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論文

Quantitative micro-X-ray fluorescence scanning spectroscopy of wet sediment based on the X-ray absorption and emission theories; Its application to freshwater lake sedimentary sequences

勝田 長貴*; 高野 雅夫*; 佐野 直美; 谷 幸則*; 落合 伸也*; 内藤 さゆり*; 村上 拓馬*; 丹羽 正和; 川上 紳一*

Sedimentology, 66(6), p.2490 - 2510, 2019/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:39.34(Geology)

海や湖の堆積物の連続的な化学組成変化は、古環境の変化を推定する上で重要な情報となる。しかし、このような含水堆積物の化学組成をX線蛍光分析で測定する際は、吸着水がX線強度に及ぼす影響の評価が問題となる。本研究では、X線吸収・放出理論に基づきX線強度を補正する手法を検討し、含水堆積物に対して、$$mu$$-XRF走査型顕微鏡により化学組成の定量データを連続的に取得することを可能にした。

論文

Routing study of above core structure with mock-up experiment for ASTRID

高野 和也; 阪本 善彦; 諸星 恭一*; 岡崎 仁*; 儀間 大充*; 寺前 卓真*; 碇本 岩男*; Botte, F.*; Dirat, J.-F.*; Dechelette, F.*

Proceedings of 2019 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2019) (Internet), 8 Pages, 2019/05

仏実証炉ASTRIDにおいては、炉心の状態監視のため集合体出口温度や破損燃料検出のための計測設備が設置される。これらの計測用配管は炉心燃料集合体上部に設置され、炉上部機構(Above Core Structure: ACS)にて集約される。本検討では、ASTRID (1500MWth)におけるACSを対象に熱電対用配管と破損燃料検出用配管のレイアウトを3Dモデリングで検討するとともに、得られたレイアウト及び製作手順について検証するためにモックアップ試験を実施した。また、モックアップ試験を通じて製作性の観点から抽出された課題に対し、対応策を検討した。本検討は、ACSについて製作側から設計側へのフィードバックを提示するものであり、今後のACSの設計と製作性に係る知見拡大に貢献する。

論文

Hydrological and climate changes in southeast Siberia over the last 33 kyr

勝田 長貴*; 池田 久士*; 柴田 健二*; 國分 陽子; 村上 拓馬*; 谷 幸則*; 高野 雅夫*; 中村 俊夫*; 田中 敦*; 内藤 さゆり*; et al.

Global and Planetary Change, 164, p.11 - 26, 2018/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.34(Geography, Physical)

バイカル湖ブグルジェイカサドルの堆積物中の化学組成を高分解能に分析することにより過去3.3万年以上の内陸シベリアの古環境及び古気候変動を復元した。完新世の気候は、6500年前に温暖、乾燥に変化し、氷期から間氷期の気候システムに遷移したことを示唆する。最終氷期においては、プリモールスキー山脈に起因する砕屑性炭酸塩の堆積がハインリッヒイベント(H3とH1)に伴って生じた。また、ハマル-ダバン山脈の氷河融解水がセレンガ川を通じて供給された。アレレード・ヤンガードリアス時に発生した無酸素底層水は、セレンガ川からの流水の減少とプリモールスキー山脈から供給された有機物の微生物分解で生じたものと考えられる。完新世初期の降水の減少は、8200年前の寒冷イベントに対応する。

論文

Energy spectra of quantum turbulence; Large-scale simulation and modeling

佐々 成正; 叶野 琢磨*; 町田 昌彦; L'vov, V. S.*; Rudenko, O.*; 坪田 誠*

Physical Review B, 84(5), p.054525_1 - 054525_6, 2011/08

 被引用回数:38 パーセンタイル:83.17(Materials Science, Multidisciplinary)

本論文は、超流動における乱流現象を捉えた大規模シミュレーション結果とその理論的解釈を主題とした論文である。大規模シミュレーションは、超流動乱流の動力学的性質や統計的性質を解明するため、最大規模で2048$$^{3}$$メッシュというサイズで実施され、おもに地球シミュレータを利用し実行されている。その結果、さまざまなサイズで測定されたスペクトルを比較することで、高波数側で超流動特有のエネルギー散逸が現れることを高精度に捉えることに成功し、2008年に提案されていたL'vov-Nazarenko-Rudenkoによる慣性領域に続いて現れるボトルネック効果を例証した。なお、本成果は、超流動乱流の理解という基礎研究上の一つの成果ではあるが、液体ヘリウムを利用した高精度な放射線検出器開発に対しても有用な知見を与える成果でもある。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:156 パーセンタイル:99.42(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:52.71(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:149 パーセンタイル:98.49(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

論文

High-performance quantum simulation for coupled Josephson junctions on the earth simulator; A Challenge to the Schr$"o$dinger equation on $$256^4$$ grids

今村 俊幸*; 叶野 琢磨*; 山田 進; 奥村 雅彦*; 町田 昌彦

International Journal of High Performance Computing Applications, 24(3), p.319 - 334, 2010/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Computer Science, Hardware & Architecture)

本論文は、CREST及び科学研究費補助金の研究計画に従い、地球シミュレータを利用してジョセフソン素子のシミュレーションのための高精度計算手法の研究開発において得られた成果についての発表である。今回対象にしたジョセフソン素子はテラヘルツレーザの発振素子であり、この素子のシミュレーションは、シュレーディンガー方程式の時間発展を追跡することから、素子の量子状態を表現する大規模行列の複数個の固有値,固有ベクトルを反復法で高速に計算することが求められる。発表者らは、この高速計算の必要性に対し、行列の非零要素の規則性を利用した地球シミュレータ向きの計算方法を開発し、地球シミュレータの4096プロセッサを利用したシミュレーション($$256^4$$次元の行列の5個の固有値)を通常2時間以上かかる計算を約30分で行うことに成功している。本成果から超並列計算機の性能を有効に利用するための重要な並列化・高速化手法の1つの指針が得られるうえ、ジョセフソン素子によるテラヘルツレーザ発振のシミュレーションも可能となり、デバイス設計を今後シミュレーションにて行うことが期待できる。

論文

On-site pairing interaction and quantum coherence in strongly correlated systems

山田 進; 町田 昌彦; 叶野 琢磨; 今村 俊幸*; 小山 富男*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(12), p.3395 - 3397, 2008/12

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

高温超伝導体で観測される現象(相互作用が強いとランダムネスによりペア同士のコヒーレンスは簡単に失われペアが局所化する)の要因を明らかにするため、2つの井戸型ポテンシャルを有するハバードモデルの数値シミュレーションを実施した。そのシミュレーション結果から、粒子間の相互作用が強くなることで、離れた2つの井戸型ポテンシャル間を粒子間が移動するという量子コヒーレンスの性質は劇的に抑えられることを確認した。これにより、強い相互作用が上記の現象の要因である可能性を指摘した。

論文

Large-scale simulations on thermal-hydraulics in fuel bundles of advanced nuclear reactors

高瀬 和之; 吉田 啓之; 叶野 琢磨

Annual Report of the Earth Simulator Center April 2007 - March 2008, p.217 - 221, 2008/09

原子炉の炉心内熱流動挙動の詳細を大規模シミュレーションによって明らかにする研究を行っている。従来の熱設計手法ではサブチャンネル解析コードに代表されるように実験データに基づく構成式や経験式を必要とするが、新型炉に関しては熱流動に関する実験データが十分ではないため、従来手法による熱設計では高精度の予測は困難である。そこで、シミュレーションを主体とした先進的な熱設計手法を開発し、従来手法と組合せることによって効率的な新型炉開発の実現を目指している。本研究では、将来型軽水炉の燃料集合体内熱流動挙動を大規模シミュレーションによって地球シミュレータ上に再現することを最終目標としている。本報では、平成19年度に実施した稠密燃料集合体内水-蒸気沸騰二相流挙動の予測結果について報告する。19年度には、ベクトル化したACE-3Dコードを使って沸騰二相流解析を行い、燃料集合体内のボイドの移行挙動等について原子力機構保有のスカラー並列計算機Altixと同様の結果が得られることを確認した。

論文

Conservative global gyrokinetic toroidal full-$$f$$ five-dimensional Vlasov simulation

井戸村 泰宏; 井田 真人; 叶野 琢磨; 相羽 信行; 徳田 伸二

Computer Physics Communications, 179(6), p.391 - 403, 2008/09

 被引用回数:72 パーセンタイル:95.62(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

革新的な無散逸保存型差分スキームを用いて新しい保存型グローバルジャイロ運動論的トロイダルfull-$$f$$5次元ブラゾフシミュレーション(GT5D)を開発した。このスキームは現在のジャイロ運動論における重要な第一原理を満足することによって数値的な安定性を保証し、ロバーストかつ高精度なトカマク微視的乱流のシミュレーションを可能にする。GT5Dの妥当性は帯状流減衰テスト、イオン温度勾配駆動(ITG)モードの線形解析、及び、非線形ITG乱流シミュレーションのグローバルジャイロ運動論的トロイダル$$delta f$$粒子コードとの比較により検証された。この比較では粒子及びメッシュアプローチに基づく二つのジャイロ運動論コードを用いてITG乱流の大域解を定量的に同定した。

論文

Proliferation and cell death of human glioblastoma cells after carbon-ion beam exposure; Morphologic and morphometric analyses

大石 琢磨*; 佐々木 惇*; 浜田 信行*; 石内 勝吾*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 中野 隆史*; 中里 洋一*

Neuropathology, 28(4), p.408 - 416, 2008/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:45.08(Clinical Neurology)

Using CGNH-89 cells exposed to 0-10 Gy of X-ray (140 kVp) or carbon-ions (18.3 MeV/nucleon, LET = 108 keV/$$mu$$m), we performed conventional histology and immunocytochemistry with MIB-1 antibody, transmission electron microscopy, and computer-assisted, nuclear size measurements. After carbon-ion and X-ray exposure, living cells showed decreased cell number, nuclear condensation, increased atypical mitotic figures, and a tendency of cytoplasmic enlargement at the level of light microscopy. The deviation of the nuclear area size increased during 48 hours after irradiation, while the small cell fraction increased in 336 hours. In glioblastoma cells of the control, 5 Gy carbon-beam, and 10 Gy carbon-beam, and MIB-1 labeling index decreased in 24 hours but increased in 48 hours. Ultrastructurally, cellular enlargement seemed to depend on vacuolation, swelling of mitochondria, and increase of cellular organelles, such as the cytoskeleton and secondary lysosome. We could not observe apoptotic bodies in the CGNH-89 cells under any conditions. We conclude that carbon-ion irradiation induced cell death and senescence in a glioblastoma cell line with mutant TP53. Our results indicated that the increase of large cells with enlarged and bizarre nuclei, swollen mitochondria, and secondary lysosome occurred in glioblastoma cells after carbon-beam exposure.

論文

Superconducting MgB$$_2$$ thin film detector for neutrons

石田 武和*; 西川 正利*; 藤田 賢文*; 岡安 悟; 片桐 政樹*; 佐藤 和郎*; 四谷 任*; 島影 久志*; 三木 茂人*; Wang, Z.*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 151(3-4), p.1074 - 1079, 2008/05

 被引用回数:36 パーセンタイル:79.96(Physics, Applied)

本論文では、ボロン同位体(質量数10)を増量した超伝導MgB$$_2$$中性子検出器は比較的高い温度で操作可能であることを示す。基本動作原理は、ボロン同位体が中性子をよく吸収し、核反応を起こすことで、超伝導転移近傍で大きな電気抵抗変化が瞬間的に起こることであり、実験用の原子炉から射出される冷中性子が高感度で検出可能となる。出力となる発生電位差については、デジタルオシロスコープを用いて低ノイズの増幅装置を用いることで十分に検出可能であることが分かった。また、詳細な上記核反応により起こる超伝導非平衡ダイナミクスについては、時間依存のギンツブルク・ランダウ方程式のシミュレーションをスーパーコンピュータ上で実施することにより追跡可能であり、観測事実とよく符号することが分かっている。

論文

Direct numerical simulations for non-equilibrium superconducting dynamics at the transition edge; Simulation for MgB$$_{2}$$ neutron detectors

町田 昌彦; 叶野 琢磨*; 小山 富男*; 加藤 勝*; 石田 武和*

Journal of Low Temperature Physics, 151(1), p.58 - 63, 2008/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:48.05(Physics, Applied)

本論文では、時間発展のギンツブルク・ランダウ方程式、マックスウエル方程式と熱伝導方程式を連立させてMgB$$_{2}$$の超伝導転移エッジにて中性子捕獲の後の非平衡超伝導ダイナミクスに対する大規模数値シミュレーションを行った結果について報告する。シミュレーションは電流バイアスの条件にて行われ、JRR-3にて実施された実験を説明するために実施されたが、得られた検出シグナルは、実験にて得られた観測シグナルとほぼ一致し、シミュレーションの正当性を十分に確認できるものとなった。この結果から、検出器のような極めて早いダイナミクスもシミュレーションにより実現できることが判明し、シミュレーションによる予測システムが十分に構築できることが分かった。

論文

Quantum synchronization effects in intrinsic Josephson junctions

町田 昌彦; 叶野 琢磨*; 山田 進; 奥村 雅彦; 今村 俊幸*; 小山 富男*

Physica C, 468(7-10), p.689 - 694, 2008/04

 被引用回数:16 パーセンタイル:58.98(Physics, Applied)

最近、高温超伝導体を利用した量子デバイスの研究が盛んに行われている。その1つの理由は、高温超伝導体それ自身がジョセフソン接合であり、無数のジョセフソン接合のアレイとなっているためである。これは、デバイスを作る際に問題となる均一な接合の大量生産が容易に可能かどうかという点を既にクリアしており、大きな研究のモチベーションとなっている。この高温超伝導体に対し、本研究では、量子素子としての機能を見いだせるかどうかという観点から、理論的にその可能性や、可能性があるとした場合のその機能の特徴を調べた。その結果、$$mu$$mサイズかそれ以下にすると、量子効果が機能しはじめ、多数のジョセフソン接合が同期できることがわかった。これは、レーザーやその他の同期を必要とするデバイス開発にとって重要な基礎となる知見である。

論文

Large-scale simulations on thermal-hydraulics in fuel bundles of advanced nuclear reactors

高瀬 和之; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 叶野 琢磨; Merzari, E.*; 二ノ方 壽*

Annual Report of the Earth Simulator Center April 2006 - March 2007, p.223 - 228, 2007/09

原子炉内熱流動挙動の詳細を大規模シミュレーションによって明らかにする研究を行っている。従来の熱設計手法ではサブチャンネル解析コードに代表されるように実験データに基づく構成式や経験式を必要とするが、新型炉開発では熱流動データベースが十分ではないため、従来手法による熱設計では高精度の予測は困難である。そこで、シミュレーションを主体とした先進的な熱設計手法を構築し、従来手法と組合せることによって効率的な新型炉開発の実現を目指している。このため、地球シミュレータを利用して次の研究を行っている。1つは将来型軽水炉の燃料集合体内二相流挙動を大規模シミュレーションによって計算機上に再現する研究であり、日本原子力研究開発機構が担当している。もう1つは、高速炉を対象にした複雑流路内乱流挙動を大規模シミュレーションによって解明する研究であり、これは東京工業大学が担当する。本報では、日本原子力研究開発機構による稠密燃料集合体内水-蒸気二相流挙動の詳細予測結果と東京工業大学による大規模乱流シミュレーションの結果について報告する。

論文

Analysis of the function of a large-scale supra-biomolecule system by molecular dynamics simulation system, SCUBA (Simulation Codes for hUge Biomolecular Assembly)

石田 恒; 由良 敬; 叶野 琢磨; 松本 淳

Annual Report of the Earth Simulator Center April 2006 - March 2007, p.257 - 263, 2007/09

地球シミュレータは従来にはない大規模生体超分子系の分子動力学シミュレーションを可能とする計算能力を持つ。われわれは生体超分子系を扱う大規模な分子動力学シミュレーションシステムSCUBAを開発している。SCUBAは、地球シミュレータ360プロセッサ使用時でベクトル化率95%以上,並列化効率50%以上の優れた性能を達成している。本年度はSCUBAが必要とするメモリ使用量を最適化するためのチューニングをすることにより、百万原子以上からなる生体超分子の分子動力学シミュレーションを地球シミュレータ上で実行可能とした。さらに、マルチ時間ステップ法を装備することにより長時間シミュレーションを実行可能とした。そして、約200万原子からなるリボソーム(遺伝情報を翻訳する生体超分子)と新生ポリペプチドの複合体の系について分子動力学シミュレーションを実行した。結果、リボソームの機能に重要と考えられているねじれ運動を再現することに成功した。

論文

First-principles calculation on screw dislocation core properties in BCC molybdenum

清水 大志; 尾方 成信*; 君塚 肇*; 叶野 琢磨; Li, J.*; 蕪木 英雄

Journal of the Earth Simulator, 7, p.17 - 21, 2007/06

Predicting atomistic properties of a dislocation is a first step toward an understanding of plastic behavior of materials, in particular BCC metals. The core structure and Peierls stress of a screw dislocation in BCC metals have been studied over the years using the first-principles and empirical methods, however, their conclusions vary due to the inefficiency of the methods. We have executed first-principles calculations based on the density functional method, employing the most accurate 1$$times$$1$$times$$20 k-point samplings, to determine the core structure and Peierls stress of the $$a_0$$/2[111] screw dislocation of molybdenum. We have concluded that the core has a 6-fold structure, and determined the Peierls stress of 1.8 GPa for the simple shear strain along the ($$bar{1}$$10) $$<$$111$$>$$ direction.

論文

Ultra large-scale exact-diagonalization for confined fermion-Hubbard model on the Earth Simulator; Exploration of superfluidity in confined strongly-correlated systems

山田 進; 今村 俊幸*; 叶野 琢磨; 大橋 洋士*; 松本 秀樹*; 町田 昌彦

Journal of the Earth Simulator, 7, p.23 - 35, 2007/06

閉じ込めた強相関系の量子状態を探査するため、その系を表現するハバードモデルの物理的性質を利用した地球シミュレータ向きの厳密対角化アルゴリズムを開発した。さらに、厳密対角化に伝統的に用いられてきたランチョス法の代替手法として共役勾配法に基づく固有値計算方法を採用することで、3$$sim$$5倍の高速化を達成した。これらの研究開発により、系統的なシミュレーションが可能になり、これまで知られていなかった超流動状態の可能性を発見することができた。

論文

A Large-scale simulation on water-vapor bubbly flow dynamics in fuel bundles of advanced nuclear reactors

高瀬 和之; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 叶野 琢磨; 秋本 肇

Annual Report of the Earth Simulator Center April 2005 - March 2006, p.261 - 265, 2007/01

本報には、2005年4月から2006年3月にかけて実施した革新的水冷却炉の燃料集合体内二相流挙動に関する大規模シミュレーションの成果を示す。革新的水冷却の炉心には、直径13mm程の燃料棒が1mm程度の燃料棒間ギャップ幅で三角ピッチ状に稠密に配置される。このような稠密燃料集合体1カラムを対象にして3次元二相流シミュレーションを行い、次のような水と蒸気の分布挙動を明らかにした。(1)燃料棒表面が薄い液膜で覆われることや隣り合う燃料棒の間隔が最も狭い領域で液膜の架橋現象が起こる。(2)水平断面の燃料棒間隔が広い領域では狭隘部分に比べて局所的に流動抵抗が低いため水に比べて蒸気の方が流れやすい。(3)気泡の運動は流れ方向に対する移動が支配的であり、クロスフローのような水平断面方向への移動は小さい傾向にある。

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