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論文

Large-eddy simulation of plume dispersion in the central district of Oklahoma City by coupling with a mesoscale meteorological simulation model and observation

中山 浩成; 竹見 哲也*; 吉田 敏哉

Atmosphere (Internet), 12(7), p.889_1 - 889_15, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Environmental Sciences)

局所域高分解能大気拡散モデルに気象シミュレーションデータ及び気象観測データを入力値として与え、2003年に米国オクラホマシティー市街地で行われた野外拡散実験を対象にした大気拡散計算をそれぞれ行い、入力条件の違いが拡散予測精度に及ぼす影響を調べた。前者では気象シミュレーションの3次元データを与え、後者では鉛直一次元の気象観測データを水平方向に一様性を仮定して、大気拡散モデルの入力条件として与えた。その結果、気象シミュレーションデータを入力条件とした場合、気象観測データを入力条件とした場合よりも再現性が良かった。ただし、後者の入力条件時における計算結果も、拡散予測精度に関する推奨値(実験値と計算値の比が0.5から2.0倍の範囲内にある割合)と同等の値を示した。以上により、気象シミュレーションデータに加え、定点観測された気象観測データをモデル入力条件とした拡散計算手法も有望であることが示された。

論文

Toward development of a framework for prediction system of local-scale atmospheric dispersion based on a coupling of LES-database and on-site meteorological observation

中山 浩成; 吉田 敏哉; 寺田 宏明; 門脇 正尚

Atmosphere (Internet), 12(7), p.899_1 - 899_16, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Environmental Sciences)

CLADS補助金事業「ガンマ線画像から大気中3次元核種分布及び放出量を逆解析する手法の開発」において、原子力機構の分担課題として実施する、大気拡散計算と放射線計測を融合して大気放出された放射性核種の濃度分布と放出量を推定する手法開発のために実施するものである。本研究では、福島第一原子力発電所の廃炉工程で発生しうる放射性物質の大気放出を想定した大気拡散予測の精度向上のために、原子力機構内にある建物を原子炉建屋と見なして、その周辺の気流の集中観測と簡易的な拡散実験を実施した。気流の集中観測としては、対象建物よりやや離れた所にドップラーライダーを設置して、上空の風速を3次元的に測定・取得した。また、建物屋根面に超音波風速計を設置して、建屋の影響で生じる非定常性の強い複雑な乱流の情報として、高周波変動風速も測定・取得した。簡易的な拡散実験としては、放射性物質の放出をミスト散布により模擬し、ミストの拡散の様子をビデオカメラで撮影した。次に、建物影響を考慮した詳細乱流計算によるデータベースと気象観測との結合による簡易拡散計算を行った。拡散シミュレーション結果とカメラ撮影したミスト拡散とを比較したところ、各時刻において良好に拡散挙動が再現できていることを確認した。これにより、本研究で提案したフレームワークの有効性を示すことができた。

論文

Spatial characteristics of turbulent organized structures within the roughness sublayer over idealized urban surface with obstacle-height variability

吉田 敏哉; 竹見 哲也*

Environmental Fluid Mechanics, 21(1), p.129 - 154, 2021/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Environmental Sciences)

本研究では、建物高さのばらつきが乱流組織構造の空間特性に及ぼす影響を調べた。そのために、高さのばらつきがない場合、中程度の場合、大きい場合の3ケースの建物群上乱流を対象としたLarge-eddy simulationを実行した。乱流組織構造の統計的特徴を調べるため、強い運動量輸送を伴う低速流および高速流の空間相関分布を算出した。これらの相関分布から組織構造の長さスケールを見積もったところ、高さのばらつきのない建物群では、建物高さ以下における組織構造の主流方向長さは鉛直方向に大きく変化することが分かった。一方、高さのばらつきを伴う建物群では、その主流方向長さはほぼ一定の値を示した。また、長さスケールから算出した水平方向のアスペクト比により、高さのばらつきを伴う建物群上の乱流組織構造は、高さ一定の場合に比べて、より等方的な形状を有することが分かった。

論文

Development of a combined LES/RANS model to predict atmospheric dispersion over urban areas

吉田 敏哉; 中山 浩成

日本計算工学会論文集(インターネット), 2020, p.20200013_1 - 20200013_9, 2020/07

都市域で放出された有害物質の拡散を迅速かつ正確に予測するため、large-eddy simulation (LES)モデルで事前計算した流れ場を用いて、Reynolds-averaged Navier-Stokesモデルにより拡散シミュレーションを行う結合モデルを提案した。まず、本モデルを簡易なストリートキャニオン内における物質拡散に適用した。その結合モデルの結果を風洞実験と比較し、乱流スカラーフラックスの経験パラメータを調整した。最適化したパラメータを使用した場合、結合モデルが予測した水平拡散分布はLESモデルの計算結果とよく一致することが分かった。続いて、結合モデルを実在都市上の物質拡散予測へ適用した。その結果、結合モデルは短い計算時間でLESモデルに近い計算精度を示すことができた。以上より、結合モデルは都市域にて危険物質が放出された際の即時評価に対し、有効なモデルになりうると考える。

論文

Bipartite magnetic parent phases in the iron oxypnictide superconductor

平石 雅俊*; 飯村 壮史*; 小嶋 健児*; 山浦 淳一*; 平賀 晴弘*; 池田 一貴*; Miao, P.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 宮崎 正範*; et al.

Nature Physics, 10(4), p.300 - 303, 2014/04

 被引用回数:94 パーセンタイル:96.4(Physics, Multidisciplinary)

High-temperature (high-$$T_{rm c}$$) superconductivity appears as a consequence of the carrier-doping of an undoped parent compound exhibiting antiferromagnetic order; thereby, ground-state properties of the parent compound are closely relevant to the superconducting state. On the basis of the concept, a spin-fluctuation has been addressed as an origin of pairing of the superconducting electrons in cuprates. Whereas, there is growing interest in the pairing mechanism such as an unconventional spin-fluctuation or an advanced orbital-fluctuation due to the characteristic multi-orbital system in iron-pnictides. Here, we report the discovery of an antiferromagnetic order as well as a unique structural transition in electron-overdoped LaFeAsO$$_{1-x}$$H$$_x$$ ($$x sim 0.5$$), whereby another parent phase was uncovered, albeit heavily doped. The unprecedented two-dome superconducting phases observed in this material can be interpreted as a consequence of the carrier-doping starting from the original at $$x sim 0$$ and advanced at $$x sim 0.5$$ parent phases toward the intermediate region. The bipartite parent phases with distinct physical properties in the second magnetic phase provide us with an interesting example to illustrate the intimate interplay among the magnetic interaction, structural change and orbital degree of freedom in iron-pnictides.

論文

Instrumental upgrades of the RIXS spectrometer at BL11XU at SPring-8

石井 賢司; Jarrige, I.*; 吉田 雅洋*; 池内 和彦*; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; 水木 純一郎

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 188, p.127 - 132, 2013/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:62.97(Spectroscopy)

Two recent instrumental upgrades of the inelastic X-ray scattering spectrometer installed at BL11XU at SPring-8 are reported. The first one is a multianalyzer system, where we can simultaneously use three crystal analyzers aligned perpendicularly to the scattering plane. In a test measurement of polycrystalline $$alpha$$-PtO$$_2$$, the inelastic spectra obtained with each respective analyzer showed a completely identical lineshape, and a slight difference ($$le$$ 10%) in intensity. The system enhances the experimental efficiency, and allows for simultaneous scan at three momenta for a single-crystal sample. The second development is a polarization analyzer for the scattered photons. A pyrolytic graphite (PG) crystal is placed in front of the detector and serves as a polarization-analyzer crystal, using the (006) reflection for the Cu $$K$$-edge. We succeeded to observe clear polarization dependence in the $$d$$-$$d$$ excitations of KCuF$$_3$$.

論文

Development of a hand-held fast neutron survey meter

吉田 忠義; 辻村 憲雄; 山野 俊也*

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.72 - 75, 2011/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.62(Environmental Sciences)

反跳陽子を測定するZnS(Ag)シンチレータを用いた中性子サーベイメータを開発した。プローブはコンパクトな大きさで携行性に優れ、重量は約2kgである。MOX燃料施設を模擬した減速中性子校正場を用いた性能試験とMOX燃料施設内の中性子スペクトルが既知の実際の作業場において、減速材を用いた従来の測定器との比較測定試験を行った。その結果、MOX燃料施設の作業場で満足な性能を示すことを確認した。本測定器によって、従来の測定器では難しかった、より細やかな中性子モニタリングが可能になると期待される。なお、本論文は、2010年5月に東京で開催された国際会議AOCRP-3(3rd Asian and Oceanic Congress on Radiation Protection)においてCD-ROMとして発表された後、Radiation Protection Dosimetry誌特集号として収録・発刊されたものである。

論文

Polarization-analyzed resonant inelastic X-ray scattering of the orbital excitations in KCuF$$_3$$

石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.

Physical Review B, 83(24), p.241101_1 - 241101_4, 2011/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:68.23(Materials Science, Multidisciplinary)

We report a Cu $$K$$-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of orbital excitations in KCuF$$_3$$. By performing the polarization analysis of the scattered photons, we disclose that the excitation between the $$e_g$$ orbitals and the excitations from $$t_{2g}$$ to $$e_g$$ exhibit distinct polarization dependence. The polarization dependence of the respective excitations is interpreted based on a phenomenological consideration of the symmetry of the RIXS process that yields a necessary condition for observing the excitations. In addition, we show that the orbital excitations are dispersionless within our experimental resolution.

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

Development of a hand-held fast neutron survey meter

吉田 忠義; 辻村 憲雄; 山野 俊也*

Proceedings of 3rd Asian and Oceanic Congress on Radiation Protection (AOCRP-3) (CD-ROM), 3 Pages, 2010/05

反跳陽子を測定するZnS(Ag)シンチレータを用いた中性子サーベイメータを開発した。プローブはコンパクトな大きさで携行性に優れ、重量は約2kgである。MOX燃料施設を模擬した減速中性子校正場を用いた性能試験と、MOX燃料施設内の中性子スペクトルが既知の実際の作業場において、減速材を用いた従来の測定器との比較測定試験を行った。その結果、MOX燃料施設の作業場で満足な性能を示すことを確認した。本測定器によって、従来の測定器では難しかった、より細やかな中性子モニタリングが可能になると期待される。

論文

The Design of the neutron total scattering spectrometer for hydrogenous materials at J-PARC-JSNS

鈴谷 賢太郎; 亀田 恭男*; 大友 季哉*; 吉田 亨次*; 伊藤 恵司*; 福永 俊晴*; 三沢 正勝*

Journal of Neutron Research, 13(1-3), p.123 - 128, 2005/03

J-PARCの大強度中性子源(JSNS)に設置すべき中性子散乱装置として、水素(軽水素)系物質専用全散乱装置を提案している。本稿では、この装置のデザイン,特性,概念設計結果を示し、また装置設計のための予備実験の結果を紹介して、この装置の有効性を立証する。本装置デザインの大きな特徴は、中性子飛行距離において、試料-検出器間の距離が相対的に非常に小さいことであり、この特徴は、従来の軽水素を含む物質を測定する際の困難(非弾性散乱効果)を大きく低減する。したがって、今後急速な需要が予想される生体関連物質,水素エネルギー材料などの軽水素含有物質の構造解析に極めて有用であると期待できる。

論文

軽量形中性子線量当量率サーベイメータの開発

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 山野 俊也*; 松原 昌平*

サイクル機構技報, (26), p.87 - 89, 2005/00

特徴的な減速材構造とその内部に配置した2個の熱中性子検出器からなる携帯性に優れる軽量の中性子線量当量率サーベイメータを開発した。

論文

Evaluation of energy responses for neutron dose-equivalent meters made in Japan

三枝 純; 吉澤 道夫; 谷村 嘉彦; 吉田 真; 山野 俊也*; 中岡 弘*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 516(1), p.193 - 202, 2004/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:64.14(Instruments & Instrumentation)

国産レムカウンタ3機種のエネルギーレスポンスを、熱中性子,15.2MeVまでの単色中性子,$$^{252}$$Cf等のRI中性子線源について、モンテカルロ計算と実測により評価した。レスポンスの方向依存性及び線量当量レスポンスについても評価を行った。計算では、レムカウンタを構成する比例計数管,減速材,吸収材を詳細に模擬することにより、実測によるレスポンスとよく一致する結果が得られた。また、比例計数計数管内の$$^{3}$$He充填気圧とエネルギーレスポンスとの関係について考察を行った。広いエネルギー範囲について得られたレスポンスの計算結果を用い、さまざまな中性子作業場においてこれらのレムカウンタを使用した際の、指示値と真の線量当量との差異についても検討を加えた。

口頭

反跳陽子検出式中性子線量当量率サーベイメータの開発

吉田 忠義; 辻村 憲雄; 山野 俊也*

no journal, , 

MOX燃料を取り扱うグローブボックスの表面や内部,放射性廃棄物ドラム缶の狭隘部などの中性子線量当量率が測定できる小形の中性子サーベイメータを開発している。検出器には$$gamma$$線感度を抑制する構造を持つ高速中性子測定用シンチレータEJ-410を用いており、グリップを含む検出部の寸法は幅6.3cm,高さ6.3cm,長さ23cm、重量は0.5kgであり、本体を含めた総重量は1.7kgである。中性子及び$$gamma$$線校正場を用いて、特性評価を行った。

口頭

共鳴非弾性X線散乱実験によるY1-xCaxVO$$_{3}$$の電荷励起の観測

池内 和彦; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; et al.

no journal, , 

本研究では、軌道励起としての一側面を持つYVO$$_3$$のMottギャップ励起を、共鳴非弾性X線散乱実験(RIXS)により調べた。実験は、BL11XU/SPring-8で行った。入射X線エネルギーをバナジウムのK吸収端似合わせ、RIXS測定を行い、励起強度の温度変化を測定したところ、特に温度150KのG-OO&Spin para相、90KのC-SO&G-OO相において、1.5-3.5eVの励起に強度の増加が観測された。この励起強度増大が、G-OO相の秩序変数的に振舞うことがわかった。一方、この電荷励起の運動量依存性をq=(001)方向に関して測定した結果、分散関係は見られなかった。

口頭

共鳴非弾性X線散乱におけるKCuF$$_3$$の軌道励起の偏光依存性

石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.

no journal, , 

近年、高輝度放射光光源を利用した数keV領域での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)による物質の電子励起の研究が行われるようになってきている。このエネルギー領域は3$$d$$遷移金属のK吸収端に対応しており、運動量分解能,元素選択性といった利点があることから、遷移金属酸化物などの強相関電子系物質の電子状態の理解に大きな貢献が期待できる。共鳴X線回折における偏光解析が秩序パラメーターの対称性を決定できるのと同様に、RIXSでの偏光依存性は励起の対称性と密接な関係があると考えられる。ひとたび励起の対称性と偏光依存性に関する選択則が確立すれば、モデルのパラメーター値によらずに励起の起源の議論が可能となる。最初の偏光依存性の研究対象としてKCuF$$_3$$$$dd$$励起を選び、銅のK吸収端でのRIXS実験を行った。KCuF$$_3$$$$dd$$励起には大きく分けて、$$t_{2g}$$軌道から$$e_g$$軌道に電子が遷移するものと、$$e_g$$軌道間で電子が遷移するものがある。測定の結果、この2つの$$dd$$励起の偏光依存性に顕著な違いが存在することを発見した。K吸収端でのRIXSでは、双極子遷移による吸収・発光にかかわる$$4p$$軌道の対称性がX線の偏光と直接関係しており、$$3d$$-$$4p$$軌道間のクーロン相互作用についての群論的考察を行ったところ、「$$3d$$-$$4p$$相互作用の対称性から$$dd$$励起が起こるための必要条件が得られる」ことがわかった。

口頭

X-ray Raman scattering experiment on the valence transition of EuPd$$_2$$Si$$_2$$

稲見 俊哉; 石井 賢司; Jarrige, I.; 吉田 雅洋; 光田 暁弘*

no journal, , 

X-ray absorption spectroscopy (XAS) is a powerful technique to investigate electronic structures of materials. In particular, using XAS in the soft X-ray regime, one can draw direct information on $$4f$$ orbitals of rare-earth compounds. A disadvantage of this technique, however, is the short penetration length of soft X-rays in solid materials and thus soft-XAS experiments under high pressure are unimaginable. X-ray Raman scattering (XRS) is an alternative method to acquire absorption spectra. This technique is truly bulk-sensitive and application to extreme conditions is relatively easy. We here report on a feasibility study of XRS applied to a mixed-valent f-electron system. We chose EuPd$$_2$$Si$$_2$$ that exhibits a sharp and large valence transition as a function of temperature as a test sample. The obtained XRS spectra showed a clear Eu $$4drightarrow4f$$ absorption feature at around $$Delta E$$=130 eV. The temperature dependence was small but definite.

口頭

小形軽量な速中性子線量当量率サーベイメータの開発

吉田 忠義; 辻村 憲雄; 山野 俊也*

no journal, , 

MOX燃料を取扱うグローブボックスの表面や内部,放射性廃棄物ドラム缶の狭隘部などの中性子線量当量率が測定できる小形で軽量な中性子サーベイメータを開発した。MOX燃料施設の作業場で観測した中性子スペクトル情報から、速中性子成分の線量寄与が支配的であることに着目し、検出器としてZnS(Ag)をベースとした速中性子測定用シンチレータEJ-410を用いることで小形化した。また、今までにMOX燃料からの$$^{241}$$Am$$gamma$$線に対する感度を抑えるため、検出器及び光電子増倍管の周囲にタングステン合金による遮蔽を施したものを製作したが、今回その構造を最適化し、さらなる軽量化をするべく改造した。グリップを含む検出部の寸法は幅6.3cm,高さ6.3cm,長さ23cm,重量は0.9kgであり、本体を含めた総重量は2.1kgである。

口頭

X-ray Raman scattering study on the valence transition of EuPd$$_2$$Si$$_2$$

稲見 俊哉; 石井 賢司; 吉田 雅洋; 光田 暁弘*; 田口 宗孝*; Shin, S.*

no journal, , 

X線吸収分光法(XAS)による、希土類のM吸収端やN吸収端での内殻励起スペクトルは、4f電子の価数や空間対称性,混成の程度などを検出できる有力な手法として知られている。しかしながら、軟X線を用いるこの手法は物質に対する侵入長が短いため、例えば、高圧下の実験等は不可能である。X線ラマン分光法はX線の非弾性過程を利用する手法で、X線吸収スペクトルを得る代替法として知られている。硬X線を用いるので、バルク敏感で極限環境の実現も比較的たやすく、近年、希土類やアクチノイド化合物の電子構造の研究に用いられ始めている。今回は、このX線ラマン散乱法の物性研究への適用可能性を確認するため、150K近傍で急峻でかつ大きな価数転移を示すEuPd$$_2$$Si$$_2$$を試料としてテスト実験を行い、エネルギー損失スペクトルに、130eV近傍にEuの$$4drightarrow4f$$遷移に対応する明瞭な構造を観測することに成功した。

口頭

X-ray Raman scattering study on the valence transition in EuPd$$_2$$Si$$_2$$

稲見 俊哉; 石井 賢司; Jarrige, I.*; 吉田 雅洋*; 光田 暁弘*

no journal, , 

ランタノイドの$$M$$吸収端や$$N$$吸収端でのX線吸収分光は、$$4f$$電子の価数や空間対称性、混成を研究するうえで有用な手法である。一方、この手法の欠点は軟X線の固体への侵入長が非常に短いことである。X線Raman散乱法(XRS)はX線吸収スペクトルを得るための代わりの方法である。高エネルギーの入射X線はそのエネルギーの一部をさまざまな励起に与えることができ、得られたエネルギー損失スペクトルは吸収スペクトルに対応する。高エネルギーX線の長い侵入長はこの手法をバルク敏感にしており、極限環境への適用も容易である。この手法は軽元素に長い間適用されてきたが、近年発見された大きな運動量遷移での鋭いプリエッジ構造により、XRSはランタノイドやアクチノイドといった重元素の電子構造の研究に有用な新しい手法として認識されるようになった。ここでは、このXRSの$$4f$$混合原子価状態への適用の可能性について研究した。試料としては、150Kで大きく鋭い価数転移を示すEuPd$$_2$$Si$$_2$$を用いた。得られたXRSスペクトルは明確なEuの$$4drightarrow 4f$$$$3drightarrow 4f$$吸収構造を示した。しかし、予想に反して、スペクトルの温度変化は全く観測されなかった。

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