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論文

Observation of gyromagnetic reversal

今井 正樹; 緒方 裕大*; 中堂 博之; 小野 正雄; 針井 一哉; 松尾 衛*; 大沼 悠一*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 113(5), p.052402_1 - 052402_3, 2018/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Physics, Applied)

We report direct observation of gyromagnetic reversal, which is the sign change of gyromagnetic ratio in a ferrimagnet Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$, by using the Barnett effect measurement technique at low temperatures. The Barnett effect is a phenomenon in which magnetization is induced by mechanical rotation through the coupling between rotation and total angular momentum $$J$$ of electrons. The magnetization of Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ induced by mechanical rotation disappears at 135 K and 240 K. The temperatures correspond to the magnetization compensation temperature $$T_{rm M}$$ and the angular momentum compensation temperature $$T_{rm A}$$, respectively. Between $$T_{rm M}$$ and $$T_{rm A}$$, the magnetization flips over to be parallel against the angular momentum due to the sign change of gyromagnetic ratio. This study provides an unprecedented technique to explore the gyromagnetic properties.

論文

Atmospheric modeling of $$^{137}$$Cs plumes from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Evaluation of the model intercomparison data of the Science Council of Japan

北山 響*; 森野 悠*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(14), p.7754 - 7770, 2018/07

日本学術会議のモデル相互比較プロジェクト(2014)で提供された、福島第一原子力発電所事故時に大気中に放出された$$^{137}$$Csの計算に用いられた7つの大気輸送モデルの結果を比較した。本研究では、東北及び関東地方に輸送された9つのプルームに着目し、モデル結果を1時間間隔の大気中$$^{137}$$Cs濃度観測値と比較することにより、モデルの性能を評価した。相互比較の結果は、$$^{137}$$Cs濃度の再現に関するモデル性能はモデル及びプルーム間で大きく異なることを示した。概してモデルは多数の観測地点を通過したプルームを良く再現した。モデル間の性能は、計算された風速場と使用された放出源情報と一貫性があった。また、積算$$^{137}$$Cs沈着量に関するモデル性能についても評価した。計算された$$^{137}$$Cs沈着量の高い場所は$$^{137}$$Csプルームの経路と一致していたが、大気中$$^{137}$$Cs濃度を最も良く再現したモデルは、沈着量を最も良く再現したモデルとは異なっていた。全モデルのアンサンブル平均は、$$^{137}$$Csの大気中濃度と沈着量をともに良く再現した。これは、多数モデルのアンサンブルは、より有効で一貫したモデル性能を有することを示唆している。

論文

塩化カルシウムを用いた金属ナトリウムの消火/処理方法の開発

阿部 雄太; 永井 桂一; 真家 光良*; 中野 菜都子*; 川島 裕一*; 武末 尚久*; 斉藤 淳一

第23回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(USB Flash Drive), 5 Pages, 2018/06

ナトリウム火災ではナトレックスで窒息消火させるが、消火能力の向上や純ナトリウムの安定化を目指した消火手法を考案した。もんじゅ等の高速炉やナトリウム施設の廃止では大量ナトリウム処理でのアルカリ廃液及び水素管理が課題となる。ナトリウムは電気陰性度が他の金属より小さいため高い化学的活性度である。Na$$^{+}$$を塩化カルシウムのCl$$^{-}$$とイオン結合させ、中性かつ安定な塩化ナトリウムを生成する消火/処理方法を考案した。基礎的特性(熱分析, 元素分析等)と小規模試験から、適用が期待できる結果を得た。

論文

熱スピン相互変換

大沼 悠一; 松尾 衛*; 前川 禎通; 齊藤 英治

まぐね, 12(5), p.217 - 224, 2017/10

熱とスピンの相互変換現象であるスピンゼーベック効果及びスピンペルチェ効果について微視的理論に基づき議論を行う。まずはじめに、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果について議論する。スピンゼーベック効果の最近の進展を紹介し、フェリ磁性体でのスピンゼーベック効果の符号反転について説明する。次に、スピン流による熱流生成法であるスピンペルチェ効果について議論する。最後に、スピンゼーベック効果とスピンペルチェ効果がオンサーガの相反関係によってまとめられることを示し、スピンと熱の輸送に関するケルビンの関係式を導出する。

論文

Ion species/energy dependence of irradiation-induced lattice structure transformation and surface hardness of Ni$$_{3}$$Nb and Ni$$_{3}$$Ta intermetallic compounds

小島 啓*; 金野 泰幸*; 越智 雅明*; 千星 聡*; 堀 史説*; 斎藤 勇一*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 岩瀬 彰宏*

Materials Transactions, 58(5), p.739 - 748, 2017/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.21(Materials Science, Multidisciplinary)

Ni$$_{3}$$Nb及びNi$$_{3}$$Ta金属間化合物に対して、1-200MeVの広範囲のエネルギーのイオン(He-Au)を照射して、照射効果のイオン種依存性とエネルギー依存性を、斜入射X線回折とX線吸収微細構造分析を利用して系統的に調べた。どちらも、照射量レベルは異なるものの、イオン照射によって秩序構造の結晶構造から非晶質構造に変態することが分かった。また、そのような照射効果を決定づけるのは、弾性衝突に伴う材料への付与エネルギーであることが判明した。

論文

Study on the deterioration mechanism of layered rock-salt electrodes using epitaxial thin films; Li(Ni, Co, Mn)O$$_{2}$$ and their Zr-O surface modified electrodes

阿部 真知子*; 射場 英紀*; 鈴木 耕太*; 南嶋 宏映*; 平山 雅章*; 田村 和久; 水木 純一郎*; 齋藤 智浩*; 幾原 雄一*; 菅野 了次*

Journal of Power Sources, 345, p.108 - 119, 2017/03

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

Ni, Co, Mn三元系リチウムイオン電池正極材料について、その劣化機構について、電気化学測定、X線・中性子線測定により調べた。実験の結果、Ni, Co, Mn三元系正極は、層状岩塩型構造とスピネル構造で構成されており、充放電を繰り返すと、充放電に関与しないスピネル構造が表面を覆っていくことが分かった。一方で、Zr-Oで表面をコートした材料は劣化しないことが知られており、その原因を調べた結果、層状岩塩型構造が安定に存在し続けていることが分かった。さらに、電極/溶液界面のLi濃度を上昇していることも分かった。

論文

Lattice structure transformation and change in surface hardness of Ni$$_3$$Nb and Ni$$_3$$Ta intermetallic compounds induced by energetic ion beam irradiation

小島 啓*; 吉崎 宥章*; 金野 泰幸*; 千星 聡*; 堀 史説*; 齋藤 勇一; 岡本 芳浩; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 372, p.72 - 77, 2016/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:42.29(Instruments & Instrumentation)

複雑な結晶構造を示す金属間化合物Ni$$_3$$Nb and Ni$$_3$$Taを、室温で16MeV Au$$^{5+}$$を使い照射した。X線回折測定の結果、これらの金属間化合物の構造が、照射によって、秩序型構造からアモルファス状態へと変化したことが分かった。照射によるアモルファス化により、ビッカース硬度が上昇した。これらの結果は、以前得られたNi$$_3$$AlおよびNi$$_3$$Vの結果と比較し、試料固有の構造の点から議論された。

論文

Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets

Gepr$"a$gs, S.*; Kehlberger, A.*; Coletta, F.*; Qiu, Z.*; Guo, E.-J.*; Schulz, T.*; Mix, C.*; Meyer, S.*; Kamra, A.*; Althammer, M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.10452_1 - 10452_6, 2016/02

 被引用回数:49 パーセンタイル:2.95(Multidisciplinary Sciences)

Magnons are the elementary excitations of a magnetically ordered system. Here, we show that the spin Seebeck effect is sensitive to the complexities of the magnon spectrum. The spin Seebeck effect is caused by a thermally excited spin dynamics that is converted to a voltage by the inverse spin Hall effect at the interface to a heavy metal contact. By investigating the temperature dependence of the spin Seebeck effect in the ferrimagnet gadlinium iron garnet, with a magnetic compensation point near room temperature, we demonstrate that high-energy exchange magnons play a key role in the spin Seebeck effect.

論文

Magnon instability driven by heat current in magnetic bilayers

大沼 悠一*; 安立 裕人; 齊藤 英治; 前川 禎通

Physical Review B, 92(22), p.224404_1 - 224404_8, 2015/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:54.42(Materials Science, Multidisciplinary)

We theoretically demonstrate that in a ferromagnet/paramagnet bilayer, a magnon instability accompanied by a gigahertz microwave emission can be driven simply by means of a temperature bias. Employing many-body theory for investigating the effects of a phonon heat current on the magnon lifetime, we show that the magnon instability occurs upon the suppression of the umklapp scattering at low temperatures, leading to microwave emission. The present finding provides crucial information about the interplay of spin current and heat current.

論文

Changes in ambient dose equivalent rates around roads at Kawamata town after the Fukushima accident

木名瀬 栄; 佐藤 仁士; 坂本 隆一*; 山本 英明; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 167(1-3), p.340 - 343, 2015/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Environmental Sciences)

Changes in ambient dose equivalent rates through the vehicle-borne surveys have elucidated ecological half-lives of radioactive caesium in the environment. To confirm that the ecological half-lives are appropriate for predicting ambient dose equivalent rates within living areas, it is important to ascertain ambient dose equivalent rates on/around roads. In this present study, radiation monitoring on/around roads at Kawamata town located about 37km northwest of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant was performed using monitoring vehicles and survey meters. It was found that the ambient dose equivalent rates around roads were higher than those on roads as of October of 2012. And withal the ecological half-lives on roads were essentially consistent with those around roads. As basis of dose predictions using ecological half-lives on roads, it is necessary to make corrections to ambient dose equivalent rates through the vehicle-borne surveys against those within living areas.

論文

In situ $$gamma$$ spectrometry intercomparison in Fukushima, Japan

三上 智; 佐藤 昭二*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 奥田 直敏*; 斎藤 公明

保健物理, 50(3), p.182 - 188, 2015/09

In situ $$gamma$$スペクトロメトリの相互比較を福島原子力発電所事故の影響を受けた場所で実施した。国が行っている放射性物質の土壌沈着量の分布マップ作成プロジェクトにも参加している4つの機関から8チームがこの相互比較に参加した。相互比較の結果、試験サイトの空間線量率分布の不均一性の補正後では、参加チームが評価した$$^{134}$$Csまたは$$^{137}$$Cs沈着量は変動係数で6%以内で一致した。また、$$^{40}$$Kの土壌濃度は変動係数で4%以内で一致した。土壌中の放射性核種の分布マップ作成という目的からは、これらの結果はよく一致していると評価している。

論文

Temperature of thermal spikes in amorphous silicon nitride films produced by 1.11 MeV C$$_{60}^{3+}$$ impacts

北山 巧*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; 木村 健二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 354, p.183 - 186, 2015/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Instruments & Instrumentation)

According to an inelastic-thermal-spike (i-TS) model, which is regarded as the most promising among several models proposed to explain the formation of an ion track, a part of the energy deposited to electrons in a solid by a swift heavy ion is gradually transferred to target atoms via electron-phonon coupling. The temperature of target atoms rises along the ion path and consequently an ion track is formed when the temperature exceeds the melting point. Therefore, the temperature of target atoms along the ion path is regarded as a key parameter for the i-TS model; however, such a spatiotemporally-localized temperature is difficult to measure because the processes involved occur in a very short period ($$<$$ 10$$^{-10}$$ s) and in a very localized area. In this study, the temperature of target atoms along the ion path is estimated experimentally with transmission-electron-microscope (TEM) observation of desorption of Au nanoclusters (the melting point $$sim$$1300 K) on an amorphous Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ thin film under 1.1-MeV C$$_{60}^{3+}$$-ion irradiation to the fluence of $$sim$$5$$times$$10$$^{10}$$ ions/cm$$^{2}$$. TEM images show that Au nanoclusters, deposited at the areal density of 1.16$$times$$10$$^{12}$$ particles/cm$$^{2}$$, disappear in a surface area with a diameter of $$sim$$20 nm around each ion track, whose diameter is $$sim$$4 nm, after irradiation. This indicates that the temperature at the film surface rises locally to at least 1300 K by the ion bombardment.

論文

Electronic structure of BaFeO$$_{3}$$ studied by X-ray spectroscopy

水牧 仁一朗*; 藤井 将*; 吉井 賢資; 林 直顕*; 斎藤 高志*; 島川 祐一*; 魚住 孝幸*; 高野 幹夫*

Physica Status Solidi (C), 12(6), p.818 - 821, 2015/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:9.44

新規強磁性体BaFeO$$_{3}$$の電子状態を、放射光による高エネルギー光電子分光とX線吸収分光により調べた。実験データおよび理論計算から、この物質は負の電荷移動エネルギーを持つ系であることを示した。すなわち、酸素2p電子のエネルギーが鉄3d軌道のエネルギーより高いため、酸素2p電子が鉄3d軌道を埋めやすい性質を持っている。通常の遷移金属酸化物では、酸素2p軌道のエネルギーは遷移金属3d軌道のそれより低いため、このようなことは起こらない。すなわち、BaFeO$$_{3}$$は、通常の酸化物とは異なる性質を持つ。この性質の起源として、鉄3d軌道のクーロン反発力と、鉄3dと酸素2p軌道の強い混成であることを提案した。

論文

Hardness modification of Al-Mg-Si alloy by using energetic ion beam irradiation

植山 大地*; 齋藤 勇一; 石川 法人; 大村 孝仁*; 千星 聡*; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 351, p.1 - 5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Instruments & Instrumentation)

We have irradiated Al-Mg-Si alloy with 5.4 MeV-16 MeV several ion species at room temperature so far, and have found that ion irradiation is a useful tool for controlling the surface hardness for the alloy. In the present study, we tried several experiments as some applications of ion beam irradiation for hardness modifications of the alloy. Main results are as follows; (1) the combination of ion beam irradiation and the subsequent thermal aging are effective for the hardness modification of the alloy, and (2) designated regions and areas of the specimen can be hardened by changing the energy of ion beam and producing the irradiated area and unirradiated area of the surface. Then, we can expand the possibility of the ion beam irradiation as a new process for the three-dimensional hardness modification of Al-Mg-Si alloy.

論文

Monitoring of positron using high-energy gamma camera for proton therapy

山本 誠一*; 歳藤 利行*; 小森 雅孝*; 森下 祐樹*; 奥村 聡*; 山口 充孝; 齋藤 勇一; 河地 有木; 藤巻 秀

Annals of Nuclear Medicine, 29(3), p.268 - 275, 2015/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:48.99(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)

In proton therapy, imaging of proton-induced positrons is a useful method to monitor the proton beam distribution after therapy. We developed a small field-of-view gamma camera for high-energy gamma photons and used it for monitoring the proton-induced positron distribution. The gamma camera used 0.85 mm $$times$$ 0.85 mm $$times$$ 10 mm GAGG pixels arranged in 20 $$times$$ 20 matrix to form a scintillator block, which was optically coupled to a 1-inch-square position-sensitive photomultiplier tube. The GAGG detector was encased in a 20-mm-thick container and a pinhole collimator was mounted on its front. The gamma camera had spatial resolution of approximately 6.7 cm and sensitivity of 3.2 $$times$$ 10$$^{-7}$$ at 1.2 m from the collimator surface. The gamma camera was set 1 m from the 35 cm $$times$$ 35 cm $$times$$ 5 cm plastic phantom in the proton therapy treatment room, and proton beams were irradiated to the phantom with two proton energies. For both proton energies, positron distribution in the phantom could be imaged by the gamma camera with 10-min acquisition. The lengths of the range of protons measured from the images were almost identical to the calculation. These results indicate that the developed high-energy gamma camera is useful for imaging positron distributions in proton therapy.

論文

Beam size reduction of a several hundred-keV compact ion microbeam system by improving the extraction condition in an ion source

石井 保行; 大久保 猛; 神谷 富裕; 齋藤 勇一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.79 - 82, 2015/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Instruments & Instrumentation)

A hundreds-keV compact ion microbeam system with a three-stage acceleration lens is under development to form an ion beam of several micrometers in diameter. A proton beam of 17$$mu$$m in diameter was formed in the previous study and the smaller beam size could be expected at the lower pressure. In this study, the vacuum system at the extraction space was improved and the relation between the beam size and vacuum pressure was examined by forming hydrogen ion beams at 130 keV. As a result, the beam size of 5.8 $$mu$$m which almost satisfied our present goal was obtained at the achievably lowest pressure (5$$times$$10$$^{-4}$$ Pa).

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:22 パーセンタイル:16.37(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:36 パーセンタイル:6.33(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

Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 谷畑 勇夫*; 藤原 守; 齊藤 敬*; 下浦 享*; 大塚 孝治*; 恩田 裕一*; 星 正治*; 池内 嘉宏*; 高橋 史明; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.308 - 319, 2015/01

 被引用回数:121 パーセンタイル:0.45(Environmental Sciences)

The soil deposition density maps of $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP) accident were constructed on the basis of the results from large-scale soil sampling. The 10,915 soil samples were collected at 2,168 locations. $$gamma$$-rays emitted from the samples were measured by Ge detectors and analyzed using a reliable unified method. The determined radioactivity was corrected to that as of June 14, 2011 by taking into account the intrinsic decay constant of each nuclide. Finally the maps were created for $$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{129m}$$Te and $$^{110m}$$Ag. The radioactivity ratio of $$^{134}$$Cs to $$^{137}$$Cs was almost constant as 0.91 irrelevant to the soil sampling location. Effective doses for 50 years after the accident were evaluated for external and inhalation exposures due to the observed radioactive nuclides. The radiation doses from radioactive cesium were found to be much higher than those from other radioactive nuclides.

論文

Outline of the national mapping projects implemented after the Fukushima accident

斎藤 公明; 恩田 裕一*

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.240 - 249, 2015/01

 被引用回数:20 パーセンタイル:7.39(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故の後、国からの委託を受け原子力機構は多くの機関と協力しながらマップ事業を実施してきた。この中で、広域にわたる大規模放射線モニタリングと放射線量率等のマップ作成、環境中における放射線セシウムの移行調査とモデル化等を行なってきた。平成24年度までにマップ事業の中で得られた成果を17編の論文としてまとめ、学術雑誌Journal of Environmental Radioactivityの特集号として発刊する。本稿では、この特集号の序論として、マップ事業の全体計画、スケジュール、各調査項目の位置付け及び主要な成果について紹介する。

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