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論文

多段濃縮分離機構を備えるICP-MSによる放射性ストロンチウム分析

高貝 慶隆*; 古川 真*; 亀尾 裕; 松枝 誠; 鈴木 勝彦*

分析化学, 66(4), p.223 - 231, 2017/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.23(Chemistry, Analytical)

2つ以上の異なる原理による濃縮法や分離法を結合したカスケード濃縮分離法は、分析機器の感度と分析性能を飛躍的に向上させることができる。本論文では、東日本大震災による東京電力福島第一原子力発電所事故を発端として開発されたカスケード濃縮分離法を内蔵したICP-MSによる放射性ストロンチウム($$^{90}$$Sr)分析法について論じた。併せて、本分析法の特徴である混合ガス効果、内標準補正シグナル積算法、スプリットラインを利用する定量と回収率の同時測定法などについて総説した。これらを統合して使用する本分析法の$$^{90}$$Srに対する検出下限値は、20分程度の測定で0.056ppq(0.28Bq/L)が達成可能である。また繰り返し分析精度(n=10)は、10ppq(50Bq/L)に対して相対標準偏差2.9%が得られる。

論文

Local structural analysis of half-metallic ferromagnet CrO$$_2$$

樹神 克明; 池田 一貴*; 礒部 正彦*; 武田 晃*; 伊藤 正行*; 上田 寛*; 社本 真一; 大友 季哉*

Journal of the Physical Society of Japan, 85(9), p.094709_1 - 094709_5, 2016/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:13.94(Physics, Multidisciplinary)

We have performed powder neutron diffraction on the half-metallic ferromagnet CrO$$_2$$ which has a rutile-type crystal structure with a tetragonal unit cell. Although the powder diffraction pattern can be fitted by the reported crystal structure including a single Cr site, the atomic pair distribution function (PDF) can be fitted by the structural model with an orthorhombic unit cell including two kinds of inequivalent Cr sites. The difference between the valences of the two inequivalent Cr sites, $$delta$$ of Cr$$^{+4pmdelta}$$, estimated from the local structural parameters is about 0.06. The shapes of the two CrO$$_6$$ octahedra are slightly different, suggesting the short-range orbital ordering of the Cr 3$$d$$ orbitals. The lattice distortion and the improvement of the fitting to the PDF obtained using the locally distorted structure model are apparent in the region below about 10 ${AA}$, suggesting that the domain size or correlation length of the locally distorted structure is about 10 ${AA}$, roughly corresponding to the size of two unit cells.

論文

Screening of cesium-accumulating mutant of radioresistant bacterium ${it Deinococcus radiodurans}$ by ion beam breeding technology

佐藤 勝也; 上田 涼史郎*; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 大野 豊

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 100, 2016/02

Bioremediation uses biological organisms to solve an environmental problem. However, microorganisms are sometimes not enough effective to achieve efficient recovery. Therefore, enhancing the functionality of microorganisms is needed to promote the active use of bioremediation. This study began with the purpose of development of Cs-accumulating bacteria by ion beam breeding technology. Previously, we suggested that ${it Deinococcus radiodurans}$ is the most suitable species for the development of high Cs-accumulating bacteria by ion beam breeding technology. Candidates of Cs-accumulating mutant were screened from the mutagenized cells by ion beam breeding technology on the basis of the luminescent intensity and the cell area as indicators of intracellular Cs level and cell growth, respectively. As a result, we obtained 33 candidates, whose Cs-accumulating abilities were over 2-fold higher than that of the wild-type, from the population of mutagenized cells.

論文

Accumulation of cesium and its association with intracellular polyphosphate in ${it Deinococcus radiodurans}$

上田 涼史郎*; 佐藤 勝也; 林 秀謙*; 鳴海 一成*; 大野 豊

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 101, 2016/02

It is suggesting a possibility that the polyphosphate granules in cells could accumulate harmful metal ions such as radiocesium to protect the cells from cytotoxicity. In this study, we investigated the accumulation of cesium and its association with intracellular polyphosphate in ${it Deinococcus radiodurans}$ using the gene disruptant and overexpressing strains. The cesium accumulation level in the disruptant and overexpressing strains was compared with that of the wild-type strain. The cesium accumulations in the ${it ppk}$ disruptant and overexpressing strains were slightly decreased and almost same, respectively. Like the intracellular polyphosphate level, the cesium accumulation level was significantly increased in the ${it ppx}$ disruptant strain. These results suggested that the intracellular polyphosphate level was positively correlated with the cesium accumulation level in ${it D. radiodurans}$.

論文

Development of cesium-accumulating bacteria by ion beam breeding technology

佐藤 勝也; 上田 涼史郎; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 大野 豊

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 117, 2015/03

Bioremediation uses biological organisms to solve an environmental problem. However, microorganisms are sometimes not enough effective to achieve efficient recovery. Therefore, enhancing the functionality of microorganisms is needed to promote the active use of bioremediation. This study began with the purpose of development of Cs-accumulating bacteria by ion beam breeding technology. We investigated which members are better suited for Cs-accumulation in the genus ${it Deinococcus}$ (${it D. radiodurans}$, ${it D. grandis}$, ${it D. proteolyticus}$, ${it D. radiopugnans}$, ${it D. geothermalis}$ and ${it D. murrayi}$) exhibit extraordinary radioresistant. The Cs concentration in the ${it Deinococcus}$ cells exhibited over 4-fold compared with that of the ${it E. coli}$ by atomic absorption spectrometer analysis. This result suggested that ${it D. radiodurans}$ and ${it D. grandis}$ are best two suitable species for the development of high Cs-accumulating bacteria by ion beam breeding technology.

論文

Molecular analysis of polyphosphate biosynthesis-related genes in ${it Deinococcus radiodurans}$

上田 涼史郎; 佐藤 勝也; 林 秀謙*; 鳴海 一成*; 大野 豊

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 118, 2015/03

It is suggesting a possibility that the polyphosphate granules in cells could accumulate harmful metal ions such as radiocesium to protect the cells from cytotoxicity. ${it Deinococcus radiodurans}$ has been considered as a microorganism for bioremediation under highly radioactive contaminated environments. We generated the polyphosphate biosynthesis-related genes (${it ppk}$ and ${it ppx}$) disruptant strains and characterized their disruption effect to clarify the role of polyphosphate for the accumulation of cesium in ${it D. radiodurans}$. The intracellular levels of polyphosphates in the ${it ppk}$ disruptant and overexpressing strains were almost same and slightly increased, respectively. On other hand, the intracellular level of polyphosphates significantly increased in the ${it ppx}$ disruptant strains, suggesting that the ${it ppx}$gene plays an important role in the accumulation of polyphosphate in ${it D. radiodurans}$.

論文

Genome analysis of high ethyl caproate producing sake yeasts generated by ion beam breeding

増渕 隆*; 日向 弘和*; 上田 涼史郎; 林 秀謙*; 池永 裕*; 佐藤 勝也; 大野 豊

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 123, 2015/03

We analyzed genome sequence of the high ethyl caproate producing sake yeast mutant (No.227) generated by ion beam breeding in order to investigated factors contributing the reduced ability to alcohol fermentation. In the high ethyl caproate producing sake yeast, four pyruvate decarboxylase genes (PDC), six alcohol dehydrogenase genes (ADH), two biotin synthesis genes (BIO) and chitinase gene (CTS1) might be involved in the reduced ability to alcohol fermentation. The genome sequence of the strain No.227 was determined by a whole-genome shotgun strategy using pyrosequencing method and compared with the whole-genome sequence of the sake yeast strain Kyokai 7, which is characterized by the fermentation property, as a reference sequence. For the PDC, ADH, BIO and CTS1 loci, no mutation was found in the strain No.227, suggesting that these genes did not involved in the reduced ability to alcohol fermentation.

論文

Two-dimensional charge fluctuation in $$beta$$-Na$$_{0.33}$$V$$_{2}$$O$$_{5}$$

大和田 謙二; 山内 徹*; 藤井 保彦*; 上田 寛*

Physical Review B, 85(13), p.134102_1 - 134102_4, 2012/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:34.95(Materials Science, Multidisciplinary)

$$beta$$-Na$$_{0.33}$$V$$_{2}$$O$$_{5}$$の金属-絶縁体転移における臨界現象の研究を行った。臨界指数$$beta$$は0.226(3)を示し、また、異方的な散漫散乱分布から系が2次元的であり、かつ、秩序変数が非Ising的であることが明らかになった。非Ising的な秩序変数は系が$$alpha$$'-NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$のように単純な秩序-無秩序相転移ではなく、電荷密度波的であることを示している。つまり、各Vサイトの電荷は離散的(0か1)ではなく連続的(0から1)であり、その並びも変調している。これらの結果は中性子回折やNMR測定結果とも矛盾しない。

論文

Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; Frings, P.*; Duc, F.*; Vignolle, B.*; Rikken, G. L. J. A.*; Regnault, L.-P.*; Lee, S.-H.*; et al.

Physical Review Letters, 104(4), p.047201_1 - 047201_4, 2010/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:75.81(Physics, Multidisciplinary)

Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$. The magnetic structure has a cubic $$P$$4$$_3$$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$$_2$$O$$_4$$. This suggests that despite their different zero-field ground states a universal field induced spin-lattice coupling mechanism is at work in the Cr-based spinels.

論文

Controlling the phase matching conditions of optical parametric chirped-pulse amplification using partially deuterated KDP

小川 奏; 末田 敬一*; 赤羽 温; 青山 誠; 辻 公一; 藤岡 加奈*; 金邉 忠*; 山川 考一; 宮永 憲明*

Optics Express (Internet), 17(10), p.7744 - 7749, 2009/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:54.45(Optics)

アト秒パルス発生を可能とする数サイクルマルチテラワットレーザーシステムのための要素技術として、部分置換DKDP結晶を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅を行った。置換率13%のDKDP結晶を用いた実験では、中心波長1050nmにおいて250nm以上の増幅帯域を得ることができた。また、置換率を変えることで位相整合条件を変化させ、異なる波長を中心とした広帯域増幅が可能になることを数値計算によって示した。DKDP結晶を用いた光パラメトリック増幅を行う場合、これまではDKDP結晶の増幅帯域にあわせた特別な種光源が必要であったが、置換率を最適化した部分置換DKDP結晶であれば一般的な広帯域種光源を広帯域増幅することが可能となる。

論文

Spectroscopic characterization of ultrashort laser driven targets incorporating both Boltzmann and particle-in-cell models

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J.*; Csanak, G.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.

High-Power Laser Ablation VII (Proceedings of SPIE Vol.7005), p.70051R_1 - 70051R_11, 2008/06

A model that solves simultaneously both the electron and atomic kinetics was used to generate synthetic X-ray spectra to characterize high intensity ultrashort-laser-driven target experiments. A particle-in-cell simulation was used to model the laser interaction for both cluster and foil targets and provided the initial electron energy distribution function (EEDF) for a Boltzmann solver. Though this model suggests that both Ar cluster and Ti foil plasmas are held in a highly non-equilibrium state for both the EEDF and the ion level populations for several picoseconds, the spectral line features of the foil experiment was shown to evolve too quickly to be seen by current ultrafast time resolved spectrometers.

論文

NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$の逐次電荷不均化による悪魔の花; 悪魔の花を咲かせるIsingスピンの詳細と競合する相互作用の理解

大和田 謙二; 藤井 保彦; 村岡 次郎*; 中尾 裕則*; 村上 洋一*; 野田 幸男*; 大隅 寛幸*; 池田 直*; 菖蒲 敬久; 礒部 正彦*; et al.

放射光, 21(2), p.87 - 96, 2008/03

常圧下で電荷不均化を示すNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$の温度圧力相図上で「悪魔の花」が観測された。われわれは、X線構造解析的手法と電荷配列に敏感な共鳴X線回折法の相補利用により、低圧側と高圧側に現われる二つの基底状態の構造の関係を電荷配列も含めて明らかにした。その結果、二つの等価な電荷配列パターンがNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$におけるIsingスピンに対応し、それに付随する原子変位はIsingスピンに線型に結合したものであることがわかった。このことからNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$において、逐次電荷不均化による悪魔の花が実現されていると結論した。またわれわれは、競合する相互作用の起源がIsing spin-phonon結合によるものであると推測した。

論文

核融合の研究開発

牛草 健吉; 関 昌弘; 二宮 博正; 乗松 孝好*; 鎌田 裕; 森 雅博; 奥野 清; 柴沼 清; 井上 多加志; 坂本 慶司; et al.

原子力ハンドブック, p.906 - 1029, 2007/11

原子力ハンドブックの第VIII章核融合の研究開発において、核融合炉の概念,炉心プラズマ物理と炉心制御技術,国際熱核融合実験炉(ITER)計画,核融合ブランケット技術,核融合燃料循環処理技術,核融合炉用材料技術,核融合動力炉概念とシステム工学課題について、研究の現状を解説する。

論文

Structural relations between two ground states of NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$ under high pressure; A Synchrotron X-ray diffraction study

大和田 謙二; 藤井 保彦; 村岡 次郎*; 中尾 裕則*; 村上 洋一; 野田 幸男*; 大隅 寛幸*; 池田 直*; 菖蒲 敬久; 礒部 正彦*; et al.

Physical Review B, 76(9), p.094113_1 - 094113_10, 2007/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.38(Materials Science, Multidisciplinary)

ANNNI(Axial Next Nearest Neighbor Ising)物質, NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$の基底状態C$$_{1/4}$$, C$$_{0}$$相の構造的関係をX線回折で調べた。C$$_{0}$$相の構造はC$$_{1/4}$$相の4層(AAA'A')の一つ(AもしくはA')で説明できることがわかった。ただし、原子変位は27%にまで押さえられる。一方、電荷秩序は完全に起きている。このことは電荷格子結合定数が圧力によって変わっていることを示しており、悪魔の相図を生み出す競合する相互作用比の変化の起源を考えるうえで興味深い。

論文

Spin-lattice instability to a fractional magnetization state in the spinel HgCr$$_{2}$$O$$_{4}$$

松田 雅昌; 植田 浩明*; 吉川 明子*; 田中 良和*; 勝又 紘一*; 鳴海 康雄*; 稲見 俊哉; 上田 寛*; Lee, S.-H.*

Nature Physics, 3(6), p.397 - 400, 2007/06

 被引用回数:92 パーセンタイル:93.17(Physics, Multidisciplinary)

フラストレート反強磁性体は、磁性と構造の自由度が相互に深くかかわり合い、興味ある現象を示すことが大きな特徴である。特にACr$$_{2}$$O$$_{4}$$(A=Hg, Cd)は磁場中の広い領域で磁化1/2のプラトー状態を示すことが磁化の研究から明らかになっている。この現象はスピン格子相互作用に起因していることが理論的研究から示唆されていたが、実験はまだ行われていなかった。われわれは、HgCr$$_{2}$$O$$_{4}$$粉末を用いて磁場中での中性子回折実験とX線回折実験を行った。その結果、プラトー状態ではP4$$_{3}$$32の対称性を持つ磁気構造が安定になるように結晶構造もP4$$_{3}$$32の対称性を持つ構造に転移することを明らかにした。これは、フラストレート反強磁性体における強いスピン-格子相互作用をあらわす重要な結果である。

論文

Physics issues and simulation of the JT-60 SA divertor for large heat and particle handling

朝倉 伸幸; 川島 寿人; 清水 勝宏; 櫻井 真治; 藤田 隆明; 竹永 秀信; 仲野 友英; 久保 博孝; 東島 智; 林 孝夫; et al.

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00

JT-60SAでは最大41MWの入射パワーで100秒間の運転を予定して設計を進めている。一方、炭素繊維材を使用した強制冷却ダイバータ板への最大熱流負荷は15MW/m$$^{2}$$であり、現在のトカマク装置を超えた大きな熱流を低減するダイバータ設計が必要となった。さらに、重水素運転を行うため、すべてのダイバータ要素をカセットに納められるよう小型化する必要がある。本発表では、おもに、ITER相似の主プラズマ配位で実験を行うため設計された下側ダイバータの物理設計についてシミュレーション結果を中心に述べる。一般に外側ダイバータへの熱流束が大きいため、ダイバータ板の角度を垂直にするとともにドーム部の排気溝の位置を高くした「V型形状」にすることにより、ストライク点付近の中性ガス圧が増加し非接触プラズマが生成しやすい設計とした。ガスパフを行うことによりダイバータ板への最大熱負荷は8MW/m$$^{2}$$程度まで低減できる。さらに、ガスパフを増加し放射損失が増加した場合、V型形状ダイバータでは、ストライク点を高くすることにより非接触ダイバータを接触ダイバータへ戻す制御が可能であることを示した。

論文

Spectroscopic characterization of an ultrashort-pulse-laser-driven Ar cluster target incorporating both Boltzmann and particle-in-cell models

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.

Physical Review E, 73(6), p.066404_1 - 066404_6, 2006/06

 被引用回数:29 パーセンタイル:77.97(Physics, Fluids & Plasmas)

電子と原子のキネティクスを連立して解くモデルを用いて、極短パルスレーザー照射Arクラスターから発生したK殼X線スペクトル(He$$_alpha$$線)の解析を行った。このモデルでは、非平衡電子エネルギー分布関数はPICコードを用いて生成したものを用いた。その結果、X線は極めて非平衡な状態にある高密度プラズマから発生しており、その時間スケールは約5.7psであることがわかった。また、さらに固体密度に近い10$$^{21}$$cm$$^{-3}$$を超えるイオン密度のクラスタープラズマの生成が可能となった場合には、X線発生のタイムスケールはフェムト秒となることが明らかとなった。

論文

Coupled electron and atomic kinetics through the solution of the Boltzmann equation for generating time-dependent X-ray spectra

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Kilcrease, D. P.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; et al.

Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 99(1-3), p.584 - 594, 2006/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.72(Optics)

本研究では、電子分布関数が非熱的、かつ、イオンの内部状態が非定常であるような極めて非平衡なプラズマ中における電子と原子のキネティクスを自己無矛盾に解くモデルを開発した。このモデルを用いて、原研100TWレーザーを用いて測定されたArクラスターからのK殼X線スペクトル(He$$_alpha$$線)の解析を行った。

論文

Discovery of the "Devil's flower" in a charge-ordering system; Synchrotron X-ray diffraction study of NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$

大和田 謙二; 藤井 保彦; 中尾 裕則*; 村上 洋一*; 礒部 正彦*; 上田 寛*

Modern Physics Letters B, 20(5), p.199 - 214, 2006/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:22.87(Physics, Applied)

最近のNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$に関する放射光回折実験結果をレビューする。単斜晶シングルドメインからの共鳴X線回折はV$$^{4+}$$, V$$^{5+}$$イオンのコントラストを増幅し、その結果NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$${it T$_{c}$}$=35K以下における電荷秩序積層パターンをユニークに導いた。考えられる4つの電荷秩序パターンA, A', B, B'にもかかわらず、積層パターンはAAA'A'と決定された。A, A'をそれぞれISINGスピン($$uparrow$$, $$downarrow$$)と対応させれば高圧力下で発見された「悪魔の階段」的相転移,「悪魔の花」相図も自然に理解される。電荷秩序系において「悪魔の花」が発見されたのは初めてであり、そのような系においてISINGスピンの中身まで議論されたのは初めてである。

論文

Selective transition to the closely-lying states Cs(7$$D$$$$_{3/2}$$) and Cs(7$$D$$$$_{5/2}$$) by femtosecond laser pulses

山田 秀尚; 横山 啓一; 寺西 慶哲*; 杉田 明宏; 白井 稔三*; 青山 誠; 赤羽 温; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.

Physical Review A, 72(6), p.063404_1 - 063404_5, 2005/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:32.38(Optics)

量子制御による近接準位の超高速で精確な選択の実証を報告している。波形整形器で位相ロックされたフェムト秒パルス対を作り、これによってセシウム原子を基底状態からCs(7$$D$$$$_{3/2}$$)及びCs(7$$D$$$$_{5/2}$$)状態へ二光子吸収によって励起させているそれぞれのスピン-軌道状態からの蛍光検出によって、励起状態のポピュレーションを測定している。パルス対の位相差を制御することによって、精確な超高速選択が達成されている。パルスペアの遅延時間400フェムト秒以内の条件において、選択比の最小に対する最大の比は1000を超えている。

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