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論文

原子炉における機構論的限界熱流束評価技術の確立に向けて,2; 機構論的限界熱流束予測評価手法確立に向けた研究とその課題

大川 富雄*; 森 昌司*; Liu, W.*; 小瀬 裕男*; 吉田 啓之; 小野 綾子

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 63(12), p.820 - 824, 2021/12

原子炉設計における効率的な燃料設計および最適な安全評価のために、機構論に基づいた限界熱流束評価技術が望まれている。この長年の技術課題は、近年の詳細解析技術及び計測技術の体系的統合を段階的に進めることで、打開できる可能性がある。このため本研究専門委員会では、将来的な限界熱流束評価技術の構築に向けて、過去の膨大な研究を精査することで必要な知見を整理する。これらの議論を通して、原子炉における機構論的限界熱流束評価技術に必要な研究課題を提示する。Part2では、これまでの限界熱流束機構に関する基礎研究や限界熱流束の予測手法確立に必須な数値解析手法の発展にふれ、課題提起を行う。

論文

Flow regime and void fraction predictions in vertical rod bundle flow channels

Han, X.*; Shen, X.*; 山本 俊弘*; 中島 健*; 孫 昊旻; 日引 俊*

International Journal of Heat and Mass Transfer, 178, p.121637_1 - 121637_24, 2021/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Thermodynamics)

This paper studies the flow regimes, their transitions and the drift-flux correlations in upward gas-liquid two-phase flows in vertical rod bundle flow channels. The flows are classified into 5 flow regimes, namely, bubbly, finely dispersed bubbly, cap-bubbly, churn and annular flows according to their different flow characteristics. Transition criteria between the flow regimes are proposed mechanistically. Those criteria can correctly predict 83% of the existing experimental observation of the flow regime. The drift-flux correlations for the distribution parameter and the drift velocity are also improved. The void fractions predicted by those correlations are compared with the existing experimental data, showing satisfactory agreement with mean relative error of 8%.

論文

Observation of longitudinal magnetic fluctuations at a first-order ferromagnetic quantum phase transition in UGe$$_2$$

野間 雄一郎*; 小手川 恒*; 久保 徹郎*; 藤 秀樹*; 播磨 尚朝*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*; 伊藤 公平*; 仲村 愛*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.073707_1 - 073707_5, 2021/07

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

Ferromagnetic fluctuation relevant to the pressure-induced superconductivity in UGe$$_2$$ is investigated by means of NMR spectroscopy. Longitudinal magnetic fluctuations were observed in the spin-echo decay rate near the ferromagnetic critical point where superconductivity takes place. This result strongly suggests that superconductivity in ferromagnets is universally mediated by anisotropic magnetic fluctuations.

論文

Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb

黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.

Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:42.38(Multidisciplinary Sciences)

Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.

論文

Impedance spectra analysis of thermoresponsive poly(acryloyl-$$_{L}$$-proline methyl ester) gel membrane in LiCl solution

Chen, J.; 浅野 雅春; 坪川 紀夫*; 前川 康成; 八巻 徹也; 吉田 勝

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 43(20), p.2843 - 2851, 2005/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Polymer Science)

$$gamma$$線キャスト重合により、熱応答性ポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲル膜を合成した。LiCl溶液を満たした電極付きH型ガラスセルを用いたインピーダンス装置により、ゲル膜のイオン導電性を測定するための新しい手法を提案した。さらに、温度を変化させたインピーダンス分析の結果から、ゲル膜のイオン導電性は14$$^{circ}$$Cで最も高いイオン導電率(約0.2S/cm)を示すことがわかった。このイオン導電性の温度依存性はポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲルの相転移に基づく複雑な非線形に起因していると、推察した。

報告書

Minutes of the IFMIF technical meetings; May 17-20, 2005, Tokyo, Japan

IFMIF国際チーム

JAERI-Review 2005-027, 416 Pages, 2005/08

JAERI-Review-2005-027.pdf:48.34MB

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の技術会合及び設計チームの各グループリーダーによる技術統合会合が2005年5月17日$$sim$$20日に、上野の計算科学技術推進センターで開催された。会合の主な目的は、(1)サブシステムの技術検討の現状報告,(2)ターゲット系とテストセル系とのインターフェイス事項の技術検討,(3)総合設計報告書に対する日欧でのピアレヴューの結果報告,(4)サブシステムの設計・実験活動の間の調整,(5)次期活動である工学実証・工学設計活動案の審議、及び、(6)それらのIFMIF執行小委員会への報告案作成である。本報告書は、ターゲット系技術会合,テストセル系技術会合,ターゲット系/テストセル系インターフェイス会合,加速器系技術会合、及び、技術統合会合の要約を取り纏めたものである。

論文

Structural studies on liquids and glasses under high pressure and high temperature

片山 芳則; 稲村 泰弘*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.154 - 159, 2005/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:50.55(Instruments & Instrumentation)

多くの物質が結晶状態で異なった構造を持ち、圧力の変化によって一次の構造相転移を起こすことはよく知られている。一方、液体やガラスの状態では、圧力誘起構造変化は単調であると考えられてきた。最近の放射光光源の発達によって、高温高圧条件下における液体やガラスの構造研究を行うことが可能になった。これらの研究は、液体やガラス状態での変化が必ずしも単調でないことを明らかにした。われわれは、液体リンと石英ガラスの最近の結果について報告する。

論文

Flux growth of $$^{57}$$Fe-enriched very high quality iron borate single crystal and observation of magnetic domain structure using X-ray double crystal topography

三井 隆也; 武居 文彦*; 北尾 真司*; 瀬戸 誠; 原見 太幹; Zhang, X.*; 依田 芳卓*; 菊田 惺志*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 30(1), p.7 - 10, 2005/03

核共鳴ブラッグ散乱を利用して、放射光からneVオーダーの超単色光を取り出すための光学素子として、$$^{57}$$Feをエンリッチした大型のFeBO$$_{3}$$単結晶をフラックス法により育成した。結晶性は放射光による平面波トポグラフィーにより評価された。ロッキングカーブの測定から、無磁条件下で結晶の磁化状態が多磁区構造であっても、半値幅が4秒程度の非常に良質単結晶であることがわかった。X線トポグラフィーの結果から、この結晶中が周期性のある磁区構造パターンを持ち、この構造が高い結晶完全性に関連していることが明らかになった。本発表では、上記の結晶評価実験に加えて、本結晶によるネール転移温度近傍での核共鳴ブラッグ散乱現象を利用した放射光X線のneVオーダーの超単色化実験の結果について報告する。

論文

Sedimentation of substitutional solute atoms in In-Pb system alloy under strong gravitational field; Experiments and simulations

小野 正雄; 木下 貴博*; 上野 秀人*; Huang, X.*; 長壁 豊隆; 真下 茂

Materials Transactions, 46(2), p.219 - 224, 2005/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.8(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、In-Pb系合金について超重力場実験を行い原子の沈降と相平衡について調べた(最大加速度:100万Gレベル,温度:融点直下(固体),出発試料:中間相の$$alpha$$相単相(面心正方晶),時間:30-150h)。回収試料は、重力方向にPbの濃度が増加して重力と反対方向にInの濃度が増加する傾斜構造を形成していた。100時間実験後の回収試料では、単相の出発状態から、重力側にPb相、反対側にIn相が出現し、それぞれの同一結晶構造内での格子定数が連続的に変化していることがわかった。以上から、この傾斜構造は原子スケールの傾斜構造であり、置換型溶質原子であるInとPb原子の沈降によって形成されたものであることが確認された。また、時間条件を変えた3つの実験結果(30h, 60h, 150h)から、60時間以下で定常状態に達したことがわかった。沈降プロセスのシミュレーションを行った結果、沈降の拡散係数が、化学ポテンシャルによる一般的な拡散係数の8倍と見積もられた。以上の結果は、この系の沈降の拡散メカニズムが一般的な拡散メカニズムと異なることを示唆している。

論文

Master plan and current status for feasibility study on thermal-hydraulic performance of reduced-moderation water reactors

大貫 晃; 高瀬 和之; 呉田 昌俊*; 吉田 啓之; 玉井 秀定; Liu, W.; 秋本 肇

Proceedings of Japan-US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics, p.317 - 325, 2004/12

日本原子力研究所では高稠密格子水冷却炉心(RMWR)の熱流動特性を予測する技術開発プロジェクトを電力,メーカ,大学の協力を得て平成14年度より開始した。RMWRは成熟した軽水炉技術を活用し、ウラン資源の有効利用,プルトニウムの多重リサイクル,高燃焼度,長期サイクル運転といった長期的なエネルギー供給を担える革新的な水冷却炉としての特徴を有している。RMWRは核分裂性プルトニウムの増殖比を高めるため、燃料集合体を稠密にし、ボイド率を高くしている。そのため、熱流動に関する成立性が大きな開発課題となっている。本論文ではこの成立性にかかわる研究に焦点を当て、大型試験装置と先進的な数値解析技術を活用した研究・開発計画を述べるとともに、今までに得られた成果を示す。本研究を進めることで高稠密格子炉心での除熱性能を検証するとともに、予測技術を確立する予定である。

論文

Phase transitions of the mean-field Potts glass model in a field

横田 光史

Physical Review B, 70(17), p.174422_1 - 174422_14, 2004/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.36(Materials Science, Multidisciplinary)

外場中のポッツグラス模型は、分子からなる結晶における方向性グラスにストレスがかかった場合などのモデルと考えられる。このモデルにおける相転移を相互作用のランダムネスに対する平均をとる数学的操作であるレプリカ法を用いた平均場理論で調べた。横方向のグラス転移温度は外場が小さく実効的強磁性相互作用が小さいときには、外場の大きさに比例することを示した。これは、ベクトルスピングラスでのGabay-Toulouse線として知られている振舞いとは定性的に異なっている。レプリカ対称解の安定性を横方向のグラスオーダーパラメーターがゼロの高温相で調べると、上述の相転移線が一つの安定線であるとともに、もう一つの安定線があることがわかる。この2つの安定線のうち後者がポッツ成分の数が4以上ではより高温で不安定となるので、普通のグラス相のほかに新しい相として磁場方向のグラス秩序のみを持つ中間グラス相が現れることがわかった。また、横方向にグラス秩序を持つ低温相への相転移はポッツ成分の数が5以上ではオーダーパラメーターに飛びがあるような独特なものになることが示された。

論文

中性子科学と高圧力; 非弾性散乱と圧力誘起相転移

藤井 保彦

高圧力の科学と技術, 14(2), p.113 - 118, 2004/05

高圧力下における中性子散乱実験の特徴、特に中性子非弾性散乱は相転移の微視的機構解明のうえで優れた実験手段を提供することを解説している。中でもソフトフォノンモードによるペロブスカイト化合物の圧力誘起相転移を典型例として紹介するとともに、単純金属のフォノンの振る舞いやスピンパイエルス化合物における磁気非弾性散乱によるスピン励起の圧力変化の実験例を挙げ、将来的にJ-PARCへの高圧力グループの積極的な参加を呼び掛けている。

報告書

Minutes of the IFMIF technical meeting; December 4-5, 2003, Kyoto, Japan

IFMIF国際チーム

JAERI-Review 2004-008, 219 Pages, 2004/03

JAERI-Review-2004-008.pdf:35.23MB

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の技術会合が2003年12月4日, 5日に、京都大学の芝蘭会館で開催された。技術会合の主な目的は、(i)総合設計報告書の最終内容,(ii)IFMIFのコスト及び組織,(iii)主要システムの技術検討の現状,移行期活動の現状,工学実証・工学設計期活動案の審議である。本報告書では、これらの技術会合の要約を取り纏めた。本技術会合のアジェンダ,参加者リスト,発表資料は、付録に掲載した。

論文

Phonon density of states in Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$ and SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$; Effects induced by magnetic order and transport coherence

Rykov, A. I.*; 野村 貴美*; 澤田 嗣郎*; 三井 隆也; 瀬戸 誠*; 為ヶ井 強*; 徳永 将史*

Physical Review B, 68(22), p.224401_1 - 224401_7, 2003/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.11(Materials Science, Multidisciplinary)

遷移金属酸化物Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$, SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$の低温での磁気相転移温度近傍における核共鳴非弾性散乱測定を行った。測定結果では、転移温度(Tc$$sim$$150K)に温度を下げるのにしたがい、非弾性散乱スペクトルの低エネルギー成分(14meV)に見られるピークが顕著に増加し、転移温度以下では分裂することが観測された。また、Tc以下では、20meV近傍のメインバンドエッジ部に顕著なソフトニングも観測された。本論文では、実験結果についての報告と、格子振動のソフトニングが、材料の磁気相転移発現時の超交換相互作用の変調効果によるものであることを示す。

論文

X-ray structural studies on elemental liquids under high pressures

片山 芳則; 辻 和彦*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(36), p.6085 - 6103, 2003/09

 被引用回数:79 パーセンタイル:92.88(Physics, Condensed Matter)

いくつもの元素液体の高圧におけるX線構造研究がレビューされる。シンクロトロン放射光源と大容量プレスを組合せることによって、数ギガパスカルまでの高圧下における構造のその場測定を行うことが可能になった。これらの測定から、液体アルカリ金属の圧縮は等方的であるのに対し、結合に共有的な要素を持った液体の圧縮はほとんどの場合、非等方的であることがあきらかになった。幾つかの元素では、異なった種類の体積依存性が異なった圧力領域で観察される。この振る舞いは液相を幾つかの領域にわけることが可能であることを示唆する。観察された構造変化のほとんどは連続的であるが、液体リンでは、約1GPa, 1050$$^{circ}$$Cで、圧力幅0.05GPa以下で完了する急激な構造変化が観測された。この発見は1次の液体-液体相転移の存在を支持するものである。

論文

臭化水素と硫化水素における圧力誘起構造相転移と固相反応

池田 隆司

高圧力の科学と技術, 13(3), p.224 - 231, 2003/08

水素結合系結晶の臭化水素及び硫化水素は、加圧することにより化学結合状態が著しく変化し、秩序-無秩序転移,水素結合対称化,固相反応を伴う分子解離などのさまざまな現象を示す。本稿では高圧実験と第一原理分子動力学シミュレーションより明らかになった臭化水素と硫化水素における圧力誘起構造相転移と固相反応の関係について解説する。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of ferromagnetic URhGe$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Andrei, G.; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 大貫 惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1071 - 1074, 2003/02

URhGe$$_2$$はキュリー温度30Kの強磁性体である。近年斜方晶系,強磁性ウラン化合物における超伝導の発見が報告されているが、URhGe$$_2$$は、あらたな候補としての可能性が期待されている。われわれは、この物資の単結晶育成について初めて単結晶育成に成功した。磁化、抵抗測定の結果大きな異方性と、新たに25Kに異常を発見した。比熱測定の結果30K, 25Kいずれにおいてもラムダ型の比熱の振る舞いを示し、25Kにおける異常は、現段階で秩序変数は不明なものの相転移であることが明らかとなった。

論文

Synchrotron radiation studies on pressure-induced structural changes in liquids and glasses

片山 芳則; 稲村 泰弘

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(1), p.S343 - S350, 2003/01

 被引用回数:16 パーセンタイル:60.84(Physics, Condensed Matter)

放射光と大容量プレスの組み合わせによって、数GPaまでの圧力,1500Kまでの温度範囲で、液体やガラスの構造変化をその場観察することが可能になった。X線回折,XAFS,X線吸収による密度測定、ラジオグラフィー法による粘性測定など、いくつもの方法がこの目的のために現在、適用可能である。われわれは元素の液体を系統的に研究し、液体セレンにおいては、特徴的な構造変化が狭い圧力温度領域で起こることを見いだした。さらに、われわれは、液体リンで急激な構造変化を発見した。リンについての実験結果は、この変化が一次の液体-液体転移であることを支持する。本講演では、現在行っている石英ガラスで急激な構造変化を検出する試みや、高圧下の水のX線回折研究についても報告する。

論文

Defect-induced phase separation in relaxor Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_3$$ crystals

米田 安宏; 松本 徳真; 寺内 暉*; 安田 直彦*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(3), p.467 - 474, 2003/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:32.41(Physics, Condensed Matter)

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_3$$単結晶の熱分析を行った。秩序相と無秩序相における相転移温度の不安定性は、格子欠陥モデルを導入することによって説明できることがわかった。

論文

Single crystal growth and structural and magnetic properties of the uranium thernary intermetallic compound UCr$$_2$$Si$$_2$$

松田 達磨; 目時 直人; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 大久保 智幸*; 杉山 清寛*; 中村 仁子*; 金道 浩一*; 金子 耕士; 中村 彰夫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(1), p.122 - 130, 2003/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:56.14(Physics, Multidisciplinary)

われわれは、UCr$$_2$$Si$$_2$$の単結晶育成を初めて行なった。この物質について、温度約210K において高温の正方晶から三斜晶への構造相転移を示すことを明らかにした。また中性子回折実験によって低温における磁気構造を決定した。低温高磁場磁化測定ではメタ磁性転移が11.4Tで起きることを明らかにし、比熱測定からは電子比熱係数が約80mJ/K$$^2$$molと比較的重い電子系化合物であることを明らかにした。

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