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FCC hierarchical martensite transformation under dynamic impact in FeMnAlNiTi alloyLi, C.*; Fang, W.*; Yu, H. Y.*; Peng, T.*; Yao, Z. T.*; Liu, W. G.*; Zhang, X.*; 徐 平光; Yin, F.*
Materials Science & Engineering A, 892, p.146096_1 - 146096_11, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.04(Nanoscience & Nanotechnology)The quasi-static superelastic responses and hierarchical martensite transformation from body-centered cubic (BCC) to face-centered cubic (FCC) under dynamic impact in Fe
Mn
Al
Ni
Ti
alloys were investigated. Polycrystalline and oligocrystalline alloys were produced through solution heat treatment and cyclic heat treatment processes, respectively. The results show the volume fraction of residual martensite for oligocrystalline alloys is lower, which exhibits better superelastic responses compared with polycrystalline alloys. Dynamic impact tests indicate that, despite the weakening of the grain boundary strengthening effect, the ultimate strength of the oligocrystalline alloys closely matches that of the polycrystalline alloys under dynamic impact. The martensite transformation of the FeMnAlNiTi alloy is characterized as hierarchical under dynamic impact, and increasing strain rates and grain sizes can enhance the BCC FCC martensite transformation, resulting in higher martensite phase fractions for oligocrystalline alloys. The increase in ultimate strength is attributed to the dynamic Hall-Petch effect introduced by more martensite phase interfaces under dynamic impact.
MnGaメタ磁性形状記憶合金の開発伊東 達矢; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 貝沼 亮介*
物性研だより, 63(3), p.8 - 10, 2023/10
メタ磁性形状記憶合金は磁場により駆動することが出来る形状記憶合金であり、センサーやアクチュエーター等での応用が期待されている。しかし、これまでに開発されてきた合金系ではマルテンサイト変態に伴うエネルギーロスが大きいという問題点があった。近年、我々の研究グループではPd
MnGa合金において初めて相変態によるエネルギーロスの小さなメタ磁性形状記憶合金を発見した。本稿ではその内容を紹介する。
Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.
Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10
Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for 
-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.
大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.
Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07
被引用回数：12 パーセンタイル：87.73(Chemistry, Multidisciplinary)The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.
佐藤 久*; 澤田 淳; 高山 裕介
JAEA-Research 2020-012, 37 Pages, 2020/11
JAEA-Research-2020-012.pdf:2.66MB
JAEA-Research-2020-012-appendix(DVD-ROM).zip:468.23MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価において、亀裂の透水や物質移行に関するパラメータを設定する際には、実際の亀裂の透水特性や物質移行特性を十分に理解していることが重要である。亀裂の透水特性や物質移行特性は亀裂の間隙構造の影響を受ける。そのため、亀裂を対象に水理試験を実施するだけではなく、亀裂の間隙構造に基づいた亀裂の透水や物質移行特性の評価を行う必要がある。しかし、亀裂の間隙構造が亀裂の水理特性に与える影響を評価した例は限られている。その要因として、水理試験を実施した際の亀裂の間隙構造を保持した、亀裂開口部の3次元形状データを取得することが困難であることが挙げられる。そこで本研究では、亀裂の表面形状データから亀裂の3次元的な間隙構造を取得する技術を開発するとともに、その技術を用いた亀裂の3次元的な間隙構造データと水理試験結果のデータセットを取得することを目的とする。具体的には、実際の亀裂を型として作製した透明な亀裂のレプリカ試料を対象に、座標を厳密に設定して測定した亀裂表面形状データから亀裂の3次元的な間隙構造データを取得する手法を構築し、その適用を試みた。また、同試料を対象に透水試験や筆者らがこれまでに整備してきた光学的な測定手法を用いたトレーサー試験を実施し、亀裂の透水特性や物質移行特性を示すデータを取得した。取得した亀裂の3次元的な間隙構造データの妥当性を評価するために、他の異なる方法で得た開口幅の平均値と比較した。その結果、亀裂の間隙構造データから得られた開口幅は、互いに異なる複数の方法で得られた開口幅の平均値とほぼ一致したことから、本試験で得られたデータの妥当性が確認できた。
古田 裕繁*; 辻村 憲雄; 西出 朱美*; 工藤 伸一*; 三枝 新*
Radiation Protection Dosimetry, 189(3), p.371 - 383, 2020/05
被引用回数：4 パーセンタイル：45.45(Environmental Sciences)Estimation of cancer risk based on the organ-absorbed dose is underway for the Japanese Epidemiological Study on Low-Dose Radiation Effects (J-EPISODE). The reconstruction method for the organ-absorbed dose follows the approach adopted in the IARC 15-Country Collaborative Study, which examined the dosemeter response to photon exposure for the old film badge (FB) type, a multi-element FB and a thermoluminescence dosemeter. Until 2000, the dosemeters used in Japan were almost the same in the IARC study, so IARC study data could be used as they were. However, since 2000, the type of dosemeter has been replaced with active personal dosemeters (hereafter called electronic personal dosemeters), radio-photoluminescent glass dosemeters (Glass badge) and optically stimulated luminescence dosemeters (Luminess badge). Hence, it was necessary to collect these data again. A dosemeter response experiment was conducted using a device that irradiated an anthropomorphic phantom in the Japan Atomic Energy Agency calibration laboratories. The aim of the paper is to provide a conversion factor from reading in terms of 
(10) to air kerma for realistic conditions for further conversion from air kerma to organ-absorbed dose. The obtained dosemeter responses for the dosemeter types currently used in Japan were consistent with those in the IARC study. These data will be utilized for J-EPISODE in reconstructing the organ-absorbed dose.
Ahadi, A.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Ko, W.-S.*; Sun, Q. P.*; 土谷 浩一*
Acta Materialia, 165, p.109 - 117, 2019/02
被引用回数：52 パーセンタイル：95.19(Materials Science, Multidisciplinary)We report emergence of an unprecedented elastocaloric effect with a decrease of temperature, well below the temperature range of martensitic phase transformation, in a model nanocrystalline NiTi that preserves slim-hysteresis superelasticity at ultra-low temperatures. The new elastocaloric effect emerges at a temperature of about 90 K, exhibits an opposite sign than the conventional elastocaloric effect, and intensifies gradually with a decrease of temperature to 18 K. At 18 K, a large adiabatic temperature change of +3.4 K is measured upon rapid release of tensile stress. The measured adiabatic temperature change are larger and extend over a wider temperature span than the existing electrocaloric, piezocaloric, and barocaloric cryo-refrigeration materials.
Marsh, B. A.*; Day Goodacre, T.*; 角田 佑介*; Andreyev, A. N.; 他41名*
Nature Physics, 14(12), p.1163 - 1167, 2018/12
被引用回数：94 パーセンタイル：96.66(Physics, Multidisciplinary)In rare cases, the removal of a single proton (Z) or neutron (N) from an atomic nucleus leads to a dramatic shape change. These instances are crucial for understanding the components of the nuclear interactions that drive deformation. The mercuryisotopes (Z = 80) are a striking example: their close neighbours, the lead isotopes (Z = 82), are spherical and steadily shrink with decreasing N. The even-mass (A = N + Z) mercury isotopes follow this trend. The odd-mass mercury isotopes 
Hg, however, exhibit noticeably larger charge radii. Due to the experimental difficulties of probing extremely neutron-deficient systems, and the computational complexity of modelling such heavy nuclides, the microscopic origin of this unique shape staggering has remained unclear. Here, by applying resonance ionization spectroscopy, mass spectrometry and nuclear spectroscopy as far as 
Hg, we determine 
Hg as the shape-staggering endpoint. By combining our experimental measurements with Monte Carlo shell model calculations, we conclude that this phenomenon results from the interplay between monopole and quadrupole interactions driving a quantum phase transition, for which we identify the participating orbitals. Although shape staggering in the mercury isotopes is a unique and localized feature in the nuclear chart, it nicely illustrates the concurrence of single-particle and collective degrees of freedom at play in atomic nuclei.
早野 明; 板倉 賢一*
Journal of MMIJ, 133(4), p.76 - 86, 2017/04
大規模地下施設建設の坑道掘削時に行われる割れ目観察は、調査員の目視観察とクリノメーターを使用した割れ目方位の簡易計測といった従来からの手法に基づいている。そのため、調査の規模が大きいほどデータ品質の確保と調査員の安全確保が依然として課題である。計測対象物の三次元形状を表す点群を瞬時に取得できる三次元レーザスキャナ計測は、これらの課題解決に有効である。本研究では、レーザ計測の坑道壁面の割れ目観察への適用性を確認するために、坑道壁面の形状を表す点群から割れ目の方位やトレース長などの空間分布に関する情報を取得する方法を検討した。その手法は、坑道壁面形状を表す判読画像を用いた割れ目判読を基本としている。そして、その手法を掘削長50m程度の水平坑道に適用し、点群から取得できる割れ目データがどの程度従来手法に基づく割れ目データを再現しているのか確認した。その結果、調査員が目視観察により抽出した割れ目のうち8割強の割れ目が抽出され、割れ目方位も従来手法と比べて遜色ないことを確認した。点群から抽出できなかった割れ目のほとんどは、透水に寄与しないトレース長が短く密着性の良い割れ目であった。
辻村 憲雄; 吉田 忠義; 星 勝也; 百瀬 琢麿
JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.070008_1 - 070008_6, 2016/11
A study on the performance of the Panasonic ZP-1460 electronic personal dosemeter, the model used in the aftermath of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident in March 2011, was conducted under actual exposure situations likely encountered in the plant. The tests pertained to (1) the dose rate response over dose rates 
100 mSv/h and (2) the angular response on an anthropomorphic phantom exposed to the rotational and isotropic irradiation geometries. The test results confirmed that the dosemeter provides H
(10) as a reasonably close estimate of the effective dose for any exposure geometries. The dosemeter response data evaluated in this study can be utilized for converting dosemeter readings to the absorbed dose to any organs and tissues for epidemiologic purposes.
栗原 研一; 板垣 正文*; 宮田 良明; 中村 一男*; 浦野 創
プラズマ・核融合学会誌, 91(1), p.10 - 47, 2015/01
磁場閉じ込め方式におけるプラズマ位置形状の実時間制御及び平衡状態の診断は、MHD不安定性等によるプラズマの急激な変化に素早く対応し、適切な位置及び形状を維持した安全な運転やダイバータ部におけるストライクポイントの適切な制御、さらには電子サイクロトロン加熱等の共鳴位置を正確に定めるために非常に重要な課題である。コーシー条件面(CCS)を用いた境界積分方程式の解析解に基礎を置く解法(=「コーシー条件面法」。以降、CCS法と略す。)は、コイル電流、磁気センサー信号から直接位置形状を高速かつ高精度で導出する画期的な制御手法として注目を集めている。特に近年ではトカマクだけでなく、ヘリカル、逆転磁場ピンチ、球状トカマクでの応用例が示され、磁場閉じ込め核融合分野において幅広く応用されている。そこでまず、プラズマ位置形状同定の重要性とそのための逆問題としてのCCS法について、理論的背景、従来の方法との違い、利点について具体例を示しながら概説する。次に、各閉じ込め方式におけるプラズマ位置形状同定の応用例を紹介し、最後に、CCS法に関連するプラズマ位置形状同定における今後の課題を述べる。
佐藤 薫; 野口 宏; 江本 豊*; 古賀 佑彦*; 斎藤 公明
Radiation Protection Dosimetry, 123(3), p.337 - 344, 2007/02
被引用回数：39 パーセンタイル：91.43(Environmental Sciences)健康な日本人成人男性ボランティアのCT画像を利用して精密全身ボクセルファントム(以下、JMファントム)を開発した。JMファントムの特徴について、以前に原研で開発したボクセルMIRDファントム及び日本人成人男性ボクセルファントムとの比較を行った。JMファントムのボクセルサイズは、0.98
0.981mm
であり、線量評価にとって重要な臓器の形状等が精密に再現されている。また、JMファントムの臓器形状は、原研において以前開発した日本人成人ボクセルファントム(ボクセルサイズ:0.980.9810mm)と比較して、甲状腺や胃等の小さな、あるいは複雑な形状の臓器についてもリアリスティックに再現されていることを確認した。さらに、JMファントムの脳,腎臓,脾臓,膵臓,甲状腺及び膀胱における光子の自己吸収割合を評価し、他のファントムと比較した。その結果、臓器の重量,形状及び厚さは、光子の自己吸収割合の重要な決定要因の一つになることが示唆された。
松川 誠; 玉井 広史; 藤田 隆明; 木津 要; 櫻井 真治; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; 安藤 俊就; 三浦 友史
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.914 - 917, 2006/06
被引用回数：4 パーセンタイル：29.26(Engineering, Electrical & Electronic)本論文は、ITERと同様に発電実証炉への貢献を目指すトカマク国内重点化装置(NCT)のポロイダル磁場(PF)コイルの配置設計についてまとめたものである。核融合炉の電力売価は、建設費と核融合出力で決まり、核融合出力はプラズマの規格化ベータ値の約2乗に比例して増大する。このため、高ベータプラズマの実現が経済的な核融合実現の鍵であり、具体的には、理想MHD限界に近い高規格化ベータ値の達成が求められている。プラズマの断面形状パラメータS(=q95*Ip/a*Bt)は、限界ベータ値と相関があると考えられており、核融合炉の設計までに、これらの最適値を検証する必要がある。このため、NCTではアスペクト比やプラズマ断面形状制御性能でITERよりも広い運転領域をカバーすることを目標にしてPFコイルの配置設計を行った。結果的には、アスペクト比が2.6から3.4の領域を、プラズマの形状パラメータSはダブルヌル配位で最大7程度、シングルヌル配位で最大6程度を得ることができた。さらに小断面PFコイルを追加することでプラズマの四角度の制御性が改善できることも明らかにした。
菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.
Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03
被引用回数：13 パーセンタイル：41.76(Physics, Fluids & Plasmas)トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。
栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 細山 博己*; 米川 出; 鈴木 隆博; 及川 聡洋; 井手 俊介; JT-60チーム
Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.527 - 536, 2005/11
被引用回数：11 パーセンタイル：59.93(Nuclear Science & Technology)トカマク型核融合研究は、実験炉ITERを国際協力で製作する段階へと一歩踏み出そうとしている中で、JT-60を含む既存のトカマク装置は、さらなる先進的運転シナリオを求めて実験探究することが期待されている。そのようなシナリオをJT-60のプラズマ実験で検証するために、プラズマ平衡状態を把握する基本的な方法群を、ITERへの応用も視野にいれつつ開発して来ている。一部は既に完成しているが、以下の課題も残っている。すなわち、(1)実時間かつ高精度でプラズマ断面全体像を再構築する機能(プラズマ全電流や磁気軸なども含む)。(2)構造物に流れる渦電流も考慮する機能。(3)断面内のプラズマ電流分布も実時間で制度よく再構築する機能。(4)DT燃焼時には、プラズマ近傍には耐放射線性に優れたピックアップコイルセンサーを設置し信号積分して磁場に変換する。同時に遠方には耐放射線性に劣る絶対磁場計測センサーを配置し、遠方定常センサーで近傍センサー用積分器を時折補正することになるが、その補正演算機能。以上4項目である。シンポジウムでは、これらの方法をJT-60における実験結果やITER体系での計算とともに示す。また、それらの議論に基づき、ITERや核融合発電実証プラントにおけるプラズマ平衡制御の未来像についての予想を試みる。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 中島 憲宏; 井田 真人
日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集, p.561 - 562, 2005/11
原子力配管の熱伝対の応力集中を低減する最適な形状を検討するため、随伴変数法による形状最適化システムの基盤技術を開発した。状態方程式,随伴方程式,感度方程式,ラプラス方程式からなる随伴変数法を定式化し、記憶メモリを低減,配列のアクセスを高速化するためHPCMWによるファイル渡しによるデータ入出力,1次元圧縮行列のプログラミング技術を適用し、形状最適化プログラムを開発した。3次元円柱周りの形状最適化のメカニズムを明らかにし、円柱の体積一定の制約条件下で円柱に負荷する表面力を初期形状と比較して約24%低減した。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
計算工学講演会論文集, 10(2), p.629 - 632, 2005/05
体積一定の制約条件下で圧力抵抗が最低となる最適な形状を構築するため、随伴変数法を定式化し、最急降下法を用いてArmijoの基準に基づく直線探索法の並列化アルゴリズムを構築した。またITBLというグリッド・コンピューティング環境で並列分散処理機能を用いて、効率的に演算処理する方式を提案した。構造の特性,信頼性,コスト性が複雑に絡み合う評価関数,制約条件からなる高負荷の計算が要求されるラグランジュ関数の極値の探索方法を構築した。極値探索で生じる膨大な計算量を、不特定多数のスーパーコンピュータを用いて、ホスト間のデータ通信を削減し、最適な形状更新ベクトルの探索を並列分散処理することで、実時間の計算処理を可能とした。
八木澤 博; 新井 貴; 後藤 純孝*
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
臨界プラズマ試験装置(JT-60)の真空容器内にはプラズマによる容器壁の損傷を防ぐ目的から形状の異なる多数のプラズマ対向タイル(以下「タイル」と称す)が取付けられている。実験運転後のタイル表面には真空容器内の特にダイバータ部において数
mから数十m位の損耗箇所や堆積層の蓄積箇所のあることが各種分析から確認されている。この表面分析調査の一環として損耗・堆積層の分布状態を調査することを目的に特殊な溝加工を施したタイルを真空容器内に設置した。Phase1の報告では真空容器内に入れる前の段階でタイル表面の段差(差分)の測定方法と結果を紹介した。測定の最終的な目的は、実験運転後にプラズマに晒されたタイル表面の段差測定を実施し、実験運転前の差分データと比較することにより損耗・堆積層を明確にすることである。実験運転後のタイルはトリチウムで汚染されているため非管理区域に設置されているPhase1で使用した装置の利用はできず、さらに相当性能を有する測定装置は管理区域内に設置されていない。そのため新たに管理区域内専用の装置の開発が必要となった。今回、汚染したタイルを管理区域内の環境で効率よく測定でき、かつコストを抑えた粗さ測定装置(三次元測定器)の開発を行ったのでそのシステムの概要を報告する。
松川 誠; JT-60SC設計チーム
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1399 - 1404, 2004/06
被引用回数：4 パーセンタイル：28.63(Engineering, Electrical & Electronic)将来の核融合炉を魅力的なものとするためには、プラズマの定常高ベータ化研究や、低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性試験などを推進する必要がある。これらの観点に立って、我が国においてはトカマクでの核融合研究をJT-60装置において重点的に実施することが、文部科学省の科学技術・学術審議会で合意されている。平成14年度の装置設計案をベースに、プラズマ形状やダイバータ配位等についてより広い運転パラメータへ拡張できる装置としての柔軟性を確保するため、クライオスタットの形状を改善して、既存NBIタンクとの空間干渉が回避できる範囲でトロイダル磁場コイルのサイズを最大化した。これにより、オープンダイバータ配位においては、アスペクト比2.8を実現した。今回の最適化検討で特筆すべきことは、可能な限り高い電流密度で運転することで、超伝導線材の利用率を向上させることにより、使用する超伝導線材の総量をむしろ減少させたことである。講演では、本装置の超伝導マグネットシステムを中心にして、装置全体の設計最適化についても述べる。
松川 誠; 石田 真一; 逆井 章; 浦田 一宏*; 仙田 郁夫*; 栗田 源一; 玉井 広史; 櫻井 真治; 三浦 友史; 正木 圭; et al.
Fusion Engineering and Design, 66-68(1-4), p.703 - 708, 2003/09
被引用回数：2 パーセンタイル：19(Nuclear Science & Technology)本論文は、完全超伝導コイル化したJT-60装置(JT-60SC)における、プラズマ断面位置形状制御について述べるものである。基本的には、トロイダル磁場コイルの周辺に設置した超伝導ポロイダル磁場コイル(EFコイル)に低速なプラズマ断面形状位置制御を、また真空容器内に設置した常伝導コイルに高速な垂直・水平位置の制御を分担させるハイブリッド制御である。EFコイルの制御電圧は、いずれのコイルでも周回電圧で数V以下と非常に小さく、容器内コイルでさえ高々数10Vである。しかしながら、これにより十分な制御応答性の確保と電源容量の最小化が実現できることが、線形化グラッドシャフラノフ方程式を用いた数値シミュレーションにより示された。
