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報告書

音響異方性を有する溶接金属部での柱状晶伝搬エコーに関する超音波解析; 加圧水型原子炉1次系ステンレス鋼配管の粒界割れを対象として(令和6年度原子力規制研究技術基盤構築事業費補助金「原子力規制研究の強化に向けた技術基盤構築事業」)

松井 哲也; 下平 昌樹; 山口 義仁; 外山 健; 勝山 仁哉

JAEA-Research 2025-017, 41 Pages, 2026/03

JAEA-Research-2025-017.pdf:4.52MB

日本原子力研究開発機構安全研究センターでは、2024年度より先進的な検査・構造健全性評価技術に関する基盤研究を進めており、その一環として超音波シミュレータによる模擬探傷画像及び機械学習を活用して超音波探傷結果診断技術を開発予定である。本研究では、そこで用いる超音波シミュレータの適用性を検証するため、シミュレータによるフェーズドアレイ超音波探傷での解析結果と実機事例を比較した。実機事例として、数少ない公開結果である2020年に報告された関西電力大飯発電所3号機加圧器スプレイライン配管溶接部における粒界割れの超音波探傷結果を比較対象とした。配管溶接部に対する入射角45$$^{circ}$$のフェーズドアレイリニアスキャンを模擬した解析において、亀裂によるコーナーエコー及び端部エコーはその亀裂の位置に正しく検出された。一方、解析において溶接金属部内に強い柱状晶伝搬エコーが検出され、その強度は柱状晶異方性の対称軸角度への依存性が高いことがわかった。また、入射角31$$^{circ}$$の場合にも強い柱状晶伝搬エコーが得られ、その柱状晶伝搬エコーは亀裂のコーナーエコーと繋がって、配管内表面における亀裂位置から溶接内部にまたがる形状であった。これは、実機事例とよく一致していることから、フェーズドアレイの入射角31$$^{circ}$$で実測された溶接内部エコーの原因としては柱状晶伝搬エコーも考えられる可能性が示唆された。

論文

Effect of nanoscale cellular structure on the mechanical properties of Inconel 718 with unique hierarchical structure fabricated by laser powder bed fusion

Cho, K.*; 山下 葵平*; 角谷 心之輔*; 齊藤 拓馬*; 佐々木 泰祐*; 澤泉 克彦*; 奥川 将行*; 小泉 雄一郎*; 眞山 剛*; 菊川 泰地*; et al.

Acta Materialia, 303, p.121696_1 - 121696_18, 2026/01

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121696
 被引用回数：16 パーセンタイル：91.08(Materials Science, Multidisciplinary)

The deformation behavior and strengthening mechanism of Inconel 718 with a hierarchical structure composed of microscale crystallographic lamellar microstructure (CLM) and nanoscale cellular structure, fabricated by laser powder bed fusion, were clarified via nanoscale microstructural and in-situ neutron diffraction analyses. The CLM is a layered structure parallel to the building direction (BD) and consists of relatively wide main and narrow sub-layers with $$<$$110$$>$$ and $$<$$100$$>$$ orientations, respectively, with respect to BD. This is the first study to demonstrate that the yield stress of the alloys depends strongly on deformation stresses of the sub-layers, even though Schmid factors of the primary slip system for both layers are the same. The sub-layer continues to deform elastically even beyond the micro-yield point of the main layer, which results in the macroscopic strengthening at an early stage of deformation. On the other hand, the cellular structure is formed in both layers, associated with a dendritic cell growth along $$<$$100$$>$$ direction, Nb segregation between the cells and an accumulation of dislocations to decrease a residual stress. The cell boundaries with numerous dislocations and Nb segregation act as a strong barrier to dislocation motion resulting in a stress increase through the Hall-Petch law, even though they are low-angle grain boundaries. The spacing and morphology of the cell boundary depend strongly on fabrication conditions. The optimized cellular structure provides significant strengthening comparable to or greater than that caused by large-angle grain boundaries, thereby increasing the macroscopic strength of the alloys through hardening of the sub-layer.

論文

Phase transitions and relaxor behavior of lead-free ferroelectric bismuth potassium titanate

斎藤 幸太郎*; 松尾 拓紀*; 米田 安宏; Ye, Z.-G*; 野口 祐二*

Journal of Applied Physics, 138(9), p.094102_1 - 094102_9, 2025/09

https://doi.org/10.1063/5.0272995
 被引用回数：2 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)

The phase transition behavior of relaxor ferroelectric Bi$$_{1/2}$$K$$_{1/2}$$TiO$$_3$$ (BKT) is investigated in ceramic from based on synchrotron radiation X-ray diffraction measurements and dielectric measurements as a function of temperature. The structural transformation from the cubic non-ergodic (NER) relaxor state to the tetragonal NER state triggers the spontaneous relaxor-to-ferroelectric phase transition. Based on the experimental observations, a temperature phase diagram of BKT is established in terms of average crystal structure and polar order.

論文

Particle arrangements and optical changes induced by the water swelling of melanin-like polydopamine layers

渡邉 拓*; 前島 結衣*; 上田 祐生; 元川 竜平; 高畠 愛*; 武田 真一*; 不動寺 浩*; 岸川 圭希*; 桑折 道済*

Langmuir, 41(34), p.22762 - 22773, 2025/09

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01855
 被引用回数：5 パーセンタイル：52.00(Chemistry, Multidisciplinary)

メラニン粒子の集合構造、つまりメラニンポリドーパミン(PDA)層で被覆されたコロイド粒子は、鮮やかな構造色を作り出す。PDA層の厚さは粒子の配列や光学特性に影響を与えるが、その根本的なメカニズムについては議論が続いている。我々は、PDAの水膨潤特性が、溶液中でのこれらの粒子の分散と凝集を支配する重要な要因であることを実証した。乾燥状態と湿潤状態の詳細な比較から、PDA層は水分子を容易に吸収し、厚い層では著しい膨潤を引き起こすことが明らかになった。PDA層の膨潤は、粒子が水中で分散したままか、部分的に凝集したままかを決定し、最終的には水が蒸発した後の乾燥状態での粒子配列を制御した。これらの知見は、コロイド粒子の自己組織化に関する洞察を提供し、周期的な粒子秩序を調整する戦略を提供する。この特徴は、光学技術やセンシング技術における様々な応用にとって極めて重要である。

論文

Martensitic transformation and shape memory effect in Mn-rich Cu-Mn-Al alloys

伊東 達矢; Xu, S.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 貝沼 亮介*

Shape Memory and Superelasticity, 11(2), p.167 - 175, 2025/06

https://doi.org/10.1007/s40830-025-00519-y

The microstructure, crystal structures, cold workability, and martensitic transformation temperatures of several Cu$$_{100-{it x}-{it y}}$$Mn$$_{it x}$$Al$$_{it y}$$ (40 $$leq$$ ${it x}$ $$leq$$ 55; 10 $$leq$$ ${it y}$ $$leq$$ 13; at%) alloys were analyzed. For the first time, martensitic transformation was revealed Mn-rich Cu-Mn-Al alloys. The surface relief of the martensite phase reversibly appeared and disappeared during cooling and heating, along with small thermal hysteresis, implying a thermoelastic transformation. The crystal structures of the parent and martensite phases are B2 and 2M(BCT), respectively, with c$/a being approximately 1.35. Cold workability improves with decreasing Al content, exhibiting a trend similar to that observed for previously reported Cu-rich Cu-Al-Mn shape memory alloys. The martensitic transformation temperatures decrease with increasing Al content and increase with increasing Mn content. These results are consistent with the stability trends of the parent body-centered cubic phase in the phase diagram at high temperature. The shape memory effect with a recovery strain of 1.3% was observed in a 5.0% pre-stretched Cu$_{39}$$Mn$$_{50}$$Al$$_{11}$$ (at%) sample. This alloy demonstrates moderate cold workability and cost-effectiveness, exhibiting potential as an alternative for conventional shape memory alloys in various applications.

論文

Giant Hall effect in a highly conductive frustrated magnet GdCu$$_{2}$$

軽部 皓介*; 大貫 惇睦*; 中島 多朗*; Chen, H.-Y.*; 石塚 大晃*; 木俣 基*; 大原 高志; 宗像 孝司*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; et al.

npj Quantum Materials (Internet), 10, p.55_1 - 55_9, 2025/06

https://doi.org/10.1038/s41535-025-00774-3
 被引用回数：8 パーセンタイル：89.66(Materials Science, Multidisciplinary)

The Hall effect is one of the most fundamental but elusive phenomena in condensed matter physics due to the rich variety of underlying mechanisms. Here we report an exceptionally large Hall effect in a frustrated magnet, GdCu$$_{2}$$, with high conductivity. The Hall conductivity at the base temperature shows abrupt sign changes under magnetic fields. Our systematic measurements indicate that the unusual Hall effect can be understood in terms of spin-splitting-induced emergence/disappearance of Fermi pockets as well as skew scattering from spin-chiral cluster fluctuations in a field-polarized state. The present study demonstrates a complex interplay among magnetization, spin-dependent electronic structure, and spin fluctuations in producing the giant Hall effect in highly conductive frustrated magnets with a distorted triangular lattice.

論文

Rearrangement of hydrogen bonds in dehydrated raffinose tetrahydrate; A Time-of-flight neutron diffraction study

川崎 卓郎; 高橋 美和子*; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志

Acta Crystallographica Section C; Structural Chemistry (Internet), 78(12), p.743 - 748, 2022/12

https://doi.org/10.1107/S2053229622010828
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

Structural changes of the raffinose crystal on dehydration from the pentahydrate to the tetrahydrate were investigated by single-crystal time-of-flight neutron diffraction. It was revealed that during the dehydration, rearrangement occurs in the hydrogen bonds related to the lost water molecule, while the symmetry of the crystal structure is retained. The hydrogen-bonding status of raffinose pentahydrate and tetrahydrate were discussed comprehensively according to Jeffrey's hydrogen-bonding classification. It was shown that water molecules are hydrogen bonded to the surrounding molecules by ${it moderate}$ O-H...O hydrogen bonds and ${it weak}$ C-H...O hydrogen bonds, and the number of these two types of hydrogen bonds determines the water molecules that are removed by dehydration. The lattice constant c showed a significant decrease on dehydration and further dehydration leads to loss of crystallinity of the raffinose crystals.

論文

Antiferromagnetism and mixed valency in the new Kondo lattice compound Ce$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{7}$$

Opletal, P.; Duverger-N$'e$dellec, E.*; Miliyanchuk, K.*; Malick, S.*; Hossain, Z.*; Custers, J.*

Journal of Alloys and Compounds, 927, p.166941_1 - 166941_7, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166941
 被引用回数：6 パーセンタイル：30.08(Chemistry, Physical)

Single crystals of a new ternary compound Ce$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{7}$$ were synthesized by flux method and its crystal structure and magnetic properties were studied by single crystal X-ray diffraction and magnetic susceptibility, specific heat and resistivity measurements. Ce$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{7}$$ crystallizes in a new monoclinic crystal structure, space group $$P$$2$$_{1}$$m (No. 11) with Z = 2 and lattice parameters $$a$$ = 9.8708(5) ${AA}$, $$b$$ = 4.5779(3) ${AA}$; and $$c$$ = 14.2381(7) ${AA}$, $$beta$$ = 109.535(5)$$^{circ}$$, and V = 606.35(6) ${AA}$ $$^{3}$$. The structure exhibits three inequivalent Ce-sites. A striking structural motif is the tetragonal pyramid of Rh-ions surrounding the Ce2 yielding an extreme short Ce2-Rh1 spacing of $$d$$ = 2.7486(10) ${AA}$. This strong hint to mixed valent cerium behavior is supported by the entropy analysis. We argue that the Ce2-ion is in a nonmagnetic Ce$$^{3+ delta}$$ state while the other 2 Ce-sites are in a trivalent state. At low temperatures these latter become partially Kondo screened ($$T_{rm K}$$ $${approx}$$ 4 K) and order antiferromagnetic below $$T_{rm N}$$ = 2.31 K. The ordering is accompanied by a superzone gap-opening in direction of the magnetic propagation vector Q = (0, 0, l).

論文

Anisotropic thermal lattice expansion and crystallographic structure of strontium aluminide within Al-10Sr alloy as measured by in-situ neutron diffraction

Liss, K.-D.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 相澤 一也; 徐 平光

Journal of Alloys and Compounds, 869, p.159232_1 - 159232_9, 2021/07

AA2020-0822.pdf:1.94MB

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159232
 被引用回数：7 パーセンタイル：28.62(Chemistry, Physical)

The aluminium strontium master alloy Al-10Sr has been investigated by in-situ neutron diffraction upon a heating-cooling cycle, revealing composition, crystallographic structure, lattice evolution and linear thermal expansion coefficients. Expansion of the Al matrix between (23.5 ... 26.7)$$times$$10$$^{-6}$$ K$$^{-1}$$ depends on temperature and fits well to the literature values, extrapolating to higher temperature at 800 K. Thermal expansion is highly anisotropic for tetragonal Al$$_{4}$$Sr by a factor of 1.86 with values of 20.8 and 11.1$$times$$10$$^{-6}$$ K$$^{-1}$$ in ${it a}$ and ${it c}$-axis. The even large discrepancy to the Al matrix is prone to residual intergranular phase stresses, explaining the brittleness of such composite material. Upon first heating, recovery of the initially plastically deformed materials is observed until 600 K and 700 K, for Al$$_{4}$$Sr and Al. Rietveld analysis refines the 4${it e}$ Wyckoff positions of the ${it I}$ 4/${it m m m}$ crystal structure to ${it z}$ = 0.39 revealing that local tetrahedrons are regular while local hexagons are stretched, in contrast to the literature. Its lattice parameters report to $$a_{rm I}$$ = 4.44240(48) ${AA}$, $$c_{rm I}$$ = 11.0836(15) ${AA}$ at 300 K. Furthermore, the manuscript demonstrates full technical analysis of the neutron data. Findings feed into data bases and an outlook for improving mechanical properties of Al$$_{4}$$Sr composites is given.

論文

Microstructure and texture evolution and ring-tensile properties of recrystallized FeCrAl ODS cladding tubes

Aghamiri, S. M. S.*; 曽和 貴志*; 鵜飼 重治*; 大野 直子*; 坂本 寛*; 山下 真一郎

Materials Science & Engineering A, 771, p.138636_1 - 138636_12, 2020/01

https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138636
 被引用回数：56 パーセンタイル：90.86(Nanoscience & Nanotechnology)

酸化物分散強化型FeCrAlフェライト鋼は、高温までの優れた機械特性とアルミナ皮膜形成による水蒸気酸化特性の著しい改善により、軽水炉用事故耐性燃料被覆管候補材料として開発されてきている。本研究では、被覆管成型プロセスにおいて、1100$$^{circ}$$Cと1150$$^{circ}$$Cの異なる引き抜き温度で成型した時のFeCrAl-ODS被覆管の微細組織特性及び引張特性を調査した。温間引き抜き成型した試料では、$$<$$110$$>$$方向に沿った集合組織を有するミクロンサイズの$$alpha$$繊維であったのに対し、冷間ピルガ-圧延で成型した微細組織では、結晶の回転を経由し、$$<$$110$$>$$方向に沿った集合組織を有するミクロンサイズの$$alpha$$繊維と{111}面に沿った集合組織を有するサブミクロンサイズの$$gamma$$繊維が確認された。次に、最終アニーリングを行うことで、これらの組織は約810-850$$^{circ}$$Cで再結晶化した大粒径の再結晶組織に変化した。再結晶被覆管材において、これら2つの異なる集合体組織発達が生じた。すなわち、引き抜き温度を1100$$^{circ}$$Cにして成型した時に形成した(110) $$<$$211$$>$$集合組織を有する大きな伸張粒と、より高い温度の1150$$^{circ}$$Cで引き抜き成型した時に見られた(110) $$<$$211$$>$$集合組織と{111} $$<$$112$$>$$集合組織である。1100$$^{circ}$$Cで引き抜き加工を施した被覆管において生じた異なる集合組織の発達と再結晶の遅延は、酸化物粒子の高密度分散に起因していると考えられる。

論文

シンバルの減衰特性に対する金属組織の影響

小川 渉*; 菖蒲 敬久; 筧 瑞恵*; 鞍谷 文保*; 小出 俊雄*; 文殊 義之*; 水田 泰次*

日本金属学会誌, 83(4), p.128 - 135, 2019/04

https://doi.org/10.2320/jinstmet.J2018056
 被引用回数：2 パーセンタイル：7.99(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

シンバルは、他の楽器に比べて構造が単純な打楽器である。したがって、演奏者の技量よりも基本的には素材構成が音質や減衰時間を決定する。本研究では、チタン、ジルコニウム、および鉄が添加されたシンバルの標準試料を準備し、シンクロトロン放射光X線による回折パターンの違いから、様々な製造工程で作製されたシンバルの結晶構造を解析し、使用された材料や製造工程に起因する結晶構造と減衰の関係を調査した。その結果、結晶構造の変化は製造工程によるものであることがわかった。また、シンバルの音の減衰にも影響することが明らかになった。

論文

Crystal structure and magnetic properties of new ternary uranium compound U$$_3$$TiBi$$_9$$

本山 岳*; 芳賀 芳範; 山口 明*; 川崎 郁斗*; 住山 昭彦*; 山村 朝雄*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.157 - 160, 2018/11

https://doi.org/10.15669/pnst.5.157

The crystal structure of the newly discovered compound U$$_3$$TiBi$$_9$$ was determined from single-crystal X-ray diffraction data. This compound shows an antiferromagnetic ordering at 31.5 K. A clear anomaly was observed at the transition temperature on the temperature dependence of magnetic susceptibility and electrical resistivity.

論文

Local structure analysis of ZrN, and Dy$$_{0.5}$$Zy$$_{0.5}$$N surrogate materials for fast reactor nitride fuel

米田 安宏; 辻 卓也; 松村 大樹; 岡本 芳浩; 高木 聖也; 高野 公秀

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 42(2), p.23 - 26, 2017/04

窒化物模擬燃料物質のDyNとZrNの結晶構造解析を行った。DyNとZrNの格子ミスマッチは7%近くありながら、Dy$$_{1-x}$$Zr$$_x$$Nは単相の試料が得られ、平均構造の格子定数はVegard則に従う。局所構造解析は放射光X線を利用したXAFSとPDF解析を併用して行ったところ、Zr-Nの原子間距離が平均構造の格子定数のより大きなDy$$_{0.5}$$Zr$$_{0.5}$$NにおいてZrNよりも縮んでいることがわかった。このような局所的なモジュレーションが熱伝導率などの物性に与える影響を検討した。

論文

Deuteron ordering in ice containing impurities; A Neutron diffraction study

深澤 裕; 星川 晃範; 山内 宏樹; 山口 泰男*; 井川 直樹; 石井 慶信

Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.113 - 115, 2006/11

https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.05.177
 被引用回数：3 パーセンタイル：16.81(Physics, Condensed Matter)

通常の氷であるIce Ihの水素原子は無秩序に配置しているが、低い温度で無限の時間を経過させると、水素原子の配置が秩序化した構造(Ice XI)へ変化すると予測されている。このIce XIの形成過程を調べるために、KOD等の水酸化物を含有させて変化に要する時間を短縮させた氷結晶の中性子回折を測定した。相転移点(76K)以下の特定の温度域(62-70K)において、氷の中性子回折が時間の経過に伴って変化する過程を観測した。また、回折プロファイルのリートベルド解析を行い、Ice XIへの相転移に伴う構造パラメーターの変化を温度と時間の関数として分析した。この分析結果に基づいて、さまざまな条件下(温度や不純物濃度等)におけるIce XIの発生と成長の過程の特徴について発表する。そして、無限の時間経過において、完全に水素原子が秩序化した構造の氷が自然界に存在しうるのかについての洞察を述べる。

論文

A Neutron crystallographic analysis of a rubredoxin mutant at 1.6 ${AA}$ resolution

茶竹 俊行*; 栗原 和男; 田中 伊知朗*; Tsyba, I.*; Bau, R.*; Jenney, F. E. Jr.*; Adams, M. W. W.*; 新村 信雄

Acta Crystallographica Section D, 60(8), p.1364 - 1373, 2004/08

https://doi.org/10.1107/S090744490401176X
 被引用回数：34 パーセンタイル：88.04(Biochemical Research Methods)

${it Pyrococcus furiosus}$由来ルブレドキシンの高い熱安定性の起源を明らかにするため、その変異型に対する1.6${AA}$分解能中性子結晶構造解析(重水中で結晶育成)を生体高分子用中性子回折装置BIX-3(原研原子炉JRR-3内設置)を用いて行った。${it P. furiosus}$由来ルブレドキシンは、通常の熱安定性を持つ常温菌由来のルブレドキシンと異なるアミノ酸残基部分を持つ。そこで、その中で重要と考えられる3つの残基を常温菌のものに変えた変異型を発現させ、その水素結合パターンを変異の無い野生型と比較した。その結果、変異を行った残基の一つで水素結合パターンの違いが明らかになった。これをもとに熱安定性の議論を行った。一方で、このタンパク質の水素/重水素置換率の詳細も調べた。その結果、ルブレドキシンの鉄-硫黄中心(酸化還元機能を司る)にかかわる4つのシステイン残基周辺は、最も水素/重水素置換が進んでいないということがわかった。これはこの周囲の構造が安定であることを示唆している。加えて、この高分解能な中性子構造解析により、水和水の秩序性も含めた詳細な水和構造が明らかになった。

論文

Neutron crystallographic study on rubredoxin from ${it Pyrococcus furiosus}$ by BIX-3, a single-crystal diffractometer for biomacromolecules

栗原 和男; 田中 伊知朗*; 茶竹 俊行*; Adams, M. W. W.*; Jenney, F. E. Jr.*; Moiseeva, N.*; Bau, R.*; 新村 信雄

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(31), p.11215 - 11220, 2004/08

https://doi.org/10.1073/pnas.0403807101
 被引用回数：52 パーセンタイル：62.17(Multidisciplinary Sciences)

原研原子炉JRR-3設置の生体高分子用中性子回折装置BIX-3を用いて、高い熱安定性を持つ${it Pyrococcus furiosus}$由来ルブレドキシンの中性子結晶構造解析を行った。結晶化はH原子からのバックグラウンドを抑えるため重水中で行った。回折実験は常温で行い、1.5${AA}$分解能でデータ収率81.9%を得た。立体構造モデルの精密化では、306個のH原子と50個のD原子及び37個の水和水を同定した。その結果、モデルの信頼性を示す${it R}$因子及び${it R}$$$_{free}$$因子は最終的に各々18.6%, 21.7%となった。この中性子解析により、X線解析では明確でなかったアミノ酸側鎖のO-D結合の方位を明らかにできた。また、主鎖のN-H結合のH原子は多くがD原子に置換されている一方で、その中で5つのH原子は置換されずに保たれていることがわかった。これはその周囲の高い構造安定性を示す。さらに中性子散乱密度図では、このタンパク質の高い熱安定性に寄与していると考えられているND$$_{3}$$$$^{+}$$末端のその周囲に広がる水素結合ネットワークを詳細に明らかにすることができた。

論文

世界最高性能を誇る中性子回折装置

新村 信雄; 栗原 和男; 田中 伊知朗

化学, 59(2), p.46 - 47, 2004/02

タンパク質は3次元立体構造を構築してはじめて機能(酵素反応,情報伝達等)を発揮し、それには、水素原子,水分子及び分子内,分子間水素結合が直接的,間接的に関与している。しかし、水素原子からのX線の散乱は極めて弱いので、X線結晶解析法で決定された立体構造には水素原子の位置情報が含まれない。そのため、常に水素原子が絡んだ機能解明には何らかの類推が入り、議論をあやふやにしていた嫌いがあった。これを可能にする唯一の実験手法が中性子回折法である。われわれは中性子イメージングプレート(NIP)や高性能中性子モノクロメータを開発実用化し、これらを備えた世界最高性能の中性子回折装置を原研JRR-3に設置した。原子炉からの熱中性子(波長約0.1nm)をタンパク質単結晶(1mm角が必要)に照射し、単結晶でブラグ反射した中性子をNIPで検出し、解析することで、原則的にタンパク質や水和水のすべての水素原子を決定できる。熱中性子はタンパク質結晶に放射線障害を与えないので、実験は常温下で行える。これらデータを解析することで、タンパク質や水和構造の水素原子を決定する。なお、現在世界でタンパク質の中性子回折実験ができるのは、日本の原研,フランスのラウエランジュバン研究所,アメリカのロスアラモス研究所の3か所である。

論文

Replication of individual snow crystals for their subsequent chemical analysis using micro-PIXE

笠原 三紀夫*; Ma, C.-J.*; 奥村 智憲*; 小嶋 拓治; 箱田 照幸; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.270 - 272, 2003/11

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Review-2003-033-p0188-p0390.pdf

雪は、その結晶化における不均一核生成過程でエアロゾルとともに大気中の物質を捕捉し移動させる。しかし、いろいろな結晶構造を持つ集合体であるために、このような環境浄化機能を雨滴と直接比較することは困難である。このため、乳化剤を塗布したフィルム上で雪試料を固定化することにより、個々の粒子のレプリカ試料を調製した。そして、原研のマイクロPIXE分析及び京大のPIXE分析により、雪の物質捕捉機能と化学的性質を調べた。この結果、以下のことがわかった。(1)雪結晶粒の大きさ(外周円の直径)は0.12-2.5mmであること,(2)六角形から樹枝状に成長すること,(3)捕捉された元素は主として、Si, S, K, Ca, Fe, Sであること,(4)結晶粒の大きさと捕捉元素質量とには相関関係があること。これらから、雪の単結晶内外の元素の化学的内部構造と混合状態を推定することができた。

論文

Correlation of crystal structures with electric field gradients in the fluorite- and pyrochlore-type compounds in the Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$-ZrO$$_{2}$$ system

Wang, J.*; 音部 治幹; 中村 彰夫; 竹田 満洲雄*

Journal of Solid State Chemistry, 176(1), p.105 - 110, 2003/11

https://doi.org/10.1016/S0022-4596(03)00353-0
 被引用回数：14 パーセンタイル：43.04(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

メスバウア分光法及び粉末X線回折法,点電荷モデルによる計算を用いて、蛍石型及びパイロクロア型構造を持つGd$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$O$$_{2-x/2}$$(0.18$$<$$x$$<$$0.62)の結晶構造とGd周りの電場勾配の相関を調べた。 理想的なパイロクロア構造(x=0.5)の時、四極子結合係数は特徴的に最大になることがわかった。また、点電荷モデルによる計算と電場勾配を比較することにより、提案されているパイロクロア構造を基礎にした構造モデルの有効性を検討した。

論文

Crystal distortion and magnetic structure of $$gamma$$-MnPt alloys

堀 富栄*; 土屋 佳則; 白石 洗*; 石井 慶信; 北條 喜一

Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S743 - S745, 2002/12

https://doi.org/10.1007/s003390201629
 被引用回数：3 パーセンタイル：15.55(Materials Science, Multidisciplinary)

$$gamma$$-MnPt合金の結晶変位(歪み)と磁気感受性に関してX線及び中性子散乱解析手法を用いて調べた。その結果、8at.%Pt合金は、各軸の単位長さa=3.807,b=3.748,c=3.685$AA $を有する面心斜方晶構造を示し、10Kでnon-collinear非磁性構造を持つことがわかった。また、450Kでc/a$$<$$1構造を持った斜方晶に構造変化し、ニール温度近傍の510K最終的に立方晶に変化することを明らかにした。さらに、12at.%Pt合金は、10Kでc/a$$>$$1で$$mu$$=2.58$$mu_{B}$$/Mn特性を有する面心正方晶構造を示し、325Kで立方晶に変化することを明らかにした。

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