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論文

A Cubic CeBr$$_{3}$$ gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄子 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 971, p.164118_1 - 164118_8, 2020/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:67.5(Instruments & Instrumentation)

Our work focused on the passive gamma-ray analysis (PGA) of the nuclear fuel debris based on measuring gamma rays with an energy greater than 1 MeV for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The PGA requires gamma-ray spectrometers to be used under the high dose rates in the FDNPS, then we fabricated a small cubic CeBr$$_{3}$$ spectrometer with dimensions of 5 mm $$times$$ 5 mm $$times$$ 5 mm, coupled to a Hamamatsu R7600U-200 photomultiplier tube (PMT). The performance at dose rates of 4.4 to 750 mSv/h in a $$^{60}$$Co field was investigated. The energy resolution (FWHM) at 1333 keV ranged from 3.79% to 4.01%, with a standard deviation of 6.9%, which met the narrow gamma decay spectral lines between $$^{154}$$Eu (1274 keV) and $$^{60}$$Co (1333 keV). However, the spectra shifted to a higher energy level as the dose rate increase, there was a 51% increase at the dose rates of 4.4 to 750 mSv/h, which was caused by the PMT gain increase.

論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:18 パーセンタイル:82.74(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

直線型プラズマ生成装置の現状とDEMOのダイバータ設計における課題

坂本 瑞樹*; 大野 哲靖*; 朝倉 伸幸; 星野 一生

プラズマ・核融合学会誌, 90(8), p.473 - 479, 2014/08

国際熱核融合実験炉ITERの建設が進む中、近年、原型炉(DEMO)に関する課題が活発に議論され、国内では文部科学省の原子力科学技術委員会核融合研究作業部会の下に「核融合原型炉開発のための技術基盤構築の中核的役割を担うチーム(合同コアチーム)」が作られ、IAEAではDEMO Programme Workshopが開催されている。このような背景の中で、直線型プラズマ生成装置の果たす役割とDEMOにおけるダイバータ設計の課題を議論する。直線型プラズマ生成装置の研究状況についての説明、トカマクDEMOでのダイバータの役割と熱粒子制御における課題の説明、現状のDEMO概念とダイバータ検討の概要、DEMO設計で重要な役割を果たすダイバータシミュレーションとモデリングの開発課題について解説する。

論文

Heavy ion irradiation induces autophagy in irradiated C2C12 myoblasts and their bystander cells

日野 瑞城*; 浜田 信行*; 多鹿 友喜*; 舟山 知夫; 森村 吉博*; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 深本 花菜*; 武藤 泰子; 小林 泰彦; et al.

Journal of Electron Microscopy, 59(6), p.495 - 501, 2010/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:62.06(Microscopy)

Autophagy is one of the major processes involved in the degradation of intracellular materials. Here, we examined the potential impact of heavy ion irradiation on the induction of autophagy in irradiated C2C12 mouse myoblasts and their non-targeted bystander cells. In irradiated cells, ultrastructural analysis revealed the accumulation of autophagic structures at various stages of autophagy (i.e. phagophores, autophagosomes and autolysosomes) within 20 min after irradiation. Multivesicular bodies (MVBs) and autolysosomes containing MVBs (amphisomes) were also observed. Heavy ion irradiation increased the staining of microtubule-associated protein 1 light chain 3 and LysoTracker Red (LTR). Such enhanced staining was suppressed by an autophagy inhibitor 3-methyladenine. In addition to irradiated cells, bystander cells were also positive with LTR staining. Altogether, these results suggest that heavy ion irradiation induces autophagy not only in irradiated myoblasts but also in their bystander cells.

論文

Insufficient membrane fusion in dysferlin-deficient muscle fibers after heavy-ion irradiation

日野 瑞城*; 浜田 信行*; 多鹿 友喜*; 舟山 知夫; 森村 吉博*; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 深本 花菜*; 小林 泰彦; 依藤 宏*

Cell Structure and Function, 34(1), p.11 - 15, 2009/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:20.86(Cell Biology)

Recently, SJL/J mice have been used as an animal model in studies of dysferlinopathy, a spectrum of muscle diseases caused by defects in dysferlin protein. In this study we irradiated muscle fibers isolated from skeletal muscle of SJL/J mice with heavy-ion microbeam, and the ultrastructural changes were observed by electron microscopy. The plasma membrane of heavy-ion beam irradiated areas showed irregular protrusions and invaginations. Disruption of sarcomeric structures and the enhancement of autophagy were also observed. In addition, many vesicles of varying size and shape were seen to be accumulated just beneath the plasma membrane. This finding further supports the recent hypothesis that dysferlin functions as a membrane fusion protein in the wound healing system of plasma membrane, and that the defect in dysferlin causes insufficient membrane fusion resulting in accumulation of vesicles.

論文

Effects of heavy ion microbeam irradiation on isolated single fibers of skeletal muscle

依藤 宏*; 日野 瑞城*; 和田 成一*; 多鹿 友喜*; 森村 吉博*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 小林 泰彦

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 106, 2007/02

筋ジストロフィーの筋細胞で、細胞膜の修復を高めれば、筋の変性を抑えることが原理的には可能であるが、その修復機構に関してはまだ多くのことが不明である。今回、筋細胞の細胞膜の修復機序解明のため、重イオンマイクロビームで骨格筋細胞を照射し、その細胞膜の変化を観察したところ、重イオンの照射では細胞膜の膜流動性の変化と細胞質カルシウム濃度の局所的増大が主たる変化で、少なくとも大きなレベルでの膜の物理的破綻は起きないことが示唆された。

論文

Heavy ion microbeam irradiation induces ultrastructural changes in isolated single fibers of skeletal muscle

日野 瑞城*; 和田 成一*; 多鹿 友喜*; 森村 吉博*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 小林 泰彦; 依藤 宏*

Cell Structure and Function, 32(1), p.51 - 56, 2007/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:25.76(Cell Biology)

単離骨格筋線維にマイクロビームにより重イオンを局所的に照射し、電子顕微鏡観察により超微形態変化を解析した。照射直後は細胞膜での不規則な形態の陥凹や突出,細胞内でのフィラメント配列の乱れが認められる一方で、時間経過に伴い多くの自食胞が観察された。このことから、重イオンは細胞の超微構造を変化させ、その回復には自家食が関与している可能性が示唆された。

論文

Progress in physics and technology developments for the modification of JT-60

玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.

Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:6.52(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

 被引用回数:33 パーセンタイル:69.18(Physics, Fluids & Plasmas)

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

論文

Research activities on Tokamaks in Japan; JT-60U, JFT-2M and TRIAM-1M

二宮 博正; 狐崎 晶雄; 清水 正亜; 栗山 正明; JT-60チーム; 木村 晴行; 川島 寿人; 都筑 和泰; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; et al.

Fusion Science and Technology, 42(1), p.7 - 31, 2002/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:27.27(Nuclear Science & Technology)

先進定常トカマク運転に必要な高い総合性能を維持する科学的基盤を確立するため、JT-60Uは改善閉じ込めモードの運転制御シナリオの最適化を進め、各種のプラズマ性能を向上してきた。この結果、定常トカマク炉に向けた顕著な成果を得た。これらの成果の詳細を報告する。JFT-2Mでは、高性能プラズマの開発と核融合炉で採用が予定されている構造材料開発のための先進的研究と基礎的な研究を進めている。真空容器外側に設置したフェライト鋼により、トロイダル磁場リップルが減少することが示された。真空容器内の20%の領域にフェライト鋼を設置しても、プラズマ性能への影響は見られなかった。TRIAM-1Mの結果についても報告する。

口頭

筋ジストロフィーにおける細胞膜損傷の修復及び細胞死機序解明のための重イオンマイクロビーム照射法の応用

依藤 宏*; 日野 瑞城*; 多鹿 友喜*; 森村 吉博*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦

no journal, , 

筋ジストロフィーの筋細胞で、細胞膜の修復を高めれば、筋の変性を抑えることが原理的には可能であるが、その修復機構に関してはまだ多くのことが不明である。今回、筋細胞の細胞膜の修復機序解明のため、重イオンマイクロビームで骨格筋細胞を照射し、その細胞膜の変化を観察したところ、重イオンの照射では細胞膜の膜流動性の変化と細胞質カルシウム濃度の局所的増大が主たる変化で、少なくとも大きなレベルでの膜の物理的破綻は起きないことが示唆された。

口頭

骨格筋単離筋線維に与える重イオンマイクロビーム照射の影響の形態学的検討; 筋ジストロフィー研究への応用を目指して

日野 瑞城*; 和田 成一*; 多鹿 友喜*; 森村 吉博*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦*; 小林 泰彦; 依藤 宏*

no journal, , 

筋ジストロフィーは筋力低下と筋の壊死,変性を伴う進行性の疾患群の総称である。このうち一大グループを成しているのが細胞膜周辺に局在する蛋白質の異常を原因とするものである。現在、これらの筋では、細胞膜が損傷を受けやすい、あるいは受けた損傷を修復しにくいことが発症の原因であるという仮説が有力である。しかしin vitroの実験において骨格筋の細胞膜に損傷を与える適切な方法がなく、筋ジストロフィー発症のメカニズムを解析するうえで妨げとなっている。そこでわれわれは重イオンマイクロビームが局所に高LETで細胞を照射できる性質に着目し、細胞膜に損傷を与える目的で骨格筋筋線維に対する照射実験を行った。

口頭

コヒーレント軟X線スペックルで観察したPMN-28%PTリラクサー誘電体における分極ドメインの温度変化

石野 雅彦; 並河 一道; 松下 三芳*; 大和田 謙二; 清水 大輔*; 坂本 潤哉*; 水木 純一郎

no journal, , 

軟X線レーザー(波長13.9nm)を利用したX線スペックル空間相関計測により、リラクサー強誘電体Pb(Mg$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-xPbTiO$$_{3}$$ (PMN-xPT)の分極ドメイン構造を空間的及び時間的に明らかにすることを目指している。立方晶-正方晶相転移前後に現れるドメイン構造の変化をナノメートルからマイクロメートルの空間スケールで捉えることを目的として、最近、室温にて光学研磨したPMN-28%PTを用いたX線スペックルパターンの温度依存性の観察を行った。試料をキュリー温度(約418K)よりも高温から冷却していくと、試料の結晶構造及び電気容量(誘電率)が変化する相転移温度近傍において、明瞭なX線スペックルパターンの変化を捉えた。X線スペックルパターンは分極ドメインの構造を反映していることから、観察結果は相転移に伴う分極ドメインの出現と温度変化に伴うドメインの形態変化を示唆している。

口頭

高速高エネルギーガンマ線スペクトロメーターの要素研究

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; Foong, W. S.*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kin, J. Y.*; 吉野 将生*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故から8年が経過し、2021年度には燃料デブリ取り出しが予定されている。しかし、未だ燃料デブリと周囲構造物を識別する方法が確立していない。そこで、現在、燃料デブリに随伴すると考えられている$$^{154}$$Euから放出される1MeVを超える高エネルギーガンマ線を捉えることで燃料デブリを検出できるシステムの開発を進めている。本件では、高線量率下も、上記のガンマ線を検出できる高速かつ高エネルギー分解能なシンチレーターであるCeBr$$_3$$を利用したガンマ線スペクトロメーターを開発し、特性試験を実施したので報告する。

口頭

福島第一発電所の廃止措置に向けた小型CeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータ

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; Foong, W. S.*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故から7年が経過し、当該廃止措置のニーズも変化しつつある。中でも、2017年に改定された中長期ロードマップでは、燃料デブリの取出しが明記され、一方で燃料デブリを識別する方法が確立していない。そこで、燃料デブリに随伴する$${}^{154}$$Euを標的として、主要ガンマ線スペクトルである1274keVを高線量率環境下で計測するための小型なCeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータを開発した。さらに、原子力機構が所有する放射線標準施設(FRS)の$${}_{60}$$Co校正場で、最大780mSv/hまでの照射試験を実施した。$${}^{60}$$Coの1333keVピークでの分解能を評価したところ、3.95%であり、下限数量以下の線源での評価が3.85%に対して、その差が0.1%以下である。これは、高線量率下でもエネルギー分解能が維持できており、今後の利用が期待できることを示す。

口頭

Introduction to multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

Nine years have been passed since the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), and the retrieval of nuclear fuel debris will be planned to start from 2021 fiscal year. But these retrieval samples will include not only nuclear fuel debris, but also the other materials. To accelerate the decommissioning, non-destructive assessments (NDA) for the nuclear fuel debris are required for the quick disposals. We are developing a high energy gamma-ray spectrometer under high dose-rate environments using CeBr$$_{3}$$ scintillator. The goal of this research is to realize gamma-ray spectrometry at dose rates of over 1 Sv/h. Then, we first developed a small cubic CeBr$$_{3}$$ scintillator, and we studied the high dose-rate performance at dose rates of up to 790 mSv/h in a $$^{60}$$Co field. In this presentation, we will introduce the concept of Multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer, and show the high dose-rate performance in a standard radiation field.

口頭

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所の廃止措置に向けたマルチCubic高エネルギーガンマ線スペクトロメトリシステムの特性試験

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所では、2021年度以降、原子炉格納容器から溶け落ちた核燃料と周囲構造物の混ざり合った物質である燃料デブリの取り出しが予定されている。上記に向けた非破壊測定技術の一環として、$$^{154}$$Euや核反応からの高エネルギーガンマ線を高線量率環境下で測定できるガンマ線スペクトロメトリシステムの開発を進めている。本件では、5mm立方角のCeBr$$_{3}$$,光電子増倍管,高速信号処理モジュールで構築した検出システムを、最大線量率750mSv/hの$$^{60}$$Co照射場において、線量率を変化させて照射試験を実施することで、当該システムの線量率特性を評価したので報告する。

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