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論文

On-line diffusion tracing in Li ionic conductors by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 須貝 宏行; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 47(8), p.6413 - 6415, 2008/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:24.13(Physics, Applied)

非破壊的方法によるリチウムイオン伝導体中でのオンライン拡散計測法を確立した。トレーサーとして、短寿命核$$^{8}$$Liのパルスビームを用い、LiGa中に注入した。インプラントされた$$^{8}$$Liからの$$alpha$$粒子放出強度の時間依存性を調べることで精度の高いリチウムイオンの拡散測定が行える。今回の測定によりLiGaのリチウム欠乏$$beta$$相中でのリチウム空孔の秩序化を、拡散係数の変化から初めて見いだすことができた。

論文

Microstructure formation and in situ phase identification from undercooled Co-61.8 at.% Si melts solidified on an electromagnetic levitator and an electrostatic levitator

Li, M.*; 長汐 晃輔*; 石川 毅彦*; 水野 章敏*; 安達 正芳*; 渡辺 匡人*; 依田 眞一*; 栗林 一彦*; 片山 芳則

Acta Materialia, 56(11), p.2514 - 2525, 2008/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:74.16(Materials Science, Multidisciplinary)

Co-61.8at.%Si(CoSe-CoSi$$_{2}$$)共晶合金を電磁浮遊装置(EML)及び静電浮遊装置(ESL)を用いて、異なった過冷却度において固化された。低い過冷却度では、装置がEMLかESLかによらず、CoSi金属間化合物を初晶とする単一のリカレッセンスが起きた。しかし、微細構造は強く装置に依存した。高い過冷却度では、装置によらず、2回のリカレッセンスが起きた。EMLを用いた合金の固化のX線回折その場観察実験で、最初のリカレッセンスではCoSi$$_{2}$$が初晶となり、2回目のリカレッセンスではCoSi金属間化合物が結晶化することが明らかになった。相の同定に加え、実時間回折パターンによって初晶の微細化の証拠も得られた。

論文

Diffusion of $$^{8}$$Li short-lived radiotracer in Li ionic conductors of NaTl-type intermetallic compounds

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

Defect and Diffusion Forum, 273-276, p.667 - 672, 2008/00

A non-destructive and on-line diffusion tracing in Li ionic conductors has been successfully conducted by using the short-lived $$alpha$$-emitting radiotracer of $$^{8}$$Li. The radiotracers produced as an energetic and pulsed ion beam are implanted into the Li ionic conductor of NaTl-type intermetallic compounds ($$beta$$-LiAl, $$beta$$-LiGa, and $$beta$$-LiIn). The $$alpha$$-particles survived on their passage from the position emitted by the diffusing $$^{8}$$Li to the surface of the specimen are measured as a function of time. The diffusion coefficients of Li obtained for the NaTl-type intermetallic compounds with different Li compositions are quantitatively discussed in terms of the interaction between the structural defects in the specimen and Li.

論文

Modeling and simulation of thermophysical properties of minor actinides-containing oxide fuels

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 健哉; 山中 伸介*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1043, p.190 - 195, 2008/00

マイナーアクチニド(MA)を0-15%含有する混合酸化物(MOX)燃料(U$$_{0.7-x}$$Pu$$_{0.3}$$MA$$_{x}$$)O$$_{2}$$(x=0, 0.016, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15)の分子動力学計算を実施し、格子定数,熱容量及び熱伝導度を評価した。熱伝導度の計算値は、計算した温度・MA組成範囲においてほぼ一定であったことから、15%までのMA添加においてはMOX燃料の熱伝導度はその影響をほとんど受けないことが示された。本研究により、本手法はMA含有MOX燃料の熱物性予測評価に有効であることがわかった。

論文

${it In situ}$ identification of the metastable phase during solidification from the undercooled YFeO$$_{3}$$ melt by fast X-ray diffractometry at 250 Hz

長汐 晃輔*; 栗林 一彦*; Vijaya Kumar, M. S.*; 庭田 健司*; 日比谷 孟俊*; 水野 章敏*; 渡辺 匡人*; 片山 芳則

Applied Physics Letters, 89(24), p.241923_1 - 241923_3, 2006/12

 被引用回数:19 パーセンタイル:58.69(Physics, Applied)

ReFeO$$_{3}$$(Re=YとLu)が無容器で凝固する途中での準安定相をその場で同定するため、放射光源を用いた250Hzでの時分割X線回折(XRD)実験を行った。準安定相は、最初に過冷却状態のYFeO$$_{3}$$の融体から凝固し、最終的には短いリカレッセンスの間($$sim$$0.035s)に安定な斜方晶YFeO$$_{3}$$相へと相変態する。凝固後の試料の粉末X線回折では準安定相を検出できないが、今回測定に成功したYFeO$$_{3}$$の準安定相の回折パターンは、準安定六方晶LuFeO$$_{3}$$相と一致した。

論文

Molecular dynamics studies of americium-containing mixed oxide fuels

黒崎 健*; 安達 淳*; 片山 将仁*; 逢坂 正彦; 田中 健哉; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Science and Technology, 43(10), p.1224 - 1227, 2006/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.81(Nuclear Science & Technology)

Am含有混合酸化物燃料,(U$$_{0.7-x}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{x}$$)O$$_{2}$$(x = 0, 0.016, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15)の格子定数,熱容量及び熱伝導度を評価するために、300から2500Kの温度範囲において、分子動力学法(MD)による計算を行った。格子定数の計算値は、Vegard則に従うことが示された。MD計算結果から、熱容量及び熱伝導度はすべての組成範囲において同程度、すなわちこれらは15%までのアメリシウム添加にほとんど影響されないことが明らかとなった。

論文

Real-time X-ray observation of solidification from undercooled Si melt

長汐 晃輔*; 安達 正芳*; 樋口 健介*; 水野 章敏*; 渡辺 匡人*; 栗林 一彦*; 片山 芳則

Journal of Applied Physics, 100(3), p.033524_1 - 033524_6, 2006/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:46.8(Physics, Applied)

微細化した組織は、しばしば金属や半導体の過冷却融液からの凝固に伴い外部の力なしに自発的に得られる。この微細化は主としてデンドライトの断片化によるものであると報告されているが、それは凝固後の組織の分析による推測であるため、デンドライトの断片化の動的なプロセスはよくわかっていない。ここに、われわれはシリコンの過冷却融体からの凝固の時間分解2次元X線回折実験について報告する。低い過冷却度($$Delta T<$$100K)では、回折スポットの数はプラトー状態で増加しないのに対し、中程度の過冷却度(100K$$<Delta T<$$200K)では、回折パターンは裾のあるスポットから時間とともにリング状に変化した。リカレッセンス後の融点では、核生成は起きないと考えられるため、本実験と高速度ビデオ観察の結果はデンドライトの高次の枝が主幹からほぼ分離することを示唆する。低い過冷却度では複数のスポットが観察されたが、高い過冷却度($$Delta T>$$200K)ではそれとは全く異なり、リングが観測される。これは、デンドライトの高次の枝とともに主幹も完全に断片化していることを示している。この完全な断片化のため微細化した組織ができる。

論文

Measurement of self-diffusion coefficients in Li ionic conductors by using the short-lived radiotracer of $$^8$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 岡安 悟; et al.

Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 26(5), p.472 - 476, 2005/09

放射性トレーサーによる固体中拡散の新しい方法を確立した。テスト実験では、$$^8$$Li(T$$_{1/2}$$=0.84s)を用いて$$beta$$LiAlでのリチウムの拡散係数を求めた。$$^8$$Liの崩壊により放出される$$alpha$$粒子強度の時間分布から拡散係数が得られることを確かめた。次にリチウムイオン伝導体中での原子欠陥がリチウムイオンの拡散に与える影響を調べるために、$$beta$$LiGa中での自己拡散計数を測定した。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.82(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

論文

Precise Measurement of density and structure of undercooled molten silicon by using synchrotron radiation combined with electromagnetic levitation technique

樋口 健介*; 木村 格良*; 水野 章敏*; 渡辺 匡人*; 片山 芳則; 栗林 一彦*

Measurement Science and Technology, 16(2), p.381 - 385, 2005/02

 被引用回数:42 パーセンタイル:88.4(Engineering, Multidisciplinary)

過冷却領域を含んだ広い温度領域の融液シリコンの原子構造を調べるために、X線回折と密度の同時測定が電磁浮遊法を用いて行われた。密度は質量と浮遊させた試料の形状から、画像解析技術を基礎とした非接触法を用いて求められた。X線回折実験は、日本のSPrin-8の放射光を用いて行われた。過冷却融液シリコンの構造解析から、第一近接原子の配位数と原子間距離が、約5及び2.48$$AA$$と求められた。両者とも1900Kから1550Kの間で温度依存性を持たなかった。この結果から、われわれは、過冷却融液シリコンの正四面体形結合が基礎となる近距離秩序は過冷却度によって変化しないが、中距離秩序は過冷却度によって変化すると結論する。

論文

Simulation study on the measurements of diffusion coefficients in solid materials by short-lived radiotracer beams

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7A), p.4576 - 4583, 2003/07

長寿命の$$gamma$$線放出核をトレーサーとして用いて物質の拡散現象を研究することは確立された研究手法である。ここでは、寿命1秒程度で$$alpha$$線や$$beta$$線を放出する同位元素を用いた高速拡散現象を研究することを目的として、金属間化合物LiAl中の$$^{8}$$Li(寿命0.8秒,$$alpha$$ emmiter)を考えシミュレーション手法の開発を行った。その結果を東海研タンデム加速器を利用した実験結果と比較し、実験結果と良い一致を得た。シミュレーションではTRIMコードに基づき入射核種の運動エネルギー幅,物質中でのstragring,放出放射線の自然幅などを考慮している。発表では$$^{18}$$F(寿命1.8時間,$$beta$$+emmiter)の拡散についても考察した。

論文

Simulation study on the measurements of diffusion coefficients in solid materials by short-lived radiotracer beams

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏*; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7A), p.4576 - 4583, 2003/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:51.71(Physics, Applied)

寿命1秒程度の短寿命核をトレーサーとし物質中の原子の高速拡散を研究するための実験手法とその解析のためのシミュレーション法を開発した。その実験とシミュレーションの比較の結果、拡散係数が1$$times$$10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/secより大きい場合について精度10%以下で決定できることがわかった。シミュレーションは加速器で注入された短寿命核からの放出$$alpha$$線のスペクトルを、Trimコードに基づき、入射核のエネルギー分布,飛程,阻止能など固体中のイオンの挙動を考慮し、$$alpha$$線スペクトルを再現したものである。実験は東海研タンデム加速器で加速した$$^{7}$$Liを核反応で$$^{8}$$Li(寿命0.84秒,$$alpha$$線放出核)に変換しLiAlに照射し固体中から放出される$$alpha$$線の時間依存スペクトルを測定したものである。

口頭

低除染燃料の相状態と物性に関する基礎研究,4; 分子動力学法による(U,Pu,Np,Am)O$$_{2}$$の物性評価

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*; 逢坂 正彦; 田中 健哉

no journal, , 

低除染燃料の相状態と物性に対する知見を得るため、分子動力学(Molecular Dynamics: MD)法による(U,Pu,Np,Am)O$$_{2}$$の物性評価を試みた。さまざまな組成の(U,Pu,Np,Am)O$$_{2}$$について、その熱物性を評価した。

口頭

Molecular dynamics simulations of MOX fuels containing minor actinides (MA: Np, Am)

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 逢坂 正彦; 三輪 周平; 田中 健哉; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

no journal, , 

MA含有MOX燃料の熱物理的特性を分子動力学法を用いて評価した。U, Pu, Np及びAm二酸化物に関するポテンシャルパラメータを用いて、MAを最大15%含有する燃料の熱伝導度を計算したところ、その影響は小さいことがわかった。

口頭

低除染燃料の相状態と物性に関する基礎研究,6; 分子動力学法によるMA含有MOX燃料の物性評価

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 健哉

no journal, , 

低除染燃料の相状態と物性に対する知見を得るため、分子動力学(Molecular Dynamics:MD)法による(U,Pu,Np)O$$_{2}$$の物性評価を試みた。さまざまな組成の(U,Pu,Np)O$$_{2}$$について、その熱物性を評価した。

口頭

分子動力学法によるマイナーアクチニド含有MOX燃料の物性評価

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*; 三輪 周平; 田中 健哉; 逢坂 正彦

no journal, , 

マイナーアクチニド(MA)含有MOX燃料の相状態と物性に対する知見を得るため、CALPHAD(CAL-culation of PHAse Diagram)法や分子動力学(MD)法による評価を行っている。さまざまな組成の(U,PuMA)O$$_{2}$$について、MD法により熱物性を評価した。

口頭

Molecular dynamics simulation of the thermal properties of minor actinides-containing mixed oxide fuels

黒崎 健*; 片山 将仁*; 安達 淳*; 宇埜 正美*; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 健哉; 山中 伸介*

no journal, , 

マイナーアクチニド(MA)を0-15%含有する混合酸化物(MOX)燃料の分子動力学計算を実施し、格子定数,熱容量及び熱伝導率を評価した。熱伝導度の計算値は、計算した温度・MA組成範囲においてほぼ一定であったことから、15%までのMA添加においてはMOX燃料の熱伝導度はその影響をほとんど受けないことが示された。本研究により、本手法はMA含有MOX燃料の熱物性予測評価に有効であることがわかった。

口頭

Li-8短寿命核トレーサーで見たNaTl型金属間化合物LiGa中のLiの拡散

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

no journal, , 

放射性トレーサーによる拡散実験は、注目している元素のマクロな拡散係数を、直接正確に求められるという特徴がある。しかし、Liに関しては適当なトレーサー実験手法がなかったため、放射性トレーサー実験が行われてこなかった。そこで、われわれはLi放射性同位体$$^{8}$$Li(半減期: 0.8秒)をトレーサーとして固体試料に打ち込み、$$^{8}$$Liの崩壊の際放出される$$alpha$$粒子の測定により、非破壊的にオンラインでLiの拡散係数を求める新しい実験手法を確立した。ここでは、$$^{8}$$Li短寿命核トレーサーによりNaTl型金属間化合物$$beta$$-LiGa中のLiの拡散係数を求めて、$$beta$$-LiGa中のLi原子空孔濃度との関係を議論する。

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