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電子系の超伝導の理解を目指して堀田 貴嗣
no journal, ,
米国ロスアラモス国立研究所におけるPuCoGa
の高温超伝導(転移温度18.5K)の発見を契機に、欧州超ウラン元素研究所や日本原子力研究開発機構において、ネプツニウムやプルトニウムなどの超ウラン元素を含む化合物の物性科学研究が急速に活性化している。今後、希土類化合物の局在的な
電子との対比において、遍歴電子系の示す特異な磁性及び超伝導機構の解明が重要な課題になると考えられる。特に、多極子自由度が存在するときの磁気秩序構造や、磁気揺らぎではなく多極子揺らぎが顕著になった場合の超伝導状態の理解が重要になる。それに対し本研究グループでは、
-結合描像を積極的に活用して、アクチノイド化合物の磁性や超伝導に対する微視的理論を展開している。まず、-結合描像に基づいて
電子の微視的モデルを構築し、関与する軌道を2つに限定してモデルを簡単化する。こうして得られた
モデルを揺らぎ交換近似法で解析した結果、軌道揺らぎによって制御される
-波超伝導の可能性を指摘した。そして、モデルではなく、=5/2の3軌道モデルに対して揺らぎ交換近似を適用し、多極子揺らぎの観点から電子系のエキゾチック超伝導の理解を目指している。本講演では、このような最近の研究の進展を紹介しながら、-結合描像に基づく
f電子系の磁性や超伝導の微視的研究の精神と意義を述べる。
三輪 幸夫
no journal, ,
軽水炉ではBWR又はPWRで腐食環境が酸化性又は還元性と異なるにもかかわらず、ステンレス鋼で(照射誘起)応力腐食割れが生じている。この点について、方位像顕微鏡を用いた粒界の耐食性の観点からのJAEAの研究結果を紹介し、耐食性劣化の小さい粒界でもき裂が進展することを明らかにした。次に、腐食環境や粒界耐食性の違いにもかかわらず粒界型応力腐食割れが生じていることから、応力の影響についての研究状況を紹介した。実機で生じている割れは開口が小さいことから、局所的な応力を測定する必要があると考え、JAEAで開発した方位像顕微鏡を用いミクロな塑性ひずみ(応力に相当)を測定する技術の紹介を行い、溶接継ぎ手のき裂のひずみ分布測定の結果を報告した。そして、粒界き裂先端には大きな塑性ひずみが加わることを明らかにし、局所的な塑性ひずみが応力腐食割れの重要な因子の1つである可能性を示唆した。一方、マクロな応力の影響についてJAEAが調べた研究成果についても紹介した。応力を与えて照射した試験片でも照射後の応力腐食割れ感受性には応力の影響は見られないこと、応力が負荷されることで照射硬化や粒界での耐食性劣化が抑制されることを明らかにした。後者の結果は先の結果の応力の重要性を補償する結果とは成り得ず、ミクロからマクロへのマルチスケールでの機構解明のための研究が重要であることを議論した。
杉本 誠; 喜多村 和憲; 濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 奥野 清
no journal, ,
ITERトロイダル磁場(TF)コイルの主要構成機器であるコイル巻線及びコイル構造物の調達準備として、巻線製作のスキームを具体化する検討を行っている。コイル巻線は、巻線後熱処理した導体をラジアル・プレートに収納し、これを積層し含浸する。これらのプロセスに必要な加工装置を検討した。さらに本プロセスの後、コイル巻線とコイル容器を一体化する工程で必要な加工装置と巻線支持治具の詳細検討を行い、巻線・コイル容器の一体化手法を具体化した。これら一連の巻線調達スキームを検討した結果、製作スケジュールや工場内レイアウトを明確にし、コイル調達準備として実施すべき試作項目を明らかにした。本件では、これらの成果を発表する。
杉本 誠; 喜多村 和憲; 奥野 清
no journal, ,
ITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達にあたり、加工方法や大型の加工装置を具体化する検討を行っている。TFコイルは、重量300トン,高さ14mの非円形Nb
Sn超伝導コイルであり、ITER工学R&Dで実証を行ったTFモデル・コイルに較べ約3倍の大きさを持つため、製作技術の一層のスケール・アップと調達方法の詳細検討が必要である。このためTFコイルの巻線調達仕様を明確にするとともに、コイル製作に必要な加工装置の具体化を行っている。これまで巻線機とカバー・プレート溶接機の概念設計とそれらの精度予測を行ってきた。この結果をさらに進展させ、巻線機とカバー・プレート溶接機の試作を行い、精度予測手法の実証を行う計画である。これらの検討結果と今後の巻線調達の準備計画を報告する。
瀬古 典明
no journal, ,
海洋,河川などに溶け込んでいる希少金属や環境排水中に溶存している有害金属を除去・回収することは資源の確保や環境保全の観点から重要なことである。これらの金属を回収する材料として高速処理が可能で高容量の吸着材の開発が要望されている。本講演では放射線グラフト重合技術を用いて作製した捕集材を帆立のウロからのカドミウムの除去や焼却炉の洗浄水からの鉛除去などへ適合させた例などを紹介する。
土谷 邦彦; 石塚 悦男; 河村 弘; 寺井 隆幸*; 田中 知*
no journal, ,
核融合炉ブランケットには、中性子を有効に利用し、トリチウム増殖比を向上させるために中性子増倍材料であるベリリウムが微小球形状(直径0.3
2mm)として充填される。この微小球の各種特性(物理・化学的特性,熱的特性,機械的特性,照射特性等)を把握することは、ブランケットを設計するうえで必要不可欠である。このため、ヘルツの公式を用いて、照射済Be微小球の接触応力を求め、微小球の圧潰特性を評価した。1軸の圧潰試験で得られた照射済Be微小球の圧潰荷重に対し、ヘルツの公式を適用して接触応力を求めた結果、本照射条件の範囲では、照射済Be微小球の破壊時の接触応力は約2000N/mm
と未照射Be微小球の接触応力と同程度であった。テストブランケットモジュールに充填したBe微小球の最大荷重は約20MPa(面荷重)であることから、本微小球の使用が可能であることが示唆された。
常松 俊秀
no journal, ,
ITER計画では、この6月にモスクワで開催された第2回6極閣僚級会合において、ITER本体施設のカダラシュへの設置が正式に決定された。サイトの決定により、ITERはその実現に向けて、新たな、そして大きな一歩を踏み出した。その後の9月には、日本,中国,欧州連合,韓国,ロシア連邦,米国の代表団がカダラッシュに集まり、ITER計画の実施に関する協定を完成させるための作業を再開することを目的に、政府間交渉を行った。本講演では、ITER計画に関するこれら最近の動向と将来の展望について紹介する。
Peterson, B. J.*; Alekseyev, A. G.*; 木島 滋; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; 三浦 幸俊
no journal, ,
粒子の閉じ込めは核融合炉の運転を考えるうえで重要な項目の一つである。粒子は燃料プラズマに対するエネルギー供給を行った後、ダイバータから安全に排気されなければならない。粒子の閉じ込めが悪い場合には、閉じた磁気面からさらにスクレイプオフ層の外側に飛び出した粒子が第一壁に局所的な損傷を与える可能性がある。したがって、損失粒子の測定は実験炉の安全性の観点からも重要な項目である。イメージング・ボロメータとエネルギー吸収用の多層膜を組合せた損失粒子計測法が提案されている。この論文では、LHD並びにJT-60Uで現在試験中のイメージング・ボロメータ,熱源としてレーザーを用いた較正法、並びにイオンビーム加速装置による多層膜エネルギー検出器の予備実験について報告する。なお、この研究の一部は科研費の支援(課題番号16560729と16082207)により実施されている。
小池 雅人; 寺内 正己*
no journal, ,
文部科学省からの受託研究として平成16年度より「ナノ計測・加工技術の実用化開発」事業を実施している。当該事業は、文部科学省が平成15年度より実施している「経済活性化のための研究開発プロジェクト(リーディング・プロジェクト)」の一環として先端産業を先導するナノ計測・加工技術について、実用化へ向けた研究開発を推進することを目的としている。このうち「ナノスケール電子状態分析技術の実用化開発」は軟X線分光装置を透過型電子顕微鏡で実用化する技術を開発し、物質機能発現のもととなる電子状態をナノ領域で高精度に解析する技術を実現し新規ナノ材料の開発にブレークスルーをもたらすコア技術の提供を目指している。この目的のため従来型分析透過型電子顕微鏡に搭載する高性能波長分散型分光器を開発した。新たに開発した分光器は(1)3枚の不等間隔溝回折格子,(2)背面照射型CCD検出器,(3)X線集光鏡からなっている。測定可能エネルギー範囲は60-1200eVである。分光器はJEM2010型の透過型電子顕微鏡に搭載し性能評価を行った結果、エネルギー分解(eV/CCDピクセルサイズ(13.5 ミクロン))はSiのL発光(約100eV)で0.04eV、SiのL発光(約100eV)で0.04eV、BのK発光(約180eV)で0.09eV、CuのL発光(約930eV)で0.65eVであった。これらの値は在来設計の分光器に比較して60-400eVのエネルギー範囲においてエネルギー分解能は2倍程度改善されている。
O
studied by polarized neutron techniques松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*
no journal, ,
CdCrOはスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr
モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル
(
)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。発表ではその原因について考察する。
山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 山口 憲司; 志村 憲一郎; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一
no journal, ,
同位体濃縮した
Siが薄膜として得られれば、通常のSi基板上などへの堆積の後、中性子照射することにより
Pに核変換し、ドーピング層として機能させることが可能となる。本研究ではこの手法開発を目指し、原料として供給されるSiF
を用いて高品質なSi薄膜作製を試みた。成膜は化学気相蒸着法(CVD)により、反応ガス(SiF+H
)をRFプラズマ(13MHz, 300W)中に流入させて行った。ガス流量比,反応時の圧力,基板温度等を制御しながら膜質の変化を解析した。反応式からはSiFに対し2倍量のHを加えればHFの生成によりFの除去が期待されるが、X線光電子分光法(XPS)を用いた組成分析の結果、ガス流量比H/SiFが24(反応圧0.1Torr)でも10at.%程度のFが膜中に残存することがわかった。これに対し、H/SiF=10以上,成膜温度400
C以上でほぼFを含まないSi膜が得られることを明らかにできた。
小池 雅人; 佐野 一雄*; 笹井 浩行*
no journal, ,
レーザープラズマ分光などで広く用いられている平面結像型斜入射球面回折格子分光器用のホログラフィック回折格子は格子溝間隔の変化量が大きすぎるため従来の球面波露光法では製作不可能で、機械刻線不等間隔溝回折格子のみしか製作できなかった。そこでわれわれは、露光光学系に設計上の自由度を与える球面鏡を挿入した非球面波露光法を採用することにより、平面結像型斜入射球面回折格子分光器用のラミナー型ホログラフィック回折格子(中心部格子定数:1200, 2400本/mm)をこれまでに製作している。本研究ではこのようにして製作した回折格子を母型(マスター)として、汎用性の高いレプリカ回折格子を製作した。発表では、軟X線平面結像型分光器用の回折格子において、従来からある機械刻線ブレーズ型レプリカ回折格子と今回開発したラミナー型ホログラフィック回折格子,ラミナー型レプリカ回折格子について行った輝線スペクトル用いた評価結果と、立命館大学SRセンターBL-11に設置されている「軟X線光学素子評価装置」で測定した回折効率の測定結果等について述べる。
土屋 勝彦; 木津 要; 安藤 俊就*; 高橋 弘行*; 松川 誠; 玉井 広史; 三浦 幸俊
no journal, ,
最近の定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)の設計においては、高ベータプラズマ制御に重要とされるプラズマ形状のパラメータをより広く振れるように、プラズマ平衡磁場コイルを7つに増加するなどの改良が施されている。本講演では、本装置における超伝導コイルの設計に関する現状について、詳細に報告する。特に、トロイダル磁場(TF)コイルに関しては、従来設計の応力変位解析によって蓄積した知見に基づき、構造の最適化を行った。この新たな構造について応力変位解析を行った結果、コイル支持構造物に関して、最大の電磁力を受けるプラズマ消滅時においても、「最大変位10mm以下,最大応力547MPa以下」という設計条件を満たすことを確認した。また、超伝導性能の劣化をもたらす、コイル巻線部に生じる応力や歪みについても上記と同じ電磁力荷重条件にて評価した結果、巻線部全体にわたって-0.03から+0.07%程度であった。この時、ウェッジ部における横圧縮力は、最大経験磁場において40MPa以下であった。これらの値は、想定しているTFコイル導体の運転電流値に対して影響を及ぼさない程度であることがわかった。以上の結果より、本装置のTFコイルについて十分な強度を持つ支持構造を得ることができたといえる。
伊藤 集通; 乙坂 重嘉; 川村 英之
no journal, ,
日本海における放射性核種の存在量の把握と、これらの移行過程及び海水等の循環過程の解明を目的として、日本海の日本とロシアの排他的経済水域内での調査研究を1997-2002年の期間に行った。その結果として、海水中,海底土中の人工放射性核種の濃度レベル及び分布、並びに移行に関して個別に報告を行ってきたが、今回は、日本海における人工放射性核種の全存在量について報告する。溶存態核種に分類される
Sr及び
Csの全存在量は、それぞれ、5502900Bq/m, 6804400Bq/mの範囲にあった。全存在量の測点間の差は、基本的には各測点の水深の違いに依存しており、海域の違いによる目立った差は見られなかった。海水中と海底土中での存在量の比を見ると、多くの測点で全存在量の99%以上を海水中の存在量が占めていたが、大和海盆の縁辺部では海底土中の存在量の寄与が、Srで約19%、Csで約327%と比較的大きくなっていた。一方、粒子親和性の強い
Puでは、全存在量は、37136Bq/mで、基本的には測点の水深に依存するものの、大和海盆内でのばらつきが大きく、とくに、Sr及びCsで海底土中の存在量の比率が大きくなっていた大和海盆縁辺部の測点では、海底土中の存在量が全体の50%を越え、最大では93%に達する結果を得た。
中島 憲宏
no journal, ,
高性能計算機基盤技術を用いた原子力分野のシミュレーション技術の研究開発、並びにITBLの利用計画を推進しており、今般の国際会議において、その成果であるグリッド技術とシミュレーション技術の最新成果を展示し、国際的に日本原子力研究開発機構の技術を情報発信する。出張者は、ITBLでのシミュレーション技術について、展示とデモンストレーションの説明を行う。また、解析技術競争大会(Analytic Challenge Award)においてプレゼンテーションを行う。
礒野 高明; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 濱田 一弥; 名原 啓博; 奥野 清
no journal, ,
TFコイル用導体の調達準備として、Nb
Snの量産試作,撚線試作及びジャケット試作を実施したので、その結果を報告する。工学設計活動として開発したモデル・コイルの試験結果及び製造技術の進展を反映した新しい技術仕様を満たすNbSn素線の量産試作を国内4社と実施した。この結果、ブロンズ法,内部拡散法とも新しい仕様を満たす素線が製作でき、調達準備が進展した。TFコイル用撚線の製造性の実証のため、硬銅線を用いて撚線を試作した。撚線の難易度が上がり、最初の試作では目標外径41.1mmが達成できなかった。このため、国際チームと協議のうえ、撚り構成を見直し、撚りの順番を入れ替えて最終撚りを5本とした撚線を試作した結果、目標外径を達成し、TFコイル用撚線を製作できる見通しを得た。ジャケット試作では、単長14mのシームレス管を試作し、所定寸法公差を満たすことができた。今後は、素線の詳細特性の評価と導体評価を行う予定である。
永井 晴康; 小林 卓也; 都築 克紀; Kim, K.
no journal, ,
大気,海洋,波浪,陸面及び水文モデルを結合した環境予測モデルシステムの開発を行っている。本結合モデルシステムでは、多数のモデルを独立したまま並行計算し、モデルカップリングプログラム(モデルカップラー)が、各モデルの計算制御,同期及びモデル間相互作用のためのデータ交換をMPIにより行うことでモデルを一体化したのと同等な結合状態を実現することができる。現在、文部科学省の「人・自然・地球共生プロジェクト」の課題「広域水循環予測及び対策技術の高度化」の一環として、本結合モデルシステムの性能評価及び砂漠緑化対策の検討に適用する研究をサウジアラビアの紅海沿岸地域を対象として実施している。
礒野 高明; 名原 啓博; 布谷 嘉彦; 奥野 清
no journal, ,
高温のプラズマを効率よく閉じ込めることができる核融合発電炉を実現するためには、20T級の強磁場を発生することが有効である。このための超伝導材料として、高温超伝導体であるBi-2212が有力な候補材料である。その臨界電流性能は20Tの磁場中で1000A/mm
以上であり、強磁場の発生に十分な特性を持っている。しかし、製法上銀が必要であり、銀は貴金属であることと、使用後は放射性廃棄物として取り扱われることから、線材中の銀の割合を減らすことが重要である。従来、線材中の超伝導体に対する銀の比率(銀比)は3程度であり、通常2回行われるシングル線製作後のマルチ工程を1回とすることで、銀比1.3まで減らすことに成功した。この線材の超伝導体あたりの臨界電流密度は従来の70%ではあるが、銀比が少ないことから線材あたりにすると15%の向上となる。このため、この線材を用いることで超伝導導体の性能としても向上が期待できる。
永石 隆二; 有阪 真; 木村 貴海; 北辻 章浩
no journal, ,
イオン性液体IL中でのEu(III)イオンの配位状態とその物理化学的挙動を解明するため、負イオン(bis(trifluoromethanesulfonyl)imide=tfsi)と正イオン(イミダゾリウムまたはアンモニウム)を含む疎水性IL中で、Eu(III)の分光及び電気化学特性を水分量の関数として調べた。分光学的研究では、発光寿命から決定したEu(III)の内圏水和数の増加とともに、Eu(III)の配位子場の非対称性を示す発光スペクトルのピーク強度比が減少した。水和数9の場合Eu(III)がIL中で水和イオンのような分光特性を示すこと,水和数9未満でtfsiイオンがEu(III)への内圏配位と励起Eu(III)の消光に関与することを明らかにした。電気化学的研究では、Eu(III)/(II)の酸化波または還元波を測定し、水溶液での結果と比較して、ピーク電位の正側へのシフトとピーク電流の減少をIL中で確認した。これらは、Eu(II)が水溶液中に比べ安定に存在できること,IL中でのEuの動きがILのイオン対により阻害されることを示す。