Spin conversion reaction of spin-correlated -positronium and radical in liquids

平出 哲也

Proceedings of 8th Asia Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC 2020) (Internet), 2 Pages, 2020/04

絶縁材料中に入射された陽電子は、そのトラック末端で自らイオン化を起こし、過剰電子とラジカルが形成する。この過剰電子と入射陽電子がポジトロニウムを形成すると、ポジトロニウム中の電子とラジカル中の不対電子がスピン相関を持つことになる。このスピン相関を利用することで、ラジカルの超微細結合定数に依存した量子ビート現象がポジトロニウムとのスピン交換反応に現れ、また、スピン相関のあるラジカルとその他のラジカルをポジトロニウムをプローブとする反応で見分けることができる。水中ではOHラジカルの挙動を、室温イオン液体中ではカチオンラジカルの状態などについて研究を行うことができる。

Positronium in room temperature ionic liquids

平出 哲也

AIP Conference Proceedings 2182, p.030007_1 - 030007_5, 2019/12

https://doi.org/10.1063/1.5135830

室温イオン液体の利用は多くの分野で行われている。そのひとつは使用済み核燃料の再処理であり、室温イオン液体の放射線の影響に関する研究は重要である。過剰電子の反応のように速い過程を研究するためには、陽電子消滅法は重要な手法である。非常に早い時刻における反応を理解するために、陽電子消滅寿命-運動量相関(AMOC)測定を行い、ポジトロニウムが作るバブルの形成が室温イオン液体の中では非常に遅いことが分かってきた。また、室温イオン液体の融点付近において、ポジトロニウム形成直後にポジトロニウムが作るバブルに振動が見られることが明らかとなった。このことから、例えば、室温イオン液体中のポジトロニウム形成はピコ秒程度の速い反応であることが言える。このように従来の液相とは違うポジトロニウムが示すいろいろな現象について議論を行う。

Positronium bubble oscillation in room temperature ionic liquids; Temperature dependence

平出 哲也

Journal of Physics; Conference Series, 618(1), p.012004_1 - 012004_5, 2015/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/618/1/012004

ポジトロニウム(陽電子と電子の結合状態)は物質中で負の仕事関数を持つため、液体中ではサブナノサイズのバブルを形成する。バブルが形成される際に、その大きさが安定するまでに、バブルの大きさの変化や振動が起こると考えられる。陽電子消滅法は、対消滅線を検出することで行われる手法であるが、その時間分解能は100-200ピコ秒程度であり、通常短時間で起こる液体中のバブル形成過程は、計測された例がない。室温イオン液体中における陽電子消滅過程では不思議な現象が多く見られてきたが、最近、これらが、バブル形成に時間を要するためであることが明らかとなってきた。そこで、バブル形成時の振動などが計測できる可能性があり、実際に、バブルサイズに依存する、三重項ポジトロニウムの消滅率の振動として捕らえることに成功した。一方、この振動の周期や減衰は、サブナノスケールにおける動的粘弾性を示しており、室温イオン液体をはじめとする液体の新しい動的特性評価法となりえることを示しており、振動が温度依存することを示すことで、動的特性が反映されていることも確認した。

Radiation effects on yttria-stabilized ZrO single crystals with helium and Xenon ions at RT and 923K

北條 喜一; 北條 智博; 笹島 尚彦*; 白数 訓子; 山下 利之; 湊 和生; 古野 茂実*

AIP Conference Proceedings 680, p.647 - 652, 2003/00

https://doi.org/10.1063/1.1619799

岩石型燃料の母材として注目されている安定化ZrOの照射特性を調べた。核分裂片による照射損傷は、高エネルギー領域で生じる電子励起による損傷と低エネルギー領域で生じる核的衝突による損傷の二種類に大きく分けることができる。この中で、材料の損傷は、核的衝突によるはじき出しが主と考えられている。そこで、原研が開発して、低エネルギーイオン加速器付設高分解能電子顕微鏡を用いて、加速電圧35keVのHeイオンと60keV Xeイオンを室温から650Cに加熱した上記材料に照射し、各温度による損傷形態の違いを明らかにした。その結果、HeイオンとXeイオン照射どちらの照射においても、材料の非晶質化を観察することができず、対照射性が非常に高いことを明らかにした。また、各照射温度での重照射で、1~2nmのHe及びXeのバブルが生じることを明らかにした。また、1200Cの高温焼鈍において、Xeバルブは、大きく成長し数10nmに成長するがHeバブルはシュリンクし、数密度も減少することを電顕その場観察法を用いて明らかにすることができた。この結果安定化ZrOは、岩石型燃料の母材として照射特性上、非常に優れた材料であることがわかった。

Measurements of Apparent Diffusion Coefficients (Da)for Ca(I), Ni(II)and Se(IV) in Bentonite with Silica Sand

佐藤 治夫

JNC TN8400 99-060, 12 Pages, 1999/10

JNC-TN8400-99-060.pdf:0.55MB

ベントナイト中の見掛けの拡散係数(Da)に及ぼす珪砂混合の影響を評価するため、Na型ベントナイト(クニゲルV1)を対象として、Cs(Cs+), Ni(Ni2+), Se(SeO332-)のDaを乾燥密度1.8Mg・m-3、珪砂混合率30wt%、室温の条件にてin-diffusion法により測定した。Cs及びNiについては大気雰囲気下で、また、酸化還元電位に敏感なSeについてはAr雰囲気の低酸素条件(酸素濃度0.1ppm未満)で測定した。その結果、Cs及びSeのDaには珪砂混合の影響は認められず、得られたDaは、これまでに報告されている珪砂が混合されていない系での値と同程度であった。一方、Niについては、珪砂混合系でのDaは混合されていない系での値より2桁小さい値が得られた。これまでに報告されているNiのDaは安定同位体のトレーサを用いて測定されており、本研究で用いたNi濃度よりかなり高い濃度のトレーサが使用された。さらに、クニゲルV1の主要粘土鉱物であるNaモンモリロナイトに対するNiの分配係数(Kd)は、Ni濃度の増加に伴って小さくなることが報告されている。このことから、珪砂混合系でのベントナイト中のNiのDaが大きく減少したのは、間隙水中でのNi濃度の違いによる収着の違いによるものと考えられる。

Structure of 1-ethyl-3-methylimidazolium chloroaluminates; Neutron diffraction measurements and ab initio calculations

高橋 節子*; 鈴谷 賢太郎; 小原 真司*; 小浦 延幸*; L.A.Curtiss*; Saboungi, M. L.*

Zeitschrift fr Physikalische Chemie, 209, p.209 - 221, 1999/00

AlCl-1-エチル-3メチル-イミダゾリウムクラロイドは、室温型の溶融塩として大変有望な系であり、多くの研究がなされているが、構造に関しては大変複雑な系であるので研究が少なくよくわかっていない。そこで、本研究では、この系の46~67mol%融液について中性子回折によってその構造を調べた。また、回折結果を理解するために、融液中での存在が認められているAlCl,AlCl,EMIイオンについて非経験的分子軌道計算を行い、各イオンが独立の場合と陽陰イオン間の相互作用を取り入れた場合についてそれぞれのイオンの構造を調べた。その結果、中性子回折の結果は分子軌道計算による短範囲構造(イオンの構造)をよく反映しており、特にイオン間相互作用を取り入れた場合の構造がよく一致することが明らかになった。

In situ EELS and TEM observation of silicon carbide irradiated with helium ions at low temperature and successively annealed

北條 喜一; 古野 茂実; 櫛田 浩平; 大津 仁*; 古谷 吉男*; 出井 数彦*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 116, p.382 - 388, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(96)00075-4

イオン照射型・電界放射電子銃付電子顕微鏡付設透過電子エネルギー分光器を用いて、水素及びヘリウムイオンをSiCに連続照射し、その構造と電子状態の変化を観察、測定した。その結果、室温照射では損傷量が約1dpaで非晶質化し、プラズモン損失ピークが低エネルギー側(22.7eV19.5eV)にシフトすることを明らかにした。さらに、800C以上の試料温度で照射した場合は構造及び電子状態になんら変化がないことが明らかになった。

In-situ observation of damage evolution in SiC crystals during He and H dual-ion beam irradiation

北條 喜一; 古野 茂実; 櫛田 浩平; 大津 仁; 出井 数彦*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.583 - 587, 1992/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(09)80113-X

SiC結晶に水素とヘリウムを同時に又は連続的に照射し、材料の構造変化を連続的に観察した。イオン照射は、Heイオン;12kV、Hイオン;15kVとし、イオンの飛程を同一になるようにした。fluxは両方のイオン種とも110atoms/cm・sとした。Heイオンの照射量を同一にしたときのバブル成長を観察比較した結果、同時照射に比べて、連続照射の方がバブルの成長が著しいことを明らかにした。

ハステロイ-Xの熱サイクル時効効果

菊地 正彦; 渡辺 勝利; 近藤 達男

JAERI-M 82-052, 31 Pages, 1982/06

JAERI-M-82-052.pdf:3.6MB

多目的高温ガス炉の構造用材料として注目されているハステロイ-Xについて高温ガス炉運転サイクルを近似した熱サイクル時効時の組織変化にともなう機械的性質の変化を調べた。熱サイクル時効条件は頂部保持温度700C~1000Cとし、保持積算時効時間、最長1000時間、熱サイクル数最大125サイクルまで試験を行った。得られた一連の結果のうち、時効後の温室引張延性について注目すると、熱サイクル時効を与えた場合は、各温度波の最高値で恒温時効した場合に比較して組織変化が大きく、これにともなう延性変化も著しくなる傾向が認められた。すなわち、900Cまでの熱サイクル時効では恒温時効に比べて炭化物等の析出が促進され、これにともなって延性の低下が見られるのに対し、最高値を1000Cとした熱サイクル時効では恒温時材料をむしろ上まわる傾向を示した。

Present status of room temperature semiconductor detectors

阪井 英次

Proc.1981 INS Int.Symp.on Nuclear Radiation Detectors, p.159 - 177, 1981/00

1981年東大原子核研究所「放射線検出器」国際シンポジウムの招待講演(20分)の原稿である。GaAs,CdTe,HgI,ダイヤモンド検出器などの室温動作半導体検出器開発の現状をまとめた。