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論文

Exploring spin-polarization in Bi-based high-$$T_c$$ cuprates

岩澤 英明*; 角田 一樹; 石田 茂之*; Le F$`e$vre, P.*; Bertran, F.*; 吉田 良行*; 永崎 洋*; Santander-Syro, A.*; 奥田 太一*

Scientific Reports (Internet), 13, p.13451_1 - 13451_7, 2023/08

The role of spin-orbit interaction has been recently reconsidered in high-$$T_c$$ cuprates, stimulated by the recent experimental observations of spin-polarized electronic states. However, due to the complexity of the spin texture reported, the origin of the spin polarization in high-$$T_c$$ cuprates remains unclear. Here, we present the spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) data on the facing momentum points that are symmetric with respect to the $$Gamma$$ point, to ensure the intrinsic spin nature related to the initial state. We consistently found the very weak spin polarization only along the nodal direction, with no indication of spin-splitting of the band. Our findings thus call for a revision of the simple application of the spin-orbit interaction, which has been treated within the standard framework of the Rashba interaction in high-$$T_c$$ cuprates.

論文

Dynamics of proteins with different molecular structures under solution condition

井上 倫太郎*; 小田 隆*; 中川 洋; 富永 大輝*; 齋尾 智英*; 川北 至信; 清水 将裕*; 奥田 綾*; 守島 健*; 佐藤 信浩*; et al.

Scientific Reports (Internet), 10, p.21678_1 - 21678_10, 2020/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:14.45(Multidisciplinary Sciences)

非干渉性中性子準弾性散乱(iQENS)は、タンパク質の内部ダイナミクスを調べるための魅力的な手法である。しかし、中性子ビームのフラックスが低いことや、iQENSプロファイルから内部ダイナミクスを抽出するための解析手法がないことが、生理的条件下(溶液中)での研究の障害となっていた。近年の中性子分光器の開発により、iQENSプロファイルから内部ダイナミクス,並進拡散,回転拡散を切り離すことが可能となった。本研究では、球状性蛋白質(GDP)と天然変性蛋白質(IDP)の溶液中での内部ダイナミクスを調べた。その結果、IDPの平均緩和時間はGDPよりも大きいことが分かった。IDPの内部ダイナミクスを詳細に解析した結果、IDPのmobileなH原子の割合はGDPよりもはるかに高いことが明らかになった。興味深いことに、mobileな水素原子の割合は、溶媒に曝された表面の水素原子の割合と密接に関連していることがわかった。iQENS研究では、タンパク質の分子構造に応じて、溶媒にさらされたアミノ酸残基が内部ダイナミクスを支配していることが示された。

論文

高速実験炉「常陽」の原子炉容器内観察・補修技術開発; 炉心上部機構の交換作業

高松 操; 川原 啓孝; 伊藤 裕道; 宇敷 洋; 鈴木 信弘; 佐々木 純; 大田 克; 奥田 英二; 小林 哲彦; 長井 秋則; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 15(1), p.32 - 42, 2016/03

高速実験炉「常陽」では、平成19年に「計測線付実験装置との干渉による回転プラグ燃料交換機能の一部阻害」が発生し、原子炉容器内において、計測線付実験装置(以下、MARICO-2(MAterial testing RIg with temperature COntrol 2nd))試料部が炉内ラック内の移送用ポットから突出した状態で変形していること、MARICO-2試料部と炉心上部機構(以下、UCS(Upper Core Structure))の接触により、UCS下面に設置されている整流板等が変形していることが確認された。当該燃料交換機能復旧作業の一環として、「常陽」では、平成26年5月よりUCS交換作業を開始し、同年12月に終了した。高放射線・高温環境のSFRにおける原子炉容器内補修(観察を含む)には、軽水炉にはない技術開発が必要であり、その技術レベルを高め、供用期間中の運転・保守に反映することはSFRの信頼性の向上に寄与することができる。SFRにおけるUCSの交換実績は世界でも数少なく、30年以上使用した原子炉容器内の大型構造物の交換作業の完遂により蓄積された経験・知見は、「常陽」のみならず、SFRにおける原子炉容器内観察・補修技術開発に大きく資するものと期待される。

報告書

高速実験炉「常陽」における原子炉容器内保守・補修技術開発; 炉心上部機構交換作業用循環型カバーガス微正圧制御システムの開発

宇敷 洋*; 奥田 英二; 鈴木 信弘; 高松 操; 長井 秋則

JAEA-Technology 2015-042, 37 Pages, 2016/02

JAEA-Technology-2015-042.pdf:16.51MB

ナトリウム冷却型高速炉では、冷却材であるナトリウム及びカバーガスとしてアルゴンガスを内包する。そのため、カバーガスバウンダリを開放する際には、仮設バウンダリを確保した上で、カバーガスを微正圧に制御することで、カバーガスの放散を抑制し、かつカバーガス中への不純物混入を防止することが要求される。一方、平成26年度に実施された高速実験炉 「常陽」の炉心上部機構交換作業では、仮設バウンダリであるビニルバッグの健全性維持のため、高流量のアルゴンガスブローを約2ヶ月の長期間に亘って継続する必要があり、既存の設備では対応が困難であった。この課題を克服するため、「常陽」ではカバーガス循環型微正圧制御システムを開発し、実機に適用した。当該システムは良好な圧力追従性及びリサイクル性を有し、これらの成果は、世界的にも例の少ない大規模な原子炉容器内補修作業である炉心上部機構交換作業の作業環境整備及びその安全な推進に大きく貢献した。また、ここで蓄積された経験やデータは、稀少な知見として今後のナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内保守・補修技術の開発に資するものと期待される。

論文

The Air dose rate around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant; Its spatial characteristics and temporal changes until December 2012

三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; 佐藤 哲朗*; 武宮 博; 斎藤 公明

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.250 - 259, 2015/01

 被引用回数:45 パーセンタイル:80.67(Environmental Sciences)

For comprehensive investigation of the effects of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident on the land environment, three measurement campaigns covering wide area around the Fukushima site had been conducted by the end of fiscal year of 2012. The distribution maps of air dose rate have been constructed according to the measurement results implemented at approximately 6500 locations using the maximum values for the measurement period. Spatial distributions and temporal variations of air dose rate in the area were revealed by examining the resultant distribution maps. In the lower air dose rate area, the reduction rate of the air dose rate was observed to be smaller than that in the other areas and even smaller than physical attenuation rate alone, in contrast, the reduction rate was higher in areas with higher air dose rate.No significant difference among different land uses was observed in the reduction tendency of air dose rates in flat and spatially opened locations.

論文

Spatial distributions of radionuclides deposited onto ground soil around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant and their temporal change until December 2012

三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; Demongeot, S.*; Gurriaran, R.*; 上蓑 義朋*; 加藤 弘亮*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.320 - 343, 2015/01

 被引用回数:87 パーセンタイル:93.21(Environmental Sciences)

Comprehensive investigations have been conducted on the land environment affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Distribution maps of Cs-134, Cs-137, and Ag-110m deposition density as of March, September, and December 2012, were constructed according to monitoring results obtained at nearly a thousand locations. Little temporal change of the deposited radionuclides was observed during the nine months from March to December 2012. Weathering effects especially horizontal mobility, during this time were not noticeable. Spatial characteristics in the ratios of Cs-134/Cs-137 and Ag-110m/Cs-137 that deposited on ground were observed by investigations in the Tohoku and Kanto areas. The elaborate deposition maps of Cs-134 and Cs-137 as of September 2012, and those as of December 2012, were constructed using the relationship between the air dose rate and the deposited activity per unit area.

論文

Sediment and $$^{137}$$Cs behaviors in the Ogaki Dam Reservoir during a heavy rainfall event

操上 広志; 北村 哲浩; Yokuda, Satoru*; 大西 康夫*

Journal of Environmental Radioactivity, 137, p.10 - 17, 2014/11

 被引用回数:32 パーセンタイル:67.92(Environmental Sciences)

We performed a simulation of sediment and $$^{137}$$Cs behavior in the Ogaki Dam Reservoir during a heavy rainfall event occurred in 2013. One-dimensional river and reservoir simulation scheme TODAM was applied for calculating the time dependent migration of sediment and $$^{137}$$Cs in dissolved and sediment-sorbed forms in the reservoir. Continuous observational data achieved in upper rivers were used as the input boundary conditions for the simulation. The simulation results were compared with the continuous data achieved in the lower river and we confirmed the predicted values of sediment and $$^{137}$$Cs in sediment-sorbed form at the exit of reservoir satisfactorily reproduced the observational data. The simulation result of a heavy rainfall event shows that the reservoir plays an important role to delay and buffer the contamination movement in heavy rainfall events.

論文

High speed eigenvalue solver on the Cell cluster system for controlling nuclear fusion plasma

櫛田 慶幸; 武宮 博; 徳田 伸二*

Proceedings of 18th Euromicro International Conference on Parallel, Distributed and Network-Based Computing (PDP 2010), p.482 - 488, 2010/02

本研究では、高い計算能力を持ち2009年10月現在世界最高性能のスーパーコンピューターであるRoadrunnerにも搭載されているCellプロセッサーを使うことで、核融合モニタリングシステムに必要不可欠な高速固有値解析システムを開発した。核融合モニタリングシステムのための固有値解析システム構築は次の二つの理由で、現在のスーパーコンピュータでは困難であった。(1)スーパーコンピューターはユーザーが占有できる時間が限られており、モニタリングに必要な時間の間利用できない。(2)現在のスーパーコンピューターはネットワークで多数の計算ユニットを接続する形式であるが、これではネットワークによるオーバーヘッドが大きくモニタリングシステムに必要な時間解像度から考えられる計算時間に計算を終わらせることができない。そのため本研究では、価格性能比が高く、現在の計算ユニットよりも高速なCellプロセッサーを用いることで困難を克服し、モニタリングシステムに必要な計算速度を持ちながら、スーパーコンピューターよりも遥かに低価格で構築できるシステムを構築した。論文では、Cellを利用するために必要なプログラムの詳細とシステムの性能について述べる。

論文

Eigenvalue solution on the heterogeneous multicore cluster for nuclear fusion reactor monitoring

櫛田 慶幸; 武宮 博; 徳田 伸二

Proceedings of International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC '09) (USB Flash Drive), 2 Pages, 2009/11

本研究では、国際熱核融合実験炉(ITER)のためのプラズマ安定性解析システムに必要な高速固有値解析ソルバーをCellクラスター上で開発した。核融合実験炉では、実験炉を破壊する可能性のあるプラズマディスラプションを予期し、それに応じてプラズマの制御を行う必要がある。ITERでは、破壊を防ぐために約10万次元の複素三重ブロック対角行列の固有値を一秒以内に計算する必要があるが、現行の超並列計算機ではネットワーク遅延による並列効率低下のため達成することは困難であった。このためわれわれは、高速な演算性能を持つCellプロセッサーを利用しネットワーク負荷を低く抑えることで、今までは不可能であった1024対角ブロック、及び各ブロックが128$$times$$128次元である行列の固有値を一秒以内に求めることを可能とした。

論文

Observation of itinerant Ce 4$$f$$ electronic states in CeIrSi$$_3$$ studied by angle-resolved Ce 3$$drightarrow 4f$$ resonance photoemission spectroscopy

大河内 拓雄*; 利光 孝文*; 山上 浩志; 藤森 伸一; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 宮内 裕一朗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(8), p.084802_1 - 084802_6, 2009/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:54.77(Physics, Multidisciplinary)

結晶構造に空間反転対称性を持たない超伝導体CeIrSi$$_3$$に対してCe 3$$d{rightarrow}$$4$$f$$共鳴角度分解光電子分光を行い、4$$f$$バンド構造とフェルミ面を得た。その結果、Ce 4$$f$$状態はフェルミ準位近傍に位置することがわかり、フェルミ準位を横切る伝導バンドが共鳴増大を示した。さらに、CeIrSi$$_3$$のバンド分散とフェルミ面は、4$$f$$電子を持たない参照物質LaIrSi$$_3$$のそれとは異なり、その違いは局所密度近似(LDA)による電子状態計算によりよく説明できることを見いだした。これらの結果は、CeIrSi$$_3$$の4$$f$$電子は伝導電子とよく混成し、遍歴的な電子状態を形成していることを示唆している。

論文

Shape optimization using adjoint variable method for reducing drag in Stokes flow

篠原 主勲*; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人

International Journal for Numerical Methods in Fluids, 58(2), p.119 - 159, 2008/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.26(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

ストークス流中に置かれた物体が受ける流体抵抗を低減するための随伴変数法を定式化し、幾つかのテスト計算を行った。提案した定式化には、物体表面のメッシュを平滑化する手法や定積条件を保証する手法など、安定で頑健な最適化計算の実現に必須なテクニックが組み入れられている。支配方程式は有限要素法を用いて移動メッシュ上で解かれる。計算負荷や必要メモリが過大になることを避けるため、計算コードはHEC-MWライブラリのデータ圧縮ルーチンや並列化ライブラリを利用して実装された。ここで開発したコードにより、円柱がストークス流から受ける抵抗力を25%減らすことに成功した。

論文

Optimization of the parallel finite element method for the earth simulator

櫛田 慶幸; 奥田 洋司*

Journal of Computational Science and Technology (Internet), 2(1), p.81 - 91, 2008/00

地球シミュレータは、8個のベクトルプロセッサーを持つ共有メモリ計算ノードを、ネットワークにより640個接続した、階層構造を持つ並列計算機である。このため、その性能を発揮するために、3段階の並列化を考慮する必要がある。すなわち、ノード間並列,ノード内並列,ベクトル化である。本研究では、ノード間並列機能を持つ有限要素法コードに対し、ノード内並列,ベクトル化機能を追加し、その性能向上を評価した。その結果、もとの性能に比較して、最大で30倍の高速化を達成した。また、ユーザーが利用可能な範囲で最大のプロセッサー数である4,096プロセッサーを使用したときに、10テラフロップスを超える性能を達成することができた。これは、理論性能の約30%である。

論文

Preliminary criticality safety evaluation of long-term storage of spent nuclear fuels

奥野 浩; 須山 賢也; 奥田 泰久*; 吉山 弘*; 三好 慶典

Proceedings of 8th International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC 2007), p.140 - 143, 2007/05

原子力委員会新計画策定会議技術検討小委員会において直接処分に使用するキャニスタ(処分容器)の構造材又は燃料収納部が流出するシナリオでの予備的臨界評価が実施され、キャニスタ等の形状が変化しない場合の臨界安全評価は課題とされた。このため、(1)PWR用UO$$_{2}$$燃料(初期濃縮度4.1wt%)使用済燃料4体収納キャニスタ及び(2)PWR用MOX燃料(初期富化度10wt%)使用済燃料4体収納キャニスタを燃料集合体の崩落がないとして1000年間地中に貯蔵する場合の予備的な臨界安全評価を行った。「燃焼度クレジット導入ガイド原案」に基本的に基づいて選択したアクチニド10核種の組成をSWATコードシステムで算出し、その組成に基づきMVPコードで臨界計算したところ、中性子増倍率が0.9を下回る結果を得た。今後考慮すべき事項を最後にまとめた。

論文

Convergence acceleration of parallel CG-FEM with controlled domain decomposition for singularity problems

櫛田 慶幸; 奥田 洋司*

Journal of Computational Science and Technology (Internet), 1(1), p.2 - 13, 2007/00

構造物応力解析において、応力特異性はしばしば確認される。応力特異性は、有限要素法などの数値計算において求解までの時間を長くすることがわかっている。これは、並列有限要素法において特に顕著になる。本研究では、並列有限要素法において、並列計算時に必須である領域分割法の様式を変化させることで応力特異性を含む問題における、求解までの時間を、最大で15%短縮した。

論文

揚力を最大化するための随伴変数法による形状最適化

篠原 主勲*; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人

第20回数値流体力学シンポジウム講演要旨集(CD-ROM), 7 Pages, 2006/12

流力振動の原因である揚力を最適制御するための形状最適化システムを提案し、検証のためストークス流れの中に置かれた円柱の最適化に適用した。最適化手法にはラグランジュ未定乗数法に基づく随伴変数法を選び、プログラム開発にはライブラリ集HPC-MWを利用した。このシステムを用いて円柱の最適化を行ったところ、流れに対して約45度傾いた扁平な円柱形状を得た。

論文

随伴変数法による配管形状最適化

篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人

日本応用数理学会2006年度年会講演予稿集, p.268 - 269, 2006/09

工業用プラントの流体が流れる配管内では、構造物に負荷する内圧により構造物の振動が生じる。設計者はその都度、長年の経験に基づいて最善の設計方法を選択し、流体振動の抑制に努めてきた。しかし、その発生メカニズムを的確に把握することが難しい場合が多いため、対策が困難な場合がある。本研究では配管の振動や減肉を引き起こす表面力を低下する最適形状を構築することを目的とする。従来以上にロバストな曲がり管を構築するため、随伴変数法による形状最適化手法を用いることで、構造物の表面力を低減する配管形状を構築した。初期形状と比較して曲がり部が丸みを帯びた最適な形状を構築することで評価関数を低減した。

論文

Shape optimization using an adjoint variable method in ITBL grid environment

篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 10 Pages, 2006/07

実機適用を目指して、非定常流れ場における随伴変数法を定式化し、スムージング手法,ロバストなメッシュ変形技術を実装することで円柱などの初期形状でも最適形状に収束させる随伴変数法による3次元形状最適化アルゴリズムを構築した。ラグランジュ関数の停留条件より導出した最適化の試験開始時間から最適化の試験終了時間を各時間ステップでの圧力,流速からなる状態変数を順時間で求める。その各時間での状態変数を用いながら随伴方程式の随伴変数を逆時間で計算していく。このことより、非定常流れ場に配置された円柱形状でも最適形状に収束可能とする随伴変数法による形状最適化アルゴリズムを提案する。

論文

随伴変数法による形状最適化技術

篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人

第19回数値流体力学シンポジウム講演要旨集, P. 214, 2005/12

複雑な形状を持つ原子力配管の最適化を目指して、時々刻々と変化していく非定常状態の流れ場での随伴変数法を定式化する。その手法を用い、ラグランジュ関数から導出された状態方程式(連続の式,ナビエ・ストークス方程式)による状態流(流体の流れ)から、随伴方程式による随伴流を発生させることで、全節点上の随伴変数を計算する。その随伴変数を用いて微小領域での感度を計算することで複雑な形状に対しても適用可能な形状最適化アルゴリズムを開発する。開発期間を短縮するため、有限要素法に基づくプログラムライブラリ、HPC-MWを利用する。解像度が異なる3種類のメッシュを用いることで有限要素法による感度解析の計算精度を比較検討する。

論文

パラメータサーベィ型並列随伴変数法による形状最適化

篠原 主勲; 奥田 洋司*; 中島 憲宏; 井田 真人

日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集, p.561 - 562, 2005/11

原子力配管の熱伝対の応力集中を低減する最適な形状を検討するため、随伴変数法による形状最適化システムの基盤技術を開発した。状態方程式,随伴方程式,感度方程式,ラプラス方程式からなる随伴変数法を定式化し、記憶メモリを低減,配列のアクセスを高速化するためHPCMWによるファイル渡しによるデータ入出力,1次元圧縮行列のプログラミング技術を適用し、形状最適化プログラムを開発した。3次元円柱周りの形状最適化のメカニズムを明らかにし、円柱の体積一定の制約条件下で円柱に負荷する表面力を初期形状と比較して約24%低減した。

論文

Nonlinear behaviour of collisionless double tearing mode induced by electron inertia

松本 太郎; 内藤 裕志*; 徳田 伸二; 岸本 泰明*

Nuclear Fusion, 45(11), p.1264 - 1270, 2005/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:43.76(Physics, Fluids & Plasmas)

核融合プラズマの中心部のような高温になると電気抵抗が小さくなるとともに、電子慣性等の非衝突効果(運動論的効果)が磁気再結合過程に深くかかわる。本研究では、これらプラズマの粒子性を物理的に忠実に取り扱う観点から、ジャイロ運動論的粒子モデルを用いた3次元シミュレーションにより、反転磁気シア配位トカマクにおける磁気再結合を伴うMHD不安定性に対する運動論的効果の解明を目的とした。反転磁気シア配位において二つの共鳴面の距離が近いと、互いの共鳴面における摂動が結合し、ダブルテアリングモード(DTM)と呼ばれる内部モードが生じる。高温プラズマにおいて電子慣性により誘起される運動論的DTMは、抵抗性モデルにより予期されるものより、速い内部崩壊を引き起こし得ることが明らかとなった。さらに、内部崩壊により掃き出された電流は、DTMが作り出した静電ポテンシャルに導かれて凹型に再集中し得ることが明らかになった。本研究は、低ベータ負磁気シア実験におけるディスラプション機構の一端を示しており、またDTMを経た電流分布の再分配により負磁気シア配位を再構築し得ることを示唆している。

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