Analysis of the electric double layer structure formed in an ionic liquid using neutron reflectivity

田村 和久; 阿久津 和宏*; Cagnes, M.*; Darwish, T. A.*

ECS Advances (Internet), 1(2), p.020503_1 - 020503_5, 2022/06

https://doi.org/10.1149/2754-2734/ac6963

中性子反射率測定によりイオン液体/Si電極界面の構造を調べた。部分的に重水素化した1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide ([BMIM]TFSA)を用いて、[BMIM]TFSA/Si(100)界面における、イオン液体分子の配向を調べた。実験結果は、負に帯電しているSi(100)電極表面では、電極表面に吸着しているイオン液体分子は、表面に平行に配向していることが分かった。

Coexisting normal and intruder configurations in Mg

北村 徳隆*; Wimmer, K.*; Poves, A.*; 清水 則孝*; Tostevin, J. A.*; Bader, V. M.*; Bancroft, C.*; Barofsky, D.*; Baugher, T.*; Bazin, D.*; et al.

Physics Letters B, 822, p.136682_1 - 136682_7, 2021/11

AA2021-0459.pdf:1.01MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2021.136682

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所にて、中性子過剰核Mgの励起状態をMgからの1中性子ノックアウト反応およびSiからの2陽子ノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起ガンマ線をGRETINA検出器を用いて観測した。Mgは中性子魔法数20が消失していることが古くから知られている原子核であるが、10年ほど前に理論予想よりもはるかに低い励起エネルギーに状態が出現することがわかり、その核構造は完全には解明されていない。この実験で得られた生成断面積を理論計算と比較したところ、状態の位置を再現する最近の理論計算で予言される、励起エネルギー2MeV以下の大きな断面積は実験では得られず、状態の位置を再現しない古い理論計算に近い断面積分布となることがわかった。この結果から、Mgの低い状態の謎は未だに残されたままとなった。

Controlled deuterium labelling of imidazolium ionic liquids to probe the fine structure of the electrical double layer using neutron reflectometry

阿久津 和宏*; Cagnes, M.*; 田村 和久; 金谷 利治*; Darwish, T. A.*

Physical Chemistry Chemical Physics, 21(32), p.17512 - 17516, 2019/08

https://doi.org/10.1039/C9CP02479D

本研究で、イオン液体中で形成される電気二重層の構造を決定するための、重水素化技術と中性子反射測定を組み合わせた手法を確立した。そのために、本研究において、選択的に簡素かつ大量に重水素化する方法を開発した。

Measurements of electron-induced neutrons as a tool for determination of electron temperature of fast electrons in the task of optimization laser-produced plasma ions acceleration

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 深見 智代; 松川 兼也*; et al.

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A705_1 - 02A705_4, 2014/02

https://doi.org/10.1063/1.4825154

高強度レーザーとプラズマの相互作用によるイオン発生において、電子特性の計測は不可欠である。そのため、様々な計測手法が提案されているが、今回我々は、光核中性子反応による中性子を計測することで、精度よく電子特性の計測を行う新規性の高い手法を提案する。この手法は、イオン加速エネルギー計測と共にピークパワー110W/cmのJ-KARENレーザーによって実証された。イオン加速エネルギーと本手法による計測結果は極めて相関をもつことがわかり、改良を重ねて行けば非常に良い計測器になり得ることがわかった。

Development of simulator for materials testing reactors; Model overview

Kollryd, T.*; Romas, A.*; Porter-Peden, M.*; 竹本 紀之; 木村 伸明; 大岡 誠; 神永 雅紀; 石塚 龍雄*; 田村 一雄*

Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 9 Pages, 2012/10

http://www.murr.missouri.edu/ismtr/papercall/Papers/GSE%20Power/Kollryd_T=PAPER_Dev%20of%20Simulator%20for%20MTRs-Model%20Overview.pdf

国内外の原子力人材育成や原子炉及び照射設備の運転員の技術力向上を目的として、照射試験炉シミュレータを開発した。本シミュレータは、熱出力50MWである軽水減速冷却タンク型の材料試験炉JMTRをベースに設計を行った。開発においては、炉心の核特性を高精度かつリアルタイムに模擬するため、REMARKコードを適用し、3次元かつ時間依存の4群拡散理論に基づく核計算モデルを構築した。原子炉冷却系統においても、高精度な解析が必要な炉心部については、RELAP5-HDコードを用いて、時間依存かつ3次元の熱水力モデルを構築した。核計算モデルは、熱水力モデルと相互に作用するように接続している。すなわち、核計算モデルからは出力を減速材に伝え、熱水力モデルからは核計算モデルに熱水力のフィードバックを伝える。炉心部外については、JTopmeretコードを用いて簡略化した熱水力モデルを構築した。これらにより、照射試験炉の核的及び熱的挙動の忠実、かつ、リアルタイムシミュレーションを可能にした。本シミュレータは、平成24年より供用を開始し、原子力人材育成のための研修に活用している。

Anthropogenic radionuclides in the Japan Sea; Their distributions and transport processes

伊藤 集通; 荒巻 能史; 北村 敏勝; 乙坂 重嘉; 鈴木 崇史; 外川 織彦; 小林 卓也; 千手 智晴*; Chaykovskaya, E. L.*; Karasev, E. V.*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 68(3), p.249 - 267, 2003/07

https://doi.org/10.1016/S0265-931X(03)00064-X

1997-2000年の期間、日本海の海水中におけるSr,Cs並びにPuが計測された。放射性核種濃度の鉛直分布は、SrとCsでは表層から深度方向に指数関数的減衰を示し、Puでは表層最小,中層最大となっていて、それぞれ典型的分布を示した。過去の測定例と比較しても本質的な差異は検出されなかった。また、日本海における緯度帯別平均濃度及びインベントリは北西太平洋に比べ高くなっていた。さらに空間分布では、高インベントリ域が日本海盆側から大和海盆へ貫入している様子が描かれた。このことは、日本海盆で鉛直輸送された放射性核種が大和堆を迂回後に大和海盆に入り、日本海の深層水中に放射性核種が蓄積されていることを示唆するものである。

Stabilization of cyclotron magnetic field strength by means of magnet temperature control

奥村 進; 倉島 俊; 石本 貴幸*; 横田 渉; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.283 - 285, 2001/00

サイクロトロンの磁場の変化によるビームの不安定性が近年大きく取り上げられている。前回の本研究発表会では、原研AVFサイクロトロンにおいては運転開始後、電磁石ヨークが主にメインコイルの放熱により数十時間にわたって上昇を続け、このためにビーム電流が減少することを突き止めたことを報告した。その後、さらに詳細なヨーク温度の分布泳ぎ磁場強度の時間変化を測定するとともに、熱解析コードによるシミュレーションも加えて検討した結果、主な熱源がメインコイルとトリムコイルであることを明らかにした。これに基づいて、メインコイルの放熱を断熱する装置と、ハーモニックコイルの温度をコイル電流に依らずに一定にする装置を設置した。試験運転では、運転開始50時間後もビーム電流を初期値の90%に保つという良好な結果を得た。一方で、これまで見えなかったサイクロトロン室の空気温度の影響が現れるなどの問題も出てきた。

Aging effects on curium-doped titanate ceramic containing sodium-bearing high-level nuclear waste

三田村 久吉; 松本 征一郎; K.P.Hart*; 宮崎 崇*; E.R.Vance*; 田村 行人; 冨樫 喜博; White, T. J.*

Journal of the American Ceramic Society, 75(2), p.392 - 400, 1992/02

https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb08192.x

Na入り高レベル廃棄物のチタン酸塩セラミック固化体にCmを添加した試料は、加速年数9千年以降、亀裂の発生により見かけの密度が大きくなり、加速年数10万年での密度減少は3.4%に達した。加速年数が進んだ試料に亀裂が発生すると、NaとCsの浸出率は粒界ガラス相の溶解によって支配されるようになり、同時にこの相に取り込まれていたSrの浸出率も増加した。亀裂による破壊面が浸出液に曝され、粒界ガラス相が溶出した後は、可溶性元素の浸出率はそれぞれの母相の溶解によって支配されていた。固化体の化学的耐久性は、亀裂に伴う有効表面積の増加と反跳核によるペロブスカイト相の放射線損傷によって劣化し、これらの合成効果により、加速年数3万1千年試料からのNa,Csの浸出率が~10倍、Sr,Caの浸出率が~100倍大きくなった。Cmの浸出率は、浸出液のpHが高くなったことにより、逆に減少した。

鉄リン酸塩ガラス媒体に関する熱力学的考察

天本 一平; 小林 秀和; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 深山 大元*; 長野 祐一*; et al.

no journal, , 

これまで理論計算によるPO-FeOx(X=2, 3)系の詳細な状態図は作図できなかったため、Brow等の研究をもとに、熱力学的諸量を推算し、PO-FeOx系状態図を作成可能にした。さらに得られたデータを用いてリン酸塩ガラスを熱力学的観点から考察したところ、実験値とほぼ合致することを確認することができた。