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論文

Contracted interlayer distance in graphene/sapphire heterostructure

圓谷 志郎; Antipina, L. Y.*; Avramov, P.*; 大伴 真名歩*; 松本 吉弘*; 平尾 法恵; 下山 巖; 楢本 洋*; 馬場 祐治; Sorokin, P. B.*; et al.

Nano Research, 8(5), p.1535 - 1545, 2015/05

 被引用回数:20 パーセンタイル:25.92(Chemistry, Physical)

Direct growth of graphene on insulators is expected to yield significant improvements in performance of graphene-based electronic and spintronic devices. In this study, we successfully reveal atomic arrangement and electronic properties of the coherent heterostructure of single-layer graphene and $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001). In the atomic arrangement analysis of single-layer graphene on $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001), we observed apparently contradicting results. The in-plane analysis shows that single-layer graphene grows not in the single-crystalline epitaxial manner but in the polycrystalline form with two strongly pronounced preferred orientations. This suggests the relatively weak interfacial interactions to be operative. But, we demonstrate that there exists unusually strong physical interactions between graphene and $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001), as evidenced by the short vertical distance between graphene and $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) surface. The interfacial interactions are shown to be dominated by the electrostatic force involved in the graphene $$pi$$-system and the unsaturated electrons of the topmost O layer of $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) rather than the van der Waals interactions. Such feature causes hole doping into graphene, which gives graphene a chance to slide on the $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) surface with a small energy barrier despite the strong interfacial interactions.

論文

高温ガス炉ガスタービン発電システム(GTHTR300)の磁気軸受支持ロータダイナミクス試験計画

高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; 小杉山 真一; Yan, X.; 松本 岩男*

日本原子力学会和文論文誌, 2(4), p.525 - 531, 2003/12

GTHTR300のターボマシンを支持する磁気軸受設計の妥当性を検証するために、試験装置を設計するとともに試験計画を作成した。ターボマシンは、フレキシブルカップリングにより接続したターボ圧縮機と発電機ロータで構成され、それぞれ2個のラジアル磁気軸受で支持する。両ロータは、定格回転数以下に曲げモード危険回転数を持つ弾性ロータである。磁気軸受負荷容量は、弾性ロータを支持する既存の軸受に比べ10倍程度大きい。試験装置は、フレキシブルカップリングにより接続した実機の1/3スケールの試験ロータにより構成される。磁気軸受負荷容量は、既存技術で製作可能な値として、実機の1/10とした。試験ロータは実機の危険速度と振動モードを模擬できるように設計した。本件は、文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。

論文

Improvement in the design of helium turbine for the HTGR-GT power plant

武藤 康; 石山 新太郎; 猪亦 麻子*; 岸部 忠晴*; 皆月 功*; 松本 岩男*; Levet, F.*

Proceedings of ASME Turbo Expo 2001 (CD-ROM), 8 Pages, 2001/00

本報告は科学技術庁から原研に委託された「高温発電システムフィージビリティスタディ」の成果をまとめたものである。熱出力600MW、原子炉出口温度850$$^{circ}C$$、圧力6MPaの高温ガス炉に接続するヘリウムガスタービン発電系統についての予備設計からの改良点につきまとめた。改良の目標はガスタービンロータのコンパクト化であり、タービンについては負荷係数とコード長さの変更により、圧縮機については詳細な応力解析によりコンパクト化に成功した。また軸系についても、磁気軸受の設計による改良を行い、高圧圧縮機とタービン間の軸受の削除及び発電機ロータの応答倍率の縮少に成功した。さらに、遠隔保守により、ガスタービンロータを収納容器から引抜き、検査の上、再組立できることを示した。これらの改良設計の結果、正味46%の高い熱効率の魅力的な設計概念を構築できた。

論文

Design study of helium turbine for the 600MWt HTGR-GT power plant

武藤 康; 石山 新太郎; 田沼 唯士*; 岸部 忠晴*; 松本 岩男*

Proceedings of International Gas Turbine Congress 1999 Kobe, I, p.313 - 320, 1999/00

本報告は、電源特別会計予算として科学技術庁より原研に委託された高温発電フィージビリティスタディの成果である。熱出力600MWtの高温ガス炉(原子炉出入口ガス温度=850$$^{circ}C$$/460$$^{circ}C$$)に直接再生サイクルヘリウムガスタービンを接続した発電プラントのガスタービン系統の設計結果について述べる。タービンについては、段数、負荷係数及び流量係数の選定、圧縮機については、段数の選定及び設計結果としてのディフュージョンファクター及び負荷係数について述べる。設計の結果、タービン、低圧圧縮機及び高圧圧縮機の断熱効率は、それぞれ93.3%、89.3%、89.2%となった。発電機については本体の設計及び起動用電動機としての役割について記す。さらに、ダイアフラムカップリングにより3分割されたローターの軸系計算結果を記す。以上の設計結果として、正味発電効率として46.7%の値が得られた。

口頭

X線定在波法によるグラフェン/サファイア界面の解析

圓谷 志郎; Sorokin, B. P.*; Avramov, P.; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; 成田 あゆみ; 平尾 法恵; 下山 巖; 関口 哲弘; 楢本 洋*; et al.

no journal, , 

近年、サファイアなどの絶縁体基板上にグラフェンを成長する試みが広く行われている。従来の触媒金属上への化学気相蒸着法によるグラフェン成長と異なり、成長後にグラフェンシートの絶縁体基板への転写プロセスを経ることなく素子化が可能になるため、基礎及び応用の観点から有望視されている。今回、同界面の原子構造・相互作用を直入射X線定在波法により明らかにした。グラフェン層のサファイア表面からの垂直方向の距離は2.6Aと見積もられた。これは分子間力が支配的であるバルクグラファイト中のグラフェンシートの層間距離やグラフェン/Ir(111)の界面距離(それぞれ約3.4A)よりも著しく小さい。グラフェン/サファイア界面における分子間力を超える相互作用の存在が示唆された。

口頭

Atomic structure determination of the graphene/sapphire interface by normal incident X-ay standing wave spectroscopy

圓谷 志郎; Sorokin, B. P.*; Avramov, P.; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; 成田 あゆみ; 平尾 法恵; 下山 巖; 関口 哲弘; 楢本 洋*; et al.

no journal, , 

We have studied the vertical atomic structure of a single-layer graphene/a-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) interface with element-sensitive normal incident X-ray standing wave spectroscopy. The vertical distance at the interface measures 0.26 nm. We consider that the small distance is caused by the strong interaction at the interface. An ab initio atomic and electronic structure calculation supports the existence of the strong interaction that originates from the electrostatic interaction between graphene pi-system and unsaturated electrons of surface oxygen layer rather than van der Waals interaction.

口頭

Interface atomic structure and interactions at graphene/insulator heterostructure

圓谷 志郎; Sorokin, P. B.*; Avramov, P.*; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; Antipina, L. Y.*; 平尾 法恵; 下山 巖; 楢本 洋*; 馬場 祐治; et al.

no journal, , 

Recently, graphene has proved interesting for nanoelectronics and spintronics. Direct growth of graphene on insulator substrates is currently one of the most important subjects for development graphene-based devices. In the present study, single-layer graphene was directly grown on an atomically flat a-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) substrate and its atomic structure was investigated by element-specific normal incident X-ray standing wave spectroscopy. It is revealed that graphene is adjacent to the oxygen atoms which constitute the topmost layer of a-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) at the interface. The vertical distance between graphene and a-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001) is determined to be 0.26 nm, suggesting strong interfacial interactions rather than van der Waals interactions. Raman and X-ray photoelectron spectroscopy indicate heavy hole doping in graphene as well as non-chemical interactions at the interface. Theoretical calculations reveal that these situations are resulted from the electrostatic interaction between the graphene pi system and unsaturated electrons of the topmost oxygen layer.

口頭

FBR実証施設ポンプ組込型中間熱交換器ポンプ主軸周りの流動の検討,2; ポンプ主軸周りの液面変動評価

半田 卓也; 江沼 康弘; 大野 幸彦*; 中村 裕樹*; 坂田 展康*; 串岡 清則*; 下地 邦幸*; 井上 智之*; 松本 岩男*

no journal, , 

ポンプ主軸の回転に伴ってポンプ主軸周りの液面が変動することについて、軸回転数や液面変動対策構造をパラメータとして流動解析を行い、液面変動状況とポンプ主軸に作用する流体力への影響を確認した。

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