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論文

Experimental analysis on dynamics of liquid molecules adjacent to particles in nanofluids

橋本 俊輔*; 中島 健次; 菊地 龍弥*; 蒲沢 和也*; 柴田 薫; 山田 武*

Journal of Molecular Liquids, 342, p.117580_1 - 117580_8, 2021/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.4(Chemistry, Physical)

エチレングリコール水溶液中に二酸化ケイ素(SiO$$_{2}$$)ナノ粒子を分散したナノ流体の準弾性中性子散乱測定(QENS)およびパルス磁場勾配核磁気共鳴分析(PFGNMR)を行った。研究目的は、このナノ流体の熱伝導率が理論値を超えて増加するメカニズムを解明することだった。得られた実験結果は、SiO$$_{2}$$ナノ粒子の周りの液体分子の運動が非常に制限されているため、SiO$$_{2}$$ナノ粒子の添加により、エチレングリコール水溶液中の液体分子の自己拡散係数が低下していることを示す。そして温度一定の条件で、SiO$$_{2}$$ナノ流体中で、液体分子の自己拡散係数が減少するにつれて、熱伝導率が増加した。

論文

Liquid-like thermal conduction in intercalated layered crystalline solids

Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.

Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03

 被引用回数:110 パーセンタイル:96.86(Chemistry, Physical)

As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe$$_{2}$$. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.

報告書

青森研究開発センターむつ事務所施設管理課業務報告; 平成24年度、平成25年度

田島 好弘; 桑原 潤; 及川 敦; 甲 昭二; 新谷 尚之; 菊地 香; 宮本 晋伍; 根本 英幸; 大江 修

JAEA-Review 2016-003, 56 Pages, 2016/05

JAEA-Review-2016-003.pdf:7.16MB

青森研究開発センターむつ事務所施設管理課(以下「施設管理課」という。)は、原子力第1船原子炉施設の運転・維持管理及び廃止措置並びに少量核燃料物質使用施設の液体廃棄施設、固体廃棄施設の運転・維持管理業務を実施している。本報告は、施設管理課における平成24年度及び平成25年度の業務実績を取りまとめたものである。

論文

AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB028_1 - SB028_6, 2011/05

 被引用回数:114 パーセンタイル:95.58(Physics, Multidisciplinary)

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器であり、結合型水素モデレーターと新開発の高速ディスクチョッパーの組合せで、高分解能,高強度を両立させる最新鋭の中性子分光器である。今回の発表では、これまでの機器調整とユーザー利用の成果を踏まえ、アマテラスの現状と性能、そして、得られた成果の例を示す。

論文

Recent R&D activities of negative-ion-based ion source for JT-60SA

池田 佳隆; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 小林 薫; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 海老沢 昇; 井上 多加志; 本田 敦; 河合 視己人; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1519 - 1529, 2008/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:41.29(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60SA用負イオンNBI加熱装置(N-NBI)は、加速エネルギー500keV, 10MW, 100秒入射の性能が求められている。JT-60SA用N-NBIの実現には、3つの課題解決が必要である。1つはイオン源の耐電圧の改善である。最近のイオン源の耐電圧試験から、大型加速管ではその電極面積の大型化に伴い長時間のコンディショニングと電界強度の設計裕度が必要であることが明らかとなった。2つ目は、電極及びビームラインの熱負荷の低減である。最近の研究によりビーム同士の空間電荷効果でビーム軌道が曲げられ電極に衝突し、熱負荷を増加していることが明らかとなった。これは空間電荷効果を考慮した3次元ビーム軌道計算に基づき電極構造を補正することで改善できる。3つ目は、100秒間の安定な負イオン生成である。このため負イオン生成に不可欠なプラズマ電極の温度制御方式を提案した。これらのR&Dを行い、JT-60SA用N-NBIのイオン源は2015年から改造を予定している。

論文

Characteristics of plasma operation with the ferritic inside wall and its compatibility with high-performance plasmas in JFT-2M

都筑 和泰*; 木村 晴行; 草間 義紀; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 上原 和也; 栗田 源一; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.197 - 208, 2006/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.35(Nuclear Science & Technology)

低放射化フェライト鋼は核融合原型炉のブランケット構造材の有力候補である。しかし、強磁性体であるため、プラズマの生成,制御,閉じ込め,安定性等に悪影響を与えることが懸念されていた。また、酸素不純物の吸蔵量が大きいことから、プラズマ中に不純物を放出することも懸念された。JFT-2Mでは段階的にフェライト鋼を導入して適合性試験を進めた。その最終段階では、真空容器内壁の全面にフェライト鋼を設置して実験を行った。プラズマ生成,制御に関しては、フェライト鋼によって生成される磁場が、外部磁場の10%程度であり、トカマクプラズマが既存の制御系で生成可能であることを示した。また、高規格化ベータプラズマに対する適合性を調べる実験を行い、フェライト鋼壁の存在下でも原型炉の運転領域に相当する規格化ベータ3.5程度のプラズマが生成できることを実証した。壁に近づけると不安定性の成長速度が遅くなることを示し、フェライト鋼壁が非磁性導体壁と同様の壁安定化効果を持つことを示した。低ベータでのロックトモード,Hモード遷移等にも悪影響は観測されなかった。以上のように、フェライト鋼の原型炉への適用に対し見通しを与える結果が得られた。

論文

Multihundred-watt CO laser power delivery through chalcogenide glass fibers

Sato, Shunichi*; Igarashi, Kaoru*; 谷脇 学*; 谷本 健一; 菊地 豊

Applied Physics Letters, 62(7), p.669 - 671, 1993/02

 被引用回数:30 パーセンタイル:80.84(Physics, Applied)

5pm帯COレーザーのカルコゲナイドガラスファイバーによるパワー伝送特性につき調べた。使用したファイバーはテフロンクラッドのAs-Sガラス及びGe-As-Sガラスファイバー(コア径$$phi$$1000$$mu$$m、長さ1m)で、空冷条件下(空温、N$$_{2}$$ガス冷却)での伝送パワーはそれぞれ226W, 180Wに達した。対応する出力パワー密度はそれぞれ29kW/cm$$^{2}$$, 23kW/cm$$^{2}$$である。また、PbF$$_{2}$$反射防止コーティングを適用することにより、伝送効率が著しく改善されることを確認した。今後伝送パワーをさらに増大させるためには冷却方法の最適化等が重要であると考えられる。

報告書

JRR-2の第1次燃料と出力上昇

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.

JAERI 1027, 57 Pages, 1962/09

JAERI-1027.pdf:4.76MB

1961年3月に行われたJRR-2の第1次出力上昇試験全般にわたって記してある。まず第1章に出力上昇の問題となった第1次燃料について、燃料要素の仕様・検査及び問題点と安全性についての検討をした結果を述べてある。この検討に従い、万一燃料被覆破損が生じた場合、でき得る限り早期に発見し、処置を容易にするために破損燃料検出装置を追加設置した。この破損燃料検出装置の検出の方法,装置の内容について第2章に記してある。最後に第3章に実施した第1次出力上昇試験の経過について述べてある。

報告書

JRR-2制御系,冷却系機能試験

神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; 柚原 俊一; et al.

JAERI 1023, 120 Pages, 1962/09

JAERI-1023.pdf:8.67MB

JRR-2原子炉は、1956年11月米国AMF社と契約を結び、1958年4月より建設工事に着手した。建設工事期間には、ほかの報告に見られるように、種々の問題があり、据付組立が完了したのは1959年12月末であった。その後引続き、制御系,冷却系の機能試験が行われた。これはそれらの試験の報告である。

報告書

JRR-2における水・ガスの処理と分析

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; et al.

JAERI 1024, 79 Pages, 1962/08

JAERI-1024.pdf:5.66MB

この報告は、JRR-2が臨海になる前に行った重水ヘリウム系の乾燥及び重水注入と、臨海後1960年11月の3000kWへの第2次出力上昇に至るまでに実施した重水の分析とイオン交換樹脂の重水化,ヘリウムの純化及び二次冷却水の処理について、その問題点とこれを解決するためにとった方法及び実施の経験を、5編にまとめたものである。JRR-2は重水減速冷却型であって、重水は入手が容易でなく、その稀釈あるいは消耗は炉の運転上重大な問題となる恐れがあるので、その炉への注入は臨界前に重水ヘリウム系を十分に乾燥した後慎重に行った。臨界後は重水濃度,pH,不純物,放射性核種等運転上重要なものについて測定を行い、また、精製系のイオン交換樹脂は軽水を重水と置換して取り付けた。ヘリウム系は1960年2月出力上昇に先立って空気とヘリウムを置換し、その後は活性炭吸収装置を内蔵する純化装置により純化を行っている。二次冷却水については腐食による障害を監視しながら処理を実施してきた。以上のような作業を行うことにより、水ガス系にはほとんど問題なく、炉は安全に運転することができた。

報告書

JRR-2の臨界実験と特性測定

JRR-2臨界実験グループ; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.

JAERI 1025, 62 Pages, 1962/03

JAERI-1025.pdf:4.6MB

第2号研究用原子炉JRR-2は、20%濃縮ウランのMTR型燃料を用いた重水減速・冷却の熱中性子研究炉である。この炉の最大熱出力は10MW,平均熱中性子束密度は1$$times$$10$$^{14}$$n/cm$$^{2}$$secである。この論文は昭和35年10月1日、臨界に到達し、翌36年1月末まで実施した各種の特性試験についての報告書である。内容はJRR-2の臨界試験,制御棒の校正,重水上部反射体効果,燃料要素の反応度効果,温度係数等の特性試験,熱中性子束分布の測定と出力の校正について述べてある。これらの実験は、JRR-2管理課並びに技術研究室より特別に編成されたJRR-2臨界実験グループによって実施されたものである。

口頭

冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラスの装置特性について

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 長壁 豊隆; 脇本 秀一; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラスは、線源のパルス幅を任意に整形するパルス整形チョッパーを持つ新しいタイプの中性子分光器である。昨年の装置の完成以来機器調整を進めてきた本装置は、まだ完全な状態とは言えないながらも、昨年末より一般ユーザーを受け入れ、供用実験を開始した。その供用についても、今年度からは本格化しており、多数のユーザーを受け入れ、多くの課題を実施している。一方、その中でアマテラスの装置特性についての理解も進み、精密な解析の妨げとなるバックグラウンドや複数Eiを使った実験の有用性と限界なども見えてきた。今回の報告では、利用状況を含めたアマテラスの現状を紹介しつつ、機器調整や供用運転を通じて得られた装置の特性等について述べる。

口頭

中性子準弾性散乱による液体Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$の動的構造解析

島倉 宏典; 川北 至信; 稲村 泰弘; 菊地 龍弥; 上野 広樹; 中村 充孝; 中島 健次; 河村 聖子; 柴田 薫; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

カルコゲン-ハロゲン系は1:1組成において非常に低い融点を有する。同組成においてSe$$_{2}$$Br$$_{2}$$は、Se鎖の両端にBrを持つBr-Se-Se-Brの分子を形成し、その結合角は104$$^{circ}$$で、二面角が83$$^{circ}$$であると報告されている。また、Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$は分子間配向相関が強く、高密度で、分子が自由に回転できない状態であると考えられている。われわれは今回MLF/J-PARCにおいてAMATERAS分光器を用いてSe$$_{2}$$Br$$_{2}$$の準弾性散乱測定を行った。測定温度は298K, 373K, 473Kである。分子間相関をあらわす特定のQ値におけるS(Q,E)は速い緩和と遅い緩和という二つの成分を持つことがわかった。本講演では、この二つの成分に対する解析を含む、準弾性散乱の詳細な解析結果を議論した。

口頭

AMATERAS; Cold-neutron disk-chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

AMATERAS is a cold-neutron disk-chopper spectrometer in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) in J-PARC. By combination of high-peak intensity from a H2-coupled moderator source and newly developed high-speed disk-choppers for pulse shaping and monochromating, the spectrometer realizes both high-resolution ($$Delta$$E/ Ei $$>$$ 1% at Ei = 20 meV) and high-intensity in the range of Ei = 1$$sim$$20 meV, and can show sufficient performance up to Ei $$<$$ 80 meV.

口頭

冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラス

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 長壁 豊隆; 脇本 秀一; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

冷中性子チョッパー型分光器AMATERASは、線源のパルス幅を任意に整形するパルス整形チョッパーを持つユニークなタイプの中性子分光器として、2009年の装置完成以来、冷中性子領域を中心とした非弾性・準弾性散乱測定でJ-PARCの中性子研究の一翼を担ってきている。装置は未だ一部未整備の点が残り幾つかの問題点も見いだされ対応を続けているが、機器調整等を通じて行われた装置性能評価では、エネルギー分解能などにおいて装置の性能もほぼ設計通りであることが確認されてきた。今回の発表では、この装置の整備状況と最近の性能評価の結果を報告する。

口頭

液体Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$のダイナミクス,2

島倉 宏典; 川北 至信; 稲村 泰弘; 菊地 龍弥; 上野 広樹; 中村 充孝; 中島 健次; 河村 聖子; 柴田 薫*; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

セレンと臭素の混合系は1:1組成で非常に融点が低くなる共晶型の相図を示す。同組成において、セレンは2配位鎖状構造を有し、臭素がその終端に結合して、Br-Se-Se-Brの形で分子を形成すること、隣接2分子間にSe-Se軸を平行にする配向相関があることが中性子回折実験の結果からわかっている。今回われわれは、Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$の動的構造を明らかにするため、液体Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$の中性子準弾性散乱の温度変化をJ-PARC/MLFのパルス中性子を用いて、エネルギー分解能に優れた冷中性子ディスクチョッパー型分光器(AMATERAS, BL14)で測定した。解析の結果、速い緩和モードと遅い緩和モードが存在すること、前者が温度上昇とともに強度が上がるのに対し、後者は減少するなど、モードの温度依存性の振る舞いが異なることがわかった。

口頭

Current status of AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer at MLF, J-PARC

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一*; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫*; et al.

no journal, , 

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に建設された冷中性子ディスクチョッパー型分光器である。新開発の高速ディスクチョッパーとJ-PARCの強力な中性子源の性能とを合わせて、高分解能,大強度で中性子非弾性散乱,準弾性散乱実験を行うことのできる装置である。今回の発表では、アマテラスの現状を最新の成果を交えながら報告する。

口頭

Quantitative analysis of dynamics in strongly-correlated molecular liquid Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$

島倉 宏典; 川北 至信; 稲村 泰弘; 菊地 龍弥; 上野 広樹; 中村 充孝; 河村 聖子; 柴田 薫*; 新井 正敏; 武田 信一*

no journal, , 

Se-Br system has a deep eutectic point around the equi-atomic composition. Earlier neutron diffraction experiments suggested that, in eutectic Se-Br, molecules of Br-Se-Se-Br exhibit a strong inter-molecular correlation where Se-Se bond is parallel to that in neighboring molecules. To reveal structural relaxation process in liquid Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$, QENS measurements were performed at three temperatures by utilizing cold-neutron disk-chopper spectrometer installed at BL14 beamline in MLF of J-PARC. Multi Ei technique was applied so that incident neutron energies were 3.13, 7.72 and 41.83 meV. It is found that QENS signals with 7.72 meV can be well fitted by sum of two Lorentzian components corresponding to slow and fast relaxation modes, respectively. Temperature dependence of the magnitude of each Lorentzian function and the half width at half maximum show that the slow mode depends on the molecular thermal agitation and fast mode depends on the inter-molecular correlation.

口頭

Low-energy dynamics in silicate glasses

鈴谷 賢太郎; 中村 充孝; 中島 健次; 小原 真司*; 菊地 龍弥; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 柴田 薫*

no journal, , 

ガラス特有の特異な物性としてボソンピークに代表される低エネルギー励起がある。その研究の多くは典型的なガラス物質であるSiO$$_{2}$$ガラスについて行われ、ボソンピークの起源としてSiO$$_{4}$$四面体が作るネットワーク構造とその運動との関連が議論されている。そこで、本研究ではSiO$$_{4}$$ネットワークをもたないPbO-SiO$$_{2}$$ガラスの低エネルギー励起をJ-PARC AMATERAS分光器で測定した。その結果、PbO-SiO$$_{2}$$ガラスにおいてもボゾンピークが明瞭に観察され、回折実験-逆モンテカルロ法により得られた「SiO$$_{4}$$ネットワークは存在しないが、隙間の多い構造」を支持する結果が得られた。

口頭

液体Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$における動的構造解析

島倉 宏典; 川北 至信; 稲村 泰弘; 菊地 龍弥; 上野 広樹; 中村 充孝; 中島 健次; 河村 聖子; 柴田 薫*; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

カルコゲン-ハロゲン系分子性液体は数密度が高く、分子の自由回転,並進運動が抑制されている物質である。また、先行研究から分子間配向の強い物質であるということが報告されている。われわれはこれまで、液体Se$$_{2}$$Br$$_{2}$$の準弾性散乱の温度変化から、分子間ダイナミクスの詳細を明らかにしてきた。本講演では、IN4, IN5(ILL)で測定したSe$$_{2}$$Cl$$_{2}$$, S$$_{2}$$Cl$$_{2}$$, S$$_{2}$$Br$$_{2}$$の準弾性散乱について系統的に解析した結果を報告する。

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