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北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：44 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
Myagmarjav, O.; 岩月 仁; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 上地 優; 井岡 郁夫; 久保 真治; 野村 幹弘*; 八巻 徹也*; 澤田 真一*; et al.
International Journal of Hydrogen Energy, 44(35), p.19141 - 19152, 2019/07
被引用回数：16 パーセンタイル：49.6(Chemistry, Physical)Thermochemical hydrogen production has attracted considerable interest as a clean energy solution to address the challenges of climate change and environmental sustainability. The thermochemical water-splitting iodine-sulfur (IS) process uses heat from nuclear or solar power and thus is a promising next-generation thermochemical hydrogen production method that is independent of fossil fuels and can provide energy security. This paper presents the current state of research and development of the IS process based on membrane techniques using solar energy at a medium temperature of 600C. Membrane design strategies have the most potential for making the IS process using solar energy highly efficient and economical and are illustrated here in detail. Three aspects of membrane design proposed herein for the IS process have led to a considerable improvement of the total thermal efficiency of the process: membrane reactors, membranes, and reaction catalysts. Experimental studies in the applications of these membrane design techniques to the Bunsen reaction, sulfuric acid decomposition, and hydrogen iodide decomposition are discussed.
近澤 佳隆; 此村 守; 水野 朋保; 水戸 誠*; 丹治 幹雄*
Nuclear Technology, 154(2), p.142 - 154, 2006/05
被引用回数：2 パーセンタイル：17.18(Nuclear Science & Technology)実用化戦略調査研究フェーズIIの一環として、分散電源を想定して、経済性、安全性などの要求条件を満たす鉛ビスマス冷却小型炉の概念設計を実施した。炉心設計では窒化物燃料、ダクトレス集合体を使用した炉心の採用により、30年以上の長寿命を達成した。プラント設計では、自然循環方式の採用や、原子炉容器内への蒸気発生器設置によりシステムを簡素化した。安全性の面では固有・受動的安全性によりATWS発生時に、高温整定し、炉心損傷防止する概念の可能性を追求した。経済性は都市部電源としては割高だが、燃料無交換壁地電源として有望なことが明らかになった。
早船 浩樹; 江沼 康弘; 水野 朋保; 惣万 芳人; 此村 守; 水戸 誠*; 丹治 幹雄*
ロシア高速炉国際会議, 0 Pages, 2003/00
重金属冷却炉における有望概念として、炉心性能向上の観点から有望と評価された自然環循及び強制循環冷却方式の中小型Pb-Bi冷却炉について概念設計研究を実施した。その結果、両概念とも経済性、炉心性能目標を達成可能な見通しである。
栗山 正明; 秋野 昇; 荒木 政則; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 小泉 淳一*; 国枝 俊介; et al.
Fusion Engineering and Design, 26, p.445 - 453, 1995/00
被引用回数：43 パーセンタイル：95.65(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでの高密度電流駆動実験の駆動装置として負イオン源を使用した高エネルギーNBI装置が建設されようとしているが、本報告は、この負イオンNBI装置の建設について述べたものである。負イオンNBI装置は、ビームエネルギー500keVで10MWの中性ビームを10秒間入射するもので、世界で最初の負イオン源を使用した高エネルギーNBI装置となるものである。このNBI装置は、全長24mのビームライン、大電流の負イオンを生成/引出すための負イオン生成/引出し電源、500kV/64Aの出力を有する加速電源及び制御系等から構成される。水冷却系、液体ヘリウム/液体窒素の冷媒循環系、補助真空排気系などの設備は、既設JT-60NBIのものを共用する。講演では、本NBI装置の設計及び建設の現状について発表する。
松岡 守; 荒木 政則; 水野 誠
Fusion Technology, 26, p.1296 - 1303, 1994/12
時間的に変化する磁場を用いて直接交流電力を得るという、負イオン源を用いた中性粒子ビーム入射装置用の荷電粒子回収装置を提案する。従来の静磁場ないし静電場を用いた荷電粒子回収装置では出力が直流電力であるため、将来の中性粒子ビーム入射装置の~1MV,~10Aの出力を商用回路に回生させるのが技術的に非常に困難となる。ここで提案する方法によれば、交流電力の形で得られるため、トランスで電圧を低くしてからエネルギー回生のための回路を組む事ができる。
井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*
15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.474 - 477, 1994/00
強力負イオンビームを集束するイオン引出し系の開発を行っている。この引出し系は、球面状に湾曲した電極からマルチビームレットを生成し、加速しつつ集束して1本のビームを形成してさらに高エネルギーまで加速するものである。この集束技術を中性粒子入射装置に適用すると、1)コンパクトなビームライン,2)高効率加速,3)ビームエネルギーを上げ、高い電流駆動性能、が得られる可能性がある。原研における最近の実験では、7個の引出し孔から発生したマルチビームレットを集束し、100keV、60mAのシングルビームを生成、ビーム外縁径
20mm、ビーム発散角
30mradとすることに成功した。このビーム条件は静電四重極(ESQ)加速器の入射条件をほぼ満たしており、原研の負イオン源と集束引出し系を米国ローレンスバークレー研究所(LBL)に持ち込み、ESQ加速器との組合せ試験を行う予定である。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 前野 修一*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 政信*; 渡邊 和弘
Plasma Devices and Operations, 3, p.211 - 222, 1994/00
原研における高パワー負イオン源の開発研究の進展をレビューしたものである。体積生成型の負イオン源に200~300mgのセシウムを添加することにより、以下のような劇的な性能改善を見た。1)負イオン生成効率が約4倍まで向上し、10Aの負イオンビームを得た。2)電子電流の減少。3)低ガス圧下での高効率負イオン生成。これにより、負イオン源の安定な長時間運転と高エネルギー加速が可能となった。セシウム添加型負イオン源を用いた加速実験では、電流値0.13Aの負イオンビームを350keVまで加速することに成功した。このとき、ビーム発散角は5mradと極めて小さかった。これら開発研究の成果により、より高効率で合理的な負イオンNBIシステムの実現に道が拓かれた。
奥村 義和; 荒木 政則; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 国枝 俊介; 栗山 正明; 松岡 守; 水野 誠; 小原 祥裕; 田中 政信*; et al.
Production and Neutralization of Negative Ions and Beams; AIP Conference Proceedings 287, p.839 - 848, 1994/00
JT-60Uのための、負イオンを用いた中性粒子入射装置(NBI)の設計と開発の現状について解説する。このNBIは500keV、22Aの重水素負イオンビームを発生できる負イオン源2台を用いて、10MWの中性粒子ビームを入射するものであり、世界で初めての負イオンNBIである。負イオン源は、セシウム添加型体積生成方式であり、広い範囲に一様に負イオンを生成するため、原研で開発したPGフィルターを用いている。また、3段の静電加速系を用いて、負イオンのみを収束性良く加速する設計となっている。加速された負イオンは、ガス中性化された後、長いビームラインを通して入射される。システムの全体効率は、40%である。
水野 誠; 小原 祥裕; 渡邊 和弘; 尾崎 章*
JAERI-M 93-214, 13 Pages, 1993/10
中性粒子入射装置高電圧加速電源用のアモルファスサージブロッカーの開発を行った。アモルファスコアの飽和磁束密度がフェライトコアに比較して高いため、アモルファスコアを用いて構成したサージブロッカーは従来のフェライトコアを用いたサージブロッカーに比べ大幅に小型化が可能である。そこで、350kV、0.05Volt-secondのサージブロッカーの設計、製作、試験を行った。アモルファスコアはアモルファスの薄帯を層間絶縁用のフィルムとともに巻き上げることにより成形し、磁気特性を回復させるための熱処理を施した。コアは電気絶縁のためエポキシ樹脂でモールドし、SF
ガスを充填したFRP管に収納した。試験の結果、設計値以上のVolt-second値を有することが確認された。また、コアでの絶縁破壊は観測されなかった。これより、アモルファスサージブロッカーが中性粒子入射装置高電圧加速電源に適用可能なことが明らかとなった。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 宮本 賢治*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和
EP-93-48, p.11 - 19, 1993/08
引き出し及び2段の静電型加速電極をもつ、高エネルギー負イオン源において、350keV,0.2A,1秒の世界最高レベルの水素負イオンの加速に成功した。電極は直径14mm
の円孔9個を有する多孔電極である。加速された負イオンビームの平均電流密度は14mA/cm
以上であり、JT-60負イオンNBI用イオン源の設計値に近い値である。ビームの集束性も良く、目標値である5mrad以下である。また、電極の熱負荷の主原因は、負イオンの加速途中でのガス分子との衝突反応により生成される電子、イオン、中性粒子等の入射であることが明らかになり、負イオンの直接入射は、数%以下で極めて小さいことが判明した。
栗山 正明; 国枝 俊介; 松岡 守; 水野 誠; 小原 祥裕; 大原 比呂志; 藻垣 和彦
JAERI-M 93-059, 13 Pages, 1993/03
JT-60NBI実験におけるプラズマへのビーム吸収パワーを評価するために、水素ビームでの突抜け率を、ビームエネルギー;40-75keV、プラズマ密度;1~7
10
m
の範囲で測定した。突抜け率は、NBI対向面にセットされた熱電対の温度上昇から計算によって求めた。突抜け率は、プラズマ密度に逆指数関数的に依存し、またビームエネルギーには直線的に比例する。更に突抜け率は、ターゲットプラズマ種、第1壁材料によっても変化する。多重衝突過程によるビーム衝突断面積についても評価し、ビームエネルギーが40~75keVの範囲でも断面積の増大が認められた。
水野 誠; 小原 祥裕
Review of Scientific Instruments, 64(2), p.477 - 480, 1993/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)ITER等用の負イオンを用いた高エネルギーNBIシステムにおいては、加速途中で負イオンから剥離された電子を高エネルギーまで加速させることは加速管の耐圧を低下させるおそれがあるのみならず、システムの効率を低下させる。そこで新しいタイプの静電加速システム「静電磁気四重極加速(ESMQ)」システムを提案する。本システムにおいては、静電加速系における加速電極に永久磁石を埋め込み、電極孔の領域に四重極磁場を形成し、電子を偏向させ、高エネルギーへの加速を防ぐものである。ビーム包絡線コード「TRACE」を用いて重水素及び電子の包絡線シミュレーションを行なった。その結果、電子は大きく偏向され、ほとんどの電子が下流側の電極に衝突し、電極孔を通過し次段の加速ギャップに進入する電子はわずかであること及び四重極磁場の集束効果により重水素ビームの最大発散角が小さくなることが明らかとなった。
栗山 正明; 秋野 昇; 荒木 政則; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 小泉 淳一*; 国枝 俊介; et al.
15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.470 - 473, 1993/00
JT-60Uでは、トカマク装置の定常化を目的として炉心レベル高密度プラズマでのNBI電流駆動実験を計画している。この電流駆動実験のドライバーとして高エネルギー負イオンNBI装置の建設が開始された。この負イオンNBI装置は、ビームエネルギー:500keV,入射パワー:10MW,ビームパルス幅:10秒,の性能を持つもので、2台の大型負イオン源を装着した長さ24mのビームライン、大電流負イオンを生成するための負イオン生成電源、生成された負イオンを500keVまで加速するための加速電源等から構成される。負イオンNBI装置は、その建設を2期に分けた。第1期では、製作後の試験調整に長時間を必要とする負イオン源、高電圧直流電源を製作する。第2期では、JT-60へのビーム入射に必要なビームライン等を製作する。講演では、本負イオンNBI装置の設計及び建設状況について発表する。
奥村 義和; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 宮本 賢治; 水野 誠; 小原 祥裕; 田中 政信*; 渡邊 和弘
第4回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム, p.51 - 54, 1993/00
JT-60U用の負イオンNBIのためには、500keV,22Aの重水素負イオンビームを10秒間発生できる負イオン源が必要である。これは、世界で初めての負イオンNBI用のイオン源であり、その性能は従来のイオン源を遙かに凌ぐものである。負イオン源の設計と、設計に関連した最近の研究開発の結果について述べる。
水野 誠; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 小原 祥裕; 奥村 義和; 田中 茂; 渡邊 和弘; 浅原 政治*; 小西 一正*; 中里 宏*; et al.
Fusion Engineering and Design, 23, p.49 - 55, 1993/00
被引用回数：3 パーセンタイル：38.1(Nuclear Science & Technology)定常トカマク型動力炉(SSTR)用2MeV中性粒子入射装置の概念設計について記述する。装置は2個の接線ポートより炉心プラズマに2MeV,60MWの中性重水素ビームを入射する。それぞれのポートには8個のイオン源/加速器モジュールを有するビームライン1基が据え付けられる。モジュールはビームライン軸から外れて配置されており、加速されたイオンビームはイオンビーム偏向システムにより偏向され中性化セルに導かれる。このような配置とすることにより炉心からの直接の放射に曝されることなく、かつ、1つのポートに多数のモジュールを配置することが可能となる。また、モジュールあたりのイオンビーム出力を減らせるため、コッククロフト・ワルトン型直流高電圧電源の採用が可能となり、高電圧伝送系が不要となる。さらに、全モジュールが同一フロアーに配置されるため、メンテナンスが容易になる。
栗山 正明; 小原 祥裕; 秋野 昇; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 樫村 隆則*; 伊藤 優*; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; et al.
Fusion Technology 1992, Vol.1, p.564 - 568, 1993/00
原研では、正イオン及び負イオンNBIシステムの研究開発が行なわれている。正イオンNBIは、準垂直入射用NBIと接線入射用NBIから構成されている。10基のビームラインから成る準垂直入射NBIは、ビームエネルギー120keVで29MWの重水素中性ビームを入射することを目標とするもので、現在までに90~95keVのビームエネルギーで23MWまでのパワーを入射している。4基のビームラインから成る接線入射NBIは、既設の準垂直NBIを改造したもので、新規に製作したのはビームラインタンク、漏洩磁場打消コイル等のみで、主要なコンポーネントであるイオン源、中性化セル、偏向磁石、ビームダンプ等は配置を変えるだけで再使用している。重イオンNBIに関しては、JT-60U用及びITER用のためにR&Dが進められている。これらのR&D結果を基に500keV/10MWの負イオンNBIシステムが建設される。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 秀樹*; 田中 政信*
Proc. of 14th Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, p.371 - 378, 1993/00
核融合プラズマの加熱及び電流駆動の有力候補である高エネルギー中性粒子入射装置(NBI)を実現するために、負イオン源の大電流化、長パルス化・高エネルギー化の研究開発を進めている。大電流化に関しては、既に10AのH
ビームを生成することに成功し見通しを得ている。次の長パルス化に関して、50keV,0.3AのHビームを24時間連続生成することに成功した。また、50keV,0.5Aで1000秒の出力に成功した。この時の電流密度はJT-60U用負イオン源の設計値にほぼ等しい14mA/cmである。高エネルギー化に関しては、14mm
単一孔加速電極系で300keV、17mAで発散角5.5mradの収束性の良いビーム生成に成功し、孔数9個の多孔電極系を用いて、300keV、100mAのHビームを得た。これらによって、負イオンNBI実現に大きく近づいた。
ion source for the JT-60U negative-ion-based neutral beam injector奥村 義和; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 栗山 正明; 前野 修一*; 松岡 守; 宮本 賢治; 水野 誠; 小原 祥裕; 鈴木 哲; et al.
Proceedings of 15th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering, p.466 - 469, 1993/00
JT-60Uの負イオンNBI用の大型負イオン源の設計と開発状況について発表する。JT-60U負イオンNBIのためには、500keV、22Aという従来のイオン源の性能を遙かに上回る負イオン源が必要である。原研におけるこれまでの大電流負イオン源開発の集大成として本イオン源を設計しており、大型プラズマ源、独自の磁気フィルター、高エネルギー静電加速系などに工夫がこらされている。設計の基になった実験結果と計算機シミュレーションの結果、製作の現状を述べる。
渡邊 和弘; 水野 誠; 小原 祥裕; 田中 政信*; 小林 一夫*; 高橋 英希*; 上出 泰生*
Journal of Applied Physics, 72(9), p.3949 - 3956, 1992/11
被引用回数：32 パーセンタイル：81.19(Physics, Applied)高エネルギー大出力イオン源を設計するにあたって必要なデータベースを蓄積するために、直流の耐電圧特性について調べた。実験の結果、ギャップ長50mmまでの実験範囲において放電破壊の特性はほぼクランプ理論に従うことが確認できた。また、電極間に磁場を印加すると、真空度が10Torr以上のガス放電領域で放電破壊電圧が低下することが判明した。さらに、セシウムを蒸着した電極では破壊電圧が低下するが、通常の負イオン源でのセシウム蒸着量より1桁以上高い蒸着量でも、電圧の低下は30%程度であることがわかった。
