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Cs released by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant to the coastal area佐藤 俊; 脇山 義史*; 高橋 史明; 高田 兵衛*
Science of the Total Environment, 1000, p.180380_1 - 180380_14, 2025/10
福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故から10年が経過したが、福島沿岸域の海水中Csの濃度は事故前に比べて高く、継続的にCsが流入していることが考えられる。本研究では2012年以降において、FDNPPからのCsの直接流入量と、河川経由でのCsの流入量を比較した。直接流入は、FDNPPが実施した海側遮水壁の設置などの流出対策により、2012-2014年の17.5TBqから2019-2021年の0.6TBqへと明らかに減少した。それに対し、河川からの流入は、2012-2014年の2.2TBqから2019-2021年の2.0TBqへとわずかに減少した。また、FDNPP周辺の沿岸水への全Csフラックスに対する直接流入の割合は、2012-2014年の89%から2019-2021年の23%に減少した。事故初期に比べ、福島沿岸域の海水中Cs濃度変動に対する河川経由での流入の寄与が大きくなっており、特に大量出水時にはより顕著な影響が生じることが示唆された。福島沿岸域におけるCsの長期的な動態を正確に予測するには、さまざまな環境要因と人為的要因を併せて考慮する必要がある。
竹内 祐太朗*; 佐藤 佑磨*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 菅野 之矩*; 内村 友宏*; De Zoysa, K. V.*; Han, J.*; 金井 駿*; 家田 淳一; et al.
Science, 389(6762), p.830 - 834, 2025/08
被引用回数：0Electric current driving of antiferromagnetic states at radio or higher frequencies remains challenging to achieve. In this study, we report all-electrical, gigahertz-range coherent driving of chiral antiferromagnet manganese-tin (Mn
Sn) nanodot samples. High coherence in multiple trials and threshold current insensitive to pulse width, in contrast to results observed with ferromagnets, were achieved in subnanosecond range, allowing 1000/1000 switching by 0.1-nanosecond pulses at zero field. These features are attributed to the inertial nature of antiferromagnetic excitations. Our study highlights the potential of antiferromagnetic spintronics to combine high speed and high efficiency in magnetic device operations.
Song, Y.*; Xu, S.*; 佐藤 駿介*; Lee, I.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 長迫 実*; 川崎 卓郎; 鬼柳 亮嗣; Harjo, S.; et al.
Nature, 638, p.965 - 971, 2025/02
被引用回数：9 パーセンタイル：98.62(Multidisciplinary Sciences)In advanced applications like aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality, and extreme thermal fluctuation resistance. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness, and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging. We hereby introduce a novel shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti
Al
Cr
, this alloy 25 is characterized by a low density (4.36
10
kg/m) and a high specific strength (18510 Pa
m/kg) at room temperature, while exhibiting excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centered cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. Remarkably, this functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behavior from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodations, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.
秋葉 宙*; 大政 義典*; 古府 麻衣子*; Zhang, M.*; 佐藤 駿*; 山室 修*
Journal of the Physical Society of Japan, 93(9), p.091010_1 - 091010_6, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)AGNES is a direct geometry chopper-type time-of-flight neutron spectrometer installed at the cold neutron guide (C3-1-1) of JRR-3 (Tokai, Japan). This instrument is well-suited for studies on low-energy excitations of powdered and amorphous samples, and quasi-elastic scattering with an energy resolution of 120 
eV (standard mode) or 50 eV (high-resolution mode). During the long shutdown period of JRR-3 due to the Great East Japan Earthquake in 2011, AGNES was significantly improved through the installation of supermirror-coated neutron guide tubes and collimator, installation of a new-type top-loading cryo-furnace, and renewal of data acquisition electronics and software. As a result, the neutron intensity has increased by 7.7 times in the standard mode and by 3.2 times in the high-resolution mode. These enhancements facilitate experiments with small amounts of samples, and under special environments, which have previously been challenging.
森戸 誠*; 藤井 俊*; 吉村 洸貴*; 眞田 幸尚; 馬場 尚一郎*; 松永 浩志*; Mori, Takami*; 佐藤 憲一郎*; 田原 淳一郎*
Proceedings of 34th International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE-2024), p.3754 - 3761, 2024/06
本研究では、海底地盤の放射線計測を行う無人探査機の制御手法として、スライディングモード制御とニューラルネットワークを組み合わせた手法を提案する。制御入力のベースとしてスライディングモード制御を用い、スライディングモード制御のパラメータの一つである
とその変化率が小さくなるようにニューラルネットワークコントローラを用いて補正入力を加える。本方式を用いた制御システムを製作した後、シミュレーション試験、海域試験を行い、本方式による調査が可能かどうかを評価した。
石川 諒尚; 古場 裕介*; 古田 琢哉; Chang, W.*; 米内 俊祐*; 松本 真之介*; 橋本 慎太郎; 平井 悠大*; 佐藤 達彦
Radiological Physics and Technology, 17(2), p.553 - 560, 2024/06
At the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC), a series of retrospective studies are ongoing in patients treated with carbon ion radiotherapy (CIRT) to obtain the knowledge to improve tumor control and reveal the mechanism of the low risk of secondary cancer after CIRT. Dose-averaged linear energy transfer (LET
) is generally used as a measure of treatment effectiveness or biological effects in such retrospective studies; however, it is conventionally evaluated from the relative biological effectiveness (RBE)-LET fitted function used in the treatment planning system. In this study, we calculated the physical doses and their linear energy transfer (LET) distributions for a series of treatment plans for a homogeneous rectangular phantom and a human body phantom with typical CIRT beams using Monte Carlo (MC) simulation. The LET was then deduced from the MC simulation and compared with the corresponding data obtained using the conventional method. The comparison suggested that the two types of LET agreed well with each other, except around the distal end of the spread-out Bragg peak, where the MC simulation yielded significantly higher LET values than that of the conventional method. This is because the RBE-LET fitted function adopted in the conventional method ignores the contribution of the high-LET components, causing an overkill effect. Furthermore, an MC simulation was conducted to determine the material composition of water and realistic materials from the CT number in the planned image. The profiles of physical dose and LET were in good agreement for both techniques. These results indicate the possibility of enhancing the efficiency of retrospective studies of CIRT using MC simulations in the future.
Am neutron capture cross section measurement using the NaI(Tl) spectrometer of the ANNRI beamline of J-PARCRovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; 佐藤 八起*
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(4), p.459 - 477, 2024/04
被引用回数：2 パーセンタイル：20.86(Nuclear Science & Technology)The neutron capture cross-section of Am was measured from 10 meV to about 1 MeV using the NaI(Tl) spectrometer of the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline in the Materials and Life Science (MLF) facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The total energy detection principle was applied in conjunction with the pulse-height weighting technique to derive the neutron capture yield. The present cross-section results were normalized using a 
Au sample measurement by applying the saturated resonance method. The thermal cross section was measured to be 708 
22 b, in agreement within uncertainties to the present evaluation in JENDL-5 of 709 b. Moreover, the results of a shape resonance analysis of the resolved resonance region are also provided in the present dissertation.
水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：22.66(Instruments & Instrumentation)We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard 
-ray sources and in-beam experiment using 
Al(
)
Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of Au and 
Bi is proposed.
佐藤 雄飛*; 石塚 成宏*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 永野 博彦*; 小嵐 淳
Environmental Research, 239, Part 1, p.117224_1 - 117224_9, 2023/12
被引用回数：5 パーセンタイル：61.78(Environmental Sciences)土壌有機物(SOM)の安定性は地球上の炭素循環や気候変動問題を理解する上で重要な研究課題である。本研究では段階的昇温過程を経た強熱減量法(SIT-LOI)がSOMの安定性の評価に対する利用可能性を検証するため、日本各地で採取した有機物及び無機物の各含有率並びに放射性炭素分析に基づくSOMの平均滞留時間(MRT)のそれぞれが異なる土壌試料を用いた検証実験を実施した。本実験の結果、SIT-LOIデータはSOMのMRTと強い相関を示した。これはSIT-LOIデータが実環境におけるSOMの安定性に対する指標となることを示唆するものである。
端 邦樹; 内田 俊介; 塙 悟史; 知見 康弘; 佐藤 智徳
Proceedings of 21st International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems - Water Reactors (Internet), 14 Pages, 2023/08
The coupled code of water radiolysis and electrochemical corrosion potential (ECP) calculations (WRAC-JAEA) has been proposed for evaluating ECP both for boiling water reactor (BWR) and pressurized water reactor (PWR) systems. In the present study, some updates, such as pH control based on boron (B) and lithium (Li) concentration, were carried out. The calculated ECP were compared with the measured results in the INCA in-pile loop in the Studsvik R2 reactor for validation of the code. It was confirmed that the calculated ECP agreed with the measured ones in the INCA loop. The suitable rate constant set for water radiolysis calculation is also discussed. In particular, the rate constants for the chemical reaction of hydroxyl radical and molecular hydrogen and its backward reactions were carefully examined to evaluate the effects of pH and hydrogen concentration on hydrogen peroxide concentration. Moreover, the polarization curves were calculated, and the effects of Li
and the other species on ECP were estimated. In order to apply the code for both type of reactor systems, verification and validation (V&V) procedures of the code are proposed.
児玉 有*; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 中野 秀仁*; 佐藤 八起*; 堀 順一*; 芝原 雄司*; et al.
EPJ Web of Conferences, 284, p.01024_1 - 01024_3, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)The measurements were performed using the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). An intense pulsed neutron beam was produced via spallation reaction in the mercury target of the Material and Life Science Experimental Facility by the 3-GeV proton beam of the J-PARC facility. A Time of Flight (TOF) method using a NaI(Tl) detector was employed in this measurements and a pulse-height weighting technique was used to derive a neutron capture yield. A sample of Am-243 with a mass of 38.14 mg (281.8 MBq) was used for the measurements. The neutron energy spectrum was obtained by using the 478 keV gamma-rays from the 
B(n,
)
Li reaction with a boron sample. A preliminary value for the capture cross section of Am-243 will be presented in the contribution.
method名内 泰志*; 佐藤 駿介*; 早川 岳人*; 木村 康彦; 須山 賢也; 鹿島 陽夫*; 二上 和広*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1050, p.168109_1 - 168109_9, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：22.66(Instruments & Instrumentation)水素の中性子捕獲反応による2.223MeVの線を高純度ゲルマニウム(HPGe)検出器を用いて検出するH
法によって使用済核燃料からの中性子測定を行った。この2.223MeVの線の検出は、7桁も高い核分裂生成物(FP)からの線に強い影響を受ける。FPからの強いを遮蔽するために、ポリエチレンブロックをコリメータの軸上に置くとともに、HPGe検出器をコリメーターの軸から外して設置した。この体系によって検出器はFPからの強い線から遮蔽され、ポリエチレンブロック中のH反応によって2.223MeVの線が測定できる。測定された2.223MeVの線の計数率は、燃焼崩壊計算により見積もられた核種組成、主には
Cmによるものと、統計誤差の範囲内で想定される値と一貫性のある値となる。このことから、H法は、使用済核燃料集合体からの中性子漏洩数の定量化に適用可能であり、集合体の燃焼度の確認に適用可能であると考えられる。
Sn nanodot佐藤 佑磨*; 竹内 祐太郎*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*
Applied Physics Letters, 122(12), p.122404_1 - 122404_5, 2023/03
被引用回数：7 パーセンタイル：52.49(Physics, Applied)
-MnSn, an antiferromagnet having a non-collinear spin structure in a kagome lattice, has attracted great attention owing to various intriguing properties such as large anomalous Hall effect. Stability of magnetic state against thermal fluctuation, characterized in general by the thermal stability factor 
, has been well studied in ferromagnetic systems but not for antiferromagnets. Here we study of the antiferromagnetic MnSn nanodots as a function of their diameter 
. To obtain , we measure the switching probability as a function of pulse-field amplitude and analyze the results based on a model developed by accounting for two and six-fold magnetic anisotropies in the kagome plane. We observe no significant change in down to 
nm below which it decreases with . The obtained dependence is well explained by a single-domain and nucleation-mediated reversal models. These findings provide a basis to understand the thermal fluctuation and reversal mechanism of antiferromagnets for device application.
片渕 竜也*; 岩本 修; 堀 順一*; 木村 敦; 岩本 信之; 中村 詔司; Rovira Leveroni, G.; 遠藤 駿典; 芝原 雄司*; 寺田 和司*; et al.
EPJ Web of Conferences, 281, p.00014_1 - 00014_4, 2023/03
Long-lived minor actinides (MA) in nuclear waste from nuclear power plants are a long-standing issue to continue nuclear energy production. To solve the issue, researchers have suggested nuclear transmutation, in which long-lived radionuclides are transmuted into stable or shorter-life nuclides via neutron-induced nuclear reactions. Development of nuclear transmutation systems as an accelerator-driven system requires accurate neutron nuclear reaction data. The present research project entitled "Study on accuracy improvement of fast-neutron capture reaction data of long-lived MAs for development of nuclear transmutation systems" have been conducted as a joint collaboration, including Tokyo Tech, Japan Atomic Energy Agency and Kyoto University. This project focuses on the neutron capture reaction of MAs, especially 
Np, Am and 
Am, in the fast neutron energy region. The final goal of this project is to improve the accuracies of the neutron capture cross sections of Np, Am and Am employing a high-intensity neutron beam from a spallation source of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) that reduces uncertainties of measurement. To achieve the goal, a neutron beam filter system in J-PARC, sample characteristic assay, and theoretical reaction model study were developed. In this contribution, the overview and results of the project will be presented.
Am neutron capture cross section measurement and resonance analysisRovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; 佐藤 八起*
JAEA-Conf 2022-001, p.91 - 96, 2022/11
Neutron capture cross section measurements were performed in the Accurate Neutron Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) at the Materials and Life Science Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The time-of-flight (TOF) methodology was employed in a non-filter condition experiment to determine the neutron capture cross section from thermal to about 100 eV. Moreover, experiments were performed using the neutron filtering system to determine the neutron capture cross section at the energy of 23.5 keV using Fe as filter material. In this study, the preliminary results of the Am neutron capture cross section from 10 meV to about 100 eV determined in TOF experiments and at 23.5 keV from Fe filter experiments are presented. In the TOF experiments, the Am neutron capture cross section was normalized by means of the saturated resonance method using a Au sample with a mass of 1.5 g. In addition, for the Fe filter experiments, the capture cross section of Am at the energy of 23.5 keV was determined relative to the Au yield obtained from a measurement using the same Au sample. Moreover, early-stage results of a resonance analysis of the Am capture resonances are also presented.
圓谷 志郎*; 佐藤 真一郎*; 本田 充紀; 鈴木 千尋*; 田口 富嗣*; 山本 春也*; 大島 武*
Radiation Physics and Chemistry, 199, p.110369_1 - 110369_7, 2022/10
被引用回数：1 パーセンタイル：12.98(Chemistry, Physical)SiへのNiイオンビーム照射によるNiシリサイド合成は、局所構造の形成が可能、イオンビームの制御が可能、熱処理なしでシリサイドが形成可能、得られる試料の再現性が高い、などの利点から注目されている。本研究では、3.0MeVのNiイオンを注入したSiの局所的な原子構造を調査した。Ni K吸収端蛍光収量拡張X線吸収微細構造解析の結果、Ni原子は照射初期に金属的な面心立方NiとNiSi
相の混合構造を持っており、イオン照射量が10
個・cm Si以上になるとNiSiの形成が著しく促進することが明らかになった。構造転移のイオン照射量とSiアモルファス化臨界量(7.110
ions・cm)の一致から、Ni照射SiにおけるNiSi相の合成にはSiのアモルファス化が重要であると結論づけた。
Xu, S.*; 大平 拓実*; 佐藤 駿介*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Seiner, H.*; Zoubkov
, K.*; 村上 恭和*; et al.
Nature Communications (Internet), 13, p.5307_1 - 5307_8, 2022/09
被引用回数：22 パーセンタイル：80.79(Multidisciplinary Sciences)Crystalline metals can have large theoretical elastic strain limits. However, a macroscopic block of conventional crystalline metals practically suffers a very limited elastic deformation of 
0.5% with a linear stress-strain relationship obeying Hooke's law. Here, we report on the experimental observation of a large tensile elastic deformation with an elastic strain of 
4.3% in a Cu-based single crystalline alloy at its bulk scale at room temperature. The large macroscopic elastic strain that originates from the reversible lattice strain of a single phase is demonstrated by in situ microstructure and neutron diffraction observations. Furthermore, the elastic reversible deformation, which is nonhysteretic and quasilinear, is associated with a pronounced elastic softening phenomenon. The increase in the stress gives rise to a reduced Young's modulus, unlike the traditional Hooke's law behaviour. The experimental discovery of a non-Hookean large elastic deformation offers the potential for the development of bulk crystalline metals as high-performance mechanical springs or for new applications via "elastic strain engineering."
佐藤 智徳; 端 邦樹; 加治 芳行; 田口 光正*; 清藤 一*; 井上 博之*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*
Isotope News, (782), p.40 - 44, 2022/08
福島第一原子力発電所(以下、1Fとする)の原子炉建屋内部の滞留水は、燃料デブリや飛散したセシウム等放射性物質による強い放射線場にある。この水は運転中の冷却水で使用される純度の高い水とは異なり、緊急冷却時に注入された海水の成分、鋼材から溶出したFe
等多くの不純物の影響を受けていると考えられた。また、現在はNガスでパージされているが、今後の廃炉作業に伴い開放される可能性もあり、滞留水の位置や状況により、様々な溶存酸素濃度となることが推測される。そこで、1Fの廃炉工程の円滑化に資することを目的として、放射線環境下での腐食トラブルの発生可能性,対策等を議論するうえで有用な情報である、水の放射線分解(ラジオリシス)および放射線照射下での腐食試験データ、1F廃炉工程における潜在的腐食影響の検討結果を「放射線環境下での腐食データベース」としてまとめたのでここで紹介する。
古田 琢哉; 古場 裕介*; 橋本 慎太郎; Chang, W.*; 米内 俊祐*; 松本 真之介*; 石川 諒尚*; 佐藤 達彦
Physics in Medicine & Biology, 67(14), p.145002_1 - 145002_15, 2022/07
被引用回数：10 パーセンタイル：70.42(Engineering, Biomedical)炭素線治療は従来の放射線治療よりも腫瘍部への線量集中性に関する優位性を持つが、二次的ながんの発生原因となり得る正常組織への照射を完全に無くすことは困難である。そのため、発がんリスクを照射炭素ビームの核反応によって生成される二次粒子による線量まで含めて評価するには、計算シミュレーション解析が有効となる。本研究では、PHITSコードを中核とした炭素線治療の線量再構築システムを開発した。このシステムでは、治療計画を記録したDICOMデータから自動でPHITSの入力ファイルを作成し、PHITSシミュレーションの実行によって腫瘍および周辺正常組織での線量分布を計算する。PHITSの様々な機能を利用することで、粒子毎の線量寄与や二次粒子の発生場所の特定など、詳細な解析が実施可能である。開発したシステムの妥当性は、水中での線量分布の実験結果や人体等価ファントムへの治療計画との比較により確認した。今後、本システムは量子科学技術研究開発機構において、過去の治療データを用いたシミュレーション解析による遡及的研究に利用される予定である。
Cs activity in spent nuclear fuel with calculated detector response function佐藤 駿介*; 名内 泰志*; 早川 岳人*; 木村 康彦; 鹿島 陽夫*; 二上 和広*; 須山 賢也
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(6), p.615 - 623, 2022/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)使用済燃料中のCs放射能を非破壊で評価する新しい方法を提案し、燃焼度クレジット導入における物理的測定について実験的に実証した。Cs放射能は、Cs放射能がよく知られている参照燃料を用いずに、線測定と数値検出器応答シミュレーションを用いて定量された。燃料サンプルは、商業用加圧水型炉(PWR)で53GWd/tまで照射された先行使用集合体(LUA)から取得した。試料から放出された線は、ホットセルに取り付けたコリメータを通して、ゲルマニウム酸ビスマス(BGO)シンチレーション検出器を用いて測定された。検出器による線の検出効率は、測定ジオメトリを考慮して粒子輸送計算コードPHITSを用いて計算した。試料に対する検出器応答のより正確なシミュレーションのために、試料中の
Cs, Cs, 
Euの相対放射能を高純度ゲルマニウム(HPGe)検出器で測定した。検出器の絶対効率は、別のジオメトリの標準ガンマ線源を測定することにより校正された。測定された計数率と検出効率を用いて、燃料試料中のCs放射能を定量した。定量されたCs放射能は、MVP-BURN燃焼計算コードで推定されたCs放射能とよく一致した。
