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佐藤 修彰*; 亀尾 裕; 佐藤 宗一; 熊谷 友多; 佐藤 智徳; 山本 正弘*; 渡邉 豊*; 永井 崇之; 新堀 雄一*; 渡邉 雅之; et al.
廃止措置・廃炉化学入門, 251 Pages, 2024/09
原子力施設の廃止措置と過酷事故炉の廃炉を対象とし、第1部では燃料化学、分析化学、放射線化学、腐食、除染化学から、廃棄物処理・処分にわたる基礎的な分野について紹介する。第2部では、種々の原子力関連施設の廃止措置に関わる化学を学びながら、東京電力福島第一原子力発電所の廃炉にはどのような化学的アプローチが必要かつ可能か、廃炉の在り方やそれに必要な研究開発・人材育成などについて触れる。
永井 佑紀*; 奥村 雅彦
arXiv.org (Internet), 12 Pages, 2024/07
分子動力学(MD)シミュレーションにおける原子間ポテンシャルの改善を目標として、コルモゴロフ・アーノルド・ネットワーク(KAN)を用いる手法を探索する。レナード-ジョーンズポテンシャル、原子挿入法、人工ニューラルネットワーク(ANN)ポテンシャルなど、広く用いられているポテンシャルをKANの枠組みで解釈できることを提案する。具体的には、一般的に多項式を用いて構築されるANNポテンシャルの記述子を、KANの非線形関数を用いて再定義できることを示す。これらのKAN関数に線形または3次スプライン補間を採用することで、ANNポテンシャルとその導関数を評価する計算コストが削減されることを示す。
永井 佑紀; 奥村 雅彦; 小林 恵太*; 志賀 基之
Physical Review B, 102(4), p.041124_1 - 041124_6, 2020/07
被引用回数：33 パーセンタイル：79.39(Materials Science, Multidisciplinary)第一原理計算で得られたポテンシャルを再現するようなニューラルネットワーク(ANN)を構築して分子動力学を実行するのが機械学習分子動力学法である。ANNを構築する際の最適なトレーニングデータは、元々の第一原理分子動力学法で生成される原子配置とそのポテンシャルである。通常は、様々な原子配置とそのポテンシャルデータを大量に作成することで、目的の機械学習分子動力学法と同じようなポテンシャルを生成するANNを構築している。しかしながら、構築されたANNが元々の第一原理計算のポテンシャルを再現するという保証はない。さらに、4元素以上で構成されるような系の場合には、長時間の機械学習分子動力学法では計算が不安定になることがあり、機械学習分子動力学法の計算の精度や妥当性については常に慎重な議論が必要であった。本論文発表では、自己学習モンテカルロ法のアイディアを用いることで、得られた結果が統計的に厳密にオリジナルの第一原理計算分子動力学法の計算結果と等しい手法を開発したことを報告する。
永井 佑紀; 奥村 雅彦; 田中 章詞*
Physical Review B, 101(11), p.115111_1 - 115111_12, 2020/03
被引用回数：22 パーセンタイル：67.76(Materials Science, Multidisciplinary)モンテカルロ法は原子力分野以外にも様々な分野で利用される極めて汎用的な手法である。近年、機械学習の手法を取り込むことで、高速なモンテカルロ法が開発されている。本稿では、銅酸化物高温超伝導体をはじめとする様々な物質のシミュレーションにおいて汎用的に用いられている連続時間量子モンテカルロ法に対して機械学習の手法を適用した結果を報告する。なお、上記課題の解決にあたり、モンテカルロ法でネックの一つとなる次の配置をどう決めるか、という問題に対して、ニューラルネットワークを用いた構築した有効模型を用いて自動的に決定するという手法を提案した。この手法の開発により、より高精度な超伝導体シミュレーションや、ウランなどの重い元素を含む第一原理計算の高速化が期待できる。
井手 章博*; 工藤 秀行*; 犬塚 泰輔*; 原 正秀*; 加藤 篤志; 石川 信行; 大高 雅彦; 永井 桂一; 斉藤 淳一; 荒 邦章
Proceedings of 2019 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2019) (Internet), 10 Pages, 2019/05
次世代ナトリウム冷却炉では経済性向上のために革新的な使用済み燃料の乾式洗浄プロセスを採用しており、本稿はナトリウムループを使った燃料バンドル規模の試験の結果を報告する。
工藤 秀行*; 大谷 雄一*; 原 正秀*; 加藤 篤志; 石川 信行; 大高 雅彦; 永井 桂一; 斉藤 淳一; 荒 邦章; 井手 章博*
Proceedings of 2019 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2019) (Internet), 10 Pages, 2019/05
次世代ナトリウム冷却炉では、プラント経済性向上の観点から、使用済燃料の洗浄プロセスとして革新的な乾式洗浄プロセスを採用している。本論文は、グローブボックス内において、燃料ピンバンドルを模擬した試験体を用いた、ナトリウムを試験体の共存性、残存ナトリウム量に係る基礎試験の結果を報告するものである。
加藤 篤志; 永井 桂一; 荒 邦章; 大高 雅彦; 岡 伸樹*; 田中 昌子*; 大谷 雄一*; 井手 章博*
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/04
高速炉の燃料取扱においては、使用済燃料集合体にナトリウムが付着しているため、冷却材に水を用いる使用済燃料プール(SFP)に移送される前に、残留ナトリウムの洗浄システムが備えられるが、SFPの水浄化能力等の観点からの設計負荷低減のため、残留ナトリウムの局限化が必要である。もんじゅで採用されたような湿式洗浄プロセスでは洗浄後にナトリウムがほとんど残留しない利点を有するものの、放射性液体廃棄物の発生や設備規模の観点から難点がある。一方、日本の次世代ナトリウム冷却高速炉開発では、高温のArガスと湿分を有するArガスによるナトリウム洗浄と残留ナトリウムの不活性化によりSFPに直接装荷可能な先進乾式洗浄システムを採用する計画である。本報では、本乾式洗浄システムに関する洗浄能力高度化や燃料取扱システムの適正化に係る研究開発の現状を報告する。
太田 幸宏; 永井 佑紀; 町田 昌彦
Physica C, 518, p.5 - 9, 2015/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)トポロジカル超伝導体は、新規量子エンジニアリングへの応用可能性から、着目されている超伝導材料である。その超伝導特性の解明は、超伝導分野における一大テーマとなっている。本講演では、先に我々が実施した非磁性不純物に関する数値解析の結果に触発され、トポロジカル超伝導体の候補とされるCu
BiSe
に対する低エネルギー有効理論の構築に関する成果を発表する。先の数値解析では、本物質についてはp波的超伝導挙動とs波的超伝導挙動が混在する可能性が示唆されていた。これは従来の超伝導理論では捉えきらない結果であり、その理解は急務である。そこで、ユニタリー基底変換による高次補正を取り入れた摂動論的アプローチを開発し、p波的挙動が主要となる低エネルギー領域に適用した。その結果、有効ギャップ関数においてp波成分とs波成分の混合を陽に導出することに成功した。得られた成果は、今後の当該物質の応用を提案する基礎理論として重要になると期待される。
永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Physical Review B, 92(18), p.180502_1 - 180502_5, 2015/11
被引用回数：4 パーセンタイル：17.22(Materials Science, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル絶縁体Bi
SeにCuをインターカレートすることで作成される超伝導体CuBiSeがトポロジカル超伝導体であるかどうかを調べるための検出方法を提案した。なお、上記課題の解決にあたり、核磁気緩和率の温度依存性に着目し、そのトポロジカル性が温度依存性に反映されることを明らかにした。その結果、もしこの物質がトポロジカル超伝導体であれば、今までの教科書には存在していなかった全く新しい超伝導コヒーレンス効果が起きることがわかり、核磁気緩和率測定によってトポロジカル超伝導体を検出することができることがわかった。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、よい物性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
As
)永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦; 黒木 和彦*
Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.093702_1 - 093702_4, 2015/09
被引用回数：6 パーセンタイル：41.66(Physics, Multidisciplinary)鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構は、未だに謎が多く未解明であるが、臨界温度や臨界磁場が高く、産業や原子力分野での応用を念頭においた場合、極めて有力な材料の一つである。CaFe(SbAs)は最近新規合成された物質であり、アンチモンのドープによって超伝導転移温度Tcが10K以上上昇するため、その超伝導特性について調べる必要があった。また、アンチモンがヒ素のどのサイトに置換されるかが不明であり、詳細な解析が求められていた。そこで、上記課題に対し、第一原理計算を用いることで、どのヒ素がアンチモンに置換されたときに安定な構造になるかを理論的に詳細に調べた。その結果、これまでの鉄系超伝導体にはないジグザグヒ素構造の部分にアンチモンが入りやすいことがわかった。この結果は、鉄系超伝導体の超伝導転移温度を上昇させる理論的指針となるだけでなく、広く原子力分野の材料研究開発にも資する成果である。
-wave pairing superconductivity with spatial inhomogeneity; Midgap-state appearance and robustness of superconductivity永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 84(3), p.034711_1 - 034711_8, 2015/03
被引用回数：6 パーセンタイル：41.66(Physics, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった電磁応答や熱応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれるカテゴリー群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル超伝導体が非磁性不純物の存在に対してどの程度堅牢かを調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を特徴付けるトポロジカル量と不純物の存在による励起状態の関連を調べるために、櫻井杉浦法による超高速固有値ソルバを用いて実空間ボゴリウボフドジャン方程式を精度よく解き固有値と固有ベクトルを求め、トポロジカル数と不純物耐性に強い関係があることを突き詰めた。本論文では、強磁性と超伝導体を組み合わせたナノ半導体構造体界面上で実現されるトポロジカル超伝導体を調べた結果を報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎特性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 84(3), p.033703_1 - 033703_4, 2015/03
被引用回数：1 パーセンタイル：9.85(Physics, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで本論文発表では、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入して作成される超伝導体の表面への磁場の影響を調べた。なお、上記課題の解決にあたり、第一原理計算によって構築されたトポロジカル超伝導体を記述するモデルを用い、超並列版チェビシェフ多項式展開ソルバを用いる事によって、超伝導磁束と表面の両方が存在する三次元系の実空間シミュレーションを行い、表面電子状態が超伝導磁束によって抑制される一方磁束中電子状態は表面の影響を受けないことを明らかにした。これらの結果は、超伝導体界面の正確なシミュレーションによる良い物性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Journal of Physics; Conference Series, 568(2), p.022030_1 - 022030_5, 2014/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで、本ポスター発表では、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入して作成される超伝導体の不純物に対する耐性を調べた。なお、上記課題の解決にあたり、第一原理計算によって構築されたトポロジカル超伝導体を記述するモデルにおける不純物耐性を特徴付けるパラメータを見出し、そのパラメータが確かに不純物耐性をコントロールしていることを数値計算によって確かめた。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い物性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
-robustness with a topological number永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 83(9), p.094722_1 - 094722_5, 2014/09
被引用回数：10 パーセンタイル：54.88(Physics, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった電磁応答や熱応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれるカテゴリー群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル超伝導体に非磁性不純物の存在に対してどの程度堅牢かを理論的に調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を特徴付けるトポロジカル量を数値的に精度よく計算する方法を開発し、トポロジカル数と不純物耐性の間に関係があることを突き止めた。本論文では、強磁性体と超伝導体を組み合わせたナノ半導体構造体上で実現されるトポロジカル超伝導体を調べた結果を報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎特性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦
JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.015013_1 - 015013_6, 2014/06
トポロジカル絶縁体と呼ばれる端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想される物質群が、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され盛んに研究されている。一方、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製された超伝導体CuxBiSeは、端のみで電流を流すという特異な物性を持ち、かつ超伝導ともなるため、従来にない新しいデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本講演では、以前構築に成功したトポロジカル超伝導体の有効理論をさらに発展させることにより、表面の効果を扱えるようになったことを報告する。具体的には、トポロジカル絶縁体の表面に生成される表面束縛状態の情報を用いて、それが超伝導となったときに物性にどのような影響を与えるかを記述する方程式を導出した。
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 83(6), p.064703_1 - 064703_7, 2014/06
被引用回数：26 パーセンタイル：75.49(Physics, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル超伝導体に侵入した超伝導磁束の周りに生じる準粒子束縛状態について調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体の超伝導磁束におけるゼロエネルギー束縛状態の解を対称性を利用して解析的に求め、さらに、数値計算で確認を行った。本論文では、侵入した超伝導磁束の周りにスピン局在したマヨラナフェルミオンという特異な束縛状態が現れ、その束縛状態によって電子スピンを磁束にとどめておけることを報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
- to -wave behaviors永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Physical Review B, 89(21), p.214506_1 - 214506_6, 2014/06
被引用回数：25 パーセンタイル：66.23(Materials Science, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来と異なった電磁応答や熱応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めており、その基礎物性を調べることは重要である。本論文では、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入して作成される超伝導体の不純物に対する耐性を調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を記述する一般的なモデルにおける不純物耐性を特徴付けるパラメータを見出し、そのパラメータが確かに不純物耐性をコントロールしていることを数値計算によって確かめた。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い物性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 83(5), p.053705_1 - 053705_4, 2014/05
被引用回数：13 パーセンタイル：61.09(Physics, Multidisciplinary)トポロジカル絶縁体と呼ばれる、端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想される物質群が様々な産業への応用も期待され盛んに研究されている。一方、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製された超伝導体CuBiSeは、端のみで電流を流すという特異な物性を維持したまま超伝導となるため、その特異な機能を活かした新しいデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本論文では、トポロジカル超伝導体の性質を効果的に説明する有効理論の構築に成功したことを報告する。具体的には、トポロジカル超伝導体のモデルを準古典近似を用いて別のモデルに書き換えることに成功し、その結果、超流動液体ヘリウムを記述する方程式と等価な方程式を導出することができた。
東 陽一*; 永井 佑紀; 町田 昌彦; 林 伸彦*
Physical Review B, 88(22), p.224511_1 - 224511_6, 2013/12
被引用回数：4 パーセンタイル：18.21(Materials Science, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体などの非従来型超伝導体は、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されている。この超伝導体の超伝導発現機構を解明するためには、超伝導を担っている電子のペアがどのような対称性になっているのかを明らかにすることが重要である。本論文では、上記課題に対し、マイクロ波共鳴によって測定される超伝導磁束のフラックスフロー抵抗を測定することで、電子のペアの対称性が判別できることを提案する。具体的には、磁場を面内に印加し回転させることで、電子のペアの位相の符号に対応したフラックスフロー抵抗の大きさが表れることに着目し、その理論的手法の開発を行った。これらの結果は、超伝導機構解明手法の理論的提案によって物質機能の解明を可能とし、今後の材料研究のモデルとなりうる成果である。
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦
Physica C, 494, p.17 - 19, 2013/11
被引用回数：1 パーセンタイル：4.29(Physics, Applied)トポロジカル絶縁体と呼ばれる、物質端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想される物質群が、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用が期待され盛んに研究されている。さらに、このトポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製されたCu
BiSeは、端のみで電流を流すという特異な物性を持つ超伝導となるため、新しいタイプのデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本発表では、このトポロジカル超伝導体CuBiSeの超伝導状態形成機構を探るための実験手法を提案する。具体的には、磁場下の超伝導体において、特定の超伝導状態を仮定すると電子のスピンが局在し、J-PARC等の中性子回折によって観測可能であることを示した。
