炉内トリチウム

上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09

http://ci.nii.ac.jp/naid/110009518478

特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータからCHを注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上にCが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及びCとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわちCH, x=14の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。

核燃料施設の事故影響評価手法に関する調査,3; 放射線分解水素爆発事象の事故影響評価手法に関する基礎的データ

石田 倫彦; 林 芳昭*; 上田 吉徳*; 吉田 一雄

日本原子力学会和文論文誌, 9(1), p.71 - 81, 2010/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J09.007

原子力発電施設を対象としたリスク情報活用が実用段階を迎えるなか、核燃料施設のリスク情報活用に資する核燃料施設の特徴を踏まえた確率論的安全評価(PSA: Probabilistic Safety Assessment)の確立が望まれている。こうした状況を踏まえ、核燃料施設事故影響評価手法調査専門委員会では、平成16年度より日本原子力研究開発機構からの受託業務として、核燃料施設のPSA手法のうち、特に事故時の影響評価のための解析手法に重点をおいてPSAに適用可能な解析手法について調査検討を実施してきた。本報では、再処理施設における放射線分解水素ガスの爆発事象に着目し、事故シナリオ検討及び事故影響評価に関する調査結果を紹介する。

Electronic properties of transuranium compounds with HoCoGa-type tetragonal crystal structure

眞榮平 孝裕*; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*; 長谷川 彰*

New Journal of Physics (Internet), 8(2), p.24_1 - 24_20, 2006/02

https://doi.org/10.1088/1367-2630/8/2/024

相対論的バンド計算手法を用いて、NpTGa, PuTGa, AmCoGa(Tは遷移金属原子)のエネルギーバンド構造及びフェルミ面を調べた。これらの物質に共通の性質として、フェルミ準位近傍のエネルギーバンドは、5f電子とGaの4p電子の大きな混成によって生じる。PuCoGa(T=Co, Rh, Ir)に対しては、大きな体積を持つ複数枚の円筒状フェルミ面が得られた。NpFeGa, NpCoGa, NpNiGaのフェルミ面はそれぞれ、細かい点を別にすれば、UCoGa, UNiGa, PuCoGaのそれに形状がよく似ている。AmCoGaのフェルミ面は、大きな体積を持つ円筒状の電子フェルミ面と小さな閉じたホール面から構成されるが、これはPuCoGaのフェルミ面構造とよく似ている。これらの類似性は、バンド構造が物質ごとにほとんど変化しないままフェルミ準位のみが変化する、という描像で理解される。

Odd-parity triplet pair induced by Hund's rule coupling

堀田 貴嗣; 上田 和夫*

Physical Review Letters, 92(10), p.107007_1 - 107007_4, 2004/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.107007

軌道縮退モデルに基づいて、スピン三重項対の微視的性質を議論する。非対角長距離秩序の概念により、対状態は、対相関関数の最大固有値を持つ固有状態として曖昧さなく定義される。この定義にしたがって、数値的手法を用いて対状態を解析した結果、単位胞に2つのサイトを含むような非ブラベ格子の場合、反転中心はオフサイトにあるので、局所的トリプレット対が単位胞内の2つのサイト間で逆位相に結合することによって奇パリティ状態が可能となることを明らかにした。

Superconductivity in the orbital degenerate model for heavy fermion systems

瀧本 哲也; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2087 - S2093, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/28/329

軌道縮退のある系では軌道自由度とスピン自由度の結合効果により、さまざまな興味深い現象の出現が期待されている。特に、そのような系の超伝導については、クーパー対形成や発現機構等に関して、軌道自由度が重要な要素の1つになっていると考えられる。一方、重い電子系超伝導物質中の準粒子は、f-電子の大きな軌道縮重度のために潜在的な軌道自由度を持っていると考えられる。われわれは、軌道縮退のある系における超伝導を扱うために、軌道自由度を有する微視的なf-電子モデルにゆらぎ交換(FLEX)近似を適用した。これにより以下のような結論が得られた。(1)反強磁性相の隣にd-波の対称性を持つ超伝導相が出現する。(2)2つの軌道のエネルギー分裂の増大に伴って超伝導転移温度が増大する。これらから、軌道のエネルギー分裂は、反強磁性からd-波超伝導への転移をコントロールするパラメーターであることが帰結される。

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/7/314

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

Relativistic band-structure calculations for CeTIn(T=Ir and Co) and analysis of the energy bands by using tight-binding method

眞榮平 孝裕; 堀田 貴嗣; 上田 和夫; 長谷川 彰*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(4), p.854 - 864, 2003/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.854

最近発見された重い電子系超伝導物質CeTIn(T=Ir and Co)の物性を明らかにするために、相対論的線形化APW法を用いて電子構造とフェルミ面を明らかにする。相対論的バンド計算により得られたエネルギーバンド構造は、フェルミ面近傍におけるCe4とIn5成分の混成によって理解されde Haas-van Alphen効果の実験結果ともよく一致する。しかし、CeTInにおける磁性や超伝導を微視的観点から理解しようとするとき、バンド計算法に基づく解析は一般に困難である。そこでわれわれは、CeTInの主要なフェルミ面を構成するCe4とIn5成分に着目し、-、-及び-軌道間のホッピングを考慮した、強束縛模型の構築を行った。このモデルを用いて、CeIrInとCeCoInの物性について議論する。また、CeTInにおける物性の違いについて、結晶場効果の必要性を指摘する。

Abstracts of the Workshop on Orbital Ordering and Fluctuations in d- and f-electron Systems; March 4-6, 2002, ASRC, JAERI, Tokai, Japan

上田 和夫; 堀田 貴嗣

JAERI-Review 2002-037, 31 Pages, 2002/12

JAERI-Review-2002-037.pdf:2.7MB

重い電子系や遷移金属酸化物などの強相関f-あるいはd-電子系は、物性物理学における新しい現象の源泉になっている。最近、こうした従来の常識では理解できない新しい現象の背後に、f-あるいはd-電子の持つ軌道の自由度が重要な働きをしているのではないかということが、これまでになく深く認識されるようになってきた。今回のワークショップでは、この分野で活発な研究を展開されている人たちにお集まりいただき、自由に意見交換して今後の研究活動の芽を育てることを目的とした。じっさいワークショップでは多くの興味深い成果が発表され活発な議論が展開されたが、この報告集によってその一端をお伝えすることが出来れば幸いである。

Fermi surface of heavy Fermion compounds CeTIn (T=Rh, Ir, and Co); Band-calculation and tight-binding approach

眞榮平 孝裕; 瀧本 哲也; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*; 樋口 雅彦*; 長谷川 彰*

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.71, Supplement, p.285 - 287, 2002/00

https://doi.org/10.1143/JPSJS.71S.285

最近、重い電子系物質群に属し超伝導を示す化合物CeTIn(T=Rh, Ir and Co)が発見された。一方、大貫グループ(阪大院理)らにより、CeIrIn,CeCoInの純良な単結晶育成が行われ、明瞭なde Haas van Alphen(dHvA)ブランチが観測されている。観測されたdHvAブランチは円柱形状の2次元的フェルミ面によってよく説明される。さて、CeIrIn及びCeCoGaのようないわゆるCe-115系の電子構造を理解するために、次のような2段階の解析をおこなう。第一段階は、相対論的線形化Augmented Plane Wave法を用いたバンド計算によりフェルミ面を決定する。そして得られたフェルミ面のうち、特にdHvA角度依存の実験によって観測されている2次元的フェルミ面に着目して詳細な解析をする。第二段階は、フェルミレベル近傍のエネルギーバンド構造を、簡単化された強束縛模型を用いて解析をする。最近接Ce イオン間の f電子のホッピングの大きさや結晶場パラメーターは、第一段階のバンド計算において得られたフェルミ面を再現するように決定される。さらにクーロン相互作用をこの強束縛模型に加えることにより、Ce化合物に対する簡単化されたHamiltonianを導出すし、4電子系における磁性及び超伝導を微視的な観点から論じる1つの方法を提案する。

Performance of a very high resolution soft X-ray beamline BL25SU with a twin-helical undulator at SPring-8

斎藤 祐児; 木村 洋昭*; 鈴木 芳生*; 中谷 健*; 松下 智裕*; 室 隆桂之*; 宮原 恒あき*; 藤澤 正美*; 曽田 一雄*; 上田 茂典*; et al.

Review of Scientific Instruments, 71(9), p.3254 - 3259, 2000/09

https://doi.org/10.1063/1.1287626

SPring-8のBL25SUに建設した軟X線ビームラインで得られた、光エネルギーの0.5~1.8keVでの優れた性能について報告する。本ビームラインは、分光器として、非等測線回折格子を用いており、酸素及びネオンの1s吸収端(540及び870eV)において、他施設で得られているよりもはるかに良いエネルギー分解能約15000を得ることに成功した。実験ステーションでは、分解能5000時に、毎秒10個の光子を得ることができる。さらに、通常実験の妨げになる高次光の割合は0.1%以下と非常に小さい割合に抑えることができた。