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真野 晃宏; 今井 隆太*; 宮本 裕平*; Lu, K.; 勝山 仁哉; Li, Y.
International Journal of Pressure Vessels and Piping, 199, p.104700_1 - 104700_13, 2022/10
被引用回数：1 パーセンタイル：28.33(Engineering, Multidisciplinary)有限要素法に基づく弾塑性解析は、金属材料の非線形挙動の再現に広く用いられる。この弾塑性解析を陰解法により実施する場合、応力値は通常リターンマッピングアルゴリズムを通じて時間増分ごとに更新される。一方、延性破壊等の複雑な挙動の解析では、リターンマッピングアルゴリズムに係る連立方程式の数が多くなり、収束解を得ることが困難となる場合がある。そのため、本論文では、連立方程式の数の削減を通じて陰解法による安定的な非線形解析を実現することを目的として、陰関数定理に基づき連立方程式の数を削減する一般的な手法を提案した。また、提案手法を、延性破壊解析に用いられるGurson-Tvergaard-Needleman(GTN)モデルに適用し、弾塑性解析を実施した。その結果、解析により、延性破壊に係る実験結果が再現できることを確認した。以上を踏まえ、提案手法は、金属材料の延性破壊解析に有用であると結論付けた。
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：19 パーセンタイル：82.55(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 
10
m
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.
佐甲 博之; 杉村 仁志; Ahn, J. K.*; Han, Y.*; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 市川 裕大; 今井 憲一; 木内 隆太*; 小沢 恭一郎; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.65 - 81, 2014/11
被引用回数：5 パーセンタイル：38.03(Instruments & Instrumentation)J-PARCのHダイバリオン探索実験のためGEMとゲーティンググリッドを使用したTPC試験器を開発した。性能評価のため、実験室試験とビーム試験を、Ar-CH
とAr-CFにて行った。検出効率は510
cps/cm
までのビームレートにおいて98%、310
cps/cmのレートにおいて90%であった。ドリフト長5-20cmにおける水平位置分解能測定値0.19-0.49mmに基づき、本実験の磁場1Tにおける位置分解能は0.3mm以下と見積った。ゲインが1.610
の時、イオンバックフローの割合は5%と測定され、さらにGEMの電圧調整により3%まで抑えられた。ビームレート510cps/cmにおいてゲート使用時のバックフロー2.710
s
cmによる位置歪みは
0.2mm以下になった。一方、ゲート開の場合のバックフロー1.310
scmに対応する位置歪みは2mmであった。本実験における位置歪みは要求値の1mmよりも小さい0.30.2mmと評価された。本実験における荷電粒子のエネルギーロスより平均30倍高い環境下で本実験と同程度の期間、GEMを連続動作させることができた。
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
emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H 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.
佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04
被引用回数：3 パーセンタイル：16.04(Instruments & Instrumentation)(
,
)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の
と2個の
に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH
ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートのビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。
H hypernucleus by the Li(
) reaction at 
- = 1.2 GeV/
杉村 仁志; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 木内 隆太; 市川 裕大; Hwang, S. H.*; 長谷川 勝一; 谷田 聖; J-PARC E10 Collaboration*
Physics Letters B, 729, p.39 - 44, 2014/02
被引用回数：31 パーセンタイル：86.77(Astronomy & Astrophysics)J-PARCにおいて大強度
中間子ビームを用いた中性子過剰
ハイパー核
Hを探索する実験を行った。
/sの強度の中間子ビームを利用し、累積照射量として2.1
に達した。質量欠損分布を利用して、ハイパー核の質量スペクトルを確認したところ、と
粒子の準自由生成過程のスペクトルが確認された。一方、ハイパー核が生成されたことを示すシグナルを確認することはできず、上限値として1.2nb/srを与えた。
假家 強*; 南 龍太郎*; 今井 剛*; 江口 濯*; 坂本 慶司; 満仲 義加*; 沼倉 友晴*; 遠藤 洋一*
Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1205107_1 - 1205107_2, 2013/10
An experimental and design study has been commenced for a dual-frequency gyrotron (28 and 35 GHz). The target output power at 28 GHz is 2 MW. For a modified 28 GHz 1 MW gyrotron, an output power of 1.25 MW and operation of 0.6 MW for 2 s have been achieved at 28 GHz. For the 35.45 GHz oscillation test, a cavity oscillation power of 1.2 MW and an efficiency of 33.9% have been confirmed by considering the calculated transmission efficiency of 72%. These results support the development of dual-frequency gyrotrons for lower frequency ranges.
今井 憲一; 市川 裕大; 長谷川 勝一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 木内 隆太*; 細見 健二; 杉村 仁志; 他36名*
Few-Body Systems, 54(7-10), p.1191 - 1194, 2013/08
被引用回数：11 パーセンタイル：58.33(Physics, Multidisciplinary)
反応を用いてJ-PARCのK1.8ビームラインで束縛状態の探索を行っている(J-PARC E27実験)。この実験では、エネルギー分解能約2MeV/c
の制度で、束縛状態の束縛エネルギー及び崩壊幅をミッシングマス分光により求められる。また、準自由過程のハイペロン生成のバックグラウンドを除去するために、飛程検出器を用いての崩壊から生じる2つの陽子の検出も同時に行った。2012年6月に本実験のデータ収集を行い、初めて反応のミッシングマススペクトルを取得することに成功した。
南 龍太郎*; 假家 強*; 今井 剛*; 沼倉 友晴*; 遠藤 洋一*; 中林 英隆*; 江口 濯*; 下妻 隆*; 久保 伸*; 吉村 泰夫*; et al.
Nuclear Fusion, 53(6), p.063003_1 - 063003_7, 2013/06
The latest development achievements in University of Tsukuba of over-1 MW power level gyrotrons required in the present-day fusion devices, GAMMA 10, LHD, QUEST, Heliotron J and NSTX are presented. The obtained maximum outputs are 1.9 MW for 0.1 s on the 77 GHz LHD tube and 1.2 MW for 1 ms on the 28 GHz GAMMA 10 one, which are new records in these frequency ranges. In long pulse operation, 0.3 MW for 40 min at 77 GHz and 0.54 MW for 2 s at 28 GHz were achieved. A new program of 154 GHz 1 MW development has started for high density plasma heating in LHD. On the first 154 GHz tube, 1.0 MW for 1 s was achieved. As a next activity of 28 GHz gyrotron, we have already carried out the development of over-1.5 MW gyrotron and design study of the 28 GHz cavity and mode converter has shown the possibility of 2 MW level output and CW operation with several hundred kW. Besides, a new design study of dual frequency gyrotron at 28 GHz and 35 GHz has been started, which indicates the practicability of the multi-purpose gyrotron.
南 龍太郎*; 假家 強*; 今井 剛*; 沼倉 友晴*; 遠藤 洋一*; 中林 英隆*; 江口 濯*; 下妻 隆*; 久保 伸*; 吉村 泰夫*; et al.
Nuclear Fusion, 53(6), p.063003_1 - 063003_7, 2013/06
被引用回数：12 パーセンタイル：47.42(Physics, Fluids & Plasmas)The latest development achievements in the University of Tsukuba of over-1 MW power level gyrotrons required in present-day fusion devices, GAMMA 10, Large Helical Device (LHD), QUEST, Heliotron J and NSTX, are presented. The obtained maximum outputs are 1.9 MW for 0.1 s on the 77 GHz LHD tube and 1.2 MW for 1ms on the 28 GHz GAMMA10 one, which are new records in these frequency ranges. In long-pulse operation, 0.3 MW for 40 min at 77 GHz and 0.54 MW for 2 s at 28 GHz are achieved. A new programme of 154 GHz 1 MW development has started for high-density plasma heating in LHD. On the first 154 GHz tube, 1.0 MW for 1 s is achieved. As a next activity of the 28 GHz gyrotron, an over-1.5 MW gyrotron is designed and fabricated to study the multi-MW oscillation. The possibility of 0.4 MW continuous wave and 2 MW level output in operations of a few seconds, after the improvements of output window and mode converter, is shown. Moreover, a new design study of dual-frequency gyrotron at 28 and 35 GHz has started, which indicates the practicability of the multi-purpose gyrotron.
-atom X-rays杉村 仁志; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 足立 智*; 谷田 聖*; 木内 隆太*; Joo, C. W.*
AIP Conference Proceedings 1388, p.602 - 604, 2011/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Astronomy & Astrophysics)J-PARCハドロン実験施設における(K-,K+)反応を用いたグザイ原子測定実験において、粒子飛跡検出器用にシリコンストリップ検出器を開発した。シリコンストリップ検出器は80
mピッチのストリップ構造となっているため、位置分解能は23mと非常に良い。この検出器を用いて、J-PARCハドロン実験施設K1.8ビームラインにおいてテスト実験を行った。その結果時間分解能は3sと非常に良い分解能を達成した。本会議ではこれらの性能評価を発表する。
假家 強*; 南 龍太郎*; 今井 剛*; 坂本 慶司; 久保 伸*; 下妻 隆*; 高橋 裕己*; 伊藤 哲*; 武藤 敬*; 満仲 義加*; et al.
Fusion Science and Technology, 55(2T), p.91 - 94, 2009/02
被引用回数：11 パーセンタイル：59.85(Nuclear Science & Technology)A new 28 GHz 1 MW and a 77 GHz 1 MW gyrotrons are developed for ECRH system of tandem mirror GAMMA10 and Large Helical Device (LHD), respectively. The detail design study of 28 GHz 1 MW gyrotron such as cavity, magnetron injection gun (MIG) has been done. We obtained the oscillation power of 1.37 MW and the oscillation efficiency of 42.7% with the pitch factor of 1.2. Two 77 GHz 1 MW gyrotrons have been fabricated and tested. The maximum output power of 1.1 MW was obtained. The pulse width with 0.46 MW extended to 5s with the short aging time of only 65 hours. A plasma injection for LHD with MOU output of 0.81 MW 3.6s was performed.
分解器の開発; SiCプレート型SO分解器の基本設計及びSO分解触媒の試験結果金川 昭宏; 今井 良行; 寺田 敦彦; 小貫 薫; 日野 竜太郎
JAEA-Technology 2007-043, 54 Pages, 2007/09
JAEA-Technology-2007-043.pdf:27.01MB
熱化学法ISプロセスは高温ガス炉からの核熱を熱源として使用することで、二酸化炭素を排出することなく大量の水素を効率的に製造可能である。三酸化硫黄(SO)分解器はISプロセスの主要な機器の一つであり、高温のHeガスを用いて最高850
Cの温度条件で、硫酸蒸気をSOに分解後、触媒で酸素と二酸化硫黄(SO
)に分解する。SO分解器の晒される極めて腐食性の強いSOとSOガス環境において、SiCセラミクスが極めて良い耐食性を示すが、商用プラントで要求される大型のSiC構造物を製作するのは、現状技術では極めて困難である。本報告では、このSO分解器について、SiCセラミクス製のプレート型熱交換器構造を提案し、その熱・機械特性の解析評価結果を示す。大型化は、熱交換ユニットを直列に接続することで容易に達成することができる。この概念の製作性を検証するために、モックアップモデル(構造要素試作体)を試作し、同時に大型化における組立て時の課題を明らかにした。また、SO分解器に用いる触媒充填層の仕様を明確にするために、並行して実施した触媒反応試験の結果を報告する。
今井 剛*; 立松 芳典*; 沼倉 友晴*; 坂本 慶司; 南 龍太郎*; 渡辺 理*; 假家 強*; 満仲 義加*; 鎌田 康宏*; 町田 紀人*; et al.
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.208 - 212, 2007/02
被引用回数：9 パーセンタイル：54.87(Nuclear Science & Technology)筑波大学のミラー型プラズマ閉じ込め装置GAMMA10で、プラグ部と中央部に、原子力機構と共同開発した500kW級28GHzジャイロトロンを用いた電子サイクロトロンを用い、新記録となる3kVのイオン閉じ込めポテンシャルの生成に成功した。これは、従来のミラー閉じ込め装置で得られたポテンシャルの約4倍となる画期的な成果である。また、中央部の400kWレベルのECHにより、初期結果として500eVの電子温度を得た。
假家 強*; 満仲 義加*; 今井 剛*; 斉藤 輝雄*; 立松 芳典*; 坂本 慶司; 南 龍太郎*; 渡辺 理*; 沼倉 友晴*; 遠藤 洋一*
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.397 - 399, 2007/02
被引用回数：11 パーセンタイル：61.1(Nuclear Science & Technology)原子力機構と共同開発した500kW級28GHzジャイロトロンの出力特性の最適化を行った。ジャイロトロンは従来の200kW級小型ジャイロトロン用マグネットに装着し、かつ大型電子エミッターの使用が可能となるように2極電子銃を用いている。また、準光学モード変換器を内蔵し、大電力化,長パルス化に対応できる構造となっている。実験の結果、これまでの200kWを大きく上回る500kWの出力が可能となり、また低電流領域では発振効率50パーセントを超える成果が得られた。
鎌田 康宏*; 今井 剛*; 立松 芳典*; 渡辺 理*; 南 龍太郎*; 斉藤 輝雄*; 坂本 慶司; 假家 強*; 満仲 義加*; 町田 紀人*; et al.
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.412 - 414, 2007/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)ガンマ10用28GHzジャイロトロンの発振特性を研究した。1号ジャイロトロンでは、(1)出力の飽和レベルが予想より低い、(2)ボディ電流が多い、(3)ビーム過電流が生じる、等の現象が見られた。そこで2号管では、モード変換器を変更し内部寄生発振を抑制するとともに、コレクタ形状を電子の反射を抑制する形状に変更した。その結果、出力が516kWから570kWに上昇するとともにボディ電流も減少し、さらにビーム過電流の出現回数も半減した。
岩月 仁; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 今井 良行; 伊地知 雅典; 金川 昭宏; 大田 裕之; 久保 真治; 小貫 薫; 日野 竜太郎
Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/07
日本原子力研究開発機構(JAEA)では、将来の水素エネルギー社会を目指してHTTR(高温工学試験研究炉)を用いた水素製造実証試験を計画している。原子力機構ではこれまでに、ベンチ規模のガラス製の水素製造試験装置を用いて、1週間の連続水素製造(水素製造量:30Lm
/h)に成功しており、この成果を踏まえて、次段階のパイロットプラント試験(水素製造量:30Nm/h規模)に移行することを計画している。パイロットプラントは、ガラスライニング,SiCセラミックス等のような工業原料を用いて製作され、2MPaの圧力下で運転予定である。パイロットプラントは、ISプロセス試験装置とヘリウムガス(He)循環装置(Heループ)から構成される。Heループは、400kWのHe加熱器,He循環器及びHe冷却器として機能する蒸気発生器から構成されるHTTRの運転環境を模擬している。設計研究と並行して、高温,高腐食環境下で使用されるHSO分解器、及びSO分解器のようなISプロセスの主要機器は、設計及び試作により製作性が確認されている。また、その他の腐食やHIxプロセスについても、現在研究開発中である。本報では、パイロットプラント試験に向けた現状について報告する。
高橋 幸司; Illy, S.*; Heidinger, R.*; 春日井 敦; 南 龍太郎; 坂本 慶司; Thumm, M.*; 今井 剛
Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.305 - 310, 2005/11
被引用回数：13 パーセンタイル：65.42(Nuclear Science & Technology)核融合炉におけるECランチャー用銅コーティングダイヤモンド窓を開発した。ダイヤモンド窓は周辺冷却で設計するが、そのディスクエッジに銅コーティングを施し、エッジが破損したとしても冷却水が伝送系内に浸透しないという機能を持つ。また、冷却構造を付加するためにディスクエッジにアルミロウ付けでインコネル製筒を接合するが、銅コーティングはそのロウ付け部の腐食防止にも効果的である。この窓の冷却性能を調べるため、170GHz、大電力伝送実験を行った。高周波パワーは55kW、パルス幅は3.0秒である。この時の温度上昇は45度程度となり、tan
=4.410
,熱伝導率1.9kW/m/Kでの計算結果とよく一致する。実験で使用したダイヤモンドは誘電損が通常より20倍程高く(4.410)、今回の実験で得られた温度上昇(誘電損失)は、実際使用する高品質ダイヤモンドにおける1MW伝送と同レベルである。本実験結果から、銅コーティングは冷却性能を阻害しないことを実証した。また、窓エッジ破損によるトラブルも回避できるという観点から、銅コーティングによりダイヤモンド窓の信頼性が向上したと言える。
春日井 敦; 坂本 慶司; 南 龍太郎; 高橋 幸司; 今井 剛
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 528(1-2), p.110 - 114, 2004/08
被引用回数：23 パーセンタイル：80.21(Instruments & Instrumentation)原研では、核融合プラズマの加熱・電流駆動のための大電力ミリ波源ジャイロトロンの開発を行っている。これまでに世界に先駆けエネルギー回収技術,超高次モード発振技術,人工ダイヤモンド出力窓の開発を行うとともに170GHzの周波数において0.9MW-9秒,0.5MW-30秒などの成果を挙げてきた。長パルス動作時においては、散乱RFによるジャイロトロン内部の可動ミラー部ベローズの加熱に伴うアウトガスによって長パルス動作が制限されることを明らかにした。そこで、可動ミラー部ベローズの構造を散乱RFが入り込みにくい構造に変えるとともに、ステンレス製のベローズ表面に銅メッキを施し発熱を抑え、かつ熱伝導を良くすることで蓄熱を抑制することを試みた。その結果、改良を加える前と比較し、発熱は1/10以下に、熱拡散の時定数は冷却を行っていない状態において約1/3(270秒
90秒)に減少し、改良が有効であることが確かめられた。このことから、大電力において長パルス動作を達成できる見通しが得られた。さらに水冷却可能な構造にしたことから、連続運転にも対応できるものと考えられる。
南 龍太郎; 小林 則幸*; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 今井 剛
JAERI-Research 2004-006, 17 Pages, 2004/03
JAERI-Research-2004-006.pdf:1.37MB
ITER用大電力ジャイロトロンの秒レベルの長パルス運転時には、5A/sの電子ビーム電流の減少が生じ、正常な発振条件のミスマッチに起因する発振モードの移行のため、パルス幅が制限された。この電流減少の物理機構について検討し、その改善のための方法について報告する。電子ビーム電流の定量的な評価は、電子銃部陰極における熱移動のモデルを考え、パワーバランス方程式を解くことにより行い、このモデルが、実験結果をよく説明できることを明らかにした。また、ジャイロトロンの安定高性能な運転を維持するために、ショット中に電子銃部のヒーター電圧を上げ、電子ビーム電流を補償する実験を行った。これにより、電子ビーム電流の減少が抑制され、連続運転に向けた発振の安定化への見通しが得られた。
