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論文

Non-reciprocal pumping of surface acoustic waves by spin wave resonance

山本 慧; Yu, W.*; Yu, T.*; Puebla, J.*; Xu, M.*; 前川 禎通*; Bauer, G.*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.113702_1 - 113702_5, 2020/11

We predict that surface acoustic waves are generated preferentially in one direction in a heterostructure of a thin magnetic film on a non-magnetic substrate. The non-reciprocity arises from magneto-elastic coupling and magneto-rotation coupling, the former being dominant for YIG/GGG heterostructures. For YIG films thinner than about 100 nm, the surface acoustic wave amplitude is nearly unidirectional at certain angles of the in-plane equilibrium magnetisation. We compute the full magnetic field dependence of the effect for a selected device.

論文

Development and application of a $$^3$$He neutron spin filter at J-PARC

奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10

We are developing a neutron polarizer with polarized $$^3$$He gas, referred to as a $$^3$$He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A $$^3$$He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several $$^3$$He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing $$^3$$He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A $$^3$$He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the $$^3$$He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of $$^3$$He spin filters at MLF of J-PARC are reported.

報告書

PASCAL信頼性向上ワーキンググループ活動報告; 平成28及び29年度

Li, Y.; 廣田 貴俊*; 板橋 遊*; 山本 真人*; 関東 康祐*; 鈴木 雅秀*; 宮本 裕平*

JAEA-Review 2020-011, 130 Pages, 2020/09

JAEA-Review-2020-011.pdf:9.31MB

日本原子力研究開発機構(以下「原子力機構」という。)では、原子炉圧力容器(Reactor Pressure Vessel、以下「RPV」という。)の構造健全性評価手法の高度化を目的として、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、複数の機関によりPASCALの機能確認を実施し、その確認過程や確認結果を取りまとめておくことにより、コードの信頼性を向上させることが不可欠である。こうした背景を踏まえ、原子力機構では開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上ワーキンググループを設立し、PASCALのソースコードレベルの確認を含む機能確認を行ってきた。本報は、PASCAL信頼性向上ワーキンググループの平成28及び29年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。

論文

Analysis of ion-irradiation induced lattice expansion and ferromagnetic state in CeO$$_{2}$$ by using Poisson distribution function

山本 優輝*; 石川 法人; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Quantum Beam Science (Internet), 4(3), p.26_1 - 26_13, 2020/09

CeO$$_{2}$$セラミックスに高エネルギーイオン(200MeV Xeイオン)照射を行うと格子膨張及び強磁性の変化が起きる。イオントラック損傷の寸法で記述できるポアッソン分布関数を利用すると、それらの変化の照射量依存性がうまく記述でき、容易に予測できるようになることを示した。具体的には、ポアッソン分布関数を利用すると、イオントラックの寸法が決定できること、また、高照射量領域でのイオントラックのオーバーラップ効果も直感的に理解できるようになる。また照射によって発現する強磁性のふるまいも、同じ枠組みで理解できるようになることを示し、物性変化に対しても応用可能である利点を提示した。

報告書

第37回ふげん廃止措置技術専門委員会資料集

中村 保之; 香田 有哉; 山本 耕輔; 副島 吾郎; 井口 幸弘

JAEA-Review 2020-002, 40 Pages, 2020/05

JAEA-Review-2020-002.pdf:8.78MB

新型転換炉原型炉ふげん(以下「ふげん」という。)は、廃止措置技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場及び福井県が目指すエネルギー研究開発拠点化計画における研究開発拠点として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、原子力機構内外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を設置している。本稿は、令和元年12月2日に開催した第37回ふげん廃止措置技術専門委員会において報告・審議を行った"廃止措置の状況"、"解体データ活用による解体工数等予測システムの整備"、"クリアランスの運用状況を踏まえた今後の対応"及び"原子炉本体からの試料採取実績及び今後の計画"について、資料集としてまとめたものである。

論文

Nuclear quantum effect for hydrogen adsorption on Pt(111)

Yan, L.*; 山本 良幸*; 志賀 基之; 杉野 修*

Physical Review B, 101(16), p.165414_1 - 165414_9, 2020/04

電気化学において関心の高い、白金(111)表面上の高被覆率水素に対して、第一原理経路積分分子動力学シミュレーションを行った。その結果、室温において、量子効果と多体効果がともに重要な役割を果たすことを見出した。完全被覆率の場合、水素原子は、その強い反発力のため、アトップサイトまたは面心立方サイトに存在する。これに対して、被覆率2/3の場合には、水素原子は非局在化して、面心立方サイトと最密六方サイトに共存する。この結果は、白金表面への水素の被覆率依存性に関する長年の論争を解決する手がかりとして、量子多体効果が大変重要であることを示している。

論文

The $$f$$-electron state of the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and the isostructural family

目時 直人; Aczel, A. A.*; 青木 大*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Griveau, J.-C.*; 萩原 正人*; Hong, T.*; 芳賀 芳範; 池内 和彦*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011123_1 - 011123_6, 2020/03

希土類(4$$f$$)やアクチノイド(5$$f$$)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体$$f$$電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPd$$_5$$Al$$_2$$と関連物質の$$f$$電子状態について述べる。

論文

Structural characterization and magnetic behavior of uranium compound U$$_2$$Pt$$_6$$Al$$_{15}$$

芳賀 芳範; 菅井 孝志*; 松本 裕司*; 山本 悦嗣

JPS Conference Proceedings (Internet), 29, p.013003_1 - 013003_5, 2020/02

Crystal structure and magnetic property of U$$_2$$Pt$$_6$$Al$$_{15}$$ is investigated. A single crystal X-ray diffraction experiment identified the hexagonal unit cell with a disordered structure in the uranium containing layer. A series of superstructure reflections were found. They are successfully indexed as ($$h$$/3 $$k$$/3 0), however, with a streak along the $$l$$ direction. A layered structure model containing honeycomb arrangement of uranium atoms is proposed. Preliminary magnetization measurements on a polycrystalline sample are also presented.

論文

Weak-coupling mean-field theory of magnetic properties of NiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$

野村 拓司*; 山本 裕史*; 吉井 賢資

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.024704_1 - 024704_10, 2020/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

三角格子上のスピン系の磁性は物性物理の分野で古くから取り扱われている。スピン間に反強磁性的相互作用が存在する場合は、フラストレーションにより複雑な磁気状態が発生すること等から、様々な系の性質が調べられている。本系では、このような系の一つであるNiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$の性質を平均場近似により調べた。バンド計算で求まった電子状態を基にしたHatree-Fock法により、中性子回折で観測されているインコメンシュレートなスピン秩序状態を再現することができた。Ni 3d電子間のクーロン相互作用は2eV程度と小さく、Niスピンの値もS=1.1ボーア磁子程度と小さいことから、弱相関系でありNi-Sの共有結合が強いことも判明した。スピン間の相関関数を求めたところ、中性子非弾性散乱の結果と矛盾しない結果も得られた。

論文

Measurement of the angular distribution of $$gamma$$-rays after neutron capture by $$^{139}$$La for a T-violation search

奥平 琢也; 清水 裕彦*; 北口 雅暁*; 広田 克也*; Haddock, C. C.*; 伊藤 維久也*; 山本 知樹*; 遠藤 駿典*; 石崎 貢平*; 佐藤 匠*; et al.

EPJ Web of Conferences, 219, p.09001_1 - 09001_6, 2019/12

原子核が熱外中性子を共鳴吸収する反応において、弱い相互作用起因のパリティ対称性の破れが核子間相互作用の最大10$$^{6}$$倍増幅される現象が観測されている。この反応では時間反転対称性の破れにも同様の増幅効果があることが理論的に予言されており、全く新しい手法で未知の時間反転対称性の破れを世界最高感度で探索できる可能性がある。しかし、その増幅率は全ての核種で未知であり、この手法がもつ可能性を具体的に議論できていなかった。本研究ではJ-PARC, MLF, BL04のGe検出器群を用いて、$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)反応の角度分布測定を行い、世界で初めて$$^{139}$$Laで時間反転対称性の破れの増幅率を求めることに成功した。この結果を用いて、実験に必要な測定時間を見積もると、偏極率40%のLa核偏極技術、偏極率70%, 79atm・cmの$$^3$$He Spin Filterを用意すれば、1.4日の測定で世界最高感度で時間反転対称性の破れ探索実験が可能であることが判明した。現在原子力機構では高性能な$$^3$$He Spin Filterの開発を行なっており、本発表では$$gamma$$線の角度分布測定の結果、及び共用ビームラインに適用するための$$^3$$He Spin Filterの開発の現状について発表する。

論文

Summary of temporal changes in air dose rates and radionuclide deposition densities in the 80 km zone over five years after the Fukushima Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 三上 智; 安藤 真樹; 松田 規宏; 木名瀬 栄; 津田 修一; 吉田 忠義; 佐藤 哲朗*; 関 暁之; 山本 英明*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 210, p.105878_1 - 105878_12, 2019/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:29.47(Environmental Sciences)

We summarized temporal changes in air dose rates and radionuclide deposition densities over five years in the 80 km zone based on large-scale environmental monitoring data obtained continuously after the Fukushima Nuclear Power Plant (NPP) accident. The air dose rates in environments associated with human lives decreased at a considerably faster rate than expected for radioactive decay. The average air dose rate originating from the radiocesium deposited in the 80 km zone was lower than that predicted from radioactive decay by a factor of 2-3 at five years after the accident. The causes of this rapid reduction were discussed quantitatively considering the characteristics of radiocesium migration in the environment.

論文

Simulations of beam loading compensation in a wideband accelerating cavity using a circuit simulator including a LLRF feedback control

田村 文彦; 山本 昌亘; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 島田 太平; 野村 昌弘; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 古澤 将司*

Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012189_1 - 012189_7, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では高加速電圧の発生のために金属磁性体空胴が採用されている。真空管アンプで駆動される空胴は広帯域であるため、周回周波数の整数倍の周波数成分の電圧がビームによって誘起される。その影響を相殺(ビームローディング補償)するために、真空管は複数の周波数成分を持つ電圧を発生させ、誘起電圧を打ち消す必要がある。真空管の動作およびビームローディング補償を解析するために、回路の解析に広く使われているLTspiceを用いた回路モデルを構築した。モデルは空胴, アンプ, ビーム電流, 低電力高周波(LLRF)電圧制御を含む。電圧制御はさまざまなデジタル回路を含んでおり、この発表ではLTspiceでのデジタルLLRF電圧制御の回路モデル実装の詳細について述べるとともに、ビーム試験での電圧波形との比較を行っている。シミュレーション結果は比較的よく実際の電圧波形を再現した。

論文

Development of the neutron polarizer for the T-violation search using compound nuclei

奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也; 清水 裕彦*; et al.

Proceedings of Science (Internet), 356, 5 Pages, 2019/12

共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子を活用するために、偏極中性子デバイスの一つである$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発を行なっている。$$^{3}$$Heスピンフィルターの性能評価の一つの手段に、基礎物理分野での応用・評価があり、基礎物理実験も活用している。現在の物質優勢宇宙を説明するためには時間反転対称性の破れが不可欠であり、世界中で時間反転対称性の破れの探索実験が行われている。その一つに偏極中性子と原子核を使用して対称性の破れを測定する方法があり、J-PARCの大強度中性子を用いた時間反転対称性の破れ探索が計画されている。本計画では1eV程度のエネルギーの高い中性子を偏極するための従来にない巨大な$$^{3}$$Heスピンフィルターを開発する必要があり、原子力機構にて開発が行われている$$^{3}$$Heスピンフィルターの性能評価の良い検証となる。現在、偏極率の精度の良い評価システムや$$^{3}$$Heスピンフィルター製作のための真空システムの構築を行い、熱外中性子偏極のための大型スピンフィルターの開発を継続している。本発表では$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発の現状について発表する。

論文

A $$Sigma p$$ scattering experiment at J-PARC and the analysis status

中田 祥之*; 長谷川 勝一; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 七村 拓野*; 成木 恵*; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023024_1 - 023024_5, 2019/11

J-PARC E40 aims to measure the differential cross sections of the $$Sigma^{pm}p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^-p to Lambda n$$ conversion. A clear peak of $$Sigma^-$$ was observed in a missing mass spectrum of the $$pi^-pto K^+X$$ reaction and recoil protons from the $$pi p$$ elastic scattering were successfully observed in the data taken in the summer 2018. The rest of data taking is coming in the spring 2019.

論文

First $$gamma$$-ray spectroscopy of an $$sd$$-shell hypernucleus, $$^{19}_{Lambda}$$F

Yang, S. B.*; 長谷川 勝一; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和*; 谷田 聖; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023015_1 - 023015_5, 2019/11

We performed a gamma-ray spectroscopy of $$({}_{Lambda}^{19}{rm F})$$ at J-PARC Hadron Experimental Facility in 2015. It is the first measurement of $$gamma$$ rays emitted from $$sd$$-shell hypernuclei. In this experiment, we determined the energy spacing between the ground state spin doublet, $$3/2^+$$ and $$1/2^+$$ states, as 316 keV. The excitation energies of $$5/2^+$$ and $$1/2^+$$ states are also determined to be 895 and 1266 keV, respectively. The energy spacing is found to be well reproduced by shell-model calculations which describe $$s$$- and $$p$$-shell $$Lambda$$ hypernuclei well. The results show that the present theories of the $$Lambda N$$ interaction describe not only the light hypernuclei but also a heavier hypernucleus.

論文

Study of $$Y^*$$ in nuclei through C$$(K^-, pi^+)X$$ spectrum at 1.8 GeV/$$c$$ in the J-PARC E05 experiment

本多 良太郎*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 市川 裕大; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023014_1 - 023014_4, 2019/11

We measured the $$(K^-,pi^+)$$ reaction spectra at 1.8 GeV/$$c$$ for the graphite and the polyethylene targets in the J-PARC E05 pilot experiment. By comparing the spectra for these two targets, it was found that $$Sigma^{*-}(1385)$$ in the $$^{11}$$B nucleus is quite broadened. Furthermore, we also compared broadness of $$Sigma^{*-}(1385)$$ with $$K^*(892)$$ obtained in the $$(K^-,p)$$ spectrum. $$Sigma^{*-}(1385)$$ seems to be much more broadened in nuclei than $$K^*(892)$$. We gave a possible interpretation, which is related to compositeness of decuplet baryons, for this situation.

論文

Search for excited state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ hypernucleus in the J-PARC E13 experiment

中川 真菜美*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和; 谷田 聖; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023005_1 - 023005_3, 2019/11

The $$Sigma N$$ interaction is not much studied than the $$Lambda N$$ interaction. To understand the $$Sigma N$$ interaction, we study $$Sigma$$ hypernuclei. As for the $$Sigma$$ hypernucleus, only the ground state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ has been observed. To obtain more information about the $$Sigma N$$ interaction, the excited state should be studied. Therefore, we measure the missing-mass of the $$^4$$He$$(K^-,pi^-)$$ reaction at $$p_{K^-} = 1.5$$ GeV/$$c$$ and $$theta_{rm Lab} =$$ 2-14$$^{circ}$$ at the J-PARC K1.8 beam line. The ground state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ is observed whereas a peak of the excited states is not observed. We also observe suppression of the $$Sigma$$ quasi-free process at smaller angles.

論文

Application of the forest shielding factor to the maximum-likelihood expectation maximization method for airborne radiation monitoring

佐々木 美雪; 眞田 幸尚; 山本 章夫*

Radiation Protection Dosimetry, 184(3-4), p.400 - 404, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線モニタリング(ARM)は、広範囲の放射線分布を把握するのに有効な手法である。ARM解析法の精度を向上させるために、逆問題解析の一種であるMaximum-Likelihood-Expectation-Maxisation (ML-EM)法の適用について検討している。ML-EM法による換算の精度は、検出器効率, 減衰率, 遮蔽係数などのパラメータに依存する。特に樹木による遮蔽係数の取得は、森林における放射性セシウムの評価において重要である。本研究では、無人ヘリコプターを用いた森林上空における実測データを用いて、ARMにおける森林の遮蔽係数評価を行った。

論文

Multiharmonic vector rf voltage control for wideband cavities driven by vacuum tube amplifiers in a rapid cycling synchrotron

田村 文彦; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 山本 昌亘; 大森 千広*; 野村 昌弘; 島田 太平; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 古澤 将司*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 22(9), p.092001_1 - 092001_22, 2019/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

ビーム誘起電流による影響の低減(ビームローディング補償)はJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)における大強度ビーム加速に最も重要な課題の一つである。RCSでは広帯域金属磁性体空胴が用いられており、ビームの誘起する電圧は周回周波数の整数倍の成分を含むことから、それら複数の周波数成分(マルチハーモニック)の誘起電圧を抑制するビームローディング補償が必要である。これまではビーム電流の測定から補償信号を生成するRFフィードフォワード法による補償が行われており、マルチハーモニックフィードフォワードシステムは1MWまでのビーム試験においてその役割を果たしてきた。しかしながら、大強度になるにつれて補償性能の低下が確認されていた。そこで、低電力高周波(LLRF)制御システムの更新にあたり、マルチハーモニックベクトル電圧制御によるフィードバック制御を採用することとした。フィードバック制御はゲインの変動についても安定性の範囲内で性能を発揮することが期待される。本論文では、システムの構成、調整方法、大強度ビーム試験の結果について報告する。設計パワーである1MW相当のビーム加速において、ビームローディングはよく補償されている。

論文

Novel universality class for the ferromagnetic transition in the low carrier concentration systems UTeS and USeS exhibiting large negative magnetoresistance

立岩 尚之; 芳賀 芳範; 酒井 宏典; 山本 悦嗣

Physical Review B, 100(6), p.064413_1 - 064413_7, 2019/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

少数キャリア系UTeS, USeSの強磁性転移温度近辺における磁化の臨界挙動について研究を行った。自発磁化等の温度依存から、各種臨界指数$$beta$$,$$gamma$$, $$delta$$を決定した。これらの強磁性状態は一軸磁気異方性が大きいことが特徴である。しかし、その臨界現象は三次元イジングのユニバーサリティクラスに属さないことが明らかになった。ウラン系強磁性超伝導物質UGe$$_2$$とURhGeでも類似の臨界指数が報告されている。本研究の結果、この新奇な臨界現象は系のキャリア数に依存せず出現することが明らかになった。

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