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論文

Flux pinning properties in YBCO films with growth-controlled nano-dots and heavy-ion irradiation defects

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 浦口 雄世*; 末永 桃太郎*; 牧原 隆博*; 藤吉 孝則*; 石川 法人

Physica C, 530, p.72 - 75, 2016/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.74(Physics, Applied)

重イオン照射法により向上した超伝導状態のYBCO薄膜における磁束ピニング特性を、さらに向上させるためにBaSnO$$_{3}$$ナノドットを薄膜内に導入し、その効果を調べた。その結果、ナノドットを導入した場合、単に重イオン照射した試料よりも、特に磁場方向が$$c$$軸方向に近い方向の条件で、顕著な磁束ピニング特性の向上が見られた。重イオン照射欠陥とナノドットを組み合わせることにより、全方位的な磁場方向条件での磁束ピニング特性の向上が達成できる可能性を示すことができた。

論文

Spontaneous formation of suboxidic coordination around Co in ferromagnetic rutile Ti$$_{0.95}$$Co$$_{0.05}$$O$$_2$$ film

Hu, W.*; 林 好一*; 福村 知昭*; 赤木 和人*; 塚田 捷*; 八方 直久*; 細川 伸也*; 大和田 謙二; 高橋 正光; 鈴木 基寛*; et al.

Applied Physics Letters, 106(22), p.222403_1 - 222403_5, 2015/06

 被引用回数:28 パーセンタイル:16.63(Physics, Applied)

The local atomic structures around Co in high temperature diluted ferromagnetic semiconductor Co-doped TiO$$_2$$ has been investigated using X-ray fluorescence holography and X-ray absorption fine structure experiments. While the Co atoms in the Ti$$_{0.99}$$Co$$_{0.01}$$O$$_2$$ simply substituted for Ti sites in the rutile structure, a suboxidic arrangement of CoO$$_2$$Ti$$_4$$ was found to form around Co in the Ti$$_{0.95}$$Co$$_{0.05}$$O$$_2$$ films. First-principles calculations supported the stability of the aggregated suboxidic clusters in the rutile TiO$$_2$$. The suboxidic coordination may be the source of strong exchange interaction, resulting in the high Curie temperature in Co-dopedTiO$$_2$$.

論文

Diffusion phenomenon at the interface of Cu-brass under a strong gravitational field

緒方 裕大*; 井口 裕介*; 徳田 誠*; Januszko, K.*; Khandaker, J. I.*; 小野 正雄; 真下 茂*

Journal of Applied Physics, 117(12), p.125902_1 - 125902_6, 2015/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.42(Physics, Applied)

To investigate diffusion phenomenon at the interface between Cu and brass under a strong gravitational field generated by ultracentrifuge apparatus, we performed gravity experiments on samples prepared by electroplating with interfaces normal and parallel to the direction of gravity. For the parallel-mode sample, for which sedimentation cannot occur thorough the interface, the concentration change was significant within the lower gravity region; many pores were observed in this region. Many vacancies arising from crystal strain due to the strong gravitational field moved into the lower gravity region, and enhanced the atoms mobilities. For the two normal-mode samples, which have interface normal to the direction of gravity, the composition gradient of the brass-on- Cu sample was steeper than that for Cu-on-brass. This showed that the atoms of denser Cu diffuse in the direction of gravity, whereas Zn atoms diffuse in the opposite direction by sedimentation. The interdiffusion coefficients became higher in the Cu-on-brass sample, and became lower in the brass-on-Cu sample. This rise may be related to the behavior of the vacancies.

論文

Evaluation of fracture toughness of fine-grained isotropic graphites for HTGR

山田 輝明*; 松島 友貴*; 黒田 雅利*; 角田 淳弥; 柴田 大受; 藤田 一郎*; 沢 和弘

Nuclear Engineering and Design, 271, p.323 - 326, 2014/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:77.88(Nuclear Science & Technology)

微粒等方性黒鉛IG-110とIG-430の破壊靱性の実験評価手法及びノッチ角度の依存性効果を調べるため、高温ガス炉用黒鉛の破壊靱性評価手法として近年提案されている三点曲げ試験を、ノッチ角度の異なる試験片を用いて行い、以下のことが分かった。(1)IG-110とIG-430の破壊靱性値はそれぞれ、0.890MPa・m$$^{1/2}$$、1.031MPa・mm$$^{1/2}$$であった。IG-110の破壊靱性値は、他の手法により得られた値と同じかやや低かった。(2)微粒黒鉛の破壊靱性値は、ノッチ角度に依存しない。(3)実験データを用いて、Griffith TheoryによるIG-110とIG-430の引張強度の比を見積もったところ、製造メーカから提供された引張強度比とよく一致した。

論文

Ultracentrifuge experiment on AgI super-ionic conductor

小野 正雄; 岡安 悟; 井口 裕介*; 江坂 文孝; Bagum, R.*; 春木 理恵; 真下 茂*

Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan (Internet), 12(ists29), p.Tq_1 - Tq_3, 2014/04

これまでに固相の固溶系2成分合金や単体金属を遠心処理することで、固相中で元素や同位体組成を傾斜化できることを示した。ここで、2成分のイオン結晶の場合は、化学量論組成を保とうとする性質によって、たとえ遠心処理で分解を起こせたとしても元素組成を傾斜させることは難しいと考えられる。しかしながら、結晶中では自己拡散が起こっているので、元素組成を保ったままで、同位体組成を傾斜させることはできると考えられる。そこで我々は、遠心処理によって2成分のイオン結晶中で生じる同位体効果を調べるために、超イオン伝導体の$$alpha$$-AgIに関する超遠心実験を計画した。この超イオン伝導体$$alpha$$-AgIは、真性イオン結晶でありAgイオンの自己拡散が顕著であるため、この実験に最適である。研究の第一段階として、分解が生じない温度条件と遠心加速度条件の組み合わせを探る実験を行った。結果として、最大遠心加速度61万G、最高試料温度350$$^{circ}$$C、最大実験時間24時間の条件の組み合わせであれば、分解の起こらない実験が可能であることを確かめた。

論文

Angular dependence of critical current density and $$n$$-values in BaZrO$$_{3}$$/YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$ quasi-multilayered films with columnar defects

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人

Physica C, 494, p.153 - 157, 2013/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.41(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$酸化物超伝導体の電力ケーブル等への応用のためには、高磁場,高温環境でも臨界電流密度が高いことが要求される。そのためには、磁束をピン止めする強いピニングセンターを導入すること、さらに磁束が容易に移動できるダブルキンク機構を抑制するために点状不純物と(磁束と平行な)柱状不純物を適切に導入する必要がある。本研究では、点状欠陥を3次元的に分散させるためにBaZrO$$_{3}$$ナノ粒子を含んだYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$多層膜を作成した。さらに、イオン照射によって強いピン止め中心である柱状欠陥を導入し、最終的に点状不純物と柱状欠陥が混在するハイブリッドピニングセンターを実現した。この試料の評価の結果、BaZrO$$_{3}$$ナノ粒子の寸法が大きい方が臨界電流密度が高くなること、イオン照射により形成された柱状欠陥がBaZrO$$_{3}$$ナノ粒子を上回るピン止め効果を示したこと、膜作成条件によっては照射後試料で高磁場(3Tesla),高温(77.3K)においても高いピン止め効果が働くことを実験的に示した。

論文

Evaluation of fracture toughness of fine-grained isotropic graphites for HTGR

山田 輝明*; 松島 友貴*; 黒田 雅利*; 角田 淳弥; 柴田 大受; 藤田 一郎*; 沢 和弘

Proceedings of 6th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2012) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/10

微粒等方性黒鉛IG-110とIG-430の破壊靱性の実験評価手法及びノッチ角度の依存性効果を調べるため、高温ガス炉用黒鉛の破壊靱性評価手法として近年提案されている三点曲げ試験を、ノッチ角度の異なる試験片を用いて行い、以下のことがわかった。(1)IG-110とIG-430の破壊靱性値はそれぞれ、0.890(MPam$$^{1/2}$$), 1.031(MPam$$^{1/2}$$)であった。IG-110の破壊靱性値は、他の手法により得られた値と同じかやや低かった。(2)微粒黒鉛の破壊靱性値は、ノッチ角度に依存しない。(3)実験データを用いて、Griffith TheoryによるIG-110とIG-430の引張強度の比を見積もったところ、製造メーカから提供された引張強度比とよく一致した。

論文

Separation in $$varepsilon$$-phase of BiPb alloy under mega-gravity

岡安 悟; 小野 正雄; 西尾 太一郎*; 井口 祐介*; 真下 茂*

Defect and Diffusion Forum, 323-325, p.545 - 548, 2012/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

超重力場下の処理では固体中でも原子の沈降が生じる。その結果、BiPb合金の$$varepsilon$$相において部分的な溶融結晶化が発生する。完全結晶であるBi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$のhcp相と部分的に欠陥の入ったBi$$_{3}$$Pb$$_{7-delta}$$のhcp相でのわずかな密度の違いが超重力場下では大きく拡大される。そしてその結果$$varepsilon$$相が分離を起こす。分離した相ではそれぞれの超伝導特性が異なる。

論文

Development of fibrous adsorbent for polyols

城 昭典*; 松浦 博孝*; 石崎 隼郎*; 瀬古 典明; 植木 悠二

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 54, 2012/01

木材,藁などの植物細胞中に存在するキシロースは、糖尿病患者用甘味料(ブドウ糖代替品)あるいはキシリトール前駆体として、製薬,食品加工等の分野において幅広く利用されている。キシロースは、ホウ酸が近接シス型ジオールと可逆的に環状エステルを形成することが知られており、ホウ酸を不溶性高分子基体に固定化できれば、キシロースを回収可能な吸着剤を得られるものと期待される。そこで本研究では、放射線グラフト重合法によるポリオール型キシロース吸着繊維の合成を試みた。その結果、ホウ酸を有する4-ビニルフェニルボロン酸(VPBA)と親水性付与剤(ノナエチレングリコールジメタクリレート(NEDM)、又は、メトキシノナエチレングリコールメタクリレート(MNEM))との共グラフト重合により、ポリオール型キシロース吸着繊維を合成することに成功した。最適グラフト重合条件下における、各吸着繊維の共グラフト率はVPBA-NEDM型では221%、VPBA-MNEM型では180%に達した(照射線量:200kGy,総モノマー濃度:80wt.%,モル比:VPBA/NEDM=3/1, VPBA/MNEM=3/1,反応温度:40$$^{circ}$$C,反応時間:16時間)。また、本吸着繊維のキシロース吸着容量はVPBA-NEDM型では0.37mmol/g、VPBA-MNEM型では0.34mmol/gとなった。

論文

Isotope distribution in pure indium after liquid-state centrifugation

小野 正雄; 岡安 悟; 江坂 文孝; 春木 理恵; 真下 茂*

Journal of the Japan Society of Microgravity Application, 28(2), p.S89 - S91, 2011/04

純インジウムを、遠心加速度82万g,溶融状態の温度300$$^{circ}$$Cで100時間遠心処理し、2次イオン質量分析器(CAMECA IMS-6f)で回収試料中の同位体比$$^{113}$$In/$$^{115}$$Inを測定した。同位体比は遠心加速度の方向に1.3%減少する方向で傾斜していた。この同位体比の傾斜は、重い$$^{115}$$Inが遠心加速度の向きに、軽い$$^{113}$$Inが遠心加速度と反対方向に移動した結果生じたものである。当該実験結果、及び、この現象を利用した同位体分離技術を開発するために必要な条件決定までの取り組みについて発表する。

論文

Deformation twinning of Bi-Sb solid alloy formed under a strong gravitational field

井口 裕介*; 真下 茂*; 小野 正雄; 岡安 悟

Philosophical Magazine Letters, 90(7), p.513 - 518, 2010/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:66.4(Materials Science, Multidisciplinary)

Bi-Sb合金に関する超重力場実験を実施し、実験後の試料断面の光学観察及び電子線後方散乱回折により結晶状態を調べた。重力が大きな領域では結晶の微細化が見られ、結晶の微細化が観察されなかった重力が弱い領域では配向角がおおよそ90$$^{circ}$$の変形双晶が見られた。この変形双晶部位の厚さは、通常の変形双晶と比べて大きく、重力場の大きさに比例して大きくなっていることがわかった。また、実験温度条件240$$^{circ}$$C,遠心処理10時間の場合、結晶の微細化が生じる重力場のしきい値は、おおよそ17万Gであることがわかった。

論文

Electrolytic reduction mechanism of Np(V) and the effect of coexisting nitric acid

北辻 章浩; 木村 貴海; 木原 壯林*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012078_1 - 012078_7, 2010/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

定電位差電解法によりNp(V)を還元したところ特異な電解挙動を示した。電解挙動やボルタンメトリーにより電極反応を詳しく調べ、その還元機構を明らかにした。溶液中にNp(IV)あるいはNp(III)が存在すると、電極反応により還元生成するNp(III)とNp(V)とが電子交換する化学反応により、Np(V)の還元が進む。電解に白金電極を用いた場合、十分な負電位を印加することにより電極表面に水素原子が吸着し、その水素原子がNp(V)を直接還元する電極触媒反応によりNp(V)の還元が起こる。白金電極では二つの反応機構により還元が進むので、金電極を用いる場合に比べ、電解還元速度が大きくなる。硝酸イオンが共存すると、その錯生成能によりNp(IV)が安定化されるためNp(III)の還元生成が阻害される。このため、Np(III)との化学反応に基づくNp(V)の還元速度も小さくなり、電解還元に長い時間を要する。

論文

Development of special rotor for centrifugal separation of isotopes in solid pure metals

小野 正雄; 末吉 正典*; 岡安 悟; Hao, T.; 江坂 文孝; 大澤 崇人; 井口 裕介*; 真下 茂

Review of Scientific Instruments, 80(8), p.083908_1 - 083908_6, 2009/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.34(Instruments & Instrumentation)

新しい着想を試すために、気相ではなく固相状態で同位体遠心分離を行うための2つの沈降槽を有したロータの開発を行った。この着想は、固体中の構成原子の沈降現象を基本原理としている。インジウムを用いた性能確認試験では、ロータは、97000回転/分もの回転速度でも、外部の試料供給装置から射出供給した試料を回転の安定性を損なうことなくすべて受け止めることができ、さらに、固体状態でも、ロータ内の沈降槽間を非常に強い遠心加速度場の影響で生じる塑性変形流動によって試料が移動することを確認した。また、試料の同位体比を二次イオン質量分析器(SIMS)を用いて評価したところ、設計にて意図した通りの同位体分離が起きていることを確認した。

論文

Isotope fractionation due to sedimentation of atoms in centrifuged indium-lead alloy

小野 正雄; 井口 裕介*; 岡安 悟; 江坂 文孝; 小林 桂*; Hao, T.; Bagum, R.*; 大澤 崇人; 藤井 貴美夫; 中村 栄三*; et al.

Defect and Diffusion Forum, 289-292, p.63 - 68, 2009/04

原子スケールで連続的に組成が傾斜した傾斜構造を持つ超重力場実験後のIn-Pb合金(出発状態:In:Pb=80:20at%,実験条件:81万G,100時間,150$$^{circ}$$C(固体状態))について同位体存在比の変動を調べた。分析には二次イオン質量分析器(SIMS)を用いた。構成元素であるPbの場合、質量数の差が2となる$$^{206}$$Pbと$$^{208}$$Pbに着目すると、同位体存在比$$^{206}$$Pb/$$^{208}$$Pbが重力方向に連続的に1.5%減少し、質量数の差が1となる$$^{207}$$Pbと$$^{208}$$Pbに着目すると、同位体存在比$$^{207}$$Pb/$$^{208}$$Pbが同じく重力方向に連続的に0.8%減少していることがわかった。また、$$^{206}$$Pb/$$^{208}$$Pbと$$^{207}$$Pb/$$^{208}$$Pbの3同位体プロットから、質量差のみに依存した同位体比の変動が起こり、重い$$^{206}$$Pbが重力方向に増加し、軽い$$^{206}$$Pbが重力と反対方向に増加したことがわかった。この結果から、超重力場は合金中の相互拡散に影響を及ぼすだけでなく、自己拡散にも影響を及ぼすことを、質量差に依存した同位体分別効果という形で確認することができた。

論文

Sedimentation of impurity atoms in InSb semiconductor under a strong gravitational field

井口 裕介*; 小野 正雄; 岡安 悟; 真下 茂

Defect and Diffusion Forum, 289-292, p.319 - 322, 2009/04

これまでに、合金や化合物に100万Gレベルの超重力場を加えることで、構成原子の沈降現象を誘起し、原子スケールの傾斜構造の形成に成功してきた。本研究では、超重力場下の半導体中での不純物原子の沈降について調べた。試料はGeを物理蒸着(PVD)したInSb単結晶ウエハーとし、超重力場実験条件は、最大遠心加速度59万G,超重力場実験としては比較的高温の400$$^{circ}$$Cの試料温度にて、60時間とした。超重力場処理したGeの侵入深さが、地上重力場下で同一温度で熱処理した場合に比べ数倍深くなっていることがわかった。

論文

Formation of amorphous graded structure in Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$ intermetallic compounds under strong gravitational field

真下 茂; 井口 裕介*; Bagum, R.*; 佐野 智一*; 竹田 晋吾*; 木村 滋*; 坂田 修身*; 小野 正雄; 岡安 悟; 鶴井 隆雄*; et al.

Defect and Diffusion Forum, 289-292, p.357 - 360, 2009/04

単相で均一なBi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$金属間化合物を、102万G,130$$^{circ}$$C,100時間の実験条件にて超重力処理したところ、目視でも確認できる特異なナノ構造を持つ4つの層状構造が形成された。重力が最も小さい領域となる4番目の層では、純Biの析出が見られ、2,3番目の層では、Pbの組成が重力方向に増加する組成傾斜構造が形成されていた。2層目では、アモルファス相が含まれていることを示唆する非常にブロードなピークを持つX線回折パターンが確認された。

論文

Strong-gravity effect on twinned Y$$_{1}$$Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$ single crystal

Bagum, R.*; 岡安 悟; 井口 裕介*; 小野 正雄; 真下 茂

Defect and Diffusion Forum, 289-292, p.517 - 521, 2009/04

双晶を含むY$$_{1}$$Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$単結晶に対して融点よりも十分に低い温度にて超重力場実験を行った。38万G, 250$$^{circ}$$Cにて超重力処理した試料に、原子の沈降に起因するものと思われる微妙に組成が異なる2層構造が確認された。重力が大きい側の層では、Y123相が消滅してX線回折パターンに不明なピークが出現し、重力の弱い側の層はY123相が保たれていることがわかった。400$$^{circ}$$Cにおける実験では試料全体で分解が生じたことがわかった。これらの実験温度は高温超伝導体Y$$_{1}$$Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$単結晶の酸素アニールに用いられる温度域であり、通常は分解しにくい温度であるため、超重力場の印可により、酸素が超重力場によって移動し、欠損しより低い温度で分解が始まったものと考えられる。

論文

Development of high performance electrochemical solvent extraction method

奥垣 智彦*; 北辻 章浩; 糟野 潤*; 吉住 明日香*; 久保田 宏紀*; 芝藤 弥生*; 前田 耕治*; 吉田 善行; 木原 壯林*

Journal of Electroanalytical Chemistry, 629(1-2), p.50 - 56, 2009/04

水相と有機相間に電位差を印加することによりイオンを水相から有機相へ移動させる反応に立脚した、高性能な電気化学溶媒抽出法を開発した。多孔質のテフロンチューブ,銀線及び白金線などから構成される電解セルを製作して用いた。電解によるイオンの移動は迅速であり、ビス-ジフェニルフォスフィニルエタンを含む1,2-ジクロロエタンを有機相に用いたとき、水相中のウラニルイオンの99%以上を電解セルの滞在時間である40秒で有機相に抽出できた。アクチノイドやランタノイド,Sr, Csイオンの電解抽出について詳細を調べた。アクチノイドイオンの酸化状態を調整するためにカラム電極によるフロー電解法を組合せ、アクチノイドの逐次分離を試みた。

論文

X線CT法による亀裂内トレーサー移行プロセスの可視化と分析

佐藤 晃*; 有水 拓人*; 米村 拓峰*; 澤田 淳

Journal of MMIJ, 125(4,5), p.146 - 155, 2009/04

高レベル放射性廃棄物地層処分の長期的安全性を検討する際には処分事業の長期に渡る事業期間を通して評価技術の一貫性を保ちつつ、調査の段階に応じて詳細化されるサイト環境条件や技術の進歩に適切に対応した評価手法を用いた性能評価が実施される。花崗岩など亀裂性岩盤を対象とした性能評価では、岩盤中の核種移行のモデルとして簡便で第2次取りまとめなどのこれまでの性能評価報告書で実績のある一次元平行平板モデルが用いられる。しかし、一次元平行平板モデルの利用に際しては、実際には複雑な形状を呈する亀裂を一次元平行平板モデルで表現するため、透水量係数や亀裂開口幅の代表値をどのように設定するかが課題となっている。この課題解決に向けた研究の一つとして、非破壊検査技術の1つであるX線CTスキャナーを複雑な表面形状を有する亀裂内部を物質移行の可視化に適用した。得られたその画像データにより亀裂内部での物質の移流・分散プロセスを評価・分析し、大きい空間と小さい空間が複雑に分布している場合には、亀裂開口幅の大小によりトレーサーの移行挙動が極端に異なり、開口幅が大きい空間で流れによどみが生じることが示された。

論文

花崗岩体上部に発達する低角度亀裂の空間分布特性と地質学的解釈; 瑞浪超深地層研究所周辺の土岐花崗岩からの知見

栗原 新; 天野 健治; Liu, C.*; 小池 克明*

Journal of MMIJ, 124(12), p.710 - 718, 2008/12

岩盤中の地下水の流動経路や物質の移動経路となる亀裂の空間分布を精度よく把握することは、地層処分システムの安全評価や地下施設の設計・施工の信頼性向上の観点から、特に重要な課題である。本研究では、瑞浪超深地層研究所のボーリング孔に分布する土岐花崗岩中の亀裂の密度に関して広域的な地質構造との空間的相関性に着目した統計学的な検討と応答曲面の作成を行い、データの得られていない地点における亀裂密度を補間できる可能性が明らかとなった。

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