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谷田 肇; 岡本 芳浩
X線分析の進歩,52, p.69 - 80, 2021/03
X線CCD検出器を用いた二次元イメージングXAFS法は、比較的高エネルギーに吸収端を持つ重元素に対して透過法が適用されてきた。透過法は試料を最適な厚みにする必要があるが、透過能の大きい高エネルギーX線を用いる場合は、比較的厚い試料に対して容易に測定できる。ここでは、比較的低エネルギー領域にX線の吸収端を持つ遷移金属元素を対象とし、ガラス材料などの薄くすることが難しい試料中での価数分布を高速スクリーニングすることを目的とした蛍光法の開発を試みた。高感度で位置分解能を持つXAFSスペクトルを得るために、シンチレーターを用いない直接撮像型の検出器とピンホールを用いて、入射エネルギー可変で高輝度のアンジュレータ放射光での実証を行った。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
照沼 章弘; 三村 竜二; 長島 久雄; 青柳 義孝; 廣川 勝規*; 打它 正人; 石森 有; 桑原 潤; 岡本 久人; 木村 泰久; et al.
JAEA-Review 2016-008, 98 Pages, 2016/07
JAEA-Review-2016-008.pdf:11.73MB
原子力機構は、平成22年4月から平成27年3月までの期間における中期目標を達成するための計画(以下「第2期中期計画」という。)を作成した。また、上記期間中の各年度の業務運営に関する計画(以下「年度計画」という。)を定めている。バックエンド研究開発部門は、この第2期中期計画及び年度計画に基づいて、廃止措置技術開発と原子力施設の廃止措置を進めてきた。本報告は、バックエンド研究開発部門が第2期中期に実施した廃止措置技術開発と原子力施設の廃止措置の結果についてまとめたものである。
梅田 享英*; 岡本 光央*; 荒井 亮*; 佐藤 嘉洋*; 小杉 亮治*; 原田 信介*; 奥村 元*; 牧野 高紘; 大島 武
Materials Science Forum, 778-780, p.414 - 417, 2014/02
被引用回数：2 パーセンタイル：72.7(Crystallography)炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタ(MOS FET)の界面欠陥を電流検出型磁気共鳴(EDMR)により調べた。SiC MOSFETはカーボン(C)面上に作製し、水蒸気酸化及び800Cでの水素処理、又は、乾燥酸素を用いた二種類の方法によりゲート酸化膜を形成した。乾燥酸素によるゲート酸化膜を有するMOSFETのチャンネル移動度は1cm
/Vs以下であるが、水素処理ゲート酸化膜を有するMOSFETは90cm/Vsである。低温(20K以下)でのEDMR測定の結果、シリコン面上に作製したMOSFETでは観測されないC面特有の欠陥シグナルが検出された。
線照射を行ったところ、このC面特有の欠陥シグナルが大きくなり、それとともにチャンネル移動度が低下することが判明した。これより、水素処理により終端されていたC欠陥が線照射により離脱し、C面固有の欠陥となること、この欠陥がチャンネル移動度の低下に関与することが推測される。
海野 明; 斎藤 光男; 金澤 浩之; 高野 利夫; 岡本 久人; 関野 甫*; 西野 泰治
デコミッショニング技報, (32), p.2 - 12, 2005/09
日本原子力研究所(以下、原研という。)のホットラボは、研究炉で照射された燃料及び材料の照射後試験を実施するために、日本初のホットラボ施設として、昭和36年に建設された。施設は、重コンクリートケーブ10基,鉛セル38基(現在:20基)を備える、地上2階,地下1階の鉄筋コンクリート構造であり、原研における研究計画に貢献してきたが、所内の老朽化施設の合理化の目的により、「東海研究所の中期廃止措置計画」に沿って、平成15(2003)年3月をもって全ての照射後試験を終了し、施設の一部解体・撤去を開始した。これまでに鉛セル18基の解体・撤去を完了している。ホットラボで実施されてきた燃料・材料に関する試験は、燃料試験施設及びWASTEFで引続き実施される予定である。さらに建屋の一部は、所内の未照射核燃料や大強度陽子加速器施設の運転によって発生する放射化機器の一時保管施設としての利用が計画されている。
塩飽 秀啓; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 湊 和生; 谷田 肇*
Zeitschrift f
r Naturforschung, A, 60a(1-2), p.81 - 84, 2005/01
第三世代放射光施設であるSPring-8のアンジュレータ放射光を利用して、溶融したCdBrの局所構造を、高温状態におけるX線吸収微細構造(XAFS)分析によって解析した。SPring-8の高輝度・高エネルギー特性を生かした実験である。測定試料は吸湿性のある高温融解塩であるため、溶融塩専用に設計した石英セルを使用することによって、測定を成功することができた。測定の結果、Cd
-Br
の最近接距離は、室温固体状態中の2.71
から、溶融の状態の2.60まで減少した。また融解により、配位数は6から4まで減少した。得られた構造パラメータは、四面体構造(CdBr
)
が溶融したCdBrが優勢な構造をとることを示している。
systems岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 湊 和生; 谷田 肇*
Zeitschrift fr Naturforschung, A, 59a(11), p.819 - 824, 2004/11
溶融CdCl及びCdCl-KCl混合系融体の局所構造を、XAFSによって調べた。CdClは固体では6配位を取っているが、溶融状態ではCd-Cl間距離が短くなり、配位数も4へ減少することが判明した。溶融状態で(CdCl
)四面体構造の存在を示唆する。混合系においてもCd-Cl距離と配位数に変化はなく、四面体構造が維持されていると考えられる。
山本 俊弘; 三好 慶典; 外池 幸太郎; 岡本 肇*; 井田 俊一*; 青木 繁明*
Journal of Nuclear Science and Technology, 40(2), p.77 - 83, 2003/02
被引用回数：8 パーセンタイル：49.89(Nuclear Science & Technology)指数実験での未臨界度測定における高次モード中性子束の影響について調べた。指数実験における減衰定数を固有値とする中性子拡散方程式に対する高次モード解析手法を開発し、高次モードに対する固有値及び固有関数を求められるようにした。指数実験における3次元の中性子束分布を高次モード中性子束の重ね合わせで再現することを試みた。TCA (Tank-type Critical Assembly)での未臨界の矩形の燃料棒配列において指数実験を行い、中性子源位置を何箇所かに変えて、垂直方向の中性子束分布を数箇所に配置した検出器で測定した。この指数実験での高次モードの固有値と固有関数を計算し、垂直方向の中性子束の再現を行った。その結果、燃料棒配列内または水反射体領域でも燃料棒配列に近いところでは、少数次の高次モード中性子束でよく再現できた。この高次モード解析手法を用いることで、高次モードの影響の評価や垂直方向の中性子束の測定結果から基本モードを抽出することが可能となる。さらに、高次モード解析によって指数実験における中性子源や検出器の適切な配置を決めることが容易にできるようになる。
by K-absorption edge XAFS岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一; 谷田 肇*
Journal of Molecular Structure, 641(1), p.71 - 76, 2002/10
被引用回数：42 パーセンタイル：71.97(Chemistry, Physical)溶融LaCl3の局所構造をK吸収端XAFSによって調べた。最近接La-Cl間距離と配位数は、2.89
$及び$7.4
であった。6よりも大きな配位数は、融体の局所構造が、今まで報告されてきたような単純に(LaCl
)
八面体構造からのみからなるのではなく、7配位の(LaCl
)
や8配位の(LaCl
)
といった錯体の存在もあることを示唆する。La-La対に対応する第2近接の相関が約
付近に見られた。これは、錯体イオンどうしが1つClイオンを共有するいわゆる頂点共有が歪んだ形に対応する。2つのClイオンを共有する辺共有が大勢をしめるYCl融体とは対照的であることがわかった。
成田 弘一; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 高井 木の実; 塩飽 秀啓; 島田 亜佐子*; 山本 剛*; 谷田 肇*
Spring-8 Experiment Report, Vol.6, P. 9, 2001/00
近年、放射性廃液からの3価アクチノイド(An(III)),ランタノイド(Ln(III))の分離のための有用抽出剤として三座配位子が注目されている。酸素ドナー系配位子であるdiglycolamide型配位子はLn(III),An(III)の共抽出に、窒素ドナー系配位子であるterpyridine型配位子はAn(III)/Ln(III)分離に期待されている。そこで本研究ではN,N'-dimetyl-N,N'-diphenyl-diglycolamide(DGA)及び、2,2':6'2''-terpyridine(TPY)とLa(III)の溶液内錯体構造をSPring-8 BL01B1におけるLa K-edge EXAFS測定により調べた。La-DGA系,La-TPY系における動径構造関数の比較より、配位子とドナー原子間距離はLa-TPY系(La-N)の方がLa-DGA系(La-O)よりも長いことが明らかになった。
塩飽 秀啓; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 成田 弘一*; 谷田 肇*
no journal, ,
原子力機構では、SPring-8に設置したJAEA専用アンジュレータビームラインBL11XUに、QuickScanXAFSシステムを導入した。この測定法は、物理的及び化学的な反応過程において、経時的な局所構造や化学状態の情報を取得できる大変重要な測定手法である。このシステムを用いて、マイナーアクチノイドの分離及び回収技術高度化研究における、抽出クロマトグラフ法の吸着イオンの状態分析へ応用した。QuickScanXAFS測定及びフィッティングの結果、シリカ担持型BTP(ビス-トリアジニル-ピリジン)に吸着された状態では、Pdは平面4配位構造を取った2価イオンとして存在していることがわかった。その結果Pdと反応性の高い硫黄を、平面4配位構造の上方又は下方からアタックさせることによって、Pdをシリカから溶離可能であると判明した。その結果、今まで困難であったPdを回収することに成功した。発表では、本システムのメリット・デメリット及び測定結果について報告する。さらにわれわれが行っている「設計化学」という考えに基づくイオン認識化合物の構造解析手法についても議論する予定である。
梅田 享英*; 佐藤 嘉洋*; 荒井 亮*; 岡本 光央*; 原田 信介*; 小杉 亮治*; 奥村 元*; 牧野 高紘; 大島 武
no journal, ,
耐放射線性半導体素子への応用が期待される炭化ケイ素(SiC)半導体のデバイス特性の向上に資する研究の一環として、金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタ(MOS FET)の酸化膜-半導体界面に発生する欠陥を電流検出電子スピン共鳴(EDMR)を用いて評価した。C面六方晶(4H)SiC上に化学気相法によりエピタキシャル膜を成長し、水蒸気及び水素処理を用いてゲート酸化膜を形成することでMOSFETを作製した。その後、4H-SiC MOSFETは界面欠陥を導入するために、室温で線照射を行った。EDMR測定を行い界面欠陥を調べたところ、1000ppmを超える非常に強い信号が観測された。デバイスの動作状態と信号強度の関係を調べることで、この信号は価電子帯近傍に準位を持つ界面欠陥であると決定できた。さらに、欠陥構造に関する知見を得るために炭素同位体(
C)の超微細相互作用を調べたところ、この界面欠陥は炭素原子が関与することが判明した。
荒井 亮*; 梅田 享英*; 佐藤 嘉洋*; 岡本 光央*; 原田 信介*; 小杉 亮治*; 奥村 元*; 牧野 高紘; 大島 武
no journal, ,
MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタとして一般的に用いられない4H-SiC(000
)C面にWet酸化法でゲート酸化膜を形成することで、一般的なSi面を上回る電子移動度が得られることが知られている。その理由としては、水素を界面に導入することで界面順位(Dit)が減少した結果だと考えられているが、水素の役割やDitの起源についてはまだよくわかっていない。そこで、電流検出電子スピン共鳴(EDMR)を使ってC面MOSトランジスタの界面欠陥の分光評価を行った。その結果、界面の炭素原子に由来するC面固有欠陥を検出することができた。加えて線照射によって意図的にC面固有欠陥からの水素離脱を引き起こしEDMRによってC面固有欠陥を観察した。その結果、C面固有欠陥のEDMR信号強度は、線の照射量に応じて増加した。そして約6MGy程度で飽和し、その後減少した。この照射量はSi-MOSトランジスタで行った同様の実験に比べ1桁高く、SiC-MOSトランジスタはSiに比べて高い放射線耐性を示したと言える。また、照射試料の電流電圧特性測定より、C面固有欠陥がMOSトランジスタのしきい値電圧シフトの一つの要因であることを示した。
西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; 前田 祥太; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動型のイオン線は、その類稀な特徴より医療応用をはじめとして多くの応用の分野から着目を浴びている。その中の一つとして、既存の加速器へのインジェクターがある。重イオンを高エネルギーまで加速する加速器の小型化には、できるだけ電荷質量比(Q/M)が高く、高電流密度を持つイオン源が必要不可欠となる。一方、原子力機構関西研においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能となる。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
前田 祥太; 西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
原子力機構では、超高強度超短パルスレーザーと薄膜を相互作用させて高エネルギーイオン発生の研究を行っている。装置の巨大化を抑えつつ発生イオンを高エネルギー化するためには、照射条件を最適化しなければならない。最適化するパラメータの決定には、イオンと同時に発生する電子や中性子、X線の情報から、プラズマ中の物理現象を知る必要がある。そこで本研究では、レーザープラズマ相互作用で発生した電子の温度を精度よく測るために、1-200MeVのブロードバンドなスペクトル検出器を開発した。検出器は、永久磁石と蛍光板およびCCDカメラで構成される。本発表では、まず、兵庫県立粒子線医療センターにて行った4・9・12・15MeVの準単色電子を用いての蛍光板発光特性の調査結果を報告する。次に、粒子輸送モンテカルロ計算コード「PHITS」を用いた計算機上での模擬実験により、データ解析手法を検証したので報告する。
塩飽 秀啓; 谷田 肇; 冨永 亜希; 岡本 芳浩; 矢板 毅
no journal, ,
SPring-8に設置している原子力機構(JAEA)専用ビームラインBL22XUは、放射性同位元素(RI)・アクチノイド等をターゲットとする原子力関連研究推進のためにRI実験棟へ導かれた高輝度X線ビームラインであり、2002年に完成・運用している。2016年4月に原子力機構から量子科学技術研究開発機構(QST)の分離・移管を契機として、高輝度XAFS測定システムをBL11XUからBL22XUへの移設とビームライン全体の実験装置の再配置を含めたビームラインの高度化を計画している。2017年末に人類がハンドリングできる最も重い元素であるアインスタイニウム(Es)の水和構造研究を実施しており、RI・アクチノイド等の測定環境整備も進めている。今後も高輝度・高エネルギー放射光を最大限に活用して、原子力分野に係る研究をはじめとして、福島環境回復への貢献、福島第一原子力発電所(1F)廃炉措置に係るデブリ試料の分析等を実施するために、ビームライン高度化を進める予定である。ビームラインの現状と今後の高度化について報告する。
谷田 肇; 岡本 芳浩; 永井 崇之
no journal, ,
ガラス固化体を長期間安定に保つために、放射性元素が析出しないようにする必要があり、その化学状態の分布を評価することは極めて重要である。ここでは、透過法では測定が難しい比較的低エネルギーに吸収端を持つ元素について、二次元蛍光イメージングXAFS法を用いて、その価数分布の評価を試みた。マイクロビームによる蛍光X線マッピングより、広範囲を高速に評価することを目的としている。
谷田 肇; 岡本 芳浩
no journal, ,
SPring-8の高輝度アンジュレータ光とピンホール,直接撮像型CCDカメラを用いて、mmオーダーの広い面積の高速イメージングが可能なピンホールカメラ型の二次元蛍光イメージングXAFS法の実証を目指した。
岡本 芳浩; 谷田 肇; 永井 崇之
no journal, ,
ガラス固化試料の分子動力学(MD)法を利用したシミュレーションを行い、XAFSデータの解析及び解釈において、補助的に使用することを試みた。ガラス固化体の原料として使用されるホウケイ酸ガラスのMD計算では、実験値を良好に再現するモデルがすでに確立されている。本研究では、ガラスに含まれる成分元素(例えばZn)の相互作用モデルを、XAFSデータを用いて検証した。XAFSデータは、局所構造及び化学状態に敏感なので、MD計算の相互作用モデルの評価に適した情報である。MD計算から得られた原子配置の情報をもとに、XAFSシミュレーションコードFEFFを用いて、EXAFS関数を算出した。ガラス中のZnのEXAFSスペクトルを計算したところ、実験値を良好に再現する結果が得られた。また、Si/B比やガラスに含まれるNa量を変えた計算を行い、Zn周りの局所構造変化について、実験によるXAFS解析結果をと比較した。
岡本 芳浩; 永井 崇之; 谷田 肇; 秋山 大輔*; 越野 陽也*; 桐島 陽*
no journal, ,
ガラス固化処理時に廃液成分がどのようにガラスに取り込まれるかを明らかにするために、模擬廃液を加熱処理した試料の放射光XAFS分析を実施した。模擬廃液のみを加熱処理した場合、ガラスと混ぜて加熱処理した場合の2通りを対象とし、それらの違いについても調べた。分析の結果、脱硝を経て酸化物になる際に、ほかの元素と反応して、複合酸化物や固溶体を形成することが確認された。EXAFS及びXANESデータの系統的な解析から、各元素がガラスに溶解する温度を確認した。
