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報告書

軟X線領域のXAFS測定による模擬廃棄物ガラスの構造評価(共同研究)

永井 崇之; 岡本 芳浩; 山岸 弘奈*; 太田 俊明*; 小島 一男*; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*

JAEA-Research 2020-009, 48 Pages, 2020/09

JAEA-Research-2020-009.pdf:4.67MB

廃棄物ガラス中のガラス成分や廃棄物成分の局所構造は、その廃棄物ガラスの化学組成によって変化する。本研究では原料ガラスや模擬廃棄物ガラス試料を作製し、軟X線領域のXAFS測定によりホウ素(B),酸素(O)及び廃棄物成分のセリウム(Ce)やセシウム(Cs)等の化学的状態及び局所構造を評価した。化学組成や原料ガラス形態等が異なるガラス試料を対象に、BのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、Na$$_{2}$$O濃度が高くなるとB-Oの4配位sp$$^{3}$$構造(BO$$_{4}$$)の存在比が高まる傾向を確認した。また、OのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、OのK吸収端スペクトルで観察されるプリエッジの高さは、試料中のFe濃度に依存することを確認した。長期化学的耐久性を評価した浸出試験前後のガラス試料表面を対象に、BのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、浸出試験後に試料表面のB-Oの4配位sp$$^{3}$$構造(BO$$_{4}$$)の存在比が高まる傾向を確認した。また、CeやCsのM吸収端等のXANESスペクトルを測定した結果、表層に存在するCeは浸出試験により酸化され、表層のCsの多くが浸出試験後に失われていることを確認した。また、XAFS測定に供したガラス試料の状態をラマン分光測定で確認した結果、原料ガラス形態や作製方法によって同様な化学組成であってもラマンスペクトルが異なることを確認した。

論文

Kinetic inductance neutron detector operated at near critical temperature

Vu, TheDang; 西村 和真*; 宍戸 寛明*; 原田 正英; 及川 健一; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; 奥 隆之; 曽山 和彦; 相澤 一也; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1590, p.012036_1 - 012036_9, 2020/07

Our CB-KID neutron imager detects high spatial resolution neutrons transmission images by using a delay-line technique. We found that the number of events was remarkably increased with increasing the detector temperature until close to the critical temperature Tc. We investigated the properties of CB-KID at near Tc. We observed systematic changes of neutron signals as a function of the detector temperature from 4 K to Tc. The simulations modeled the sequential physical processes for $$^{10}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li reactions and energy deposition by particles within CB-KID, including neutrons, $$^{4}$$He particles, $$^{7}$$Li particles, photon and electron transport.

論文

Temperature dependent characteristics of neutron signals from a current-biased Nb nanowire detector with $$^{10}$$B converter

Vu, TheDang; 飯澤 侑貴*; 西村 和真*; 宍戸 寛明*; 小嶋 健児*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; 奥 隆之; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1293, p.012051_1 - 012051_9, 2019/10

We succeeded in designed and fabricated a neutron detector by using a superconducting current-biased kinetic inductance detector (CB-KID), which is constructed by two perpendicular Nb-based superconducting meander-lines and an enriched $$^{10}$$B neutron conversion layer. We rebuilt completely a neutron image of a $$^{10}$$B dot array contain in the stainless-steel mesh. To improve the resolution of neutron images, the characteristics of a superconducting neutron detector have been studied carefully. In this study, we present the dependence of neutron signals in the temperature of detector. We found that when the temperature of a neutron detector is as close as the critical temperature of superconductivity, the intensity of signal increase as a function of temperature. We consider that the ratio of noise and signal is decrease which is very useful to improve the resolution of neutron images.

論文

Excitation functions for production of Rf isotopes in the $$^{248}$$Cm + $$^{18}$$O reaction

村上 昌史*; 後藤 真一*; 村山 裕史*; 小嶋 貴幸*; 工藤 久昭*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 工藤 祐生*; 住田 貴之*; et al.

Physical Review C, 88(2), p.024618_1 - 024618_8, 2013/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:38.79(Physics, Nuclear)

$$^{248}$$Cm+$$^{18}$$O反応で生成するラザホージウム同位体$$^{260}$$Rf, $$^{261a}$$Rfおよび$$^{262}$$Rfの励起関数を、エネルギー88.2-101.3MeVの範囲で気体充填反跳分離装置を用いて測定した。特に数秒の半減期をもつ自発核分裂成分の励起関数に注目した。これまで、この生成反応に伴う自発核分裂は$$^{261b}$$Rfおよび$$^{262}$$Rfの核異性体の崩壊によるものと考えられてきたが、励起関数の比較により、$$^{261b}$$Rfの崩壊にのみ関連する事象であることを明らかにし、その崩壊様式を決定した。

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:9 パーセンタイル:42.2(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

Electronic structure of lithium amide

鎌倉 望; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 坪田 雅己*; Paik, B.*; 市川 貴之*; 小島 由継*; 室 隆桂之*; 加藤 有香子*; et al.

Physical Review B, 83(3), p.033103_1 - 033103_4, 2011/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:70.89(Materials Science, Multidisciplinary)

高容量水素貯蔵材料として期待されている軽元素系水素化物であるリチウムアミドの電子構造についてN 1$$s$$軟X線発光,吸収分光により研究を行った。発光スペクトルの価電子帯上端と吸収スペクトルの伝導帯下端との間には絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが観測されている。発光スペクトルによって得られた価電子帯は鋭い3ピークが価電子帯上端から約8eVまでのエネルギー範囲に分布している。バンド計算との比較から発光スペクトルの高結合エネルギー側のピークは水素との混成状態によるものであることがわかる。この状態についてはバンド計算よりも高結合エネルギー側に位置しているが、軟X線発光,吸収分光により得られたリチウムアミドの電子構造はバンド計算とほぼ一致することが明らかとなった。

論文

Observation of ion cyclotron emission owing to DD fusion product H ions in JT-60U

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.S2067_1 - S2067_4, 2010/12

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

論文

第13回若手科学者によるプラズマ研究会

小島 有志; 小林 貴之; 戸張 博之

プラズマ・核融合学会誌, 86(5), P. 297, 2010/05

2010年3月10日$$sim$$3月12日に第13回「若手科学者によるプラズマ研究会」(日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・先進プラズマ研究開発ユニット・トカマクシステム技術開発ユニット主催)を開催した。将来の核融合研究を担う若手科学者達が集まり、研究の方向性や他分野への広がりについて"昼夜を問わず"活発な議論を行う伝統が脈々と受け継がれてきた本研究会は今年で13回を数える。今回の主題は"プラズマ加熱・制御技術の進展と展望"とし、おもに加熱装置の開発やその要素研究及び、プラズマ加熱・制御実験に携わる若手科学者等が合計52名(原子力機構18名を含む)参加した。口頭発表は、6件のオーバービュー講演と23件の一般講演で幅広い分野に渡り行われた。各発表者には口頭発表とポスター発表の両方をお願いし、詳細な議論やお互いの意見交換は最終日のポスター発表でも続いた。また、最終日にはITER-ECH用ジャイロトロン及びITER遠隔保守ロボット施設,JT-60中央制御室を見学した。

論文

IFMIF/EVEDA原型加速器の進捗状況

神藤 勝啓; Vermare, C.*; 浅原 浩雄; 杉本 昌義; Garin, P.*; 前原 直; 高橋 博樹; 榊 泰直; 小島 敏行; 大平 茂; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.668 - 670, 2010/03

国際核融合材料照射施設(IFMIF)に関する工学実証及び工学設計活動(EVEDA)における原型加速器の2008年度の進捗について報告する。原型加速器のすべての加速器機器は、それぞれ設計が始まり、製作や個別試験についての計画を策定し、設計パラメータを決めてきた。個々の機器の進捗を分析し、IFMIF加速器の工学実証の計画を検討した結果、事業期間を2014年まで延長することが提案され、BA運営委員会で承認された。本発表では、各加速器機器の設計状況、欧州と日本が担当している加速器機器群と、日本が担当している六ヶ所村のIFMIF/EVEDA開発試験棟建屋のインターフェイスや現在までに提案されている工学実証試験での運転計画を報告する。

論文

Effect of hydrogenation on the electronic state of metallic La hydrides probed by X-ray absorption sectroscopy at the La $$L$$-edges

石松 直樹*; 笹田 良平*; 圓山 裕*; 市川 貴之*; 宮岡 裕樹*; 木村 通*; 坪田 雅己*; 小島 由継*; 圓谷 貴夫*; 小口 多美夫*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012070_1 - 012070_4, 2009/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:39.15

金属ランタン水素化物LaH$$_x$$のランタン$$L$$吸収端のXANES測定を実施し、水素化に伴うランタン$$5d$$$$6p$$の電子状態変化を調べた。水素量の増加によって、$$x$$$$>$$2でランタン$$L_{2,3}$$吸収端のホワイトラインの強度の増加が観測された。これは八面体サイトに水素が侵入したことによってランタン5$$d$$のホールが増加したことに起因すると考えられる。一方で、ランタン$$L_1$$吸収端の肩構造は水素量が0から2へ増加すると消失する。これは四面体サイトに侵入した水素によって$$p$$-$$d$$混成が弱められたためであると考えられる。

論文

Soft-X-ray high-resolution photoemission study on the valence transitions in YbInCu$$_{4}$$

佐藤 仁*; 吉河 訓太*; 平岡 耕一*; 有田 将司*; 藤本 浩二*; 小島 健一*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; 関山 明*; 菅 滋正*; et al.

Physical Review B, 69(16), p.165101_1 - 165101_6, 2004/04

 被引用回数:30 パーセンタイル:21.95(Materials Science, Multidisciplinary)

YbInCu$$_{4}$$の価電子帯の電子状態を励起エネルギー800eVを用いた高分解能光電子分光によって調べた。測定温度を50Kから40Kに下げると、42Kの価数転移に伴い、Yb$$^{2+}$$成分は著しく強度が増加し、一方Yb$$^{3+}$$成分の強度は減少した。Ybイオンの価数はこの光電子スペクトルから直接導出され、100Kにおいて約2.81であり、50Kまで徐々に減少し、40Kにおいて約2.68へ急激に変化した。これらの値は、これまでに報告されている検出深さの短い実験と比べて大きく、YbInCu$$_{4}$$の準表面状態の存在を示唆する。また、測定温度を50Kから40Kに下げると、Yb$$^{3+}$$成分の多重項構造が50meV程度高結合エネルギーに移動することが観測された。これは、Ybの4f準位に電子を加えるためのエネルギーの増加を反映していると考えられ、価数転移現象とよく対応する。

報告書

高温工学試験研究炉の燃料体からの$$gamma$$線測定; 方法と結果

藤本 望; 野尻 直喜; 高田 英治*; 山下 清信; 菊地 孝行; 中川 繁昭; 小嶋 崇夫; 梅田 政幸; 星野 修; 金田 誠*; et al.

JAERI-Tech 2001-002, 64 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2001-002.pdf:3.64MB

HTTRの炉心内の情報を得ることを目的として、炉心から燃料体を取り出し再装荷する過程での燃料体からの$$gamma$$線の測定を行った。測定は、燃料体が通過する床上ドアバルブに設置したGM管及びCZT半導体検出器と、スタンドパイプ室に設置したエリアモニタで行い、炉内のウラン濃縮度配分の対称性を考慮して4カラムの燃料体計20体について行った。測定の結果GM管及びCZT検出器による測定では、各カラムでの軸方向の相対分布は解析とほぼ一致したが、炉心上部では解析値が高く、炉心下部では低くなった。エリアモニタによる測定でも軸方向の分布を測定することができた。さらにカラム間の比較も行った。今後は測定結果について詳細な解析・評価を行い、炉内出力密度分布等の評価精度の向上に役立てる予定である。

口頭

GAMMA10及びJT-60Uにおける非等方速度分布に起因する波動の自発励起

市村 真*; 山口 裕資*; 佐藤 翔一*; 片野 誠*; 大内 敏昭*; 室 大志*; 関原 悠介*; 村上 達也*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

no journal, , 

中性粒子入射や高周波により加熱されたイオン、また、核融合反応生成イオンの存在によるプラズマ中の速度空間非等方分布に起因する自発励起波動について、詳細な解析と各種磁場閉じ込め装置において観測される波動を比較し、その物理機構を明らかとして、高エネルギーイオン閉じ込めの改善等に貢献することを目的としている。今回、新たに核融合反応プロトンによるICEを初めて同定したこと、また、詳細なトロイダル方向波数の計測から核融合反応生成ヘリウム3イオンとトリトンに起因するICEが異なる波動励起であることを実験的に明らかにしたことを報告する。また、GAMMA10装置で観測されるアルベンイオンサイクロトロン波動との共通点議論することを考え、周辺部におけるトリトンの非等方速度分布形成をEPOCコードを用いて評価した。

口頭

IFMIF/EVEDA開発試験棟の工事進捗状況

久保 隆司; 前原 直; 大平 茂; 高橋 博樹; 米本 和浩; 小島 敏行; 菊地 孝行; 榊 泰直; 木村 晴行; 奥村 義和; et al.

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)での工学実証及び工学設計活動(EVEDA)における原型加速器の実証施設であるIFMFI/EVEDA開発試験棟は、日欧国際協力である幅広いアプローチ活動(BA)の一環として、青森県六ヶ所村にある国際核融合エネルギー研究センター敷地内で建設中である。本建家の実施設計は平成19年度に行われ、平成20年3月に着工した。建家の規模は、東西58m,南北37m,最高高さ10.95m,延床面積2019.5m$$^{2}$$の鉄骨造平屋建てである。建家内の配置は、中央に加速器室があり、その南側に空調,排気,加速器冷却水の各機械室,北側に高周波源関係の機械室となっている。加速器室の内空は、東西41.5m,南北8m,高さ7mであり、周囲を1.5m厚さのコンクリートで構成されている。工事は、平成20年12月までに基礎及び加速器室ピットを含む地下躯体の構築を完了し、平成21年3月の工事再開後、5月末に加速器室が構築された。その後鉄骨組立及び機械室等の床コンクリート打設を行い、現在屋根工事を行っている。今後外装,内装,設備工事を行い、平成22年1月からの設備関係の試験調整を経て、平成22年3月に竣工する予定である。本報告では、建設工事の進捗状況を報告するとともに、遮蔽及び機器配置の特徴について報告する。

口頭

JT-60UにおけるD-D反応生成プロトンに起因するICEの研究

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

no journal, , 

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

口頭

Spontaneously excited waves in the ion cyclotron range of frequency on fusion devices

市村 真*; 山口 裕資*; 佐藤 翔一*; 森山 伸一; 小林 貴之; 小島 有志

no journal, , 

核融合プラズマで観測されるイオンサイクロトロン周波数帯の自発励起波動についてレビューする。タンデムミラー装置におけるAIC波動,JT-60U装置におけるイオンサイクロトロン放射(ICE)の実験結果をまとめるとともにより一般的に宇宙プラズマで観測されるICRF領域の波動との比較も議論する。

口頭

IFMIF/EVEDA加速器系に関する日本側タスクの現状

神藤 勝啓; 大平 茂; 菊地 孝行; 久保 隆司; 米本 和浩; 粕谷 研一; 前原 直; 高橋 博樹; 小島 敏行; 堤 和昌; et al.

no journal, , 

IFMIF/EVEDA事業の加速器系の日本側タスクの現状及び今後の予定を報告する。2010年3月に原型加速器のビーム試験を行うIFMIF/EVEDA開発試験棟が竣工した。今後2年間で、原型加速器を駆動するための電源設備,2次冷却水循環設備の設置や、ビームダンプ周辺の局所補助遮蔽壁などを設置し、2012年より加速器機器の搬入及び上流側より段階的にビーム試験を行う予定である。軸長9.8mのRFQの中央部に直径90mmの8つのポートからRFパワーを供給するためのRFカプラーの開発では、これまでに4-1/16インチと6-1/8インチの2種類のRF真空窓,同軸管を介したループアンテナによるRFカプラーの設計を行った。テストベンチを製作し、検証試験の結果によって採用するRF真空窓のサイズの選定を行う予定である。加速器制御では、人員保護システムや機器保護システム,タイミングシステムは、特に高い信頼性が求められる。これらのシステムはテストベンチを製作して試験を進めてきた。今冬よりCEAでの入射器のビーム試験でそれらのシステムを組み込んで制御系の試験を行い、原型加速器制御系の設計及び開発に反映させる。

口頭

4族元素塩化物の気相化学研究

村山 裕史*; 小嶋 貴幸*; 村上 昌史*; 後藤 真一*; 工藤 久昭*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 永目 諭一郎

no journal, , 

超重元素ラザホージウムの化学的性質を解明することを目的に、その塩化物の揮発性に関する研究を進めるためオンライン等温ガスクロマトグラフ装置を開発した。開発に際してはタンデム加速器で合成した周期表上の同族元素である4族元素Zr及びHf同位体を用いて、本実験装置を用いた実験条件の最適化を行うとともに、Zr及びHf塩化物の等温ガスクロマトグラフ挙動を調べた。最適化の結果、Zr及びHfともに装置全体として約10%の収率を得るとともに、再現性のよい等温カラム温度-収率曲線を得ることに成功した。また、その等温クロマトグラフ挙動はZr及びHfともに本条件下では同じ傾向を示すことが明らかになった。

口頭

リチウムアミドの電子状態

鎌倉 望; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 坪田 雅己*; Paik, B.*; 市川 貴之*; 小島 由継*; 室 隆桂之*; 木下 豊彦*

no journal, , 

リチウムアミド(LiNH$$_{2}$$)は高容量水素貯蔵材料として期待されている軽元素系水素化物である。本研究では絶縁体であるリチウムアミドの電子状態を軟X線発光分光(XES)・吸収分光(XAS)によって研究を行った。SPring-8の光エネルギーh$$nu$$=425eVの軟X線を用いたXESと蛍光収量法によるN 1$$s$$ XASにより、占有準位,非占有準位のN 2$$p$$部分状態密度を調べた。実験によって得られたN 1$$s$$ XES, XASスペクトルにはLiNH$$_{2}$$のバンドギャップが観測されており、XESスペクトルで得られた占有準位のN 2$$p$$部分状態密度は3ピークが価電子帯上端から約-8eVの範囲に広がっている。これらの特徴はLiNH$$_{2}$$に対するバンド計算とおおむね一致している。バンド計算との比較からXESスペクトルの高結合エネルギー側に観測されている水素との結合状態等LiNH$$_{2}$$の電子状態について議論する。

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。

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