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報告書

S波スプリッティング解析を用いたスラブ起源流体の移行経路推定の試み

平塚 晋也; 浅森 浩一; 雑賀 敦

JAEA-Research 2022-002, 38 Pages, 2022/06

JAEA-Research-2022-002.pdf:4.49MB

日本列島の下に沈み込むスラブから脱水して上昇してくる深部流体は、高温かつ炭酸化学種に富むなどの特徴を有することから、その特徴や分布、地表への移行経路を把握することは高レベル放射性廃棄物の地層処分における調査・評価においても重要である。これらスラブ起源流体の移行経路としては、クラックが高密度に分布する領域が考えられ、こうした領域は周囲に比べてより強い地震波速度の異方性を示すと予想される。異方性媒質に入射したS波は、振動する方向によって異なる速度で伝播するS波偏向異方性を示すため、互いに直交する方向に振動し、異なる速度で伝播する2つの波に分裂するS波スプリッティング現象が生じる。本報告書では、まず、S波スプリッティング解析の原理について詳しく説明する。次に、和歌山県田辺市本宮町周辺を事例対象として、S波スプリッティング解析を行った結果を示す。最後に、先行研究による温泉水及び遊離ガス中に含まれるヘリウム同位体比($$^{3}$$He/$$^{4}$$He)の分布や、本宮地域を横断する測線に沿って行われた二次元比抵抗構造解析の結果との比較に基づき、スラブ起源流体の移行経路の推定を試みた。検討の結果、温泉水及び遊離ガス中に含まれるヘリウム同位体比($$^{3}$$He/$$^{4}$$He)が高く、スラブ起源流体が上昇してきている可能性が高いとみなされる場合は、2つの波に分裂したS波の到達時間差(dt)も大きな値を示す傾向にあることが明らかとなった。また、二次元比抵抗構造解析の結果との比較によれば、高比抵抗領域においては、dtは小さい値を示す。それに対し、低比抵抗領域においては、dtは大きな値を示しており、本宮地域に対してスラブ起源流体は西側の深部から上昇してくるとする先行研究による解釈と調和的であることが分かった。

論文

Spin-orbit-induced Ising ferromagnetism at a van der Waals interface

松岡 秀樹*; Barnes, S. E.*; 家田 淳一; 前川 禎通; Bahramy, M. S.*; Saika, B. K.*; 竹田 幸治; 和達 大樹*; Wang, Y.*; 吉田 訓*; et al.

Nano Letters, 21(4), p.1807 - 1814, 2021/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:72.02(Chemistry, Multidisciplinary)

Magnetocrystalline anisotropy, a key ingredient for establishing long-range order in a magnetic material down to the two-dimensional (2D) limit, is generally associated with spin-orbit interaction (SOI) involving a finite orbital angular momentum. Here we report strong out-of-plane magnetic anisotropy without orbital angular momentum, emerging at the interface between two different van der Waals (vdW) materials, an archetypal metallic vdW material NbSe$$_{2}$$ possessing Zeeman-type SOI and an isotropic vdW ferromagnet V$${}_5$$Se$${}_8$$. We found that the Zeeman SOI in NbSe$$_{2}$$ induces robust out-of-plane magnetic anisotropy in V$$_{5}$$Se$$_{8}$$ down to the 2D limit with a more than 2-fold enhancement of the transition temperature. We propose a simple model that takes into account the energy gain in NbSe$$_{2}$$ in contact with a ferromagnet, which naturally explains our observations. Our results demonstrate a conceptually new magnetic proximity effect at the vdW interface, expanding the horizons of emergent phenomena achievable in vdW heterostructures.

論文

表面波計測による花崗岩の音響異方性評価に関する研究

岡野 蒼*; 木本 和志*; 松井 裕哉

第15回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), p.633 - 636, 2021/01

花崗岩がマイクロクラックの配向のために音響異方性を示すこと、そのため、音響異方性の測定結果からマイクロクラックの配向性や密度を非破壊的に評価できる可能性があることはよく知られている。従来の岩石コア弾性波試験は、弾性波透過試験により音響異方性の評価が行われてきたが、この方法は現場計測や不整形な供試体への適用が難しい。そこで本研究では、表面波を使った花崗岩の音響異方性評価を試みた。具体的には、円柱状の花崗岩供試体端面に設置した超音波探触子で、供試体直径方向に伝播する表面波を励起させる。この方法により、送信方向を一定の角度で段階的に変化させたときの表面波振幅や速度、周波数の変化を見ることで、音響異方性の程度を調べた。その結果、マイクロクラックによる見かけの剛性変化に起因すると考えられる音響異方性が、表面波を計測することによって検出できることが示された。

論文

Quasi-one-dimensional magnetic interactions and conduction electrons in EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ with the characteristic hexagonal structure

松田 進弥*; 太田 譲二*; 仲井間 憲李*; 伊覇 航*; 郷地 順*; 上床 美也*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 本多 史憲*; 青木 大*; et al.

Philosophical Magazine, 100(10), p.1244 - 1257, 2020/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:45.37(Materials Science, Multidisciplinary)

Single crystal samples of EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ have been successfully prepared. Using those samples, magnetic and electronic anisotropy has been clarified. Magnetic moment in the ferromagnetic state points to the hexagonal $$c$$-axis for both compounds. Electronic anisotropy was found in both electrical resistivity and Fermi surface topology. These anisotropic characteristics are accounted for by the unique hexagonal structure.

論文

Intergranular strains of plastically deformed austenitic stainless steel

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 10(4), p.9 - 17, 2019/02

弾性異方性をもつ材料中では、塑性変形が発生した際に結晶間に応力差が生じており、これが材料破壊に深くかかわっていることが知られている。本研究では、高エネルギー放射光回折法を用いて、塑性変形させた材料中の荷重方向の残留応力を結晶方位ごとに調べた。その結果、残留応力はX線的弾性定数(回折面ごとに求められるヤング率)が高い指数では引張残留応力、低い指数では圧縮残留応力が発生していることがわかった。この結果は、材料強度を向上させる際、集合組織のように結晶方位を制御する技術に役立つと考えている。

論文

Mechanical property evaluation method for graphite materials by ultrasonic wave propagation in porous body

柴田 大受; 石原 正博

Proceedings of International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM '03) (CD-ROM), 5 Pages, 2003/09

酸化損傷は黒鉛材料の巨視的な特性を悪化させる一つの要因として考えられている。特に高温ガス炉への応用においては、黒鉛内部の酸化劣化状態を予測し、ヤング率等の機械的特性を把握することが重要である。そこで、内部酸化状態及びこれに起因するヤング率等の評価のための基礎的な検討を行い、超音波伝播特性を考慮した新たな評価モデルを提案した。提案モデルは結晶粒の方向依存や気孔形状等を確率論的に取り扱うものである。本モデルからは超音波の波高値,減衰特性等とともに音速が得られる。そこで、超音波の音速からヤング率を評価し、実測値との比較検討を行いモデルの妥当性について検討したところ、微粒等方性黒鉛及び粗粒異方性黒鉛についてヤング率の気孔率依存性が実測値と予測値でよく一致した。すなわち、本モデルが黒鉛材料に適用性できることが明らかとなった。

論文

Alignment caused by photoionization and in radiative electron capture into excited states of hydrogenic high-Z ions

J.Eichler*; 市原 晃; 白井 稔三

Physical Review A, 58(3), p.2128 - 2135, 1998/09

 被引用回数:34 パーセンタイル:82.24(Optics)

光イオン化反応及び水素原子型高Zイオンの励起状態上への輻射電子捕獲反応に対する断面積を、光子の波動関数を多重極展開して定式化した。さらに、高Zイオンの励起状態上に捕獲された電子は最終的に基底状態へ落ちていくが、その時放出される光子の角度分布に関する異方性の係数及び電子整列の係数を、先に求めた断面積の公式を利用して定式化した。そして異方性係数の、Z及び電子の入射エネルギーに対する依存性を、数値計算により見積もった。

論文

Strong alignment observed for the time-reversed photoionization process studied in relativistic collisions with bare uranium ions

T.Stoehlker*; J.Eichler*; 市原 晃; 白井 稔三; R.W.Dunford*; T.Ludziejewski*; P.Rymuza*; Z.Stachura*; P.Swiat*; A.Warczak*; et al.

Physical Review Letters, 79(17), p.3270 - 3273, 1997/10

 被引用回数:61 パーセンタイル:89.89(Physics, Multidisciplinary)

裸の高Z入射イオンと低Z標的原子間の高エネルギー原子衝突において、標的原子内の電子は輻射を伴って入射イオンの励起状態中へ捕獲され、更にX-線を放出して入射イオンの基底状態へと遷移する。この過程は2光子-1電子光イオン化の逆反応と解釈できる。本論文では、輻射電子捕獲により入射イオンの励起状態中へ移った電子が基底状態へと遷移する際に放出される、Lyman $$alpha$$$$_{1}$$(2P3/2$$rightarrow$$1S1/2)X-線の角度分布に対する実験及び理論計算の結果が与えられている。得られたX-線の異方性のパターンから、電子は2P3/2状態においては主に$$mu$$=$$pm$$1/2磁気的サブレベル中に存在することを見い出した。そして、Lyman $$alpha$$$$_{1}$$遷移に伴う放出光は強く直線的に偏ることが分かった。

報告書

Development of BERMUDA: A radiation transport code system, Part III; A One-dimensional adjoint neutron transport code

鈴木 友雄*; 長谷川 明; 田中 俊一; 中島 宏

JAERI-Data/Code 94-002, 22 Pages, 1994/07

JAERI-Data-Code-94-002.pdf:0.63MB

高精度の遮蔽計算を行うコードシステムの完成を目標に、その計算手法の基礎を確立するため、1~3次元の各形状に対する放射線輸送コードシステムBERMUDAを開発した。本コードシステムでは、空間に関する直接積分法とエネルギーに関する多群モデルとを組み合わせて、定常状態での輸送方程式を数値的に解き、中性子、ガンマ線あるいは随伴中性子の各線束の空間、角度、エネルギー分布を求めている。平成4年に第I部中性子輸送コードがJAERI1327に、平成5年に第II部ガンマ線輸送コードがJAERI-M93-143に報告された。本報告書は第III部として、随伴中性子束計算用の1次元球体系用の輸送コードの開発について報告している。計算式の導出、計算法の概要とコードの適用性テストについて述べると共に、主目的としては、コード使用マニュアルとして、ジョブ制御文と入力データの準備、さらに出力データの概略について述べている。

報告書

Development of BERMUDA, a radiation transport code system, Part I; Neutron transport codes

鈴木 友雄; 長谷川 明; 田中 俊一; 中島 宏

JAERI 1327, 110 Pages, 1992/05

JAERI-1327.pdf:4.53MB

核融合炉遮蔽ベンチマーク実験の解析,一般の原子炉施設等の高精度の遮蔽計算を行うコードシステムの完成を目標に、その計算手法の基礎を確立するため、1~3次元の各典型的形状に対する放射線輸送コードシステムBERMUDAを開発した。本コードシステムでは直接積分法と、エネルギーに関する多群モデルを組合わせて定常状態での輸送方程式を数値的に解き、中性子、ガンマ線、あるいは随伴中性子の各線束の空間、角度、エネルギー分布を求めている。コードの適用性テストはFNSを用いて行ったベンチマーク実験の解析によって行った。本報告書の第I部では、4個の中性子輸送コードBERMUDA-1DN、同-2DN、同-2DN-S16及び同-3DNの使用マニュアルとして、計算法、適用性検討結果、群定数ライブラリー、使用に際してのジョブ制御文と入力データの準備について述べた。

報告書

RADHEAT-V4; A code system to generate multigroup constants and analyze radiation transport for shielding safety evaluation

山野 直樹*; 南 多善*; 小山 謹二; 内藤 俶孝

JAERI 1316, 307 Pages, 1989/03

JAERI-1316.pdf:8.41MB

中性子と光子の輸送解析を精度よく行い遮蔽安全性を評価するためのモジュール化された計算コードシステムRADHEAT-V4を開発した。このシステムは、多群の中性子と光子断面積セットを作成するモジュール、中性子と光子の輸送現象を解析するモジュール及び原子炉や遮蔽体内の放射線による原子のはじき出しやエネルギーの蓄積を計算するモジュールからなる。放射線束の角度分布を精度良く評価するための新しい方法を開発し、このコードシステムに用いた。この結果、本コードは核分裂炉や核融合炉の遮蔽問題を精度良く評価するのに使用できること、また非等方性線源や一方向に強い漏出を有する媒質中の角度束について、従来問題となっていた、負の値を発生したり振動したりする現象が発生しないことが分かった。本報告書はRADHEAT-V4の使用手引書でもある。

論文

A Study of defect structures in fast neutron irradiated nickel and ion by measurements of magnetic anisotropy

前田 裕司; 小野 文久*

Radiation-Induced Changes in Microstructure, Part 1, p.27 - 37, 1987/00

5Kで中性子照射したNiおよびFe単結晶の磁気異方性の測定により、欠陥性の対称性の知見を得、格子間原子はNiでは$$<$$100$$>$$、Feでは$$<$$110$$>$$のdumbbell型であることがわかった。 LHTLにより5Kで中性子照射した試料は温度を上げることなく測定装置へ取り付け、Niでは4.2K、Feでは77Kの温度でトルク曲線により磁気異方性の測定を行なった。照射後、Niでの磁気異方性は4回対称成分のみで、誘導磁気異方性の容易軸は$$<$$100$$>$$方向であった。Feでは2回と4回対称成分の両方が表われ、容易軸は$$<$$110$$>$$方向であった。その後、等時焼鈍の結果、Niでは320K焼鈍で2回対称成分が表われ、Feでは220Kで4回対称成分が表われた。これらの結果より、Niでは焼鈍により、格子間原子は(100)面に集合してクラスターを形成するが、成長するにしたがい(111)面上に移りフランク型転移ループに成長する。Feでは集合面を(110)面より(111)面に変ることがわかった。

論文

A Study of defect structures in fast neutron irradiated nickel at low temperature using magnetic anisotropy measurements

前田 裕司; 小野 文久*

Journal of the Physical Society of Japan, 55(1), p.193 - 199, 1986/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

純ニッケルを5Kで高速中性子で照射した後、および5K~300Kの間で等時焼鈍した後、磁気異方性の測定を液体ヘリウム温度で行った。照射後のトルク曲線は主に4回対称成分であった。また320Kに焼鈍すると2回対称成分が現われた。これらの結果より、ニッケル中の格子間原子は$$<$$100$$>$$方向にスピリットしたダンベル型であり、焼鈍により、その集合面を(100)から(111)面に移り変り、クラスターおよび転位ループへ成長することがわかった。同様な実験をFeで行なった結果と比較すると、磁気異方性の大きさはニッケルの方が大きいことがわかった。

論文

Effects of pyrolytic carbon structure on diffusivity of tritium

佐伯 正克

Journal of Nuclear Materials, 131, p.32 - 36, 1985/00

 被引用回数:42 パーセンタイル:96.47(Materials Science, Multidisciplinary)

「トリチウムは炭素構造の基底面間を主に拡散する」という仮説を前報で提案した。本報では、この仮説に対する実験的裏付けを得るため、アルミナ核上に沈着した熱分解炭素を用い、トリチウムの放出挙動と拡散係数をBacon非等方性(BAF)との関連で調べた。試料からのトリチウムの放出温度はBAFが大きくなるにつれ高温側へ移動した。室温から1150$$^{circ}$$Cまで等速昇温加熱を行った後の試料中に残存するトリチウム量もまた選択配向性の程度が増すに従って増加した。等方的構造をもつ炭素では比較的大きな拡散係数と非常に低い活性化エネルギーを得た。一方、異方性の大きい炭素中では小さい拡散係数と高い活性化エネルギーが得られた。これらの実験結果は上気仮説の裏付けと考えられる。

論文

Point defects and induced magnetic anisotropy in fast neutron irradiated iron

前田 裕司; 小野 文久*; 橘高 知義*

Journal of the Physical Society of Japan, 53(12), p.4353 - 4358, 1984/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:65.35(Physics, Multidisciplinary)

5Kで中性子照射した純鉄単結晶の照射による誘導磁気異方性を磁気トルク計により77Kで測定した。更に77~293Kの温度領域で等時焼鈍を行って焼鈍による誘導磁気異方性の測定も行った。照射後トルク曲線は1軸と2軸成分を含んでいた。これら照射による誘導磁気異方性によるトルク曲線および等時焼鈍によるトルク曲線の変化を解析することにより、鉄中の格子間原子は110ダンベル型であることがわかった。また格子間原子の集合過程はBulloughとPerrinによって理論的に研究された集合過程と定性的に一致することが実験的に確かめられた。

報告書

緩慢に加圧されるジルカロイ管の高温変形挙動

鈴木 元衛

JAERI-M 82-015, 21 Pages, 1982/03

JAERI-M-82-015.pdf:1.37MB

加圧水型軽水炉の冷却材喪失事故における燃料被覆管の、えの温度および内圧が過度変化する条件下での変形挙動に関する基礎的見通しを得るために、ジルカロイ-4管の破裂試験を大気中および99.97%アルゴンガス雰囲気中で行った。管は直接通電加熱によって様々な温度まで加熱保持され、破裂するまで緩慢に加圧された。破裂円周方向歪は概して大気中よりアルゴン中の方が大きいが、両雰囲気とも1/20K付近で最大となった。大気中でテストした管の中には、軸方向に拡大した長いふくれ変形を生じたものがあり、これは歪速度に対する冷却の効果、超塑性、形状的塑性不安定、表面酸化皮膜によって生じた応力のいづれの性質や考えによっても説明され得ないことがわかった。この変形の原因は、材料組織の異方性にあるかもしれない。しかし、この性質に立脚した定性的分析すら、データ不足のため不可能である。

報告書

核融合炉物理解析用一次元中性子輸送コードPALLAS-TS

鈴木 友雄; 石黒 幸雄; 松井 泰*

JAERI-M 9492, 30 Pages, 1981/05

JAERI-M-9492.pdf:1.04MB

核融合ブランケット内の中性子束の空間、角度、エネルギー分布を正確に求めるコードを開発するため、その原型として直接積分法により輸送方程式を解く一次元中性子輸送コードPALLAS-TSを作成した。弾性散乱と離散レベルにおける非弾性散乱でのエネルギーと散乱角の相関に関しては二重微分散乱カーネルを正しく求める手法を採用し、中性子束の空間、角度分布の計算では、群毎に中性子バランスによる再規格化をほどこしつつ反復法を用いた。非等方性を十分に取入れるには、現在の核データでは不充分であるが、とりあえず29核種120群の群定数ライブラリーを作成して用いた。Li-C4領域体系での計算結果をPNSにおける実験値とANISNによるP$$_{5}$$-S$$_{8}$$計算と比較した。直接積分法に多群理論を用いた初めての試みであり、Sn法に比べて計算時問が短い利点がある。本報告書では計算法の概要とテスト計算の結果およびコ-ドの使用法について述べている。

論文

High temperature deformation behavior of gradually pressurized zircaloy-4 tubes

鈴木 元衛

Journal of Nuclear Science and Technology, 18(8), p.617 - 628, 1981/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

加圧水型軽水炉の冷却材喪失事故における燃料被覆管の、その温度および圧力が変化する条件下での変形挙動に関する基礎的知見を得るための、ジルカロイ管の変形試験を大気中およびArガス中で行った。試料は直接通電加熱により加熱され、破裂するまで緩慢に加圧された。破裂円周方向性歪は、概して大気中よりArガス中のほうが大きいが、両雰囲気中とも1120k付近で最大となった。大気中でテストした管の中には、軸方向に拡大した長いふくれを生じたものがあり、これは歪速度に対する冷却の効果、超塑性、形状的塑性不安定、表面酸化皮膜によって生じた応力のいづれによっても説明されえない。この変形の原因は、材料組織の異方性にあるかもしれない。

論文

Measurement of anisotropy of diffusion coefficient in plate cell

白方 敬章; 飯島 勉

Journal of Nuclear Science and Technology, 14(6), p.462 - 464, 1977/06

 被引用回数:3

高速臨界集合体は一般に板状の燃料および模擬物質で構成されており、そのような体系内の中性子拡散は厳密には等方でない。拡散係数の異方性はその体系の臨界性、Naボイド効果等各種の炉物理量に影響する。体系内のある領域のプレート・セルの方向を90度変換することに伴なう反応度変化は、摂動論によるとある種の感度係数を媒介にして拡散係数の異方性と単純に関係付けられることが明らかになった。感度係数は通常の等方摂動計算により求められる。FCA VП-1集合体においてある領域のプレート・セルの方向を90度変換した場合の反応度変化を測定し、その値からセルの非等方性を導き出した。一方、無限平板モデルによるセル計算によりプレート・セルの非等方性を計算し、実験値と比較したところ、内側炉心および外側炉心の双方でよい一致を得た。その結果結論として、プレート・セルの拡散の非等方性が臨界集合体の積分実験の手法により精度よく求められることが明らかになった。

報告書

パルス中性子法による軽水・アルミニウム正方格子における非等方中性子拡散係数の測定

金子 義彦; 秋濃 藤義; 鈴置 善郎*; 北舘 憲二; 黒川 良右; 小山 謹二

JAERI-M 5351, 34 Pages, 1973/08

JAERI-M-5351.pdf:1.16MB

原子炉の格子における非等方中性子拡散係数に関する理論の妥当性を証明することを目的として、パルス中性子法により軽水-アルミニウム正方格子について実験が行なわれた。この格子はピッチが19および24mmでボイドチャンネルを模擬したアルミニウム棒の直径は15mmである。実験結果は主として2次元SN法によって解析された。この方法の種々の利点によって、これまで減速材の中性子輸送距離に比較して大きな半径をもつボイドチャンネルを有する黒鉛正方格子において報告されてきた。これらのチャンネルと平行方向の拡散係数Daxialに関する理論、実験の不一致は、今度の実験では非常によく改善され両者の一致により、この結果、Daxialについては二次元SN法の適用が極めて有効であること、またチャンネルに垂直方向の拡散係数に対しては、従来通りBenoist対しては,従来の理論が精度よく適用され、体系の有限性にもとずく双極子効果等による精度の低下は認められないことが結論された。

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