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論文

Mesospheric ionization during substorm growth phase

村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 西村 耕司*; 橋本 大志*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 小川 泰信*; et al.

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.18_1 - 18_16, 2022/06

 被引用回数:0

巨大な太陽フレアによってもたらされる太陽風により磁気圏内にエネルギーが溜まり、そのエネルギーが一気に解放されるサブストームが発生する。そのサブストームが発生する際、高エネルギー電子が大量に中間圏まで降り注ぐ事象(EEP)がしばしば観測されるが、その詳細な発生メカニズムは解明されていない。本研究では、あらせ衛星により観測された2つのEEPに対して、3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)シミュレーションや放射線挙動解析コードPHITSを使った解析によりその発生メカニズムを検討した。その結果、カレントシート散乱とwave-particle散乱がEEPの初期及びサブストーム発生後に重要な役割を果たしていることが示唆された。

論文

Atmospheric resuspension of insoluble radioactive cesium bearing particles found in the difficult-to-return area in Fukushima

Tang, P.*; 北 和之*; 五十嵐 康人*; 佐藤 志彦; 畑中 恒太郎*; 足立 光司*; 木名瀬 健*; 二宮 和彦*; 篠原 厚*

Progress in Earth and Planetary Science (Internet), 9(1), p.17_1 - 17_15, 2022/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Geosciences, Multidisciplinary)

The deposition of insoluble radiocesium bearing microparticles (CsMPs), which were released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (F1NPP) accident in March 2011, has resulted in the widespread contamination of eastern Japan. Obviously, these deposited insoluble CsMPs may become the secondary contamination sources by atmospheric migration or other environmental transferring process, however, the understanding of the transport mechanism remains non-elucidation, and the relevant evidence has not been directly provided. This study, for the first time, provides the direct evidence for the resuspension of these insoluble CsMPs to the atmosphere from (1) proximity of $$^{137}$$Cs radioactivity and resemblance of the morphology and the elemental compositions of CsMPs in the samples of soil and aerosol derived from the same sampling site, (2) the special characteristics of the resuspended CsMPs of which the ratios of Na/Si, K/Si and/or Cs/Si were smaller than those from the initially released CsMPs collected at either long distance or near F1NPP, which can be ascribed to the slowly natural corrosion of CsMPs by the loss of the small amount of soluble contents in CsMPs, and (3) high CsMPs concentration of 10 granules/gram in the surface soil of our sampling site, and high resuspension frequency of CsMPs in spring when predominant suspended particles were soil dust.

論文

Distinct variation of electronic states due to annealing in $$T'$$-type La$$_{1.8}$$Eu$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$ and Nd$$_{2}$$CuO$$_{4}$$

浅野 駿*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; 工藤 康太*; 谷口 貴紀*; 齋藤 真*; 春原 稔樹*; 川股 隆行*; 小池 洋二*; et al.

Physical Review B, 104(21), p.214504_1 - 214504_7, 2021/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

We performed Cu K-edge X-ray absorption fine-structure measurements on $$T'$$-type La$$_{1.8}$$Eu$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$ (LECO) and Nd$$_{2}$$CuO$$_{4}$$ (NCO) to investigate the variation in the electronic state associated with the emergence of superconductivity due to annealing. The X-ray absorption near-edge structure spectra of as-sintered (AS) LECO are quite similar to those of AS NCO, indicating that the ground state of AS LECO is a Mott insulator. The electron density after annealing $$n_{rm AN}$$ was evaluated for both superconducting LECO and nonsuperconducting NCO and was found to be 0.40 and 0.05 electron per Cu atom, respectively. In LECO but not in NCO, extended X-ray absorption fine-structure analysis revealed a reduction in the strength of the Cu-O bond in the CuO$$_{2}$$ plane due to annealing, which is consistent with the screening effect on phonons in the metallic state. The origin of the difference in doping processes due to annealing is discussed in relation to the size of the charge-transfer gap.

論文

High oxide-ion conductivity in Si-deficient La$$_{9.565}$$(Si$$_{5.826}$$[]$$_{0.174}$$)O$$_{26}$$ apatite without interstitial oxygens due to the overbonded channel oxygens

藤井 孝太郎*; 八島 正知*; 日比野 圭祐*; 白岩 大裕*; 福田 功一郎*; 中山 享*; 石沢 伸夫*; 花島 隆泰*; 大原 高志

Journal of Materials Chemistry A, 6(23), p.10835 - 10846, 2018/06

 被引用回数:17 パーセンタイル:64.82(Chemistry, Physical)

Apatite-type rare earth silicates are attractive materials with exhaust application such as solid-oxide fuel cells, due to its extremely high oxide-ion conductivity below 600$$^{circ}$$C. Interstitial (excess) oxygens have been believed to be responsible for the high conductivity in apatite-type materials. On the contrary, the present study clearly reveals the presence of Si vacancies [] in La-rich La$$_{9.565}$$(Si$$_{5.826}$$[]]$$_{0.174}$$)O$$_{26}$$ instead of the interstitial oxygens, by single-crystal neutron and X-ray diffraction analyses, density measurements and ${{it ab initio}}$ electronic calculations.

論文

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy thin films; Appearance of antiferromagnetism and exchange bias in a layered structure with Fe

土屋 朋生*; 小林 亮太*; 窪田 崇秀*; 斉藤 耕太郎*; 小野 寛太*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 高梨 弘毅*

Journal of Physics D; Applied Physics, 51(6), p.065001_1 - 065001_7, 2018/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:33.97(Physics, Applied)

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy films were epitaxially grown on MgO(100) single-crystal substrates by ultra-high-vacuum magnetron sputtering. A2- and L21-type Mn$$_{2}$$VAl order was controlled by the deposition temperature. A2-type Mn$$_{2}$$VAl films showed no spontaneous magnetization, while L21-type Mn$$_{2}$$VAl films showed ferrimagnetic behaviour with a maximum saturation magnetization of 220 emu/cm$$^{3}$$ at room temperature (RT). An antiferromagnetic reflection was observed with neutron diffraction at RT for an A2-type Mn$$_{2}$$VAl film deposited at 400$$^{circ}$$C. A bilayer sample of the antiferromagnetic A2-type Mn$$_{2}$$VAl and Fe showed an exchange bias of 120 Oe at 10 K.

論文

Examination of analytical method of rare earth elements in used nuclear fuel

小澤 麻由美; 深谷 洋行; 佐藤 真人; 蒲原 佳子*; 須山 賢也; 外池 幸太郎; 大木 恵一; 梅田 幹

Proceedings of 53rd Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling Working Group (HOTLAB 2016) (Internet), 9 Pages, 2016/11

For criticality safety of used nuclear fuel, it is necessary to determine amounts of such rare earth elements as gadolinium(Gd), samarium(Sm), europium(Eu) since those rare earth elements involve the isotopes having particularly large neutron absorption cross sections. However, it is difficult to measure those isotopes simultaneously by mass spectrometry because some of them have same mass numbers. Thus fine chemical separation of those rare earth elements is indispensable for accurate determination prior to measurement. The conventional separation method with anion exchange resin has been utilized in JAEA mainly for the separation of uranium and plutonium. Therefore rare earth elements such as Gd, Sm and Eu except Nd are wasted without being separated in the conventional method. The authors have examined to improve the conventional method in order to separate those rare earth elements mutually.

報告書

Preliminary conceptual design of the secondary sodium circuit-eliminated JSFR (Japan Sodium Fast Reactor) adopting a supercritical CO$$_{2}$$ turbine system, 2; Turbine system and plant size

木曽原 直之; 阪本 善彦; 小竹 庄司*

JAEA-Research 2014-016, 60 Pages, 2014/09

JAEA-Research-2014-016.pdf:22.38MB

ナトリウム冷却高速炉の安全性と経済性の更なる向上のために、超臨界炭酸ガスサイクルタービンシステムのJSFRへの適用性を検討した。本検討は、超臨界炭酸ガスタービンシステムを1次ナトリウム系に直結した2次系削除型JSFRに関するものである。超臨界炭酸ガスタービンのシステム構成、ヒートマスバランス、主要機器の設計検討について述べる。また、原子炉建屋とタービン建屋内の機器・配管の配置も検討し、建屋の大きさを評価した。この結果、従来の2次系を有する蒸気タービンを採用したJSFRと比較すると、原子炉建屋容積及びタービン建屋容積は、それぞれ7%、40%削減することが明らかとなった。また、サイクル熱効率は41.9から42.3%であり、水・蒸気システムのJSFRとほぼ同じであることわかった。

報告書

Preliminary conceptual design of the secondary sodium circuit-eliminated JSFR (Japan Sodium Fast Reactor) adopting a supercritical CO$$_{2}$$ turbine system, 1; Sodium/CO$$_{2}$$ heat exchanger

木曽原 直之; 阪本 善彦; 小竹 庄司*

JAEA-Research 2014-015, 33 Pages, 2014/09

JAEA-Research-2014-015.pdf:27.33MB

ナトリウム冷却高速炉の安全性と経済性の更なる向上のために、超臨界炭酸ガスタービンシステムのJSFRへの適用性を検討した。本検討は、超臨界炭酸ガスタービンシステムを1次ナトリウム系に直結した2次系削除型JSFRに関するものである。ナトリウム/炭酸ガス熱交換器はこのシステムの重要機器の一つであることから、その構造や炭酸ガスリーク時の安全性に関して述べる。ナトリウム/炭酸ガス熱交換器は、PCHE方式とし、き裂進展防止と熱膨張低減のためにSiC/SiCセラミック複合材料をPCHEの材料に用いた。また、製作性や補修性の観点から多数の小型の熱交換PCHEモジュールを、その容器の中で組み合わせる構成とした。熱交換器における炭酸ガスリークも評価し、この結果、炉心や1次ナトリウムバウンダリーへの影響は無いことがわかった。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

報告書

幌延深地層研究計画; 第2期中期計画(平成22年度$$sim$$平成26年度)調査研究計画書

岩月 輝希; 佐藤 治夫; 野原 壯; 棚井 憲治; 杉田 裕; 天野 健治; 藪内 聡; 大山 卓也; 天野 由記; 横田 秀晴; et al.

JAEA-Research 2011-009, 73 Pages, 2011/06

JAEA-Research-2011-009.pdf:4.41MB

本計画書は、第2期中期計画期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)において、幌延深地層研究センターの地下研究施設を利用して行う調査研究開発の計画を整理したものである。当該期間においては、民間活力により深度350mまでの地下施設の整備,維持管理及び研究支援に関する業務のほかさまざまな受託事業,共同研究が行われる予定であり、第2段階(坑道掘削[地下施設建設]時の調査研究段階)に加えて、第3段階(地下施設での調査研究段階)の調査研究開発が開始される。これらの調査研究開発を通して、地質環境調査技術や深地層における工学的技術,処分技術,安全評価手法を向上させるとともに、その成果を広く社会に公開することで、地層処分にかかわる諸技術の実現性を示し、信頼感を醸成していく。

論文

Binomial distribution function for intuitive understanding of fluence dependence of non-amorphized ion-track area

石川 法人; 大原 宏太; 太田 靖之*; 道上 修*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3273 - 3276, 2010/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.22(Instruments & Instrumentation)

高エネルギーイオン(200MeV Au)を照射したCeO$$_{2}$$薄膜について電子的エネルギー伝達に伴う照射損傷をラマン分光法により解析した。CeO$$_{2}$$に起因するF2gピークのほかに、照射後に高波数側にブロードなピークが発達することがわかった。その結果は、計算による予測と同様の振る舞いであること、さらに真空熱アニールしたCeO$$_{2}$$試料と同様の振る舞いであることから、照射に伴う酸素欠損に起因すると結論付けた。

論文

Anneal temperature effect on crystallite size and electric conductivity of LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$

Basar, K.*; Xianglian*; Siagian, S.*; 大原 宏太*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 阿部 修実*; 井川 直樹; 石井 慶信*

Indonesian Journal of Physics, 20(1), p.9 - 11, 2009/01

ナノサイズLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$の作製にLiOHとMnO$$_{2}$$の固相反応法によって成功した。本合成ナノ試料における、中性子散乱法によるScherrer法から評価した平均結晶子径や伝導度測定によって決定した活性化エネルギーはアニール温度の上昇によって増加することなどを明らかにした。

論文

Effect of Pb-Pb correlation in diffuse scattering of powder PbF$$_{2}$$

Xianglian*; Basar, K.*; 本多 宏之*; Siagian, S.*; 大原 宏太*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 井川 直樹; 石井 慶信*

Solid State Ionics, 179(21-26), p.776 - 779, 2008/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.5(Chemistry, Physical)

PbF$$_{2}$$のX線及び中性子散漫散乱を15K及び294Kにて測定した。散漫散乱の振動的なプロファイルは原子の熱振動による相関効果などによって説明できる。この散漫散乱の振動的なプロファイルに対する遠距離のPb-Pb原子間熱振動相関作用の寄与について初めて確認した。

報告書

Studies of super-critical CO$$_{2}$$ gas turbine power generation fast reactor(Contract research, Translated document)

木曽原 直之; 小竹 庄司; 阪本 善彦

JAEA-Review 2008-040, 67 Pages, 2008/08

JAEA-Review-2008-040.pdf:3.93MB

(1)超臨界炭酸ガスタービンシステムを採用した2次ナトリウム系削除型SFRプラントの設計を行った。発電効率は約42%であり、2次ナトリウム系及び蒸気システムを保有するSFRに比べ、原子炉建屋容積は約20%低減する。(2)超臨界炭酸ガスループを模擬した試験装置を製作した。臨界点近傍で圧縮機の高い効率が得られることを確認した。PCHE再生熱交換器の温度効率は98-99%であり、高い伝熱性能を示した。運転性試験では、不安定現象は発生しなかった。(3)ナトリウムと炭酸ガスの反応試験を行った。連続的な反応は、570-580$$^{circ}$$C以上で発生し、反応生成物はNa$$_{2}$$CO$$_{3}$$とCOであった。反応熱は50-75kJ/Na-molであった。(4)シェルアンドチューブ型ナトリウム/炭酸ガス熱交換器における、伝熱管1本ギロチン破断時の安全解析を行った。この結果、1次ナトリウム系の圧力最大値は構造健全性に影響ないこと,炉心への気泡移行による反応度上昇も炉心安全に影響のないことがわかった。また反応生成物による炉心閉塞しない見通しである。(5)超臨界炭酸ガス環境下において材料腐食試験を行った。600$$^{circ}$$C-5000hrでの12Cr鋼、及び316FRの腐食量はそれぞれ、180g/m$$^{3}$$, 5g/m$$^{3}$$であり、316FRは高い耐食性を示した。

論文

Study of structural change in CeO$$_{2}$$ irradiated with high-energy ions by means of X-ray diffraction measurement

石川 法人; 知見 康弘; 道上 修*; 太田 靖之*; 大原 宏太; Lang, M.*; Neumann, R.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 266(12-13), p.3033 - 3036, 2008/06

 被引用回数:38 パーセンタイル:92.02(Instruments & Instrumentation)

150MeV$$sim$$2.7GeVまでの高エネルギーイオンをセリウム酸化物に照射し、結晶構造変化に対応したX線回折ピークの変化を観測した。結晶構造の異なるナノメートルサイズのイオントラック形成を反映した新しいX線回折ピークが照射によって出現することがわかった。X線回折ピークの詳細な解析の結果、イオントラック内の結晶構造は乱れているが結晶構造を保っていること,酸素が非常に欠損している状態であることがわかった。

論文

Microbeam system for heavy ions from cyclotron to irradiate living cells

横田 渉; 小原 祥裕; 荒川 和夫

Proceedings of 36th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop (NANOBEAM 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

静電加速器のビームのマイクロビームは、TIARAを含めた世界の幾つかの施設で既に実用化されている。サイクロトロンにおいては、一般にビームのエネルギーの広がりが大きいことが、マイクロビーム形成の障害になっていた。TIARAではフラットトップ加速の導入により、エネルギーの広がりをマイクロビーム化が可能な従来の1/10に狭め、世界で初めての数百MeVの直径1ミクロン重イオンビームの実現を目指している。本マイクロビームは大気中に取出して生きた細胞に照射するもので、バイスタンダー効果等の生物照射影響研究の推進に不可欠である。本マイクロビーム開発の基礎となったTIARAの静電加速器のマイクロビーム技術の紹介,ビーム光学設計,フラットトップ加速技術,シングルイオンヒット技術,現在の到達点、及び将来計画等に関する解説を行う。

口頭

Surface oxidation and tribological properties of a hydrogenated DLC exposed to a simulated low earth orbit space environment

田川 雅人*; 浅田 英俊*; 横田 久美子*; 大原 久則*; 中東 孝浩*; 寺岡 有殿; Martin, J. M.*; Belin, M.*

no journal, , 

水素化したダイヤモンドライクカーボン(DLC)は次世代の宇宙用固形潤滑剤であるが、それが宇宙環境におかれたときの効果について研究した。5$$times$$10$$^{18}$$atoms/cm$$^{2}$$の粒子束密度のエネルギーの大きな原子状酸素ビームに曝しても摩擦係数や表面の酸化状態に大きな変化は認められなかった。

口頭

水素化DLC薄膜への超熱原子状酸素照射の効果について

横田 久美子*; 浅田 秀俊*; 田川 雅人*; 大原 久典*; 中東 孝浩*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Martin, J. M.*; Belin, M.*

no journal, , 

水素化ダイアモンドライクカーボン(DLC)は真空中で超低摩擦を示すため宇宙用潤滑剤としての応用が期待されている。そこで、低軌道の宇宙環境を模擬してレーザーデトネーション法により原子状酸素をDLCに曝露した後、それを表面分析した結果について報告する。実験に用いたのはSi上にRF-CVD法により成膜した水素化アモルファスDLCである。宇宙環境実験装置では原子状酸素と宇宙機の相対衝突エネルギーを再現できる。原子状酸素照射後のDLC膜の評価にはSR-PESなどを用いた。SR-PES測定はSPring-8のBL23SUに設置された表面化学反応分析ステーションで行った。並進エネルギー4.2eV,フルーエンス5$$times$$10$$^{18}$$atoms/cm$$^{2}$$の原子状酸素を照射したDLCでは、表面で気化酸化物が形成され、脱離していることが示唆された。

口頭

PbF$$_{2}$$の散漫散乱

Xianglian*; Basar, K.*; Sainer, S.*; 大原 宏太*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 井川 直樹; 石井 慶信

no journal, , 

室温で斜方構造を持つ超イオン電導体$$alpha$$-PbF$$_{2}$$のX線及び中性子回折実験を行い、散漫散乱の振動的な部分に最も関与している原子の相関効果を検討した。散漫散乱強度の理論式に4.3Aまでの原子間相関効果を取り入れて解析した結果、温度294K及び15Kにおける散漫強度散乱強度差において生じる振動的な形状は、X線回折の場合はおもにPb-Pb原子間の熱相関効果によって決まり、中性子回折の場合はPb-FとPb-Pb原子間の熱振動による相関効果で決まることがわかった。

口頭

固体銅を用いた高信頼性蒸気発生器の概念検討

相澤 康介; 木曽原 直之; 小竹 庄司; Sherwood, D. V.*

no journal, , 

将来の高速炉のさらなる経済性向上の一環として、ナトリウム冷却炉の2次系簡素化概念が検討されている。本検討では、2次系簡素化概念を可能とする固体銅を用いた高信頼性蒸気発生器の概念検討を実施した。本蒸気発生器は、ナトリウム・水境界をナトリウム管,熱媒体銅,水・蒸気管の3重壁構造とし、熱伝導が良好で延性の高い銅を使用することで、伝熱性能を確保しつつ、その信頼性を向上させた概念である。本蒸気発生器の成立性を評価するために、物量評価,構造健全性,製作性,き裂進展挙動の検討を実施し、本蒸気発生器を用いた2次系簡素化概念が有望であることを示した。

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