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論文

Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target

奥津 賢一*; 山下 琢磨*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 170, p.112712_1 - 112712_4, 2021/09

水素同位体を利用したミュオン触媒核融合($$mu$$CF)では、核融合によって2.2$$mu$$sの寿命を持つミュオンが再放出され、それが次の標的と新たな核融合を引き起こす。我々は、水素・重水素混合固体から放出されたミュオンを収集して輸送する同軸輸送管を新たに開発し、輸送のための加速電圧などについて検討したので報告する。

論文

Development of a supplementary outboard side thruster system for dynamic positioning control of autonomous surface vehicle

加藤 哲*; 川村 大和*; 田原 淳一郎*; 馬場 尚一郎*; 眞田 幸尚; 藤井 俊*

International Journal of Offshore and Polar Engineering, 31(3), p.316 - 324, 2021/09

 被引用回数:0

自律面の進行方向を維持できるサイドスラスターシステム(車両(ASV))の開発について説明する。現在、海洋研究開発機構,日本原子力研究開発機構,東京海洋大学と共同で泥中放射能の調査に取り組んでいる。日本の福島県の河口に寄託され、主な目的はASVを使用した無人の泥の収集である。マッドコレクションでは、サイドスラスターシステムを開発し、ASVに実装した。ジョイスティックを使用してASVを1人で操作するためのスラスターシステムにより、ジョイスティックでASVの動作を確認した。

論文

Time evolution calculation of muon catalysed fusion; Emission of recycling muons from a two-layer hydrogen film

山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 169, p.112580_1 - 112580_5, 2021/08

重水素・三重水素混合固体標的に負ミュオン($$mu$$)を入射し、ミュオン触媒核融合反応($$mu$$CF)の時間発展をルンゲクッタ法によって計算した。核融合によって生成する中性子の強度や、固体標的から真空中に放出されるミュオン量を最大化する三重水素含有率を明らかにした。

論文

Rabi-oscillation spectroscopy of the hyperfine structure of muonium atoms

西村 昇一郎*; 鳥居 寛之*; 深尾 祥紀*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; 神田 聡太郎*; 川越 清以*; Kawall, D.*; 河村 成肇*; 黒澤 宣之*; et al.

Physical Review A, 104(2), p.L020801_1 - L020801_6, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

As a method to determine the resonance frequency, Rabi-oscillation spectroscopy has been developed. In contrast to conventional spectroscopy which draws the resonance curve, Rabi-oscillation spectroscopy fits the time evolution of the Rabi oscillation. By selecting the optimized frequency, it is shown that the precision is twice as good as conventional spectroscopy with a frequency sweep. Furthermore, the data under different conditions can be treated in a unified manner, allowing more efficient measurements for systems consisting of a limited number of short-lived particles produced by accelerators such as muons. We have developed a fitting function that takes into account the spatial distribution of muonium and the spatial distribution of the microwave intensity to apply this method to ground-state muonium hyperfine structure measurements at zero field. It was applied to the actual measurement data, and the resonance frequencies were determined under various conditions. The result of our analysis gives $$nu_{rm HFS}$$ = 4 463 301.61 $$pm$$ 0.71 kHz.

論文

Invention of automatic movement and dynamic positioning control method of unmanned vessel for mud mining

藤井 俊*; 加藤 哲*; 川村 大和*; 田原 淳一郎*; 馬場 尚一郎*; 眞田 幸尚

Proceedings of 26th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 26th 2021), p.280 - 285, 2021/01

近年、自律的に航行する無人船が活発に研究されており、これらの船の多くは観察や輸送などの無人作業を実行するように設計されている。一方、この研究では通常の船では困難な海底の泥を集めるムーンプール付きの無人船を使用している。地域以来使用する船舶は風による乱れが大きいため、泥抜きの際は定点と方位を維持する必要がある。船にはサイドスラスターが装備されており、定点と船首方位を保持することができる。この研究では、制御方法は固定小数点と方位を維持するために考案され、制御方法は、堅牢なスライディングモード制御に基づいている。提案した制御方法をシミュレーションにより検証し、所望の挙動を確認した。

論文

Development of side thruster system for ASV

加藤 哲*; 川村 大和*; 田原 淳一郎*; 馬場 尚一郎*; 眞田 幸尚

Proceedings of the 30th (2020) International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE 2020) (USB Flash Drive), p.1255 - 1260, 2020/10

This paper describes the development of side thruster system can keep the heading direction for ASV (Autonomous Surface Vehicle). At present, JAMSTEC, JAEA, and TUMSAT are jointly working on the investigation of radioactivity in mud deposited in estuaries in Fukushima Prefecture, Japan. The main objective of this project is unmanned mud collect using the ASV. We developed and controlled the side thruster system for applying ASV to mud collecting operation. As the result of the bollard test, turn and parallel movement test, we confirmed that it can maintain the heading direction for the ASV.

論文

Colossal barocaloric effects in plastic crystals

Li, B.*; 川北 至信; 河村 聖子; 菅原 武*; Wang, H.*; Wang, J.*; Chen, Y.*; 河口 沙織*; 河口 彰吾*; 尾原 幸治*; et al.

Nature, 567(7749), p.506 - 510, 2019/03

 被引用回数:85 パーセンタイル:99.22(Multidisciplinary Sciences)

冷却は現代社会では、世界における25-30%の電力が空調や食料保存に用いられるように、重要である。従来の気化、圧縮で冷却を行う方法は、温暖化などの観点から限界が来ている。有望な代替手段として固体の熱量効果を用いた冷却方法が注目を集めている。しかしながら、この方法は、現在候補に挙げられている物質ではエントロピー変化の小ささや巨大な磁場を必要とするところなどから性能に限界がある。そこで我々は柔粘性結晶における圧力誘起の相転移で冷却が起こる巨大圧力熱量効果を報告する。柔粘性結晶の一つであるネオペンチルグリコールのエントロピー変化は室温近傍において単位キログラム、単位温度あたり、約389ジュールであった。圧力下の中性子散乱実験の結果から、そのような巨大圧力熱量効果は分子配向の非秩序化、巨大な圧縮率、極めて非線形性の強い格子ダイナミクスの組み合わせに由来することが明らかになった。我々の研究により、柔粘性結晶における巨大圧力熱量効果発現の微視的機構が明らかとなり、次世代の固体を使った冷却技術の確立に筋道を付けることができた。

論文

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

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Development of spin-wave-like dispersive excitations below the pseudogap temperature in the high-temperature superconductor La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

松浦 直人*; 川村 奨*; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 山田 和芳*

Physical Review B, 95(2), p.024504_1 - 024504_6, 2017/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:57.46(Materials Science, Multidisciplinary)

Inelastic neutron scattering measurements of magnetic excitations in hole-doped high-$$T_c$$ cuprates La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ ($$x = 0$$ and 0.075) have been performed over a wide temperature range of 5 $$sim$$ 500 K extending beyond the pseudogap temperature of $$sim$$360 K for $$x = 0.075$$. For $$x = 0$$, the two-dimensional spin-wave excitations at low temperatures are thermally robust and the dispersion is slightly softened on heating up to $$T = 400$$ K. For $$x = 0.075$$, the spin-wave-like excitations in the upper part of the hourglass-shaped dispersion remain at $$T = 300$$ K. However, further heating above $$T = 400$$ K induces a broad ridge centered at $$(1/2, 1/2)$$; thereby the hourglass-shaped dispersion becomes blurred above the pseudogap temperature. The localized spin nature of magnetic excitations below $$T^*$$ suggests that the pseudogap is related to a proximity to a Mott insulator rather than being a precursor of Cooper pairs.

論文

iBNCT用線形加速器のビームコミッショニング

内藤 富士雄*; 穴見 昌三*; 池上 清*; 魚田 雅彦*; 大内 利勝*; 大西 貴博*; 大場 俊幸*; 帯名 崇*; 川村 真人*; 熊田 博明*; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1244 - 1246, 2016/11

いばらき中性子医療研究センターのホウ素中性子捕獲療法(iBNCT)システムは線形加速器で加速された8MeVの陽子をBe標的に照射し、中性子を発生させる。この線形加速器システムはイオン源, RFQ, DTL, ビーム輸送系と標的で構成されている。このシステムによる中性子の発生は2015年末に確認されているが、その後システムの安定性とビーム強度を共に高めるため多くの改修を施した。そして本格的なビームコミッショニングを2016年5月中旬から開始する。その作業の進展状況と結果を報告する。

論文

Neutron scattering study of spin fluctuations in La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ by four-dimensional mapping of neutron cross-sections using the 4SEASONS chopper spectrometer

脇本 秀一; 池内 和彦*; 新井 正敏; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 川村 奨*; 松浦 直人*; 中島 健次; 山田 和芳*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034013_1 - 034013_6, 2015/09

Previous neutron results of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ (LSCO) by TOF measurements revealed that magnetic dynamical structure factor has a maximum at $$sim$$ 18 meV. To clarify the origin of the maximum, we carried out 4 dimensional mapping of dynamical structure factor $$S(Q, omega)$$ to see details of both magnons and phonons. We found that $$x$$ = 0 shows ordinary spin waves while $$x$$ = 0.08 shows a maximum at $$sim$$ 18 meV where $$Q$$-independent phonon branch crosses. This imply that in superconducting compositions phonon may also indirectly related to the superconductivity.

論文

A New X-ray fluorescence spectroscopy for extraterrestrial materials using muon beam

寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 大澤 崇人; 橘 省吾*; 三宅 康博*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 髭本 亘; 土山 明*; 海老原 充*; et al.

Scientific Reports (Internet), 4, p.5072_1 - 5072_6, 2014/05

 被引用回数:28 パーセンタイル:79.02(Multidisciplinary Sciences)

X線の発見以来、人類は物体を透視する新たな目を獲得した。物体内部の密度分布を知ることのできる、X線ラジオグラフィと呼ばれるこの透視検査法は広範な領域で応用されている。近年、J-PARCにおいて強力なバルスミュオンビームが生成可能となり、これは新たな分析化学の領域を切り開くことができるツールである。本論文で我々はミュオン捕獲を利用した非破壊分析を報告する。我々はミュオンの運動量を報告する制御することで、mmオーダーで物体の軽元素深さ分布分析に成功し、有機物を含む隕石の分析にも成功した。今、ミュオンラジオグラフィという新たな目の利用が始まった。

論文

Relaxation times of radicals induced in irradiated foods using pulse-ESR and CW-ESR

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 86, 2014/03

Using pulse-ESR and CW-ESR, we attempted the measurement of relaxation times (T$$_{1}$$, T$$_{2}$$) of radicals induced in irradiated foods. The specimens were black pepper and hard wheat flour. We succeeded in measurement of the field swept echo signal of irradiated specimen and in direct analysis of relaxation times (T$$_{1}$$, T$$_{2}$$). T$$_{1}$$ of irradiated black pepper was 33 $$mu$$s, and T$$_{1}$$ of irradiated hard wheat flour was 21 $$mu$$s. T$$_{2}$$ of irradiated black pepper was 420 ns, and T$$_{2}$$ of irradiated hard wheat flour was 260 ns. We also succeeded in measurement of the signal of irradiated specimens by CW-ESR. We detected the strong singlet signal from irradiated pepper, and the broad complicated signal from irradiated hard wheat flour. It suggested that the radiation-induced radicals of these two specimens are different.

論文

ESRスピントラップ法による放射線照射漢方エキス剤のラジカル捕捉活性評価

太多 由依*; 川村 翔栄*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*; 中村 秀夫*

Radioisotopes, 63(3), p.119 - 129, 2014/03

100kGy放射線照射及び未照射のそれぞれ13種類の漢方エキス剤を用い、新規ラジカル試薬CYPMPOを用いたESRスピントラップ法によりラジカル捕捉活性を計測した。複数のエキス剤でアルコキシラジカルやヒドロキシラジカルに対する高いラジカル捕捉活性を確認した。100kGy放射線照射により、いくつかの漢方エキス剤のラジカル捕捉活性が変化した。ESRスピントラップ法を用いて、放射線照射による漢方エキス剤のラジカル捕捉活性への影響を評価できた。

論文

放射線照射食品に誘導されるラジカルのPulse-ESRとCW-ESRによる緩和時間の検討

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 亀谷 宏美*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

Radioisotopes, 63(3), p.131 - 137, 2014/03

放射線照射食品に誘導されるラジカルをPulse-ESRとCW-ESRで計測し、緩和時間(T$$_{1}$$, T$$_{2}$$)の計測を行った。緩和時間はPulse-ESRにより直接求めたが、CW-ESRでは計測した信号パラメーターより間接的に算出した。照射強力粉及び照射黒コショウのPulse-ESR信号の観測に成功した。照射食品のT$$_{1}$$, T$$_{2}$$はCW-ESR法により算出できるが、値が若干小さくなる傾向があることがわかった。これは食品中の含有する蛋白質のような成分によりESR信号が与える算出のためのパラメーターが影響を受けるからである。

論文

照射穀類粉に誘導されるラジカルのESRによる解析

川村 翔栄*; 岸田 敬吾*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

食品照射, 48(1), p.3 - 10, 2013/09

ESRを用いて、$$gamma$$線及び電子線を照射した穀類粉(市販の小麦粉と米粉)を計測し、照射誘導ラジカルの飽和挙動およびラジカル減衰過程について解析した。$$g$$=2.0の位置に幅広のsinglet信号を観測した。この信号はsinglet信号とtriplet信号からなり、singlet信号は有機フリーラジカル由来の信号、triplet信号は$$^{14}$$N由来の信号であると推察された。$$gamma$$線または電子線照射処理された小麦や米の穀類粉のESRスペクトルには違いはなかった。照射により誘導されたESR信号強度は吸収線量の増加に伴い増加する傾向を示した。緩和時間は照射処理後、時間経過に伴い変化し、T$$_{1}$$は減少し、T$$_{2}$$は増加した。本研究では緩和時間はESR信号の飽和挙動から得られるパラメータを用いてLund法で算出したが、今後は、pulsed ESRで直接測定することが必要である。

論文

長期保存中の照射食品に誘導されるラジカルの減衰挙動の解析

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

食品照射, 48(1), p.11 - 18, 2013/09

照射処理により誘導されるラジカルをESR計測し、長期保存中の減衰挙動を解析した。試料は黒コショウ,コーヒー生豆,朝鮮人参,小麦粉(強力粉・薄力粉), 米粉(上新粉)を用いた。ESR測定により$$g$$=2.0に観測される信号は吸収線量の増加に伴い、信号強度が増していくことから照射誘導ラジカルと考えられた。照射処理後、長期に保存することによりESR信号強度は減衰し、ほぼ安定した。照射終了直後から約3時間までに急激な減衰(1st stage)と、その後の穏やかな減衰(2nd and 3rd stage)に分かれた。このラジカル減衰過程を、数種類存在するラジカルが同種のラジカルと反応して消滅する2次反応であると仮定した速度論的解析によると、この減衰は早い段階で消滅するラジカルと遅い速度で消滅するラジカルが少なくとも3種類以上存在する場合に実験結果とよく一致した。

論文

J-PARCリニアックLLRFの東日本大地震からの再スタート

二ツ川 健太*; 穴見 昌三*; 小林 鉄也*; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 道園 真一郎*; 川村 真人*; 佐藤 文明; 篠崎 信一; 千代 悦司; et al.

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.769 - 773, 2013/08

2011年3月11日に発生した東日本大地震によって、J-PARCリニアックは、建屋,ユーティリティー設備,装置等に甚大な被害が生じた。高周波(RF)制御システムも立体回路の変形に伴い、2つの加速空洞に伝送しているRFの位相差を測定し、再調整を行った。また、各基準信号の伝送,制御機器,増幅機器の動作チェックを行い、2011年の末にビーム試験を迎えることができた。しかし、SDTL05の空洞が、震災で大気に晒されて空洞内の状態が悪化したこともあり、運転で使用するパワー領域で高周波が不安定になり、この領域での使用が困難になった。現在は、設計値より、高いパワー領域で運転している。その際に、高周波の波形を解析した結果、SDTL06にも相似た現象が確認できるが、SDTL07を境に大きく傾向が異なることがわかった。その結果、自由発振のときの波形から共振周波数を算出して、制御している自動チューナの設定値を最適化した。また、平成24年度に高圧のトラブルがあり、タイミングの関係でマクロパルスの途中でサグの傾きが変わるような設定になったが、現在はフィードバック制御により、空洞内の電場は一定に保たれている。本発表では、震災の復旧作業から夏季シャットダウンまでの運転対応について報告する。

論文

ESR studies on decay of radicals induced in irradiated foods

貝森 良彦; 坂本 侑輝*; 川村 翔栄*; 岸田 敬吾*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 79, 2013/01

放射線照射によって誘起された食品中のラジカル減衰について電子スピン共鳴分光(ESR)法を用いて検討した。黒コショウ,コーヒー生豆及び朝鮮人参を試料としてコバルト60で50kGyまで照射した。放射線で誘起されたラジカルを1本線ESR信号として検出することに成功した。その信号強度は線量の増加に依存して増加した。照射後、信号強度は急速に減少した。減衰過程の分析によって2種類以上のラジカル種が照射食品に誘導されたことが示唆された。ラジカルは最初の数時間内で急速に減衰し、その後ゆっくり減衰した。ゆっくり減衰するラジカル成分の存在により、照射ラジカルが安定であることがわかった。照射食品検知のため、ESR法を使用することは非常に有用であると考えられる。

論文

照射処理により食品に誘導されるラジカルの解析

岸田 敬吾*; 貝森 良彦*; 川村 翔栄*; 坂本 侑輝*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 下山 雄平; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

食品照射, 47(1), p.1 - 5, 2012/09

$$gamma$$線照射した食品(黒胡椒,コーヒー生豆,朝鮮人参)のフリーラジカルを電子スピン共鳴法を用いて調べた。$$gamma$$線照射した食品のESRスペクトルはg=2.0を中心とした6本線とそれに重なる1本線とg=4.0の1本線から成っていた。有機フリーラジカル由来と考えられるg=2.0の1本線のピーク強度は線量依存性を示した。照射食品のラジカルの減衰挙動を経時的に解析すると、シグナル強度は照射3時間後まで早く減少し、それ以降はゆっくり減少した。反応速度論に基づくシミュレーション法を用いて減衰過程を解析すると、少なくとも2種類のラジカルが食品保存中に誘導されると考えられた。そこで、ラジカルの安定性や周辺環境を示す指標である緩和時間を用いてラジカル種の違いを検討した。長期保管中におけるラジカル緩和時間の変化を調べると、50kGy照射した黒胡椒でT$$_{1}$$は増加傾向、T$$_{2}$$は減少傾向があり、このことからもラジカル種の違いが示唆された。

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