Reformation of protective oxide layers on artificially abraded surfaces of FeCrAl alloy during 40000h exposure in flowing lead-bismuth eutectic

近藤 正聡*; 北村 嘉規*; 瓦井 篤志*; 斎藤 滋; 大林 寛生

Corrosion Science, 262, p.113646_1 - 113646_14, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113646

流動鉛ビスマス共晶合金(LBE)中におけるFeCrAl合金APMT(Fe-21Cr-5Al-3Mo)の耐食性を、非等温強制循環ループ(OLLOCHI)を用いた腐食試験により調べた。試験温度は723K、LBE中の酸素濃度は110wt%に制御した。流動LBEに2000時間及び4000時間浸漬した試験片では、深刻な腐食や侵食は検出されなかった。腐食試験中、APMT表面にはFeリッチ層、Crリッチ層、Alリッチ層からなる多重酸化物層が形成され、これらが腐食と侵食を抑制した。これらの酸化物層を研磨により除去した試験片をさらに2000時間流動LBE中に再浸漬した。その結果、研磨面に酸化層が再形成された。この挙動はこのFeCrAl合金が自己修復能力を有することを示唆している。2000時間の腐食試験後のマイクロスクラッチ試験の結果から、その場形成された多重酸化皮膜はせん断方向において高い付着強度を示したことが確認された。

Highly black material made from activated carbon

金田 美優*; 榎本 貴允*; 古林 宏之*; 深田 幸正; 狩野 旬*; 青柳 佑海人*; 藤井 達生*; 池田 直*

Japanese Journal of Applied Physics, 65(2), p.028001_1 - 028001_4, 2026/01

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ae3508

反射率の低い材料は光学素子などにおいて重要な役割を果たす。この研究では、安価な原料と簡易的な合成装置を用いることで、極めて低い反射率を示すホウ素をドープしたカーボンナノウオールの合成に成功した。ナノ構造と表面状態の解析から、カーボンナノウオールにホウ素をドープすることで壁の密度が高くなり、グラファイト部分の割合が低くなることが分かった。我々はナノ構造に起因する迷光効果による光吸収の機構とキャリアドープの効果による電気伝導性の向上について議論する。ホウ素をドープしたカーボンナノウオールは極めて黒い材料への実装に有益である。

Doping-dependent Fe phonon dynamics in LaFeAsOH studied by Fe nuclear resonant inelastic scattering

河智 史郎*; 平賀 晴弘*; 山浦 淳一*; 飯村 壮史*; 中村 博樹; 筒井 智嗣*; 依田 芳卓*; 町田 昌彦; 細野 秀雄*; 小林 寿夫*

Physical Review B, 113(2), p.024519_1 - 024519_7, 2026/01

https://doi.org/10.1103/7zd9-5t9z

LaFeAsOH ()の高濃度水素化物イオン置換領域における鉄のフォノンダイナミクスを調べるため、Fe核共鳴非弾性散乱測定を、超伝導および反強磁性の基底状態をそれぞれ示すと0.51の2種類の多結晶試料に対して、5300Kの広い温度範囲で実施した。得られた非弾性散乱スペクトルは、両組成間に顕著な差異を示した。Feのフォノン状態密度(PDOS)は、では15meVに顕著なピークを示す一方、ではこのピークが消失している。密度汎関数理論(DFT)計算により、この15meVのPDOSピークはAs原子を介した最近接方向に沿ったFe原子の光学振動モードに関連していることが支持された。さらに計算は、で15meVのPDOSピークが抑制される原因が面内の電子的不等価性に起因することを示唆している。これらの結果は、磁気および構造秩序を示す組成では、広い温度範囲にわたり電子ネマティシティの兆候が持続する可能性がある一方、超伝導を示す組成ではその兆候がほとんど存在しないことを示唆している。

Lyotropic polymer liquid crystal coating; Enabling lamellar ion-conduction pathways for superior C-Rate performance in NCM523 cathodes

Marium, M.*; 青木 健太郎*; He, Y.*; 山本 勝宏*; Suwansoontorn, A.*; 生田 聖也*; 原 光生*; 永野 修作*; 長尾 祐樹*; 西川 慶*; et al.

ACS Applied Energy Materials (Internet), 8(22), p.16589 - 16600, 2025/11

https://doi.org/10.1021/acsaem.5c02323

High C-rate capability and energy-density stability are crucial for advanced lithium-ion batteries (LIBs). However, these two characteristics typically conflict in conventional systems. Herein, a lyotropic polymer liquid crystal (LPLC)-based coating was applied to the surface of LiNiCoMnO (NCM523) cathode to construct a highly ion-conductive artificial cathode electrolyte interface (CEI) layer, aiming to supersede traditional CEIs for LIBs. The coating material, composed of an amphiphilic lithium-substituted alkyl-sulfonated polyimide (ASPI-Li) and an appropriate amount of organic liquid electrolyte, forms nanoscale ion conduction channels that act as an artificial CEI layer, providing enhanced local Li-ion activity at the NCM523 surface. The ion-conduction channels, regulated by the layered structure within the ASPI-Li coating layer, significantly accelerated ion-diffusion kinetics at the electrode/electrolyte interface, thereby delivering superior C-rate capability at ambient temperatures compared with conventional LIB systems. This work, guided by molecular design, provides insights into the development of next-generation artificial CEI layers for efficient and sustainable energy-storage systems.

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(令和6年度)

浅森 浩一; 末岡 茂; 小林 智晴; 西山 成哲; 田中 桐葉; 村上 理; 福田 将眞; 小形 学; 内田 真緒; 小松 哲也; et al.

JAEA-Research 2025-007, 99 Pages, 2025/10

JAEA-Research-2025-007.pdf:12.36MB

本報告書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和6年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第4期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を進めている。本報告書では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について取りまとめた。

Combined in situ quick X-ray absorption fine structure and X-ray diffraction systems for ultra-high temperature metal oxides

谷田 肇; 小林 徹; 矢板 毅; 小畠 雅明; 福田 竜生; 伊藤 あゆみ*; 小無 健司*; 有田 裕二*

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 98(10), p.uoaf088_1 - uoaf088_5, 2025/10

https://doi.org/10.1093/bulcsj/uoaf088

Structural analysis using synchrotron radiation, such as X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption fine structure (XAFS), is an effective means of investigating physical properties of materials at high temperatures in order to experimentally clarify their physical properties. However, accurate temperature measurements above 2800 K are difficult, complicating the assessment of structural changes in materials. This study addresses these issues by employing a newly developed furnace capable of reaching 2800 K and performing in situ rapid XAFS and XRD measurements. These advances will improve our understanding of metal oxides at melting points and provide valuable insights into their behaviour under extreme conditions.

Specifications for benchmark analyses of transient thermal-hydraulics in reactor vessel and primary heat transport system during decay heat removal operation

小林 順; 田中 正暁; 浜瀬 枝里菜; 江連 俊樹

JAEA-Data/Code 2025-009, 74 Pages, 2025/08

JAEA-Data-Code-2025-009.pdf:4.7MB

ナトリウム冷却高速炉の安全性強化の観点から、多様な崩壊熱除去システムの設置が重要となっている。崩壊熱除去システムとして、原子炉容器内に冷却器を設置するDRACS、1次熱輸送系内に冷却器を設置するPRACS、2次熱輸送系内に熱交換器を設置するIRACS、蒸気発生器を用いた除熱、そして原子炉容器の外側から冷却するRVACSが挙げられる。原子炉容器内の上部プレナム部に浸漬させた直接炉内冷却器(D-DHX)を用いたDRACSは、炉心入口流量の確保が要件とはならず、原子炉容器内で冷却過程が完結する利点があるが、炉心部ではD-DHXからの低温ナトリウムが炉心部の集合体間の隙間に潜り込む流れ(IWF)が生じ、炉心-プレナム相互作用と呼ばれる複雑な熱流動現象を考慮することが必要となる。一方、炉心入口流量が確保されるPRACSあるいはIRACSでは、炉心部での複雑な熱流動現象を考慮する必要はないが、プラントの運転条件との関係が重要となる。そこで、崩壊熱除去システムと炉心部、さらにはプラント運転条件との相互作用を考慮したプラント挙動を適切に再現及び予測できる解析手法の構築を目的として、2つの試験条件を対象としてベンチマーク解析を実施することとした。これらの試験は、日本原子力研究開発機構が所有するナトリウム試験装置(PLANDTLDHX)にて、炉心部での集合体間径方向熱移行やIWFを含む炉内自然対流が重要となるDRACS方式と、1次熱輸送系の自然循環流量の確保による熱輸送が重要となるPRACS方式を採用して、定常運転時からのスクラムを模擬したシステム過渡試験である。本報は、ベンチマーク解析の実施にあたり、モデル化に必要となるPLANDTL-DHXの試験体の形状情報(1次熱輸送系のみ)と、計測結果に基づいて、中間熱交換器(IHX)と崩壊熱除去系の各2次熱輸送系入口における流量及び温度変化を解析時の境界条件として記載したものである。

Specific heat anomalies and local symmetry breaking in (anti-)fluorite materials; A Machine learning molecular dynamics study

小林 恵太; 中村 博樹; 奥村 雅彦; 板倉 充洋; 町田 昌彦

Journal of Chemical Physics, 162(24), p.244508_1 - 244508_11, 2025/06

https://doi.org/10.1063/5.0262059

機械学習分子動力学法を用いて、(逆)蛍石構造における比熱異常の解析を行った。Farthest Point Sampling法とBootstrap法を活用し、効率的に第一原理教師データを生成することで、二酸化トリウム(蛍石構造)および酸化リチウム(逆蛍石構造)の機械学習ポテンシャルを構築した。これにより、機械学習分子動力学法は二酸化トリウムと酸化リチウムの報告されている熱物性を精度良く再現することが可能となった。これらの物質は、高温下において副格子の無秩序化に伴う比熱異常を示すが、そのメカニズムは複雑であり、完全には解明されていない。今回、液相・液相転移の解析に用いられる局所秩序変数の方法論を適用することで、(逆)蛍石構造における比熱異常が局所的な対称性の破れとして定式化できることを示した。

Nonthermalized para-positronium (-Ps) in fluorinated polymers and silica glass

小林 慶規*; 佐藤 公法*; 山脇 正人*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 鷲尾 方一*

Journal of Physics; Conference Series, 3029, p.012001_1 - 012001_7, 2025/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/3029/1/012001

We discuss nonthermalized -positronium (-Ps) in fluorinated polymers [Polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyvinyl fluoride (PVF)], and silica glass based on the Tao-Eldrup model, which takes account of Ps captured at different energy levels. Comparison of the energy of -Ps estimated by positron annihilation age-momentum correlation (AMOC) with the calculation based on the Tao-Eldrup model reveals that -Ps increasingly occupies higher energy levels in the polymers as more hydrogen is substituted by fluorine. In silica glass consisting of silicon (heavier than fluorine) and oxygen only the contribution of the lowest excited levels may be significant. These results are qualitatively in line with the previous observation for the energy dissipation of -positronium (-Ps) in nanoporous silica films.

Topological spin-orbit torque in ferrimagnetic Weyl semimetal

目黒 智成*; 小沢 耀弘*; 小林 浩二*; 荒木 康史; 野村 健太郎*

Physical Review Research (Internet), 7(2), p.L022065_1 - L022065_8, 2025/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.L022065

We theoretically find a topological spin-orbit torque (SOT) in the compensated ferrimagnetic Weyl semimetal TiMnAl. The topological SOT arises from all the occupied states, which is free from dissipation. However, it is negligible in metallic magnets and was not reported in Weyl semimetals. We show the enhancement of the topological SOT from the mixed Berry curvature around the Weyl points in TiMnAl. This finding provides a guiding principle for designing highly efficient SOT devices using the topological nature of ferrimagnetic Weyl semimetals.