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論文

Long decay length of magnon-polarons in BiFeO$$_{3}$$/La$$_{0.67}$$Sr$$_{0.33}$$MnO$$_{3}$$ heterostructures

Zhang, J.*; Chen, M.*; Chen, J.*; 山本 慧; Wang, H.*; Hamdi, M.*; Sun, Y.*; Wagner, K.*; He, W.*; Zhang, Y.*; et al.

Nature Communications (Internet), 12(1), p.7258_1 - 7258_8, 2021/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:48.83(Multidisciplinary Sciences)

Magnons can transfer information in metals and insulators without Joule heating, and therefore are promising for low-power computation. The on-chip magnonics however suffers from high losses due to limited magnon decay length. In metallic thin films, it is typically on the tens of micrometre length scale. Here, we demonstrate an ultra-long magnon decay length of up to one millimetre in multiferroic/ferromagnetic BiFeO$$_{3}$$(BFO)/La$$_{0.67}$$Sr$$_{0.33}$$MnO$$_{3}$$ (LSMO) heterostructures at room temperature. This decay length is attributed to a magnon-phonon hybridization and is more than two orders of magnitude longer than that of bare metallic LSMO. The long-distance modes have high group velocities of 2.5 km$$^{-1}$$ as detected by time-resolved Brillouin light scattering. Numerical simulations suggest that magnetoelastic coupling via the BFO/LSMO interface hybridizes phonons in BFO with magnons in LSMO. Our results provide a solution to the long-standing issue on magnon decay lengths in metallic magnets and advance the bourgeoning field of hybrid magnonics.

報告書

2020年度夏期休暇実習報告; HTTR炉心を用いた原子力電池に関する予備的検討; 核設計のための予備検討,3

石塚 悦男; 満井 渡*; 山本 雄大*; 中川 恭一*; Ho, H. Q.; 石井 俊晃; 濱本 真平; 長住 達; 高松 邦吉; Kenzhina, I.*; et al.

JAEA-Technology 2021-016, 16 Pages, 2021/09

JAEA-Technology-2021-016.pdf:1.8MB

2020年度の夏期休暇実習において、昨年度に引き続きHTTR炉心を原子力電池に見立てた場合の核的な予備検討として、MVP-BURNを用いて炉心の小型化について検討した。この結果、$$^{235}$$U濃縮度20%、54燃料ブロック(18$$times$$3層)炉心、半径1.6mのBeO反射体を使用すれば5MWで30年の連続運転が可能になることが明らかとなった。この小型炉心の燃料ブロック数は、HTTR炉心の36%に相当する。今後は、更なる小型化を目指して、燃料ブロックの材料を変更したケースについて検討する予定である。

論文

Reducing the beam impedance of the kicker at the 3-GeV rapid cycling synchrotron of the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 林 直樹; 入江 吉郎*; 高柳 智弘; 富樫 智人; 外山 毅*; 山本 風海; 山本 昌亘

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 21(6), p.061003_1 - 161003_15, 2018/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:34.84(Physics, Nuclear)

J-PARCの3GeVシンクロトロン(RCS)は、物質生命科学研究施設(MLF)と50GeVシンクロトン(MR)にビームを供給しているが、MRへは横方向のビームサイズを小さくする必要がある。一方、RCSのビームは横方向のビームサイズが小さくなるに従って、ビームが不安定になるが、原因は、キッカー電磁石由来のビームのインピーダンスが大きいためである。今回、我々はそのRCSのキッカー電磁石のビームのインピーダンスを下げるために、キッカー電磁石の端末をダイオードと抵抗で終端する手法を開発した。しかし、この手法では、非線形素子(ダイオード)を使うため、定量的にビームのインピーダンスを評価することが難しい。本論文では、シミュレーションと測定でそれを評価できる手法について議論した。両者の結果はよく一致し、これによってキッカー電磁石のビームのインピーダンスが確かに低減できていることが確認できた。

論文

Simulation, measurement, and mitigation of beam instability caused by the kicker impedance in the 3-GeV rapid cycling synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; 田村 文彦; 谷 教夫; 山本 昌亘; 渡辺 泰広; et al.

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 21(2), p.024203_1 - 024203_20, 2018/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:65.91(Physics, Nuclear)

The transverse impedance of the extraction kicker magnets in the 3-GeV RCS of J-PARC is a strong beam instability source and it is one of the significant issue to realize 1 MW beam power as practical measures are yet to be implemented to reduce the impedance. In the present research realistic simulation by updating the simulation code to cope with all time dependent machine parameters were performed in order to study the detail of beam instability nature and to determine realistic parameters for beam instability mitigation. The simulation results were well reproduced by the measurements, and as a consequence an acceleration to 1 MW beam power has also been successfully demonstrated. To further increase of the RCS beam power up to 1.5 MW, beam instability issues and corresponding measures have also been studied.

論文

Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis

田中 泰貴*; 成清 義博*; 森田 浩介*; 藤田 訓裕*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 山木 さやか*; 若林 泰生*; 田中 謙伍*; 武山 美麗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(1), p.014201_1 - 014201_9, 2018/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:71.04(Physics, Multidisciplinary)

ガス充填型反跳生成核分離装置GARISを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb, $$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb, $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応系における準弾性散乱断面積の励起関数を測定した。これらのデータから融合障壁分布を導出し、チャンネル結合計算と比較した。$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb及び$$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb反応の障壁分布のピークエネルギーはそれらの反応系における2中性子蒸発断面積のピークエネルギーと良く一致し、一方$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応の障壁分布のピークエネルギーは4中性子蒸発断面積のピークエネルギーより少し下に現れることが判った。この結果は超重核合成の際の最適ビームエネルギーの予測に役立つ情報を与える。

論文

Coupled bunch instability and its cure at J-PARC RCS

菖蒲田 義博; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 高柳 智弘; 田村 文彦; 谷 教夫; 富樫 智人; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.2946 - 2949, 2017/05

J-PARC RCSのような1MWの大強度のビームの生成を目指す加速器では、加速器の構成要素とビームは、電磁気的に相互作用(ビームの結合インピーダンス)をして、ビームが不安定になる。RCSでは、それがキッカーとの相互作用(キッカーインピーダンス)で起こることが明らかにされており、ビームを不安定にすることなく大強度のビームを達成する手法について研究がなされてきた。著者らは、最近、ビームのもつ空間電荷効果にはビームを安定化させる働きがあることを発見し、MLF行き用の横方向に大きい200$$pi$$mm.mradのエミッタンス のビームに対しては、1MWのビームを達成する手法を確立した。ところが、MR行き用の50$$pi$$mm.mradのエミッタンスの細いビームに関しては、この手法では、ビームを大強度化する上で限界がある。このレポートでは、このようなビームに対して、どのようにして大強度ビームを達成するか、その対策を議論する。また、現在のキッカーインピーダンス低減化対策の現状も報告する。

論文

Theoretical elucidation of space charge effects on the coupled-bunch instability at the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 入江 吉郎*; 田村 文彦; 谷 教夫; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(1), p.013G01_1 - 013G01_39, 2017/01

AA2016-0375.pdf:3.07MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:69.16(Physics, Multidisciplinary)

大強度のビームを加速すると、一般にビームは不安定になることが知られている。それは、周回中のビームと加速器の機器には電磁相互作用(ビームのインピーダンス)があるからである。ビームを不安定にならないようにするためには、ビームのインピーダンスが閾値を超えなければ良いことが分かっていて、それは、インピーダンスバジェットと呼ばれている。J-PARC 3GeVシンクロトロンは、キッカーというビームを蹴り出す装置がインピーダンスバジェットを破っていることが、建設初期の段階から明らかにされており、1MWビームの達成を阻害することが懸念されてきた。今回、ビームの構成粒子自身の電荷に由来する電磁相互作用(空間電荷効果)には、ビームを安定化させる効果があることを理論的に明らかにした。また、ビームのパラメータや加速器のパラメータを適切に選べば、J-PARC 3GeVシンクロトロンのような低エネルギーのマシーンでは、従来のインピーダンスバジェットを破ることは、1MWビームを達成する上で致命傷にはならないことを実験的にも実証した。

論文

Interactive visualization for singular fibers of functions $$f$$:$$R^{3}$$ $$rightarrow$$ $$R^{2}$$

櫻井 大督; 佐伯 修*; Carr, H.*; Wu, H.-Y.*; 山本 卓宏*; Duke, D.*; 高橋 成雄*

IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 22(1), p.945 - 954, 2016/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:39.27(Computer Science, Software Engineering)

単変量のトポロジーは、Morse理論の形をとって、科学技術現場でデータを解析及び可視化するための計算ツールを提供してきた。等値線間の接続性が変化する様子は、等値線を1点に縮約することで、Reebグラフとして表現できる。多変量データについては、等値線はファイバー(値域の点の逆像)に一般化され、そのためこの分野はファイバートポロジーとして知られている。しかしながら、ファイバートポロジーはMorse理論に比べれば未開拓の状態にあり、また現在の研究は人の手による可視化に頼っている。そのため本稿では、多変量関数$$f$$:$$R^{3}$$ $$rightarrow$$ $$R^{2}$$に含まれるファイバーの特異性を可視化するインターフェイスを紹介する。本インターフェイスはファイバートポロジーでの伝統的可視化作業に則っているが、Reebグラフを拡張したReeb空間に基づく3次元ビューをも新規に導入している。本インターフェイスの妥当性を評価するために、我々はいくつかのケースで検討し、支援可能かどうか検証を進めている。本発表では数学分野での利用を想定し、そのワークフローを支援できるかどうか、当該分野の専門の数学者と、経験の浅い数学者とを対象に検証したのでその結果について発表する。

論文

International round robin test on Master Curve reference temperature evaluation utilizing Miniature C(T) specimen

山本 真人*; 鬼沢 邦雄; 吉本 賢太郎*; 小川 琢矢*; 馬渕 靖宏*; Valo, M.*; Lambrecht, M.*; Viehrig, H.-W.*; 三浦 直樹*; 曽根田 直樹*

Small Specimen Test Techniques; 6th Volume (ASTM STP 1576), p.53 - 69, 2015/05

4mm厚のミニチュア破壊靭性試験片(微小C(T))によるマスターカーブ法の適用性を検証するため、日本の原子炉圧力容器鋼から採取した破壊靭性試験片を用いて、国内外の研究機関や産業界の参加を得てラウンドロビン試験を実施した。ASTM E1921規格に従って試験を行い、得られた破壊靭性参照温度$$T$$$$_{0}$$の比較から、微小C(T)から得られる参照温度のばらつきは規格に示されている不確実さの範囲とほぼ同等であり、微小試験片に対するマスターカーブ法の有効性を確認した。また、本報では各機関が行った試験結果を取りまとめて統計処理を行い、参照温度$$T$$$$_{0}$$には大きな相違はなく、標準サイズの試験片との寸法効果も認められないことが確認できた。

論文

Charge-to-spin conversion and spin diffusion in Bi/Ag bilayers observed by spin-polarized positron beam

Zhang, H. J.; 山本 春也; Gu, B.; Li, H.; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 河裾 厚男

Physical Review Letters, 114(16), p.166602_1 - 166602_5, 2015/04

 被引用回数:43 パーセンタイル:89.13(Physics, Multidisciplinary)

スピン偏極陽電子ビームを用いた最表面ポジトロニウム消滅過程の観測を通じて、Bi/Ag二層膜中のラシュバ-エデルシュタイン効果に伴う電荷-スピン変換の直接検出に初めて成功した。同一の通電方向に対して、BiとAgの表面では逆のスピン偏極が得られた。スピン偏極率は、膜の厚さが増すとともに指数関数的に減少することが知られた。以上の結果は、Bi/Ag界面で生成したスピンが、両層を通じて最表面に伝導・蓄積することを示している。

論文

The Kicker impedance and its effect on the RCS in J-PARC

菖蒲田 義博; Saha, P. K.; 外山 毅*; 山本 昌亘; Chin, Y. H.*; 入江 吉郎*

Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.369 - 373, 2015/03

Measurements demonstrate that the kicker impedance dominates along the RCS. Based on a newly developed theory, the impedance is measured by observing the beam-induced voltages at the ends of power cable of the kicker. Toward one mega-watt goal, it is essential to take advantage of tune manipulations and the space charge damping effect. We propose the reduction scheme of the kicker impedance by attaching the resistors combined with four diodes in parallel at the ends of the kicker cables, to pursue the ultimate goal at the RCS.

論文

A Round robin propgram of master curve evaluation using miniature C(T) specimens, 3; Comparison of $$T_{0}$$ under various selections of temperature conditions

山本 真人*; 木村 晃彦*; 鬼沢 邦雄; 吉本 賢太郎*; 小川 琢矢*; 馬渕 靖宏*; Viehrig, H.-W.*; 三浦 直樹*; 曽根田 直樹*

Proceedings of 2014 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2014) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

破壊靭性評価のためのマスターカーブ法は、最近試験規格として標準化され、原子炉圧力容器の信頼性を確保するための強力なツールであると期待されている。現行の監視試験において、マスターカーブ法のためのデータを得るためには、シャルピー試験片の試験後の半片から採取可能な小型の試験片の活用が重要である。著者らは、4mm厚のミニチュア破壊靭性試験片(微小C(T))によるマスターカーブ法の適用性を検証するため、典型的な日本の原子炉圧力容器鋼を用いて、国内の学界、産業界や研究機関の参加を得てラウンドロビン試験を進め、微小C(T)の有効性を確認した。本報ではブラインド試験により試験温度の選択を各研究機関が独自に行った結果を取りまとめ、試験温度依存性を比較した。その結果、得られた参照温度$$T_{0}$$には大きな相違はなく、破壊靭性評価にあたって試験温度の選択は大きな影響を及ぼさないことが確認できた。

論文

Current-induced spin polarization on metal surfaces probed by spin-polarized positron beam

Zhang, H.; 山本 春也; 深谷 有喜; 前川 雅樹; Li, H.; 河裾 厚男; 関 剛斎*; 齊藤 英治*; 高梨 弘毅*

Scientific Reports (Internet), 4, p.4844_1 - 4844_5, 2014/04

 被引用回数:36 パーセンタイル:82.63(Multidisciplinary Sciences)

Current-induced spin polarization (CISP) on the outermost surfaces of Au, Cu, Pt, Pd, Ta, and W nanoscaled films were studied using a spin-polarized positron beam. The Au and Cu surfaces showed no significant CISP. In contrast, the Pt, Pd, Ta, and W films exhibited large CISP (3 to 15% per input charge current of 10$$^{5}$$ A/cm$$^{2}$$) and the CISP of Ta and W were opposite to those of Pt and Pd. The sign of the CISP obeys the same rule in spin Hall effect suggesting that the spin-orbit coupling is mainly responsible for the CISP. The magnitude of the CISP is explained by the Rashba-Edelstein mechanism rather than the diffusive spin Hall effect. This settles a controversy, that which of these two mechanisms dominates the large CISP on metal surfaces.

論文

Cyclotron resonance study of quasiparticle mass and scattering rate in the hidden-order and superconducting phases of URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 橋本 顕一郎*; 井加田 洸輔*; 鶴原 悠悟*; Lin, Y.-H.*; 宍戸 寛明*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; et al.

Physical Review B, 88(24), p.245131_1 - 245131_13, 2013/12

 被引用回数:12 パーセンタイル:51.45(Materials Science, Multidisciplinary)

Detailed analyses of the cyclotron resonance lines in a uranium compound URu$$_2$$Si$$_2$$ are reported. The analyses of the resonance profiles reveals that the heavier branch of the split line has a larger scattering rate, providing evidence for the existence of hot-spot along the [110] direction. The result is consistent with the broken fourfold symmetry in the hidden-order phase.

論文

Cyclotron resonance in the hidden-order phase of URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 橋本 顕一郎*; 井加田 洸輔*; Lin, Y.-H.*; 宍戸 寛明*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 池田 浩章*; et al.

Physical Review Letters, 109(3), p.036401_1 - 036401_5, 2012/07

 被引用回数:52 パーセンタイル:88.48(Physics, Multidisciplinary)

First observation of cyclotron resonance in the hidden-order phase of ultra clean URu$$_2$$Si$$_2$$ is reported. An anomalous splitting of the sharpest resonance line under in-plane magnetic field rotation was found. This is most naturally explained by the domain formation, which breaks the fourfold rotational symmetry of the underlying tetragonal lattice. The result is consistent with the "nematic" Fermi liquid state, in which itinerant electrons have unidirectional correlations.

論文

Mitigation of beam instability due to space charge effects at 3 GeV RCS in J-PARC

菖蒲田 義博; 田村 文彦; 山本 昌亘; Chin, Y. H.*

Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.595 - 597, 2011/09

In order to accomplish high intensity proton beams, it is important to identify impedance sources in accelerators. At 3 GeV rapid cycling synchrotron (RCS) in Japan Proton Research Complex (J-PARC), the kicker impedance is the most dominant among such impedance sources. Beam instability can be observed by correcting chromaticity during the acceleration. Growth rate of the beam instability can be reduced by increasing peak current (reducing bunching factor). In other words, it is experimentally found that space charge effects mitigate the beam instability.

論文

Measurement and analysis of reactivity worth of $$^{241}$$Am sample in water-moderated low-enriched UO$$_2$$ fuel lattices at TCA

櫻井 健; 森 貴正; 須崎 武則*; 岡嶋 成晃; 安藤 良平*; 山本 徹*; Liem, P. H.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(5), p.816 - 825, 2011/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.41(Nuclear Science & Technology)

The reactivity worths of 22.82 grams of $$^{241}$$Am oxide sample were measured and theoretically analyzed in water-moderated UO$$_2$$ fuel lattices in seven cores of the Tank Type Critical Assembly (TCA) at the Japan Atomic Energy Agency for an integral test of $$^{241}$$Am nuclear data. These cores provided a systematic variation in the neutron spectrum between the thermal and resonance energy regions. The sample reactivity worth was measured with uncertainty of 2.1% or less. The theoretical analysis was performed using the JENDL-3.3 nuclear data with a Monte Carlo calculation method. Ratios of calculation to experiment(C/E's) of the reactivity worth were between 0.91 and 0.97, and showed no apparent dependence on the neutron spectrum. In addition, sensitivity analysis based on the deterministic calculation method was carried out to obtain the impact of changing the $$^{241}$$Am capture cross-section on the sample reactivity worth. The result of this analysis showed that the C/E could be significantly improved by almost uniformly increasing the $$^{241}$$Am capture cross-section of JENDL-3.3 by 25 $$sim$$ 30%.

論文

Rotational symmetry breaking in the hidden-order phase of URu$$_2$$Si$$_2$$

岡崎 竜二*; 芝内 孝禎*; Shi, H. J.*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 池田 浩章*; 松田 祐司*

Science, 331(6016), p.439 - 442, 2011/01

 被引用回数:197 パーセンタイル:98.08(Multidisciplinary Sciences)

The nature of the broken symmetry in the so-called "hidden order" phase transition in the heavyfermion compound URu$$_2$$Si$$_2$$ has posed a long-standing mystery. We report the emergence of an in-plane anisotropy of the magnetic susceptibility below the transition temperature, which breaks the four-fold rotational symmetry of the tetragonal URu$$_2$$Si$$_2$$. Our findings suggest that the hidden order phase is an electronic "nematic" phase, a translationally invariant metallic phase with spontaneous breaking of rotational symmetry.

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

A New method for separating the $$D$$$$_{3}$$ and $$C$$$$_{2v}$$ isomers of C$$_{78}$$

Han, A. H.*; 若原 孝次*; 前田 優*; 赤阪 健*; 藤塚 守*; 伊藤 攻*; 山本 和典; 加固 昌寛*; 小林 郁*; 永瀬 茂*

New Journal of Chemistry, 33(3), p.497 - 500, 2009/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:32.08(Chemistry, Multidisciplinary)

フラーレンC$$_{78}$$構造異性体を分離する新たな化学的方法が見つかった。C$$_{78}$$($$D$$$$_{3}$$)とC$$_{78}$$($$C$$$$_{2v}$$)の混合物に対してジシリランの光化学的環化付加反応を行うと、$$C$$$$_{2v}$$異性体の一付加体のみが得られる。もう一方の異性体C$$_{78}$$($$D$$$$_{3}$$)は、ジシリランとの一付加体を与えない。付加体でないC$$_{78}$$($$D$$$$_{3}$$)異性体と、C$$_{78}$$($$C$$$$_{2v}$$)異性体の一付加体は、高速液体クロマトグラフィー法で簡単に分離できる。さらに当該付加体に関して酸化的脱シリル化反応が簡単に行えるので、付加前のC$$_{78}$$($$C$$$$_{2v}$$)異性体を簡単に手にすることができる。この一連の「シリル化-酸化的脱シリル化」反応の流れにおいて、C$$_{78}$$($$D$$$$_{3}$$)とC$$_{78}$$($$C$$$$_{2v}$$)の分離と単離が化学的に達成されることがわかった。

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