Neutron spectrum change with thermal moderator temperature in a compact electron accelerator-driven neutron source and its effects on spectroscopic neutron transmission imaging

石川 裕卓*; 甲斐 哲也; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(2), p.221 - 227, 2019/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1561339

We simultaneously measured neutron spectra and the temperature of a polyethylene moderator at the Hokkaido University Neutron Source (HUNS) driven by a compact electron accelerator to observe the effect of any temperature change on the reliability of spectroscopic transmission measurement. The ratio of the neutron effective temperature and the moderator temperature was constant in HUNS case, although both increased by 4-5 K within one hour after the start of accelerator-operation. This indicated that the neutron effective temperature was well estimated by the moderator temperature. The effect of the temperature change can be easily avoided by excluding data collection before the moderator warms up. These results suggested that the monitoring of moderator temperature is recommended in such neutron sources with a thermal neutron moderator to guarantee reliability of spectroscopic transmission measurement without sacrifices of cost, simplicity and maintainability.

1 MeV, ampere class accelerator R&D for ITER

井上 多加志; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘; 坂本 慶司

Nuclear Fusion, 46(6), p.S379 - S385, 2006/06

https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/6/S20

ITERに向けた静電加速器R&Dの目的は、大電流密度の負イオンを1MeVまで加速することである。原研MeV級加速器は、従来のクランプ理論やパッシェンの法則をMV級高電圧,長真空ギャップ領域に外挿して設計されている。さらに、絶縁物表面の沿面放電防止には、大型電界緩和リングによる陰極接合点の電界低減が効果的であった。これら真空絶縁技術により、真空絶縁型加速器で1MVを8,500秒間安定保持することに成功した。バイトンOリングのSFガス透過、並びに逆流電子によるポート損傷と真空リークを止めることにより、負イオンの表面生成が持続・促進され、カマボコ型負イオン源の高出力(40kW)運転時に電流密度が飽和することなく増加した。この結果、電流密度146A/m(全負イオン電流:0.206A)の負イオンビームを836keVまで加速することに成功した(パルス幅:0.2秒)。これは、ITERで必要とされる高出力密度負イオンビーム(1MeV, 200A/m)を世界で初めて実現したものである。さらに本論文では、EGS4コードを用いて制動X線の発生量を見積もり、光電効果による放電破壊の可能性を議論する。

A Multi-exciton model for the electronic sputtering of oxides

松波 紀明*; 福岡 修*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.507 - 511, 2005/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.12.092

高エネルギー重イオン照射に伴い高密度電子励起による固体内原子変位の機構解明を目的として東海研タンデム加速器を用いて各種の高エネルギーイオンビームを用い自己保持カーボン補修によりスパッタリング収量を測定し、また、電流測定法によりイオン照射による放出電子と放出イオン収量の測定を行った。試料は電子構造の異なる種々の酸化物(酸化珪素,酸化マグネシウム,スピネル,ジルコニアなど)であり、照射イオン種(Ni, Ar, Xeなど)と照射エネルギー(60-200MeV)は電子的阻止能を連続的に変化させて照射するために選んだ。スパッタリング測定の結果、電子励起スパッタリングは弾性散乱に基づく計算値に対して最大1000倍大きい、スパッタリング収量は電子阻止能のべき乗に比例する、べき乗の指数とスパッタリング収量は物質依存性があり、収量に関しては酸化物のバンドギャップに関係していることなど電子励起スパッタリングの存在と特性がわかった。電流測定法によりスパッタリング粒子の約10%は正イオンであることがわかった。イオン放出量が少ないことから、電子励起モデルの一つであるクーロン爆発モデルは妥当でないことがわかった。そこでthermal spikeモデルの妥当性とともに、self-trapped excitonモデルの適応性について議論する。

Intense coherent bremsstrahlung light source utilizing compact electron accelerators

峰原 英介; 田中 英一*

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., P. 119, 1997/00

自由電子レーザーは、クライストロン等のマイクロ波の発振管の原理を可視光やもっと短波長の電磁波の発生に応用したものである。電子エネルギーは基本的には波長と直接的な電子ビームの関係式があり、厳しい制限を課しているが、アンジュレーター周期等を短くし、電子のバンチを波長程度に短くすれば小型の高出力電子加速器を自由電子レーザー駆動源として動作させることが可能である。発振させるためには、大電流が狭い空間に閉じ込められている必要があるが、これが満たされず、発振に必要な増幅率を確保できなくても有用な、強度の大きな、短波長の電磁波が利用できる。小型の高出力電子加速器を用いて、空間的または時間的に可干渉である遠赤外域から硬X線域までの広い範囲の電磁波を生成できることを議論し、この新しい光源を提案する。小型の高出力電子加速器は、電子ビームが高品質であることが必要であるので、具体的には20MeVから10MeV程度の超伝導リニアック及び静電加速器を想定している。アンジュレーターは、発生波長によって結晶格子、超格子及び通常型プレナーアンジュレーター等を利用することが可能である。

Computer simulation method to predict concentrations of noxious gases in electron accelerator rooms

遠藤 章; J.Henshaw*; M.A.Mignanelli*

AEAT-0058, 0, 45 Pages, 1996/00

高エネルギー電子加速器の運転により、加速器室内の空気中に生成されるO,NO等の濃度を評価するための計算シミュレーション法を開発した。本法では、まず電磁カスケードモードモンテカルロコードEGS4により、任意のジオメトリー、電子エネルギー条件下における空気中のエネルギー沈着量を計算する。これをもとに、放射線分解で生成されるイオンやラジカル等の濃度を求め、これらの相互作用に基づく約90の反応速度式からFACSIMILEコードで各々の化学種の濃度を得る。報告書では、本モデルの詳細とその妥当性の評価及び電子加速器施設におけるOの生成量のシミュレーションへ応用した結果について述べる。

Recent development of the JAERI FEL driven by a superconducting RF linac accelerator

峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏

Proc. of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan, 0, p.66 - 68, 1995/00

原研自由電子レーザー加速器系は10~20MeVの定格電子エネルギーでの加速を行っている。最大加速電界は前段加速器で高周波電源の出力限界により~5MV/m、主加速器で~7MV/m程度に制限されている。通過率は主加速器及びアンジュレータで概略100%を得た。長時間位相誤差は、1度以内、同振幅誤差は1%以下となっている。エネルギー分解能は前段加速器で1.5%を、また主加速器で0.4%を切る程度である。又ストリークカメラによる時間巾の計測を行ったところ主加速器で60~18psであった。このため目標の10Aを越す数十Aの尖頭値が得られ、加速器性能は当初目標を越すことができた。冷凍機系は累積約一万七千時間程度運転された。また高周波系は無故障で同時間程度運転された。更に発振試験を行った。

原研における自由電子レーザーの開発; 大出力レーザーの実用化をめざして

峰原 英介

原子力における最新の動向, 0, p.4.1 - 4.9, 1993/00

超電導加速器は大電流で連続波加速動作が可能である。この特長を生かして超電導加速器をドライバーとする高平均出力が可能な自由電子レーザーを原研では開発中である。現状及び将来の計画について報告し、議論を行う。

対話型高エネルギー電子加速器遮蔽計算コード; QAD-SOR

笹本 宣雄; 黒坂 範雄*

JAERI-M 90-229, 61 Pages, 1991/01

JAERI-M-90-229.pdf:1.29MB

加速器遮蔽設計上、施設内外の放射線分布の把握が重要である。点減衰核積分コードQAD-CGをもとに、パソコン版の高エネルギー電子加速器遮蔽計算コードQAD-SORを開発した。本コードは、対話形式により3次元形状遮蔽体周辺の線量率分布を計算し、結果をパソコン上に画面表示することができる。本レポートは、QAD-SORの使用法を説明するものである。

On the production of the KrF and XeF ion beams for the tandem electrostatic accelerators

峰原 英介; 阿部 信市; 吉田 忠; 佐藤 豊; 神田 将; 小林 千明; 花島 進

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 5, p.217 - 220, 1984/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(84)90513-5

ヘリウムより重い希ガス元素の負イオンは不安定でこれらの電子親和力は負である。希ガス元素は非常に不活性なので他の物質と反応して正の親和力を持つ化合物を作ることはできないと考えられてきた。我々の仕事以前には希ガス元素とその化合物の負イオンビームを得る試みは行われていない。前回我々は横引き出しペニングイオン源で約1nAのKrFとXeFイオンが生成し、引き出されている事をKrとXeの質量分布を測定する事によって確認した。故に希ガス化合物負イオンを用いてタンデム加速器でKr、Xeを加熱する大きな可能性がある。今回、原研タンデム加速器の入射器に設置されたペニングイオン源と特別設計のガス系を用いてこれらの負イオン電流を大巾に増加させる事ができた。KrFとXeFの典型的な電流強度は各々100nAと50nA、最大強度は各々320nA、150nAであった。原研タンデム加速器によるこれらの元素の加速が現在進行中である。

Radiative electron capture for F and F ions in collisions with a He gas target

川面 澄; 俵 博之*; P.Richard*

IEEE Transactions on Nuclear Science, NS-28(2), p.1053 - 1055, 1981/00

Heガスをターゲットとして入射イオンのK殻空孔への放射電子捕獲(REC)によるX線をSi(Li)検出器を用いて測定した。入射イオンとしては6MV,タンデム加速器よるF及びFイオンを用いた。そのエネルギー範囲は15~40MeVである。REC,X線のピークエネルギーは入射イオンのエネルギーの減少と共に直線的に減少し、その結果から、F及びFイオンの1S電子の結合エネルギーを得た。天々955eV及び1105eVであり、理論値とは2~3eV異なるだけであった。REC,X線エネルギーの巾、RECは理論とは異なり、Fイオンの場合にはFイオンの場合より20%小さくなった。