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論文

Role of magnetic chirality in polarization flip upon a commensurate-incommensurate magnetic phase transition in YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 坂本 勇馬*; 福永 守*; 野田 幸男*; 武田 全康; 加倉井 和久

Physical Review B, 88(14), p.140403_1 - 140403_5, 2013/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:35.53(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed simultaneous measurements of magnetic chirality by using polarized neutrons and electric polarization along the $$b$$-axis of single crystals of YMn$$^{4+}$$(Mn$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$)$$^{3+}$$O$$_{5}$$ with $$x=0.047$$ and $$0.12$$, in which nonmagnetic Ga-ions dilute Mn$$^{3+}$$ spins. Measurements conducted under zero field heating after various field-cooling conditions evidence that the magnetic chirality of Mn$$^{4+}$$ cycloidal spins plays a dominant role in the incommensurate magnetic (ICM) phase, whereas the magnetic exchange striction by the Mn$$^{4+}$$-Mn$$^{3+}$$ chain plays a dominant role in the commensurate magnetic (CM) phase. The polarization of YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$ flips upon CM to ICM phase transition because the ferroelectricity driven by the magnetic chirality and the exchange striction provides opposite directions of polarization.

論文

Trial fabrication of one-third scale double pancake of ITER toroidal field coil

松井 邦浩; 小泉 徳潔; 辺見 努; 高野 克敏; 中嶋 秀夫; 木村 諭*; 飯島 亜美*; 酒井 正弘*; 大勢持 光一*; 嶋田 守*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4203005_1 - 4203005_5, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:53(Engineering, Electrical & Electronic)

原子力機構は、国内機関として9個のITER TFコイル調達を担当している。TFコイルの製作では、熱処理によって長さが変化する超伝導導体を、電磁力の支持及び電気絶縁の信頼性向上の役割を果たすラジアル・プレートの溝に挿入する。このTFコイルの製作では、0.01%程度の高精度の巻線技術、導体長さ及び巻線形状の変化を評価する熱処理技術、耐放射線性の高いシアネート・エステルとエポキシの混合樹脂による絶縁含浸技術の確立が重要である。そのため、TFコイルの製作に向けた上記技術の確立のために、2009年3月から小規模及び実規模の試作を実施している。実規模試作では、TFコイルの1/3規模のダブルパンケーキ(DP)の巻線を行い、目標精度で巻線できることを確認した。また、それらの1/3規模DPを使用して、熱処理及び絶縁含浸試験を実施した。熱処理試験では、熱処理による導体の長さ及び巻線形状の変化を評価しており、これらを考慮してTFコイルの巻線製作を実施する必要がある。絶縁含浸試験では、要求性能である2.2kVの耐電圧性能を有すること、巻線の内部まで十分に含浸されていることを確認した。

論文

ITERトロイダル磁場コイルの巻線試作

松井 邦浩; 小泉 徳潔; 辺見 努; 中嶋 秀夫; 木村 諭*; 嶋田 守*

低温工学, 47(3), p.160 - 165, 2012/03

ITERのTFコイルには、Nb$$_{3}$$Sn素線を用いたケーブル・イン・コンジット(CIC)導体が使用される。巻線されたTF導体は、ITER運転中にTFコイルに加わる巨大な電磁力を支持する構造体であるラジアル・プレート(RP)の溝に挿入される。このTF導体とRP溝の隙間は0.5$$sim$$3mmであるため、巻線の周長とRP溝の公差は$$pm$$0.023%となる。RPの溝加工にも公差が必要であることから、巻線においては$$pm$$0.01%の精度で導体長さを管理する必要がある。著者らは、上記課題を解決することを目的に、高精度で導体長さを管理する巻線装置の開発、TFコイルの1/3規模の大きさの巻線の試作を実施した。この結果、$$pm$$0.01%の精度で導体長さを管理できる巻線装置を開発し、1/3規模巻線をほぼ設計どおりの形状に製作した。加えて、曲げにより導体の長さが変化することを明らかとし、実機TFコイルの製作に向けた知見を得ることができた。

論文

Development of a sub-MeV X-ray source via Compton backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 637(1, Suppl.), p.S141 - S144, 2011/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.9(Instruments & Instrumentation)

関西光科学研究所において実施しているマイクロトロン加速器で加速された150MeVの電子ビームとNd:YAGレーザーとを用いた逆コンプトン散乱によるsub-MeV領域のX線発生についての研究の現状を報告する。特にこれまでに実施したX線発生実験と発生X線の高強度化のためのNd:YAGレーザーのパルス圧縮について報告する。

論文

Experimental evidence of nonthermal acceleration of relativistic electrons by an intensive laser pulse

蔵満 康浩*; 中新 信彦*; 近藤 公伯; 坂和 洋一*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和哉*; 福持 修司*; 柏原 守*; et al.

Physical Review E, 83(2), p.026401_1 - 026401_6, 2011/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:31.81(Physics, Fluids & Plasmas)

宇宙に漂う宇宙線に含まれる粒子線のエネルギー分布は冪乗に比例する傾向を持つことが知られており、したがって、そのような宇宙線の起源を知るうえで非熱的な加速機構を考えることは本質的である。このような宇宙線の起源の候補として宇宙における衝撃波に沿った相対論的な航跡場加速が考えられている。ここではそのような航跡場をプラズマ中に入射した強力なレーザー光による航跡場による加速として扱い、実験室における天文物理を展開した。

論文

Model experiment of cosmic ray acceleration due to an incoherent wakefield induced by an intense laser pulse

蔵満 康浩*; 中新 信彦*; 近藤 公伯; 坂和 洋一*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和哉*; 福持 修司*; 柏原 守*; et al.

Physics of Plasmas, 18(1), p.010701_1 - 010701_4, 2011/01

 被引用回数:14 パーセンタイル:35.31(Physics, Fluids & Plasmas)

大振幅の光波を有する強力なレーザーパルスを代用することで実験室中のプラズマに宇宙の衝撃波環境のモデル実験を行った。強力なレーザーパルスを爆縮するポリスチレンのシリンダー中で伝搬させ宇宙衝撃波の上流のプラズマ中を伝搬する大振幅光波を模擬した。非熱平衡な電子が生成され、そのスペクトルは2乗の冪に従った。

論文

Improvement of SBS laser pulse compression system for the Compton backscattered X-ray source

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

JAEA-Conf 2010-002, p.95 - 98, 2010/06

前回の光量子シンポジウムにおいて発表したように、逆コンプトン散乱X線のフラックスを増大させるために、誘導ブリルアン散乱(SBS)によるレーザーパルスの圧縮を提案し、実際に試験を行った。その後、イメージリレーを導入することでSBSパルス圧縮システムの改善を実施した。結果、パルスエネルギー0.84Jで2.1nsの安定した圧縮パルスの発生を達成した。関西光科学研究所における逆コンプトン散乱X線源にこのシステムを導入することで、これまでの3.2倍の強度のX線フラックスの発生が期待できる。

論文

Spin chirality and electric polarization in multiferroic compounds RMn$$_2$$O$$_5$$ ($$R$$ = Ho, Er)

脇本 秀一; 木村 宏之*; 福永 守*; 西畑 敬介*; 武田 全康; 加倉井 和久; 野田 幸男*; 十倉 好紀*

Physica B; Condensed Matter, 404(17), p.2513 - 2516, 2009/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.52(Physics, Condensed Matter)

Polarized neutron scattering experiments under electric field in the commensurate phase of HoMn$$_2$$O$$_5$$ and ErMn$$_2$$O$$_5$$ have been performed to study the direct relation between the electric polarization and the magnetic chirality $$S_i times S_j$$. It is found that, after cooling in electric fields down to temperatures where the system has both commensurate magnetic order and ferroelectricity, the magnetic chirality is proportional to the polarization.

論文

Magnetic-field-induced polarization flop in multiferroic TmMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

福永 守*; 坂本 勇馬*; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 阿部 伸行*; 谷口 耕治*; 有馬 孝尚*; 脇本 秀一; 武田 全康; 加倉井 和久; et al.

Physical Review Letters, 103(7), p.077204_1 - 077204_4, 2009/08

 被引用回数:34 パーセンタイル:15.08(Physics, Multidisciplinary)

We discovered a reversible electric polarization flop from the $$a$$ axis ($$P_a$$) to the $$b$$ axis ($$P_b$$) in multiferroic TmMn$$_{2}$$O$$_{5}$$ below 5 K by applying a magnetic field of approximately 0.5 T along the $$c$$ axis. This phenomenon is the first example of the rare-earth ($$R$$) compound $$R$$Mn$$_{2}$$O$$_{5}$$. This magnetic-field-induced polarization flop corresponds to a magnetic phase transition from one incommensurate magnetic (ICM) $$P_a$$ phase to another ICM $$P_b$$ phase, which is equivalent to an ICM $$P_b$$ phase above 5 K under no magnetic field. The spin chirality in the $$bc$$ plane, which was observed in the $$P_b$$ phase by polarized neutron diffraction, disappeared in the ICM $$P_a$$ phase. This indicates that the polarization in the ICM phases of TmMn$$_2$$O$$_5$$ was induced by an $$S_i times S_j$$ type interaction.

論文

MeV- and sub-MeV-photon sources based on Compton backscattering at SPring-8 and KPSI-JAEA

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬; 小瀧 秀行; Chen, L.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Physics Review, 26(Suppl.), p.94 - 99, 2009/07

SPring-8とKPSI-JAEAにおいて、それぞれMeV領域,sub-MeV領域の逆コンプトン散乱による光源を開発した。MeV光源は光励起型遠赤外レーザーと8GeV電子ビームとからなっている。sub-MeV光源はNd:YAGパルスレーザーとマイクロトロンで加速された150MeV電子ビームからなっている。どちらの光源も逆コンプトン光の発生に成功した。ここでは、これらの光源の特徴と今後の展望について発表する。

論文

Magnetic-field-induced magnetic phase transitions associated with ferroelectricity in multiferroic ErMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

木村 宏之*; 脇本 秀一; 福永 守*; 野田 幸男*; 金子 耕士; 目時 直人; 加倉井 和久; 近 桂一郎*

Journal of the Physical Society of Japan, 78(3), p.034718_1 - 034718_5, 2009/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.01(Physics, Multidisciplinary)

Microscopic magnetic properties under the application of a magnetic field were investigated in multiferroic ErMn$$_{2}$$O$$_{5}$$ using neutron diffraction. Below $$T$$= 8K upon applying a magnetic field along the $$c$$-axis, an incommensurate-commensurate-incommensurate magnetic phase transition occurred. On the contrary, when the magnetic field was applied parallel to the $$a$$-axis, no phase transition occurred up to $$H$$= 5T. $$H$$-$$T$$ phase diagrams obtained in the present study show a one-to-one correspondence with $$H$$-$$T$$ phase diagrams for previously obtained dielectric properties, indicating that the field-induced dielectric transition was triggered by magnetic phase transition. The contrastive phase diagram between $$H$$$$c$$ and $$H$$$$a$$ suggests that the induced Er$$^{3+}$$ magnetic moment contributed significantly to the magnetic and dielectric responses to the magnetic field.

論文

Spectrum modulation of relativistic electrons by laser wakefield

中新 信彦*; 近藤 公伯; 蔵満 康浩*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和也*; 福持 修司*; 柏原 守*; 谷本 壮*; et al.

Applied Physics Letters, 93(8), p.081501_1 - 081501_3, 2008/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:77.45(Physics, Applied)

中空のプラスチックシリンダーを爆縮して過渡的に長尺プラズマチューブを発生し、そこへPWレーザーを入射して相対論電子を発生した。長尺プラズマチューブの条件を変えることで発生相対論電子のスペクトル変調が可能であることが判明した。

論文

"J-KAREN"高強度レーザー

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.

JAEA-Conf 2008-007, p.13 - 16, 2008/08

高強度場科学研究において、メインパルスと背景光(ASE光)との強度比であるコントラストが、高強度レーザーを利用するうえでボトルネックになっている。高強度レーザーシステムより出力されるレーザーパルスの時間構造において、メインパルスに先立って数桁強度の低い背景光(ASE)が存在する。一般的な高強度レーザーシステムにおいて、メインパルスとASEの強度比(コントラスト)は10$$^{-5}$$$$sim$$10$$^{-6}$$桁程度であり、この場合ASEの光強度は10$$^{12}$$$$sim$$10$$^{13}$$W/cm$$^{2}$$となり、高強度を有するメインパルスが固体物質と相互作用する前にターゲット上にプリプラズマが形成され、メインパルスは膨張しつつある低い密度のプラズマと主として相互作用し、メインパルスと物質との相互作用に影響を及ぼす。このため多くの実験において、プリパルスによりプリプラズマが形成されないようなレーザーの時間制御技術開発が必要である。われわれは背景光が発生しにくい光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を前置増幅器として用いた高強度レーザーシステムの開発を行った。OPCPAを用いることにより、メインパルスの数ps前において従来よりも1,000$$sim$$10,000倍改善された7$$times$$10$$^{-9}$$の高いコントラストを実現した。

論文

Sub-MeV tunably polarized X-ray production with laser Thomson backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬; 小瀧 秀行; Chen, L.-M.; 福田 祐仁; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(5), p.053302_1 - 053302_8, 2008/05

 被引用回数:18 パーセンタイル:29.57(Instruments & Instrumentation)

本論文では、波長1064nmのNd:YAGレーザー光とマイクロトロン加速器からの150MeV電子ビームとの逆トムソン散乱によるsub-MeV領域の偏光X線の発生について報告している。発生するX線の最大エネルギーはおよそ400keVである。実験では、X線パルスの全エネルギーをLYSOシンチレーターで測定した。また、X線の角度発散をイメージングプレートを用いて測定した。X線ビームがレーザーの偏光方向に沿って偏光していることはコンプトン散乱法を用いて確認した。これらに加えて、ここで発生させたX線を用いて鉛で遮蔽された物体のイメージングも実施した。

論文

Basic analysis of weldability and machinability of structural materials for ITER toroidal field coils

小野塚 正紀*; 清水 克祐*; 浦田 一宏*; 木村 政宏*; 門脇 宏和*; 岡本 護*; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1431 - 1436, 2007/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.08(Nuclear Science & Technology)

ITERトロイダル磁場コイル容器で使用される新しい構造材料である原子力機構が開発したJJ1鋼及び既存の高窒素316LN鋼の加工性及び溶接性を把握するための要素試験を実施した。JJ1の溶接時間の短縮を目指した電子ビーム溶接及び高効率TIG溶接の試験によれば、板厚40mmまでの電子ビーム溶接施工及び26g/minの溶着速度のTIG溶接施工が可能であることを確認した。また、切削加工試験の結果から、極低温用高強度ステンレス鋼の切削は304L, 316L等、従来のステンレス鋼に比べ難しく、製作精度確保のためには、切削条件の最適化を計る必要のあることがわかった。本発表では、これら要素試験の結果について発表する。

論文

Overview of national centralized tokamak program; Mission, design and strategy to contribute ITER and DEMO

二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12

現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。

報告書

ナトリウム冷却炉の上部プレナム流動特性の研究; 水流動試験の検証解析と渦予測手法の適用性検討

藤井 正; 近澤 佳隆; 此村 守; 上出 英樹; 木村 暢之; 中山 王克; 大島 宏之; 成田 均*; 藤又 和博*; 糸岡 聡*

JAEA-Research 2006-017, 113 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-017.pdf:14.98MB

実用化戦略調査研究で概念設計を進めているナトリウム冷却大型炉では、従来設計よりも高流速条件となる炉上部プレナム内の流動特性を把握するため、縮尺水流動試験が実施されている。本報告では、汎用熱流体解析プログラムを用いて水試験体系を対象とした流動解析を実施し、実機体系でのプレナム内流況と気泡を伴う水中渦の評価に対する適用性を検討した。(1)1/10縮尺プレナム試験を対象に、フルード数一致条件での定常解析を実施した。解析では、炉心上部機構内部から炉容器壁に向かう噴出し流れや、切込み部からの上昇噴流等の上部プレナムでの特徴的なフローパターンを再現できる見通しを得た。また、実機体系での全体流況が水試験体系と定性的に一致することを確認するとともに、解析における数値解法や境界条件等の設定がフローパターンに及ぼす影響が明らかとなった。(2)伸長渦理論に基づく渦予測評価手法を用いて、1/10縮尺試験のディッププレート下方領域における渦の分布を評価した。実機流速一致条件の場合には、水試験と同様、コールドレグ配管壁からホットレグ配管に吸込まれる2本の渦を、気泡を伴う水中渦として同定した。この結果より、上部プレナム内で定常的に発生する液中渦を渦予測評価手法により同定できることを確認した。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:51.64(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Engineering design and control scenario for steady-state high-beta operation in national centralized tokamak

土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.23(Nuclear Science & Technology)

JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。

論文

Design study of national centralized tokamak facility for the demonstration of steady state high-$$beta$$ plasma operation

玉井 広史; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; 細金 延幸; 市村 真*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1676 - 1683, 2005/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:47.83(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置の設計研究をまとめた。装置の設計は、プラズマのアスペクト比と形状制御性に関して自由度を広く確保できることが求められている。これは、ITERと平行して研究を進めるとともに、定常高ベータプラズマ運転についての科学的なデータベースをDEMOへ提供する観点から重要である。この目標に合致するように、プラズマのアスペクト比と形状の自由度の確保について、これまで比較的困難であったダイバータ排気性能との両立が図られるように装置設計を行った。この装置設計に基づいて、閉じ込め,安定性,電流駆動,ダイバータプラズマ等の物理性能を評価し、主目的である定常高ベータプラズマを実現するための制御方法を検討した。

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