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大澤 崇人; 長澤 俊作*; 二宮 和彦*; 高橋 忠幸*; 中村 智樹*; 和田 大雅*; 谷口 秋洋*; 梅垣 いづみ*; 久保 謙哉*; 寺田 健太郎*; et al.
ACS Earth and Space Chemistry (Internet), 7(4), p.699 - 711, 2023/04
被引用回数：4 パーセンタイル：92.07(Chemistry, Multidisciplinary)小惑星試料中の炭素をはじめとする主要元素の濃度は、地球上の生命の誕生や太陽系の進化について非常に重要な情報を与えてくれる。ミュオンX線を用いた元素分析は、固体物質の元素組成を決定する最も優れた分析方法の一つであり、特にバルク試料中の軽元素濃度を非破壊で測定できる唯一の方法である。我々は、探査機「はやぶさ2」が小惑星リュウグウから回収した貴重な微小試料中の炭素などの主要元素の濃度を測定するために、ミュオンX線を用いた新しい分析システムを開発した。この分析システムは、ステンレス製の分析チャンバー、クリーンな環境で小惑星サンプルを操作するためのアクリル製のグローブボックス、分析チャンバーを囲むように配置されたGe半導体検出器から構成されている。測定に重要なバックグラウンドレベルを含め、分析装置の性能は初期から後期まで大幅に向上した。フィージビリティスタディの結果、最新型のミュオンX線分析装置は、「はやぶさ2」のサンプルモデル中の炭素濃度を6日間の測定で10%以下の不確かさで決定できることがわかった。
奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.62(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。
X rays奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I. H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.
Physical Review Letters, 127(5), p.053001_1 - 053001_7, 2021/07
被引用回数：15 パーセンタイル：80.44(Physics, Multidisciplinary)超伝導遷移エッジ型センサーマイクロカロリメーターを用いて、鉄のミュー原子から放出される電子X線を観測した。FWHMでの5.2eVのエネルギー分解能により、電子特性
および
X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線線とともに観察することができた。このスペクトルは、電子のサイドフィードを伴う、負ミュオンと
殻電子による核電荷の時間依存スクリーニングを反映している。シミュレーションによると、このデータは電子殻および殻の正孔生成と、ミュオンカスケードプロセス中のそれらの時間発展を明確に示している。
impurity band state as the origin of high Curie temperature in the 
-type ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb武田 崇仁*; 坂本 祥哉*; 荒木 恒星*; 藤澤 唯太*; Anh, L. D.*; Tu, N. T.*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 藤森 淳*; 田中 雅明*; et al.
Physical Review B, 102(24), p.245203_1 - 245203_8, 2020/12
被引用回数：7 パーセンタイル：43.4(Materials Science, Multidisciplinary)(Ga
,Fe
)Sb is one of the promising ferromagnetic semiconductors for spintronic device applications because its Curie temperature (Tc) is above 300 K when the Fe concentration 
is equal to or higher than 0.20. However, the origin of the high Tc in (Ga,Fe)Sb remains to be elucidated. To address this issue, we use resonant photoemission spectroscopy (RPES) and first-principles calculations to investigate the x dependence of the Fe 3 states in (Ga,Fe)Sb ( = 0.05, 0.15, and 0.25) thin films. The observed Fe 2-3 RPES spectra reveal that the Fe-3 impurity band (IB) crossing the Fermi level becomes broader with increasing , which is qualitatively consistent with the picture of double-exchange interaction. Comparison between the obtained Fe-3 partial density of states and the first-principles calculations suggests that the Fe-3 IB originates from the minority-spin (
) 
states. The results indicate that enhancement of the double-exchange interaction between 
electrons with increasing is the origin of the high Tc in (Ga,Fe)Sb.
野口 悠人; 丸山 孝仁; 上野 健一; 小舞 正文; 武田 信和; 角舘 聡
Fusion Engineering and Design, 109-111(Part B), p.1291 - 1295, 2016/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.57(Nuclear Science & Technology)本論文ではITERブランケット遠隔保守機器のハンマー打撃試験について報告する。ITERではブランケット遠隔保守機器として軌道ビークル型を採用しており、円弧状の軌道を真空容器の赤道面に敷設し、数ヶ所のポートから強固に支持をとる構造となっている。ITER真空容器赤道ポートでの地震応答加速度スペクトルはピークが14Gに及ぶ過酷なものであり、ブランケット遠隔保守機器の構造健全性を示すためにはシステムの動的応答評価が不可欠である。今回、有限要素法による地震解析を検証するとともに実験的に減衰率を測定するため、ブランケット遠隔保守機器フルスケールモックアップのハンマー打撃試験による実験モーダル解析を実施した。打撃試験によりフルスケールモックアップの主要な垂直振動モードの固有周波数が7.5Hzであり減衰率が0.5%であることが得られた。大地震などの大振幅振動時にはより大きな構造減衰が予測されるものの、小振幅加振時の動的特性と有限要素法による弾性解析結果との一致を確認した。
野口 悠人; 丸山 孝仁; 武田 信和; 角舘 聡
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 9 Pages, 2015/05
本論文ではITERブランケット遠隔保守機器の地震解析について報告する。ITERではブランケット遠隔保守機器として軌道ビークル型を採用しており、円弧状の軌道を真空容器の赤道面に敷設し、数ヶ所のポートから強固に支持をとることで可搬重量の向上を実現している。そのため遠隔保守機器の地震に対する構造健全性を示すためには、ビークルの軌道上の位置および姿勢による系の動的応答の変化を評価する必要がある。今回、遠隔保守機器全体FEモデルを作成しビークルの位置・姿勢に関するパラメータサーベイを実施することで、遠隔保守機器の地震に対する最悪条件を特定した。全体FEモデル解析により得られた各部への荷重値を境界条件として用いて詳細な部分FEモデル解析を実施し、遠隔保守機器の主要機器の構造強度を検証した。これら二段階の解析により、ITER遠隔保守機器が安全停止地震(SSE)に対する耐震性を有することを確認した。
丸山 孝仁; 野口 悠人; 武田 信和; 角舘 聡
Plasma and Fusion Research (Internet), 10(Sp.2), p.3405010_1 - 3405010_4, 2015/02
The ITER blanket remote handling system (BRHS), which handles blanket modules inside the vacuum vessel and will be procured by Japan Atomic Energy Agency, is required to replace 440 blanket first wall panels in two years. We employed an RBD approach in this analysis. The availability was calculated numerically by using a Monte Carlo method with the RBDs. The BRHS will replace 440 first wall panels in a 250 Gy/h 
radiation environment. Although radiation-hardened components are used in the BRHS, radiation is still the main cause of failures. The analysis considers two scenarios. One is called "initial scenario" in which spares or actions to improve availability were neither prepared nor implemented. The other is called "expected scenario" and has effective spares and actions. Availability was calculated as 41% in the initial scenario. In this case, the probability to replace all 440 first wall panels in two years was 65%. Based on these results, we applied three actions to the expected scenario to improve availability: preparing spares, optimising repair timing, and repairing cameras in the vacuum vessel. These actions shorten the time to repair. In the expected scenario, availability and completion probability improved to 49% and 99.5% respectively due to the three actions that shorten time to repair. Therefore, we concluded that the BRHS will have the availability to replace all 440 first wall panels in two years as required.
齋藤 真貴子; 上野 健一; 丸山 孝仁; 村上 伸; 武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆*; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2352 - 2356, 2014/10
被引用回数：8 パーセンタイル：53.13(Nuclear Science & Technology)ITERプラズマ運転終了後、真空容器内には放射化ダストが堆積する。ブランケット遠隔保守装置(IVT)は、真空容器内に展開されブランケットの交換を行う。その後IVTはホットセル建屋(HCF)に戻り、IVT自身もメンテナンスが必要となる。その際、IVT表面に付着した放射化ダストによりメンテナンス作業員が被ばくすると想定される。本研究では、HCFでのメンテナンス作業中の被ばく量を評価するため、IVTのダスト汚染量の見積を行った。ITERではIVT汚染シナリオが想定されている。また、プラズマ運転終了後からIVTのメンテナンスが行われるまでの時間を345日と仮定している。これらのシナリオから、汚染源を無限平板と仮定して放射化ダストからの実効線量率を計算した。その結果、W-181とTa-182が支配的な核種であることがわかった。ダストがすべてW-181又はTa-182であると仮定すると、それぞれ実効線量率は400
Sv/hと100Sv/hであった。また、ITERで決められている線量規制値と想定されている年間最大作業時間から、実効線量率制限値を算出し、これは4.18Sv/hという値であった。この値を満たすために、除染プロセスを仮定し、除染後の実効線量率を算出した。
丸山 孝仁; 油谷 篤志; 武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2404 - 2408, 2014/10
被引用回数：6 パーセンタイル：42.7(Nuclear Science & Technology)For maintenance of ITER, a system to remotely handle the shield blanket modules is necessary because of high -ray field. Blanket handling will be carried out by robotic devices such as power manipulators. The manipulator should have a non-contact sensing system to install and grasp a module, and the manipulator is required to be accurate within 5 mm in translational motion and 1 degree in rotational motion. The Robot Vision System (RV) was adopted as the non-contact sensing system. To satisfy the requirements, three widely used methods of RV were adopted: Stereo Vision, Visual Feedback and Visual Servoing. Stereo Vision is a RV method using two cameras. In Visual Feedback, the manipulator moves to the target position in many sequential steps. In Visual Servoing, the manipulator moves in order to fit the current picture with the target picture. Also, note that it is completely dark in the vacuum vessel and lighting is needed. Tests for grasping a module using those three methods were carried out and the measuring error of the RV system was studied. The results of these tests were that the accuracy of the manipulator's movements was within 1 mm and 0.3 degrees using RV. This satisfies the requirements; therefore, it is concluded that RV is suitable as the non-contact sensing system for the ITER BRHS.
上野 健一; 油谷 篤志; 齋藤 真貴子; 丸山 孝仁; 武田 信和; 村上 伸; 角舘 聡
Plasma and Fusion Research (Internet), 9, p.1405012_1 - 1405012_4, 2014/02
To reduce the maintenance workers dose rate caused by activated dust adhering to the ITER blanket remote handling system (BRHS), the dust must be removed from the BRHS surfaces. Dust that may adhere to the top surface of the BRHS rail from cyclic loading of the in-vessel transporter was considered to be the most difficult aspect for dust removal. Dust removal experiments were conducted to simulate the materials, conditions, and cyclic loading of actual BRHS operations. Tungsten powder was used to simulate the dust. A combination of dust removal methods including vacuum cleaning and brushing were applied to simulated dust that adhered to the test pieces. The results show that simulated dust was able to be removed following a 60-second vacuum cleaning and an additional 60-second vacuum cleaning and brushing. Trace amounts of simulated dust (7.8
10
g/mm
) still remained after this additional cleaning.
大澤 崇人; 平尾 法恵; 武田 信從*; 馬場 祐治
Earth Planets and Space, 61(8), p.1003 - 1011, 2009/10
被引用回数：4 パーセンタイル：10.13(Geosciences, Multidisciplinary)タイプIIIケロジェンに類似した炭素質物質と考えられているphase Qには極端に高い濃度の重い希ガスが濃縮している。phase Qは隕石中の極めてマイナーな部位であることから、極めて高い希ガス保持力を持っていなければならない。本研究ではケロジェンの希ガス保持力を検証するため、X線光電子分光並びにX線吸収スペクトルを3keVのアルゴンを照射したケロジェン(石炭)と炭素同素体について測定した。結果、炭素同素体はいずれもケロジェンよりもはるかに高いアルゴン保持力を示した。この予想外の結果はケロジェンがアルゴンの担体として不適格であり、phase Qが地球のケロジェンと似ていない可能性を示唆している。phase Qはケロジェンよりも秩序立った分子構造を持っているのかもしれない。
ionsLee, C. G.; 大村 孝仁*; 武田 良彦*; 松岡 三郎*; 岸本 直樹*
Journal of Nuclear Materials, 326(2-3), p.211 - 216, 2004/03
被引用回数：4 パーセンタイル：29.18(Materials Science, Multidisciplinary)耐照射損傷材として注目されているMg-Alスピネルにおいて、大電流イオン照射による体積及び硬度の変化を調べた。イオン照射は、60keV銅負イオンを線量310
ions/cmに固定し、最大線量率100A/cmまで行った。ナノインデンテーションで測定した硬度は全体に照射に伴い大きな減少を示した。硬度のイオン線量率依存性は体積変化の線量率依存性と強い相関を示し、硬度が減少すると体積が増加することがわかった。照射後のRBS測定結果、非晶質化は起きていないことから、本研究での照射誘起軟化の原因は一般に知られている照射誘起非晶質化ではないことを意味する。一方、光吸収の測定結果から、スピネル結晶の陰イオン副格子での照射誘起点欠陥及びその集合体が、照射誘起スエリングに大きく関与していることがわかった。
大澤 崇人; 平尾 法恵; 武田 信從*; 馬場 祐治
no journal, ,
炭素同素体並びにケロジェン(石炭)へのイオン照射実験を行い、捕獲された希ガス濃度をXPS, XASで測定することでターゲットの希ガス保持力を評価する方法を確立し、保持力を比較した。その結果phase Qに似ていると考えられているケロジェンにはアルゴンが入り辛いことが判明した。この予想外の事実はケロジェンが希ガスの担体として劣っていることを示しており、phase Qはケロジェンとは異なった炭素骨格の構造を持っている可能性を示唆している。
丸山 孝仁; 油谷 篤志; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
国際熱核融合実験炉ITERでは、放射線環境下で大重量大型機器(最大4.5トン)を高精度(最終設置精度1mm以下)で取り扱う必要があることから、ロボットによる遠隔保守が必要不可欠である。これらの要求を満足するために、ロボットと大重量大型の保守対象機器との間の相対的位置関係を計測する手法として、カメラを用いたロボットビジョンを採用している。この手法の計測精度を上げるために、計測精度への影響の大きい誤差要因を特定する誤差解析を実施した。その結果、計測情報をロボット動作座標系に変換する変換行列が計測精度に大きな影響を与えていたことが判明した。この分析により、この変換行列の誤差要因である三次元測定器の誤差の影響を低減することが本手法の高精度化に不可欠であることがわかった。さらに、三次元測定器誤差がビジョンシステムへ与える影響を低減する手法を提案し、数値計算による解析により提案手法の妥当性を確認した。
野口 悠人; 丸山 孝仁; 安斉 克則; 小坂 広; 椛澤 稔; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
ITERトカマク本体開発グループでは、ITER遮蔽ブランケット遠隔保守機器の調達のため技術開発を進めている。ファーストプラズマから10年後に予定されているブランケット全交換時の真空容器内の線量率は250Gy/hrと推定されており、高い耐放射線性を持つ機器の開発が一つの技術課題となっている。今回、ITER遠隔保守機器の技術開発について紹介するとともに、モーター・ケーブルなど特に耐放性機器の開発・試験について報告する。
武田 信和; 谷川 尚; 上野 健一; 丸山 孝仁; 野口 悠人; 角舘 聡
no journal, ,
ITERでは、プラズマ停止中でも真空容器内は線量率が250Gy/hにのぼる高線環境であるため、ブランケットやダイバータ等の炉内機器は遠隔操作によって保守する必要がある。ブランケット遠隔保守装置は日本が調達を分担しており、2020年のITER機構への引き渡しに向けて、原子力機構で最終設計を実施している。本報ではその進展状況を報告する。最終設計においては、これまでに設計を進めてきた遠隔保守装置本体についてより詳細な設計を行うとともに、ブランケット配管の溶接・切断等を行うツールについて新規に設計を行うなどの作業を実施した。これと同時に、全体の運用シナリオの妥当性を信頼性解析や構造解析等のシステム解析によって示した。これにより、平成26年度中に製作契約を締結する主要機器について、製作を円滑に進めて2020年のITER機構への引き渡しを実現する確証を得た。
齋藤 真貴子; 丸山 孝仁; 上野 健一; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
ITERでは健全な運転を維持するために真空容器内機器である第1壁は遠隔保守装置(保守ロボット)により定期的に交換される。最大保守期間は第1壁440個の全交換作業で、2年以内の保守が要求されている。一方、この2年間の保守作業を故障なく信頼性高く進めるために、保守ロボット自体の保守保全が、ITERホットセル建屋内の補修エリアにおいて、ハンズオンにより行われる。このハンズオン作業のために、真空容器内保守作業時に保守ロボットに付着した粒径数m程度の放射化ダスト(タングステンやベリリウウム)を除染し、作業員の被爆量を下げることが極めて重要である。本研究では、MCNP5コードを用いて、機器の周り20点を評価点とする線量評価計算を行った。その結果、ITERでのハンズオン作業目標値(5Sv/h)を上回る箇所が存在することを明らかにした。この結果を受けて、保守ロボット設計ではホットセルエリアでの保守ロボットの保守保全作業手順の見直しや、除染困難箇所へのダスト侵入防止設計などのフィードバック設計を実施し、作業員の被爆量を下げる対策を講じた。
丸山 孝仁; 野口 悠人; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
国際熱核融合実験炉(ITER)では、放射線環境下で重量物(最大4.5トン)の高精度ハンドリングを行うため、遠隔保守ロボットが不可欠である。日本原子力研究開発機構では、ITER調達活動の一環として、調達仕様を明確にするために保守用ロボットの技術開発を行っている。本報では「国際熱核融合実験炉(ITER)用保守ロボットの技術開発)」というテーマのオーガナイズセッションの1つとして、人が近づけない真空容器内で保守ロボットが故障した場合のリカバリ技術について報告する。放射線環境下で保守作業を行う保守ロボットにとって、構成部品の故障は致命的な事象である。構成部品の信頼性を高め、保守や点検による保全措置を講ずることにより故障確率を小さくはできるが、その確率はゼロにはなりえない。よって、発生確率が高くかつ致命的な故障については、遠隔によるレスキューによって復旧可能であるように保守ロボットを設計する必要がある。そのような故障を特定するため、FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)を実施した。これにより、保守作業中に発生しうる故障事象(モータやケーブルの絶縁不良による電気的故障、潤滑剤劣化による摺動部焼き付きなどの機械的故障など)を明らかにし、レスキューの対象とすべき故障事象を特定したうえで、それら故障事象に対する具体的なレスキュー機構設計、レスキュー手順検討を実施した。
野口 悠人; 丸山 孝仁; 安斉 克則; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
現在建設中の国際熱核融合実験炉(ITER)では、放射線環境下(250Gy/h)でブランケット(最大4.5トン)の高精度ハンドリング(
5mm)を行うため、遠隔保守システム(保守ロボット)が不可欠である。保守ロボットには440個のブランケットを2年間で交換する作業が要求されており、2年間での積算線量は約5MGyとなるため、保守ロボットを構成するメカトロニクス部品は、耐放射線性を考慮した設計である必要がある。これまで、保守ロボットの構成部品であるモータ、レゾルバ(モータ回転検出器)、多芯複合ケーブル外被材(非ハロゲン製)、電気コネクターの耐放射線性能を明確にするために線照射試験を進めてきた。本報では、これら保守ロボット部品(モータ、センサ、減速機、ケーブル等)の設計の妥当性を検証するための照射試験結果を報告する。
丸山 孝仁; 野口 悠人; 上野 健一; 武田 信和; 角舘 聡
no journal, ,
ITER真空容器内に設置されるブランケットモジュールは、真空容器内に展開されるブランケット遠隔保守システムによって遠隔操作で交換される。当該システムの位置決め計測法は、カメラ画像を利用するロボットビジョンを採用している。ロボットビジョンが要求計測精度を満足する事はこれまでの試験で実証できているが、カメラ座標を定義するカメラキャリブレーションやカメラ座標と把持対象(ブランケット)の3次元相対位置を特定するカメラ画像のエッジ検出に時間がかかることが技術課題である。これを解決するためにカメラキャリブレーションに対しては、カメラ取り付け精度の影響を受けずに、任意の取り付け設置においてもカメラ座標を定義可能なキャリブレーション方法を開発し、調整時間を大幅に短縮した。エッジ検出に対しては、二値化しきい値調整の時間短縮化のために、被写体深度を広くとっても照度の影響を受けない手法の確立が必要である。照度低下によるエッジ情報の部分的欠落とエッジ部のノイズ増加改善のために、エッジ膨張処理によるエッジの補間、ゾーベル演算子によるエッジ部輪郭線のノイズ低減を行う画像処理手法を開発した。これら2つの時間効率化手法の妥当性を確認するため、実規模プロトタイプによる実証試験を実施し、妥当性を確認した。
