Detecting halfmetallic electronic structures of spintronic materials in a magnetic field

藤原 秀紀*; 梅津 理恵*; 黒田 文彬*; 宮脇 淳*; 樫内 利幸*; 西本 幸平*; 永井 浩大*; 関山 明*; 入澤 明典*; 竹田 幸治; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.18654_1 - 18654_9, 2021/09

https://doi.org/10.1038/s41598-021-97992-z

Band-gap engineering is one of the fundamental techniques in semiconductor technology. To fully utilize the spintronic material, it is essential to optimize the spin-dependent electronic structure in operando conditions by applying the magnetic and/or electric fields. Here we present a new spectroscopic technique to probe the spin-polarized electronic structures by using magnetic circular dichroism (MCD) in resonant inelastic soft X-ray scattering (RIXS) under an external magnetic field. Thanks to the spin-selective dipole-allowed transitions in the RIXS-MCD, we have successfully demonstrated the direct evidence of the perfectly spin-polarized electronic structures for the prototypical halfmetallic Heusller alloy, CoMnSi. The RIXS-MCD is a promising tool to probe the spin-dependent carriers and band-gap with element specific way induced in buried magnetic layers under operando conditions.

高速実験炉「常陽」における原子炉容器内保守・補修技術開発; 高速炉における原子炉容器内観察技術開発,3

奥田 英二; 佐々木 純; 鈴木 信弘; 高松 操; 長井 秋則

JAEA-Technology 2016-017, 20 Pages, 2016/07

JAEA-Technology-2016-017.pdf:5.75MB

供用中のナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内補修作業においては、当該作業の確実な遂行のため、作業監視や観察に用いる原子炉容器内観察技術の確保が必須となる。ナトリウム冷却型高速炉における原子炉容器内観察では、高温・高線量率・限定されたアクセスルートの制約により、一般的に、耐放射線ファイバスコープやペリスコープが観察ツールとして用いられるが、高速実験炉「常陽」では、観察画像の画質・鮮明度向上を目的とし、耐放射線カメラを用いた原子炉容器内観察を実施した。本観察を通して蓄積された経験やデータは、稀少な知見として、今後のナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察技術の開発に資するものと期待される。

高速実験炉「常陽」の原子炉容器内観察・補修技術開発; 炉心上部機構の交換作業

高松 操; 川原 啓孝; 伊藤 裕道; 宇敷 洋; 鈴木 信弘; 佐々木 純; 大田 克; 奥田 英二; 小林 哲彦; 長井 秋則; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 15(1), p.32 - 42, 2016/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J15.003

高速実験炉「常陽」では、平成19年に「計測線付実験装置との干渉による回転プラグ燃料交換機能の一部阻害」が発生し、原子炉容器内において、計測線付実験装置(以下、MARICO-2(MAterial testing RIg with temperature COntrol 2nd))試料部が炉内ラック内の移送用ポットから突出した状態で変形していること、MARICO-2試料部と炉心上部機構(以下、UCS(Upper Core Structure))の接触により、UCS下面に設置されている整流板等が変形していることが確認された。当該燃料交換機能復旧作業の一環として、「常陽」では、平成26年5月よりUCS交換作業を開始し、同年12月に終了した。高放射線・高温環境のSFRにおける原子炉容器内補修(観察を含む)には、軽水炉にはない技術開発が必要であり、その技術レベルを高め、供用期間中の運転・保守に反映することはSFRの信頼性の向上に寄与することができる。SFRにおけるUCSの交換実績は世界でも数少なく、30年以上使用した原子炉容器内の大型構造物の交換作業の完遂により蓄積された経験・知見は、「常陽」のみならず、SFRにおける原子炉容器内観察・補修技術開発に大きく資するものと期待される。

「常陽」交換用炉心上部機構の設計・製作

大田 克; 宇敷 洋*; 前田 茂貴; 川原 啓孝; 高松 操; 小林 哲彦; 菊池 祐樹; 飛田 茂治; 長井 秋則

JAEA-Technology 2015-026, 180 Pages, 2015/11

JAEA-Technology-2015-026.pdf:79.87MB

高速実験炉「常陽」では、平成19年(2007年)に発生した「計測線付実験装置との干渉による回転プラグ燃料交換機能の一部阻害」に係る復旧作業の一環として、平成26年(2014年)5月から12月に、炉心上部機構の交換作業を実施した。新たに使用する炉心上部機構の設計・製作は、平成20年(2008年)に開始し、約6年の期間を必要としたが、平成26年(2014年)11月21日に、当該炉心上部機構は所定の位置に設置された。本報告書では、炉心上部機構の設計・製作に係る主な成果を示す。

高速実験炉「常陽」における原子炉容器内保守・補修技術開発; 高速炉における原子炉容器内観察技術開発,2

奥田 英二; 佐々木 純; 鈴木 信弘; 高松 操; 長井 秋則

JAEA-Technology 2015-005, 36 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2015-005.pdf:44.42MB

高速炉における原子炉容器内観察技術は、観察装置等を高温・高放射線・ナトリウム環境といった過酷な条件で使用することから、当該技術の信頼性を担保するために、実機環境下での機能確認が重要な役割を担う。高速実験炉「常陽」では、炉心上部機構嵌合部観察治具を開発し、実機への適用性を確認した。本技術開発を通じて得られた成果を以下に示す。(1)観察画像の画質・鮮明度向上:観察ツールとしてビデオスコープを適用した炉心上部機構嵌合観察治具により、実機環境下において、最小5mmのギャップを明瞭に観察できることを実証した。(2)高線量率・高温環境下におけるビデオスコープの破損防止:耐放射線性・耐熱性に劣るビデオスコープが、高線量率・高温環境下で破損することを防止するため、カバーガスバウンダリを確保した上で、観察時のみに、ビデオスコープを冷却ガスとともに原子炉容器内に挿入する手法を開発し、実機環境下において、当該手法が適切に機能することを実証した。炉心上部機構嵌合部観察治具は、世界的にも例の少ない大規模な炉内補修作業である「炉心上部機構交換作業」において想定されたリスクの回避に資する有用な情報を提供し、当該作業の安全な推進に大きく貢献した。また、ここで蓄積された経験やデータは、稀少な知見として、今後のナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察技術の開発に資するものと期待される。

Restoration work for obstacle and upper core structure in reactor vessel of experimental fast reactor "Joyo", 2

高松 操; 芦田 貴志; 小林 哲彦; 川原 啓孝; 伊東 秀明; 長井 秋則

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR-13) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2013/03

http://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2013/2013-03-04-03-07-CF-NPTD/T9.2/T9.2.takamatsu.pdf

高速実験炉「常陽」では、計測線付実験装置であるMARICO-2試料部が炉内燃料貯蔵ラック上で屈曲し、燃料交換機能を阻害するとともに、炉心上部機構を損傷させたことが確認されている。「常陽」の復旧作業にあたっては、(1)旧炉心上部機構のジャッキアップ、(2)旧炉心上部機構の引抜・収納、(3)MARICO-2試料部の回収、(4)新炉心上部機構の装荷のステップで進められる。炉心上部機構の交換やMARICO-2試料部の回収は、あらかじめ想定したものではなく、高温・高線量等の高速炉特有の作業環境を考慮した治具類を設計・製作する必要がある。現在、2014年に計画されている復旧作業に向け、治具類の設計・製作を進めているところであり、本作業の完遂及び蓄積された経験は、「常陽」の復旧のみならず、稀少な知見として、ナトリウム冷却型高速炉における原子炉容器内保守・補修技術開発に大きく資することができるものと考えている。

高速実験炉「常陽」における原子炉容器内保守・補修技術開発; 「常陽」炉心上部機構の交換に向けた技術開発

高松 操; 小林 哲彦; 長井 秋則

JAEA-Technology 2012-020, 60 Pages, 2012/07

JAEA-Technology-2012-020.pdf:6.03MB

高速実験炉「常陽」では、トラブルを一つの契機として、炉心上部機構の交換作業にかかわる検討・技術開発を進めた。「常陽」炉心上部機構は、あらかじめ交換することを想定したものでないこと、また、30年以上の供用により高い放射化量(表面線量率)を有するため、ここでは、(1)旧炉心上部機構ジャッキアップ・引抜作業中の旧炉心上部機構・案内スリーブの変形等防止策、(2)キャスク総重量の低減策等の課題にかかわる解決策について検討を進めた。炉心上部機構の交換作業は、平成26年(2014年)に実施される計画である。本作業の完遂及び蓄積された経験は、「常陽」の復旧のみならず、稀少な知見として、SFRにおける今後の原子炉容器内保守・補修技術開発に大きく資することができるものと考えている。

高速実験炉「常陽」の保守経験,3; 非常用ディーゼル発電機のクランク軸受磨耗の原因と対策

舟木 功; 飛田 茂治; 長井 秋則; 西野 一成

日本保全学会第7回学術講演会要旨集, p.263 - 266, 2010/07

高速実験炉「常陽」において、非常用ディーゼル発電機の無負荷による短時間試運転を週1回の頻度で30年以上に渡り実施してきた。このため、発生した不燃性ガス中のカーボン粒子の蓄積が原因による、クランクシャフト用軸受の磨耗を確認した。よって、非常用ディーゼル発電機の保守計画を変更した。

Development of observation techniques in reactor vessel of experimental fast reactor Joyo

高松 操; 今泉 和幸; 長井 秋則; 関根 隆; 前田 幸基

Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 10 Pages, 2009/07

高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラを用いた炉心構成要素頂部の観察,ファイバースコープを用いた炉心上部機構下面の観察を実施した。炉心構成要素頂部の観察は、回転プラグの炉内検査孔上にデジタルビデオカメラを設置した簡易なシステムにより実施した。炉心構成要素頂部に異物や損傷がないことを確認するとともに、当該システムが約1mmの分解能を有することを実証した。炉心上部機構下面の観察においては、UCS下面と炉心構成要素頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。これらの観察により、高速炉の炉容器内観察・補修技術の高度化に資する有用な知見を得ることができた。

In-vessel visual inspection of experimental fast reactor Joyo

板垣 亘; 関根 隆; 今泉 和幸; 前田 茂貴; 芦田 貴志; 高松 操; 長井 秋則; 前田 幸基

Proceedings of 1st International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2009) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2009/06

高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラ及びファイバスコープを用いた原子炉容器内観察を実施した。ビデオカメラによる観察では、回転プラグ上にアクリル製の観察窓を取り付け、ビデオカメラと照明を設置した簡易的なシステムによって炉心構成要素頂部を観察し、異物や損傷のないことを確認することができた。また、干渉物と接触した可能性のある炉心上部機構(UCS)の下面を観察するため、炉心構成要素頂部とUCS下面の間隙約70mmにファイバスコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。さらに、原子炉容器内に検出器を挿入して、炉内の線量率分布及び温度分布を測定し、ファイバスコープの放射線劣化評価や干渉物回収装置の設計等に必要なデータを取得した。一連の炉内観察を通じて得られた原子炉容器内の遠隔操作技術や照明技術,ファイバスコープの放射線照射特性等に関する知見は、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内検査・補修技術の高度化に資するうえで有用なものである。