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論文

軟X線レーザー干渉計と反射率計を用いたフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスの計測

錦野 将元; 長谷川 登; 石野 雅彦; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 末元 徹; et al.

JAEA-Conf 2013-001, p.16 - 19, 2013/09

フェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。そこでプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について研究を開始した。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測の結果からは、局所照射フルエンスに対して閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が計測されている。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。

論文

Observation of the nano-scale surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft X-ray imaging technique

錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 河内 哲哉; 羽富 大紀*; et al.

Proceedings of SPIE, Vol.8849, p.88490E_1 - 88490E_6, 2013/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.14

近年、リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が 数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。このような現象は基本的にはマルチパルス照射によって引き起こされるものであるが、その基礎過程を理解するためには、まずは単一パルス照射によって引き起こされる過程を理解することが重要である。われわれはプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測から複数の金属におけるアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始している。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。白金や金表面の干渉計測・反射率計測で得られたアブレーション初期過程の表面変化について講演を行う。

論文

Neutron and X-ray crystallographic analysis of the human $$alpha$$-thrombin-bivalirubin complex at pD 5.0; Protonation states and hydration structure of the enzyme-product complex

山田 太郎*; 栗原 和男; 大西 裕季*; 玉田 太郎; 友寄 克亮; 桝見 賢司*; 田中 伊知朗*; 黒木 良太; 新村 信雄*

Biochimica et Biophysica Acta; Proteins and Proteomics, 1834(8), p.1532 - 1538, 2013/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:66.82(Biochemistry & Molecular Biology)

$$alpha$$-トロンビン-ビバリルジン複合体のプロトン化状態と水和構造をX線(1.6${AA}$)/中性子(2.8${AA}$)単結晶回折データによる同時構造精密化により明らかにした。原子間距離については別途、1.25${AA}$のX線結晶構造解析により評価した。この複合体は、$$alpha$$-トロンビンの酵素・生成物(EP)複合体のモデルとなる。活性化部位周囲の中性子散乱長図は、H57/Hの側鎖が重水素化されていることを示唆する。この同時精密化により、H57/HのD$$delta$$1とD$$epsilon$$2の占有率がそれぞれ1.0と0.7であると示された。しかしながら、S195/Hのヒドロキシル基のO$$gamma$$周囲には有意な中性子散乱長密度が観察されなかった。また、そのO$$gamma$$は、dFPR-COOHのカルボキシル基炭素に近接していた。これらの観察から、S195/HのO$$gamma$$は脱プロトン化されており、EP複合体において求核性を維持していると示唆された。また、活性化部位に加えて、ビバリルジンの認識に関与するS1サブサイトとエキソサイトIに水和構造が存在することが分かった。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:134 パーセンタイル:0.69(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Safety strategy of JSFR eliminating severe recriticality events and establishing in-vessel retention in the core disruptive accident

佐藤 一憲; 飛田 吉春; 小西 賢介; 神山 健司; 豊岡 淳一; 中井 良大; 久保 重信*; 小竹 庄司*; 小山 和也*; Vassiliev, Y. S.*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.556 - 566, 2011/03

JSFR設計においては炉心崩壊事故における厳しい再臨界事象を排除することにより炉心物質の炉容器内保持を確実にすることとしている。本設計では起因過程における冷却材ボイド化による過大な反応度挿入を抑制するために最大ボイド反応度などの設計パラメータを適切に選定するとともに、CDAの主要課題であった全炉心規模の溶融燃料プール形成のリスクを集合体内部ダクトを導入することにより排除するものとしている。これらの設計方策の有効性をこれまでに得た試験データ及びこれらによって検証された解析モデルによる評価に基づきレビューした。この結果、現JSFR設計により厳しい出力バースト事象は排除できると判断された。

論文

Structural changes in surface and bulk LiNi$$_{0.5}$$Mn$$_{0.5}$$O$$_{2}$$ during electrochemical reaction on epitaxial thin-film electrodes characterized by ${it in situ}$ X-ray scattering

坂本 和幸*; 平山 雅章*; 小西 宏明*; 園山 範之*; Dupr$'e$, N.*; Guyomard, D.*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*

Physical Chemistry Chemical Physics, 12(15), p.3815 - 3823, 2010/04

 被引用回数:28 パーセンタイル:24.72(Chemistry, Physical)

X線散乱法を用いて、LiNi$$_{0.5}$$Mn$$_{0.5}$$O$$_{2}$$リチウムイオン電池薄膜電極の電池反応中における表面及びバルクの構造変化を追跡した。その結果、(110)面が露出した電極では、バルク構造の変化が認められたが、(003)面が露出した電極では、電極電位が3-5Vの範囲でリチウムイオンの(デ)インターカレーションが認められたかった。一方で、3Vより負になると、不可逆なインターカレーションが起こることがわかった。

論文

A Neutron crystallographic analysis of phosphate-free ribonuclease A at 1.7 ${AA}$ resolution

八木 大地*; 山田 太郎*; 栗原 和男; 大西 裕季*; 山下 雅広*; 玉田 太郎; 田中 伊知朗*; 黒木 良太; 新村 信雄*

Acta Crystallographica Section D, 65(9), p.892 - 899, 2009/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:20.32(Biochemical Research Methods)

リン酸非含有のウシ膵臓由来リボヌクレアーゼA(RNase A)に対し、JRR-3研究用原子炉(日本原子力研究開発機構)に設置の単結晶回折装置BIX-4を用いて、1.7$$AA$$分解能で中性子構造解析を行った。高分解能構造モデルに基づき、RNase Aの触媒機構においてはヒスチジン12番残基が一般塩基として機能していることを明らかにした。また、メチル基や水酸基、そしてプロリン、アスパラギン、グルタミンこれらのアミノ酸残基に含まれる水素位置のような、その他の特色のある構造上の特徴が数多く、1.7$$AA$$分解能で決定された。観測された解離性アミノ酸残基のプロトン化/脱プロトン化状態から、活性化部位やヒスチジン48番残基の水素原子周囲の水素結合ネットワークが明確に示された。$$alpha$$へリックスと$$beta$$シート間の水素結合の強さにおける差は、主鎖アミド基の水素の水素結合長と水素/重水素(H/D)置換率の決定から推察された。また、水和水分子における温度因子(B)と水素結合長間の相関が見出された。

論文

Ion beam breeding of flower color variations in transgenic plants with multi-disease tolerance

岡村 正愛*; 清水 明*; 大西 昇*; 長谷 純宏; 吉原 亮平; 鳴海 一成

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 62, 2008/11

本課題では、有用形質転換体へイオンビームを応用するシステムを開発することにより、さまざまな花色や形の品種をシリーズ化する手法を確立し、イオンビーム高度利用技術の開発に資することを目的とする。照射材料としては、分裂酵母由来の2本鎖RNA特異的RNA分解酵素(${it pac1}$)を導入することでキク発育阻害ウイロイド及びトマト黄化壊疽ウイルスに耐性を獲得した形質転換キクを用いた。これまでに炭素イオンビームの照射試験を実施し、順化,温室での栽培後、花色と花姿について調査した。照射によって得られた計832の個体について開花試験を行い、薄桃,濃桃,サーモン,白色,黄色などの花色変化を誘導できることを明らかにした。これらの結果から、この方法は、個々の遺伝子導入による従来法に比べて、低コストで高い品質の鑑賞植物の開発に有効であると考えられた。

論文

Reliability evaluation of SPEEDI's prediction by comparison with calculated results based on meteorological observation data

林津 雄厚*; 芹澤 茂*; 山崎 哲夫*; 梅山 信昭*; 森内 茂*; 半田 博之*; 大西 良一*; 竹村 守雄*; 茅野 政道; 永井 晴康; et al.

Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10

原子力安全技術センターで運用されているSPEEDIの予測精度を評価するために、予測気象場による線量分布予測結果と気象観測データを用いた解析気象場による線量分布解析結果の比較を行った。比較試験は、原子力発電所13施設を対象として2005年4月から1年間週1回の頻度で実施し、日中,夕刻,夜間,朝の時間帯にそれぞれ放射性希ガスを1Bq/hで6時間放出したときの外部被ばく線量分布を求めた。約2500ケースの試験結果を統計解析した結果、次の予測精度情報が得られた。(1)最大線量値の比は対数正規分布を示し、中央値0.77倍,99.7%信頼限界の範囲0.09から6.2,(2)高線量域の方向が3方位内で一致する頻度61%,(3)高線量域の距離の差は正規分布を示し、平均値-0.1km,99.7%信頼限界の範囲-6.2から6.0kmであった。

論文

A Neutron crystallographic analysis of a cubic porcine insulin at pD 6.6

石川 卓哉*; 茶竹 俊行*; 大西 裕季*; 田中 伊知朗*; 栗原 和男; 黒木 良太; 新村 信雄*

Chemical Physics, 345(2-3), p.152 - 158, 2008/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:55.91(Chemistry, Physical)

A neutron diffraction study has been carried out at 2.7 ${AA}$ resolution on cubic porcine insulin at pD 6.6 using the BIX-4 at the JRR-3 reactor of JAEA. The ionization states of several amino acids in porcine insulin have been obtained at pD 6.6 and they are compared with those at pD 9 obtained by neutron diffraction as well as those at pH 6.50 and 6.98 obtained by X-ray diffraction. For the present work, a large single crystal of 2.7 mm$$^{3}$$ was obtained by dialysis. Refinement of the structure was carried out and the ${it R}$-factor was 21.4% with the free ${it R}$ being 29.4%. Protonation and deprotonation of various ionizable amino acid residues were observed and discussed on the basis of the charged states estimated by the ${it pK$_{a}$}$ values. In the case of His${it B}$5, both N$$pi$$ and N$$tau$$ of an imidazole ring are protonated at pD 6.6, but at pD 9 only N$$pi$$ is protonated. In contrast, for His${it B}$10, both N$$pi$$ and N$$tau$$ are protonated at pD 6.6 as well as at pD 9.

論文

Mechanistic study on lithium intercalation using a restricted reaction field in LiNi$$_{0.5}$$Mn$$_{0.5}$$O$$_{2}$$

坂本 和幸*; 小西 宏明*; 園山 範之*; 山田 淳夫*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*

Journal of Power Sources, 174(2), p.678 - 682, 2007/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:44.51(Chemistry, Physical)

パルスレーザー堆積法を用い、エピタキシャル成長させて形成したリチウムイオン電池正極(LiNi$$_{0.5}$$Mn$$_{0.5}$$O$$_{2}$$)の充放電過程をX線散乱法により追跡した。その結果、LiNi$$_{0.5}$$Mn$$_{0.5}$$O$$_{2}$$(003)面では、2次元構造を取っている金属層を通してリチウムイオンが三次元的に拡散していることがわかった。

論文

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて

高村 秀一*; 門 信一郎*; 藤井 隆*; 藤山 寛*; 高部 英明*; 足立 和郎*; 森宮 脩*; 藤森 直治*; 渡辺 隆行*; 林 泰明*; et al.

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて, P. 164, 2007/03

核融合並びにプラズマに興味を持ってもらい、またその有用性,将来性を広く理解してもらうための一般向け解説書として、プラズマ・核融合学会の企画(日本実業出版社から出版予定)に共同執筆で出版するものである。読者の対象範囲は、理科に興味を持つ高校生,大学生・一般社会人,ある種のプラズマに仕事で関連している人で、他分野からのヒントを求める人など、広い層に読んでもらえることを想定している。(目次:はじめに/プラズマってなんだ?/プラズマ技術のひろがり/実験室の超先端プラズマ/核融合プラズマエネルギーとは?/プラズマエネルギーへの道/核融合プラズマエネルギー発電所を目指して/プラズマエネルギーと未来社会)

論文

魅力ある実用化を目指した先進的技術課題

飛田 健次; 小西 哲之*; 時松 宏治*; 西尾 敏; 日渡 良爾*

プラズマ・核融合学会誌, 81(11), p.875 - 891, 2005/11

核融合が将来の市場導入を考えたときに求められるであろう要件とそれへの対応を考察した。まず、世界エネルギーモデルに基づいて核融合が市場に導入された場合の電力シェア予測を示し、核融合の重要な意義とされる地球温暖化抑制に対する寄与を定量化した。このような将来予測はエネルギー供給コスト最小化という尺度での合理的な解ではあるが、実際の市場がこのような原理に従うとは考えにくい。核融合の導入を想定する今世紀半ばはエネルギー市場の大規模な拡大と脱化石燃料というエネルギー供給構造の一大変革期であり、新エネルギー技術に対する各国のエネルギー戦略が色濃く反映されることに留意する必要がある。このような視点から、国内市場及び世界市場への核融合の市場参入シナリオを考察した。また、核融合が市場に受け入れられた後、そのシェアを拡大していくために求められる革新技術として、炉心プラズマの高ベータ化,ブランケット高性能化等について解説した。

報告書

超臨界圧水冷却炉の熱水力研究に関する文献調査

栗原 良一; 渡辺 健一*; 小西 哲之

JAERI-Review 2003-020, 37 Pages, 2003/07

JAERI-Review-2003-020.pdf:2.08MB

日本原子力研究所で概念検討している将来の核融合原型炉は、系全体の熱効率を上げるために炉内機器の冷却材として超臨界圧水を使用する設計にしている。したがって、核融合原型炉の真空容器内でブランケット冷却配管が破断した場合に、超臨界圧水の放出挙動を評価することは安全性を確保するうえで重要である。しかし、それを正確に評価するためには、超臨界圧水ブローダウンの熱水力現象を解析しなければならない。そこで、現時点で実際に使用されている超臨界圧水冷却火力発電プラントにおいて、ボイラー火炉やタービン内で冷却水が噴出した場合の実験や解析が行われていないか、国内外の公開文献を調査した。また、将来の軽水炉として東京大学で設計された超臨界圧水冷却軽水炉のLOCA解析コードについて、超臨界圧水の熱伝達式に関する評価式等を調査した。核融合実験炉ITERモデルの真空容器内冷却水漏洩事象(ICE)の評価に用いたTRAC-BF1コードは、蒸気表や構成式が21MPa,374$$^{circ}$$C以上の超臨界圧水に対応していない。そのため、超臨界圧水冷却の核融合炉においてICE事象が発生した場合の評価ができるようにTRAC-BF1コードを改良するうえで必要な課題について調査した。

論文

Tritium issues toward fusion plants

小西 哲之; 飛田 健次; 西尾 敏; 岡田 英俊*; 栗原 良一

Fusion Science and Technology, 41(3), p.817 - 820, 2002/05

実験炉の次の段階のデモ炉にむけたトリチウム工学に関する技術的課題をレビューした。トリチウム燃料の安定供給は重要である。初期装荷トリチウムが原型炉において自給できることは指摘したが、一方余剰のトリチウム生成も問題であり、増殖率TBRの制御は今後核工学の観点で検討が必要である。トリチウムプロセス,安全の問題の力点は燃料から熱媒体に移る。事故時の安全対策は基本的にはとじ込めと除去系によるが、通常運転での放出量制御は空気及び熱媒体からのトリチウム除去回収プロセスの性能に依存する。環境影響も通常時放出が生態系に及ぼす複雑な影響が重要となる。これらの問題はいずれもエネルギーとしての核融合の社会経済的評価に影響を及ぼすので、その観点からのプラント概念の構築が必要である。

論文

Application of MpCCI to a wing aeroclaticity problem; Report on in-progress work

大西 亮一*; Guo, Z.*; 今村 俊幸; 平山 俊雄

GMD Report 132, 1 Pages, 2001/04

原研計算科学技術推進センターでは多原理統合手法に基づいたシミュレーションの統合の研究が進められている。緩連結(loosely coupled)した流体-構造コードは、その先駆的なコードとして原研で開発され、さらに複数並列計算機を統合した環境下でその効果が確認されている。これまでの研究では、複数コードの連結には独自に開発したインターフェースを利用してきたが、ドイツ情報処理研究所(GMD)が開発したMpCCI(Mesh based Parallel Code Coupling Interface)を利用することにより複数アプリケーションの結合を各アプリケーションと分離した形で取り扱うことができるようになる。本報告では構造解析部分にMECANOとよばれる商用コードを利用しており、商用コードとのインターフェイスを準備することで商用コード間の結合がなされたことを示す。また、原研が開発してきた異機種並列計算機間通信ライブラリStampiとMpCCIを結合させた新たなライブラリの利用を通じて、将来異機種環境での効率的なアプリケーションの実行を計画していることも併せて報告する。

論文

Construction of integration system with MpCCI for heterogeneous computational methods

Guo, Z.; 大西 亮一*; 木村 俊哉*; 平山 俊雄

Proceedings of International Conference on Computational Engineering & Science (ICES 2001) (CD-ROM), 6 Pages, 2001/00

気象、計算生体科学、新素材開発や航空宇宙等の分野において多原理物理問題を統合的に解析するため、異種解析手法を用いた連成解析が有効な手法と知られており、近年弱結合と呼ばれる連成解析の研究が盛んに行われている。弱結合を用いた数値解析は境界における物理量を平衡方程式より解くことではなく、保存則を保ちながら陽的に定義することにより行われる。このため、数値解析は収束性が著しく向上することのみならず、高性能な市販解析コードの有効利用や最適な計算機の組合(研謂,メタコンピューティング技術の利用)も可能になり、より精度良く効率的に行うことができる。一方、陽的な境界条件の情報伝達は通常、計算モデルがそれぞれ個別に離散化されるため、従来困難とされている。本研究はGMDの開発したMpCCIの市販解析コードへの実装とそれによる異モデル間の情報伝達を行い、空力-構造の連成解析を試みた。

論文

Thermal stress analyses in first wall subjected to high heat flux from fusion plasma

栗原 良一; 西尾 敏; 小西 哲之

Thermal Stresses 2001, p.81 - 84, 2001/00

トカマク型核融合動力炉において、プラズマから高熱流束を受けるブランケット第一壁は、照射損傷などにより亀裂が発生する可能性がある。DREAMのSiC/SiC複合材料製ブランケット第一壁に亀裂を想定して、亀裂周辺の応力状態を調べるため有限要素法解析を行った。その結果、亀裂周辺の応力は圧縮応力状態になるが、亀裂先端のごく近傍では許容応力以上の引張と圧縮の応力集中が発生した。今後、亀裂の安定性及び限界亀裂寸法を正確に評価するために、クリープによる応力緩和等を考慮した破壊力学的評価法の開発が必要である。

論文

Possible scenario to start up DT fusion plant without initial loading of tritium

小西 哲之; 朝岡 善幸*; 日渡 良爾*; 岡野 邦彦*

プラズマ・核融合学会誌, 76(12), p.1309 - 1312, 2000/12

十分なプラズマ性能、完結した燃料循環系、トリチウム増殖比TBR$$>$$1を持つ核融合炉を初期装荷トリチウムなとで起動するシナリオを検討した。中性粒子ビームによる外部入力で、dd反応をもとにトリチウムを自己増殖して起動するシナリオが可能である。重水素で起動すると、主としてビームとの反応で初期にはdd反応によりトリチウムが生成し、約1%以上からdt反応が優勢になる。以後反応量はトリチウム濃度に大略比例し、指数的に増加する。代表的な例では100日オーダーで起動する。初期にトリチウムが存在すればそれだけ起動期間は短縮される。インベントリが大きいか、TBRが1に近い場合は合理的期間では起動できない。この結果より初期装荷トリチウムは必須ではなく、経済的な問題に相対化され、導入の制約や運転上の問題とはならないことが結論される。

論文

Practice in multi-disciplinary computing; Transonic aero-structural dynamics of semi-monocoque wing

大西 亮一*; Guo, Z.*; 木村 俊哉*; 岩宮 敏幸*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 12 Pages, 2000/09

多重原理複合計算の研究として、流体計算と構造計算の連成計算を行う基礎システムを、原研複合並列計算機システム上に統合化し、三次元翼の空力弾性計算を試みた。本論文では、ひととおりのシステム統合化を行うことにより得られた実践的アプローチを示している。主な特徴は次のとおりである。(1)非定常圧縮性流体を高解像度に解くオイラー流体コードと、直接積分法による構造コードをLoose Coupliing方式で統合化した。(2)流体コードと構造コードを分散処理化し同時実行するとともに、並列処理化を図り計算時間の低減に努めた。(3)流れ場と構造が一体化されたハイブリッドな格子を用いて連成計算を行った。(4)流体と構造間のインターフェースのために、移動格子と荷重変換の処理系を実現した。論文中では,基礎方式,実現方式,方式採用に至る議論,三次元翼解析への適用結果,などを述べた。

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