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論文

Physical properties of intergrowth compound Eu $_{2}$ CuZn $_{2}$ P $_{3}$

May, A. F.*; 田端千紘; Okamoto, Satoshi*; Ortiz, B. R.*; Christianson, A. D.*; Yan, J.*; 金子耕士; McGuire, M. A.*

Physical Review Materials (Internet), 9(2), p.024406_1 - 024406_13, 2025/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.9.024406

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

The physical properties of single crystalline Eu $_{2}$ CuZn $_{2}$ P $_{3}$ were inspected via thermodynamic, transport, and neutron diffraction measurements. Eu $_{2}$ CuZn $_{2}$ P $_{3}$ is composed of EuCuP and EuZn $_{2}$ P $_{2}$ motifs stacked in a one-to-one ratio. The magnetic response of Eu $_{2}$ CuZn $_{2}$ P $_{3}$ is similar to that of EuZn $_{2}$ P $_{2}$ in its A-type antiferromagnetic (semiconducting) form.

論文

ICRU Report 98, Stochastic nature of radiation interactions; Microdosimetry

Braby, L. A.*; Conte, V.*; Dingfelder, M.*; Goodhead, D. T.*; Pinsky, L. S.*; Rosenfeld, A. B.*; 佐藤達彦; Waker, A. J.*; Guatelli, S.*; Magrin, G.*; et al.

Journal of ICRU, 23(1), p.1 - 168, 2023/12

https://doi.org/10.1177/14736691231211380

マイクロドジメトリ分野で使われる物理量などの定義はICRUが1983年に発刊したレポートにまとめられているが、いくつか曖昧な点がある。本稿では、それら物理量の定義を明確にするとともに、マイクロドジメトリ分野における理論・実践・応用を包括的に解説する。

論文

Field-tuned quantum renormalization of spin dynamics in the honeycomb lattice Heisenberg antiferromagnet YbCl

Sala, G.*; Stone, M. B.*; Halsz, G. B.*; Lumsden, M. D.*; Fay, A, F,*; Pajerowski, D. M.*; 河村聖子; 金子耕士; Mazzone, D. G.*; Simutis, G.*; et al.

Communications Physics (Internet), 6, p.234_1 - 234_7, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s42005-023-01333-7

被引用回数：4 パーセンタイル：63.17(Physics, Multidisciplinary)

We demonstrate and elucidate quantum effects on the honeycomb lattice through comprehensive inelastic neutron scattering measurements of the prototype honeycomb lattice quantum magnet YbCl $_{3}$ as a function of applied magnetic field. Examining the spectrum above the saturation field where linear spin-wave theory is essentially exact, we accurately determine the dominant nearest-neighbor Heisenberg interaction. Below the saturation field, we reveal a field-dependent energy renormalization of the entire magnetic spectrum; the sharp spin-wave modes as well as the multimagnon continuum. This renormalization is a quantum effect that can be accurately captured by the first 1=S correction in nonlinear spin-wave theory. Furthermore, we find that the application of a magnetic field induces a qualitatively new sharp feature inside the multimagnon continuum; the lower edge of a specific two-magnon component; which is complementary to the previously observed Van Hove singularity and demonstrates that structures within the multimagnon continuum can occur over a wide experimental parameter space and can be used as an additional means of identifying quantum phenomena.

論文

Neutron resonance absorption imaging of simulated high-level radioactive waste in borosilicate glass

大場洋次郎; 元川竜平; 金子耕士; 永井崇之; 土川雄介; 篠原武尚; Parker, J. D.*; 岡本芳浩

Scientific Reports (Internet), 13, p.10071_1 - 10071_8, 2023/06

https://doi.org/10.1038/s41598-023-37157-2

被引用回数：2 パーセンタイル：49.11(Multidisciplinary Sciences)

The spatial distribution of constituent elements in borosilicate glasses containing simulated high-level radioactive liquid waste (HLLW) was investigated using neutron resonance absorption imaging. The resonance absorption dips of Rh, Pd, Na, Gd, Cs, and Sm were detected in the neutron transmission spectra of the glass samples. The neutron transmission images at the resonance energies of these elements provided the spatial distributions within the glass samples. Rh and Pd led sedimentation, while Gd, Sm, and Cs were uniformly dispersed. These results clearly show the potential of neutron resonance absorption imaging for characterizing borosilicate glasses.

論文

Improved mechanical properties of Co-free high-entropy Cantor alloy; A First-principles study

Lobzenko, I.; Wei, D.*; 板倉充洋; 椎原良典*; 都留智仁

Results in Materials (Internet), 17, p.100364_1 - 100364_7, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.rinma.2023.100364

ハイエントロピー合金(HEA)は、その優れた機械的・熱力学的特性から注目されている。最近の研究では、Coフリーの面心立方HEAは、原子力材料として重要な強度・延性を向上させる可能性があることが明らかになった。本研究では、第一原理計算を用いて、CoフリーHEAの機械的特性向上の基本的なメカニズムについて検討を行った。その結果、CoフリーHEAの局所格子歪みは、よく知られたCantor合金のそれよりも顕著であることを見いだした。また、CoフリーHEAの短距離秩序形成により、積層欠陥エネルギーが大きく変動していることがわかった。このように、CoフリーHEAでは著しい局所格子歪みと、低積層欠陥領域と高積層欠陥領域からなる不均一な固溶体状態が、強度・延性の向上に寄与していることがわかった。

論文

Si-addition contributes to overcoming the strength-ductility trade-off in high-entropy alloys

Wei, D.*; Gong, W.; 都留智仁; Lobzenko, I.; Li, X.*; Harjo, S.; 川崎卓郎; Do, H.-S.*; Bae, J. W.*; Wagner, C.*; et al.

International Journal of Plasticity, 159, p.103443_1 - 103443_18, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103443

被引用回数：102 パーセンタイル：99.77(Engineering, Mechanical)

Face-centered cubic single-phase high-entropy alloys (HEAs) containing multi-principal transition metals have attracted significant attention, exhibiting an unprecedented combination of strength and ductility owing to their low stacking fault energy (SFE) and large misfit parameter that creates severe local lattice distortion. Increasing both strength and ductility further is challenging. In the present study, we demonstrate via meticulous experiments that the CoCrFeNi HEA with the addition of the substitutional metalloid Si can retain a single-phase FCC structure while its yield strength (up to 65%), ultimate strength (up to 34%), and ductility (up to 15%) are simultaneously increased, owing to a synthetical effect of the enhanced solid solution strengthening and a reduced SFE. The dislocation behaviors and plastic deformation mechanisms were tuned by the addition of Si, which improves the strain hardening and tensile ductility. The present study provides new strategies for enhancing HEA performance by targeted metalloid additions.

論文

Gaps in topological magnon spectra; Intrinsic versus extrinsic effects

Do, S.-H.*; Paddison, J. A. M.*; Sala, G.*; Williams, T. J.*; 金子耕士; 桑原慶太郎*; May, A. F.*; Yan, J.*; McGuire, M. A.*; Stone, M. B.*; et al.

Physical Review B, 106(6), p.L060408_1 - L060408_6, 2022/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.L060408

被引用回数：16 パーセンタイル：81.88(Materials Science, Multidisciplinary)

For topological magnon spectra, determining and explaining the presence or absence of a gap at a magnon crossing point is a central issue. An inelastic neutron scattering study of a single crystals is a powerful experimental technique to investigate the spin dynamics and hence is widely employed to probe the magnetic excitation spectra of topological materials. However, when the neutron intensity rapidly disperses, such as near a crossing point for a Dirac magnon, the apparent spectrum is extremely sensitive to experimental conditions including sample mosaic, resolution, and integration range. Here we study a gapless Dirac magnon candidate CrCl $_{3}$ to show how the quantification of a gapless or gaped spectrum at the Dirac point is extremely sensitive to the integration range of data. Our work calls for a careful examination of reports of gaps in inelastic neutron scattering spectra to ensure that topological gaps are not misdiagnosed or overestimated due to experimental factors.

論文

Decay studies of new isomeric states in $^{255}$ No

Bronis, A.*; Heberger, F. P.*; Antalic, S.*; Andel, B.*; Ackermann, D.*; Heinz, S.*; Hofmann, S.*; Khuyagbaatar, J.*; Kindler, B.*; Kojouharov, I.*; et al.

Physical Review C, 106(1), p.014602_1 - 014602_12, 2022/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.014602

被引用回数：6 パーセンタイル：68.58(Physics, Nuclear)

The decay of excited states in $^{255}$ No was investigated by applying the evaporation-residue-conversion-electron correlation technique. Two new isomeric states were observed in $^{255}$ No together with the previously known one. Excitation energies of the isomeric states were estimated based on the energies of conversion electrons and rays from correlation chains. These results were in accord with theoretical calculations based on the mean-field models. A tentative decay scheme of isomeric states in $^{255}$ No is proposed, and their Nilsson configurations are discussed. The energy decrease of the 11/2 $^{-}$ [725] Nilsson level for heavy =153 isotones as a function of increasing proton number is confirmed.

論文

Transport model comparison studies of intermediate-energy heavy-ion collisions

Walter, H.*; Colonna, M.*; Cozma, D.*; Danielewicz, P.*; Ko, C. M.*; Kumar, R.*; 小野章*; Tsang, M. Y. B*; Xu, J.*; Zhang, Y.-X.*; et al.

Progress in Particle and Nuclear Physics, 125, p.103962_1 - 103962_90, 2022/07

https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2022.103962

被引用回数：84 パーセンタイル：95.20(Physics, Nuclear)

原子核-原子核衝突や原子核の状態方程式の研究において、反応計算モデルは重要なツールとなり、世界中で開発が進んでいる。本論文は、原子力機構のJQMD-2.0を含め、現在開発中の複数のコード開発者の協力により、これらコードを同じ条件で比較することで共通点や差異を明らかにしたプロジェクトTransport Model Evaluation Project (TMEP)を総括したものである。参加したコードはBoltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)法に基づく13のコードと、Quantum Molecular Dynamics (QMD)法に基づく12のコードであった。プロジェクトでは、Au原子核同士を衝突させてその終状態を観測する現実的な計算や、一辺が640nmの箱に核子を詰めて時間発展させる仮想的な計算を行った。その結果、BUU法コードとQMD法コードは計算原理が異なるため、計算の設定に関係なく系統的な差異が生じることが明らかになった。その一方で、同じ方法を採用するコード間の比較では、時間発展を細かく計算することでコード間の差は埋まっていき、一定の収束値を持つことが示された。この結果は今後開発される同分野のコードのベンチマークデータとして有用なものであるだけでなく、原子核基礎物理学の実験や理論研究の標準的な指針としても役に立つことが期待される。

論文

Plant system study of France-Japan common concept on Sodium-cooled Fast Reactor

加藤篤志; 山本智彦; 安藤将人; 近澤佳隆; 村上久友*; 大山一弘*; 金子文彰*; 日暮浩一*; Chanteclair, F.*; Chenaud, M.-S.*; et al.

EPJ Nuclear Sciences & Technologies (Internet), 8, p.11_1 - 11_10, 2022/06

AA2022-0103.pdf:3.02MB

https://doi.org/10.1051/epjn/2022006

本稿はナトリウム冷却炉のプラントシステムに採用する技術について、仏国のアストリッド炉等を基にして日仏の技術仕様共通化を検討し、共通プラントの構築に係る検討の成果をまとめている。特に地震条件の違いに対応した原子炉構造設計では、日本側で採用している高周波設計を日仏で共有し、適応を試みている。その他、蒸気発生器、崩壊熱除去システム、燃料取り扱いシステム、および格納容器の仕様共通化の検討を紹介する。

論文

Damped Dirac magnon in the metallic kagome antiferromagnet FeSn

Do, S.-H.*; 金子耕士; 梶本亮一; 蒲沢和也*; Stone, M. B.*; Lin, J. Y. Y.*; 伊藤晋一*; 益田隆嗣*; Samolyuk, G. D.*; Dagotto, E.*; et al.

Physical Review B, 105(18), p.L180403_1 - L180403_6, 2022/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.L180403

被引用回数：21 パーセンタイル：88.03(Materials Science, Multidisciplinary)

We report inelastic neutron scattering studies of the prototypical kagome magnetic metal FeSn. The spectra display well defined spin waves extending up to 120 meV. Above this energy, the spin waves become progressively broadened, reflecting interactions with the Stoner continuum. Using linear spin wave theory, we determine an effective spin Hamiltonian that explains the measured dispersion. This analysis indicates that the Dirac magnon at the K point occurs on the brink of a region where well defined spin waves become unobservable. Our results emphasize the influential role of itinerant carriers on the topological spin excitations of metallic kagome magnets.

論文

Abrupt change in electronic states under pressure in new compound EuPtAl

小泉尭嗣*; 本多史憲*; 佐藤芳樹*; Li, D.*; 青木大*; 芳賀芳範; 郷地順*; 長崎尚子*; 上床美也*; 金子良夫*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(4), p.043704_1 - 043704_5, 2022/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.043704

被引用回数：6 パーセンタイル：60.71(Physics, Multidisciplinary)

A new ternary europium compound EuPtAl is reported. It orders antiferromagnetically at 12.4 K. Application of hydrostatic pressure varies the transition temperature and the compound becomes non-magnetic above the critical pressure 9 GPa. The pressure-temperature phase diagram is indicative of a possible valence crossover at the critical pressure.

論文

Synergetic effect of Si addition on mechanical properties in face-centered-cubic high entropy alloys; A First-principles study

都留智仁; Lobzenko, I.; Wei, D.*

Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 30(2), p.024003_1 - 024003_11, 2022/03

https://doi.org/10.1088/1361-651X/ac455a

被引用回数：14 パーセンタイル：78.64(Materials Science, Multidisciplinary)

ハイエントロピー合金(HEA)は、その優れた力学特性で注目を集めてきた。我々の最近の実験研究で、Siを添加した面心立方構造(FCC)を持つHEAが、強度と延性の両方を改善する大きな可能性を秘めていることを示唆した。本研究では、第一原理計算に基づくモンテカルロシミュレーションと構造因子分析を用いて、マクロな力学特性に対するSi添加の影響を調査した。その結果、Siの添加により、局所的な格子歪みと積層欠陥エネルギー(SFE)が増加することが分かった。さらに、Si添加のHEAでは、SRO形成によりSFエネルギーが大きく変動することを示した。これは、低SFEおよび高SFE領域がマトリックスに不均質に分布している固溶体状態が形成されることを示唆している。Si添加のFCC-HEAのこの特有の機能により、Si添加合金では超微細な双晶が形成され、強度と延性の両方を向上させる主要な要因となることを明らかにした。

論文

Metalloid substitution elevates simultaneously the strength and ductility of face-centered-cubic high-entropy alloys

Wei, D.*; Wang, L.*; Zhang, Y.*; Gong, W.; 都留智仁; Lobzenko, I.; Jiang, J.*; Harjo, S.; 川崎卓郎; Bae, J. W.*; et al.

Acta Materialia, 225, p.117571_1 - 117571_16, 2022/02

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117571

被引用回数：95 パーセンタイル：99.66(Materials Science, Multidisciplinary)

Recently-developed high-entropy alloys (HEAs) containing multiple principal metallic elements have ex-tended the compositional space of solid solutions and the range of their mechanical properties. Here we show that the realm of possibilities can be further expanded through substituting the constituent metals with metalloids, which are desirable for tailoring strength/ductility because they have chemical interactions and atomic sizes distinctly different from the host metallic elements. Specifically, the metalloid substitution increases local lattice distortion and short-range chemical inhomogeneities to elevate strength, and in the meantime reduces the stacking fault energy to discourage dynamic recovery and encourage defect accumulation via partial-dislocation-mediated activities. These impart potent dislocation storage to improve the strain hardening capability, which is essential for sustaining large tensile elongation. As such, metalloid substitution into HEAs evades the normally expected strength-ductility trade-off, enabling an unusual synergy of high tensile strength and extraordinary ductility for these single-phase solid solutions.

論文

Formation of clusters in dilute neutron-rich matter

田中純貴*; Yang, Z.*; Typel, S.*; 足立智*; Bai, S.*; van Beek, P.*; Beaumel, D.*; 藤川祐輝*; Han, J.*; Heil, S.*; et al.

Science, 371(6526), p.260 - 264, 2021/01

https://doi.org/10.1126/science.abe4688

被引用回数：70 パーセンタイル：99.32(Multidisciplinary Sciences)

ノックアウト反応を用いることで、中性子過剰な錫同位体の核表面でのクラスター形成を実験的に確かめた。実験で得られた、質量数とともに単調に減少するノックアウト断面積は理論による予言と非常に良く一致し、クラスター形成率と中性子スキン厚との関係を示唆している。

論文

France-Japan synthesis concept on sodium-cooled fast reactor review of a joint collaborative work

Rodriguez, G.*; Varaine, F.*; Costes, L.*; Venard, C.*; Serre, F.*; Chanteclair, F.*; Chenaud, M.-S.*; Dechelette, F.*; Hourcade, E.*; Plancq, D.*; et al.

EPJ Nuclear Sciences & Technologies (Internet), 7, p.15_1 - 15_8, 2021/00

https://doi.org/10.1051/epjn/2021014

フランス(CEAおよびFRAMATOME)と日本(原子力機構、三菱重工業および三菱FBRシステムズ)は、ナトリウム冷却高速炉の概念に関する共通の技術的知見を確立するための研究開発協力を実施した。これは、フランス/日本の両方で利用し得る実現可能な共通の設計コンセプトを開発する方法について日仏共同で検討を進めたものである。本論文は、これらナトリウム冷却高速炉の設計コンセプトに関する共同設計検討の概要をまとめたものである。

論文

Review of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station debris endstate location in OECD/NEA preparatory study on analysis of fuel debris (PreADES) project

仲吉彬; Rempe, J. L.*; Barrachin, M.*; Bottomley, D.; Jacquemain, D.*; Journeau, C.*; Krasnov, V.; Lind, T.*; Lee, R.*; Marksberry, D.*; et al.

Nuclear Engineering and Design, 369, p.110857_1 - 110857_15, 2020/12

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110857

被引用回数：12 パーセンタイル：38.41(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所(1F)の各ユニットの燃料デブリの最終状態位置については、まだ多くは不明である。不確実性の低減に向けた最初のステップとして、OECD/NEAは、燃料デブリ分析予備的考察(PreADES)プロジェクトが立ち上げた。PreADESプロジェクトのタスク1の一環として、関連情報をレビューし、燃料デブリの状態の推定図の正確さを確認した。これは、将来の燃料デブリの分析を提案するための基礎となる。具体的にタスク1では2つのアクティビティを実施した。第一に、1Fでの廃止措置活動に資するTMI-2とチェルノブイリ原子力発電所4号機での重大事故の関連知識、プロトタイプ試験とホットセル試験の結果の知見を収集した。第二に、プラント情報とBSAFプロジェクトのシビアアクシデントコード分析からの関連知識が組み込まれている1F燃料デブリの原子炉内の状態に関する現状の推定図を見直した。この報告は、PreADESプロジェクトのタスク1の洞察に焦点を当て、1Fの将来の除染および廃止措置活動に情報を提供するだけでなく、シビアアクシデント研究、特にシビアアクシデントにより損傷した原子力サイトの長期管理に関する重要な視点を提供する。

論文

How different is the core of $^{25}$ F from $^{24}$ O $_{g.s.}$ ?

Tang, T. L.*; 上坂友洋*; 川瀬頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園昌伯*; 藤井俊彦*; 福田直樹*; 福永拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.212502

被引用回数：18 パーセンタイル：73.77(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核 $^{25}$ Fの構造が()反応で調査した。 $pi 0d_{5/2}$ 軌道の分光学的因子は1.00.3と大きいが、一方で残留核である $^{24}$ Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、 $^{25}$ Fのコア核 $^{24}$ Oは基底状態とは大きく異なり、 $^{24}$ Oの $0d_{5/2}$ 軌道に陽子がひとつ加わることで $^{24}$ Oと $^{25}$ Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Comparative analysis of water contamination of the Shagan river at the Semipalatinsk Test Site with heavy metals and artificial radionuclides

Gorlachev, I.*; Kharkin, P.*; Dyussembayeva, M.*; Lukashenko, S.*; Gluchshenko, G.*; Matiyenko, L.*; Zheltov, D.*; 北村哲浩; Khlebnikov, N.*

Journal of Environmental Radioactivity, 213, p.106110_1 - 106110_10, 2020/03

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106110

被引用回数：13 パーセンタイル：46.31(Environmental Sciences)

本研究は水爆で形成された原子湖を中腹に有する、セミパラチンスク核実験場内にある最長のシャガン川における水質の汚染状況を調査し、各種基準値を用いて比較解析したものである。Al, As, Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Rb, V, Zn, U, Fe, Li, Mn, Srについて水中濃度(g/l)を測定し、それぞれの元素のカザフスタンにおける最大許容濃度と比較することで、汚染度合いをマップ化した。その結果、U, Fe, Li, Mn, Srに高い値が見られた。そのうち、U, Li, Srは原子湖から数十kmはなれたところにピークを持つことが判った。さらにPu-239+234, Sr-90, H-3について放射性物質濃度(Bq/l)を測定し、カザフスタンにおける介入水準値と比較した結果、トリチウム濃度が原子湖から6kmに掛けて急激に高くなり、その起源は汚染した地下水であると推察した。

論文

Multi-step magnetic transitions in EuNiIn

池田修悟*; 金子耕士; 田中佑季*; 川崎卓郎; 花島隆泰*; 宗像孝司*; 中尾朗子*; 鬼柳亮嗣; 大原高志; 望月健生*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 89(1), p.014707_1 - 014707_7, 2020/01

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.014707

被引用回数：2 パーセンタイル：18.11(Physics, Multidisciplinary)

Magnetism in EuNiIn has been studied by specific heat, magnetic susceptibility, magnetization, $^{151}$ Eu Mssbauer spectroscopy, and neutron diffraction experiments. The specific heat shows two magnetic transitions at $T_{rm N1}$ and $T_{rm N2}$ at zero magnetic field. An antiferromagnetic ground state of EuNiIn has a uniaxial magnetic anisotropy along the b-axis, revealed by the magnetic susceptibility and the Mssbauer spectroscopy. Single crystal neutron diffraction experiments clarify that this antiferromagnetic structure in the ground state is characterized by the commensurate propagation vector = (1/2, 1/2, 1/2) which reveals no distinct anomaly at $T_{rm N2}$ . The magnetization curve along the b-axis at 2 K shows four successive magnetic field-induced transitions up to 50 kOe and, reaches 7 ${mu}_{rm B}$ /f.u. above 190 kOe, The magnetic phase diagram in EuNiIn has unique characteristics with five magnetic states in low magnetic field.