Composition dependence of the anomalous Nernst effect in FeMnN and FeCoN films

Yin, W.*; 伊藤 啓太*; 坪和 優佑*; 辻川 雅人*; 白井 正文*; 梅津 理恵*; 高梨 弘毅

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 628, p.173157_1 - 173157_8, 2025/09

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2025.173157

FeN exhibits a large anomalous Nernst effect (ANE), which motivates a systematic study of enhancing the anomalous Nernst coefficient (S) by modulating its electronic and magnetic structures. In this study, Mn and Co substitution effects for Fe in FeN on S were investigated. FeMnN and FeCoN films in wide ranges of x and y were grown epitaxially on MgO(001) and (LaAlO)(SrTaAlO)(001) substrates, respectively, using molecular beam epitaxy. The S value of the FeN film is suppressed by substituting Fe with Mn or Co. By measuring the ANE, Seebeck effect, and anomalous Hall effect, the transverse thermoelectric conductivity () was evaluated. The composition dependence of S was dominated by the change of for both FeMnN and FeCoN films. First-principles calculations were conducted for the transverse electric conductivity () and of FeN and FeCoN, and large leading to large S was predicted in FeCoN.

Neutron diffraction study of the crystal and magnetic structures of antiferromagnetic manganese deuteride at high temperatures and high pressures

町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 青木 勝敏*; 小松 一生*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 町田 真一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*

Physical Review B, 111(22), p.224413_1 - 224413_6, 2025/06

https://doi.org/10.1103/yf8k-cy61

Mn金属を高温高圧で水素化することにより形成される反強磁性Mn重水素化物、fcc-MnDxとhcp-MnDxの結晶構造と磁気構造をin-situ中性子粉末回折により調べた。重水素原子はfcc及びhcp金属格子の八面体格子間を部分的に占有していた。Nel温度は-MnDで543(10)Kであった。-MnDでは、飽和磁気モーメントは0.82(1)、Nel温度は347(3)Kであった。-MnDと-MnDについて決定されたNel温度は、以前の研究で提案されたそれぞれのSlater-Pauling曲線によって予測されたものと一致した。更新されたNel温度は、電子バンド構造計算に基づくより正確なSlater-Pauling曲線の開発に示唆を与える。

Residual stress measurement and lifetime evaluation of railway axles by neutron scattering technology

Hu, F.-F.*; Qin, T.-Y.*; Ao, N.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 菖蒲 敬久; Kang, G.-Z.*; Ren, M.-M.; et al.

Journal of Traffic and Transportation Engineering, 25(2), p.75 - 93, 2025/04

https://dx.doi.org/10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.02.005

https://transport.chd.edu.cn/en/article/doi/10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.02.005

https://transport.chd.edu.cn/cn/article/doi/10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.02.005

To accurately predict the remaining lifetime of surface-strengthened railway axles, a damage tolerance method considering three-dimensional (3D) residual stresses was proposed. By taking the induction-hardened carbon steel S38C axle as an example, two-dimensional (2D) distribution characterization of residual strain and 3D residual stress measurement were performed through comprehensive application of the neutron Bragg-edge transmission imaging and angle-dispersive neutron diffraction experiments. A numerical method was employed to implant the 3D residual stress into the axle model, and the remaining lifetime of the full-scale axle was studied by coupling the measured load spectrum, press-fit loads, and residual stresses. Experimental results shows that, both axial and hoop directions present a compressive residual strain gradient layer of about 3 mm, with a maximum compressive residual strain of up to -4500 in the surface layer, yet a maximum tensile strain of up to 1000 in the core. The maximum axial and hoop compressive stresses of the axle are about -500 MPa and -303 MPa respectively, while radial stresses overall fluctuate in the zero mean stress range. At depths beyond 4.5 mm from the surface layer, all three components are tensile stresses. The axle surface layer is subjected to compressive residual stresses, and crack propagation does not occur if the crack depth is less than 4.5 mm. Nevertheless, cracks propagate accelerates when the crack depth is greater than 4.5 mm. Different crack propagation depth thresholds lead to a larger calculated remaining lifetime for the residual stress-free condition than for the case where 3D residual stresses are taken into account. However, the axle remaining service mileage of the axle of 227000 Km under the most conservative conditions exceeds 3.5 non-destructive inspection (NDI) cycles, with a large safety margin. The experimental results can provide a scientific reference for the development and optimization of NDI cycles for surface-strengthened railway axles.

令和5年度東京電力福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング及び無人飛行機による放射線モニタリングに係る技術開発(受託研究)

普天間 章; 眞田 幸尚; 中間 茂雄; 佐々木 美雪; 越智 康太郎; 長久保 梓; 澤幡 義郎*; 川崎 義晴*; 岩井 毅行*; 平賀 祥吾*; et al.

JAEA-Technology 2024-021, 232 Pages, 2025/03

JAEA-Technology-2024-021.pdf:25.79MB

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による津波に起因する東京電力福島第一原子力発電所事故では、大量の放射性物質が周辺環境に飛散した。事故直後から、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手段として、航空機を用いた空からの測定方法が採用されている。日本原子力研究開発機構は、原子力規制庁からの受託事業として、有人ヘリコプター及び無人ヘリコプターを使用して、東京電力福島第一原子力発電所周辺の航空機モニタリングを継続的に実施してきた。本報告書では、令和5年度に実施したモニタリング結果について取りまとめ、過去のモニタリング結果との比較から空間線量率等の変化量を評価し、その変化要因について考察した。また、航空機モニタリングによる計数率から空間線量率への換算精度向上のために、地形の起伏を考慮に入れた解析を行った。地形の起伏を考慮する前後の解析結果を比較し、本手法による換算精度向上の効果を評価した。さらに、有人ヘリコプターについては、空気中のラドン子孫核種の弁別手法を測定結果に適用し、ラドン子孫核種が航空機モニタリングに与える影響を評価した。加えて、より効率的に広範囲な航空機モニタリングを展開するため、無人航空機によるモニタリングの技術開発を進めた。

Robustness of ferromagnetism in van der Waals magnet FeGeTe to hydrostatic pressure

Wang, Y.*; Zeng, X.-T.*; Li, B.*; Su, C.*; 服部 高典; Sheng, X.-L.*; Jin, W.*

Chinese Physics B, 34(4), p.046203_1 - 046203_6, 2025/03

https://doi.org/10.1088/1674-1056/adb26f

二次元ファンデルワールス強磁性体FeGeTe(FGT)は、その高いキュリー温度、容易な調整性、空気中での優れた構造安定性から、スピントロニクスデバイスへの応用に大きな可能性を秘めている。理論的研究により、外部パラメータとしての圧力が強磁性特性に大きく影響することが示されている。本研究では、5GPaまでの高圧中性子粉末回折(NPD)実験を行い、FGTの静水圧による構造及び磁気特性の変化を調べた。NPDデータは、静水圧による見かけ上の抑制にもかかわらず、FGTにおける強磁性の頑健性を明らかにした。圧力が0から5GPaまで増加すると、キュリー温度は225(5)Kから175(5)Kまで単調減少し、Feの秩序モーメントが劇的に抑制されることがわかった。圧力による構造相転移は5GPaまで観測されなかったが、結合長と結合角の変化を定量的に解析した結果、交換相互作用が大きく変化していることがわかった。

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。

Multi-scale synchrotron X-ray scattering studies on thermo-induced changes in structural and mechanical properties of CSH/PCE composites

Im, S.*; Jee, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; Choe, H.*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; 冨永 亜希; Jeon, B. H.*; Bae, S.*

Construction and Building Materials, 459, p.139742_1 - 139742_17, 2025/01

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.139742

The influence of thermal deformation in lattice structure and inter-atomic distance on the residual mechanical properties of calcium silicate hydrate (CSH)/polycarboxylate superplasticizer (PCE) composites at varying Ca/Si ratios remains ambiguous. Here, correlations between the multiscale structural transformation and mechanical properties of CSH/PCE composites with Ca/Si ratios ranging of 0.6 to 1.0 are investigated using ex situ small-angle X-ray scattering (Q = 0.005 - 2.7 ) and in situ loading wide-angle X-ray scattering (Q = 1 - 18.5 ).

Crystal structure and compressibility of magnesium chloride heptahydrate found under high pressure

山下 恵史朗*; 小松 一生*; 服部 高典; 町田 真一*; 鍵 裕之*

Acta Crystallographica Section B; Structural Science, Crystal Engineering and Materials (Internet), 80(6), p.695 - 705, 2024/12

https://doi.org/10.1107/S205252062400903X

これまで、水に富む塩化マグネシウム水和物系列(MgClHO)では奇数の水和数nを持つものは欠落していた。本研究において、2GPa以上の高圧と300K以上の高温で生成する塩化マグネシウム七水和物、MgCl7HO (or MgCl7DO)を同定した。その結晶構造は、2.5GPa, 298Kでのその場単結晶X線回折と3.1GPa, 300Kでのその場粉末中性子回折の組み合わせによって決定された。単結晶試料では、望ましくない結晶相の核生成を防ぐためにアルコールを混合して成長させた。得られた結果は、水分子の配向乱れを示しており、密度汎関数理論計算によっても検証された。この乱れには水素結合の再結合が関与しており、水の高圧氷相や既知の乱れた塩水和物とは異なっていた。圧縮による収縮は主に一方向に起こる。この最も圧縮しやすい方向に垂直な面では、酸素原子と塩素原子が六角形状に配列していた。

Role of retained austenite and deformation-induced martensite in 0.15C-5Mn steel monitored by neutron diffraction measurement during tensile deformation

山下 享介*; 諸岡 聡; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 北條 智彦*; 興津 貴隆*; 藤井 英俊*

ISIJ International, 64(14), p.2051 - 2060, 2024/12

https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-196

An Fe-0.15C-5Mn-0.5Si-0.05Nb steel annealed at 660C and 685C showed Lders deformation followed by high work hardening, with variations in Lders strain and hardening behavior. neutron diffraction during tensile tests analyzed phase stresses, strength contributions, and austenite orientation. Deformation-induced martensite contributed 1000 MPa to strength near tensile failure, while austenite mainly enhanced ductility via transformation-induced plasticity. Austenite transformed to martensite during Lders deformation regardless of orientation, though 311-oriented grains tended to remain along the tensile direction.

歯中炭酸ラジカルの電子スピン共鳴法測定におけるマイクロ波パワーの検討

岩見 聡音*; 山下 琢磨*; 光安 優典*; 小野 健太*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 木野 康志*; 関根 勉*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; et al.

KEK Proceedings 2024-6, p.91 - 95, 2024/12

ESR線量計測法の検出限界線量の改善を目指している。本研究では、ESR測定時にマイクロ波出力を変化させ、各ラジカルの飽和挙動を調べた。炭酸ラジカルと有機ラジカルのスピン緩和時間の違いから、マイクロ波出力を4.0mWにすると、S/N比が改善し検出限界線量を引き下げることができるという見込みを得た。