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-clustering in atomic nuclei from first principles with statistical learning and the Hoyle state character大塚 孝治; 阿部 喬*; 吉田 亨*; 角田 佑介*; 清水 則孝*; 板垣 直之*; 宇都野 穣; Vary, J. P.*; Maris, P.*; 上野 秀樹*
Nature Communications (Internet), 13, p.2234_1 - 2234_10, 2022/04
被引用回数：17 パーセンタイル：95.19(Multidisciplinary Sciences)多くの原子核では核子の独立粒子模型がよい近似であり、それが原子核構造の出発点となっているが、一部の軽い原子核では陽子2個と中性子2個からなるアルファ粒子が局在しているアルファクラスターを構成要素としてもよいと考えられている。しかしながら、アルファクラスターそのものを観測することは困難であり、それがどの程度よい近似なのかは軽い核を理解する上で重要である。本研究では、核力から出発した第一原理モンテカルロ殻模型計算により、ベリリウム同位体および炭素12の多体波動関数を得た。物体固定系での密度分布の計算結果から、ベリリウム同位体では2個のアルファクラスターが局在していることを示した。また、炭素12では基底状態は比較的液滴模型に近く、ホイル状態として知られる第一励起
状態はアルファクラスターと液滴状態が混合したクロスオーバーとしてとらえられることがわかった。これらの解析に、デンドログラムという統計的学習手法が有効であることもわかった。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 上澤 伸一郎; 山下 晋; 吉田 啓之
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00531_1 - 19-00531_10, 2020/06
福島第一原子力発電所の廃炉の方法の一つとして、空気のみで冷却する乾式法が挙げられる。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、空冷性能のCFD評価手法としてJUPITERコードを開発している。しかしながら、JUPITERコードにおいて、複雑な原子炉内構造物を捉えた解析を実施するためには、非常の多くの計算資源が必要となる。このような問題に対して、本研究ではGPUスーパーコンピュータおよび適合格子細分化(AMR)法を適用した格子ボルツマン法に基づくCityLBMコードを開発している。CityLBMにて乾式法を模擬したJAEAの実験に対して検証計算を行なった結果、AMR格子の一様格子への収束性、および、実験値の再現を確認した。同じ解像度および同数の並列数にて計算速度の比較を行った結果、4台のGPU(NVIDIA Tesla V100)を用いたCityLBM法は、36台のCPU(Intel Xeon E5-2680v3)を用いたJUPITERの6.7倍の速度にて解析が可能であることが示された。
Tc production facility at the high temperature engineering test reactorHo, H. Q.; 石田 大樹*; 濱本 真平; 石井 俊晃; 藤本 望*; 高木 直行*; 石塚 悦男
Nuclear Engineering and Design, 352, p.110174_1 - 110174_7, 2019/10
被引用回数：1 パーセンタイル：11.15(Nuclear Science & Technology)This study proposed a conceptual design of direct Tc production facility from a natural MoO
target at the high temperature engineering test reactor (HTTR). Tc is produced by a beta decay of 
Mo, which is formed via the 
Mo(n,
)Mo reaction. Tc is then extracted from the MoO target by sublimation method to take advantage of the high temperature of the HTTR core. The foremost advantage of this concept is that the MoO target is heated up inside the reactor without pulling out for external electric heating, and as a result, Tc could be extracted directly during irradiation. With 1 kg of MoO target, the HTTR could produce about 6.8
10
MBq of Tc activity in comparison with 3.010 MBq of total Tc supplied in Japan in 2017.
石塚 悦男; 松中 一朗*; 石田 大樹*; Ho, H. Q.; 石井 俊晃; 濱本 真平; 高松 邦吉; Kenzhina, I.*; Chikhray, Y.*; 近藤 篤*; et al.
JAEA-Technology 2019-008, 12 Pages, 2019/07
JAEA-Technology-2019-008.pdf:2.37MB
2018年度の夏期休暇実習として、HTTR炉心を原子力電池に見立てた場合の核的な予備検討を実施した。この結果、熱出力2MWで約30年、3MWで約25年、4MWで約18年、5MWで約15年の運転が可能であるこが明らかとなった。また、熱的な予備検討として、自然循環冷却かつ可動機器のない発電システムを有する原子力電池のイメージを提案した。今後は、次年度の夏期休暇実習として更に検討を進め、原子力電池の成立性について検討する予定である。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 河村 拓馬; 上澤 伸一郎; 山下 晋; 吉田 啓之
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 6 Pages, 2019/05
福島第一原子力発電所の廃炉の方法の一つとして、乾式法が挙げられる。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、空冷性能のCFD評価手法としてJUPITERコードを開発している。しかしながら、JUPITERコードにおいて、複雑な原子炉内構造物を捉えた解析を実施するためには、非常の多くの計算資源と計算時間が必要となる。このような問題に対して、本研究ではGPUスーパーコンピュータに適した格子ボルツマン法に基づくCityLBMコードを開発している。CityLBMにてDry methodを模擬したJAEAの実験に対して検証計算を行なった結果、JUPITERコードと同様の結果が得られることが示された。また、同じ解像度および同数の並列数にて計算速度の比較を行った結果、GPUを用いたCityLBM法は、CPUを用いたJUPITERの1/6の計算時間にて解析が行えることが示された。以上の結果より、CityLBMは熱流動解析コードの有効な手法の一つであることが示された。
MoO
( = In, Sc)飯田 一樹*; 吉田 紘行*; 岡部 博孝*; 片山 尚幸*; 石井 裕人*; 幸田 章宏*; 稲村 泰弘; 村井 直樹; 石角 元志*; 門野 良典*; et al.
Scientific Reports (Internet), 9(1), p.1826_1 - 1826_9, 2019/02
被引用回数：9 パーセンタイル：59.53(Multidisciplinary Sciences)Molecular based spin-1/2 triangular lattice systems have attracted research interest. Li
Mo
O
( = In or Sc) is such a compound where spin-1/2 MoO
clusters in place of Mo ions form the uniform triangular lattice. Here, we report exotic magnetisms in LiInMoO and LiScMoO investigated by muon spin rotation (
SR) and inelastic neutron scattering (INS) spectroscopies. LiInMoO exhibits spin wave excitation which is quantitatively described by the nearest neighbor anisotropic Heisenberg model based on the 120 spin structure. In contrast, LiScMoO undergoes short-range magnetic order below 4 K with quantum-spin-liquid-like magnetic fluctuations down to the base temperature. Origin of the different ground states is discussed in terms of anisotropies of crystal structures and magnetic interactions.
by tuning nematicity and magnetism in FeSe
S
superconductors松浦 康平*; 水上 雄太*; 新井 佑基*; 杉村 優一*; 前島 尚行*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 福田 竜生; 矢島 健*; 廣井 善二*; et al.
Nature Communications (Internet), 8, p.1143_1 - 1143_6, 2017/10
被引用回数：80 パーセンタイル：91.57(Multidisciplinary Sciences)A fundamental issue concerning iron-based superconductivity is the roles of electronic nematicity and magnetism in realising high transition temperature (). To address this issue, FeSe is a key material, as it exhibits a unique pressure phase diagram involving nonmagnetic nematic and pressure-induced antiferromagnetic ordered phases. However, as these two phases in FeSe have considerable overlap, how each order affects superconductivity remains perplexing. Here we construct the three-dimensional electronic phase diagram, temperature (
) against pressure (
) and iso-valent S-substitution (
), for FeSeS. By simultaneously tuning chemical and physical pressures, against which the chalcogen height shows a contrasting variation, we achieve a complete separation of nematic and antiferromagnetic phases. In between, an extended nonmagnetic tetragonal phase emerges, where shows a striking enhancement. The completed phase diagram uncovers that high- superconductivity lies near both ends of the dome-shaped antiferromagnetic phase, whereas remainslow near the nematic critical point.
千葉 敏*; 若林 利男*; 舘 義昭; 高木 直行*; 寺島 敦仁*; 奥村 森*; 吉田 正*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.13961_1 - 13961_10, 2017/10
被引用回数：34 パーセンタイル：96.31(Multidisciplinary Sciences)放射性廃棄物の課題を克服するため、高速炉中性子を利用した6種の長寿命核分裂生成物を元素分離で核変換する技術の開発を進めている。効果的かつ効率的な核変換のため、重水素化イットリウムを減速材としたシステムを考案した。モンテカルロコードMVP-II/MVP-BURNを使った核変換率とサポートファクタの評価を行った。高速炉炉心のブランケット領域および反射体領域に重水素化イットリウムと装荷した場合、すべての核種の実効半減期が10
から10
へ劇的に低減し、サポートファクタも1を上回ることが確認できた。この高速中性子を利用した核変換システムは放射性廃棄物の低減に大きく貢献する。
井戸村 泰宏; 仲田 資季; 山田 進; 町田 昌彦; 今村 俊幸*; 渡邉 智彦*; 沼波 政倫*; 井上 晃*; 堤 重信*; 三吉 郁夫*; et al.
International Journal of High Performance Computing Applications, 28(1), p.73 - 86, 2014/02
被引用回数：17 パーセンタイル：76.23(Computer Science, Hardware & Architecture)A plasma turbulence research based on five dimensional (5D) gyrokinetic simulations is one of the most critical and demanding issues in fusion science. To pioneer new physics regimes both in problem sizes and in time scales, an improvement of strong scaling is essential. In this work, the strong scaling and the parallel efficiency of a gyrokinetic toroidal 5D Eularian code GT5D is dramatically improved by novel developing communication overlap techniques. On the K-computer, excellent strong scaling is achieved beyond 100 k cores with keeping the sustained performance of 
10% ( 307 TFlops using 196,608 cores), and simulations for next generation large-scale fusion experiments are significantly accelerated.
神谷 健作; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; et al.
Nuclear Fusion, 52(11), p.114010_1 - 114010_12, 2012/10
被引用回数：10 パーセンタイル：40.83(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UのNBI加熱プラズマにおけるType-I ELMy Hモードの周辺径電場構造について報告する。径電場は荷電交換分光計測による炭素イオンのトロイダル、ポロイダル及び反磁性フローの径方向の力の釣り合いから評価した。本研究では、NBIによる外部運動量入力方向を変化させた場合のType-I ELM発生直前の電場シアとイオン温度ペデスタル構造との関係に着目している。運動量入射方向に応じてトロイダル流だけでなくポロイダル流の変化が観測された。その結果、co-NBIの場合には電場シア領域が広がり、counter-NBIの場合には電場の井戸が深くなった。電流方向への運動量入射とともにイオン温度ペデスタル幅が広がる事はEBシア領域の拡大結果と矛盾しない。しかし運動量入射方向の違いによって電場シア構造が大きく異なるにもかかわらず最大イオン温度勾配には大きな変化は観測されていない。
井戸村 泰宏; 仲田 資季; 山田 進; 町田 昌彦; 今村 俊幸*; 渡邉 智彦*; 沼波 政倫*; 井上 晃*; 堤 重信*; 三吉 郁夫*; et al.
Proceedings of 31st JSST Annual Conference; International Conference on Simulation Technology (JSST 2012) (USB Flash Drive), p.234 - 242, 2012/09
A plasma turbulence research based on 5D gyrokinetic simulations is one of the most critical and demanding issues in fusion science. To pioneer new physics regimes both in problem sizes and in time scales, an improvement of strong scaling is essential. Overlap of computations and communications is a promising approach to improve strong scaling, but it often fails on practical applications with conventional MPI libraries. In this work, this classical issue is clarified, and resolved by developing communication overlap techniques with mpi_test and communication threads, which work even on conventional MPI libraries and network hardwares. These techniques dramatically improve the parallel efficiency of a gyrokinetic Eularian code GT5D on K and Helios, which adopt dedicated and commodity networks.
大山 直幸; 篠原 孝司; 諫山 明彦; 吉田 麻衣子; 神谷 健作
プラズマ・核融合学会誌, 88(5), p.282 - 285, 2012/05
2012年3月から4月にかけて高エネルギー粒子物理トピカルグループ、MHD安定性トピカルグループ、ペデスタル物理トピカルグループ、輸送と閉じ込め物理トピカルグループの会合が開催された。高エネルギー粒子物理トピカルグループとMHD安定性トピカルグループの会合は、核融合科学研究所で日米MHDワークショップとの合同会合として開催された。また、ペデスタル物理トピカルグループと、輸送と閉じ込め物理トピカルグループの会合は、中国合肥の等離子体物理研究所で一部合同会合として開催された。各会合では、ITERの物理課題に対する各研究機関における最新の研究成果や国際装置間比較実験の結果が報告・議論された。これらの会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は、2012年10月に米国サンディエゴで開催される第24回IAEA核融合エネルギー会議の翌週に一部合同会合として開催する予定である。
吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 本多 充; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 52(2), p.023024_1 - 023024_9, 2012/02
被引用回数：15 パーセンタイル：54.4(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60装置において、摂動輸送解析と定常輸送解析,LH遷移時のプラズマの応答特性,パラメータスキャンといったさまざまな実験及び解析手法を組合せることで、Hモードプラズマにおけるプラズマコア部と周辺部のトロイダル回転の関係,圧力勾配による自発回転の特性を調べて、次のような結果を得た。(1)自発回転の影響の小さいHモードプラズマでは、コア部と周辺部の回転はほぼ線形に相関しており、LH遷移時の周辺からコアに伝搬する回転の時間変化や、定常状態でのコア部と周辺部の回転の相関は、今まで導出した運動量輸送係数(拡散項と対流項)で説明ができる。(2)自発回転が顕著な場合には、圧力勾配と運動量拡散係数の積で表した残留応力項を考えることで圧力勾配が大きいさまざまなHモードプラズマにおいて、トロイダル回転分布データを再現することを示した。
浦野 創; Saibene, G.*; 大山 直幸; Parail, V.*; de Vries, P.*; Sartori, R.*; 鎌田 裕; 神谷 健作; Loarte, A.*; L
nnroth, J.*; et al.
Nuclear Fusion, 51(11), p.113004_1 - 113004_10, 2011/11
被引用回数：10 パーセンタイル：41.01(Physics, Fluids & Plasmas)JET及びJT-60Uにおいてトロイダル磁場リップルのスキャン実験を実施し、トロイダル磁場リップルによる周辺ペデスタル構造への影響を評価した。トロイダル磁場リップルは赤道面外側のセパラトリクス上で定義した。JT-60Uではフェライト鋼導入によってトロイダル磁場リップルは
から
に低減し、一方JETではコイル電流の調整によって
からまで変化させた。JT-60Uではフェライト鋼導入によってペデスタル圧力に大きな差異は見られなかった。同様にJETでもペデスタル部の密度・温度に差異が見られなかった。しかし両装置ともに周辺トロイダル回転速度はリップルの増大とともに逆方向にシフトした。JT-60UではELM周波数がリップルとともに増大したが、JETでは変化が観測されなかった。この装置間比較実験の結果から、以下のトロイダル磁場リップルは周辺ペデスタル構造に大きな影響を与えないことが示された。しかし、ITERのような低衝突周波数領域での影響については今後の課題である。
Litaudon, X.*; 坂本 宜照; de Vries, P. C.*; Salmi, A.*; Tala, T.*; Angioni, C.*; Benkadda, S.*; Beurskens, M. N. A.*; Bourdelle, C.*; Brix, M.*; et al.
Nuclear Fusion, 51(7), p.073020_1 - 073020_13, 2011/07
被引用回数：8 パーセンタイル：34.5(Physics, Fluids & Plasmas)内部輸送障壁の発生機構や構造形成は、装置や運転シナリオによって多様性があることが知られている。その多様性を理解するために、装置サイズがほぼ同じのJT-60と英国のJET装置において、同様の運転シナリオで形成した内部輸送障壁の輸送特性の比較を行った。特に、両装置のプラズマ形状,規格化衝突周波数,規格化ラーモア半径等の無次元変数を揃えた場合に着目した。その結果、内部輸送障壁の形成機構については、共通の形成条件があるが、定常状態での密度分布に大きな差異があることが明らかになった。この差異は、中心付近の磁気シアの違いに起因していると考えられる。
篠原 孝司; 井手 俊介; 大山 直幸; 松永 剛; 吉田 麻衣子
プラズマ・核融合学会誌, 87(6), p.417 - 420, 2011/06
2011年の春季に国際トカマク物理活動(ITPA)に関する全5グループの会合が各グループ独立に開催された。「MHD安定性」はインドのアーメダバードで開催し日本からは2名のTV会議参加があった。「輸送と閉じ込め物理」は米国のサンディエゴで開催し日本からは4名(内1名のTV会議)の参加があった。「統合運転シナリオ」は英国のカラムで開催し日本からは1名の参加があった。「ペデスタル物理」は米国のケンブリッジで開催し日本からは1名のTV会議参加があった。「高エネルギー粒子物理」はイタリアのフラスカティ研究所で開催し日本からは3名の参加があった。それぞれ、各極の関係者と国際装置間比較実験、ITERの物理に関する今後の課題、及び、各グループの活動計画の議論が行われた。これらの会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は2011年の秋季に各グループ独立に開催する予定である。
plasmas松永 剛; 相羽 信行; 篠原 孝司; 坂本 宜照; 武智 学; 鈴木 隆博; 朝倉 伸幸; 諫山 明彦; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
In the JT-60U wall-stabilized high-
plasmas, interactions between MHD instabilities have been observed. It is observed that an energetic particle driven wall mode (EWM) triggers an edge localized mode (ELM). When the EWM appears, type-I ELM crashes are synchronized with EWM bursts. The EWM-triggered ELMs have a higher frequency and less energy release than those of usual type-I ELMs. This interaction mainly occurs when the EWM with a large amplitude appears. In the SOL region, several measurements indicate ion losses induced by the EWM. Abrupt ion losses through the edge can increase as local pressure gradient at the pedestal that determines the edge stability. Moreover, another interaction that an EWM-triggered ELMs excites marginal resistive (RWM) is observed. Just after the EWM-triggered ELM, an 
distortion appears and decays soon. It is considered that an impact of the induced ELM can excite the marginally stable RWM.
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/mとした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
諫山 明彦; 榊原 悟*; 古川 勝*; 松永 剛; 山崎 耕造*; 渡邊 清政*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; 田村 直樹*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 86(6), p.374 - 377, 2010/06
この会合報告は、2010年春に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"MHD安定性", "輸送と閉じ込め物理", "統合運転シナリオ", "ペデスタル物理"及び"高エネルギー粒子物理"の計5グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。
