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Vauchy, R.; 廣岡 瞬; 渡部 雅; 加藤 正人
Scientific Reports (Internet), 13, p.2217_1 - 2217_8, 2023/02
Using the hard-sphere model with the existing tabulated values of ionic radii to calculate the lattice parameters of minerals does not always match experimental data. An adaptation of this crystallographic model is proposed by considering the cations and anions as hard and soft spheres, respectively. We demonstrate the relevance of this hybrid model with fluorite and antifluorite-structured systems.
秋吉 英治*; 門脇 正尚; 山下 陽介*; 長友 利晴*
Scientific Reports (Internet), 13, p.320_1 - 320_12, 2023/01
最新の化学-気候モデル(CCM)では、今後オゾン層破壊物質(ODS)が減少かつ温室効果ガス(GHG)が増加した場合、熱帯と南極を除くほとんどの地域でオゾン量が増加することが示されている。しかし、ODS濃度が1990年代半ばにピークを迎えたにもかかわらず、1990年代以降、約10年に1回の頻度で北極のオゾンが大きく減少した。この事象を理解するために、CCMを用いて、ODSとGHGの濃度を将来の予測値に基づいて設定した、24のシナリオ実験(各実験:500アンサンブルメンバー)を行った。北半球の中高緯度で低オゾン量の50アンサンブルメンバーでは、低温と強い西風帯状平均帯状風と関連して、ODS依存性が明確に示された。GHG濃度が高い場合でも、ODS濃度が1980-1985年の水準を上回った場合、北極の春のオゾン濃度が極端に低くなるアンサンブルがあった。したがって、北極の極渦が安定している場合には、オゾンの大幅な減少を避けるためにODS濃度を低減する必要がある。また、下位50位までの平均値は、21世紀末に向けた温室効果ガスの増加が北極のオゾン層破壊を悪化させないことを示している。
飯田 一樹*; 樹神 克明; 稲村 泰弘; 中村 充孝; Chang, L.-J.*; 社本 真一
Scientific Reports (Internet), 12, p.20663_1 - 20663_7, 2022/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)イルメナイトFeTiO
粉末サンプルのスピン励起を、飛行時間非弾性中性子散乱によって測定し、動的磁気ペア密度関数
を、動的磁気構造因子
からフーリエ変換によって初めて得ることに成功した。
宮川 鈴衣奈*; 上林 大介*; 中村 浩隆*; 橋田 昌樹*; Zen, H.*; 染川 智弘*; 松岡 健史*; 小倉 広之*; 寒河江 大輔*; 瀬戸 雄介*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12, p.20955_1 - 20955_8, 2022/12
大型放射光施設(SPring-8)にて原子力研究機構が有するビームラインBL22XUの応力イメージング装置を用いて、レーザー誘起周期構造(Laser-Induced Periodic Surface Structure: LIPSS)の結晶評価を行った。測定対象のLIPSSは、Ti:Sapphireレーザー(波長800nm)とMIR-FEL(中赤外自由電子レーザー:波長11.4
m)の2種の近・中赤外フェムト秒レーザーを用い、Si基板上に形成された。これらのレーザーは波長の違いの他、レーザーパルスの構造に違いがあり、その違いが形成されるLIPSSの構造に与える影響があることが分かった。放射光XRDにより、Ti:Sapphireレーザーによって形成されたLIPSSは、転位などの欠陥は発生せずに結晶性を維持するものの残留歪が存在することが判明した。一方、MIR-FELによって形成されたLIPSSは、残留歪はないものの転位などの欠陥が発生していることが分かった。これらの結果から、LIPSSを形成する光源レーザーの選択により、結晶状態の異なるLIPSSが得られることが分かった。これらの情報は、今後のLIPSSの機能的応用に向けた取り組みにおいて、有用な情報となりうる。
鈴土 知明; 海老原 健一; 都留 智仁; 森 英喜*
Scientific Reports (Internet), 12, p.19701_1 - 19701_10, 2022/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)体心立方(bcc)遷移金属である
-FeやWは、{110}面の表面エネルギーが最も低いにもかかわらず、{100}面に沿ってへき開割れが起きる。この奇妙な現象のメカニズムを解明するため、人工ニューラルネットワークの手法で作成した原子間ポテンシャルを用いて-Feの曲線のへき開き裂先端の大規模原子シミュレーションと直線のき裂先端の応力拡大係数解析を実施した。その結果、以下の新しい知見が得られた。{110}に沿ったへき開面のき裂先端から転位放出が観測され、そのことは{100}面が実際に起こるへき開面であることを示唆した。しかしながら、単純な直線状のき裂先端解析では、同じ結論は得られなかった。よって、機械的な強度を正しく予測するためには、高精度なポテンシャルを用いて、材料固有の複雑さを十分に捉えた原子論的なモデリングが必要であることが示唆された。本研究で採用した方法は、bcc遷移金属・合金のへき開問題に一般的に適用可能である。
谷内 淑恵*; 甲斐 健師; 松谷 悠佑; 平田 悠歩; 吉井 勇治*; 伊達 広行*
Scientific Reports (Internet), 12, p.16412_1 - 16412_8, 2022/09
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)近年、腫瘍を見ながら治療する磁場共鳴誘導放射線治療法(MRgRT)が開発され、その装置が医療施設へ導入され始めている。MRgRTにおいて、ローレンツ力は荷電粒子によるマクロな線量分布を変調することが知られているが、生体内におけるミクロな放射線飛跡構造や初期DNA損傷に対するローレンツ力の影響は未解明のままである。本研究では、PHITSを利用し、静磁場が印加された生体内の電子線飛跡構造を模擬し、その結果から生物学的効果の特徴を推定した。本研究により、腫瘍サイズのマクロな線量分布はローレンツ力に強く依存する一方、分子サイズのミクロなDNA損傷は、ローレンツ力の影響を受けない数10eV未満の二次電子がDNAの二本鎖切断に起因することを明らかにした。本研究から得られた新たな知見はMRgRTの発展に大きく寄与することが期待される。
山口 正剛; 都留 智仁; 板倉 充洋; 阿部 英司*
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.10886_1 - 10886_7, 2022/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)液体金属脆化は特定の固体金属-液体金属のペアにおいて顕著に発生することが知られているが、そのメカニズムは理解されていない。ここで我々は、第一原理計算とサーベイランス試験との比較から、粒界吸着エネルギーや格子溶解エネルギーがゼロ付近になるペアにおいて脆化が発生するという相関関係を発見した。一方で、亀裂先端における原子間結合切断に寄与する表面吸着エネルギーはすべてのペアにおいて大きいが、元素選択性とは相関しないことが分かった。これらの結果から、亀裂先端において結合切断に先立って原子の侵入が生じることが、液体金属脆化の元素選択性を決定している要因であることが示唆される。
小林 恵太; 奥村 雅彦; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Cooper, M. W. D.*
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.9808_1 - 9808_11, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：56.41(Multidisciplinary Sciences)核燃料の一つであるトリウム酸化物に対し、機械学習分子動力学法を用い、その高温物性を調査した。様々な交換汎関数により第一原理計算を実施し、ニューラルネットによりその結果を学習することにより機械学習力場を構築した。特にSCANと呼ばれる交換汎関数を用いた第一原理計算結果を学習することにより得られた機械学習力場は、ラムダ転移温度や融点を含め、比較可能な実験データの多くに対し高精度な結果を示した。
-ray analysis前田 亮; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 遠藤 駿典; 中村 詔司; 木村 敦
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.6287_1 - 6287_8, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：59.33(Multidisciplinary Sciences)A high-accuracy analytical method is broadly required to obtain reliable research results. Thus, prompt -ray analysis (PGA), one of the most accurate non-destructive analytical methods, has been employed in various fields. However, the measurement accuracy of PGA is also known to degrade in hydrogenous samples. The degradation is caused by variation in the measurement sensitivity (counts per milligram) following the change in neutron energy due to scattering with hydrogen nucleus. Number of scatterings is well known to depend on the hydrogen content in a sample. However, considering multiple scatterings, hydrogen density, which has not been taken into account as yet, may also lead to the accuracy degradation. In this research, the effect of the hydrogen density in PGA is investigated by evaluating the measurement sensitivity of samples with the same hydrogen content and different densities. The results showed that the measurement sensitivity varies by more than 30% depending on the hydrogen density even at the same hydrogen content. The variation is a particularly serious problem for PGA requiring a few percent accuracy in most cases. Additionally, although the variation is apparently observed in hydrogenous samples, the similar phenomenon can occur in other nuclides with a large scattering cross section; it may affect nuclear cross-section measurements using neutrons in such fields as astrophysics and nuclear energy.
蓬田 匠; 大内 和希; 岡 壽崇; 北辻 章浩; 駒 義和; 今野 勝弘*
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.7191_1 - 7191_10, 2022/05
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)福島第一原子力発電所2号機トーラス室滞留水に含まれる線放出核種の存在形態を、走査型電子顕微鏡X線検出(SEM-EDX)やアルファトラック法により分析した。SEM-EDXによる観察の結果、Uを主成分とするサブm
数mサイズの粒子を複数同定できた。これらの粒子はZrなどの燃料被覆管や構造材を構成する元素を含んでいる。また、同じ粒径フラクションの固形分に含まれるU同位体比(235/238)は、原子炉燃料のそれと一致した。このことから、U粒子は原子炉に由来し、これが微細化したものであることを示している。アルファトラック分析により同定した核種含有粒子は、粒径数10m~数100mのサイズであり、SEM-EDXの元素分析の結果、鉄を主成分としていた。核種の物質量は極わずかであることから、Pu, Am, Cm等が鉄粒子上に付着する形態であると考えられる。分析した滞留水中の固形分試料では、Uと他の核種の存在形態が異なる場合があることが明らかになった。
Lee, M.-S.*; 川崎 卓郎; 山下 享介*; Harjo, S.; Hyun, Y.-T.*; Jeong, Y.*; Jun, T.-S.*
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.3719_1 - 3719_10, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：56.41(Multidisciplinary Sciences)Titanium has a significant potential for the cryogenic industrial fields such as aerospace and liquefied gas storage and transportation due to its excellent low temperature properties. To develop and advance the technologies in cryogenic industries, it is required to fully understand the underlying deformation mechanisms of Ti under the extreme cryogenic environment. Here, we report a study of the lattice behaviour in grain families of Grade 2 CP-Ti during in-situ neutron diffraction test in tension at temperatures of 15-298 K. Combined with the neutron diffraction intensity analysis, EBSD measurements revealed that the twinning activity was more active at lower temperature, and the behaviour was complicated with decreasing temperature.
島田 亜佐子; 谷口 良徳; 垣内 一雄; 大平 早希; 飯田 芳久; 杉山 智之; 天谷 政樹; 丸山 結
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.2086_1 - 2086_11, 2022/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Multidisciplinary Sciences)2011年3月12日に福島第一原子力発電所の1号機のベントが行われ、1・2号機共用スタックから放射性ガスが放出された。本研究ではこのベントにより放出された放射性核種の情報を有していると考えられる、1・2号機共用スタック基部のドレンピットから採取したドレン水の放射化学分析を実施した。揮発性の
Iや
Cs, 
Csだけでなく、
Co, 
Sr, 
Sb, 1号機由来安定Moが検出された。1号機由来安定Moの量はCsの量よりもはるかに少ないことから、事故時の炉内状況ではCs
MoO
の生成は抑制されたと考えられる。また、2020年10月時点では、約90%のIがI
、約10%がIOで存在した。Csより多いIが観測されたことから、事故時に
IはCsIというよりも分子状のヨウ素として放出されたことが示唆された。2011年3月11日に減衰補正したCs/Cs放射能比は0.86で、2号機や3号機由来と考えられる放射能比より低いことが示された。
福井 呂満*; 嵯峨 涼*; 松谷 悠佑; 富田 和男*; 桑原 義和*; 大内 健太郎*; 佐藤 友昭*; 奥村 一彦*; 伊達 広行*; 福本 学*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.1056_1 - 1056_12, 2022/01
被引用回数：3 パーセンタイル：92.7(Multidisciplinary Sciences)一回当たり2Gyの線量を30日以上にわたり分割照射する放射線療法では、照射後に生存したがん細胞が放射線耐性を獲得し、予後不良を引き起こすことが知られる。この放射線耐性は、照射後に増加する癌幹細胞数に起因すると実験的に解釈されている。しかし、細胞実験による測定手法は、癌幹細胞に係る放射線応答(DNA損傷や細胞死発生メカニズム)の解明に限界があり、放射線へ耐性を獲得するメカニズムは未だ不明である。そこで、分割照射により樹立した放射線への耐性を持つ細胞を使用した従来のin vitro試験に加え、癌幹細胞数とそのDNA損傷応答を理論的に考慮して腫瘍生存率を予測可能する数理モデルであるintegrated microdosimetric-kinetic (IMK) modelを開発し、分割放射線療法後に腫瘍が獲得する放射線耐性のメカニズムを研究した。その結果、照射後に獲得される放射線耐性には、癌幹細胞含有率の増加に加えて、非癌幹細胞のDNA修復能力の向上が深く関与していることがわかった。これら2つの応答をIMK modelに考慮することで、獲得した放射線耐性が異なる様々な細胞株において、様々な照射条件下で発生する細胞死の実測値の再現に成功した。本成果により、放射線照射後の腫瘍が獲得する放射線耐性獲得メカニズムに関する正確な理解、これに基づく治療効果の予測技術の高精度化が期待される。
小川 達彦; 平田 悠歩; 松谷 悠佑; 甲斐 健師
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.24401_1 - 24401_10, 2021/12
被引用回数：5 パーセンタイル：69.76(Multidisciplinary Sciences)入射荷電粒子が二次電子を生じる過程を明示的に計算する飛跡構造解析計算は、放射線生物影響,材料照射効果,放射線検出などの研究にとって重要な技術であり、これまで多くの研究に応用されてきた。しかし、従来の飛跡構造解析計算は標的物質の誘電関数を基に行われており、水以外の誘電関数はあまりよく知られていない。そこで本研究では誘電関数を使うことなく、二次電子エネルギー分布の系統式と阻止能を基に飛跡構造解析計算を行う手法を考案した。これにより、誘電関数の測定値の有無にかかわらず、任意の物質で飛跡構造解析計算を実行することを可能とした。まずこの手法で、標準的な検証データである陽子の水中の飛程や、エネルギー付与の動径方向分布を計算したところ、従来のコードや実験値とよく一致した。そこで、従来のコードが扱えなかった生体等価ガスを例にとり、同ガス中でのlineal energyを本研究で開発した手法により計算したところ、これも実験値の分布をよく再現し、水として近似した場合とは明確な差がみられた。このモデルは原子力機構の放射線輸送計算コードであるPHITS Ver3.25以降に実装され、任意物質に適用できる世界初の汎用飛跡構造解析コードとしてユーザーに提供される予定である。
眞田 幸尚; 卜部 嘉*; 御園生 敏治; 尻引 武彦; 中西 貴宏; 渡辺 勇輔; 鶴田 忠彦
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.23175_1 - 23175_13, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：14.15(Multidisciplinary Sciences)2011年3月15日の福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故後、大量の揮発性放射性核種が大気と水圏に放出された。堆積物中の放射性セシウムのモニタリングは、環境中の放射性セシウムの挙動と影響を評価するために重要である。この研究では、FDNPP周辺の表層堆積物中の放射性セシウムの分布を、曳航式ガンマ線検出システムからの定期的な調査データを使用して放射性セシウムマップとして視覚化した。
青木 裕之; Liu, Y.*; 山下 貴志*
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.22711_1 - 22711_9, 2021/11
被引用回数：3 パーセンタイル：56.45(Multidisciplinary Sciences)Neutron reflectometry (NR) allows us to probe into the structure of the surfaces and interfaces of various materials such as soft matters and magnetic thin films with a contrast mechanism dependent on isotopic and magnetic states. The neutron beam flux is relatively low compared to that of other sources such as synchrotron radiation; therefore, there has been a strong limitation in the time-resolved measurement and further advanced experiments such as surface imaging. This study aims at the development of a methodology to enable the structural analysis by the NR data with a large statistical error acquired in a short measurement time. The neural network-based method predicts the true NR profile from the data with a 20-fold lower signal compared to that obtained under the conventional measurement condition. This indicates that the acquisition time in the NR measurement can be reduced by more than one order of magnitude. The current method will help achieve remarkable improvement in temporally and spatially resolved NR methods to gain further insight into the surface and interfaces of materials.
Al and LaPdAlDole
al, P.*; Cejpek, P.*; 筒井 智嗣*; 金子 耕士; Legut, D.*; Carva, K.*; Javorsk
, P.*
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.20878_1 - 20878_10, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)The interaction between phonons and 4f electrons, which is forming a new quantum state (quasi-bound state) beyond Born-Oppenheimer approximation, is very prominent and lattice dynamics plays here a key role. There is only a small number of compounds in which the experimental observation suggest such a scenario. One of these compounds is CePdAl. The inelastic X-ray scattering technique was used for mapping the phonon modes at X and Z points as well as in L and D directions, where the symmetry analysis of phonon modes was performed. The measured spectra are compared with the theoretical calculation, showing very good agreement. The results are discussed with respect to the magneto-elastic interaction. The phonon mode symmetry A1g was found to be unaffected by the interaction, which is in contrast to previous assumptions.
藤田 萌*; 佐藤 達彦; 斎藤 享*; 山敷 庸亮*
Scientific Reports (Internet), 11, p.17091_1 - 17091_9, 2021/09
被引用回数：3 パーセンタイル：32.26(Multidisciplinary Sciences)太陽高エネルギー粒子(SEP)による航空機乗務員被ばくは、放射線防護研究において重要なトピックである。そこで、我々は、5つの太陽フレアに対して太陽放射線被ばく警報システムWASAVIESで計算した4次元線量分布マップを元に8つの航路に対する被ばく線量及び線量率を計算した。そして、過去の太陽フレア発生頻度からその被ばく線量がしきい値を超える確率を計算し、その被ばく低減対策(高度低下及びフライトキャンセル)に掛かるコストを推定した。その結果、被ばく低減対策が必要となる太陽フレアの発生頻度は、線量及び線量率で規制した場合はそれぞれ47年及び17年に1回程度で、その発生確率とコストを乗じて推定した年間被ばく低減対策リスクは1航路1年間辺り最大で約1500米ドルであった。
藤原 秀紀*; 梅津 理恵*; 黒田 文彬*; 宮脇 淳*; 樫内 利幸*; 西本 幸平*; 永井 浩大*; 関山 明*; 入澤 明典*; 竹田 幸治; et al.
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.18654_1 - 18654_9, 2021/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)Band-gap engineering is one of the fundamental techniques in semiconductor technology. To fully utilize the spintronic material, it is essential to optimize the spin-dependent electronic structure in operando conditions by applying the magnetic and/or electric fields. Here we present a new spectroscopic technique to probe the spin-polarized electronic structures by using magnetic circular dichroism (MCD) in resonant inelastic soft X-ray scattering (RIXS) under an external magnetic field. Thanks to the spin-selective dipole-allowed transitions in the RIXS-MCD, we have successfully demonstrated the direct evidence of the perfectly spin-polarized electronic structures for the prototypical halfmetallic Heusller alloy, CoMnSi. The RIXS-MCD is a promising tool to probe the spin-dependent carriers and band-gap with element specific way induced in buried magnetic layers under operando conditions.
Nugraha, E. D.*; 細田 正洋*; Kusdiana*; Untara*; Mellawati, J.*; Nurokhim*; 玉熊 佑紀*; Ikram, A.*; Syaifudin, M.*; 山田 椋平; et al.
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.14578_1 - 14578_16, 2021/07
被引用回数：14 パーセンタイル：95.23(Multidisciplinary Sciences)マムジュは、インドネシアの中でも自然を保っている地域の一つであるが、自然放射線の被ばく量が比較的高い。本研究の目的は、高自然放射線地域としてのマムジュ地域全体の放射線量の特徴を明らかにし、一般市民や環境の放射線防護のための手段として、現存被ばくを評価することである。外部および内部の放射線被ばくに寄与するすべてのパラメータを測定し、クラスター・サンプリング・エリアによる横断的な調査方法を用いた。その結果、マムジュは年間の実効線量が17115mSv、平均32mSvの特異的な高自然放射線地域であることがわかった。生涯における累積の実効線量を計算すると、マムジュの住民は平均して2.2Svを受けていることになり、これは、がんや非がん性疾患のリスクが実証されている原爆被ばく者の平均線量をはるかに上回るものである。今回の研究結果は、慢性的な低線量率放射線被ばくに関連した健康影響の理解を深めるための新しい科学的データであり、今後の疫学研究の主要な情報として用いることができる。
