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論文

Emergence of spin-orbit coupled ferromagnetic surface state derived from Zak phase in a nonmagnetic insulator FeSi

大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.

Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11

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

FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.

報告書

グローブボックス窓板用火災対策シートの開発

川崎 浩平; 品田 健太; 岡本 成利; 影山 十三男; 江田 考志; 岡崎 日路; 鈴木 弘道; 山本 和也; 小田部 隼

JAEA-Technology 2020-025, 80 Pages, 2021/03

JAEA-Technology-2020-025.pdf:3.72MB

プルトニウム燃料第三開発室は、高速実験炉「常陽」及び高速増殖原型炉「もんじゅ」のMOX燃料製造を目的に昭和63年に運転を開始した施設であり、非密封の核燃料物質を大量に取り扱う大型のグローブボックスが設置された。これらのグローブボックス窓板には「使用施設等の位置、構造及び設備の基準に関する規則」の施行(平成25年12月)以降に設置するものを除き、アクリル(可燃性)が用いられている。グローブボックス内の火災に対しては、建設当初からハロゲン化物消火設備による自動消火システムを導入しているが、グローブボックスの外側からの火災に対して、アクリルの直接的な対策が課題であった。そのため、可能な限りグローブボックスの外側からの火災に対するグローブボックス窓板への影響を軽減する火災対策シートを開発、最終的には難燃性のシートを実装した。開発の着眼点は、不燃又は難燃シートに粘着材を塗布した複合材で不燃又は難燃性を有していること。また、使用環境(核燃料物質からのガンマ線、蛍光灯からの紫外線)で劣化が著しくないこと、グローブ作業での作業員の視認性を確保できる透明なシートであること等とした。これらの火災対策シートを貼り付けたアクリル板の火災損傷防止試験及び火災対策シートを用いた使用環境影響試験を行い、良好な結果を得た。一方、火災対策シートの貼り付け作業等における外部被ばくを低減する観点から、プルトニウム燃料技術開発センター内にワーキンググループを立ち上げ、施工試験等で効率的な施工を実現する方法を検討・試行し、作業の標準化を図り、基本手順書にまとめた。本報告書は、グローブボックス窓板用火災対策シートに係る火災損傷防止試験及び使用環境影響試験と、施工性試験等を通じて得られた知見を取りまとめたものである。

論文

Experimental evidence for ferromagnetic spin-pairing superconductivity emerging in UGe$$_2$$; A $$^{73}$$Ge-nuclear-quadrupole-resonance study under pressure

原田 敦之*; 川崎 慎司*; 椋田 秀和*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*

Physical Review B, 75(14), p.140502_1 - 140502_4, 2007/04

 被引用回数:28 パーセンタイル:73.55(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究で、異なったタイプの超伝導オーダパラメータがUGe$$_2$$の強磁性相で実現していることが、圧力下$$^{73}$$Ge-核四重極共鳴実験を通して明らかにされた。核格子緩和時間(1/$$T$$$rm$_1$$)の測定から、超伝導状態ではアップスピンバンドはラインノードの超伝導ギャップが開いているものの、ダウンスピンバンドは超伝導ギャップが開かないことが明らかにされた。この実験結果は、強磁性的に配列したスピンを持つ2電子間に超伝導クーパー対が形成されるというモデルで説明されることが明らかとなった。本研究結果は強磁性状態下における一次相転移点近傍に存在する強磁性的スピンのゆらぎによって媒介される強磁性超伝導の研究に重要な示唆を与えるものである。

論文

Unconventional supercondnuctivity in the itinerant ferromagnet UGe$$_2$$; $$^{73}$$Ge-NQR study under pressure

原田 敦之*; 川崎 慎二*; 椋田 秀和*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.963 - 964, 2006/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.91(Physics, Condensed Matter)

遍歴強磁性超伝導物質UGe$$_2$$$$^{73}$$Ge-NQRによる研究結果を報告する。低温・低圧相であるFM1と高温・高圧相FM2の臨界圧力$$P_x$$近辺で測定を行った。核緩和時間$$T_1$$は低温で温度に対して線型に振る舞い、コヒーレンスピークはない。実験結果は、スピン三重項の超伝導がアップスピンバンドで実現しており、ダウンスピンバンドでは超伝導ギャップが開いていないと考えると統一的に理解できる。

論文

Cooperative phenomenon of ferromagnetism and unconventional superconductivity in UGe$$_2$$; A $$^{73}$$Ge-NQR study under pressure

原田 淳之*; 川崎 慎司*; 小手川 恒*; 北岡 良雄*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 伊藤 公平*; Haller, E. E.*; 播磨 尚朝*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(10), p.2675 - 2678, 2005/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:69.38(Physics, Multidisciplinary)

圧力下での$$^{73}$$Ga核四重極共鳴(NQR)の観測をとおして、UGe$$_2$$における強磁性と非従来型超伝導の協力現象について報告する。$$P_c$$$$sim$$1.5GPaの近傍で、NQRスペクトルは一次転移であることが示されている強磁性相と常磁性相の相分離を示した。核スピン・格子緩和速度1/$$T_1$$は、常磁性相ではなく強磁性相の元で超伝導が出現することを明らかにした。

論文

Spin wave and orbital ordering in the C-type antiferromagnetic phase of Nd$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$

梶本 亮一; 吉澤 英樹*; 川崎 隆一*; 野田 耕平*; 桑原 英樹*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(1), p.502 - 503, 2005/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.93(Physics, Multidisciplinary)

Nd$$_{0.25}$$Sr$$_{0.75}$$MnO$$_{3}$$におけるC型反強磁性スピン波の分散関係を中性子散乱実験によって決定した。スピン交換相互作用は大きな異方性を示し、d$$_{3z^2-r^2}$$軌道が$$c$$軸方向に整列した軌道秩序状態が形成されているためと解釈できる。$$c$$軸方向の交換相互作用はかなり大きく、強磁性金属相での値と同程度である。このことは軌道秩序方向に沿って有限の電荷のホッピングが存在することを示唆する。

口頭

放射線照射によるポリカーボネート板の機械的強度への影響

川崎 浩平

no journal, , 

本件は、MOX粉末を包蔵するグローブボックスの窓板に使用するポリカーボネート及びアクリルに対するプルトニウムから放出される$$alpha$$線の影響を評価したものである。影響評価のため、積年10年分の$$alpha$$線に相当するヘリウムイオンを照射した各試験片の外観観察並びに機械的強度(引張強度、伸び)の測定を行った。照射後、各試験片の表面に変色が見られ、化学構造の変化が確認された。これに対し、機械的強度は、それぞれ未照射の試験片に比べ破断点応力及び伸びが数十%低下した。この結果を検証するため、$$alpha$$線照射による浸食を模擬し、ポリカーボネートの表面をサンドペーパーで擦った試験片を用いて引張試験を実施したところ、照射した試験片と同様に機械的強度の低下が見られた。以上から、ポリカーボネート及びアクリルは、$$alpha$$線により表面がわずかな浸食でも機械的強度が低下する知見が得られた。

口頭

グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策,2; 使用環境による影響評価

品田 健太; 川崎 浩平; 牧野 崇義; 岡本 成利

no journal, , 

プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本対策においては、グローブボックスの使用環境に存在する核燃料物質からの$$gamma$$線や近傍にある蛍光灯からの紫外線に長期間曝露される。このため、本研究では、不燃又は難燃規格を有するシートに対してグローブボックスの使用環境において想定される$$gamma$$線又は紫外線を照射し、不燃又は難燃性能、視認性及び機械強度への影響について評価した。本研究により、使用環境において想定される範囲の$$gamma$$線照射及び紫外線照射による不燃又は難燃シートの性能への影響はないことを確認し、「グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策(1)火災による影響評価」の結果を踏まえて、本対策は有効であると判断した。

口頭

グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策,1; 火災による影響評価

川崎 浩平; 品田 健太; 牧野 崇義; 岡本 成利

no journal, , 

プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本研究では、不燃又は難燃規格を有する不燃又は難燃シートを貼り付けたアクリル板について、米国規格UL94-5Vの試験方法を参考とした燃焼試験及び小規模の火災想定試験を実施し、本対策の火災損傷防止効果を評価した。本研究により、不燃又は難燃シートをアクリル樹脂製の窓板に貼り付けることによって、接炎しても自己消火し、アクリル板の損傷を軽減する効果を確認したことから、火災損傷防止対策として有効であると評価する。

口頭

核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染について,3; 身体汚染措置要領書の改善

吉田 忠義; 磯崎 航平; 田村 健; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿

no journal, , 

平成31年1月30日に発生した核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染事象において、作業員に身体汚染が発生した。身体汚染発生時の措置方法については、平成29年6月に発生した大洗研究開発センター燃料研究棟における汚染事象の反省から原子力機構共通のガイドラインが制定され、それを基に放射線管理部として要領書が制定されていたが、今回の事象で有効に活用できない部分があった。そこで今回の反省を踏まえた改善を行ったので、その概要について紹介する。

口頭

核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染について,2; 放射線管理上の問題点と対策

田村 健; 磯崎 航平; 吉田 忠義; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿

no journal, , 

平成31年1月30日に発生したプルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染について原子力機構は、汚染の原因に加え、作業員が身体汚染検査を受けて管理区域から退出するまでに実施した処置対応の問題も含めて原因究明を行い、再発防止策を策定した。このうち特に作業員が管理区域退出するまでに実施した放射線管理対応について挙げられた問題点と再発防止対策について報告する。

口頭

核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内における汚染について,1; 事象の概要

磯崎 航平; 田村 健; 吉田 忠義; 中川 貴博; 川崎 位; 百瀬 琢麿

no journal, , 

平成31年1月30日に核燃料サイクル工学研究所プルトニウム燃料第二開発室の管理区域内において、室内に設置された$$alpha$$線用空気モニタが吹鳴する空気汚染が発生した。警報が吹鳴した時点で、室内には作業員9名がいたが、皮膚汚染や内部被ばくはなかった。事象の概要、問題点と対策及び身体汚染措置要領書の改善をシリーズで報告する。このうち本発表では事象の概要について報告する。

口頭

グローブボックス解体撤去作業に係る$$alpha$$ダストデータの取得及び解析

吉田 将冬; 川崎 浩平; 會田 貴洋; 坪田 陽一; 菊池 遼*; 本田 文弥

no journal, , 

核燃料物質を取扱ったGBの解体は、密閉したテント内で囲い、内部でエアラインスーツを着用した作業者が切断等の作業を行う。エアラインスーツの使用は、作業環境の空気中濃度限度が定められることから、テント内の空気中放射性物質濃度を常時モニタする管理が求められる。今後、同種作業の安全遂行を図るため、作業の実データに基づき、$$alpha$$ダストの発生・挙動について整理・解析する。「常陽」MOX燃料製造に供した乾式GBの解体撤去作業を記録した映像に、$$alpha$$ダストモニタの指示値データを同期し、$$alpha$$ダスト評価・解析のインプットデータとした。作業内容は約20項目に細分し、作業開始・終了時刻、その際の$$alpha$$ダストモニタの指示値をデータベース化した。解析の結果、短時間で$$alpha$$ダストが上昇する傾向が強く、高リスクの作業、$$alpha$$ダストの上昇に時間を要することから中リスクの作業,時間に依存せず$$alpha$$ダストの上昇が見られない低リスクの作業の三つに分類することができた。飛散量の解析では、$$alpha$$ダストが最も飛散した作業は、GB缶体の切断・細断で約15kBqであり、総作業時間も約10.6時間と全作業中で2番目に多い。飛散量は工具の種類・特性に関連することも解析より判明している。解析の結果は今後のGB解体撤去作業において、エアラインスーツ作業の放射線安全、および効率的な作業計画立案等に有効な資料となる。今後もGB解体撤去作業からデータを取得し、$$alpha$$ダストの発生・挙動の解明、飛散量の抑制、工具特性による影響等、同種作業の安全に資する解析を行う。

口頭

グローブボックス窓板の火災対策用難燃シートに係る紫外線の影響評価

川崎 浩平

no journal, , 

核燃料物質を取り扱うグローブボックスの火災損傷防止対策として、アクリル樹脂製の窓板に難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本難燃シートは米国規格UL94のV試験に基づく燃焼試験において高い難燃性を示すV-0を有している。本対策において、難燃シートはグローブボックス近傍に設置された蛍光灯からの紫外線に長期間曝露されることにより、難燃シートが劣化して、難燃性能及び機械的強度の低下が懸念される。本研究は、難燃シートの使用環境で想定される紫外線を難燃シートに照射して難燃性能及び機械的強度への影響を評価した。本研究により、難燃性能は紫外線照射前後でV-0に変化はなく、また、機械的強度についても紫外線照射前後で変化はなかったことから、使用環境で想定される紫外線の影響はない。

口頭

プルトニウム燃料第三開発室における粉末秤量・均一化混合設備の開発

川崎 浩平; 品田 健太; 岡本 成利; 小野 高徳; 柴沼 公和; 後藤 健太

no journal, , 

原子力機構プルトニウム燃料第三開発室では、MOX粉末をペレット化し、集合体形状に加工することで安定した密封状態とする保管体化作業を進める計画である。このため、高速炉用MOX燃料製造の運転・保守経験を踏まえて信頼性・保守性を向上した粉末秤量・均一化混合設備を開発した。

特許

漏電遮断器

小野 高徳; 山口 文吾; 川崎 浩平

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特願 2013-107547  公開特許公報  特許公報

【課題】本発明は、漏電遮断器に配設されているテストボタンを人が誤って動作させることを防止する漏電遮断器のテストボタン誤操作防止カバーおよびそれを用いた漏電遮断器を提供する 【解決手段】漏電遮断器に配設されたテストボタンに指や物品が接触することを防止するテストボタンカバーであって、該テストボタンカバーには、漏電遮断器のテストボタンに相対する位置に、専用の工具でテストボタンを動作させることを可能とする小径で、かつ、貫通したテストボタン押下げ用穴を有するテストボタンカバーである。また、該テストボタンカバーを備えた漏電遮断器である。

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