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報告書

幌延深地層研究計画; 深度380mまでの立坑および調査坑道における坑道壁面の地質観察により取得したデータの統合・整理

酒井 利啓; 早野 明

JAEA-Data/Code 2021-010, 243 Pages, 2021/10

JAEA-Data-Code-2021-010.pdf:62.15MB
JAEA-Data-Code-2021-010-appendix1(CD-ROM).zip:95.55MB
JAEA-Data-Code-2021-010-appendix2(CD-ROM).zip:152.69MB
JAEA-Data-Code-2021-010-appendix3(CD-ROM).zip:25.48MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町において堆積岩を対象として進めているプロジェクトである。本計画では、「深地層の科学的研究」と「地層処分研究開発」を、第1段階「地上からの調査研究段階」、第2段階「坑道掘削時の調査研究段階」、第3段階「地下施設での調査研究段階」の3段階に区分して進められている。このうち第2段階では、立坑および調査坑道において地質・地質構造に関する調査として坑道壁面の地質観察が行われた。坑道壁面の地質観察は掘削サイクルの中で実施されており、掘削断面ごとのデータとして取得される。本報告書は、深度380mまでの立坑および調査坑道において掘削断面ごとに取得された坑道壁面の地質観察のデータを統合・整理した結果を示す。

報告書

幌延深地層研究計画における広域スケールを対象とした地質構造モデルの更新

酒井 利啓; 石井 英一

JAEA-Data/Code 2021-009, 13 Pages, 2021/08

JAEA-Data-Code-2021-009.pdf:1.9MB
JAEA-Data-Code-2021-009-appendix(CD-ROM).zip:42.79MB

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分のための技術基盤の整備と、深部地質環境に関する科学的知見を得ることを目的として、堆積岩を対象とした幌延深地層研究計画を北海道幌延町において進めている。本計画において2018年度までに構築された広域スケールの三次元地質構造モデルとその数値データは、2019年にJAEA-Data/Code 2019-007として取りまとめられた。本報告書では、その後に得られた地下施設周辺の稚内層浅部に関する知見を加え、幌延深地層研究センターを含む約6km四方の領域に対して地質構造モデルを更新した。

報告書

幌延深地層研究計画における広域スケールを対象とした地質構造モデルの構築データ集

酒井 利啓; 松岡 稔幸

JAEA-Data/Code 2019-007, 29 Pages, 2019/09

JAEA-Data-Code-2019-007.pdf:53.07MB
JAEA-Data-Code-2019-007-appendix(CD-ROM).zip:340.04MB

日本原子力研究開発機構では、堆積岩を対象とした深地層の研究施設計画を北海道幌延町において進めている。本データ集は、幌延深地層研究センターが導入した三次元地質構造モデル化ソフトウェア(Vulcan$$^{rm TM}$$: Maptek社)を用いて構築した広域スケールの三次元地質構造モデルとその数値データを取りまとめたものである。

報告書

土岐花崗岩体の全岩化学組成および鉱物容量比データベース

酒井 利啓

JAEA-Data/Code 2018-006, 75 Pages, 2018/07

JAEA-Data-Code-2018-006.pdf:2.9MB
JAEA-Data-Code-2018-006-appendix(CD-ROM).zip:0.87MB

超深地層研究所計画および広域地下水流動研究における地質学的・岩石学的な基礎情報の整備を目的として、土岐花崗岩体に関する「全岩化学組成データ(主要成分元素, 微量成分元素)」と「鉱物容量比(モード)」を整理し、分析データベースとして取りまとめた。対象は広域地下水流動研究において行われた掘削深度500$$sim$$1000m級のボーリング孔(14孔)の岩石コアと地表露頭から採取した696個の岩石試料、および超深地層研究所計画において行われたボーリング孔(12孔)の岩石コアと研究坑道から採取した636個の岩石試料である。花崗岩類, 貫入岩, 割れ目充填物の岩石試料の分析値に3次元的な位置情報を付した。

報告書

超深地層研究所計画におけるサイトスケール地質構造モデルの構築; 第2段階におけるShaft500からStage500地質構造モデルへの更新

酒井 利啓; 野原 壯; 石橋 正祐紀

JAEA-Research 2016-009, 27 Pages, 2016/07

JAEA-Research-2016-009.pdf:4.05MB

超深地層研究所計画のうち第2段階の研究段階においては、研究坑道の掘削の際に行った物理探査、壁面地質調査およびボーリング調査の結果に基づいて、地質構造モデルの妥当性の確認と更新を実施してきた。これらの一連の調査・解析作業を通じて、モデル構成要素の地質学的性状や分布の確認と、それらの調査手法の精度と不確実性についての整理を行ってきた。この報告書では、深度500mの研究坑道(深度500mステージ)の地質・地質構造の情報を加えて、第2段階における地質構造モデルの更新を行った。さらに、その結果を踏まえて、第1段階で構築したサイトスケールの地質構造モデルの妥当性を確認した。

論文

Spin nanotubes with the ring exchange interactions

坂井 徹; 笠原 稔弘*; 肘井 敬吾*; 太田 仁*; 中野 博生*

Synthetic Metals, 208, p.26 - 28, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.94(Materials Science, Multidisciplinary)

リング交換相互作用をもつS=1/23本鎖スピンナノチューブについて有限サイズ系の数値対角化により研究した。以前の研究により、リング交換相互作用のない場合には、自発的なダイマー化が起きて、スピンギャップが開くことが判明している。本研究により、リング交換相互作用が増加すると、ある臨界点で量子相転移が起こり、異なるパターンのダイマー化による新しいスピンギャップ相が生じることが判明した。

報告書

幌延地域を対象とした地表踏査および地形データにもとづく地質分布の推定

酒井 利啓; 松岡 稔幸

JAEA-Research 2015-004, 109 Pages, 2015/06

JAEA-Research-2015-004.pdf:141.42MB
JAEA-Research-2015-004-appendix(CD-ROM).zip:128.66MB

幌延深地層研究計画において、地質図に関しては舟木ほか(2005a)がそれまでの文献データの詳細検討を行い、20万分の1地質図幅をベースに幌延町域の地質図を作成するとともに検討に使用した地表踏査結果をデータベース化した。2007年には幌延深地層研究計画のうち第1段階の成果として深地層研究所設置地区周辺におけるデータのうち特に大曲断層に関する知見を取り込んで地質図を更新した。一方、幌延町周辺は資源探査(石油、天然ガス、石炭等)を目的とした既存の地質調査データが豊富にあり、文献として公表されている。このため今回、舟木ほか(2005a)が作成した地表踏査データベースに幌延町周辺で公表されている文献のデータを加えて地表踏査データベースの更新を行うとともに、この情報と酒井ほか(2014)による地形データをもとに幌延町周辺の数値地質図を作成し、GISデータとしてまとめた。本報告書の成果は、幌延深地層研究計画における地質環境のモデル化・解析やその長期変遷の解析・評価に反映させることで、それらの精度の向上に役立つと期待できる。

報告書

幌延地域を対象とした10mグリッド数値標高モデルを用いた精密地形解析図の作成

酒井 利啓; 松岡 稔幸; 天野 健治

JAEA-Data/Code 2014-005, 43 Pages, 2014/05

JAEA-Data-Code-2014-005.pdf:33.23MB
JAEA-Data-Code-2014-005-appendix(DVD).zip:940.62MB

日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を目標の一つとして北海道幌延町において幌延深地層研究計画を進めており、その一環として地質環境モデルに関する調査・解析技術の開発を行っている。日本全国を対象とした10m間隔グリッドの数値標高モデルが近年国土地理院より公開され、これにより広域を対象にほぼ均質な精度で微地形の検討ができるようになった。このことから、地質環境モデル構築のためのデータセット整備の一環として、幌延町周辺の地形・地質特性を評価するための基礎データを得ることを目的に、10mグリッド数値標高モデルを利用して地形を可視化する18種類のフィルタ画像データを作成した。

論文

In-plane orientation control of 2,7-diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene monolayer on bismuth-terminated Si(111) vicinal surfaces with wettability optimization

大伴 真名歩; 土田 裕也*; 村谷 直紀*; 柳瀬 隆*; 境 誠司; 米澤 徹*; 長浜 太郎*; 長谷川 哲也*; 島田 敏宏*

Journal of Physical Chemistry C, 117(22), p.11555 - 11561, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.84(Chemistry, Physical)

本研究では、近年開発された高移動度有機半導体2,7-Diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene (DPh-BTBT)について、濡れ性と面内配向を制御して、高配向のエピタキシャル単分子膜を作成する手法を開発した。近年多くの高移動度有機半導体分子が開発されているが、分子間相互作用を重視した分子設計の反作用で凝集しやすく、また対称性の低い結晶構造のため配向も混ざりやすいため、光電子分光法などの分光研究を行った例が限られていた。そこで本研究では特に凝集しやすいDPh-BTBTを試行分子として、濡れの良い導電性・結晶性表面を探索した結果、1/3 ML Bi-Si(111)-(3$$times$$3)再構成面が適していることを見いだした。また基板表面の対称性を、微傾斜面を用いることで崩し、面内配向を制御できることを見いだした。これは、ステップが集まってできたファセット部に、異方的テンプレートになるようなナノ構造が出現していることによると考えられる。本研究で見いだした微傾斜面は、今後新規分子の物性測定のテンプレートとして用いられることが想定される。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

X-ray absorption spectroscopy and magnetic circular dichroism in codeposited C$$_{60}$$-Co films with giant tunnel magnetoresistance

松本 吉弘; 境 誠司; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 三谷 誠司*; 楢本 洋*; 前田 佳均

Chemical Physics Letters, 470(4-6), p.244 - 248, 2009/03

 被引用回数:17 パーセンタイル:54.64(Chemistry, Physical)

X線吸収分光(XAS)、及び磁気円偏光二色性(MCD)分光により巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果を示すC$$_{60}$$-Co薄膜の電子・スピン状態解析を行った。結果として薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物中に局在するスピン偏極状態(C$$_{60}$$分子の$$pi$$軌道とCo原子の3d軌道間の混成由来)の存在を明らかにした。また同局在スピンの温度に対する磁化方向の変化と、C$$_{60}$$-Co薄膜で観測された温度による磁気抵抗比の大きさの変化が良い一致を示した。これはC$$_{60}$$-Co化合物のスピン偏極状態がTMR効果発現に寄与していることを明確に示す結果である。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

The Electronic structures of fullerene/transition-metal hybrid material

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治; 島田 敏宏*; 菅井 勇; 高梨 弘毅; 前田 佳均

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1081 (Internet), 6 Pages, 2008/03

近年、C$$_{60}$$-Co化合物中にCoナノ粒子が分散したC$$_{60}$$/Co混合材料において、非常に大きな磁気抵抗効果(MR=80%)が発現することを確認した。このような巨大な磁気抵抗効果の発現は、Coナノ粒子間のトンネル伝導のみでは十分に説明することができず、C$$_{60}$$-Co化合物やその界面が物性発現に大きく関与しているのではないかと推測される。以上の点から、本研究ではC$$_{60}$$/Co混合分子の電子状態を得ることを目的とした。結果として、純粋なC$$_{60}$$とは異なる吸収スペクトルがC$$_{60}$$Co混合分子において得られた。特に、$$pi$$$$^*$$(LUMO)$$leftarrow$$C1s励起では顕著な強度の減衰が観測された。また、光電子スペクトルからはC1sピークがわずかに低結合エネルギー側にシフトしていることも観測された。これらの結果は、Coの3d電子がC$$_{60}$$$$pi$$$$^*$$軌道へ遷移することで、C$$_{60}$$-Co化合物に新たな電子状態が形成されたことを意味する。実際に、フェルミ準位近傍に混成軌道形成に対応する状態が観測されていることも、前述の結果と矛盾しない。

報告書

MOX粉体系の過渡臨界事象評価のための物性値データ; MOX及びステアリン酸亜鉛粉末の物性値(受託研究)

山根 祐一; 酒井 幹夫*; 阿部 仁; 山本 俊弘*; 奥野 浩; 三好 慶典

JAEA-Data/Code 2006-021, 75 Pages, 2006/10

JAEA-Data-Code-2006-021.pdf:24.75MB

MOX燃料加工施設の臨界事故評価手法開発の一環として、MOXやステアリン酸亜鉛粉末等の物性値について調査・試験を行い、MOX,UO$$_{2}$$,ステアリン酸亜鉛,タングステンの粉末及びこれらの混合粉末について、密度,比熱,熱伝導率などのデータを取得整理するとともに、粉体流動や混合度に関するデータを取得した。

論文

Development of a criticality evaluation method considering the particulate behavior of nuclear fuel

酒井 幹夫; 山本 俊弘; 村崎 穣; 三好 慶典

Nuclear Technology, 149(2), p.141 - 149, 2005/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.17(Nuclear Science & Technology)

従来から行われてきたMOX燃料粉末の混合撹拌時の臨界特性評価では、粉体混合に伴うMOX燃料粉末界面(粉末と空気の境界面)の変形や粉末の混合状態を考慮することができなかった。そこで、離散要素法と核計算を結合し、粉末界面の変形を考慮できる臨界特性評価手法を開発した。粉末界面変形及び粉末の混合状態が中性子実効増倍率に及ぼす影響を評価した。

口頭

X線磁気円二色性測定によるC60-Coナノ・グラニュラー薄膜の磁気特性解析

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 島田 敏宏*; 横山 利彦*; 前田 佳均

no journal, , 

近年、われわれはフラーレン(C60)-コバルト(Co)化合物中にCoのナノ粒子が分散した構造を持つC60-Coナノ・グラニュラー薄膜において、低温で巨大なトンネル磁気抵抗効果が発現されることを確認した。その大きさは膜中に存在する粒子間のトンネル伝導のみでは十分に説明することができず、基層となる化合物の存在がトンネル伝導に深く関与しているものと推測される。本研究ではCo粒子及びC60-Co化合物の磁気特性に関する情報を得ることを目的とし、放射光を用いたX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。結果として、C60-Co化合物相に常磁性的な振舞いを示す混成軌道が存在を確認した。この軌道がトンネル伝導の際にスピンフィルターの役目を果たしているのではないかと推察される。

口頭

C$$_{60}$$-Co薄膜の巨大トンネル磁気抵抗効果とスピン状態

境 誠司; 松本 吉弘; 菅井 勇*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 前田 佳均

no journal, , 

グラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜の巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果の大小を支配する構造上の要因を明確にし、巨大効果の発現機構を議論するため、磁気抵抗効果の組成依存性の系統的評価及びX線磁気円偏光二色性(XMCD)実験(Co L3端)による磁気・スピン状態の分光実験を行った。グラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜の時期抵抗率(MR)は約10K以上でTに逆比例する著しい減少を示した。XMCD実験において、C$$_{60}$$-Co化合物がCo3d軌道が関与する磁性を示すことが見いだされ、そこでの磁気モーメントの大きさをTMR効果の理論モデルに適用するとMRの大きさ・温度変化を良く再現できることがわかった。本結果は、トンネル伝導を生じる電子のスピン偏極・輸送過程へのC$$_{60}$$-Co化合物の関与を明示するものである。

口頭

C$$_{60}$$-Coハイブリッド薄膜の電子・スピン状態と巨大トンネル磁気抵抗効果

境 誠司; 松本 吉弘; 菅井 勇*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; et al.

no journal, , 

X線吸収分光(XAS)及びX線磁気円二色性(XMCD)分光法を用いて、巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果を示すC$$_{60}$$-Co薄膜における電子・スピン状態の分光的追究を行った。Co L端及びC K端のXASスペクトルから、膜中でC$$_{60}$$-Co化合物を形成するCo原子はC$$_{60}$$分子と$$pi$$-d混成による分子性状態を形成し、Co原子からC$$_{60}$$分子のLUMO由来状態への電荷移動を生じることがわかった。さらに、薄膜組成に依存してC$$_{60}$$-Co化合物とCoナノ粒子が共存する状態では、Coナノ粒子から化合物への電荷移動も生じることが示唆された。Co L端のXMCD分光では、C$$_{60}$$-Co化合物中のCo 3d軌道由来の状態に磁場によるスピン偏極を生じることが見いだされた。トンネル磁気抵抗効果の理論モデルに同スピン偏極状態のスピン輸送過程への関与を仮定すると、磁気抵抗効果の大きさ及び温度依存性がよく説明できることが明らかになった。本結果は、有機分子-遷移金属系材料のスピン輸送過程への有機分子性領域の直接的関与を強く示唆するものである。

口頭

C$$_{60}$$-Co混合薄膜の電子・磁気状態の軟X線磁気円二色性分光

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 中川 剛志*; 高木 康多*; 横山 利彦*; 高梨 弘毅; 三谷 誠司*; 島田 敏宏*; 前田 佳均

no journal, , 

C$$_{60}$$-Co混合薄膜における巨大トンネル磁気抵抗効果の発現には、薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物の持つ化学状態が重要な役割を持つと考えられる。本研究ではC$$_{60}$$-Co混合薄膜の電子状態・磁気状態に関する情報を得ることを目的とし、X線磁気円二色性(XMCD),X線光電子分光法(XPS)を実施した。結果として、Co結晶とは異なり、C$$_{60}$$-Co化合物 には3d準位の多重項分裂状態が観測された。これらの状態はXPS実験などからCo 3d軌道とC$$_{60}$$ 2p軌道との混成に由来すると考えられる。また明瞭なMCD応答を示すことから、スピン偏極した状態であることも確認された。MCD強度の磁場依存性・温度依存性と、以前に観測されたトンネル磁気抵抗との比較から、C$$_{60}$$-Co化合物の混成軌道が薄膜中のスピン依存伝導を大きく左右することが明らかとなった。

口頭

巨大トンネル磁気抵抗効果を示すC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜の電子・磁気状態

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 中川 剛志*; 高木 康多*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅; 前田 佳均

no journal, , 

フラーレン(C$$_{60}$$)-コバルト(Co)化合物中にCoナノ粒子が分散した構造を持つC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜において、低温で巨大なトンネル磁気抵抗効果の発現が確認されている。その磁気抵抗率は従来の無機材料とは異なり、膜中に存在する強磁性体のCoナノ粒子のスピン分極率のみでは十分に説明することができない。本研究では組成比の異なるC$$_{60}$$Co薄膜に対してX線吸収分光及びX線磁気円二色性測定を行った。結果として、C$$_{60}$$-Co化合物のCo原子にC$$_{60}$$分子とCo原子間の結合形成に起因する3d準位の多重項分裂状態が観測された。それらの状態が明瞭な磁気円二色性を示したことから、C$$_{60}$$-Coにスピン偏極状態の存在が明らかとなった。さらにC$$_{60}$$-Co化合物のスピン偏極状態の磁気モーメントの大きさから予想される磁気抵抗率のモデル計算値は、実測値と一致することが明らかとなった。この結果は、C$$_{60}$$-Co化合物に存在するスピン偏極状態によって、伝導電子のスピン分極率が大きく影響を受けていること示している。

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