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報告書

廃水処理室の廃止措置実施報告書(その2); 放射線測定編

山本 啓介; 中川 拓哉; 下条 裕人; 木島 惇; 三浦 大矢; 小野瀬 芳彦*; 難波 浩司*; 内田 広明*; 坂本 和彦*; 小野 千佳*; et al.

JAEA-Technology 2024-019, 211 Pages, 2025/02

JAEA-Technology-2024-019.pdf:35.35MB

日本原子力研究開発機構(以下、「JAEA」という。)核燃料サイクル工学研究所旧ウラン濃縮施設は、遠心分離法によるウラン濃縮技術を確立させるための技術開発を本格的に行う目的で建設された施設であり、単機遠心分離機の開発、遠心機材料の開発及び遠心機によるウラン濃縮処理を主に実施したG棟及びG棟に付属するH棟、遠心分離機の小規模カスケード試験を行っていたJ棟、遠心分離機の寿命試験を行っていたL棟、その他ウラン貯蔵施設、廃棄物保管施設、廃水処理施設など複数の施設で構成されていた。これらの施設におけるウラン濃縮技術開発は、開発技術の日本原燃(株)のウラン濃縮工場及びウラン濃縮技術開発センターへの技術移転が完了し、JAEAにおける技術開発の当初の目的が達成されたため、平成13年に終了した。廃水処理室は、昭和51年に建設され、旧ウラン濃縮施設で発生した放射性廃水の処理を行ってきたが、平成20年度に廃水処理室以外の施設に廃水処理設備が整備されて以降は、施設のバックアップ的な位置づけとして維持管理されてきた。さらに、昨今においては、他の施設における廃水処理の実績等からバックアップとしての必要性が無くなり、施設も建設後約48年が経過し、老朽化も進んでいたことから、施設中長期計画に基づき同施設を廃止措置することになり、令和3年11月から令和5年8月に内装設備の解体撤去を行った。本報告は令和5年9月から令和6年3月に行った管理区域解除のための放射線測定に係る実積と関連する知見をまとめたものである。

論文

Role of magnetic chirality in polarization flip upon a commensurate-incommensurate magnetic phase transition in YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 坂本 勇馬*; 福永 守*; 野田 幸男*; 武田 全康; 加倉井 和久

Physical Review B, 88(14), p.140403_1 - 140403_5, 2013/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.140403
 被引用回数：21 パーセンタイル：63.06(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed simultaneous measurements of magnetic chirality by using polarized neutrons and electric polarization along the $$b$$-axis of single crystals of YMn$$^{4+}$$(Mn$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$)$$^{3+}$$O$$_{5}$$ with $$x=0.047$$ and $$0.12$$, in which nonmagnetic Ga-ions dilute Mn$$^{3+}$$ spins. Measurements conducted under zero field heating after various field-cooling conditions evidence that the magnetic chirality of Mn$$^{4+}$$ cycloidal spins plays a dominant role in the incommensurate magnetic (ICM) phase, whereas the magnetic exchange striction by the Mn$$^{4+}$$-Mn$$^{3+}$$ chain plays a dominant role in the commensurate magnetic (CM) phase. The polarization of YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$ flips upon CM to ICM phase transition because the ferroelectricity driven by the magnetic chirality and the exchange striction provides opposite directions of polarization.

論文

Magnetic-field-induced polarization flop in multiferroic TmMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

福永 守*; 坂本 勇馬*; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 阿部 伸行*; 谷口 耕治*; 有馬 孝尚*; 脇本 秀一; 武田 全康; 加倉井 和久; et al.

Physical Review Letters, 103(7), p.077204_1 - 077204_4, 2009/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.077204
 被引用回数：52 パーセンタイル：86.17(Physics, Multidisciplinary)

We discovered a reversible electric polarization flop from the $$a$$ axis ($$P_a$$) to the $$b$$ axis ($$P_b$$) in multiferroic TmMn$$_{2}$$O$$_{5}$$ below 5 K by applying a magnetic field of approximately 0.5 T along the $$c$$ axis. This phenomenon is the first example of the rare-earth ($$R$$) compound $$R$$Mn$$_{2}$$O$$_{5}$$. This magnetic-field-induced polarization flop corresponds to a magnetic phase transition from one incommensurate magnetic (ICM) $$P_a$$ phase to another ICM $$P_b$$ phase, which is equivalent to an ICM $$P_b$$ phase above 5 K under no magnetic field. The spin chirality in the $$bc$$ plane, which was observed in the $$P_b$$ phase by polarized neutron diffraction, disappeared in the ICM $$P_a$$ phase. This indicates that the polarization in the ICM phases of TmMn$$_2$$O$$_5$$ was induced by an $$S_i times S_j$$ type interaction.

口頭

Magnetic chirality and electric polarization in $$R$$Mn$$_2$$O$$_5$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 福永 守*; 坂本 勇馬*; 野田 幸男*; 加倉井 和久

no journal, , 

$$R$$Mn$$_2$$O$$_5$$ is a multiferroic compound in which ferroelectricity is driven by magnetism. So far two models have been proposed to explain spin-driven ferroelectriciry in this compound, $$S times S$$ and $$S cdot S$$ models. By detailed investigation of magnetic chirality by polarized neutron diffraction, we have succeeded to distinguish these two contributions to the ferroelectric polarization. We conclude that the $$S cdot S$$ mechanism is dominant in the commensurate phase and the $$S times S$$ mechanism is dominant in the low temperature incommensurate phase.

口頭

YMn$$^{4+}$$(Mn$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$)$$^{3+}$$O$$_{5}$$におけるスピンカイラリティと分極

脇本 秀一; 木村 宏之*; 福永 守*; 坂本 勇馬*; 加倉井 和久; 野田 幸男*

no journal, , 

マルチフェロイック物質であるRMn$$_{2}$$O$$_{5}$$は、Mn$$^{4+}$$スピンのサイクロイドスピン構造に起因するS$$times$$S機構と、Mn$$^{3+}$$鎖とMn$$^{4+}$$鎖間の磁気相関に由来するexchange striction (S・S)機構が指摘されている。本研究では、YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$のMn$$^{3+}$$を非磁性Ga$$^{3+}$$イオンに置換することでS・Sの影響を希釈し、JRR-3のTAS1の偏極中性子でS$$times$$Sを観測してその効果を検証した。結果、低温の格子非整合磁気秩序相においてはS$$times$$S機構が強く、高温の格子整合磁気秩序相ではS・S機構が強いことが明らかとなった。

口頭

Phase diagram of solid solution of BiFeO$$_{3}$$-BaTiO3$$_{3}$$ system studied by neutron and X-ray powder diffraction

鬼柳 亮嗣; 山崎 但*; 坂元 勇馬*; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 大山 研司*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; Zhang, J.*; 神山 崇

no journal, , 

BiFeO$$_{3}$$ (BFO) is well known as a room-temperature multiferroic material. The solid solution of BFO with another perovskite type ferroelectric material, BaTiO$$_{3}$$ (BTO), has been reported to have improved multiferroicity. In this presentation, the structural study of (1-$$x$$)BFO-$$x$$BTO system in order to clarify the relationship between the structure and the physical properties will be reported. From the structural analyses using neutron and X-ray powder diffraction data, it was found that there exist multiple phases in the wide range of $$x$$. The coexistence of a hexagonal phase and a cubic one was confirmed suggesting the origin of the ferroelectricity of the solution to be the hexagonal phase. Structural deformation with the variation of $$x$$ was observed, which results in the lowering of the phase transition temperatures. Combining all the information, the whole phase diagram of BFO-BTO system with respect to temperature and the composition was drawn.

口頭

A Role of the magnetic chirality in polarization flip in YMn$$_2$$O$$_5$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 福永 守*; 坂本 勇馬*; 武田 全康; 加倉井 和久; 野田 幸男*

no journal, , 

A multiferroic compound YMn$$_2$$O$$_5$$ shows characteristic dielectric polarization flip upon the magnetic phase transition from commensurate magnetic (CM) to low-temperature incommensurate magnetic (LTICM) phases. By utilizing simultaneous measurements of dielectric polarization and magnetic chirality by polarized neutron diffraction, we have studied the direct relation between them. We have identified that $$S cdot S$$ and $$S times S$$, two major mechanisms of spin-driven ferroelectricity, are dominant in the CM and LTICM phases, respectively, and concluded that a conservation of magnetic chirality gives rise to the polarization flip upon the CN-LTICM transition.

口頭

Ga置換したYMn$$^{4+}$$(Mn$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$)$$^{3+}$$O$$_{5}$$の磁気カイラリティと電気分極

脇本 秀一; 加倉井 和久; 坂本 勇馬*; 福永 守*; 木村 宏之*; 野田 幸男*

no journal, , 

マルチフェロイック物質RMn$$_{2}$$O$$_{5}$$の電気磁気効果の起源として、Mn$$^{4+}$$スピンのサイクロイドスピン構造に起因するS$$times$$S機構と、Mn$$^{3+}$$鎖とMn$$^{4+}$$鎖間の磁気相関に由来するexchange striction (S$$cdot$$S)機構が指摘されている。本研究では、YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$のMn$$^{3+}$$を非磁性Ga$$^{3+}$$イオンに置換することでS$$cdot$$Sの影響を希釈し、JRR-3のTAS-1の偏極中性子でS$$times$$Sを観測してその効果を検証した。その結果、強誘電相の格子整合磁気秩序相ではS$$cdot$$S機構が強く、強誘電相の弱まる格子不整合磁気秩序相ではS$$times$$S機構が強く寄与することを明らかにした。

口頭

Magnetic chirality and electric polarization in multiferroic YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 福永 守*; 坂本 勇馬*; 野田 幸男*; 加倉井 和久

no journal, , 

There are two candidates of the origin of the magnetic-driven ferroelectricity in YMn$$_{2}$$O$$_{5}$$, one is the $$S$$$$times$$$$S$$ model and the other is the $$S$$$$cdot$$$$S$$ model. We have measured spin chirality and polarization of YMn$$^{4+}$$(Mn$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$)$$^{3+}$$O$$_{5}$$ where non-magnetic Ga ions dilute the $$S$$$$cdot$$$$S$$ contribution. We have succeeded to separate these two contributions, and found that the $$S$$$$times$$$$S$$ mechanism is dominant in the low-temperature phase while the $$S$$$$cdot$$$$S$$ mechanism is dominant in the intermediate temperature phase.

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