Fabrication progress of the prototype spoke cavity for the JAEA-ADS linac

田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 道前 武*

Journal of Physics; Conference Series, 2687(5), p.052008_1 - 052008_6, 2024/01

https://doi.org/10.1088/1742-6596/2687/5/052008

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been proposing an accelerator-driven system (ADS) as a future nuclear system to efficiently reduce high-level radioactive waste generated in nuclear power plants. As a first step toward the full-scale design of the CW proton linac for the JAEA-ADS, we are now prototyping a low- () single-spoke cavity. The actual cavity fabrication started in 2020. Most of the cavity parts were shaped in fiscal year 2020 by press-forming and machining. In 2021, we started welding the shaped cavity parts together. By preliminarily investigating the optimum welding conditions using mock-up test pieces, each cavity part was joined with a smooth welding bead. So far, we have fabricated the body section and the beam port section of the cavity. By measuring the resonant frequency of the temporarily assembled cavity, we have confirmed that there is no significant problem with the cavity fabrication.

Current status of the spoke cavity prototyping for the JAEA-ADS linac

田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 道前 武*

Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.180 - 183, 2022/09

https://doi.org/10.18429/JACoW-LINAC2022-MOPOGE14

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、原子力発電所で発生する高レベル放射性廃棄物を効率的に低減するために、加速器駆動未臨界システム(ADS)を提案している。ADSの課題の1つが、加速器の信頼性である。JAEA-ADSのCW陽子ライナックの本格的な設計に向けて、現在、低ベータ(約0.2)のシングルスポーク空洞の試作を行っている。日本では超電導スポーク空洞の製造経験がないため、JAEA-ADSライナックの実現可能性を確認するには、空洞の試作と性能試験が不可欠である。そこで2021年度にキャビティ部品の溶接を開始した。電子ビーム溶接条件を事前検討することにより、プレス成形されたニオブ部品は滑らかな溶接ビードで接合された。現在、空洞の本体部分を製作中である。

Present status of the spoke cavity prototyping for the JAEA-ADS linac

田村 潤; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; Yee-Rendon, B.; 道前 武*; 加古 永治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*

Proceedings of 20th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2021) (Internet), p.612 - 615, 2021/06

https://doi.org/10.18429/JACoW-SRF2021-WEPCAV011

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an accelerator-driven subcritical system (ADS) for efficient reduction of high-level radioactive waste generated in nuclear power plants. One of the challenging R&Ds for ADS is the reliability of the accelerator. In preparation for the full-scale design of the proton linac for the JAEA-ADS, we are now prototyping a single spoke cavity for low-beta (around 0.2) beam acceleration. As there is no experience of manufacturing a superconducting spoke cavity in Japan, the cavity prototyping and performance testing are essential to ensure the feasibility of the JAEA-ADS linac. To proceed to an actual cavity production, we have reviewed the fabrication method including frequency adjustment at manufacturing. We examined the electron-beam welding using niobium test pieces and investigated the welding condition for realizing the smooth underbead. Then, we performed press forming of niobium sheets to shape each part of the cavity. We have eventually fabricated all the cavity parts by the press forming work and the precision cutting work.

Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb

黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.

Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16707-6

Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.

Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.086402

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.

Deformation-driven -wave halos at the drip-line; Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; et al.

Physical Review Letters, 112(14), p.142501_1 - 142501_5, 2014/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.142501

理化学研究所RIBFを用いて中性子過剰核Neの1中性子分離反応実験を行い、理論計算との比較から、Neが波ハロー(一部の中性子が核内に局在せず、空間的に極めて広がっていること)を持つことを明らかにした。この実験では、ターゲットとしてクーロン分離反応が優位な鉛と核力分離反応が優位な炭素の両方を用いるとともに、脱励起線も測定することによって、包括的な断面積のみならず、Neの基底状態への直接遷移のクーロン分解断面積を決めることに成功した。その実験結果を殻模型計算と比較した結果、Neの基底状態は、Neの基底状態に波の中性子が付加されている確率が大きく、その中性子はハローになるという特異な構造を持つことがわかった。それは、変形による波と波の配位混合と、Neが極めて弱く束縛されていることの両面によるものであると考えられる。

原子力発電所事故後の無人ヘリコプターを用いた放射線測定

眞田 幸尚; 西澤 幸康; 山田 勉; 池田 和隆*; 松井 雅士*; 土田 清文; 佐藤 義治; 平山 弘克; 高村 善英; 西原 克哉; et al.

JAEA-Research 2013-049, 129 Pages, 2014/03

JAEA-Research-2013-049.pdf:15.5MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所の事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が考えられる。近年、無人ヘリコプターの開発が進んでおり、プログラミングによる自律飛行が可能な機種もある。原子力機構では、事故直後から、無人ヘリコプターによる放射線測定システムの開発に着手し、広範囲のモニタリングを実施している。無人ヘリコプターは、ヘリコプター(検出器)と操作する作業員に距離がとれるため、被ばくを抑制できること、プログラミングにより同じ場所を何度でも測定できることから、除染前後などの変化の観測が可能であることなどの特徴がある。モニタリングは、2011年12月から本格的に開始し、これまで、原子力発電所周辺のモニタリング、河川敷のモニタリング、発電所敷地内上空のモニタリング及び除染前後のモニタリングを行ってきた。ここでは、システムの詳細及びモニタリングの方法、結果についてまとめる。

広域環境モニタリングのための航空機を用いた放射性物質拡散状況調査

鳥居 建男; 眞田 幸尚; 杉田 武志; 近藤 敦哉*; 志風 義明; 高橋 昌樹; 石田 睦司; 西澤 幸康; 卜部 嘉

JAEA-Technology 2012-036, 182 Pages, 2012/12

JAEA-Technology-2012-036.pdf:41.89MB

東京電力福島第一原子力発電所事故により大気中に放出され地表面に沈着した放射性セシウムの影響を調査するために、日本全域における広域航空機放射線モニタリング(以下、航空機モニタリング)を実施した。航空機モニタリングは、市街地から山林まで広範囲に渡って迅速に線を測定することにより、空間線量率や放射性セシウムの沈着量分布を"面"的に把握できる利点があり、視覚的にもわかりやすい。我が国において航空機モニタリングの機器や手法については、整備されていたものの、今回のような広域なモニタリングに対応できるだけの準備はされておらず、全放射線量への換算の方法や、放射性物質濃度への換算方法及びマッピングの方法について、米国エネルギー省の方法をもとに整備することから行った。方法は、データ採取と並行して改良を加え、西日本測定時には、バックグラウンドとの識別まで可能とした。本モニタリングにより、日本全域の空間線量率や放射性セシウムの沈着量の分布状況について確認することができた。ここでは、測定手法と結果について述べる。

Temporal electric conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon due to high energy protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Journal of Non-Crystalline Solids, 358(17), p.2039 - 2043, 2012/09

https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.111

非ドープ, n型, p型水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜に陽子線照射した時の光伝導度及び暗伝導度の変化について系統的に調べた。非ドープa-Si:Hは照射とともに一旦光伝導度や暗伝導度は上昇したが、さらに照射を続けると減少に転じた。ただしこの伝導度の上昇は準安定なものであり、時間とともに減衰してくことも明らかとなった。同様の結果がn型a-Si:Hに対しても得られたが、p型a-Si:Hについては単調な減少が観察された。非ドープ及びn型a-Si:Hにおいて観察される光伝導度及び暗伝導度の上昇はドナー中心の生成に起因していること、また高照射量域で見られる減少は、照射欠陥によって作られる深い準位のキャリア捕獲中心やキャリア補償効果に起因していることが明らかとなった。

Electric properties of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with self-ions

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 285, p.107 - 111, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.05.010

Dark conductivity (DC), photoconductivity (PC), and Seebeck coefficient variations of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with protons and Si ions were investigated in this study. Both the DC and PC values showed nonmonotonic variations with increasing a fluence in the case of proton irradiation, whereas the monotonic decreases were observed in the case of Si ion irradiation. The Seebeck coefficient variation due to proton irradiation was investigated and the results showed that the increase in DC and PC in the low fluence regime was caused by donor-center generation. It was also shown by analyzing the proton energy dependence and the energy deposition process that the donor-center generation was based on the electronic excitation effect. On the other hand, the decrease in DC and PC in the high fluence regime was attributed to the carrier removal effect and the carrier lifetime decrease due to the accumulation of dangling bonds, respectively. The dangling bond generation due to ion irradiation was mainly caused by the displacement damage effect and therefore it was different from the generation process in the light-induced degradation.