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He spin filter and small-angle X-ray scattering領木 研之*; 渡部 史*; 奥平 琢也*; 高橋 慎吾*; 奥 隆之; 廣井 孝介; 元川 竜平; 中村 洋*
Journal of Chemical Physics, 160(11), p.114907_1 - 114907_9, 2024/03
被引用回数：0Small-angle neutron scattering (SANS) and small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements were performed for deuterated and non-deuterated poly(ethylene glycol) (d-PEG and h-PEG, respectively) in D
O and a DO/HO mixed solvent (Mix) to compere the scattering profiles. To determine the coherent scattering intensity of SANS, a He spin filter was utilized. The scattering profiles determined by SANS measurements were analyzed in terms of the wormlike chain model with touched beads along the contour of the chain. However, the SAXS profiles were not explained by the same model with uniform beads but with beads each consisting of a core and a shell having different electron densities. To explore the chain thickness determined form the SANS profile, scattering intensities for different combinations of d-PEG/DO, d-PEG/Mix, h-PEG/DO, and h-PEG/Mix were also examined.
名越 康人*; 深堀 拓也*; 岡田 裕*; 高橋 昭如*; 下平 昌樹; 上田 貴志*; 小川 琢矢*; 八代醍 健志*; 高橋 由紀夫*; 大畑 充*
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 9 Pages, 2024/03
日本溶接協会CAF小委員会では、塑性拘束効果を考慮した破壊評価手法ガイドラインの策定を目指している。この評価手法では、脆性破壊を評価するためのBereminモデルと延性亀裂成長を評価するためのGTNモデルを用いる。そこで、これらの評価モデルの適用性を検証するため、CAF小委員会の参加機関によるベンチマーク解析が行われた。ベンチマーク解析は、各機関が有する有限要素解析コードを用い、2種類の低合金鋼(A及びB)の破壊試験に対して実施されてきた。本発表では、低合金鋼Bに対する解析結果を報告する。Bereminモデルにおいて、一般的なワイブル形状母数(
= 10, 20, 30)を用いた場合、各機関で計算されたワイブル応力が概ね一致することを確認した。また、Toughness Scaling Modelに基づいて、塑性拘束度が異なる2種類の試験片を用いてワイブル形状母数を算出した。算出されたワイブル形状母数は解析機関によりばらつきはあったものの、最終的に算出されるワイブル応力は一致することを確認した。GTNモデルに関して、評価に用いるパラメータを1T-C(T)試験片の室温での荷重-変位関係に基づいて最適化した。最適化されたパラメータを用いてGTNモデルに基づき評価されたJ-R曲線が各機関で一致することを確認した。
rays in the 
Sn(
)
Sn reaction遠藤 駿典; 奥平 琢也*; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 奥 隆之; 酒井 健二; 嶋 達志*; et al.
Physical Review C, 106(6), p.064601_1 - 064601_7, 2022/12
被引用回数：3 パーセンタイル：49.92(Physics, Nuclear)熱外中性子入射により形成される複合核において観測された、空間反転対称性の破れの大きな増幅は、今のところ複合核状態の入射チャネルにおけるパリティの異なる部分波の混合の結果として説明されている。さらに時間反転対称性の破れも同様のメカニズムで増幅されることが示唆されている。この入射チャネルにおける混合は、複合核共鳴から放出される個々のガンマ線のエネルギー依存なスピン-角相関を引き起こす。本研究ではJ-PARC・MLF・ANNRIにて偏極熱外中性子ビームを用い、Sn()Sn反応におけるガンマ線強度分布が、中性子の偏極方向に依存することを確認した。
吉宗 航*; Kikkawa, Nobuaki*; Yoneyama, Hiroaki*; Takahashi, Naoko*; Minami, Saori*; Akimoto, Yusuke*; Mitsuoka, Takuya*; Kawaura, Hiroyuki*; Harada, Masashi*; 山田 悟史*; et al.
ACS Applied Materials & Interfaces, 14(48), p.53744 - 53754, 2022/11
被引用回数：7 パーセンタイル：63.54(Nanoscience & Nanotechnology)Chemically modified carbon supports for the cathode catalyst layers of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) show considerable promise for boosting the oxygen reduction reaction. This study evaluated the ionomer distribution of Nafion ionomer thin films on nitrogen (N)-modified carbon surfaces along their depth direction. Neutron reflectivity (NR) measurements performed using the double-contrast technique with HO and DO revealed that the introduction of N functional groups to carbon thin films promoted ionomer adsorption onto the surface under wet conditions (22
C, 85% relative humidity). Molecular dynamics (MD) simulations conducted to verify the origin of the robust contact between the ionomer and N-modified carbon surface revealed an ionomer adsorption mechanism on the N-modified carbon surfaces, which involved Coulomb interactions between the positively charged carbon surface and the ionomer side chains with negatively charged sulfonic acid groups. The positive surface charge, which was determined using the contents of the N functional groups estimated by X-ray photoelectron spectroscopy, was found to be sufficient as an impetus for ionomer adsorption. This strategy involving NR measurements and MD simulations can provide insights into the solid-ionomer interfacial structures in a cathode catalyst layer and can therefore be extensively employed in studies on PEFCs.
廣田 貴俊*; 名越 康人*; 北条 公伸*; 岡田 裕*; 高橋 昭如*; 勝山 仁哉; 上田 貴志*; 小川 琢矢*; 八代醍 健志*; 大畑 充*; et al.
Proceedings of ASME 2021 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2021) (Internet), 9 Pages, 2021/07
In order to establish a guideline for fracture evaluation by considering plastic constraint in the ductile-brittle transition temperature (DBTT) region, the CAF (Constraint-Based Assessment of Fracture in Ductile-Brittle Transition Temperature Region) subcommittee has been launched in 2018 in the Japan Welding Engineering Society. In the committee, fracture tests are conducted using C(T), SE(B), and 50mm-thick flat plate with a surface flaw subjected to bending load or tensile load to verify fracture evaluation methods. Since simulation results are easily affected by analysis conditions, benchmark analysis is essential for the potential users of the guideline. Therefore, benchmark analyses are executed on brittle and ductile damages by Beremin and Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) models implemented in the finite element (FE) codes. The benchmark analyses are carried out in four steps; Step 0 is to confirm the output of FE codes in each member with the same input data and the same FE model. Step 1 is to confirm the result of Weibull stress analysis for C(T) specimens tested at -125C. The Weibull parameter, m, was fixed in this step. At step 2, sensitivity analyses are conducted on Weibull stresses in different conditions. The outputs by the GTN model are also confirmed. At the final step, the fracture simulation will be run for flat plate specimens with less plastic constraint than the standard fracture toughness specimen. As the results of the benchmark analyses up to step 2, a significant difference is not observed in the Weibull stress computed by committee members with the same input data and FE model and it is confirmed that the effects of element type, nonlinear deformation theory employed in FE analysis. For the calculation of the Weibull parameter m by using the fracture toughness test results and the developed programs by committee members, the converged values of m show good agreement among them.
He spin filter at a pulsed neutron source奥平 琢也; 上田 祐生; 廣井 孝介; 元川 竜平; 稲村 泰弘; 高田 慎一; 奥 隆之; 鈴木 淳市*; 高橋 慎吾*; 遠藤 仁*; et al.
Journal of Applied Crystallography, 54(2), p.548 - 556, 2021/04
被引用回数：3 パーセンタイル：32.2(Chemistry, Multidisciplinary)Heスピンフィルタを中性子スピン解析子として使用することにより、パルス中性子源での中性子小角散乱実験において、偏極解析を行うことに成功した。本実験に使用したHeスピンフィルタは中性子小角散乱実験を行うために十分な立体角をカバーすることができ、He偏極緩和時間も数日と長く、これは実験を完遂するために十分な性能である。水素原子による非干渉性散乱は非常に大きく、試料の組成から計算によって非干渉性散乱量を見積もる試みが行われていたが、正確に非干渉性散乱量を決定することは難しかった。しかし本研究では試料内での中性子の多重散乱を考慮した偏極解析実験を行うことで、干渉性散乱と非干渉性散乱を正確に分離することが可能となった。現在までパルス中性子源での中性子小角散乱では、偏極解析の手法が確立されていなかったが、本成果によって、様々な種類の試料に対して干渉性散乱と非干渉性散乱を正確に分離することができるようになると予想される。
高橋 英史*; 青野 快*; 南部 雄亮*; 鬼柳 亮嗣; 野本 拓也*; 坂野 昌人*; 石坂 香子*; 有田 亮太郎*; 石渡 晋太郎*
Physical Review B, 102(17), p.174425_1 - 174425_6, 2020/11
被引用回数：9 パーセンタイル：52.47(Materials Science, Multidisciplinary)六方晶層状構造を有する遍歴磁石EuCuSbの競合する磁気基底状態を、単結晶試料を用いた磁化、抵抗率および中性子回折によって測定した。EuCuSbは、バンド計算と角度分解光電子分光法によって3次元の半金属バンド構造を持つことがわかっており、常磁性状態でのほぼ等方性の金属伝導率と一致している。一方、反強磁性転移温度(
=8.5K)以下では、特にc軸に沿った抵抗率が大幅な増加を示し、伝導電子に結合した異方的な磁気秩序の出現を示唆する。中性子回折実験の結果、各層内で強磁性的に秩序化するEuスピンが、以下ではc軸に沿ってコリニアに変調し、
(6K)以下では、部分的にらせんスピン変調が出現することがわかった。異常な磁気抵抗の観測に基づき、中心対称構造を持つフラストレーションのあるHeisenberg-likeなスピン系に固有の基底状態の競合する性質について議論する。
He neutron spin filter at J-PARC奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10
被引用回数：11 パーセンタイル：78.21(Instruments & Instrumentation)We are developing a neutron polarizer with polarized He gas, referred to as a He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of He spin filters at MLF of J-PARC are reported.
富安 啓輔*; 伊藤 菜緒子*; 岡崎 竜二*; 高橋 佑生*; 小野寺 貢*; 岩佐 和晃*; 野島 勉*; 青山 拓也*; 大串 研也*; 石川 喜久*; et al.
Advanced Quantum Technologies (Internet), 1(3), p.1800057_1 - 1800057_7, 2018/12
スピンクロスオーバーとしても知られるスピン状態転移は、様々な物質において重要な役割をもつ。理論的に、低スピンと高スピン状態の境界近傍では、従来とは異なる物理状態を引き起こすと予想されている。しかしながら、外場を印加せずに、基底状態としてほぼ縮退した臨界の状態を実現する系は、いまだに実験的には確認されていない。本研究は、LaCoO
へのSc置換が、非磁性の低スピン状態を不安定化させ、トランスポートギャップのエンハンスメントと磁気格子膨張、Co-O距離の縮みを伴う異常な常磁性状態を生み出すことを明らかにした。これらの現象は、通常の低スピン・高スピン状態の混合状態ではよく説明できず、スピン状態転移の境界で生じる量子重ね合わせで記述することができる。
高橋 信雄; 末金 百合花; 阪場 亮祐*; 黒澤 卓也*; 佐藤 公一; 目黒 義弘
JAEA-Testing 2018-002, 45 Pages, 2018/07
JAEA-Testing-2018-002.pdf:4.44MB
日本原子力研究開発機構は、原子炉施設, 再処理施設, 核燃料施設, 研究施設等の原子力施設を有している。これら施設は施設の使用目的の終了や老朽化等により、いずれ廃止措置を行うことになるが、廃止措置に先立ち、廃止措置費用を評価する必要がある。これまでに、施設の特徴や類似性、解体工法等を基に廃止措置費用を短時間で効率的に計算できる評価手法(DECOST)を開発してきた。本報告書は、DECOSTの利便性向上を目的に、利用マニュアルとして作成した。DECOSTで用いる評価式を提示し、評価の対象となる原子力施設の種類ごとにその利用方法を具体的に解説した。加えて、評価の際に必要となる施設情報や解体廃棄物量等の設定方法も示した。
佐藤 大樹; 古田 琢哉; 高橋 史明; Lee, C.*; Bolch, W. E.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(9), p.1018 - 1027, 2017/09
被引用回数：7 パーセンタイル：56.46(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故で土壌に沈着した放射性セシウム(
Cs及び
Cs)による外部被ばくに対する公衆の放射線安全性を確保するため、新生児, 1歳, 5歳, 10歳, 15歳及び成人が装着した個人線量計でモニタされる個人線量当量を、放射線輸送計算コードPHITSを用いて解析した。放射性セシウムは土壌中の特定の深さ(0.0, 0.5, 2.5, 5.0, 10.0及び50.0g/cm
)に平板一様分布しているとし、各年齢の人体は精密人体数値模型により再現した。年齢別の個人線量当量の解析結果から、年齢が小さいほど個人線量当量の値が大きくなることが分かった。しかし、汚染環境中においても実用量である個人線量当量は防護量である実効線量をよく代表することと、地上100cm高さの周辺線量当量の値を超えないことが明らかになった。また、体積分布した線源に対する個人線量当量を導出する加重積分法により、福島で観測された指数分布線源による個人線量当量を解析したところ、解析値は福島で成人男性が装着した個人線量計により取得された実測値とよい一致を示した。
佐藤 大樹; 古田 琢哉; 高橋 史明; 遠藤 章; Lee, C.*; Bolch, W. E.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 53(1), p.69 - 81, 2016/01
被引用回数：18 パーセンタイル：85.45(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故により環境中の土壌に沈着した放射性セシウム(Cs及びCs)による公衆の外部被ばく線量を評価するため、新生児, 1歳, 5歳, 10歳, 15歳,成人に対して、放射性セシウムの土壌中放射能濃度から実効線量率を導出する換算係数を解析した。換算係数は、放射性セシウムが深さ0.0, 0.5, 2.5, 5.0, 10.0及び50.0g/cm
で土壌中に一様分布していると仮定し、放射線輸送コードPHITSを用い、国際放射線防護委員会の1990年勧告及び2007年勧告の線量定義に従い計算した。その結果、土壌に分布した放射性セシウムからの実効線量率は年齢が若いほど高くなること、及び1990年勧告と2007年勧告に従った実効線量率の計算値は7%以内で一致することを明らかにした。また、実効線量率の値は、サーベイメータ等で測定されている周辺線量当量率の値を超えないことを示した。さらに、土壌中の放射性セシウムの多様な分布形状と一定期間滞在し続けた場合に対応して、実効線量率または積算実効線量への換算係数を導出する手法も開発した。本研究で整備した年齢依存の実効線量率及び積算実効線量への換算係数は、除染地域への帰還に向けた住民の線量評価に有効なものとなる。
古田 琢哉; 高橋 史明
Radiation Protection Dosimetry, 167(4), p.392 - 398, 2015/12
被引用回数：7 パーセンタイル：51.03(Environmental Sciences)放射性核種が環境中に広く沈着した状況での空間線量や屋内での線量低減等について、放射線輸送計算コードを用いて効率的に解析する手法を開発した。従来の輸送計算では、線量計算に寄与する可能性のある放射線の影響を考慮できるよう、放射線の平均自由行程等に基づき広大な環境を仮定していた。しかし、この方法では、十分な統計精度を得るために膨大な数の放射線を発生させる必要があった。そこで、計算で仮定する環境の境界に仮想的な反射壁を定義して、半無限条件の環境と同等の放射線場を模擬する手法を考案した。ここでは、放出された放射線を反射壁で反射させることで、反射壁の外側から放出された放射線と仮想するため、評価対象とする領域を内包できる程度の小さな環境で比較的少ない数の放射線の輸送計算により、信頼性の高い結果を得ることが可能となった。この手法を土壌中の核種からの放射線に対する空間線量や屋内での線量低減の計算に適用し、従来の手法の結果との比較により妥当性を検証した。この比較検証により、新しく開発した手法により合理的な解析結果を得ることができ、従来の手法と同等の結果を100分の1程度の計算時間で得られることを確認した。
pellets for Mo-99 production, 2西方 香緒里; 石田 卓也; 米川 実; 加藤 佳明; 黒澤 誠; 木村 明博; 松井 義典; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 藤原 靖幸*; et al.
KURRI Progress Report 2014, P. 109, 2015/07
JMTRを用いた産業利用の一環として、医療診断用アイソトープである
Tcの親核種である(n,)法を用いた
Moの製造を計画している。日本はこのMoを全量海外からの輸入に依存しているため、JMTRを用いたMo国産化製造に関する技術開発を行っている。本研究では、高密度MoOペレットを京都大学にあるKURで中性子照射し、JMTRホットラボにおいてMoから核変換により生成したTcを溶媒抽出法により抽出し、得られたTcの回収率評価及び品質検査を行った。この結果、溶媒抽出法によるMo/Tc製造工程を実証するとともに、得られたTc溶液の品質が基準値を満足するものであることを明らかにした。
古田 琢哉; 高橋 史明
Journal of Nuclear Science and Technology, 52(6), p.897 - 904, 2015/06
被引用回数：22 パーセンタイル：86.99(Nuclear Science & Technology)土壌中の放射性セシウムから放出される線に対して、建物の大きさや材質の違いにより内部の線量低減効果がどのように変化するのか、モンテカルロ放射線輸送コードPHITSを用いて数値的に解析した。まず、建物の大きさを変えられる三つの異なる材質や構造の建物モデル(木造家屋、オープンスペースのコンクリート建物、外壁の薄い建物)を構築し、床面積を変化させた際の線量低減効果の変化について調査した。解析により、三つの建物モデル全てで、床面積の対数スケールの増加に対し、屋内の線量率が線形に減少するという関係を得た。屋内の線量分布に対しては、外壁からの距離に応じた線量低減の様子を明らかにした。また、これらの傾向は、日本の典型的な建物の線量低減効果を調べた以前の研究結果とよく一致することを確認した。
小森 有希子*; 横北 卓也*; 笠松 良崇*; 羽場 宏光*; 豊嶋 厚史; 豊村 恵悟*; 中村 宏平*; 金谷 淳平*; Huang, M.*; 工藤 祐生*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1385 - 1388, 2015/02
被引用回数：2 パーセンタイル：17.52(Chemistry, Analytical)106番元素シーボーギウム(Sg)の抽出クロマトグラフ実験に向け、HCl溶液からAliquat336担持樹脂へのMoとWの無担体放射性トレーサーの固液抽出挙動を調べた。HCl濃度変化に対するMoとWの分配係数(
)の変化をバッチ法により測定した。また迅速自動分離装置を用いたMoとWのオンライン抽出クロマトグラフィー実験も2-8M HCl溶液を用いて行った。2-8M HCl溶液中における抽出率はMo
Wとなり、バッチ法で得たの順列を反映する結果が得られた。
I in the contaminated water and tree samples at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station島田 亜佐子; 小澤 麻由美; 亀尾 裕; 安松 拓洋*; 根橋 宏治*; 新山 拓也; 関 周平; 梶尾 政利; 高橋 邦明
Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.311 - 317, 2015/00
汚染水中のI分析におけるIの化学形態と希釈剤の影響を調べるために、3M NaOH溶液とHCl溶液(pH=2)にI 
と
IO を添加し、還元剤(NaHSO )の有無によるIのAnionSRへの吸着ついて調べた。その結果、3M NaOH溶液では還元剤の有無にかかわらずIは抽出されずIは抽出されたことから、3M NaOH溶液中ではIは抽出され、IOは抽出されないこと、還元剤が働かないことが示された。他方、HCl溶液では、IとIが同じ挙動を示し、還元剤なしでは抽出されず、還元剤ありでは抽出されたことから、このHCl溶液中でIは主にIOとして存在し、還元剤によりIに還元されたと考えられる。以上によりIとIOを分析するためにはHCl溶液条件が必要であることが分かった。次に、伐採木の分析のために燃焼試験を行った。その結果、100Cから300Cの領域において、段階的にゆっくり昇温することで異常燃焼を避けられること、有機物は酸化剤により分解可能であること、IもIOも約90%がアルカリトラップに回収可能なことを明らかにした。
古田 琢哉; 高橋 史明
Isotope News, (727), p.27 - 29, 2014/11
福島第一原子力発電所事故後の今後の対策の中で、住民の帰還へ向けては、住民の日常生活の実態に即した帰還後に受ける被ばく線量レベルを事前に予測することが求められる。これには、日常生活で滞在期間の長い家屋等の建物における線量低減を正確に見積もることが重要となる。そこで、線量評価において日本国内で代表的なものとなり得る27種類の建物を選定、モデル化して、放射線輸送計算シミュレーションにより、建物内の線量低減などを解析した。この結果の一部として、木造家屋とコンクリート造建物について建物内の線量低減係数の分布を示し、分析結果について簡単に解説した。
佐藤 大樹; 古田 琢哉; 高橋 史明; 遠藤 章; Lee, C.*; Bolch, W. E.*
JAEA-Research 2014-017, 25 Pages, 2014/08
JAEA-Research-2014-017.pdf:15.8MB
福島第一原子力発電所事故により、土壌に広範囲にわたって沈着した放射性セシウムがもたらす外部被ばくによる公衆の実効線量の評価に必要な線量換算係数を解析した。モンテカルロ法に基づく3次元放射線輸送コードPHITSを用いて、Cs-134及びCs-137が土壌中0.0g/cm, 0.5g/cm, 2.5g/cm, 5.0g/cm及び10.0g/cmのいずれかの深さに一様平板分布している条件で線量解析を進め、新生児, 1歳, 5歳, 10歳, 15歳及び成人の換算係数データを整備した。また、放射性セシウムが沈着した土壌上に1ヶ月, 1年または50年、滞在した場合の積算実効線量への換算係数も評価した。解析の結果、年齢が低くなるほど実効線量が大きくなることを示すとともに、全年齢の実効線量が、現在モニタリングされている地表面から高さ1mでの周辺線量当量H
(10)よりも小さいことを確認した。また、現行の放射線障害防止法関連法令の基礎となっている国際放射線防護委員会(ICRP)の1990年勧告と、将来導入が見込まれる2007年勧告で定義された評価法による実効線量では、大きな差異を生じなかった。この他、指数分布をはじめとした体積分布線源に対応した線量換算係数を導出する手法や、評価した換算係数データを今回の事故後の線量評価に適用するための手法を提案した。
Makhsun*; 橋本 拓也*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 神嶋 修*; 井川 直樹; Danilkin, S. A.*
Journal of the Physical Society of Japan, 83(7), p.074602_1 - 074602_4, 2014/07
被引用回数：2 パーセンタイル：20.34(Physics, Multidisciplinary)中性子散漫散乱法によるAlにおける原子熱振動の相関効果について、本報にて新しく提案した相関効果モデルから原子間力定数を算定した。さらに、これを用いたコンピュータシミュレーションによるフォノン分散や状態密度や比熱の評価について議論する。
