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論文

Estimation of planes of a rock mass in a gallery wall from point cloud data based on MD PSO

松浦 勇斗*; 早野 明; 板倉 賢一*; 鈴木 幸司*

Applied Soft Computing, 84, p.105737_1 - 105737_9, 2019/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.61(Computer Science, Artificial Intelligence)

三次元レーザスキャナの計測では、計測対象物表面に対して高解像度の距離計測が行われ、その計測結果として、計測対象物表面の三次元形状を表す点群データが取得される。取得される点群データは、トンネル壁面の岩盤に分布する割れ目といった不連続面の抽出に活用することができ、その際、点群データから小平面を推定する必要がある。本研究では、点群データから小平面を推定するアルゴリズムとして多次元粒子群最適化(MD PSO)に基づく手法を開発した。MD PSOでは、点群データをバウンディングボックスにより区分し、それぞれの点の法線ベクトルを求め、それに基づき点群データを複数のクラスターに分類する。そして、それぞれのクラスターの点群データに対する最小二乗法により面が推定される。新しく開発されたMD PSOに基づくアルゴリズムを実際の坑道壁面の点群データを用いて適用性を評価した。MD PSOアルゴリズムを適用した場合、従来手法の可変格子分割法(VBS)に基づくアルゴリズムと比較して、7%高い正確性を示した。

論文

Diffusion behavior of methanol molecules confined in cross-linked phenolic resins studied using neutron scattering and molecular dynamics simulations

首藤 靖幸*; 和泉 篤士*; 萩田 克美*; 山田 武*; 柴田 薫; 柴山 充弘*

Macromolecules, 51(16), p.6334 - 6343, 2018/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.46(Polymer Science)

The dynamics of methanol confined in highly cross-linked phenolic resins was investigated using incoherent quasielastic neutron scattering (QENS) and atomistic molecular dynamics (MD) simulations. The QENS analysis for adeuterated phenolic resin and both deuterated and nondeuterated methanol indicated the presence of resin dynamics induced by methanol invasion and confined diffusion of the methanol molecules. QENS results suggested that methanol had a diffusion coefficient of 1.6 $$times$$ 10$$^{-6}$$ cm$$^{2}$$/s, which is 1 order of magnitude smaller than the bulk value (2.3 $$times$$ 10$$^{-5}$$ cm$$^{2}$$/s. The MD trajectories also showed that the methanol diffusion was limited by the resin network, consistent with QENS results in terms of the diffusion coefficient and diffusion-like behavior.

論文

Feasibility study of nuclear transmutation by negative muon capture reaction using the PHITS code

安部 晋一郎; 佐藤 達彦

EPJ Web of Conferences, 122, p.04002_1 - 04002_6, 2016/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.06

高レベル放射性廃棄物に含まれる長寿命核種(LLFP)の処理方法として、核変換技術が研究されている。しかしながら、$$^{90}$$Sr, $$^{126}$$Sn, $$^{137}$$Csなどの中性子吸収断面積および核分裂断面積が小さい核種に関しては、中性子による核変換が困難である。このような核種の核変換について、負ミューオンの適用が検討されている。低エネルギーの負ミューオンは原子に捕獲されミューオン原子を形成し、その後崩壊または原子核に捕獲されるが、このミューオンを捕獲した原子核は中性子や陽子などを放出し、別の核種へと変換される。放射線輸送計算コードPHITSの最新版では、負ミューオン捕獲反応の計算機能が実装された。そこで、PHITSを用いて負ミューオン捕獲反応による核変換の実現可能性の調査として、$$^{90}$$Srによる負ミューオン捕獲反応を計算した。その結果、94%の負ミューオンが原子核に捕獲され、66%の$$^{90}$$Srが安定核または半減期20日以下の核種へ変換されることが確認された。一方で、15%の$$^{90}$$Srは元よりも半減期の長い$$^{87}$$Rbへ変換されることも判明した。

論文

Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse; Simulations and the optical pump - X-ray probe experiment

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; 長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 石野 雅彦; Agranat, M. B.*; Ashitkov, S. I.*; Faenov, A. Y.*; Khokhlov, V. A.*; et al.

Applied Physics B, 119(3), p.413 - 419, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:38.08(Optics)

Spatial structures of ablative mass flow produced by femtosecond laser pulses are studied. In experiments with a gold film, the Ti:sap laser pulse having a focal size of 100 microns on a target was used, while a soft X-ray probe pulse was utilized for diagnostics. The experimental data are compared with simulated mass flows obtained by two-temperature hydrodynamics and molecular dynamics methods. Simulation shows evolution of a thin surface layer pressurized after electron-ion thermalization, which leads to melting, cavitation and formation of spallation liquid layer. The calculated asymptotic surface velocity of this layer as a function of fluence is in reasonably good agreement with experimental data.

論文

Atomic and molecular data activities for fusion research at JAERI

久保 博孝; 左高 正雄; 白井 稔三

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.352 - 355, 2006/00

核融合研究では、粒子熱制御やプラズマ診断のために、燃料である水素,核反応で生成されるヘリウム,プラズマ対向面材料から発生する不純物に関する原子分子データが必要である。ここでは、原研における核融合研究のための原子分子データ整備に関する最近の活動概要について報告する。原研では、最近、低温ダイバータプラズマにおいて重要な役割を果たす分子(水素分子,炭化水素分子等)に関する反応断面積データを収集評価している。収集評価したデータから半経験式を導き、データを使いやすくした。また、米国国立標準技術研究所と協力して、核融合プラズマにおいてプラズマ対向面材料から発生する、あるいは熱制御やプラズマ診断のために入射される重不純物(Ar, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Kr, Mo, W)の高電離イオンに関するスペクトルデータを収集評価している。さらに、大学の協力を得て、低エネルギー領域における電子衝突や荷電交換に関する断面積データの取得を行っている。

論文

Study of light output and response function of liquid organic scintillator for high-energy neutron spectrometry

佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 遠藤 章; 松藤 成弘*; 佐藤 眞二*; 高田 真志*; 石橋 健二*

Nuclear Science Symposium Conference Record, 2005 IEEE, Vol.3, p.1288 - 1290, 2005/10

シンチレーション検出器を用いて中性子のエネルギースペクトルを測定するためには、検出器の応答関数が必要とされる。この応答関数を精度よく評価するためには、入射中性子とシンチレーション物質との核反応による荷電粒子生成と、それに伴う発光機構を解明することが重要である。そこで、液体有機シンチレータにおける、荷電粒子の運動エネルギーと光出力の相関を調べるために、放射線医学総合研究所HIMACにおいて、さまざまな荷電粒子に対する応答関数を測定した。液体有機シンチレータとして、中性子測定で広く利用されているBC501Aを用いた。各種荷電粒子は高エネルギー重イオンの炭素ターゲットへの入射核破砕反応により生成され、粒子弁別後に飛行時間からその運動エネルギーを求めた。実験から得た荷電粒子の運動エネルギーと光出力の相関を、半実験式と比較したところ、陽子と重陽子に関しては非常に良い一致を示した。しかし、$$alpha$$粒子に関しては、系統的に大きな値を与えることを明らかにした。

論文

Development of dose monitoring system applicable to various radiations with wide energy ranges

佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(9), p.768 - 778, 2005/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:74.98(Nuclear Science & Technology)

高エネルギー加速器施設の作業環境,環境中のバッグランドに存在する中性子,光子,ミューオンによる線量を高感度に測定できる線量測定システムDARWIN(Dose monitoring system Applicable to various Radiations with WIde energy raNges)を開発した。この測定システムは、検出器に液体有機シンチレータをLi-6含有ZnS(Ag)シンチレータで取り囲んだホスウィッチ型検出器を用い、各粒子に起因する信号を波形弁別により識別し、これに線量変換係数を乗じることでリアルタイムで線量を評価することができる。実験及び計算により、DARWINは、従来のモニタに比べ感度,適用粒子の多様性及び適用エネルギー範囲の点で優れた特性を有することを明らかにした。

論文

Influence of multidimensionality on convergence of sampling in protein simulation

目次 正一

Journal of the Physical Society of Japan, 74(6), p.1865 - 1870, 2005/06

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

私たちはタンパク質シミュレーションにおける、標本抽出の集合の収束がタンパク質のコンフォメーショナル空間多次元性にどう影響されるかという問題を研究する。二次モーメントで幾つかの重要な物理量は構成されるので、私たちは、二次モーメントの十分な収束に必要なシミュレーションの時間を得るのを試みる。私たちはタンパク質の分子力学シミュレーションとその後の主成分(PC)分析を実行する。シミュレーション時間が増加するにつれて、より小さい振幅のPCベクトルが特定されて、その後より大きい振幅のベクトルが特定される。この連続した特定と平衡化メカニズムが、タンパク質シミュレーションが有用だということを示している。

論文

Study on response function of organic liquid scintillator for high-energy neutrons

佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高田 真志*; 石橋 健二*

AIP Conference Proceedings 769, p.1680 - 1683, 2005/05

高エネルギー中性子に対する有機液体シンチレータの応答関数を評価するために、SCINFUL-QMDコードを開発した。SCINFUL-QMDによる計算結果の妥当性を調べるため、放射線医学総合研究所のHIMACにおいて、有機液体シンチレータの応答関数を測定した。800MeV/uのSiイオン及び400MeV/uのCイオンを、厚い炭素ターゲットに入射させ、核破砕反応により放出された中性子に対して、飛行時間法によりその運動エネルギーを測定し、入射中性子エネルギーごとの応答関数を導出した。実験値とSCINFUL-QMDによる計算値を比較した結果、SCINFUL-QMDは、既存の応答関数計算コードよりも適切に実験値を再現できることがわかった。

論文

Development of dose assessment method for high-energy neutrons using intelligent neutron monitor

佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高田 真志*

NIRS-M-180, p.263 - 264, 2005/05

原研が開発を進めている液体有機シンチレータを用いた中性子モニタによる数百MeV中性子に対する線量評価法を確率するため、放射線医学総合研究所HIMACにてNE213液体有機シンチレータの応答関数測定を行った。800MeV/uのSiイオン及び400MeV/uのCイオンを厚い炭素ターゲットに入射させることにより、高いエネルギーの中性子を生成した。中性子の運動エネルギーは、飛行時間(TOF)法により決定した。中性子とともに生成される$$gamma$$線と荷電粒子イベントは、オフライン解析により除去した。得られた中性子の応答関数データは、シンチレータの応答を中性子線量に換算するG関数導出に利用されるSCINFUL-QMDコードの結果と比較された。両者は非常に良い一致を示した。

論文

Simulation of transitions between "Pasta" phases in dense matter

渡辺 元太郎*; 丸山 敏毅; 佐藤 勝彦*; 泰岡 顕治*; 戎崎 俊一*

Physical Review Letters, 94(3), p.031101_1 - 031101_4, 2005/01

 被引用回数:90 パーセンタイル:91.99(Physics, Multidisciplinary)

分子動力学シミュレーションを用いて原子核物質の構造を計算する。標準原子核密度以下の密度での原子核物質は、密度によって球状,棒状,板状,棒状穴,泡状,一様といったいわゆるパスタ構造をとることがさまざまな計算で示されている。しかしこれは平衡状態に関するものであり、超新星爆発のように密度が時間とともに動的に変化する場合にこのパスタ構造が現れるかどうかは自明ではなかった。われわれは分子動力学シミュレーションを時間的に密度が高くなる系に摘用して、棒状構造から板状構造,板状構造から棒状穴構造に変化する様子を確かめた。構造変化は、有限温度での物質の熱的揺らぎによって隣り合った液相同士が接触,融合することで起こる様子がみられた。

論文

XAFS and spectroscopic characterization for the structure and electronic structure of Ce-DMDPhPDA complexes in methanol

矢板 毅; 塩飽 秀啓; 鈴木 伸一; 岡本 芳浩; 島田 亜佐子*; Assefa, Z.*; Haire, R. G.*

Physica Scripta, T115, p.302 - 305, 2005/00

N,N'-dimethyl-N,N'-diphenylpyridine-2,6-carboxyamide(DMDPhPDA)セリウム錯体の構造パラメータ及び電子状態についての研究を、XAFS及び蛍光,励起スペクトル法によって行った。DMDPhPDAは、3価ランタノイドからの3価アクチノイド分離のための試薬として有望なものである。SPring-8 BL11XUにおいて測定し、CeのK吸収端XAFS解析から、セリウムと酸素及び窒素の原子間距離はそれぞれ、253pm及び264pmであることを見いだした。ピリジル基の為す平面と金属の為す角はおよそ180度であった。得られた錯体は黄色の錯体で、その吸収スペクトルは大変ブロードなものであった。このピークの長波長側の部分は他のランタノイドでは見いだされなかった。XANESスペクトルは、Ceが3価であることを示しており、この吸収帯は、f-d遷移に基づくものであると推定した。

論文

Possibility analysis of Cu(InGa)Se$$_{2}$$ thin-film solar cells for space use

川北 史朗*; 島崎 一紀*; 今泉 充*; 桑島 三郎*; 依田 真一*; 大島 武; 伊藤 久義

Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.151 - 154, 2004/10

地上試験において観測されたCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の放射線劣化特性の回復現象を考慮することで、民生部品実証衛生MDS-1を用いた宇宙試験でのCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の特性変化を解析した。バンアレン帯を横切る軌道を周回するMDS-1での1年間の試験後においてもCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の発電特性はほとんど劣化せず、開放電圧が約1%のみの低下という非常に高い耐放射線性が確認できた。MDS-1軌道の平均温度(70$$^{circ}$$C),同程度の温度における地上試験で得られた劣化の回復率1$$times$$10$$^{-5}$$/s(短絡電流)及び2$$times$$10$$^{-6}$$/s(開放電圧)、並びにMDS-1軌道での放射線量を考慮して太陽電池の特性変化を解析した結果、放射線照射による劣化と熱アニールによる回復が同時に起こり、結果的に、軌道上では無劣化になると考えられ、軌道での実証試験結果と地上試験データを用いた計算結果に良い一致が得られた。

論文

Molecular dynamics of 8-oxoguanine lesioned B-DNA molecule; Structure and energy analysis

Pinak, M.; O'Neill, P.*; 藤本 浩文; 根本 俊行*

AIP Conference Proceedings 708, p.310 - 313, 2004/05

酸化損傷を受けたDNAの構造とエネルギーの変化そしてDNAと修復酵素の複合体形成の動的過程を明らかにするためにDNA突然変異源となる酸化損傷7,8-dihydro-8-oxoguanine(8-oxoG)とその修復酵素human oxoguanine glycosylase 1(hOGG1)を生理的水溶液環境下に配置しmultiple nanosecond moleculardynamics simulationを行った。その結果、DNA-酵素複合体において、N末端のアルギニン324が8-oxoGヌクレオチドのホスホジエステル結合に接近しアミノ酸と損傷部位が化学反応を行えることがわかった。DNA損傷の認識、すなわち修復酵素による損傷部位の認識とDNA-酵素の安定な複合体の形成は、その後の修復プロセスを正常に進めるために必須の条件である。

論文

Theoretical study on the alloying behavior of $$gamma$$-uranium metal; $$gamma$$-uranium alloy with 3d transition metals

栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*

Journal of Nuclear Materials, 326(2-3), p.75 - 79, 2004/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:63.15(Materials Science, Multidisciplinary)

相対論DV-DFS分子軌道法を用いて3d遷移金属の$$gamma$$相ウラン合金の合金化挙動を調べた。d軌道エネルギー(Md)の値は、ウラン合金化挙動と良好な相関があることがわかった。すなわち、Ti, V, Crのように$$gamma$$相ウランに固溶しやすい金属は比較的高いMd値を持つ。逆にCuのように全く固溶しない金属は、非常に低いMd値を取ることがわかった。

論文

Super radiation tolerance of CIGS solar cells demonstrated in space by MDS-1 satellite

川北 史朗*; 今泉 充*; 住田 泰史*; 櫛屋 勝巳*; 大島 武; 山口 真史*; 松田 純夫*; 依田 真一*; 神谷 富裕

Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01

2002年2月に打ち上げられた人工衛星MDS-1に搭載されたCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池(CIGS太陽電池)の非常に優れた耐放射線性を観測した。打ち上げ後200日経過時点で、短絡電流は全く劣化せず、開放電圧も1%の低下のみであった。一方、地上試験により、CIGS太陽電池は室温においても劣化が回復すること、さらに電流注入により回復が早くなることを見いだした。これにより、CIGS太陽電池の「劣化の急速回復」による優れた耐放射線性が確認された。

論文

Effects of pellet expansion and cladding hydrides on PCMI failure of high burnup LWR fuel during reactivity transients

更田 豊志; 杉山 智之; 中村 武彦; 笹島 栄夫; 永瀬 文久

NUREG/CP-0185, p.161 - 172, 2004/00

軽水炉に対する安全基準のベースとなるデータを整備するため、原研のNSRRでは反応度事故など、異常過渡時や事故時の燃料挙動を調べる研究を進めており、パルス照射を利用して高燃焼度燃料に対する一連の実験を実施している。本論文では、ZIRLO及びMDA被覆管を備えた照射済PWR燃料を対象とした最近のNSRR実験の結果を示すとともに、燃料ペレット/被覆管機械的相互作用(PCMI)時のペレット膨張及び被覆管水素脆化の影響について論じる。さらに、ジルカロイ被覆管に対する機械特性試験についても紹介する。

論文

Electrostatic energy analysis of 8-oxoguanine DNA lesion; Molecular dynamics study

Pinak, M.

Computational Biology and Chemistry, 27(3), p.431 - 441, 2003/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:46.16(Biology)

30塩基対からなる2種類のDNA(8-オキソグアニン損傷を持つDNA及び持たないDNA)に関して、1ナノ秒の分子動力学シミュレーションを実施した。特に、静電エネルギーに焦点を絞った解析を行った。DNAの静電エネルギー変化は立体構造を崩壊させる重要な要因であると考えられるとともに、損傷の存在を修復酵素に知らせるシグナルとしての役目を果たすことも予想されている。本論文では、これらの機構に関する詳細な解析結果を示す。

論文

Computational study of recognition of DNA damages and their repair; 8-oxoguanine oxidative DNA damage with repair enzyme hOGG1

Pinak, M.; Laaksonen, A.

Molecular Mechanisms for Radiation-Induced Cellular Response and Cancer Development, p.266 - 273, 2003/00

DNAの構造変化とDNA-酵素の複合体形成の動的過程を調べるために、突然変異性の酸化DNA損傷である8-オキソグアニンとその修復酵素であるhOGG1について、DNAのみの系と、DNA-酵素の系についての分子動力学シミュレーションを行った。この結果、損傷部位での水素結合の解離がみられDNAの構造が局所的に崩壊することがわかった。また、8-オキソグアニンの向かい側の隣に位置する相補鎖上のアデニンがDNA二本鎖から外側に飛び出ることがわかった。さらに、8-オキソグアニンのあるDNAとhOGG1とは、MDシミュレーション開始から500psで安定な複合体を形成することがわかった。

論文

Calculation of fission reaction in the framework of QMD + SDM

岩本 修; Rong, J.; 深堀 智生; 千葉 敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.128 - 131, 2002/08

10MeVから10GeVの核子入射による核分裂断面積とフラグメント分布を量子分子動力学(QMD)と統計模型(SDM)により計算した。$$^{197}$$Auと$$^{209}$$Biと$$^{238}$$Uに対する核分裂断面積を計算し実験値と比較した。計算値は実験値を比較的よく再現している。また1.6GeVと190MeVにおける陽子の入射エネルギーで、それぞれ$$^{208}$$Pbと$$^{232}$$Thに対し質量及び電荷分布を計算した。

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