【20年・冬】 Vol.49
中性子産業利用推進協議会

季報

Industrial Users Society for Neutron Application
2020年12月25日 発行

P1 巻頭言 P1 訃報 P2 中性子全散乱測定による水素を含む物質の構造解析 P6 J-PARC MLF情報 P6 JRR-3情報 P7 活動報告
P8 お知らせマルチプローブ利用への道を照らす ～量子ビーム連携研究センター発足にあたり～
物質構造科学研究所量子ビーム連携研究センター 雨宮 健太

醍醐味を知ってもらい、新たな量子ビーム連携研究へとつなげていきたいと考えています。

ＫＥＫ物質構造科学研究所では、放射光、中性子、ところで私自身は、学部学生の時から放射光、特に軟ミュオン、低速陽電子という 4 つの量子ビームを有する

Ｘ線にどっぷりつかってきましたが、初めて中性子を利研究所としてのメリットを活かし、新たな量子ビーム

用したのは忘れもしない 2012 年 3 月、まだ震災の爪痕連携研究を開拓することを目指して、量子ビーム連携が深く残る J-PARC MLF でした。何から何まで新たな研究センター（Center for Integrative Quantum Beam

体験の連続で、今でも楽しい思い出です。軟 X 線の測定

Science; CIQuS）を設立しました。開拓する、などと聞も放射光実験の中では時間のかかる方ですが、私の利用

くと思わず身構えてしまいますが、最大の目玉は、それした偏極中性子反射率の測定は、桁違いに時間がかかっ

ぞれのプローブの利用研究の中から、他のプローブを利た（＝ J-PARC の探検と東海村のレストラン巡りを思う

用することで発展が見込まれるものを発掘し、課題申請

存分楽しめた）ことが、何よりも印象に残っています。

から試料調製、解析まで、マルチプローブ利用研究の実

その後、数回の実験を経て無事に軟 X 線との相補利用で施をお手伝いする、「発掘型共同利用」という取り組みで成果をあげることができ、それ以来、ほぼ常連として利す。読者の皆さんは中性子に関わっている方が多いこと用させていただいています。このような、新たなプローと思いますが、この取り組みではそういった皆さんを放ブ利用に踏み出すことで初めて得られる喜びを、多くの射光、ミュオン、低速陽電子の利用へといざなったり、皆さんに実感していただければ幸いです。

逆に他のプローブの利用者を中性子利用へと誘導したりすることになります。当然、そのプローブを初めて使う、

量子ビーム連携研究センターという方が多くなりますので、いかにして皆さんが未知（Center for Integrative Quantum Beam Science; CIQuS）の世界に飛び込む後押しをするかが、私たちの腕の見せ

https://www2.kek.jp/imss/ciqus/

どころです。一人でも多くの方にマルチプローブ利用の追悼

有馬朗人・元顧問ご逝去の報に接して中性子産業利用推進協議会 会長 今井 敬

官などを歴任されました。有馬先生のご専門は、原子核の表面に起こる運動を考慮した磁気能率の研究や、原

当協議会が発足した2008年度から継続して顧問を務子核の集団運動の代数学的取り扱いの研究で、原子核めていただいていた有馬朗人先生が去る2020年12月６

物理学の進展に貢献され、それらの業績により2004年日に逝去されたことが報道されました。享年90歳でしに文化功労者、2010年に文化勲章を受章されました。

た。

中性子に関しては、世界最大強度の高エネルギー陽

有馬先生は1953年に東京大学理学部物理学科を卒業

子加速器を開発し、素粒子・原子核物理学から、物質されてから、東京大学教授や理学部長、総長、理化学科学、生命科学にいたる多様な科学分野で、新しい地研究所理事長、参議院議員、文部大臣、科学技術庁長

平を切り開こうとする高エネルギー加速器研究機構の大四 季 Vol.48

1

型ハドロン計画を中核となって推進されました。一方で、12月にJ-PARCの物質・生命科学実験施設（MLF）は運日本原子力研究所は、生命・物質科学などの基礎科学転を開始しました。

や超寿命核種変換処理などの研究開発を推進する中性

有馬先生は、MLFの運営に関して学術利用だけでな

子科学研究計画を推進しようとしていました。両機関はく産業利用にも力点をおくべきとの主張をかねてよりお1999年３月に計画を統合することに合意しました。そ持ちでした。そのため、2008年５月に当協議会が発足の計画推進に当たり、有馬先生は当時コロンビア大学のするに当たり、特にお願いして顧問に就任いただきまし物理学科主任を務めておられた永宮正治先生に帰国をた。2011年2月に日本科学未来館で開催されたJRR-3

要請されました。これを受けて永宮先生はKEKの大強

改造20周年記念シンポジウムの懇親会の場で中性子産度陽子加速器計画推進部長に就任されてJ-PARCの建設

業利用の推進による日本の国際競争力の強化についてに尽力し、後に初代J-PARCセンター長に就任されてい力説されたことは当協議会の活動推進に対して力強い応ます。この計画は、省庁再編計画に基づき文部省と科学援になりました。そうした有馬先生の蔭ながらのご支援

技術庁が統合され、文部科学省が発足した象徴的な事が、当協議会が発足以来今日に至るまで活発に活動を業となり、大強度陽子加速器研究施設（J-PARC）
は2000

進めて来ることができた１つの源泉となっています。

年12月に認可、2001年には建設が開始され、2008年

有馬先生のご冥福を心からお祈り申し上げます。

中性子全散乱測定による水素を含む物質の構造解析
KEK 物質構造科学研究所・J-PARC センター MLF ディビジョン
池田一貴、本田孝志、大友季哉

１．はじめに水素は原子として生まれた最初の元素で世の中に遍く存在するが [１]、産業においては鉄鋼材料に入り込
む微量の水素が脆化を引き起こす負の印象が強い。それに対して、比較的多くの水素が物質に侵入すると有用な機能が誘起されることがあるため、そのような物
性と構造との相関に注目している。たとえば、水素は物質を構成する原子の隙間に可逆的に侵入するが、水素ガスと物質中水素との平衡が成り立つ条件は組成や構造によって様々であり、この条件を制御することによって水素貯蔵材料として利用できる [２]。また、物
質中の水素は周囲の構成元素と電子をやり取りしてプロトン、ヒドリド、錯イオン中の共有結合などの多様な化学状態を示し、ヒドリドや錯イオンの対イオンが移動することによってイオン伝導特性を発現することがある。また、超伝導特性とも関連が深い。これらの物性が発現する機構や開発指針を明らかにするためには水素が物質中のどこに存在しており、水素がその周囲にどのような構造変化を及ぼしているのかがとても重要であるため、様々なプローブを利用した構造研究が実施されている。
物質に電子線、X 線、中性子などの量子ビームを照射すると、特に物質中の原子間距離に近い波長である
場合には入射に対して異なる向きや速さで散乱される。中性子は電気的に中性の粒子であるために、物質
中原子の電荷による影響を受けない代わりに強い核力

2

四 季 Vol.48

によって原子核と相互作用する。この相互作用は原子核からとても近い距離で作用するため、中性子は物質の内部深く（たとえばアルミ板で数 cm 程度）まで侵入できる。X 線は物質中原子の軌道電子と相互作用するために、電子の多い重元素から強く散乱されるが、中性子は軽元素からも同等に散乱されるため、相対的に水素やリチウムなどの検出に有利である。さらに、中性子がスピンをもっているために物質中原子の不対電子との双極子－双極子相互作用による磁気散乱を示す
ことや、物質中で運動する原子とエネルギーをやり取りすることもある。これらの特徴を活かして、中性子の散乱による方向や速度の変化を調べることによって構造（原子や磁気の配列）やダイナミクス（原子の振動や移動）に関する情報を得ることができる。
散乱においてエネルギー変化がない（弾性散乱）についてもう少し詳しく述べる。X 線が原子によって散乱されるとき、散乱角２θが大きくなり、波長λが短くなるほどその強度は減衰する。これは原子散乱因子
f（λ , θ）と呼ばれ、X 線の散乱に寄与する軌道電子が広がりをもって存在していることが原因であり、弾性散乱ベクトル長 Q= ４π sin θ / λの増大とともに減衰する。一方、中性子の核散乱に対する原子散乱因子
は散乱角と波長に対して一定である（f（λ , θ）=-b；b：核散乱長）。これは X 線とは対照的に散乱対象が点源であることに起因する。したがって、中性子散乱では X 線と比較して本質的に高い Q 領域までデータを取得できることになる。

とに起因する。したがって、中性子散乱では X 線と比較して本質的に高い Q 領域までデー

２．全散乱法による局所構造解析

タを取得できることになる。

上述した中性子の特徴を利用して、液体や非晶質など原子配列に並進対称性を示さない不規則系物質

２．全散乱法による局所構造解析について全散乱法によって測定してその局所構造を解

は一水素化物として BCC 相が生成し、70 at% 以上では BCT 相が生成することが報告されており [６]、金属の格子に導入された歪が劣化の要因であることが指摘されているが、水素周囲の局所構造を詳しく調べて機上述した中性子の特徴を利用して、液体や非晶質など原子配列に並進対称性を示さな構を明らかにする必要がある。

析している。物質の静的構造因子 S（Q）を可能な限り

そこで、水素放出後および吸蔵後の典型的な水素い不規則系物質について全散乱法によって測定してその局所構造を解析している。物質の大きな Q まで正確に測定し、次式に従って S（Q）を化物として、産業技術総合研究所水素材料グループ
静的構造因子S(Q)を可能な限り大きな Q まで正確に測定し，次式に従って S(Q)を Fourier
Fourier 変換することにより得られる原子対相関関数

から提供された重水素化物
VD0.7 および VD２について変換することにより得られる原子対相関関数
G(r)（Pair Distribution
Function; PDF）を用
G（r）（Pair Distribution Function ; PDF）
を用いて構
造解析を行う手法である [３]。
いて構造解析を行う手法である[3]。
2∞𝐺𝐺𝐺𝐺(𝑟𝑟𝑟𝑟) = 𝜋𝜋𝜋𝜋 ∫0 𝑄𝑄𝑄𝑄(𝑆𝑆𝑆𝑆(𝑄𝑄𝑄𝑄) − 1) sin(𝑄𝑄𝑄𝑄𝑟𝑟𝑟𝑟) 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑄𝑄𝑄𝑄

NOVA で中性子全散乱測定を行って局所構造を解析した。図１に Rietveld 解析結果を初期構造として回折曲

線と二体分布関数を再現するように原子を移動させてここで、Qは逆格子空間における波数ベクトルは逆格子空間における波数ベクトルk の変化（運動量遷移）を表し、散乱ベ
ここで、Qkの作成した RMCProfile [７] によるモデリングの結果をクトルと呼ばれる。結晶の格子面間隔
d と Q には Q = 2π/dの関係がある。S(Q)は実験に変化（運動量遷移）を表し、散乱ベクトルと呼ばれる。
示す。
（a）
と
（b）
は回折曲線に対するフィッティングで結晶の格子面間隔 d と Q には Q= ２π /d の関係があより測定される回折プロファイルから絶対値化した散乱断面積のQ 依存性を導出したものあり、モデリング後でも双方の回折曲線に大きな変化る。S（Q）
は実験により測定される回折プロファイル
である。
散漫散乱を含んだS(Q)を Fourier 変換して得られた
PDF を平均構造から計算されはなく、測定されたパターンとよく一致している。一
Q 依存性を導出した
方、
（c）
と
（d）
に示す二体分布関数
るから絶対値化した散乱断面積のG(r)と比較して、散漫散乱の起源となる構造を解析するのがPDF
解析である。PDF
解 g（r）（=１+（１/４ものである。散漫散乱を含んだ S（Q）を Fourier 変換

π 値に逆比例するため、
r ρ０）G（r）； ρ０：密度）ではモデリングの初期と析において重要な要素のひとつである実空間分解能は最大 Q
短い波して得られた PDF を平均構造から計算される G（r）と結果に大きな変化がみえる。数千個以上の原子が周期長の中性子による高い Q 領域における統計精度の高い S(Q)測定が必要となり、上述した中比較して、散漫散乱の起源となる構造を解析するのが的に配列した結晶を Rietveld 解析すると単位胞中の原性子の核散乱に対する原子散乱因子が重要な特徴となる。したがって、主に熱外中性子領域
PDF 解析である。PDF 解析において重要な要素のひと子位置は小さな原子変位パラメータ程度のばらつきで（0.5~ 10 eV，0.009 ~ 0.04 nm）の比較的エネルギーの高い（波長の短い）中性子を利用つである実空間分解能は最大
Q 値に逆比例するため、平均構造として決定されるため、これに基づく二体分することが装置として求められるため、J-PARC
MLF BL21（NOVA）はこのような実験を
短い波長の中性子による高い Q 領域における統計精
布関数はとても鋭いピークを示すが、実際には原子位度の高い S（Q）測定が必要となり、上述した中性子の目的として設計された。NOVAの装置や試料環境の仕様については参考文献をご覧いただ
置の動的な不規則性（時間変化とともに原子が移動）ま

核散乱に対する原子散乱因子が重要な特徴となる。しきたい[4]。

たがって、主に熱外中性子領域（0.5 ～ 10 eV，0.009～ 0.04 nm）の比較的エネルギーの高い（波長の短い）３．測定例

中性子を利用することが装置として求められるため、

３．１ バナジウム水素化物

J-PARC MLF BL21（NOVA）
はこのような実験を目的

たは静的な不規則性（単位格子ごとに異なる原子の位置）のために測定された曲線のようにブロードなピークを示す。また、平均構造における原子の存在は占有率によって表現されるため、（c）の VD0.7 のように水素の占有率が低いと、r < 2 Å に示されたピークとして実バナジウム V は室温の低水素圧力ガス下で生成する一水素化物と常圧近傍の二水素化として設計された。NOVA の装置や試料環境の仕様に際には存在しない二体相関も描かれてしまう。これに物との間で可逆的に水素を吸蔵放出するため水素貯蔵材料として期待されている。高V濃
ついては参考文献をご覧いただきたい [４]。

対してモデリングを行うと、（d）の結果のように原子

度合金は高価であるために広い組成範囲で BCC 構造を形成する合金が検討されているが、位置のばらつきを含んだ二体相関として表現され、ま低３．測定例
V 濃度合金は耐久性が著しく劣化して、100 サイクルを経ると可逆的な水素吸蔵放出量た、（c）の結果のように近づきえない距離の二体相関が約20%も減少する[5]。
水素貯蔵サイクルに伴う結晶構造の変化は
X 線回折測定により主を排除することができる。
（e）と
（f）は
（c）と
（d）のモデ３．
１ バナジウム水素化物

バナジウム V は室温の低水素圧力ガス下で生成する
リング結果について強度を拡大して示し、その部分相に金属格子について調べられており、V系合金の二水素化物はFCC 構造を形成してサイク一水素化物と常圧近傍の二水素化物との間で可逆的に

関（D-D、D-V、V-V）
を にて示 す。VDルを経ると歪が導入されるものの格子の対称性は維持される。一方、Ti:Cr= 2:3
V 量 0.71 と VD２ の 最 近 接
水素を吸蔵放出するため水素貯蔵材料として期待さは D-V 相関であり、水素同士は２Å よりも近づかないを変化させた V-Ti-Cr 合金では、70 at%以下の V を含む合金では一水素化物として BCCれている。高 V 濃度合金は高価であるために広い組成条件で実測の二体分布関数を再現よくモデリングでき相が生成し、70 at%以上では BCT 相が生成することが報告されており[6]、金属の格子に範囲で BCC 構造を形成する合金が検討されているが、ていることが確認できる。挿入図は８×８×８の単位導入された歪が劣化の要因であることが指摘されているが、水素周囲の局所構造を詳しく
低 V 濃度合金は耐久性が著しく劣化して、100 サイク
調べて機構を明らかにする必要がある。
ルを経ると可逆的な水素吸蔵放出量が約 20% も減少

する [５]。水素貯蔵サイクルに伴う結晶構造の変化は
X 線回折測定により主に金属格子について調べられて
おり、V 系合金の二水素化物は FCC 構造を形成してサイクルを経ると歪が導入されるものの格子の対称性は維持される。一方、Ti：Cr = 2：3 にて V 量を変化させた V-Ti-Cr 合金では、70 at% 以下の V を含む合金で格子でモデリングした結果を１×１×１に投影した原子配列であり、VD0.7 と VD２の V 副格子は同様の BCC構造であるが、水素占有サイトの対称性にしたがって示している。VD２における水素は単位格子によって水素の位置はほぼ一定であるが、VD0.7 ではばらばらで単位格子あたり 1.4 個しか存在しないため、水素間距
離は２Å 以上離れている。このような局所構造解析に
よってひとつひとつの水素が金属格子のどこに侵入し四 季 Vol.48

3

ているかがわかり、たとえば V の一部を Ti や Cr に置ではない。これは正確な S（Q）を導出するため水素非換して同様の測定と解析を行うことにより特定の水素

干渉性散乱の非弾性散乱を補正する解析技術が要求さ－金属相関を調べて、水素吸蔵放出サイクルに対するれるためであり、統計精度のさらなる向上や偏極中性変化から水素貯蔵特性が劣化するメカニズムの解明を

子散乱環境の整備など開発すべき要素がまだ残ってい試みている。

る。中性子回折法や全散乱法には特徴がある反面で産業利用として役立てられる場面は限定されるかもしれ３．２ リチウムアルミニウムアミド
リチウムアルミニウムアミドLiAl（NH２）
４ はLiHとないが、微力ながら貢献できれば幸いである。

の複合材料が120℃以下で6.1質量%もの水素を放出

参考文献

するため、水素貯蔵材料の候補と考えられる。その水[ １ ] 第 61 回科学技術週間「一家に１枚」：素放出過程がいくつか提案されているが結論に至らな
いのは、LiAl（NH２）
４そのものの分解過程が未解明であることが理由のひとつである。そこで、広島大学小島https://stw.mext.go.jp/series.html[ ２ ] T. Otomo et al., J. Phys. Soc. Japan, 89（2020）
051001.

由継研究室で合成された重水素化物LiAl（ND２）４ の分解過程に対応する種々の熱処理試料について、NOVA
で中性子全散乱測定を実施して局所構造を解析した。

https://journals.jps.jp/doi/pdf/10.7566/JPSJ.89.051001[ ３ ] J. M. Carpenter, J Non Cryst Solids, 76,
1 （1985）, T. Egami and S.J.L. Billinge,

試料合成の制約により測定試料量は50 mg程度の少“Underneath the Bragg Peaks - Structural

量であったが、図２（a）に示すように昇温前の結晶はAnalysis of Complex Materials” , Pergamon,

Z-Rietveld [９]を使用したRietveld解析によって平均構造を明らかにできた[８]。しかし、熱分解過程において非晶質化をともなうため
（図２
（b）
、
（c）
）
、昇温後

（2003）.
[ ４ ] 大友季哉 , Radioisotopes, 60（2011）35,
https://doi.org/10.3769/radioisotopes.60.35の構造解析は困難であった。一方、熱処理前後試料の鈴谷賢太郎 , Radioisotopes, 60（2011）63,

回折曲線をFourier 変換して得られるG（r）
をLiND２おhttps://doi.org/10.3769/radioisotopes.60.63って平均構造を明らかにできた[8]。しかし、熱分解過程において非晶質化をともなうためよびLi NDのシミュレーション曲線と比較すると、ア

池田一貴ら , 波紋 , 25（2015）161.

２（図 2(b)、(c)）
、昇温後の構造解析は困難であった。一方、熱処理前後試料の回折曲線を
ミド[ND] －基に対応する強度が昇温にともなって減少

https://doi.org/10.5611/hamon.25.2_161

２Fourier 変換して得られるG(r)をLiND2 および Li2ND のシミュレーション曲線と比較する
し、イミド[ND]２－基が生成することなく分解していく[ ５ ] T. Kazumi et al., Mater. Trans., 43（2002）

2と、アミド[ND2] 基に対応する強度が昇温にともなって減少し、イミド[ND] 基が生成すことがわかった。さらに、PDFgui[10]を使用した局所

2748,

ることなく分解していくことがわかった。
さらに、PDFgui [10]を使用した局所構造（PDF）
構造（PDF）解析から、アンモニア放出過程を次式のよhttps://doi.org/10.2320/matertrans.43.2748

解析から、アンモニア放出過程を次式のように
2)4 が直接的に Li3AlN2 と AlN の混
うにLiAl（ND ） が直接的にLi AlNLiAl(NDとAlNの混合相
２ ４

３

H. Kim et al., J. Phys. Chem. C, 117（2013）２合相に分解することを確認できた（図2(d)、(e)、(f)）
。
に分解することを確認できた
（図２
（d）
、
（e）
、
（f）
）
。
1

2

8

(1 − 𝑥𝑥𝑥𝑥)𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑁𝑁𝑁𝑁𝐷𝐷𝐷𝐷2 )4 → � � 𝑥𝑥𝑥𝑥𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿3 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑁𝑁𝑁𝑁2 + � � 𝑥𝑥𝑥𝑥𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 + � � 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑁𝑁𝑁𝑁𝐷𝐷𝐷𝐷333326543.
[ ６] T. Tamura et al., Mater. Trans., 43（2002）
2753.

このような回折ピークが消失してしまう反応過程でこのような回折ピークが消失してしまう反応過程であっても、局所構造解析を利用すればあっても、局所構造解析を利用すれば詳細な構造変化
詳細な構造変化を調べることが可能である。
を調べることが可能である。

４．さいごにhttps://doi.org/10.2320/matertrans.43.2753[ ７ ] M.G. Tucker et al., J. Phys. Condens. Matter,
19（2007）335218.
[ ８ ] K. Ikeda et al., Mater. Trans., 55（2014）1129.

中性子は物質中の原子核によって散乱されるため軽元素の検出に有効である。また弾
４．さいごにhttps://doi.org/10.2320/matertrans.MG201406

性散乱における原子散乱因子が散乱角と波長に対して一定であることを利用した全散乱測
中性子は物質中の原子核によって散乱されるため軽[ ９ ] R. Oishi et al., Nucl. Instrum. Methods. Phys.

定が特に乱れた系の局所構造解析に有利であることを実際の例で示した。
一方、回折曲線に元素の検出に有効である。また弾性散乱における原子Res. A, 600,（2009）94, R. Oishi-Tomiyasu et

対してはバックグラウンドとなる軽水素の大きな非干渉性散乱を避けるために弾性散乱実
散乱因子が散乱角と波長に対して一定であることを利al., J. Appl. Cryst., 45（2012）299.

験では重水素化物を使用することが多く、水素同位体効果の研究は容易ではない。これは正用した全散乱測定が特に乱れた系の局所構造解析に有[10] C.L. Farrow et al., Phys. Rev. B, 84（2011）

確な S(Q)を導出するため水素非干渉性散乱の非弾性散乱を補正する解析技術が要求される利であることを実際の例で示した。一方、回折曲線に

134105.

ためであり、統計精度のさらなる向上や偏極中性子散乱環境の整備など開発すべき要素が対してはバックグラウンドとなる軽水素の大きな非干まだ残っている。中性子回折法や全散乱法には特徴がある反面で産業利用として役立てら
渉性散乱を避けるために弾性散乱実験では重水素化物れる場面は限定されるかもしれないが、微力ながら貢献できれば幸いである。
を使用することが多く、水素同位体効果の研究は容易
参考文献[1]第 61 回科学技術週間「一家に１枚」：https://stw.mext.go.jp/series.html[2]
季 Vol.48et al., J. Phys. Soc. Japan, 89 (2020) 051001.
4 T.四Otomo
https://journals.jps.jp/doi/pdf/10.7566/JPSJ.89.051001

VD0.71

(a)
40

100

(b)

VD2

Experiment

Experiment

RMC

RMC
initialresultS(d)S(d)

initialresult
50

20

0

0

1

2

3

4

1

2

d/Å

3

1.5

6
(c)

VD0.71

VD2

(d)

1.0

RMC
initialresult0.5

ExperimentΣcicjbibj(g(r)ij-1) / barn

Σcicjbibj(g(r)ij-1) / barn

Experiment

4

RMC
initialresult

2

0.0

0

0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

r/Å

8

10

12

r/Å

VD0.71(e)

3.16 Å

0.4

RMC
D-D
D-V
V-V
result0.1

0.0

cicjbibj(g(r)ij-1) / barn

cicjbibj(g(r)ij-1) / barn

4

d/Å

-0.1

VD2

(f)

4.26 Å

RMC
D-D
D-V
V-V
result

0.2

0.0

-0.2

0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

r/Å

8

10

12

r/Å

図１ VD0.71 およびVD２のRMCモデリング結果。(a)、(b) 中性子回折曲線、(c)、(d) 二体分布
RMC モデリング結果。(a)、(b) 中性⼦回折曲線、(c)、(d) ⼆体
図 1 VD0.71 および VD2 のの全相関関数、(e)、(f)二体分布の部分相関関数と原子配列。
分布の全相関関数、(e)、(f)
⼆体分布の部分相関関数と原⼦配列。
Lattice spacing, d/nm
0.6

0.4

0.2 0.15

0.1 0.08400(a)as-synthesized
Rwp 0.021
RB 0.012
RF 0.031

-2

20

200
Atomic pair distribution function, G(r)/nm

30

10Structure factor, S(Q)030heated to 160 C

(b)

20
10
0
30

(d)

as-synthesized
x = 0; Rwp 0.078(e)heated to 160 C
x = 0.53; Rwp 0.117

0
-200
-400
400
200
0
-200
-400
400

heated to 400 C
x = 0.92; Rwp 0.139

(f)

200
0
-200
-400

heated to 400 C(c)

LiND2 (sim.)

20
10

Li2ND (sim.)

0
8 9

10

2

3

4

5

Momentum transfer, Q/nm

6
-1

7

8 9

100

0.1

0.2

0.3
Distance, r/nm

0.4

0.5

図２図LiAl(ND
構２)４の室温および160℃、400℃熱処理試料の中性子全散乱測定による(a)-(c)2 LiAl(ND2)4 の室温および 160℃、400℃熱処理試料の中性⼦全散乱測定による(a)-(c)造因子S(Q)と(d)-(f) 原子対相関関数G(r)。(a) Rietveld解析結果（○：実測、―：フィッティン
構造因⼦ S(Q)と(d)-(f) 原⼦対相関関数 G(r)。(a) Rietveld 解析結果（○：実測、−：フィ
グ、―：実測とフィッティングの差）、(d)-(f) PDF解析結果（○：実測、―：フィッティング、―：ッティング、−：実測とフィッティングの差）、(d)-(f) PDF 解析結果（○：実測、−：フィ
実測とフィッティングの差）。
ッティング、−：実測とフィッティングの差）。

四 季 Vol.48

5J-PARC MLF 情報
J-PARC MLF では新型コロナウィルス感染症による実験課題への影響に対応するため、2020B 期と 2021A 期を統合した期間での一般利用課題（短期）公募を 2020 年 6 月 17日～ 7 月 15 日に行いました：

りました。このうち、民間企業からの申請は 35 件

https://mlfinfo.jp/ja/user/proposals/2020B2021A/

す。採択課題全体の申請元による分類を図１に、利用結果、中性子成果公開課題については 382 件の申で、23 件が採択されました。この採択率は 66% です。2020A 期では民間企業からの中性子課題申請は23 件、11 件の採択で採択率は 48% でしたので、民間企業からの申請数も採択率も向上したことになりま
装置別の分類を図２に示します。

請があり、審査の結果、そのうち 198 件が採択とな

KEK
0.5%

CROSS
4.5%

BL23
1%
BL21
4%

JAEA
7.1%

BL20
3%
海外
21.2%

研究機関
7.1%

大学（国内）
48.0%

企業
11.6%

図１ 2020B＋2021A採択 成果公開課題
198件の申請元分類

BL22
7%

BL01
6%

BL03
BL04
2%
3% BL05
BL02
2% BL06
7%
2%
BL08
4%
BL09
1%

BL19
10%
BL18
5%
BL17
7%

BL11
6%

BL10
4%

BL12
4%
BL16
13%

BL15
10%

BL14
4%

図２ 2020B＋2021A採択 成果公開課題
198件の利用装置分類

J-PARC センター ユーザズオフィスの URLが変わりました。
http://is.j-parc.jp/uo/ja/index.html

JRR-3 情報
JRR-3 では、2021 年度第１回施設供用利用課題の6

イトでご確認下さい。なお、利用のご相談も受け付け

募集を 2020 年 11 月 9 日（月）～12 月 23 日（水）に行ております。

いました。供用対象期間は、2021 年 6 月末～11 月

JRR-3 ユーザーズオフィス Web：中旬
（4 サイクル）を予定しています。今後の供用運転

https://jrr3uo.jaea.go.jp/の状況については、JRR-3 ユーザーズオフィスのサ

利用相談：jrr3-uoffice ＠ jaea.go.jp

四 季 Vol.48

活動報告◆「JRR-3供用運転再開セミナー・相談会」
を開催（2020 年10月15日）◆「有機・高分子材料研究会」
を開催（2020 年12月14日）

中性子産業利用推進協議会では、2020 年 10 月 15 日

本年度から中性子産業利用推進協議会主催の研究会に「JRR-3 供用運転再開セミナー・相談会」を会員企業向は、産業分野別の応用先を念頭に置いた研究会と、中性けに開催しました。これは、2020 年 8 月 6 日に JRR-3

子による解析技術を知るための研究会とに性格を明確にから来年度の供用運転スケジュール（案）が公開されたこして運営することにしました。産業分野別研究会は、原とを受け、実施したものです。当日は、「JRR-3 の現状則として主査を民間から選任し、民間の動向・ニーズもと運転再開への道筋」について原子力機構の松江技術主席

踏まえた研究会として設定いたします。

から、「JRR-3 の令和 3 年度施設供用利用課題公募」につ

この産業分野別研究会の初回の研究会として、2020

いて同じく阿部副主幹から、それぞれお話を伺いました。

年 12 月 14 日に「有機・高分子材料研究会」を TEAMS に

JRR-3 の装置担当者も ZOOM でリモート参加いただいた

よるリモートで開催しました。今回のこの研究会では相談会では、聴講された会員企業の皆様からは 10 年ぶ

2021 年度の JRR-3 供用運転再開により小角散乱装置がりとなる JRR-3 利用における変更点などについて、活発複数稼働することを念頭に、有機・高分子材料への小角な質疑が行われました。今後、具体的民間利用が進むこ

散乱について改めて学ぶ場として企画しました。講師ととが期待されます。当日の参加者は 15 名で、このセミ

して、原子力機構の元川主任研究員から小角散乱の基本

ナーも ZOOM によるリモート会議で実施しました。

と特徴から最新の技術の紹介までのご講演をいただきました。また、機会ですので、JRR-3 の運転再開に向けた◆「産業応用セミナー」
を開催

状況、利用申請について原子力機構の松江技術主席から（2020年10月23日 三井金属鉱業株式会社）

ご説明いただきました。この後、参加者で J-PARC MLF

2020 年 10 月 23 日（金）午後に三井金属鉱業（株）殿での産業応用セミナーを開催しました。このセミナーはTEAMS によるリモートでの講演としました。同社からは中性子利用に関心を持つ研究者の方が参加され、材料の構造解析に関する中性子利用技術を紹介し、活発な質と JRR-3 の小角散乱装置の性能や、JRR-3 再開への民間からの期待などについて議論、意見交換を行いました。
参加者は 43 名でした。来年度のこの研究会の内容については、今回の研究会の実施結果を基に検討する予定です。

疑を行いました。参加者は 18 名でした。

有機・高分子材料研究会での講演

四 季 Vol.48

7

お知らせ
◆2020年度量子ビームサイエンスフェスタ：
2021 年 3 月 9 日（火）～ 11 日（木）にリモートで開催されます。詳細は以下のサイトに順次掲載されます。
http://qbs-festa.kek.jp/2020/1stcircular.html◆総会開催日程：
2021 年 7 月 15 日（木）午前を予定しています。開
催方法の詳細については、追ってお知らせします。

◆産業利用報告会：
2021 年 7 月 15 日（ 木 ）午 後 ～ 7 月 16 日
（ 金 ）終 日に、リモートで開催予定です。プログラム詳細は決定
次第お知らせします。

◆リンクのご案内
J-PARC JOIN（利用相談窓口）： https://j-parc.jp/c/j-parc-join/index.html
Neutron Users Portalsite（JAEA）：https://jrr3ring.jaea.go.jp/jj/
J-PARC： http://j-parc.jp/c/index.html
J-PARAC MLF（Meet ＠ MLF）： https://mlfinfo.jp/ja/
J-PARC センターユーザーズオフィス： http://is.j-parc.jp/uo/ja/index.html
JRR-3： https://jrr3.jaea.go.jp/
JRR-3 Twitter： https://twitter.com/JAEA_JRR3
JRR-3 ユーザースオフィス： https://jrr3uo.jaea.go.jp/（一財）総合科学研究機構（CROSS）中性子科学センター： https://neutron.cross.or.jp/ja/
J-PARC MLF 利用者懇談会： http://is.j-parc.jp/MLFuser/
茨城県県内中性子利用連絡協議会： http://www.htc.co.jp/neutron/
季報「四季」編集委員会
委員長 杉山 純（CROSS）
委 員 勅使河原 誠（J-PARC）
・山田 悟史（J-PARC）
・水沢 多鶴子（CROSS）
・
富安 啓輔（日産アーク）・原田 久（ヤマハ発動機）
事務局 日比 政昭・綿引 美知枝（中性子産業利用推進協議会）※「四季」のバックナンバーは下記のサイトでご覧いただくことができます：
http://www.j-neutron.com/siki.htm

中性子産業利用推進協議会（IUSNA） 季報「四季」【20年・冬】Vol.49
発行日
発行元

8

四 季 Vol.48

2020年12月25日
中性子産業利用推進協議会〒319-1106 茨城県那珂郡東海村白方162-1 いばらき量子ビームセンター
TEL：029-352-3934 FAX：029-352-3935 E-mail：info @ j-neutron.com
http://j-neutron.com/

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