclear)

200MeVの$$^{18}$$Oビームと$$^{238}$$U標的による2核子移行反応により、中性子過剰核である$$^{240}$$Uの脱励起$$gamma$$線を測定した。Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{16}$$O粒子と同時計測することにより、$$^{240}$$Uの$$gamma$$線であることを同定した。$$^{16}$$O粒子の運動エネルギーの値を使い、$$^{240}$$Uの励起エネルギーを中性子分離エネルギー以下に限定した。$$^{240}$$Uにおいて、12$$^{+}$$状態までの基底バンドと9$$^{-}$$状態までの$$K^{pi}=0^{-}$$の8重極バンドを確立した。$$^{240}$$Uの8重極バンドヘッドは、$$^{236,238}$$Uのものよりも100keVほど高いエネルギーに位置する。このことは、U原子核の8重極相関が、中性子数144から146の領域で第2の極大値を持つことを示唆している。


Fluoride complexation of element 104, rutherfordium

羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦; 西中 一朗; 平田 勝; 矢板 毅; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

Journal of the American Chemical Society, 126(16), p.5219 - 5224, 2004/04

 被引用回数:37 パーセンタイル:27.03(Chemistry, Multidisciplinary)



Chemical studies of the heaviest elements

永目 諭一郎; 羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 後藤 真一*; 秋山 和彦; 金子 哲也; 阪間 稔*; 平田 勝; et al.

Nuclear Physics A, 734, p.124 - 135, 2004/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:39.17(Physics, Nuclear)


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