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論文

Emergence of spin-orbit coupled ferromagnetic surface state derived from Zak phase in a nonmagnetic insulator FeSi

大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.

Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11

FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.

論文

Shell evolution beyond $$Z$$=28 and $$N$$=50; Spectroscopy of $$^{81,82,83,84}$$Zn

Shand, C. M.*; Podoly$'a$k, Zs.*; G$'o$rska, M.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Nowacki, F.*; Otsuka, T.*; Sieja, K.*; Tostevin, J. A.*; Tsunoda, T.*; et al.

Physics Letters B, 773, p.492 - 497, 2017/10

 被引用回数:18 パーセンタイル:88.47(Astronomy & Astrophysics)

Low-lying states in neutron-rich $$^{81,82.83.84}$$Zn nuclei were measured for the first time via in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy at RIKEN. These include the 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{82}$$Zn and the 2$$_1^+$$ to 0$$_1^+$$ and 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{84}$$Zn. The reduced E($$2^+$$) energies and increased E(4$$^+$$)/E(2$$^+$$) ratios at $$N$$=52,54 compared to $$^{80}$$Zn attest that the magicity is confined just on the neutron number $$N$$=50 only. The levels observed in $$^{84}$$Zn suggest the onset of deformation towards heavier Zn isotopes. The data were compared to state-of-the-art shell model calculations.

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light(VI)

武内 伴照; 山本 圭一; 大塚 紀彰; 柴田 裕司; 柴田 晃; 竹本 紀之; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; 藤原 靖幸*; et al.

KURRI Progress Report 2014, P. 108, 2015/07

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、ある特定の燃料要素について映像の輝度値と出力の関係性を調べた。その結果、画像解析で得られた輝度と原子炉出力との間に相関関係があることを見出し、炉内計測への見通しを得た。一方、出力分布の不均一性及び制御棒のガイドチューブ等の陰影がチェレンコフ光の輝度に有意な影響を与えることも示唆され、今後の課題を明らかにした。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 5

大塚 紀彰; 武内 伴照; 山本 圭一; 柴田 晃; 木村 伸明; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; et al.

KURRI Progress Report 2013, P. 215, 2014/10

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、映像の輝度値と炉出力の関係性を調べた。その結果、炉出力が2-3MW以上になるとG及びB輝度信号は最大値である255に達して飽和するピクセルが存在することによってハレーションが生じることが分かった。そこで、KUR最大出力の5MWでも飽和しないR輝度信号を用いて、適切な比例係数を掛けてG及びB輝度信号値を求める補正を行ったところ、全輝度値は炉出力と比例することがわかった。これらの結果、チェレンコフ光を利用して炉出力を見積もる手法の見通しを得た。

論文

Development of a self-powered $$gamma$$ detector

武内 伴照; 大塚 紀彰; 柴田 晃; 土谷 邦彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.939 - 943, 2014/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.81(Nuclear Science & Technology)

本研究は、福島廃炉作業の障害のひとつとなっている格納容器内の状況把握を目指したアプローチとして、配管等を通じて格納容器内に挿入可能と考えられる直径数ミリ程度の自己出力型$$gamma$$線検出器(SPGD)の開発を行った。$$gamma$$線検出部の長さおよび太さを変えた数種類のSPGDに対してコバルト線源を用いた$$gamma$$線照射試験を実施し、低線量率から高線量率にわたる出力挙動を調べたところ、およそ10Gy/hから5000Gy/hまで線量率と出力電流が線形の関係にあった。この結果、開発したSPGDの検出下限は、数10Gy/h程度とされる福島原子力発電所格納容器内壁面近傍の線量率を十分下回っていることが分かるとともに、さらに高い線量が予想される炉心近傍に至る個所における線量評価も可能である見通しを得た。

論文

Analytical study on uranium measurement in uranium waste drums by the fast neutron direct interrogation method

米田 政夫; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操*; 呉田 昌俊; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 大塚 芳政

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2014/07

高速中性子直接問いかけ法(FNDI法)は非破壊測定手法の一つであり、14MeVのパルス中性子をウラン・プルトニウム等核分裂性物質を含む廃棄物ドラム缶に照射させることにより発生する核分裂中性子を測定するものである。FNDI法は、ドラム缶に含まれる核分裂性物質の量について短時間かつ正確に求めることが可能である。廃棄物で発生する自発核分裂中性子及び($$alpha$$,n)反応で生成する中性子を測定する手法であるパッシブ法に比べて、FNDI法は、測定時間が短く、廃棄物ドラム缶に含まれるウランの化学形に依存しないという特長を有する。FNDI法については、これまで原子力機構東海地区にあるNUCEFにおいて、長年研究開発に取り組んできた。そこでの成果をベースとして、原子力機構人形地区において、JAWAS-Nと呼んでいるウラン廃棄物ドラム缶を測定する実証装置について設計を行った。JAWAS-Nの製作・設置は2013年に完了し、2014年からウラン位置依存性, ウラン量依存性, ウラン化学形依存性, マトリックス依存性等の特性実験を進めている。実験と並行して、MCNP等のモンテカルロコードを用いた解析を進めている。本発表では、実験結果と解析結果の比較、及び実験を実施できない多量のウラン量に対する解析評価について報告する。

報告書

鉛エミッタを用いた自己出力型$$gamma$$線検出器(SPGD)の開発

柴田 晃; 武内 伴照; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 小野田 忍; 大島 武; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2013-043, 24 Pages, 2014/01

JAEA-Technology-2013-043.pdf:2.76MB

東京電力福島第一原子力発電所(以降、東電福島第一原発)事故を受け、福島原発廃止措置終了までの主要な現場作業や研究開発等のスケジュールが政府から明示されている。しかしながら、格納容器内の線量が高く、燃料が溶融したデブリの位置を把握することが困難であることが、廃炉に向けた工程の策定において技術的障害となっている。このため、東電福島第一原発格納容器内の$$gamma$$線量率を計測し、燃料デブリの位置等の炉内状況を把握することを目指して、自己出力型$$gamma$$線検出器(SPGD)の開発に着手した。本報告書は、エミッタの形状をパラメータとしたSPGD出力値の形状依存性及び温度依存性を$$gamma$$線照射試験により明らかにし、SPGDの実用化に向けたエミッタ特性評価についてまとめたものである。

論文

Development of instrumentation systems for safety measure at LWR's severe accident

武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 松井 義典; 土谷 邦彦

Proceedings of 3rd Asian Symposium on Material Testing Reactors (ASMTR 2013), p.52 - 58, 2013/11

LWRの炉計装システムは、原子炉運転中から炉停止中の状況を監視できるシステムとなっていた。しかしながら、そのシステムは、福島第一原子力発電所で起きたシビアアクシデント時では電源喪失のため作動せず、事故後の対応が遅れた。このため、炉心損傷事故が起きても測定できる原子炉計装システムの開発が必要不可欠となった。本研究は、JMTRに蓄積された照射技術を活用し、測定技術を含めた監視システムの開発を行っている。本報告では固体電解質型の水素濃度センサー、ヒーターを備えている熱電対型の水位計、自己出力型のSPGD$$gamma$$線検出器及びCCDカメラによる原子炉の情報の定量化のためのチェレンコフ光の画像解析システムの4つの計装システムの開発について紹介する。開発後は、JMTRで炉内確認テストを実施し、放射環境下での特性も調べる予定である。

報告書

ヒータ付熱電対型水位計の開発

柴田 晃; 三浦 邦明*; 武内 伴照; 大塚 紀彰; 中村 仁一; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2013-024, 21 Pages, 2013/10

JAEA-Technology-2013-024.pdf:12.62MB

東京電力福島第一原子力発電所の事故においては、全電源喪失により、原子炉圧力容器内水位及び使用済燃料プールの水位が測定できなくなり、事故対策及び事故後の状況の把握に大きな困難をもたらした。このため、全電源喪失時にも、小電力で作動可能な信頼性の高い水位計の開発を行った。既存の水位計を調査し、小電力作動する信頼性の高い水位計の設計と試作を行った。また、試作した水位計を用いて、性能評価試験を行い、常温から95$$^{circ}$$Cの水温範囲において$$pm$$20mmの精度で水位を測定できることを確認した。この結果、新型水位計を使用済燃料プールや過酷事象時の原子炉圧力容器の水位計として使用する見通しを得た。

論文

Development of instruments for improved safety measure for LWRs

武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 三浦 邦明*; 佐野 忠史*; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 土谷 邦彦

Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 8 Pages, 2012/10

既存軽水炉において、炉内計装システムは原子炉運転及び停止状況を把握するために必要不可欠である。しかし、福島第一原子力発電所における過酷事故時、これらのシステムは十分には機能しなかった。このため、JMTRにおける炉内計測技術及び照射実績をもとに、過酷事故の進展を未然に防ぐための原子炉計装システムの開発に着手した。対象は、$$gamma$$発熱を利用した水位計、自己出力型$$gamma$$線検出器、水素濃度計、及びチェレンコフ光を利用した炉内情報の可視化・定量化システムである。これらの計装機器の設計や目標仕様及び開発状況や炉外・炉内性能実証試験の概要について述べる。

論文

JENDL-4.0; A New library for innovative nuclear energy systems

柴田 恵一; 岩本 修; 中川 庸雄; 岩本 信之; 市原 晃; 国枝 賢; 千葉 敏; 片倉 純一; 大塚 直彦*

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1046 - 1051, 2011/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:66.39(Physics, Multidisciplinary)

革新的原子力システムのための基礎データとすべく、最新ライブラリーJENDL-4の整備が2005年にスタートした。JENDL-4の開発では、FP及びMA核データの信頼度向上に重点を置いた。これらの核種では、実験データが乏しいため、断面積評価用の核反応モデルコードPOD及びCCONEを開発した。広い質量範囲をカバーする信頼性の高い光学模型パラメータをチャネル結合法により導出し、断面積の理論計算に使用した。アクチノイド核種の熱中性子断面積は実験値を慎重に検討して決定した。$$^{235}$$Uの共鳴領域断面積を再検討して、U燃料高速炉心の臨界性及びナトリウムボイド反応度の予測精度を向上させた。U及びPu同位体の核分裂断面積は10keV以上のエネルギーで同時評価により求めた。FPに関しては、100以上の核種の分離共鳴パラメータを更新した。共鳴領域より高いエネルギーでのFP断面積は、POD及びCCONEコードによる理論計算で評価した。また、核分裂収率はENDF/B-VII.0をベースに3体核分裂を考慮して計算した。406核種のデータを収納した最新ライブラリーJENDL-4.0は2010年に公開される。

報告書

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究(2008年度)報告書

鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 田上 雅彦; 石田 英明; 早野 明; 栗原 新; 湯口 貴史

JAEA-Research 2010-039, 131 Pages, 2011/01

JAEA-Research-2010-039.pdf:25.36MB

地層処分研究開発部門東濃地科学ユニットでは、「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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階」,「第2段階」及び「第3段階」からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階における調査研究を進めている。超深地層研究所計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、そのうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書は、第2段階目標に基づき、2008年度に実施した地質・地質構造に関する調査研究の成果を取りまとめたものである。

論文

JENDL-4.0; A New library for nuclear science and engineering

柴田 恵一; 岩本 修; 中川 庸雄*; 岩本 信之; 市原 晃; 国枝 賢; 千葉 敏; 古高 和禎; 大塚 直彦*; 大澤 孝明*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(1), p.1 - 30, 2011/01

 被引用回数:1249 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

日本の評価済み核データライブラリー(JENDL)の第4版JENDL-4.0を作成した。JENDL-4.0の開発においてはFP及びMAデータの信頼度向上に重点を置いた。そのため、核反応モデルに基づく2つの計算コードを開発した。広い質量及びエネルギーをカバーする光学模型パラメータをチャネル結合法により求め、核データ評価に使用した。アクチノイド核種の熱中性子断面積は最新の実験値又は近傍核の系統性から決定した。重要なウラン及びプルトニウムの核分裂断面積は10keV以上のエネルギー領域で同時評価法により評価した。FPに関しても再評価を行うとともに、新規に30核種のデータを作成した。軽元素及び構造材核種についても再評価を行った。評価済みデータは2010年5月に公開されており、原子力機構核データ評価研究グループ,米国BNL国立核データセンター及びIAEA核データ部門のホームページからダウンロード可能である。

論文

Toward the fourth version of Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL-4)

柴田 恵一; 岩本 修; 市原 晃; 岩本 信之; 国枝 賢; 大塚 直彦*; 深堀 智生; 中川 庸雄; 片倉 純一

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

評価済核データは原子力技術開発において重要な役割を演じる。われわれは約30年前に日本の評価済核データライブラリーの第1版JENDL-1を公開したが、それ以後、利用者からのフィードバックや最新実験値を考慮してJENDLを数回改訂した。2002年に公開したJENDL-3.3は種々の分野で使われており、その信頼性は確認されている。新たに、革新的原子炉等での使用を考え、FPやMAデータの信頼度向上に重点を置いてJENDL-4の作成を進めている。そのため、核反応モデルコードを開発した。アクチノイドデータに関しては、JENDL Actinoid File 2008として公開した。JENDL-4は2009年度の完成を目指している。

論文

Recent advances in the JENDL project

柴田 恵一; 中川 庸雄; 深堀 智生; 岩本 修; 市原 晃; 岩本 信之; 国枝 賢; 大塚 直彦; 片倉 純一; 渡辺 幸信*; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ND 2007), Vol.2, p.727 - 732, 2008/05

原子力機構シグマ委員会と協力してJENDL汎用ファイル及び特殊目的ファイルの作成を進めている。JENDL汎用ファイルの第4版であるJENDL-4の開発では実験値の乏しいMA及びFP核データの精度向上が重要な課題であるので、新たに核反応モデル計算コードを開発した。FP領域では、200MeVまでの中性子及び陽子反応データに適用できるチャネル結合光学模型パラメータを求め、統計模型による理論計算を実施している。低エネルギー領域ではMA及びFP核種の分離共鳴パラメータを最新の実験値をもとに評価した。2002年に公開したJENDL-3.3のフォローアップとして、ADS開発研究で必要な核種の共分散(誤差)データを整備した。一方、特殊目的ファイルに関しては、JENDL高エネルギーファイル及び光核反応データファイルの2007年版の編集が最終段階に入っている。

論文

Status of the JENDL general-purpose file

柴田 恵一; 中川 庸雄; 岩本 修; 市原 晃; 岩本 信之; 国枝 賢; 深堀 智生; 大塚 直彦; 片倉 純一

Proceedings of American Nuclear Society Topical Meeting on Physics of Reactors (PHYSOR 2006) (CD-ROM), 10 Pages, 2006/09

旧日本原子力研究所シグマ研究委員会の協力のもとに、JENDL汎用ファイルの第1版を公開してから約30年が経過した。ユーザーからの要望に応えるべく、ライブラリーの更新を行ってきた。最新版JENDL-3.3はいろいろな分野で使われており、その信頼度の高さには定評がある。われわれは現在、原子力機構の中期計画として新ライブラリーであるJENDL-4の作成を行っている。そのために、核反応モデルコードの開発を行った。また、低エネルギー断面積を決定する分離共鳴パラメータを再検討し、最新の測定値を用いてパラメータを更新した。FP領域では、高エネルギーの断面積評価のためにチャネル結合光学模型パラメータの導出を行った。一方、MAでは核分裂及び中性子捕獲断面積を評価した。共分散(誤差)に関しては、MA核種を中心に評価を実施している。

論文

A Migration analysis of ${it Sogatella furcifera}$ (Horv$'a$th) (Homoptera: Delphacidae) using hourly catches and a three-dimensional simulation model

大塚 彰*; 渡邊 朋也*; 鈴木 芳人*; 松村 正哉*; 古野 朗子; 茅野 政道; 近藤 知弥*; 上室 剛*

Agricultural and Forest Entomology, 8(1), p.35 - 47, 2006/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:59.93(Entomology)

2003年稲作期に1時間ごとに取得したウンカの測定データと3次元シミュレーションモデルを利用したセジロウンカの移行挙動解析を行った。それまでの通常業務で取得されていた測定データは24時間であったが、1時間ごとのデータは24時間ごとのデータでは得られなかった明瞭な4時間程度のピークを示した。また各ピークは約12時間おきに出現しており、ウンカの飛び立ちが薄明薄暮に集中する観測結果と対応した。この詳細な測定データと3次元シミュレーションモデルを用いた解析により、ウンカの発生源をより明確に推定することに成功した。このケースでは、台湾と中国福建省の海岸域が発生源と推定された。

論文

Development of a numerical simulation model for long-range migration of rice planthoppers

古野 朗子; 茅野 政道; 大塚 彰*; 渡邊 朋也*; 松村 正哉*; 鈴木 芳人*

Agricultural and Forest Meteorology, 133(1-4), p.197 - 209, 2005/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:49.54(Agronomy)

高精度の大気拡散モデルにイネウンカの飛来特性を組み込むことにより、イネウンカ類の長距離移動の高精度シミュレーションを行った。モデルは気象場を計算する大気力学モデルと粒子拡散モデルから成っている。またモデルにはウンカの飛び立ちエリア及び飛び立ち開始時間を推定する機能もある。本研究では、このモデルと1998年6月中旬の西日本でのネットトラップデータを用いて、飛び立ち域推定のケーススタディを行った。このシミュレーションでは、それぞれ緯度経度方向に2$$^{circ}$$の広さを持った56の領域を飛び立ち可能地域と仮定した。この中から実際の飛び立ち領域を確定するために、それぞれの飛び立ちエリアから西日本の各地点に到達した計算値と実際の観測データを、順位相関係数を用いて比較した。相関が高く、飛び立ち域として可能だと思われる領域は、福建省や台湾を含む北緯23$$^{circ}$$$$sim$$27$$^{circ}$$の領域だった。このシミュレーションにおいて、飛翔限界温度と連続飛翔可能時間がもっとも精度を左右するパラメータであることが示された。

論文

Status of the JENDL project

柴田 恵一; 中川 庸雄; 深堀 智生; 市原 晃; 岩本 修; 大塚 直彦*; 片倉 純一

AIP Conference Proceedings 769, p.171 - 176, 2005/05

招待講演としてJENDL計画の現状について報告する。内容は、以下の通りである。汎用ライブラリーとして、JENDL-4が開発中である。このライブラリーでは、中性子入射反応に加え、荷電粒子・光子入射反応や自発核分裂データも核種を限定して扱われる。最大入射エネルギーはニーズに応じて、現行の20MeVより拡張される。JENDL-4では、マイナーアクチニドやFPデータの精度向上,共分散データの充実等が図られるとともに、品質保証が重要なテーマとなる。一方、特殊目的ファイルとしてはJENDL高エネルギーファイル、光核反応データファイルを今年公開した。また、ADS開発のために、アクチニドファイルや共分散ファイルの作成を行っている。評価用コードの開発では、核反応断面積計算コードを作成し、最新の原子核理論をデータ評価に活用している。さらに、データ利用者のために、インターネットを介した総合核データ利用システムを開発中である。

論文

Web-based search and plot system for nuclear reaction data

大塚 直彦; 合川 正幸*; 須田 拓馬*; 内藤 謙一*; Korennov, S.*; 新井 好司*; 能登 宏*; 大西 明*; 加藤 幾芳*; 中川 庸雄; et al.

AIP Conference Proceedings 769, p.561 - 564, 2005/05

EXFORとENDF書式に格納された実験データ・評価済データに対する核反応データウェブ検索作図システムが開発された。このシステムはLinux上でPerlとMySQLをCGIスクリプトとデータベースマネージャーとして動作する。それぞれ実験データと評価済データに対する2つの試作システムが紹介される。

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