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論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Experimental and theoretical studies on oxidation of Cu-Au alloy surfaces; Effect of bulk Au concentration

岡田 美智雄*; 津田 泰孝*; 岡 耕平*; 小島 一希*; Di$~n$o, W. A.*; 吉越 章隆; 笠井 秀明*

Scientific Reports (Internet), 6, p.31101_1 - 31101_8, 2016/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:63.27(Multidisciplinary Sciences)

超熱酸素分子ビームを使ったCu$$_{3}$$Au(111), CuAu(111)およびAu$$_{3}$$Cu(111)などのCu-Au合金表面酸化に関する実験および理論研究の結果を報告する。清浄(111)表面に対応する最表面層がAu偏析によって形成された。これが、バルク中へのさらなる酸化を抑制層として機能する。保護層中のAu濃度が高いほど、保護特性は優れていた。Cu-Au合金3種類のうちAu$$_{3}$$Cu(111)が超熱酸素分子ビームの場合も含めて解離吸着に対して安定であった。以上の保護特性が300K以上の酸化に対して崩壊することを見出した。

論文

Formation of NaCl-type monodeuteride LaD by the disproportionation reaction of LaD$$_{2}$$

町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

Physical Review Letters, 108(20), p.205501_1 - 205501_5, 2012/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:58.4(Physics, Multidisciplinary)

希土類金属水素化物ではH/M=2及び3の化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属格子がfcc構造でその四面体(T)サイトを水素が占有している。八面体(O)サイトも水素が占有すると3水素化物となる。これまでにLaH$$_{2.3}$$が高圧下、約11GPaで水素の高濃度相と低濃度相へ相分離することを放射光X線回折によって示した。今回実施したLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験から、相分離の生成物としてNaCl型構造の一重水素化物LaDが形成されることを初めて観測した。第一原理計算及び格子ダイナミクス計算からも高圧下でLaDが形成されることが示された。このNaCl型構造のLaHの発見は水素-金属間相互作用の水素占有サイト依存性の研究の足がかりとなる。

論文

Voltage holding study of 1 MeV accelerator for ITER neutral beam injector

谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 小島 有志; et al.

Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02B121_1 - 02B121_3, 2012/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:51.68(Instruments & Instrumentation)

原子力機構では、ITER NBIで要求される1MeV, 200A/m$$^{2}$$の負イオン加速実証のため、MeV級加速器の開発を行っている。このような高パワー加速実現のためには、加速器の耐電圧向上が一つの鍵となる。本研究では、MeV級加速器の耐電圧特性試験で得られた知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、耐電圧改善のための改造を行った。その結果、真空中での1MV保持に成功した。さらに、磁場や空間電荷反発により偏向するビーム軌道を電子抑制電極の孔ずれにより補正した結果、ビームの電極への衝突が抑制され、ビーム電流が増加するとともにビーム加速時の耐電圧が向上した。これらの加速器改良により、負イオンビームのエネルギー,電流はITER要求値にほぼ相当する980keV, 185A/m$$^{2}$$まで増加した。

論文

Improvement of voltage holding and high current beam acceleration by MeV accelerator for ITER NB

谷口 正樹; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 土田 一輝; 小島 有志; et al.

AIP Conference Proceedings 1390, p.449 - 456, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:54.73

原子力機構では、ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)用として多孔多段型負イオン加速器(MeV級加速器)の開発を行っている。現在までに、MeV級加速器では796keV, 140A/m$$^{2}$$の負イオン加速に成功したが、ITER要求値である1MeV, 200A/m$$^{2}$$の負イオン加速達成には加速器の耐電圧性能改善が不可欠である。JT-60用加速器やMeV級加速器においてさまざまな加速器体系で実施した耐電圧試験の結果、実機の保持電圧は電極支持枠部の段差や角部における電界集中により、加速器の設計に用いた理想的電極での試験結果より50%低下することが明らかとなった。これらの知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、電界集中を抑制するための改造を行った。その結果、真空下での保持可能電圧は835kVから1MVに向上し、加速された負イオンの電圧,電流は879keV, 157A/m$$^{2}$$に増加した。

報告書

風洞及び野外拡散試験から求めた放出源有効高さ

林 隆; 茅野 政道; 山澤 弘実; 永井 晴康; 森内 茂*; 石川 裕彦*; 安達 隆史*; 小島 啓美*; 岡野 博*; 小田川 文明*; et al.

JAERI-Tech 2001-034, 137 Pages, 2001/06

JAERI-Tech-2001-034.pdf:7.4MB

基本拡散式(ガウスプルーム式)を用いて、風上平地から放出され筑波山塊に移流拡散したガス濃度を計算するために、放出源の有効高さを野外拡散試験と風洞試験から求めた。この放出源有効高さを用いて行う濃度計算の評価法の妥当性について検討した。

口頭

シロイヌナズナの新規Cd高感受性変異体${it cds1}$の解析

中村 敦子*; 市川 和樹*; 小島 和明*; 大野 豊; 小林 泰彦; 田中 重雄*; 坂田 洋一*

no journal, , 

カドミウム(Cd)は強い毒性を有する重金属で、Cd汚染土壌の浄化にあたり、植物の環境浄化能が注目されている。植物のCd無毒化機構として、グルタチオン(GSH)から合成されるファイトケラチン(PC)が知られている。本研究では、植物における新たなCd耐性機構を解明することを目的とし、カーボンイオンビーム照射により得た変異体のスクリーニングを行い、シロイヌナズナのCd高感受性変異体(${it Cd sensitive mutant 1; cds1}$)を単離した。これまでに、${it cds1}$変異体はCd以外にも、水銀(Hg),亜鉛(Zn)に対し野生型よりも高感受性を示すことが明らかとなっている。また遺伝学的解析及び阻害剤実験から、${it cds1}$変異体の原因遺伝子はPC合成酵素とは異なることが示唆されている。今回、${it cds1}$変異体の地上部のCd含有量を測定した結果、野生型と有意な差がないことが判明し、cds1変異体の根から地上部へのCd輸送能には異常がないことが示された。またマッピングにより${it cds1}$変異体の原因遺伝子は、第4染色体下腕の約300kbp領域に存在することが示唆された。この領域に含まれる遺伝子の1つは、プロモーター領域に大きな欠損があることが明らかとなった。

口頭

ハイブリッド・ファイバー・コンクリートの若材齢における直接引張強度に及ぼす乾燥の影響

小島 一樹

no journal, , 

RC造建築物は、乾燥収縮に伴って持続的な拘束作用に起因した収縮ひび割れが生じやすく、収縮ひび割れ制御への社会的関心は高まっている。そのひび割れ低減方法の1つに繊維補強手法があるが、不明な点が多い。本研究は、収縮ひび割れ抵抗性に優れるハイブリッド・ファイバー・コンクリート(HFC)を用いて、各種乾燥環境下における若材齢の直接引張強度を実験検討し、繊維補強効果や強度発現による強度向上と乾燥影響による強度低下の関係を、関数モデル化して定量化した。

口頭

Neutron diffraction study of pressure-induced phase separation of LaD$$_{2}$$

青木 勝敏; 町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 小松 一生*; 有馬 寛; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

LaD$$_{2}$$がLa金属格子中の重水素原子の再配置を伴って相分離することを中性子回折実験により見いだした。重水素原子はLaD$$_{2}$$ではfcc金属格子の四面体サイトを占めているが、11GPaの圧力下で八面体サイトに移動してLaDとLaD$$_{3}$$が形成される。NaCl-型一水素化物は遷移金属では観測されているが、希土類金属で形成が確認されたのは初めてである。第一原理計算はLaH$$_{2}$$がLaHとLaH$$_{3}$$に10GPaで相分離することが示された。実験と極めて良い一致である。生成エンタルピー計算からLaH$$_{3}$$の体積減少が相分離を駆動していることがわかった。また、格子振動計算から相分離の機構の詳細が明らかにされた。

口頭

Phase separation with inter-site deuteron transfer in LaD$$_{2}$$

青木 勝敏; 町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 小松 一生*; 有馬 寛; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

LaD$$_{2}$$がLa金属格子中の重水素原子の再配置を伴って相分離することを放射光X線回折と中性子回折実験により見いだした。放射光実験はSPring-8、ビームライン22XUを中性子実験はJ-PARCの全散乱装置NOVAを用いて実施した。重水素原子はLaD$$_{2}$$ではfcc金属格子の四面体サイトを占めているが、11GPaの圧力下で八面体サイトに移動してLaDとLaD$$_{3}$$が形成される。NaCl-型一水素化物は遷移金属では観測されているが、希土類金属で形成が確認されたのは初めてである。第一原理計算はLaH$$_{2}$$がLaHとLaH$$_{3}$$に10GPaで相分離することが示された。実験と極めて良い一致である。生成エンタルピー計算からLaH$$_{3}$$の体積減少が相分離を駆動していることがわかった。また、格子振動計算から相分離の機構の詳細が明らかにされた。

口頭

Formation of NaCl-type mono-deuteride in La-D system at high pressure

町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

高圧下においてNaCl型ランタン1重水素化物LaDが形成されることを中性子回折によって観測した。NaCl型水素化物はアルカリ金属水素化物や遷移金属水素化物で形成されるが、希土類金属水素化物では常圧で存在しない。ランタン1重水素化物は2重水素化物の圧力誘起相分離の結果として形成される。本研究により、希土類金属はfcc金属格子で1, 2, 3水素化物という3つの化学量論比組成の水素化物を形成することができるということが明らかになった。2種類ある格子間サイト(四面体サイト,八面体サイト)のうち、八面体サイトのみを占有している1水素化物、四面体サイトだけ占有の2水素化物、すべての格子間サイトを占有している3水素化物という異なる3つの状態を同じ金属格子構造で実現できたことは、占有サイトの違いによる水素-金属結合状態の変化を知るうえで重要な結果である。

口頭

X-ray and neutron diffraction studies of pressure-induced phase separation of LaD$$_2$$

町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

希土類金属水素化物は2水素化物と3水素化物という化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属的であり3水素化物になると絶縁体になるため、格子間に侵入した水素が構造や電子状態(物性)の変化を誘起すると考えられている。したがって占有サイトの違いによる水素-金属結合状態の変化が観測できると期待される。ランタン2水素化物において圧力による格子圧縮によりユニットセル体積が約17%異なる二相に相分離を起こすことを観測した。この二相は水素量の異なる相であると推測され、圧力によってサイト間の水素の移動が生じたことになる。特に低濃度相についてはその水素占有サイトや占有率が不明であったが、われわれはランタン2重水素化物において高圧下中性子回折実験を実施した結果、NaCl型ランタン1重水素化物LaDが形成されること明らかにした。1水素化物は希土類金属水素化物では初めて発見されたものである。

口頭

Pressure-induced phase separation with intersite hydrogen transfer in rare-earth metal hydrides

青木 勝敏; 町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 小松 一生*; 有馬 寛; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

LaD$$_{2}$$がLa金属格子中の重水素原子の再配置を伴って相分離することを放射光X線回折と中性子回折実験により見いだした。放射光実験はSPring-8、ビームライン22XUを中性子実験はJ-PARCの全散乱装置NOVAを用いて実施した。重水素原子はLaD$$_{2}$$ではfcc金属格子の四面体サイトを占めているが、11GPaの圧力下で八面体サイトに移動してLaDとLaD$$_{3}$$が形成される。NaCl-型一水素化物は遷移金属では観測されているが、希土類金属で形成が確認されたのは初めてである。第一原理計算はLaH$$_{2}$$がLaHとLaH$$_{3}$$に10GPaで相分離することが示された。生成エンタルピー計算からLaH$$_{3}$$の体積減少が相分離を駆動していることがわかった。

口頭

Tetragonal distortion and successive disproportionation reaction of fcc lanthanum dihydride under high pressure

町田 晃彦; 服部 高典; 本田 充紀*; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

希土類金属2水素化物は蛍石(CsF$$_2$$)型構造を持ち、水素原子は理想的にはfcc格子を組む金属が作る四面体サイトに位置している。これまでに高圧下放射光X線回折や赤外分光測定によってLaH$$_2$$が高圧下で水素濃度の高い相と低い相の2相に分解することが明らかにされている。この分解前の状態においてfcc金属格子がわずかに歪んだ正方格子となることを発見した。LaH$$_{2+delta}$$においては八面体サイトに侵入した水素が秩序化することで正方格子になると考えられている。したがって、高圧下で観測されたLaH$$_2$$の正方格子への転移や分解反応は四面体サイトから八面体サイトへの水素の格子間移動によるものと考えられる。そこでわれわれはJ-PARC物質・生命科学実験施設においてLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験を実施し、高圧下における水素の位置や占有率の変化を調べた。

口頭

Formation of NaCl-type lanthanum monodeuteride under high pressure

町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

希土類金属水素化物ではH/M=2, 3の化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属格子がfcc構造でその四面体(T)サイトを水素が占有している。八面体(O)サイトも水素が占有すると3水素化物となる。これまでにLaH$$_2$$が高圧下、約11GPaで水素の高濃度相と低濃度相へ相分離することを放射光X線回折によって示した。J-PARC物質・生命科学実験施設のBL21に設置された大強度全散乱装置NOVAでLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験を実施したところ、11GPa以上で低濃度相に由来する回折線を観測した。その結果、相分離によって形成される低濃度相はfcc金属格子のOサイトをDが占有している1重水素化物であることが明らかになった。希土類金属で一水素化物の形成を確認したのは初めてのことである。

口頭

打設後20年以上経過した重量コンクリートの経年変化に関する考察

藤田 将輝; 小島 一樹; 橋村 宏彦; 瓜生 満; 小田川 雅信*; 前中 敏信*

no journal, , 

原子力施設の建築物に要求される機能を長期間にわたって維持管理するためには、経年的な変化特性を適切に把握することが重要となる。また、遮蔽機能が要求される部位に、密度の大きい重量コンクリートを採用することがある。骨材に鉄鉱石を用いた重量コンクリートは、鉄筋探査が困難であることや、補修部の重量骨材の入手が困難な状況を鑑みると、コア供試体採取が容易に実施できない。そのような中、日本原子力研究開発機構が所有する茨城県那珂郡東海村に建設された原子力施設にて、打設後20年以上経過した普通コンクリートと、密度が3.8程度の重量コンクリートを対象に、経年変化確認のためのコア供試体採取による試験を実施した。本稿では、経年変化の確認結果と共に、圧縮強度と静弾性係数に着目し、材齢が20年以上経過した構造体コンクリート特性の推定結果について報告する。

口頭

重量コンクリート強度に関する実験的検討,1; 目的および実験概要

小島 一樹; 小嶋 慶大; 藤田 将輝; 橋村 宏彦; 高治 一彦*; 前中 敏信*

no journal, , 

原子力施設において、遮蔽機能が要求される部位に密度が大きい重量コンクリートが打設されている箇所がある。重量コンクリートは骨材として鉄鉱石等が用いられることが一般的で、健全性評価等に用いるコンクリートのコアサンプリング時の鉄筋探査が困難であり、鉄筋を切断する等の躯体への影響が懸念される。このため、重量コンクリートの健全性を評価する手法として、躯体への影響が少ない非破壊や微破壊による手法の確立が望まれている。その中で、微破壊試験の1つである小径コアについて、普通コンクリートに比べ、重量コンクリートのデータは少ない。また、重量コンクリートの場合、削孔時に骨材(鉄鉱石等)の振動等によってモルタルとの界面が損傷を受け、強度が低下する可能性も考えられる。そこで、重量コンクリートのコア強度データ拡充を目的とし、コア径、トルク及び削孔速度をパラメータとしてコアサンプリングを行い、圧縮試験によりその影響を把握した。(その1)ではコアサンプリング結果を報告する。

口頭

重量コンクリート強度に関する実験的検討,2; 強度評価

小島 一樹; 藤田 将輝; 中西 龍二; 瓜生 満; 高治 一彦*; 前中 敏信*

no journal, , 

原子力施設において、遮蔽機能が要求される部位に密度が大きい重量コンクリートが打設されている箇所がある。重量コンクリートは骨材として鉄鉱石等が用いられることが一般的で、健全性評価等に用いるコンクリートのコアサンプリング時の鉄筋探査が困難であり、鉄筋を切断する等の躯体への影響が懸念される。このため、重量コンクリートの健全性を評価する手法として、躯体への影響が少ない非破壊や微破壊による手法の確立が望まれている。その中で、微破壊試験の1つである小径コアについて、普通コンクリートに比べ、重量コンクリートのデータは少ない。また、重量コンクリートの場合、削孔時に骨材(鉄鉱石等)の振動等によってモルタルとの界面が損傷を受け、強度が低下する可能性も考えられる。そこで、重量コンクリートのコア強度データ拡充を目的とし、コア径、トルク及び削孔速度をパラメータとしてコアサンプリングを行い、圧縮試験によりその影響を把握した。(その2)では、トルク一定で採取したコア供試体の圧縮強度および弾性係数について考察を報告する。

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