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論文

Mass-resolved momentum imaging of three dichloroethylene isomers by femtosecond laser-induced coulomb explosion

和田 資子*; 赤木 浩*; 熊田 高之; 板倉 隆二*; 若林 知成*

Photochem (Internet), 2(3), p.798 - 809, 2022/09

フェムト秒レーザーを用いたジクロロエチレン異性体のクーロン爆発実験をおこなったところ、異性体間で$$^{35}$$Cl$$^+$$とC$$^{2+}$$の異なる質量分解モーメンタムイメージングが得られた。

論文

Temporal variability of $$^{137}$$Cs concentrations in coastal sediments off Fukushima

鈴木 翔太郎*; 天野 洋典*; 榎本 昌宏*; 松本 陽*; 守岡 良晃*; 佐久間 一幸; 鶴田 忠彦; 帰山 秀樹*; 三浦 輝*; 津旨 大輔*; et al.

Science of the Total Environment, 831, p.154670_1 - 154670_15, 2022/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

The monthly monitoring data (total 3647 samples) between May. 2011 and Mar. 2020 were analyzed to describe temporal variability of $$^{137}$$Cs concentration in coastal sediments off Fukushima. $$^{137}$$Cs concentration of sediment had decreasing trend, but non-linear model fitting suggested that this decreasing trend showed slower. Additionally, $$^{137}$$Cs concentration were up to 4.08 times greater in shallow sampling sites (7, 10, 20 m depth) following heavy rainfall events (before five months vs. after five months), such as typhoons. These were consistent with increasing particulate $$^{137}$$Cs (P-$$^{137}$$Cs) fluxes from river and increasing dissolved $$^{137}$$Cs (D-$$^{137}$$Cs) concentration in seawater. Finally, the numerical experiment was conducted and revealed that riverine $$^{137}$$Cs input could preserve $$^{137}$$Cs concentration in coastal sediment. These results indicate that riverine $$^{137}$$Cs input via heavy rainfall events is one of the main factors for preserving $$^{137}$$Cs concentration in coastal sediment off Fukushima.

論文

Radiocesium-bearing microparticles cause a large variation in $$^{137}$$Cs activity concentration in the aquatic insect ${it Stenopsyche marmorata}$ (Tricoptera: Stenopsychidae) in the Ota River, Fukushima, Japan

石井 弓美子*; 三浦 輝*; Jo, J.*; 辻 英樹*; 斎藤 梨絵; 小荒井 一真; 萩原 大樹; 漆舘 理之*; 錦織 達啓*; 和田 敏裕*; et al.

PLOS ONE (Internet), 17(5), p.e0268629_1 - e0268629_17, 2022/05

本研究では、福島県太田川で採集した解虫性トビケラ(Stenopsyche marmorata)および肉食性ヘビトンボ(Protohermes grandis)幼虫の水生昆虫個体における$$^{137}$$Cs放射能濃度のばらつきを調査した。トビケラ幼虫は散発的に高い放射能を示したが、ヘビトンボ幼虫ではばらつきは見られなかった。オートラジオグラフィーと走査型電子顕微鏡による分析から、これらのトビケラ幼虫試料には、不溶性のCs含有ケイ酸塩ガラス粒子である放射性Cs含有微粒子(CsMPs)が含まれていることが確認された。また、CsMPsはトビケラ幼虫の餌となりうるペリフィトンや漂流粒子状有機物にも含まれており、幼虫はCsMPsを同サイズの餌粒子とともに摂取している可能性が示唆された。淡水生態系におけるCsMPsの分布や生物による取り込みは比較的知られていないが、本研究はCsMPsが水生昆虫に取り込まれることを実証している。

論文

Development of proton exchange membranes for hydriodic acid concentration by ion-track grafting technique

田中 伸幸; 澤田 真一*; 杉本 千紘; 八巻 徹也*

QST-M-33; QST Takasaki Annual Report 2020, P. 37, 2022/03

熱化学水素製造法ISプロセスでは、HI-I$$_{2}$$-H$$_{2}$$O(HIx)溶液のHI濃縮のため、カチオン交換膜を用いた電解電気透析法(EED)が適用されている。本報では、HI濃縮性能の改善を目的として、イオン飛跡グラフト法により作成したカチオン交換膜を導入することに対する適応性について検討を行った。イオン飛跡グラフト法は、基材高分子にイオンビーム照射を行うことで、1次元円柱状のイオンチャネルを生成することができ、HI濃縮の性能向上に効果があると期待される膜の膨潤を抑制する構造を付与することができる。本法で試作したカチオン交換膜を用いて、HI濃縮試験を試み、HI溶液のHI濃度が増加することを実験的に確認した。これにより、イオン飛跡グラフト法で作成したカチオン交換膜により、従来の膜と同様に、HI濃縮を進行させることが可能であることを示した。

論文

Design and actual performance of J-PARC 3 GeV rapid cycling synchrotron for high-intensity operation

山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 32 Pages, 2022/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。

論文

Benchmark analysis of ductile fracture simulation for circumferentially cracked pipes subjected to bending

熊谷 知久*; 三浦 靖史*; 三浦 直樹*; Marie, S.*; Almahdi, R.*; 真野 晃宏; Li, Y.; 勝山 仁哉; 和田 義孝*; Hwang, J.-H.*; et al.

Journal of Pressure Vessel Technology, 144(1), p.011509_1 - 011509_18, 2022/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Engineering, Mechanical)

延性材料の破壊挙動を予測するため、いくつかの延性破壊シミュレーション手法が提案されている。ただし、これらの手法には実機器への適用性に関する懸念がある。本研究では、パラメータの決定を含めたシミュレーション手法の予測能力を確認するため、実機器を想定した破壊試験に関する2つの問題を設定し、ベンチマーク解析を実施した。1つ目の問題は、周方向の表面亀裂及び貫通亀裂を有する配管に対する単調曲げ荷重負荷試験、2つ目の問題は、周方向貫通亀裂を有する配管に対する繰り返し曲げ荷重負荷試験である。ベンチマークの参加機関は、独自に選択した手法によって延性亀裂進展挙動を予測した。用いられた手法は、ボイド率基準を有するGurson-Tvergaard-Needleman(GTN)モデルに基づく有限要素法(FEM)、応力三軸度により修正される破壊ひずみ基準また破壊エネルギー基準に基づくFEM、Jまたは$$Delta$$J基準に基づく拡張FEM及び弾塑性粒子法等である。単調曲げ荷重負荷試験に関しては、すべての手法によるシミュレーションの結果が配管の変形と亀裂進展の挙動を精度よく再現し、シミュレーション手法の実機器への適用性が確認された。一方、繰り返し曲げ荷重負荷試験におけるこれらの挙動については、ほとんどの手法で再現できなかった。今後材料の繰り返し硬化特性等を考慮したパラメータの決定手法についてさらなる検討が必要であることを確認した。

論文

Correction method of measurement volume effects on time-averaged statistics for laser Doppler velocimetry

和田 裕貴; 古市 紀之*; 辻 義之*

European Journal of Mechanics B, Fluids, 91, p.233 - 243, 2022/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.92(Mechanics)

A new correction method of LDV (Laser Doppler Velocimetry) measurement volume effects on the time-averaged velocity statistics is proposed by considering the PDF (Probability Density Function) of streamwise fluctuating velocity and the streamwise cross-sectional area of the measurement volume. It is fundamentally different from the previous method using a laser intensity profile of LDV. We propose a simple equation to correct the measurement volume effects. Using this equation and calculating precisely both the measurement locations and the measurement volume, the correction of measurement volume effects on the time averaged statistics can be performed based on the LDV measurement data. From a comparison with correction method proposed by Durst et al. (1995), the present correction method provides almost same result with Durst method, and then the validity and applicability to higher Reynolds number or lower spatial conditions of two correction methods are confirmed.

論文

Catalog of gamma-ray glows during four winter seasons in Japan

和田 有希*; 松本 崇弘*; 榎戸 輝揚*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 古田 禄大*; 米徳 大輔*; 澤野 達哉*; 岡田 豪*; 南戸 秀仁*; et al.

Physical Review Research (Internet), 3(4), p.043117_1 - 043117_31, 2021/12

In 2015 the Gamma-Ray Observation of Winter Thunderstorms (GROWTH) collaboration launched a mapping observation campaign for high-energy atmospheric phenomena related to thunderstorms and lightning discharges. This campaign has developed a detection network of gamma rays with up to 10 radiation monitors installed in Kanazawa and Komatsu cities, Ishikawa Prefecture, Japan, where low-charge-center winter thunderstorms frequently occur. During four winter seasons from October 2016 to April 2020, in total 70 gamma-ray glows, minute-lasting bursts of gamma rays originating from thunderclouds, were detected. Their average duration is 58.9 sec. Among the detected events, 77% were observed in nighttime. The gamma-ray glows can be classified into temporally-symmetric, temporally-asymmetric, and lightning-terminated types based on their count-rate histories. An averaged energy spectrum of the gamma-ray glows is well fitted with a power-law function with an exponential cutoff, whose photon index, cutoff energy, and flux are 0.613 $$pm$$ 0.009, 4.68 $$pm$$ 0.04 MeV, and (1.013 $$pm$$ 0.003) $$times$$ 10$$^{-5}$$ erg cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$ (0.2-20.0 MeV), respectively. The present paper provides the first catalog of gamma-ray glows and their statistical analysis detected during winter thunderstorms in the Kanazawa and Komatsu areas.

論文

ナトリウム冷却高速炉におけるDPD法を用いた溶融燃料挙動解析手法の開発

曽根原 正晃; 内堀 昭寛; 青柳 光裕; 川田 賢一; 高田 孝; 大島 宏之

第25回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 3 Pages, 2021/07

ナトリウム(Na)冷却高速炉において、炉心損傷を伴うシビアアクシデント(SA)発生時の際、炉心部から溶融燃料が流出し、ナトリウム冷却材との相互作用により数mm$$sim$$数百オーダーの径を持つデブリ粒子として固化し、原子炉容器下部に堆積する可能性が指摘されている。そのためSA事象進展を評価する際にはこうしたデブリ粒子の挙動を適切に把握する必要がある。これらの要求に応えるため、原子力機構で開発中のSAを含むNa高速炉事故シナリオでの炉内/炉外事象を一貫解析可能なツールSPECTRAコードの一部として、粒子法の一種である散逸粒子動力学(DPD: Dissipative Particle Dynamics)を用いた溶融燃料挙動解析コードを開発した。本報では解析コード開発に使用したモデルの詳細について述べた後、デブリ粒子の炉心下部への堆積を模擬したテスト解析の結果について報告する。

論文

Gamma-ray observations at the coastal area of Japan Sea in winter seasons

土屋 晴文; 榎戸 輝揚*; 和田 有希*; 古田 禄大; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 楳本 大悟*; 牧島 一夫*; GROWTH collaboration*

Proceedings of Science (Internet), 358, 6 Pages, 2021/07

Since 2006, the GROWTH experiment has been successfully operating at the coastal area of Japan Sea. The GROWTH experiment aims at elucidating how particles in lightning and thunderclouds are accelerated to relativistic energies to produce gamma rays and occasionally neutrons. According to observations done by the GROWTH experiment, it is found that there are two types of radiation bursts associated with winter thunderstorms. One is long bursts lasting for a few tens of seconds to a few minutes, being not clearly related to lightning. The other is short bursts in association with lightning. To better understand the production mechanism of these radiation bursts, we have developed a small-type of radiation detectors and increased observational points with the new detectors. In this presentation, we show an overview of observations done by the GROWTH experiment. Then we focus on recent several findings observed by the new detectors. One, which is categorized into long bursts, implies a relationship between a long burst and an intra/inter-cloud discharge. Another is a combination of short bursts and long ones, showing simultaneous detections of prompt gamma rays extending up to 10 MeV and the 511-keV annihilation ones. These gamma-ray signals demonstrate the occurrence of photonuclear reactions in lightning. Based on these results, we discuss the production mechanism of gamma rays related to thunderstorms.

論文

Improvement of HI concentration performance for hydrogen production iodine-sulfur process using crosslinked cation-exchange membrane

田中 伸幸; 澤田 真一*; 八巻 徹也*; 小平 岳秀*; 木村 壮宏*; 野村 幹弘*

Chemical Engineering Science, 237, p.116575_1 - 116575_11, 2021/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Engineering, Chemical)

熱化学水素製造法ISプロセスでは、HI-I$$_{2}$$-H$$_{2}$$O (HIx)溶液のHI濃縮のため、イオン交換膜を用いた電解電気透析法(EED)が適用されている。本報では、放射線グラフト膜に対して架橋構造を導入することで、HI濃縮性能の改良を試み、導電率($$sigma$$),輸率(t$$_{+}$$),水透過係数($$beta$$)の性能指標を用いて、実験的及び理論的に性能評価を行った。架橋導入により、H$$^{+}$$及び水の透過選択性が改善されることが示された。また、EEDの数理モデルに基づく理論解析から、架橋導入による影響はHI吸収量及びH$$^{+}$$拡散係数にはほとんど影響を与えず、I$$^{-}$$の拡散係数に影響することが明らかとなり、$$sigma$$, t$$_{+}$$に対しては、その結果が反映されることで、H$$^{+}$$の選択性が改善された。また、架橋の効果により、HI溶液の吸収に伴う膨潤が抑制され、その効果により、水の透過が抑制され、HI濃縮効果が高まることが示された。

論文

Meteorological aspects of gamma-ray glows in winter thunderstorms

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 久保 守*; 中澤 知洋*; 篠田 太郎*; 米徳 大輔*; 澤野 達哉*; 湯浅 孝行*; 牛尾 知雄*; 佐藤 陽祐*; et al.

Geophysical Research Letters, 48(7), 11 Pages, 2021/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:92.93(Geosciences, Multidisciplinary)

graupels

論文

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:97.75(Astronomy & Astrophysics)

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300$$^{circ}$$Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200$$^{circ}$$Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

論文

Deposition and dispersion of radio-cesium released due to the Fukushima Nuclear accident, 2; Sensitivity to aerosol microphysical properties of Cs-bearing microparticles (CsMPs)

梶野 瑞王*; 足立 光司*; 五十嵐 康人*; 佐藤 志彦; 澤田 壮弘*; 関山 剛*; 財前 祐二*; 佐谷 茜*; 鶴田 治雄*; 森口 祐一*

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 126(1), 23 Pages, 2021/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:86.72(Meteorology & Atmospheric Sciences)

The dispersion and deposition of radio-cesium ($$^{137}$$Cs) carried by the two types (type A and type B) of water-insoluble Cs-bearing solid microparticles (CsMPs) released due to the Fukushima nuclear accident were simulated for the first time. The presence of type B CsMPs (70-400 $$mu$$m found in soil and 1-5 $$mu$$m found in air), associated with the hydrogen explosion of Unit 1 in the afternoon of March 12, could partly explain the simulated underestimation of total deposition over land by assuming that 100% of the Cs carriers were water-soluble submicron particles (WSPs). Type A CsMPs (0.1-10 $$mu$$m), released from Units 2 or 3 in the midnight between March 14 and 15, travelled over the Kanto Plain, the most populated plain in Japan. Differences in the size distribution of type A CsMPs altered the surface air concentration over Kanto substantially, by up to more than one order of magnitude. The major deposition mechanisms varied among dry, wet, and fog depositions depending on the size distribution. The simulated activity fractions due to the CsMPs in the total deposition were compared to those observed in surface soil for the first time. The observations could be explained by the simulations for the locations under the influence of type B CsMPs. However, the simulations were substantially underestimated for the locations influenced by type A CsMPs. There could be more fractions of type A CsMPs emission in the source term and/or the simulated deposition rates of type A CsMPs were underestimated.

論文

Major outcomes through recent ROSA/LSTF experiments and future plans

竹田 武司; 和田 裕貴; 柴本 泰照

World Journal of Nuclear Science and Technology, 11(1), p.17 - 42, 2021/01

Many experiments have been conducted on accidents and transients of pressurized water reactor (PWR) employing the rig of safety assessment/large-scale test facility (ROSA/LSTF). Major results of the related integral effect tests with the LSTF were reviewed to experimentally identify thermal-hydraulic phenomena involved, regarding the PWR accident sequences in accordance with the new regulatory requirements for the Japanese light-water nuclear power plants. Key results of the recent integral effect tests utilizing the LSTF and future plans were presented relevant to multiple steam generator tube rupture accident with recovery operation, small-break loss-of-coolant accident (LOCA) with accident management measure on core exit temperature reliability, and small-break LOCA with thermal stratification under cold water injection from emergency core cooling system into cold legs.

論文

Photonuclear reactions in lightning, 1; Verification and modeling of reaction and propagation processes

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中澤 知洋*; 小高 裕和*; 古田 禄大; 土屋 晴文

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 125(20), 17 Pages, 2020/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.17(Meteorology & Atmospheric Sciences)

We report simulation results of photonuclear reactions in the atmosphere triggered by a downward terrestrial gamma-ray flash in lightning. Possible channels of reactions in the atmosphere and their cross sections are verified with the ENDF/B-VII.1 library. Monte-Carlo simulations with two stages are then performed with the Geant4 framework. In the first stage, electrons following the relativistic runaway electron avalanche spectrum are produced in a mass model of the atmosphere, and production of photoneutrons and $$beta^{+}$$-decay nuclei is calculated based on the nuclear data library. In total 1$$times$$$$10^{13}$$ neutrons and 4$$times$$$$10^{12}$$ $$beta^{+}$$-decay nuclei are produced by $$10^{18}$$ energetic electrons above 1 MeV. In the second stage, propagation of the photoneutrons and positrons from the $$beta^{+}$$-decay nuclei in the previous stage is calculated. As a result, we model on-ground distributions of fluxes and energy spectra for neutrons, neutron-related gamma rays, and annihilation ones. The simulation model is to be compared with photonuclear events detected in low-charge-center winter thunderstorms.

論文

Thundercloud project; Exploring high-energy phenomena in thundercloud and lightning

湯浅 孝行*; 和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 古田 禄大; 土屋 晴文; 久富 章平*; 辻 結菜*; 奥田 和史*; 松元 崇弘*; 中澤 知洋*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2020(10), p.103H01_1 - 103H01_27, 2020/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:64.33(Physics, Multidisciplinary)

We designed, developed, and deployed a distributed sensor network aiming at observing high-energy ionizing radiation, primarily gamma rays, from winter thunderclouds and lightning in coastal areas of Japan. Starting in 2015, we have installed, in total, more than 15 units of ground-based detector system in Ishikawa Prefecture and Niigata Prefecture, and accumulated 551 days of observation time in four winter seasons from late 2015 to early 2019. In this period, our system recorded 51 gamma-ray radiation events from thundercloud and lightning. Highlights of science results obtained from this unprecedented amount of data include the discovery of photonuclear reaction in lightning which produces neutrons and positrons along with gamma rays, and deeper insights into the life cycle of a particle-acceleration and gamma-ray-emitting region in a thunder-cloud. The present paper reviews objective, methodology, and results of our experiment, with a stress on its instrumentation.

論文

Unusual redox behavior of ruthenocene confined in the micropores of activated carbon

糸井 弘行*; Ninomiya, Takeru*; 長谷川 英之*; Maki, Shintaro*; Sakakibara, Akihiro*; 鈴木 隆太郎*; 笠井 湧斗*; 岩田 博之*; 松村 大樹; 大和田 真生*; et al.

Journal of Physical Chemistry C, 124(28), p.15205 - 15215, 2020/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:34.84(Chemistry, Physical)

We demonstrate reversible charge/discharge in ruthenocene, RuCp$$_{2}$$ (Cp = $$eta^5$$-C$$_{5}$$H$$_{5}$$), using activated carbon (AC) as a support. Upon subsequent electrochemical oxidation using an aqueous H$$_{2}$$SO$$_{4}$$ electrolyte, the clusters are disassembled and the RuCp$$_{2}$$ molecules are finely dispersed in the micropores. The resulting RuCp$$_{2}$$ has a large contact area with conductive carbon surfaces, thereby realizing rapid charge transfer at the contact interface. Consequently, rapid charge storage occurs via the reversible redox reaction of the supported RuCp$$_{2}$$ in aqueous H$$_{2}$$SO$$_{4}$$ without dimerization or disproportionation reactions, which is confirmed by X-ray absorption spectroscopy. Since hybridization can produce different properties of the host and guest materials, their infinite combinations would have the possibility to yield properties far surpassing those of existing materials.

論文

Overvoltage reduction in membrane Bunsen reaction for hydrogen production by using a radiation-grafted cation exchange membrane and porous Au anode

澤田 真一*; 木村 壮宏*; 西嶋 陽之*; 小平 岳秀*; 田中 伸幸; 久保 真治; 今林 慎一郎*; 野村 幹弘*; 八巻 徹也*

International Journal of Hydrogen Energy, 45(27), p.13814 - 13820, 2020/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.05(Chemistry, Physical)

熱化学水素製造法ISプロセスでは、カチオン交換膜を用いた膜ブンゼン反応が検討されている。しかし、従来のカチオン交換膜および電極材料では過電圧が高く、熱効率として採用できる段階ではなかった。本報では、高IECの放射線グラフト膜及び多孔質金電極を用いて、セルの過電圧を低下させることを目指した。放射線グラフト膜はプロトン透過に対する低い抵抗を示し、金電極はアノード極で生じるSO$$_{2}$$酸化反応を効率化した。この結果、膜ブンゼン反応で生じる過電圧が200mA/cm$$^{2}$$の条件で0.21Vまで削減された。本結果は、従来の商用カチオン交換膜及び非多孔質電極を用いた場合の1/3の値である。また、電流-電圧特性の解析結果から、放射線グラフト膜の方が金電極に比べて、より効果的に過電圧削減に貢献していることが明らかとなった。

論文

Photoneutron detection in lightning by gadolinium orthosilicate scintillators

和田 有希*; 中澤 知洋*; 榎戸 輝揚*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 牧島 一夫*; 土屋 晴文

Physical Review D, 101(10), p.102007_1 - 102007_6, 2020/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.39(Astronomy & Astrophysics)

During a winter thunderstorm on November 24, 2017, a downward terrestrial gamma-ray flash took place and triggered photonuclear reactions with atmospheric nitrogen and oxygen nuclei, coincident with a lightning discharge at the Kashiwazaki-Kariwa nuclear power station in Japan. We directly detected neutrons produced by the photonuclear reactions with gadolinium orthosilicate scintillation crystals installed at sea level. Two gadolinium isotopes included in the scintillation crystals, $$^{155}$$Gd and $$^{157}$$Gd, have large cross sections of neutron captures to thermal neutrons such as $$^{155}$$Gd(n,$$gamma$$)$$^{156}$$Gd and $$^{157}$$Gd(n,$$gamma$$)$$^{158}$$Gd. De-excitation gamma rays from $$^{156}$$Gd and $$^{158}$$Gd are self-absorbed in the scintillation crystals, and make spectral-line features which can be distinguished from other non-neutron signals. The neutron burst lasted for $$sim$$100 ms, and neutron fluences are estimated to be $$>$$ 58 and $$>$$ 31 neutrons cm$$^{-2}$$ at two observation points at the power plant. Gadolinium orthosilicate scintillators work as valid detectors for thermal neutrons in lightning.

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