Background issues encountered by cold-neutron chopper spectrometer AMATERAS

菊地 龍弥*; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 中村 充孝; 若井 大介*; 青山 和弘*; 岩橋 孝明*; 神原 理*

Physica B; Condensed Matter, 564, p.45 - 53, 2019/07

https://doi.org/10.1016/j.physb.2019.02.015

AMATERASはJ-PARC物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子チョッパー型分光器である。この9年に亘る運用の中で得られたバッググラウンド(意図せずにデータ収集系に集積されるシグナル)についての知見をまとめた。それらは、ビームライン上にある物質から発生するガンマ線、ビームライン上にある機器から発生するブラッグ反射, 空気散乱, 電気ノイズ, 宇宙線などである。それらについてまとめると共に今後の可能な対策について述べる。これらは、同種の分光器にとっても役立つ情報となると期待する。

Study on use of superconducting magnet and first inelastic neutron scattering experiment under magnetic field at 4SEASONS spectrometer

梶本 亮一; 石角 元志*; 吉良 弘*; 金子 耕士; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 村井 直樹; et al.

Physica B; Condensed Matter, 556, p.26 - 30, 2019/03

BB2018-0570.pdf:2.17MB

https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.11.065

Magnets are important for studying magnetism and are commonly used as sample environment devices of neutron scattering instruments. However, the use of magnets was prevented at the time-of-flight direct-geometry neutron spectrometer 4SEASONS in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC, because the instrument is surrounded by iron components, and it is equipped with a piece of equipment operated with magnetic bearings. In the present work, we investigate the influence of stray magnetic fields from a superconducting magnet which is shared among neutron scattering instruments in MLF. Based on the investigation, we modified 4SEASONS such that it can be used with the magnet. Finally, we successfully performed the first inelastic neutron scattering experiments with applied magnetic fields using this sample environment.

Recent issues encountered by AMATERAS; A Cold-neutron disk-chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥*; 古府 麻衣子; 川北 至信; 稲村 泰弘; 神原 理*; 青山 和弘*; 若井 大介*; 原田 正英; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012031_1 - 012031_5, 2018/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1021/1/012031

We report recent issues that have been encountered by AMATERAS, which is a cold-neutron disk-chopper spectrometer installed at the Materials and Life Science Experimental Facility at J-PARC. After the last ICANS meeting held in 2014, AMATERAS has continued its user program. On the other hand, the spectrometer has faced several problems, such as a weak shield at the beam dump, failure of one of the chopper disks and many such problems, which we are currently investigating. Further, several instrumental improvements have been performed, such as background reduction, fixing badly designed parts and other such improvements. Our extensive experience obtained in the period of more than 7 years on one of the world's first pulse-shaping chopper spectrometers may help other researchers who are operating or planning to construct similar spectrometers.

Oscillating radial collimators for the chopper spectrometers at MLF in J-PARC

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 青山 和弘; 梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 池内 和彦*; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036011_1 - 036011_6, 2015/09

強磁場や高温といった試料環境下での非弾性中性子散乱実験のニーズが近年高まってきているが、これらの試料環境機器に起因する不要な散乱が微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があった。我々はこの問題点を克服するため、J-PARC物質・生命科学実験施設内のチョッパー分光器用揺動式ラジアルコリメータの開発を進めた。本研究ではBL01四季及びBL14アマテラス用にそれぞれ新規開発した揺動式ラジアルコリメータの特性について報告する。

「常陽」における燃料破損模擬試験; FEDL炉内試験(III)

伊藤 主税; 伊東 秀明; 石田 公一; 服部 和裕; 大山 一弘; 助川 一弥*; 村上 隆典; 皆藤 泰昭; 西野 一成; 青山 卓史; et al.

JNC TN9410 2005-003, 165 Pages, 2005/03

JNC-TN9410-2005-003.pdf:12.66MB

高速実験炉「常陽」では、国の安全研究の一つである「燃料破損時の運転手法最適化に関する研究」の一環として、炉内で放出された核分裂生成物の挙動と燃料破損検出設備(FFD)及びシッピング法破損燃料位置検出設備(FFDL)の検出性能の評価を実施している。本研究では、MK-Ⅱ炉心において、試験用燃料要素の被覆管のガスプレナム部にスリットを設けてこれを照射する試験(昭和60年4月、FFDL炉内試験(I))、試験用燃料要素の被覆管の燃料カラム部にスリットを設けて照射する試験(平成4年11月、FFDL炉内試験(Ⅱ))を実施した。「常陽」は、MK-Ⅲ炉心への改造を完了し、平成16年度よりMK-Ⅲ炉心での本格運転を開始した。MK-Ⅲ炉心では、炉心構成等の変更に伴いFPのプラント系統内での振舞いが変化し、FFD設備やFFDL設備の感度・応答に影響を及ぼすことが考えられる。そのため、MK-Ⅲ炉心における燃料破損時のFPの振る舞いやFFD及びFFDL設備の性能を確認しておく必要がある。さらには、前回のFFDL炉内試験(Ⅱ)を実施してから約12年が経過しており、万一の燃料破損や、将来計画しているRTCB試験(燃料被覆管が破損に至るまで照射を継続する試験)に備え、MK-Ⅲ炉心運転時における燃料破損時のプラント運転手順を検証するとともに、対応能力の向上を図ることが重要である。そこで、平成16年11月11日から11月29日までの期間において、FFDL炉内試験(Ⅲ)を実施した。本試験では、MK-Ⅲ炉心において、燃料被覆管に人工欠陥を設けた試験用燃料要素を炉心中心に装荷して照射し、燃料破損を検知してから原子炉を停止して燃料を取り出すまでの一連のプラント操作を行い、燃料破損発生時における高速炉の運転手法を検証した。また、本試験において、運転・操作手順の改善や設備の改造・整備等の改善事項も摘出できた。今後は、これらの対応を図り、MK-Ⅲ炉心運転に備えるとともに、本試験結果を、将来のFBRの安全性の向上に反映させていく。

「常陽」-CEFR情報交換会議; 会議報告

大山 一弘; 青山 卓史

JNC TN9200 2003-005, 175 Pages, 2004/03

JNC-TN9200-2003-005.pdf:17.64MB

「常陽」とCEFR及び「もんじゅ」の現状、技術開発の動向等について、情報交換を行う会議を平成16年2月26日に開催した。本会議を通じて、今後の協力として情報交換会議や技術者の相互派遣について議論があり、CEFR側の興味のある分野について確認できた。また、CEFR-「常陽」双方で高速実験炉のプラント経験に関する有意義な技術交流が図られた。

J-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの性能評価試験

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 青山 和弘; 山内 康弘; 梶本 亮一; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 稲村 泰弘; 中島 健次; et al.

no journal, , 

近年、高温や強磁場等といった特殊環境下での中性子非弾性散乱実験のニーズが高まっている。その一方、これらの試料環境機器を起源とする不要な散乱が、微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があり、その対策が必須である。我々は、この問題を解決するため、J-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの開発を進めてきた。今回の講演では、ラジアルコリメータ性能評価試験の結果について紹介する予定である。

J-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの開発と特性評価

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 山内 康弘; 青山 和弘; 梶本 亮一; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 稲村 泰弘; 中島 健次; et al.

no journal, , 

近年、高温や強磁場等といった特殊環境下での中性子非弾性散乱実験のニーズが高まっているが、これらの試料環境機器を起源とする不要な散乱が微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があり、その対策が必須である。我々は、この問題を解決するためJ-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの開発を進め、数百meV程度の比較的高いエネルギー領域を対象とするBL01(4SEASONS)と80meV程度以下の低いエネルギー領域を対象とするBL14(AMATERAS)用のラジアルコリメータをそれぞれ製作した。

5 years of a cold-neutron disk-chopper spectrometer, AMATERAS

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 川北 至信; 稲村 泰弘; 梶本 亮一; 中村 充孝; 田中 浩道; 岩橋 孝明; 神原 理; et al.

no journal, , 

AMATERASは、J-PARCセンターの物質・生命科学施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器である。2009年5月に完成し、12月より共用を開始したこの装置では、これまでに70件以上の課題を実施し、多くの成果が論文として発表されている。今回の発表では、AMATERASのこれまでの歩みを最近の成果を交えながら報告する。

Development of various shielding devices to suppress background in J-PARC

神原 理; 青山 和弘; 山内 康弘; 岩橋 孝明; 小野 信乃; 梶本 亮一; 中村 充孝; 柴田 薫; 中島 健次; 河村 聖子; et al.

no journal, , 

In the presentation, we will show some examples of shielding devices, how we developed them, and how we made them. In carrying out neutron scattering experiment, it is important to improve signal to noise ratio on the instrument. Even if the neutron flux becomes strong, we cannot improve the statistics of the experimental data without any reduction of the unnecessary background scattering. Thus, we have designed and produced various kinds of devices that reduce the transmission and scattering of the unwanted neutrons. For example, very thin vane in the scattering chamber made by a mixture of boron carbide powder and epoxy resin (BC-resin), direct beam catcher (see Fig.1), thermal radiation shield of aluminum with cadmium plating, and so on. These shielding devices have been installed in the surrounding of the instrument components, such as the sample, the scattering chamber, the neutron guide tube, as a measure to reduce the background.