Quantum critical behavior of the hyperkagome magnet MnCoSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 安井 幸夫*; 坂倉 輝俊*; 木村 宏之*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 本田 孝志*; 樹神 克明; 井川 直樹; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013144_1 - 013144_9, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013144

-Mn-type family alloys Mn have three-dimensional antiferromagnetic (AFM) corner-shared triangular network. The antiferromagnet MnRhSi shows magnetic short-range order (SRO) over a wide temperature range of approximately 500 K above the Nel temperature = 190 K. MnCoSi has the smallest lattice parameter and the lowest in the family compounds. The quantum critical point (QCP) from AFM to the quantum paramagnetic state is expected near a cubic lattice parameter of 6.15 of MnCoSi is only 140 K, quantum critical behavior is observed in MnCoSi as the enhancement of the electronic specific heat coefficient . We study how the magnetic SRO appears in MnCoSi by using neutron scattering, SR, and physical property measurements. The experimental results show that the neutron scattering intensity of the magnetic SRO does not change much regardless of the suppressed magnetic moment in the long-range magnetic ordered state compared to those of MnRhSi. The initial asymmetry drop ratio of SR above becomes small, and the magnetic SRO temperature is suppressed to 240 K. The results suggest that the MnCoSi is close to the QCP in the Mn system.

Measurements of neutron total and capture cross sections of La and evaluation of resonance parameters

遠藤 駿典; 河村 しほり*; 奥平 琢也*; 吉川 大幹*; Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 岩本 信之

European Physical Journal A, 59(12), p.288_1 - 288_12, 2023/12

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01203-4

ランタン(La)-139の断面積と共鳴パラメータは、原子力分野への応用や基礎核物理の研究にとって重要である。本論文では、大強度陽子加速器施設(J-PARC)のANNRIにてLaの中性子全断面積と捕獲断面積を測定した。Negative共鳴を含む4つの共鳴の共鳴パラメータを、共鳴解析コードREFITを用いて求めた。その結果いくつかの共鳴パラメータにおいて、評価済み核データライブラリとの不一致が見られた。さらに全断面積を再現するために、スピン依存する散乱半径もフィットした。得られた散乱半径は、評価済み核データライブラリで記録されたものよりも大きいことがわかった。

Alloy design and characterization of a recrystallized FeCrAl-ODS cladding for accident-tolerant BWR fuels; An Overview of research activity in Japan

鵜飼 重治; 坂本 寛*; 大塚 智史; 山下 真一郎; 木村 晃彦*

Journal of Nuclear Materials, 583, p.154508_1 - 154508_24, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154508

Following the severe accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant in 2011, FeCrAl-ODS claddings have been developed in Japan. This paper presents an overview of the alloy design and the process used to manufacture the recrystallized cladding, together with an analysis of the applicability of these alloys as BWR fuel cladding and a summary of the simulated severe accident performance. It was verified that core excess reactivities affected by the increased neutron absorption by Fe, Cr, Al can be compensated by reducing the thickness to half that of Zircaloy cladding, while maintaining mechanical integrity. A simulated design basis LOCA event with assessment of post-LOCA ductility confirmed that FeCrAl-ODS cladding provided a greater safety margin. The SA code analysis indicated that melting of the Zircaloy core could be slightly accelerated due to release of the huge amount of exothermic reaction heat, whilst the water injection always acts toward cooling the FeCrAl-ODS core.

One-dimensional band structure in quasi-two-dimensional -MoO revealed by angle-resolved photoelectron spectroscopy and first-principles calculation

角田 一樹; 檜垣 聡太*; 佐藤 仁*; 水流 大地*; 宮本 幸治*; 奥田 太一*; 黒岩 芳弘*; 森吉 千佳子*; 高瀬 浩一*; 小口 多美夫*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(8), p.084706_1 - 084706_6, 2023/08

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.084706

We investigated the electronic structure of -MoO bulk crystal in the whole Brillouin zone at a normal metallic state by utilizing resonant and angle-resolved photoelectron spectroscopies and first-principles calculations. Mo 4-4 resonant photoelectron experiment revealed that the Mo 4 electrons of MoO octahedra mainly contributed to the electrical conductivity. We also demonstrated that the free electron-like band dispersions along axis, consisting of Mo 4 electrons, do not show clear and dependences and formed a one-dimensional Fermi surface even at the normal state. The observed low-dimensional and anisotropic band structures are expected to induce exotic physical properties such as quantized bulk Hall effect, charge density wave transitions, and Luttinger liquid behavior.

プルトニウム燃料第二開発室の廃止措置状況; GB No.W-9、F-1及び内装設備の解体

永井 佑哉; 周治 愛之; 川崎 猛; 會田 貴洋; 木村 泰久; 根本 靖範*; 小沼 武司*; 冨山 昇*; 平野 耕司*; 薄井 康弘*; et al.

JAEA-Technology 2022-039, 117 Pages, 2023/06

JAEA-Technology-2022-039.pdf:11.96MB

日本原子力研究開発機構は多くの原子力施設を保有しているが、その多くで老朽化・高経年化への対応、東日本大震災及び福島第一原子力発電所の事故を受けた耐震化や新規制基準への対応が求められ、多額の予算を要する状況である。このため、役割を終えた原子力施設についても根本的なリスク低減及び維持管理費用の削減のために施設の廃止措置を進めることが望ましいが、廃止措置及び発生する放射性廃棄物の処理処分に必要な施設の整備・維持管理にも多額の費用が必要となる。この状況を踏まえ、原子力機構では(1)継続利用する施設を絞り込む「施設の集約化・重点化」、(2)新規制基準・耐震化対応、高経年化対策、リスク低減対策等の「施設の安全確保」及び(3)廃止措置、廃棄物の処理処分といった「バックエンド対策」を3つの柱とした「施設中長期計画」を策定した。本計画において、プルトニウム燃料第二開発室は廃止施設として位置付けられており、施設内に設置された設備の解体撤去を進めている。今回の解体撤去対象は、焙焼還元炉、ペレット粉砕設備、これらを包蔵するグローブボックスNo.W-9及びW-9と隣々接の工程室内に設置されているグローブボックスNo.D-1とを連結するトンネル形状のグローブボックスNo.F-1の一部であり、許認可等による約4年の作業中断期間を含めて平成26年2月から令和2年2月の約6年間をかけて作業を実施した。本報告書では、本解体撤去における作業実績、解体撤去を通して得られた知見をまとめたものである

Angular correlation of the two gamma rays produced in the thermal neutron capture on gadolinium-155 and gadolinium-157

Goux, P.*; Glessgen, F.*; Gazzola, E.*; Singh Reen, M.*; Focillon, W.*; Gonin, M.*; 田中 智之*; 萩原 開人*; Ali, A.*; 須藤 高志*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(6), p.063H01_1 - 063H01_15, 2023/06

https://doi.org/10.1093/ptep/ptad059

We investigated the angular correlation of two -rays emitted in neutron capture at the Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. The 14 Ge crystals in a cluster detector and one coaxial Ge crystal were employed. We obtained angular correlation functions for two -rays emerging in the electromagnetic transitions of the capture reactions on Gd and Gd. We found mild angular correlations for the strong, but rare transitions from the resonance state to two excited levels with known spin and parities. In contrast, angular correlations was negligibly small for arbitrary pairs of two -rays produced in the majority of transitions in continuum states.

Angular distribution of rays from a neutron-induced -wave resonance of Xe

奥平 琢也*; 谷 結以花*; 遠藤 駿典; Doskow, J.*; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 亀田 健斗*; 木村 敦; 北口 雅暁*; Luxnat, M.*; et al.

Physical Review C, 107(5), p.054602_1 - 054602_7, 2023/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.107.054602

波共鳴と波共鳴の混合に起因するParity violationの増幅が観測されているXe+nにおける3.2eV共鳴からのガンマ線の中性子エネルギーに依存する角度分布を測定した。波共鳴からのガンマ線の遷移を同定し、1807keVの終状態に遷移する7132keVガンマ線の角度分布を評価した。この角度分布は波共鳴と波共鳴の干渉による結果と考えられており、複合核におけるParity violationの増幅メカニズムの理解に役立つ。

Study of the and shell gap for Ti and V by the first high-precision multireflection time-of-flight mass measurements at BigRIPS-SLOWRI

飯村 俊*; Rosenbusch, M.*; 高峰 愛子*; 角田 佑介*; 和田 道治*; Chen, S.*; Hou, D. S.*; Xian, W.*; 石山 博恒*; Yan, S.*; et al.

Physical Review Letters, 130(1), p.012501_1 - 012501_6, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.012501

The atomic masses of Sc, Ti, and V have been determined using the high-precision multireflection time-of-flight technique. The radioisotopes have been produced at RIKEN's Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) and delivered to the novel designed gas cell and multireflection system, which has been recently commissioned downstream of the ZeroDegree spectrometer following the BigRIPS separator. For Ti and V, the mass uncertainties have been reduced down to the order of 10 keV, shedding new light on the shell effect in Ti and V isotopes by the first high-precision mass measurements of the critical species Ti and V. With the new precision achieved, we reveal the nonexistence of the empirical two-neutron shell gaps for Ti and V, and the enhanced energy gap above the occupied p orbit is identified as a feature unique to Ca. We perform new Monte Carlo shell model calculations including the d and g orbits and compare the results with conventional shell model calculations, which exclude the g and the d orbits. The comparison indicates that the shell gap reduction in Ti is related to a partial occupation of the higher orbitals for the outer two valence neutrons at .

非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究; イラクの事例調査

田崎 真樹子; 木村 隆志; 清水 亮; 玉井 広史; 中谷 隆良; 須田 一則

JAEA-Review 2022-020, 82 Pages, 2022/09

JAEA-Review-2022-020.pdf:2.14MB

2018年度から開始した「非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究」の一環として、イラクの原子力・核開発及び非核化の事例を調査し、併せて非核化の特徴を分析すると共に、イラクの非核化からから導き出し得る教訓について考察した。イラクは、1974年のインド核実験を契機として秘密裏の核開発に乗り出し、当初は自国でのプルトニウム生産、後に高濃縮ウラン生産に焦点を当てTuwaitha原子力研究所を中心に、ウラン濃縮施設(電磁同位体分離法及び遠心分離法施設)や核兵器研究開発施設等を建設した。イラクの非核化は、1991年の湾岸戦争での敗北により、同年の国際連合安全保障理事会決議第687号(1991)を受入れざるを得なかったことから始まる。同決議は、イラクの非核化を含む大量破壊兵器(WMD)廃棄の枠組みを規定しており、うち非核化に係り、国際原子力機関(IAEA)は、国際連合大量破壊兵器廃棄特別委員会(UNSCOM)の支援と協力を得て、イラクの過去の核活動の検証及びイラクによる核物質や核関連施設及び設備・機器等の廃棄、撤去、無害化等の監視・検証を行い、1997年後半までにイラクの核開発の全体像を明らかにした。イラクの非核化の特徴としては、イラクが非核化を受入れざるを得なかったこと、検証を行うIAEAに対して、後にIAEA保障措置協定追加議定書(AP)として結実した未申告の核活動を探知することが可能な査察手段や方法を実施する権限が付与されたこと、イラクのWMD廃棄を促進させるための経済制裁がそれほど功を奏しなかったこと、さらにイラクの非核化とその後のイラク戦争によるフセイン体制の崩壊が、リビア、北朝鮮及びイランの非核化に影響を与えたこと等が挙げられる。またイラクの非核化の教訓としては、APの普遍化や、不正利用されることがなく本来目的に適う経済制裁の必要性、外交交渉等の努力による非核化対象国にも非核化のインセンティブを段階的に与えられるような、かつ明確なロードマップを伴った非核化の枠組みや措置の必要性等が挙げられる。

Angular distribution of rays from the -wave resonance of Sn

古賀 淳*; 高田 秀佐*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 新實 裕大*; 奥平 琢也*; et al.

Physical Review C, 105(5), p.054615_1 - 054615_5, 2022/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.105.054615

J-PACR MLFのパルス中性子源及びBL04 ANNRIに設置されたゲルマニウム検出器を用いて、Sn(n,)反応により生じるガンマ線の中性子エネルギー依存する角度分布を測定した。Snの複合核状態からSnの基底状態への遷移で発生する9327keVのガンマ線に関して、角度によって1.33eVの波共鳴の形状が変わることが明らかに確認できた。この共鳴の低エネルギー側の積分値と高エネルギー側の積分値をそれぞれで表したとき、非対称性はcosという角度依存をし、それぞれのパラメータ値が、であることがわかった。