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studied by photoelectron spectroscopy藤森 伸一; 川崎 郁斗; 竹田 幸治; 山上 浩志; 仲村 愛*; 本間 佳哉*; 青木 大*
Journal of the Physical Society of Japan, 88(10), p.103701_1 - 103701_5, 2019/10
The electronic structure of the unconventional superconductor 
was studied by resonant photoelectron spectroscopy (RPES) and angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) with soft X-ray synchrotron radiation. The partial 
density of states of were imaged by the 
- 
RPES and it was found that the state has an itinerant character, but there exists an incoherent peak due to the strong electron correlation effects. Furthermore, an anomalous admixture of the states into the 
bands was observed at a higher binding energy, which cannot be explained by band structure calculations. On the other hand, the band structure of was obtained by ARPES and its overall band structure were mostly explained by band structure calculations. These results suggest that the states of have itinerant but strongly-correlated nature with enhanced hybridization with the states.
杉野 和輝; 沼田 一幸*; 石川 眞; 竹田 敏一*
Annals of Nuclear Energy, 130, p.118 - 123, 2019/08
MAサンプル照射試験解析では、一般に解析精度向上のため、照射期間に渡る中性子照射量をドシメータデータによりスケーリングする。そのような場合、通常の一般化摂動論により得られる燃焼感度係数に対して、燃焼感度係数における相殺効果を考慮するための適切な補正が必要となる。それゆえに、中性子照射量のスケーリング効果を考慮するための、新しい燃焼感度係数の計算式を導出した。更に、得られた燃焼感度係数とJENDL-4.0に基づく断面積共分散データを用いて、断面積起因の不確かさ評価を行った。
島田 太郎; 三輪 一爾; 武田 聖司
日本原子力学会誌, 61(7), p.531 - 534, 2019/07
福島第一原子力発電所(以下、1Fという)敷地内に保管されている表面線量率5
Sv/h未満の汚染がれき類を資源化して敷地内に限定して再利用することが検討されている。1F敷地内のように放射線管理が実施されている現存被ばく状況において、汚染した資機材等の限定的な再利用の考え方などが示された例はない。そこで、適切な安全規制のために、1F敷地内での線量管理下の現存被ばく状況における再利用評価の考え方、1F敷地内での運用されている作業者及び周辺公衆の安全確保策に応じためやす濃度算出の方法論を構築するとともに、1F敷地内での道路材及びコンクリート構造材に関して用途別の資源化物のめやす濃度を試算して、とりまとめた。本報ではこの評価の方法について解説するとともに、1F敷地内の限定的な再利用の評価の一例について紹介する。
Ge and EuCuSi studied by soft X-ray photoemission spectroscopy川崎 郁斗; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 伊覇 航*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 100(3), p.035111_1 - 035111_8, 2019/07
We have carried out angle-integrated photoemission spectroscopy (AIPES) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) experiments using soft X-rays on single crystals of EuCuGe and EuCuSi grown by the Bridgman method to investigate their electronic structures. The AIPES results showed that the Eu ions in EuCuGe and EuCuSi are in a divalent state and a nearly trivalent state, respectively, in accord with the previously reported magnetic properties. The three-dimensional band structures and shapes of the Fermi surfaces of EuCuGe and EuCuSi were studied by ARPES measurements. We found that the band structures near the Fermi level and Fermi surfaces of EuCuGe and EuCuSi are very different from each other and are well reproduced by the band structure calculations based on density-functional theory for SrCuGe and YCuSi. This suggests that a charge transfer from the localized 4
states into the valence bands is responsible for the difference in the electronic states between EuCuGe and EuCuSi.
(Sb
Bi
)
Te
Ye, M.*; Xu, T.*; Li, G.*; Qiao, S.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Zhu, S.-Y.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; 石田 行章*; et al.
Physical Review B, 99(14), p.144413_1 - 144413_7, 2019/04
パーセンタイル：100(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the microscopic origin of ferromagnetism coupled with topological insulators in V-doped (Sb,Bi)
Te employing X-ray magnetic circular dichroism and angle-resolved two-photon photoemission spectroscopies, combined with first-principles calculations. We found an magnetic moment at the Te site anti-parallel to that of the V and Sb sites, which plays a key role in the ferromagnetic order. We ascribe it to the hybridization between Te 5
and V 3
majority spin states at the Fermi energy, consistent with the Zener-type - exchange interaction scenario. The substitution of Bi for Sb suppresses the bulk ferromagnetism by introducing extra electron carriers in the majority spin channel of the Te states that compensates the antiparallel magnetic moment on the Te site. Our findings reveal important clues to designing magnetic topological insulators with higher Curie temperature that work under ambient conditions.
-gas exposure at high temperatures武田 裕介; 飯田 清*; 佐東 信司*; 松尾 忠利*; 長嶋 泰之*; 大久保 成彰; 近藤 啓悦; 平出 哲也
JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011023_1 - 011023_3, 2019/03
今回、(1)810
C、600分、(2)850C、720分のふたつの条件でチタン合金表面に窒化層を導入した。低速陽電子ビームを用いて、陽電子消滅
線ドップラー広がり測定により試料表面を測定した結果、表面近傍において陽電子は欠陥に捕まって消滅していることがわかった。TEM観察によると表面近傍には10nm程度の結晶粒が存在しており、ほとんどの陽電子は結晶中を拡散後、粒界の欠陥において消滅していることが明らかとなった。さらに、陽電子消滅ドップラー広がり測定の結果は、陽電子の消滅している部位における化学組成が深さに対して変化していることを示していたが、EDS観察においても、バナジウムなどの不純物に深さ依存性があることが示され、これらの測定結果は粒界における不純物濃度の変化を反映していると考えられる。
Shikin, A. M.*; Estyunin, D. A.*; Surnin, Yu. I.*; Koroleva, A. V.*; Shevchenko, E. V.*; Kokh, K. A.*; Tereshchenko, O. E.*; Kumar, S.*; Schwier, E. F.*; 島田 賢也*; et al.
Scientific Reports (Internet), 9(1), p.4813_1 - 4813_17, 2019/03
パーセンタイル：100(Multidisciplinary Sciences)A new kind of magnetically-doped antiferromagnetic (AFM) topological insulators (TIs), Bi
Gd
Sb
Te, has been studied by angle-resolved photoemission, superconducting magnetometry (SQUID) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). It has been shown that this TI is characterized by the Dirac gap at the Fermi level. In the paramagnetic phase, a surface magnetic layer is supposed to develop, where the coupling between the Gd magnetic moments is mediated by the topological surface states (TSSs). This assumption can be confirmed by opening a gap at the Dirac point indicated by the surface-sensitive ARPES, a weak hysteresis loop measured by SQUID, the XMCD showing a surface magnetic moment and the temperature dependence of electrical resistance demonstrating a mid-gap semiconducting behavior, which correlates with the temperature dependence of the surface magnetization and confirms the conclusion that only TSSs are located at the Fermi level.
states of uranium compounds revealed by 4
-5 resonant photoelectron spectroscopy藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 99(3), p.035109_1 - 035109_5, 2019/01
パーセンタイル：100(Materials Science, Multidisciplinary)In the present study, we have elucidated the nature of the electron correlation effect in uranium compounds by imaging the partial density of states (pDOS) of typical itinerant, localized, and heavy fermion uranium compounds by using the 
4-5 resonant photoemission spectroscopy. Obtained 
pDOS exhibit a systematic trend depending on the physical properties of compounds: Although the coherent peak at the Fermi level can be explained by the band-structure calculation, an incoherent peak emerges on the higher binding energy side (
) in the cases of localized and heavy fermion compounds. The intensity and energy position of the incoherent peak is increased and shifted to a higher binding energy as the localization of the state increases. These behaviors are consistent with the prediction of the Mott metal-insulator transition, suggesting that the Hubbard-
type mechanism takes an essential role in the electronic structure of actinide materials.
三輪 一爾; 島田 太郎; 武田 聖司
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.166 - 170, 2019/01
本報告では(その1)において算出した限定再利用に対するめやす濃度の妥当性を確認するため、再利用後の線源(再生資材)に対し、(1)1F敷地内の作業者に対する追加被ばく線量、(2)1F敷地境界の空間線量率への寄与、(3)地下水移行による海洋出口での水中濃度、について評価した。(1)の評価では、1F敷地内で線源に最も接近をする作業者の被ばく線量を評価し、その線量が放射線作業従事者の年間被ばく限度20mSv/yと比較し十分に低い値であることを確認した。(2)の評価では、1F敷地内で再利用された全再生資材から受ける敷地境界での空間線量率を解析し、その結果がバックグラウンドを合算しても敷地境界での目標値1mSv/y以下を満足することを確認した。さらに(3)の評価として、敷地内の流速条件等を考慮した道路路盤材及びコンクリート構造物の基礎から溶出する核種の移行解析を行い、算出した水中放射性セシウム濃度が現在の1F敷地内の排水基準を満足していることを示した。
島田 太郎; 三輪 一爾; 武田 聖司
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.203 - 207, 2019/01
福島第一原子力発電所(以下1F)敷地内に一時保管されている放射能で汚染されたがれき類を資源化して敷地内のある特定の用途に限定して再利用することが検討されている。1F敷地内のような放射線管理が実施されている現存被ばく状況において、汚染した資機材等の再利用に対し、線量のめやすとなる数値は現在まで提示されていない。そこで、本研究では、現状の1F敷地内のバックグラウンド(BG)線量率に着目し、資源化物(線源)が使用された場所において上昇する1m高さでの空間線量率が、BGの線量率変動範囲を超えないことを必要条件とした。また、算出されためやす濃度による再利用が作業者及び公衆へ影響を与えないことを、作業者の追加被ばく線量、敷地境界への線量寄与、地下水核種濃度を評価することによって確認する評価フローを構築した。さらに構築した評価フローに従い、資源化した骨材を道路路盤材及びコンクリート構造物の基礎に適用する場合を想定し、評価対象核種のめやす濃度を試算した。
Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 加藤 孝典*; Kim, J.*; Kim, Y.*; 福田 竜生; 吉井 賢資; 西畑 保雄; 馬場 将亮*; et al.
Advanced Sustainable Systems (Internet), 2(11), p.1800067_1 - 1800067_8, 2018/11
An innovative electrothermodynamic cycle (pyroelectric effect with an external electric field) was recently presented, which is based on temporal temperature variations in wasted heat from engine exhaust gas. In this paper, for further improvement, a generating mechanism of the cycle is investigated using in-operando time-resolved synchrotron X-ray diffraction with generating assessment. The polarizations of the sample are gained from both crystal/domain changes and simultaneous electrical measurements. Three types of materials are prepared: soft and hard types of lead zirconate titanate (PZT) and lead magnesium niobate-lead titanate (PMN-PT). Among them, PMN-PT has the highest generating power. When an external electric field is applied, the PMN-PT exhibits only 180
domain rotations, whereas PZTs exhibit both 90 and 180 rotations. A strong driving force for 180 rotation depresses rotations in other angles and increases polarization changes. The results show that the material development, which has only 180 switching domains, has potential for use in the establishment of a high-efficiency waste heat recovery system.
Kim, J.*; 茂呂 拓哉*; Kim, J.*; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 中山 忠親*; 武田 雅敏*; 山田 昇*; 西畑 保雄; et al.
Journal of Alloys and Compounds, 768, p.22 - 27, 2018/11
被引用回数：1 パーセンタイル：52.95(Chemistry, Physical)Relaxor-based ternary Pb(In
Nb)O
-Pb(Mg
Nb
)O-PbTiO (PIN-PMN-PT) ceramics near a morphotropic phase boundary were grown, and their electrical properties at various temperatures were investigated in the electrothermodynamic cycle for the future environment-friendly automotive applications. Structural disordering, depending on the PIN content, influenced the diffuse phase transition between the tetragonal and cubic structures and contributed to the power-generating behavior. The net power-generating energies (P
) were 2.43-3.01 mW/cm
at temperatures above 200C and were maintained at above 1 mW/cm over a temperature range of approximately 100 degrees. Therefore, the PIN-PMN-PT system has a possibility of a wider usage temperature range, the disordering of the perovskite crystal structure can be controlled, and it will be a candidate for the application of pyroelectric energy conversion system.
佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Beerwerth, R.*; 金谷 佑亮*; 牧井 宏之; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 長 明彦; 豊嶋 厚史; et al.
Journal of the American Chemical Society, 140(44), p.14609 - 14613, 2018/11
被引用回数：4 パーセンタイル：21.13(Chemistry, Multidisciplinary)第一イオン化エネルギー(IP
)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIPは、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIPをもつと考えられている。表面電離法によるIP決定法をNoおよび100番元素フェルミウム, 101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IPから、5f軌道への電子の充填に伴ってIPが単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。このことから、f軌道に電子が充填され、アクチノイド系列がLrで終わることを実験的に確かめた。
Si studied by photoelectron spectroscopy (INVITED)藤森 伸一; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.82 - 85, 2018/11
One of the most remarkable properties of actinide compounds is the coexistence of superconductivity and magnetic ordering which has been realized in several strongly-correlated uranium based compounds. In these compounds, both superconductivity and magnetic ordering originate from U 5f states. To understand the origin of the coexistence as well as the mechanism of the superconductivity, it is essential to reveal their U 5f electronic structures. In this presentation, the U 5f electronic structures of heavy Fermion superconductors UPdAl and URuSi studied by photoelectron spectroscopy using soft X-rays from SPring-8 BL23SU are presented. For UPdAl, U 4d-5f resonant photoemission experiment was performed, and its partial U 5f spectrum was revealed experimentally. Furthermore, we have applied the three-dimentional ARPES to the hidden order compound URuSi, and revealed its complete 3D electronic structure in the paramagnetic phase. Their electronic structures are discussed based on these results.
島田 太郎; 田窪 一也*; 武田 聖司; 山口 徹治
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.183 - 187, 2018/11
福島第一原子力発電所の燃料デブリを格納容器から回収した後、地層処分相当の処分場に埋設する際に、燃料デブリはウランのインベントリも多く、
U濃縮度が2%を超えるため、処分場から溶出したウランが天然バリア内のある地点に集積し、臨界となる可能性が懸念される。本研究では、まずその可能性のある条件を抽出するため、処分場及び天然バリアにおける溶解度、地下水流速などの条件を変化させた1次元核種移行の解析を基に移行経路上のウラン沈殿量を保守的に評価した。その結果、還元性環境が維持される通常の処分環境下では移行経路上で臨界質量を超えるウランが沈殿することはないことが示された。ただし、表層付近の酸化性地下水の流入によって処分場が酸化性に変化する場合では、地質媒体中の酸化から還元に変化するフロントで臨界質量を上回るウランが沈殿する可能性が示唆された。次に、この臨界の可能性が懸念される条件に対し、より現実的に処分場の空間レイアウトを考慮した核種移行解析、臨界評価を行った。その結果、処分場のサイズ条件に基づくウラン集積サイズは臨界となり得る集積サイズよりも広範囲に広がり、天然バリア内において臨界に到する可能性を排除できることが示された。
竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.171 - 174, 2018/11
In order to investigate the electronic and magnetic states of UGe element-specifically, we have performed soft X-ray magnetic circular dichroism experiments at the U N
and Ge L
absorption edges. We have detected the XMCD signals at both the U and Ge sites and observed clear hysteresis loops in the ferromagnetic (FM) state at T = 5.5 K. From the branching ratio B, it is found that the occupation number of 5f electrons (n
) in UGe is close to 3. In addition, applying the magneto-optical sum rules analysis to the XMCD spectrum at the U N edges, the ratio of orbital magnetic moment to the spin magnetic moment (-M
/M
) is estimated to be 2.17. These values of B and -M/M are comparable compared with the results of other FM superconductors: URhGe and UCoGe
對馬 正人*; 武田 匡樹; 大野 宏和
JAEA-Data/Code 2018-008, 78 Pages, 2018/10
JAEA-Data-Code-2018-008.pdf:6.73MBJAEA-Data-Code-2018-008(errata).pdf:0.11MB
JAEA-Data-Code-2018-008-appendix(DVD-ROM).zip:263.67MB
日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施しており、このうち地層処分研究開発の一環として、泥岩中に分布する割れ目や岩石マトリクスを対象とした原位置トレーサー試験を実施している。本報告では、割れ目帯を対象に実施した原位置トレーサー試験とトレーサー試験に関わるボーリング調査結果の取りまとめを行った。
高井 静霞; 澤口 拓磨; 武田 聖司
Health Physics, 115(4), p.439 - 447, 2018/10
パーセンタイル：100(Environmental Sciences)福島原子力発電所後の除染活動に伴い、放射性セシウムで汚染された大量の土壌が福島県内で保管されている。環境省は除去土壌の最終処分の実現のために、低レベルの除去土壌を再生資材として再生利用することで処分量を低減させる方針を示している。再生利用は土木構造物に限定され、管理主体や責任体制が明確な公共事業等に限定して実施される。しかしながら、これまで除去土壌の再生利用が実際に行われた事例や安全評価はなかった。そこで本研究では、環境省による再生利用に係るガイドライン作成に貢献するため、除去土壌の道路盛土への再生利用に係る安全評価を実施した。はじめに、建設時・供用時に作業者・公衆に生じる追加被ばく線量を評価した。評価の結果、追加被ばく線量が1mSv/y以下となる再生利用可能な再生資材の放射性セシウム濃度は6,000Bq/kgと算出された。また、供用時の公衆に対する追加被ばく線量を10Sv/y以下に抑えるためには、40cm以上の保護工(土壌)が必要であることがわかった。さらに再生利用可能な放射性セシウム濃度に対し、自然災害により道路盛土が破壊した場合でも追加被ばく線量が1mSv/yを下回ることを確認した。
VFeAsO
studied by X-ray magnetic circular dichroism堀尾 眞史*; 竹田 幸治; 並木 宏允*; 片桐 隆雄*; 若林 勇希*; 坂本 祥哉*; 野中 洋亮*; 芝田 悟朗*; 池田 啓祐*; 斎藤 祐児; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 87(10), p.105001_1 - 105001_2, 2018/10
被引用回数：1 パーセンタイル：49.95(Physics, Multidisciplinary)We have performed X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) measurements on the iron-based superconductor SrVFeAsO to study the origin of weak ferromagnetism (WFM) reported for this compound. While Fe 3d electrons show a magnetic response similar to the other iron pnictides, signals from V 3d electrons remain finite at zero magnetic field and may be responsible for the WFM.
Co)FeO
(x=0-1) layers on Si(111) studied by soft X-ray magnetic circular dichroism若林 勇希*; 野中 洋亮*; 竹田 幸治; 坂本 祥哉*; 池田 啓祐*; Chi, Z.*; 芝田 悟朗*; 田中 新*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; et al.
Physical Review Materials (Internet), 2(10), p.104416_1 - 104416_12, 2018/10
We study the electronic structure and magnetic properties of epitaxial (NiCo)FeO(111) layers with thicknesses = 1.7 - 5.2 nm grown on AlO(111)/Si(111) structures. We revealed the crystallographic (octahedral 
or tetrahedral 
) sites and the valences of the Fe, Co, and Ni cations using experimental soft X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism spectra and configuration-interaction cluster-model calculation.
