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Gu, G. H.*; Ha, H.*; Harjo, S.; Gong, W.; Louzguine-Luzgin, D. V.*; Kim, H. S.*
Materials Science & Engineering A, 943, p.148818_1 - 148818_10, 2025/10
被引用回数：4 パーセンタイル：56.20(Nanoscience & Nanotechnology)High-strength structural alloys are essential for advanced engineering. This study explores the mechanical behavior of a dual-phase AlCoNiV medium-entropy alloy (MEA) with FCC and BCC phases. The alloy shows excellent performance, with a yield strength of 1148 MPa, tensile strength of 1556 MPa, and 40% uniform elongation. In-situ neutron diffraction and EBSD analyses reveal that strength originates from the intrinsic responses of both phases. The BCC phase carries more load, while dislocation buildup at phase boundaries enhances strength via hetero-deformation-induced (HDI) strengthening. Synergistic effects, including stress partitioning and load redistribution, further improve mechanical performance. These findings highlight the role of phase-specific properties and interphase interactions in alloy robustness and offer insights for microstructural optimization.
廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2020-039, 59 Pages, 2021/01
JAEA-Review-2020-039.pdf:4.18MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、福島第一原発の廃炉を進めるうえで、ある段階からは作業員が実際に炉内、ないしは、炉のがれき・破片を解体・撤去する際に、ダストとして舞う放射線核種、特に体内被曝の影響が高いアルファ線を放出する核種などの把握を目指した撮像カメラの開発を行うものである。ダストの把握に必要な10
m程度以下の優れた位置分解能を達成するために、シンチレータの高性能化、カメラの最適化などに取り組んできた。また、ここで得られた技術をもとに、光ファイバーを用いた超高線量場でのリアルタイム線量モニタの開発も取り組んだ。
小林 卓也; 川村 英之; 上平 雄基
日本原子力学会誌ATOMO
, 62(11), p.635 - 639, 2020/11
原子力事故により海洋へ放出される放射性物質の移行過程を予測することは、近年原子力施設の立地が進む東アジア諸国の周辺海域において重要なことである。原子力機構は、放射性物質の海洋拡散モデルを基盤とした緊急時海洋環境放射能評価システムを開発した。本システムは、海象予測オンラインデータを活用して、東アジア諸国の周辺海域における放射性物質の海洋拡散を迅速に予測するものである。これまでに、システムで実行される海洋拡散予測の精度を定量的に評価するとともに、アンサンブル予測手法を導入することで予測精度が向上することを示した。さらに、領域海洋モデリングシステムを用いて沿岸域を対象とした高分解能モデルを導入する等、システムの高度化を継続している。
廃炉国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2019-038, 57 Pages, 2020/03
JAEA-Review-2019-038.pdf:4.6MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発」について取りまとめたものである。本研究は、デブリ取り出し時に発生する
ダストの挙動解明をめざし、アルファ線を新規シンチレータで可視光に変え、レンズとSi-半導体カメラ(CMOSカメラ)による超高解像度(10m以下)イメージングと、スペクトルのアンフォールディングによる核種判別を可能とするシステムを試作し、日本原子力研究開発機構のPu燃(ダストサンプラー)で実証試験を実施する。CMOSカメラの感度が高い発光波長をもち、かつ高発光のシンチレータの開発と高純度化、および、単結晶以外の形状での開発が鍵となる。
中山 浩成; 永井 晴康
JAEA-Data/Code 2015-026, 37 Pages, 2016/03
JAEA-Data-Code-2015-026.pdf:2.48MB
数km四方の局所域スケールにおいて詳細に大気拡散計算を行える数値シミュレーションモデル、局所域高分解能大気拡散モデルを開発した。このモデルは、非定常挙動予測に優れたLarge-Eddy Simulation乱流モデルに基づき設計されている。基本方程式は、連続の式、流体運動方程式、空気中濃度の輸送方程式により構成されている。建造物や局所地形は数m程度の高分解能計算格子で精緻に解像され、それらの乱流効果は境界埋め込み法によって表現されている。大気乱流場の再現にあたっては、主解析領域の上流側に乱流駆動領域を設け、リサイクリング手法によって境界層乱流を作り出している。この乱流変動風を主解析領域に時々刻々与えることで、計算対象領域における大気乱流および拡散挙動を詳細に評価できるようになっている。
La
B
revealed by high-resolution X-ray diffraction稲見 俊哉; 道村 真司*; 林 佑弥*; 松村 武*; 世良 正文*; 伊賀 文俊*
Physical Review B, 90(4), p.041108_1 - 041108_5, 2014/07
被引用回数：9 パーセンタイル：35.20(Materials Science, Multidisciplinary)高分解能X線回折実験をCeLaBに対して行った。この化合物は
=1.4K以下で反強八極子秩序(AFO)を示し、このAFO相では強四極子とそれに伴う菱面体歪みが誘起されることが理論的に示唆されている。我々は、以下でのBragg反射の分裂を観測し、ユニットセルは[111]に伸びた菱面体であることを見出した。我々はさらに誘起四極子の大きさを得られた剪断歪みから評価し、AFO相で四極子は縮んでいないことを見出した。
上松 敬; 花屋 博秋
JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.355 - 357, 2006/01
GAFフィルム線量計(HD-810)とPCスキャナを組合せて、イオンビームの2次元フルエンス分布を高空間分解能で測定した。この組合せにおける500Gyまでの線量応答のリニアリティーを調べた結果、RGB成分を使い分けることで広範囲な線量範囲の測定が可能であることがわかった。2次元吸光度分布測定可能な分光光度計に比べ、高空間分解能でスピーディーな測定が可能となった。これにより、TIARAにおけるサイクロトロンビームの大面積照射で発生するフルエンスの縞模様状の分布が、ビームスポット内強度分布の鋭いピークによるものであることがわかった。
田中 浩基; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 相澤 一也
Review of Scientific Instruments, 76(9), p.093302_1 - 093302_4, 2005/09
被引用回数：9 パーセンタイル：41.43(Instruments & Instrumentation)原研では高速・高位置分解能を有する中性子ガス検出器の開発を行っている。このシステムはマルチワイヤ素子,541チャンネルフィードスルーを備えた高圧ガス容器,高速アンプ・シェイパー・ディスクリミネータボード,位置演算エンコーダー及び高速データ演算装置からなる。40
40チャンネルの領域で動作を検証したところ、4.2atm
He(
He分圧0.26atm)1.8atm CF
のガス条件で、100ns(パルス幅)の時間応答及び0.9mm, 1.4mmの位置分解能を確認した。
SbTe
thin films; An X-ray absorption studyFons, P.*; Kolobov, A.*; 富永 淳二*; 片山 芳則
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.160 - 162, 2005/08
被引用回数：5 パーセンタイル：39.90(Instruments & Instrumentation)超高分解能(SR)メディアは通常のDVDメディアより面積あたりの記憶密度を10倍まで引き上げることができる。SRはすでに実現されているが、主要な光学記憶要素であるGeSbTe(GST)の構造及び電子状態の外的摂動による変化のさらに深い理解が強く要求されている。SRディスクの記録では、気泡の生成がおき、それがGST層に強い応力を与える。この論文で、われわれはほぼ静水圧的(0-10GPa)な圧縮応力によって誘起されるGSTの準安定結晶相の構造変化のXAFSについて報告する。解析によって、常温での歪んだ岩塩構造によるGe-Te結合長の分裂は、圧力6GPaまで小さいがゼロではない値へと減少することがわかった。この結果が、提案されている強誘電的カタストロフによるスーパーレンズ読み取り機構に対して持つ意味を議論する。
He for neutron detection中村 龍也; 正岡 聖; 山岸 秀志; 田中 浩基; 曽山 和彦; 相澤 一也
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 539(1-2), p.363 - 371, 2005/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)キャピラリープレートは直径100ミクロン程度の多数のガラス細孔を持つ薄型ガラスプレートでありプレート上下電極に適度な電圧を印加することでガス増幅素子として機能する。本論文ではこのキャピラリープレートを中性子用のカウンタとして、あるいは、位置検出型中性子検出器用の前段ガス増幅素子として応用することを目的とし高ガス圧ヘリウム3コンバータガス中におけるキャピラリープレートの動作特性試験を行った。その結果、キャピラリープレートは6気圧5%エタンの混合ガス条件下においても
以上のガスゲインを有し中性子検出用のガス増幅素子として使用可能であることを確認した。また、信号出力の立ち上がり時間が中性子捕獲反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)の射出方向、及びトラック長に依存することを明らかにし、位置検出型中性子検出器の位置分解能を向上するために本時間情報が利用可能であることを示した。
LiFシンチレータ,MSGCガス検出器の開発中村 龍也; 片桐 政樹; 山岸 秀志; 田中 浩基; 坂佐井 馨; 曽山 和彦
波紋, 15(1), p.67 - 73, 2005/01
本報では原研で開発を進めている高位置分解能二次元ZnS/LiFシンチレータ及びMSGCガス検出器に焦点を絞りこれまでの研究開発成果及び今後の展開について述べた。ZnS/LiFシンチレータ検出器の開発においては中性子有感シンチレータ/波長シフトファイバ構造の試作検出器により0.6, 0.7mm(各x,y)の位置分解能を有することを確認した。また、ガス検出器開発では独自開発した個別読み出し型検出器システムの動作確認をMWPC素子を用いて行った結果、本システムが位置分解能0.9, 1.4mm(各x,y),良好なn/
弁別能を有することを確認した。
64チャンネル高位置分解能中性子イメージ検出器の検出特性坂佐井 馨; 片桐 政樹; 松林 政仁; Rhodes, N.*; Schoonveld, E.*
JAERI-Research 2004-020, 19 Pages, 2004/12
JAERI-Research-2004-020.pdf:4.57MB
ZnS:Ag/LiFシンチレータと波長シフトファイバを用いた背面読み取り法により位置検出を行う6464チャンネル高位置分解能中性子イメージ検出器の検出特性を英国ラザフォードアップルトン研究所のISISにおいて測定した。その結果、ISISが実際に用いているApplied Scintillator Technology(AST)社製シンチレータを用いた場合、熱中性子に対して検出効率が24.5%であることがわかった。また、同時に線感度を
Co線源を用いて測定した結果、710
counts/photonsであることがわかった。原研で開発したZnS:AgとLiFとの比が1.5:1としたシンチレータでは熱中性子に対して検出効率が14.5%とISISのものに対して約60%であることがわかった。検出効率については、1-1, 1-2, 2-1、及び2-2コインシデンス法についてそれぞれ評価した。本検出器による中性子イメージ特性は、原研CNRF施設を用いて評価した。直径2mmの穴のあいたCdコリメータを用いて測定した結果、明瞭なビームイメージが得られることがわかった。2-2コインシデンス法を用いた場合には、検出効率は下がるものの位置分解能が改善されることを確認した。
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
被引用回数：34 パーセンタイル：88.04(Biochemical Research Methods)
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。
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。
中村 龍也; 山岸 秀志; 正岡 聖; 曽山 和彦; 相澤 一也
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.336 - 341, 2004/08
被引用回数：6 パーセンタイル：39.79(Instruments & Instrumentation)われわれは大強度パルス中性子源あるいは大強度フラックスである原子炉を使用した中性子散乱実験で必要不可欠な二次元中性子検出器として二次粒子弁別機能を有するマイクロストリップ型中性子ガス検出器(MSGC)の開発を行っている。本検出器では、数百チャンネルに及ぶマイクロストリップからの信号をそれぞれ独立に読み出すことで高計数率動作を可能とし、さらに、ヘリウム3と中性子の核反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)をトラック長の違いにより識別することで高計数率特性を損なうことなく1mm以下の位置分解能を実現する。このトラック識別機能を持つMSGC検出器の試験機を製作し原理確認試験を行った結果、上記アイディアに基づくマイクロストリップ型中性子検出器が実現可能であることを確認した。
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
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
因子及び
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
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。
中村 龍也; 片桐 政樹; 荒殿 保幸; 神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 520(1-3), p.76 - 79, 2004/03
被引用回数：8 パーセンタイル：47.00(Instruments & Instrumentation)InSb半導体検出素子と高密度ヘリウム3ガスとからなる低温中性子検出器を開発し、その中性子検出性能を評価した。ヘリウム3ガスを中性子コンバータとする中性子検出器では、チャンバー内に封入されるヘリウム3ガスの密度が高い程、位置分解能等の検出器性能が向上する。しかしながら、チャンバー内に封入可能なガス圧はその機械的強度により制限されること、また、高ガス圧下ではガス増幅率が低減するため良好な信号対雑音比で信号を読み出すことが困難となる、といった問題があった。そこでわれわれは4.2Kの低温環境を利用することで10気圧程度のガス圧においても常温,数100気圧に相当するガス密度を実現し、かつ、中性子捕獲反応の結果生成される二次粒子を低温動作可能なInSb半導体素子で直接検出することによりそれらの問題の解決を図った。4.2K,12.5気圧で動作させた試作低温中性子検出器によりその中性子検出特性試験を行い、低温,高ガス圧下においても本検出器は中性子を安定に検出できることを確認し、高い位置分解能,高い効率一様性,薄い検出厚さ等を有する低温中性子検出器としての実現性を検証することができた。
BO
single-crystal absorber中村 龍也; 片桐 政樹; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 520(1-3), p.67 - 69, 2004/03
被引用回数：29 パーセンタイル：83.54(Instruments & Instrumentation)LiBO単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)により中性子を検出することに成功した。本検出器は、中性子核反応(Li+n
T++4.78MeV、あるいは、
B+n
Li++2.3MeV)の結果励起される多数のフォノンを単結晶表面に製作された超伝導トンネル接合素子により検出することで中性子を検出する。LBO単結晶は、中性子吸収断面積の大きいLi, Bから構成され、かつ、低原子番号の元素により構成されていることから、ほぼ100%に近い検出効率と低バックグランドが実現される。また、核反応の結果生じる二次粒子の飛程が短いため、直列接合型STJ素子、あるいは、STJアレイ群によりイメージング検出器を構成すると数ミクロン以下の高位置分解能も期待できる。われわれは上述の検出器を製作し、中性子検出に供することができることを実証した。さらに1.3mmの距離をおいて製作した二つのSTJ素子の波高相関測定から、中性子位置検出器としても動作可能であることを確認している。
新村 信雄
Journal of the Physical Society of Japan, 70(Suppl.A), p.396 - 399, 2001/05
原研では生体高分子用中性子回折装置(BIX-3)の建設を完了した。これにより、ミオグロビン、ルブレドキシンの中性子構造解析を行い、分解能1.5Aが得られた。これは世界で始めて達成された新記録であり、これにより、タンパク質内の水素結合の詳細、H/D交換が分子のダイナミクスや分子中での立体配置に直接関係すること、水和構造の詳細が明確に得られた。
松林 政仁; 小林 久夫*; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*
Nuclear Technology, 132(2), p.309 - 324, 2000/11
被引用回数：30 パーセンタイル：84.53(Nuclear Science & Technology)JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成以来、高中性子束及び高コリメータ比を有する高性能な装置として数多くの研究領域で利用され成果を挙げてきた。近年の高度化された応用研究では、中性子ラジオグラフィ画像の詳細な解析を行うために装置の詳細な特性及び仕様を必要としている。本報告では中性子源、ビームチューブ及び撮影室内部の詳細を記述し、撮影位置における中性子ビーム強度分布、散乱中性子成分等新たに測定した結果とこれまでの特性測定結果を併せて解析し設計値との比較を行った。その結果、設計値を上回る10
n/cm
sを超える高中性子束は、核計算の結果とコリメータ比の測定結果からコリメータ入口の有効面積の増加によるものとわかった。さらに装置完成以降に開発を行った高空間分解能を有する撮像システム及び高時間分解能を有する撮像システムについて仕様を詳述し性能を明らかにした。
松林 政仁
JAERI-Conf 99-006, p.361 - 366, 1999/08
JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成以来、熱水力研究、農学研究、医学研究、考古学研究等の多様な研究領域で用いられてきた。10n/cmsを超える高中性子束、100以上の高コリメータ比、25m30mの広い撮影野等の高性能は高度な研究を可能とし、高空間分解能を追求した、あるいは、高時間分解能を追求した高度な中性子ラジオグラフィシステムの開発を刺激した。静的中性子ラジオグラフィシステムでは中性子イメージングプレート又は冷却型CCDカメラを使用して高空間分解能化を図り、実時間中性子ラジオグラフィではSIT管カメラを用い、高速度中性子ラジオグラフィシステムではイメージングインテンシファイヤと高速度デジタルビデオカメラを組み合わせて高時間分解能化を図った。本件では、JRR-3Mにおける中性子ラジオグラフィ技術高度化に関して応用例を含めて発表する。
