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observation and analysis of solid-state diffusion and liquid migration in a crystal growth system; A Segregation-driven diffusion coupleTremsin, A. S.*; Perrodin, D.*; Losko, A. S.*; Vogel, S. C.*; 篠原 武尚; 及川 健一; Bizarri, G. A.*; Bourret, E. D.*; Peterson, J. H.*; Wang, K. P.*; et al.
Acta Materialia, 186, p.434 - 442, 2020/03
被引用回数：6 パーセンタイル：37.38(Materials Science, Multidisciplinary)Energy-resolved neutron imaging is employed for 
measurements of dopant transport in a simple experiment performed before the crystal growth of the scintillator BaBrCl:5%Eu via a vertical gradient freeze technique. During a stabilization period preceding growth, we observed the diffusion of Eu from the solid phase into the melt over a period of approximately 4 h. Comparing the measured centerline concentration profile with a mathematical model for the system, we estimate the solid-state diffusivity of Eu in BaBrCl as 
= 1.9 
10
m
/s and an upper limit for the liquid-phase diffusivity of Eu in the melt as 
= 2.5 10 m/s, at temperatures near the melting point. We compare this experiment, where diffusion is driven by a concentration discontinuity arising from segregation, to the classical diffusion couple technique.
= 8
two-quasineutron isomer in 
PuHota, S.*; Tandel, S.*; Chowdhury, P.*; Ahmad, I.*; Carpenter, M. P.*; Chiara, C. J.*; Greene, J. P.*; Hoffman, C. R.*; Jackson, E. G.*; Janssens, R. V. F.*; et al.
Physical Review C, 94(2), p.021303_1 - 021303_5, 2016/08
被引用回数：6 パーセンタイル：44.49(Physics, Nuclear)Puにおける = 8アイソマーからの崩壊と集団的バンド構造が
Tiと
Pbのビームによる深部非弾性散乱実験によって調べられた。バンド内の正確な
分岐比の測定によって、偶
, 
=150アイソトーンにおける = 8二準中性子アイソマーが9/2
[734]
7/2
[624]の配位であることを確かめた。=152における変形シェルギャップ近傍のこれらのアイソマーは、超重核の一粒子エネルギーの理論的な予言において重要なベンチマークとなる。
isomer in 
RfRobinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Greene, J.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064311_1 - 064311_7, 2011/06
被引用回数：32 パーセンタイル：84.86(Physics, Nuclear)104番元素Rfの励起状態に半減期17
秒の核異性体があることを実験的に明らかにした。実験はアルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて行い、検出器に打ち込まれたRfと同時計数する内部転換電子を測定することで同定した。核異性体の生成率から、この核異性体は中性子数152の原子核で通常観測される2準粒子状態の核異性体ではなく、4準粒子状態の核異性体であると考えられる。2準粒子状態の核異性体が観測されなかった理由は、その核異性体が核分裂によって崩壊し、その半減期がRfの基底状態の半減期に近いと考えれば説明できる。あるいは、原子核の4重極変形度が104番元素から突然小さくなり、2準粒子状態の核異性体がまったく存在しない、という可能性も考えられる。
Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; et al.
Nuclear Physics A, 834(1-4), p.357c - 361c, 2010/03
被引用回数：7 パーセンタイル：47.82(Physics, Nuclear)陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは
No及び
Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また
Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、Rfの
崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。
RfQian, J.*; Heinz, A.*; Khoo, T. L.*; Janssens, R. V. F.*; Peterson, D.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.
Physical Review C, 79(6), p.064319_1 - 064319_13, 2009/06
被引用回数：31 パーセンタイル：83.95(Physics, Nuclear)アルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて、Rfの線,
線,内部転換電子測定実験を行った。Rfの励起状態に、高いK量子数を持った3準粒子状態と解釈される半減期160秒の新核異性体を発見した。また、崩壊の抑止係数より、Rfの娘核である
Noの1準粒子状態の中性子軌道配位を同定した。中性子数151核の1/2
[620]準位の励起エネルギーの系統性より、中性子数152の変形閉殻の大きさが、原子番号が増えるにつれて大きくなることを明らかにした。
isomers and 
octupole vibrations in 
shell-stabilized isotonesRobinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Tandel, S. K.*; Kondev, F. G.*; 中務 孝*; Seweryniak, D.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.
Physical Review C, 78(3), p.034308_1 - 034308_6, 2008/09
被引用回数：49 パーセンタイル：90.87(Physics, Nuclear)
Cm及びNoの励起準位に、量子数を持ち、の八重極振動回転バンドを経由して崩壊する核異性体を発見した。これらの中性子数核における及び2準位は、原子番号
102の範囲においてほぼ一定の励起エネルギーを持つことから、中性子の励起に起因する準位と考えられる。ただしCmの2準位だけは例外的に低い励起エネルギーを持ち、中性子の励起に加えて陽子の配位の影響を受けていると考えられる。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Kostryukov, A. Y.*; Seo, D. C.*; Liu, Y.*; Miroshnikov, I. V.*; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 川島 寿人; 岩間 尚文*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1018_1 - S1018_4, 2007/11
イメージングボロメータの核融合炉への適用性展望と開発研究の概要を報告する。磁場閉じ込めの高温プラズマが放射や中性粒子を通じて失う損失パワーの測定は、これまで伝統的に1次元に配列した抵抗型ボロメータを用いて行われてきた。抵抗型ボロメータは、プラズマ放射を受けて変化した吸収薄膜の温度を抵抗線の抵抗値の温度依存性を利用して電気的に検出する方法である。多数の信号線を必要とする抵抗型ボロメータの場合、真空境界での取り合いや容器内の接続部で接触不良を生じる恐れのあることが核融合炉レベルの中性子照射試験により明らかとなった。一方、赤外イメージングボロメータは、金属吸収薄膜の放出する赤外放射を真空窓を経て中性子遮蔽の外まで信号を伝送する。抵抗型ボロメータ数百チャンネル分に相当する画像測定が可能で、将来の代替計測として期待される測定法である。核融合炉環境下での有効性を実証するためにイメージングボロメータを試作してJT-60Uトカマクに設置した。JT-60Uプラズマ放射の映像データと併せて核融合炉計測としての開発計画を示す。また、較正方法,トモグラフィー処理,新しい薄膜の開発やその他の応用などについても述べる。
Araghy, H. P.*; Peterson, B. J.*; 林 浩己*; 木島 滋; 芦川 直子*; Seo, D. C.*; JT-60Uチーム
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1116_1 - S1116_4, 2007/11
JT-60Uイメージングボロメータの受光薄膜の較正実験を行い、黒化処理した厚さ2.5ミクロン,有効面積9cm7cmの金薄膜について、膜面各点での熱拡散係数や膜厚と熱伝導率との積などパワー算出やトモグラフィー解析に必要な物性値を求めた。較正実験は真空窓の外からHe-Neレーザーを用いて薄膜を局所加熱し、その赤外放射像を赤外カメラで測定する「その場試験」で行った。膜の各点の物性値は、有限要素法を用いた各点の温度分布モデルと実測値が整合するように決定した。ここでは求めた物性値の膜面内の変化について報告する。レーザー照射による温度上昇の測定データが膜面各点で比較的大きく変化しているため膜厚と熱伝導率との積が一様でない結果を得た。黒化処理に用いた炭素皮膜あるいは金薄膜自身の不均一を示唆するものであるが、現在原因の分析と併せて詳しい解析を行っている。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Parchamy, H.*; 金子 昌司*; 大森 俊道*; Seo, D. C.*; 芦川 直子*; 助川 篤彦; JT-60チーム
Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.412 - 415, 2007/06
被引用回数：13 パーセンタイル：66.15(Materials Science, Multidisciplinary)核融合科学研究所との研究協力としてJT-60Uで実施している「核燃焼トカマク実験用イメージング・ボロメータの開発」に関する最新の研究成果を報告する。この計測法は、プラズマの放射をピンホールを介して薄膜に投影し、その結果生じる薄膜上の温度変化を赤外カメラの画像として測定する方法である。接線方向に広角の視野を持つ所から、ダイバータを含む全ポロイダル断面のトーラス1/4周にわたる広い範囲の観測が可能である。昨年開始した予備試験では高加熱入力の重水素放電時に赤外カメラの誤動作が発生したため、中性子,線並びに漏洩磁場に対する遮蔽をさらに強化し、併せて画像信号伝送系の改造を行った。この改造により、強磁場で高パワー加熱の重水素放電での測定が可能となり、赤外カメラのデータから薄膜上に写影された放射強度を1秒間に30コマの映像として観測できるようになった。不純物を入射して放射損失を過大にした時のプラズマ崩壊の様子を視覚的に捉える、など幾つかの初期結果を得た。感度較性,2次元放射パワー分布の算出など測定・検討結果を報告する。
Donn
, A. J. H.*; Costley, A. E.*; Barnsley, R.*; Bindslev, H.*; Boivin, R.*; Conway, G.*; Fisher, R.*; Giannella, R.*; Hartfuss, H.*; von Hellermann, M. G.*; et al.
Nuclear Fusion, 47(6), p.S337 - S384, 2007/06
被引用回数：331 パーセンタイル：78.95(Physics, Fluids & Plasmas)「ITER物理基盤」は、その名の通りITERプラズマの物理基盤を与えるために編纂されたレビュー論文であり、Nuclear Fusion誌の特集号として1999年に発刊された。本「ITER物理基盤の進展」は、「ITER物理基盤」発刊以降に得られた研究開発成果を纏めたレビュー論文である。そのうち、第7章は、ITERにおけるプラズマ計測について包括的に取り扱うものである。主な項目は以下の通り。(1)ITERでの計測に対する要求性能,(2)ITERに適用する計測の原理と手法,(3)ITERでの計測の実現のために必要な技術開発項目,(4)ITERトカマク装置への計測機器の統合,(5)「ITER物理基盤」で提起された主要課題の進展状況,(6)ITERにおける計測性能の評価,(7)将来の核融合炉に向けてITERで学習すべき課題。
laser calibration of the infrared imaging video bolometer for the JT-60U tokamakParchamy, H.*; Peterson, B. J.*; 木島 滋; 林 浩己*; Seo, D. C.*; 芦川 直子*; JT-60Uチーム
Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E515_1 - 10E515_4, 2006/10
被引用回数：14 パーセンタイル：56.68(Instruments & Instrumentation)JT-60Uトカマク用赤外イメージング・ボロメータは、受光部として黒化処理した厚さ2.5ミクロン,有効面積9cm7cmの金薄膜を用いている。赤外カメラで測定した温度分布データから、プラズマの放射損失パワー分布を求めるには、薄膜各部の特性値が必要である。薄膜の各点での熱拡散係数
,熱伝導率kと膜厚tの積ktなどを既知とする2次元熱拡散方程式により、温度分布から入熱分布を求めることができる。われわれは2006年2月に、He-Neレーザーを用いて測定に使用した薄膜の特性値を求めるその場較正試験を行った。あらかじめ強度分布を測定しておいたレーザー光を放射源として薄膜に照射し、照射点の温度分布とその減衰時定数を赤外カメラで測定する。薄膜面上の約100点についてレーザー光照射による温度分布と減衰時定数の測定を行った。現在、有限要素法を用いて測定結果の解析を行っている。分布情報からを、また時定数からktを求めることができる。また、赤外カメラ(Indigo社-Omega)の感度は、ほぼ同じ輻射率を持ち温度制御が可能な模擬薄膜を用いて較正試験を行った。赤外カメラのデータはStefan-Boltzmann則と良い一致を示している。会議ではこれら測定の詳細と解析結果を報告する。
Peterson, B. J.*; Seo, D. C.*; 木島 滋; 川島 寿人; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; Liu, Y.*
no journal, ,
従来から放射損失測定に用いられている抵抗型ボロメータは、長時間運転時には検出器の周囲温度変化に伴う信号ドリフトが問題になる。また多数の接続端子も温度変化の影響を受ける。定常核融合実験や核融合炉への適用にあたってはこれら課題の解決が必要である。他方、赤外イメージング・ビデオ・ボロメータ(IRVB)は大きな温度変化に対応でき、定常運転に適している。IRVBでは、プラズマ放射を薄膜の前面で受光・吸収し、加熱された薄膜の放射する赤外光を背面から赤外カメラで計測する。薄膜の温度は外枠温度に対する変化分として測定され、信号ドリフトは生じない。また使用する材料は高融点金属であり、電気信号の接続端子も必要としないため、大きな温度上昇に対応可能である。これまでLHDやJT-60Uで試験され、薄膜の較正方法やトモグラフィー処理法も開発した。JT-60Uでは、準接線方向の視野を持つ1台のIRVBで得られるトカマクプラズマの放射分布画像から、トロイダル対称性を仮定することによって放射パワー密度のポロイダル断面分布を得ている。現在KSTAR用IRVBの設計を行っており、JT-60SAにもIRVBを用いる予定である。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Kostryukov, A. Y.*; 川島 寿人; Seo, D. C.*; Miroshnikov, I. V.*; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; Liu, Y.*; JT-60実験チーム
no journal, ,
Infrared Imaging Video Bolometers (IRVB) provide a reactor relevant alternative to conventional resistive bolometers due to the radiation durability of the used materials, the lack of wire feedthroughs and in vessel cabling and the lack of signal drift during steady state operation. An IRVB prototype has been successfully installed and operated on the JT-60U tokamak demonstrating its applicability to a reactor environment. In this paper we present the design of an upgraded version of this IRVB. The 2.5 micron gold foil will be replaced with a 5 micron tantalum foil for improved rigidity. Enlarged vacuum window and additional IR periscope with large IR lenses and mirrors will improve the optical throughput. An improvement in the sensitivity of the IRVB by at least a factor of 50 is expected.
Parchamy, H.*; Peterson, B. J.*; 林 浩己*; 木島 滋; 芦川 直子*; Seo, D. C.*; 川島 寿人; JT-60チーム
no journal, ,
The calibration technique of the imaging bolometer foil gives confidence in the measured values of the plasma radiation power. In this work, we improve the accuracy of the calibration by using a new IR camera (60 Hz, 320 240 pixels, 7.5-13 microns) in a calibration laboratory (low noise environment) with a close-up lens which provides a spatial resolution of 0.09 mm which is nearly 7 times better than the previous in situ calibration using a different IR camera. Tantalum, Ta, is offered for improved sensitivity, foil strength, and lower neutron cross-section compared to the previously used gold foil. In this paper we report, the local foil properties (the thermal diffusivity, the thermal conductivity, and the thickness) of a single graphite-coated gold foil (a nominal thickness of 2.5 microns) compared with those of a single graphite-coated tantalum foil (a nominal thickness of 5 microns) for an imaging bolometer through calibration with a He-Ne laser.
