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徳永 翔; 堀口 洋徳; 中村 剛実
JAEA-Technology 2023-001, 37 Pages, 2023/05
JAEA-Technology-2023-001.pdf:1.39MB
研究用原子炉JRR-3の冷中性子源装置(Cold Neutron Source: CNS)は、原子炉内で発生した熱中性子を減速材容器内に貯留した液体水素により減速し、エネルギーの低い冷中性子に変換する装置である。CNSから発生した冷中性子は、中性子導管を用いて実験装置に輸送され、生命科学、高分子科学、環境科学等を中心とする多くの物性研究に利用されている。中性子科学における世界の研究用原子炉との競争力を維持するためには、冷中性子強度の改善は不可欠であり、新たな知見を取り入れた新型CNSの開発を進めている。現行のJRR-3のCNSの減速材容器は、水筒型のステンレス製容器を採用しており、材質及び形状の変更により冷中性子束の強度を向上させることが可能である。そのため、新型減速材容器の基本仕様は、材質を中性子吸収断面積の小さいアルミニウム合金に変更し、さらに、モンテカルロ計算コードMCNPを用いて最適化した容器形状に変更した。これらの仕様変更に伴い、発熱や伝熱の条件に変更が生じることから、熱流力設計上の成立性を確認するため、JRR-3のCNSについて自己平衡性、熱輸送限界及び耐熱・耐圧等について改めて評価を行った。本報告書は、新型減速材容器に関わる熱流力設計上の評価を実施し、その結果を纏めたものである。
中村 博紀*; 早川 教*; 柴田 明裕*; 佐々 京平*; 山野 秀将; 久保 重信
Proceedings of 12th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS12) (Internet), 7 Pages, 2022/10
デブリベッドの長期冷却性評価のため、本研究ではデブリベッドモジュールと連成させた3次元解析手法を開発した。連成解析により、浸漬型直接炉心冷却熱交換が稼働後に、ホットプレナムとコールドプレナムの間で冷却材の自然循環が4つの中間熱交換器を通じて確立されることを示した。デブリベッドに接したコールドプールは継続的に冷却され、自然循環だけなく、ホットプールとコールドプールを隔てる分離板を通じた熱伝達により冷却される。デブリベッドの温度分布に対するコアキャッチャ周辺の3次元流れの影響は現在の計算条件では20
C程度であった。
山野 秀将; 久保 重信; 時崎 美奈子*; 中村 博紀*
Proceedings of International Conference on Topical Issues in Nuclear Installation Safety; Strengthening Safety of Evolutionary and Innovative Reactor Designs (TIC 2022) (Internet), 12 Pages, 2022/10
日本で設計された新型ナトリウム冷却高速炉の独特な設計の特徴は、設計拡張状態(DEC)において、受動的炉停止系,受動的崩壊熱除去系(DHRS),異常な過渡時スクラム失敗(ATWS)事象に対する炉内事象終息(IVR)概念である。本論文では、日本で研究された事象シーケンスのための数値解析手法を記述するとともに、典型的なATWS事象に対する受動的炉停止系及び溶融炉心物質のIVRのためのシビアアクシデント対策の有効性を示す。受動的炉停止能力のため、数値解析により、厳しいATWS事象に対して自己作動型炉停止系の有効性を示した。その際、温度応答遅れ時間を流体力学計算(CFD)コードにより評価した。また、デブリベッド冷却性評価のため、最近、3次元CFD解析コードと1次元デブリベッドモジュールを結合させた手法を開発し、受動的DHRSを用いてデブリベッド周辺の3次元流動場を模擬するとともに、コアキャッチャーでのデブリベッド冷却性を示した。
青木 大*; 酒井 宏典; Opletal, P.; 常盤 欣文; 石塚 淳*; 柳瀬 陽一*; 播磨 尚朝*; 仲村 愛*; Li, D.*; 本間 佳哉*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 91(8), p.083704_1 - 083704_5, 2022/08
被引用回数：8 パーセンタイル：94.37(Physics, Multidisciplinary)de Haas-van Alphen oscillation was successfully observed in an unconventional superconductor UTe using high-quality single crystals. From this observation, Fermi surfaces of this compound were determined to be cylinders elongated along the c-direction, in consistent with theoretical expectation. However, the extremely large cyclotron effective masses ranging 32 to 57 m
, in consistent with the electronic specific heat, far exceed calculated values.
under pressure revealed by 
Te-NMR金城 克樹*; 藤林 裕己*; 仲嶺 元輝*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; et al.
Physical Review B, 105(14), p.L140502_1 - L140502_5, 2022/04
被引用回数：3 パーセンタイル：78.61(Materials Science, Multidisciplinary)To investigate the normal-state magnetic properties of UTe under pressure, we perform Te nuclear magnetic resonance (NMR) measurements up to 2 GPa. Below 1.2 GPa, the b-axis NMR Knight shift shows a broad maximum at the so-called 
on cooling, which is consistent with the magnetization measurement under pressure. decreases with increasing pressure and disappears at the critical pressure 
= 1.7 GPa, above which superconductivity is destroyed.
徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Opletal, P.; 藤林 裕己*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 91(2), p.023707_1 - 023707_5, 2022/02
被引用回数：8 パーセンタイル：94.37(Physics, Multidisciplinary)ウラン系の強磁性超伝導体で議論されてきた、「強磁性ゆらぎによるスピン三重項超伝導対の形成」および「強磁性ゆらぎを介した磁場による対形成引力の制御」というコンセプトがUTeにおいても成り立つことを期待させる。しかしその一方、では静的な強磁性秩序は存在せず、低温の磁気状態がこれまでのウラン系強磁性超伝導体にどこまで近いのかという点については疑問を持たれていた。実際、最近の中性子散乱実験では、比較的高温側から反強磁性に近いq=0.57という波数を持った磁気ゆらぎの発達が示されている。本研究ではTe-NMR実験により低温で非常に遅いゆっくりとした揺らぎが発達する様子を捉えることに成功した。このことはこの系の低温における強い相関の発達を示唆している。
SR and NMR studies比嘉 野乃花*; 伊藤 孝; 與儀 護*; 服部 泰佑; 酒井 宏典; 神戸 振作; Guguchia, Z.*; 髭本 亘; 中島 美帆*; 本間 佳哉*; et al.
Physical Review B, 104(4), p.045145_1 - 045145_7, 2021/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We report the results of SR and 
Si NMR measurements carried out on the cubic chiral magnet EuPtSi. Our zero-field SR experiments revealed the development of critical slowing down of Eu spin fluctuations over a relatively wide critical region above 
. We also found from Si NMR that the spin fluctuations are strongly suppressed by magnetic field in the paramagnetic state above 20K. These characteristic spin dynamics observed over a wide region of temperature and magnetic field suggest the presence of magnetic frustration in the spin system. Such frustration would underlie the mechanism stabilizing the short-period skyrmion lattice observed in this compound.
Te NMR on UTe仲嶺 元輝*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 90(6), p.064709_1 - 064709_7, 2021/06
被引用回数：12 パーセンタイル：86.17(Physics, Multidisciplinary)UTe is a recently discovered promising candidate for a spin-triplet superconductor. In contrast to conventional spin-singlet superconductivity, spin-triplet superconductivity possesses spin and angular momentum degrees of freedom. We previously reported that the shoulder signal appears in NMR spectra below the superconducting (SC) transition temperature 
in 
, and a slight decrease in the Knight shift along the 
and 
axes (
and 
, respectively) below at a low magnetic field 
. Although the decrease in vanished above 5.5 T, the decrease in was independent of up to 6.5 T. To clarify the origin of the shoulder signal and the trace of the decrease in , we compared the Te-NMR spectra obtained when and 
and measured the Te-NMR spectra for up to 14.5 T.
probed with Te-NMR measurement仲嶺 元輝*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; et al.
Physical Review B, 103(10), p.L100503_1 - L100503_5, 2021/03
被引用回数：20 パーセンタイル：91.69(Materials Science, Multidisciplinary)To investigate spin susceptibility in a superconducting (SC) state, we measured the Te-NMR Knight shifts at magnetic fields () up to 6.5 T along the and axes of single-crystal UTe, a promising candidate for a spin-triplet superconductor. In the SC state, the Knight shifts along the and axes ( and , respectively) decreased slightly, and the decrease in was almost constant up to 6.5 T. The reduction in decreased with increasing , and was unchanged through the SC transition temperature at 5.5 T, excluding the possibility of spin-singlet pairing. Our results indicate that spin susceptibilities along the and axes slightly decrease in the SC state in low , and the response of SC spin susceptibility is anisotropic on the 
plane.
revealed by Te-nuclear magnetic resonance仲嶺 元輝*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; Li, D.*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 88(11), p.113703_1 - 113703_4, 2019/11
被引用回数：49 パーセンタイル：94.5(Physics, Multidisciplinary)We have performed the Te-nuclear magnetic resonance (NMR) measurement in the field along the axis on the newly discovered superconductor UTe, which is a candidate of a spin-triplet superconductor. The nuclear spin-lattice relaxation rate divided by temperature 1/
abruptly decreases below a superconducting (SC) transition temperature 
without showing a coherence peak, indicative of UTe being an unconventional superconductor. It was found that the temperature dependence of 1/ in the SC state cannot be understood by a single SC gap behavior but can be explained by a two SC gap model. The Knight shift, proportional to the spin susceptibility, decreases below , but the magnitude of the decrease is much smaller than the decrease expected in the spin-singlet pairing. Rather, the small Knight-shift decrease as well as the absence of the Pauli-depairing effect can be interpreted by the spin triplet scenario.
Te-NMR study on a single crystal of heavy fermion superconductor UTe徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 服部 泰佑; 比嘉 野乃花; 仲嶺 元輝*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 88(7), p.073701_1 - 073701_4, 2019/07
被引用回数：51 パーセンタイル：94.85(Physics, Multidisciplinary)最近新たに発見された重い電子系超伝導体UTeのTe-NMRによる研究について報告する。単結晶試料を用いTe-NMRのKnight shift 
およびスピン-格子緩和率
の測定を行なった。その結果、20K以上の常磁性相において静的および動的帯磁率のどちらもが弱いIsing型の異方性を持つことを確認した。一方、20K以下の低温ではa軸方向に磁場をかけた場合にスピン-スピン緩和率
の強い発散が見られることがわかった。このことは低温でa軸方向に強い縦型のスピン揺らぎが発達していることを示唆している。
小野田 雄一; 近澤 佳隆; 中村 博紀*; Barbier, D.*; Dirat, J.-F.*
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05
仏実証炉ASTRIDは、その炉寿命として60年を目標としている。これを達成するための予備的設計評価を通じて、交換不可能な原子炉容器内機器への熱負荷に対する構造健全性に関する技術課題が明らかとなってきた。そのような機器の一つが、原子炉容器内の一次冷却材高温槽と低温槽とを区分している内容器である。この内容器の寿命を、フランスの構造規格であるRCCMrXに沿って評価する必要があるが、このためには構造健全性の観点から最も不利な条件となる熱流動過渡を同定する必要がある。この過渡の候補としてScram(通常の緊急炉停止)とLoss of grid(外部電源喪失)を選定し、原子炉容器内の3次元熱流動解析を実施して、最も不利な過渡条件の同定を試みた。その結果、Loss of gridの場合、流量の低下によって原子炉容器内冷却材の温度成層化が顕著となり、内容器板厚内の温度分布が通常運転時と逆転する結果となった。この結果は構造物に対する熱負荷の観点からはより厳しいものとなる。この論文では、熱流動過渡条件下における内容器の温度変化を詳細に解析した結果を示した。次の段階では、ここで得られたデータを用いて、内容器構造の寿命期間中における構造健全性を評価する。
川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12
被引用回数：9 パーセンタイル：45.99(Physics, Condensed Matter)単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。
Fe and 
Co nuclear magnetic resonance studies酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; 植田 浩明*; 谷奥 泰明*; 道岡 千城*; 吉村 一良*; 高尾 健太*; 下田 愛子*; et al.
Physical Review B, 98(6), p.064403_1 - 064403_10, 2018/08
被引用回数：10 パーセンタイル：50.38(Materials Science, Multidisciplinary)La, Coを共置換した六方晶SrフェライトにおけるCo置換子の占有サイトと価数、スピン状態をFeとCo核磁気共鳴(NMR)法によって調べた。単結晶、多結晶試料のゼロ磁場、外部磁場NMRを測定した。フェリ磁性体M型Srフェライトには、上向きスピンをもつ
, 
, 
,の3つのFeサイトと 下向きスピンの
, 
の2つのFeサイトがある。NMRスペクトルの比較の結果、La
とCo
の電荷補償が効いて、大部分のCoがサイトに入っていて、未消失の小さな軌道磁気モーメントを有している一方、残りの少量Co
イオンは、大きな起動磁気モーメントを有し、, , の八面体サイトに分布していると考えられる。
Pt NMR徳永 陽; 仲村 愛*; 青木 大*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作
Physical Review B, 98(1), p.014425_1 - 014425_5, 2018/07
被引用回数：2 パーセンタイル：11.68(Materials Science, Multidisciplinary)UPtGeはUCoGeおよびURhGeと類似の結晶構造を持ち、ウラン系では唯一、サイクロイド型の特異な磁気秩序を示す。さらに強磁場磁化過程において多段の磁化異常が存在することが最近報告されている。磁気転移温度は50Kで、秩序したウランの磁気モーメントの大きさも大きく、UCoGeやURhGeよりも、ウランの5f電子はより局在的な性質を持っていると考えられる。一方、超伝導は今のところ見つかっていない。本研究では、UPtGeの単結晶を用いて角度方向分解Pt-NMR実験を行った。その結果、この系の磁気ゆらぎが得意な容易面XY型の異方性を持つことが明らかになった。これは強磁性超伝導体UCoGeやURhGeのIsing型の磁気揺らぎと大きく異なっている。
high energy resolution X-ray absorption spectroscopyCui, Y.-T.*; 原田 慈久*; 丹羽 秀治*; 畑中 達也*; 中村 直樹*; 安藤 雅樹*; 吉田 稔彦*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 陰地 宏*; et al.
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.1482_1 - 1482_8, 2017/05
被引用回数：16 パーセンタイル：44.94(Multidisciplinary Sciences)In situ high energy resolution fluorescence detection X-ray absorption spectroscopy (HERFD-XAS) was used to systematically evaluate interactions of H
O and O adsorbed on Pt and Pt
Co nanoparticle catalysts in different particle sizes. The systematic increase in oxidation due to adsorption of different species (HO adsorption 
O adsorption O + HO coadsorption) suggests that cooperative behavior between O and HO adsorptions is responsible for the overpotential induced by hydrated species in fuel cells. From the alloying and particle size effects, it is found that both strength of O/HO adsorption and their cooperative effect upon coadsorption are responsible for the specific activity of Pt catalysts.
中村 剛実; 堀口 洋徳; 柳衛 宏宣*; 新居 昌至
JAEA-Technology 2014-016, 61 Pages, 2014/06
JAEA-Technology-2014-016.pdf:30.48MB
研究炉加速器管理部では、乳がんに対するBNCTの適用拡大に向けた照射技術の開発を第2期中期計画で実施している。本報告書は、JRR-4の医療照射設備において乳がん照射を実施する上での課題を解決するための技術開発についてまとめたものである。本報告書では、乳がんコリメータの設計解析、臨床モデルによる線量評価解析、深部線量増強のための検討、乳がん照射の固定方法の検討について実施した。評価結果より、開発した乳がん照射技術がJRR-4のBNCT照射場での乳がん照射において十分適用可能であることを確認した。ここで得られた知見は、他の研究用原子炉を用いたBNCTや将来の加速器を用いたBNCTにおいても有用である。
芳賀 芳範; 本間 佳哉*; 青木 大*; 中島 邦久; 荒井 康夫; 松田 達磨; 池田 修悟*; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB007_1 - SB007_4, 2012/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)We report recent progresses in single crystal preparation as well as physical properties of actinide intermetallic compounds. Flux techniques have successfully been applied for obtain- ing new compounds, including the heavy fermion superconductor NpPd
Al and related compounds. For plutonium compounds, where the radiation damage due to the 
-decay of 
Pu is significant, a synthesis technique using the less-radioactive 
Pu isotope has been developed.
堀口 洋徳; 中村 剛実; 本橋 純; 樫村 隆則; 市村 茂樹; 笹島 文雄
JAEA-Technology 2012-003, 38 Pages, 2012/03
JAEA-Technology-2012-003.pdf:2.55MB
研究炉JRR-4では、悪性脳腫瘍や頭頸部癌等に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の臨床研究が実施されている。BNCTは、熱中性子と患者に投与されたホウ素(
B)との核反応を利用した放射線治療法である。JRR-4では、反射体要素の不具合に伴い、全種類の反射体要素について設計仕様の変更が行われた。新たな反射体要素の製作においては、計算解析により中性子ビーム設備への影響を考慮した設計を行っている。反射体要素の据え付け終了後、中性子ビーム設備の性能についてフリービーム実験及び水ファントム実験による確認を実施した。得られた実験結果と本解析手法による結果を比較することにより、BNCTの治療計画に必要となる計算誤差を評価することができた。
and NpGa
芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 松田 達磨; 池田 修悟*; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; 大貫 惇睦
Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA109_1 - SA109_3, 2011/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)We report reinvestigation the Np-Ga binary system. We successfully obtained NpGa single crystals. Detailed investigation of the crystal structure using the single-crystal X-ray diffraction has shown that the flux-grown NpGa crystallizes not in cubic but in the trigonal R
m structure. It orders ferromagnetically at 70 K with the saturation moment of 1.5 
/Np. It is interesting to note that the cubic NpGa orders antimagnetically at similar temperature 62 and become ferromagnetic under magnetic field with the similar saturation moment 1.6 /Np. These characteristics are understood from the structural point of view.
