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田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 長谷川 和男; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 許斐 太郎*
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011049_1 - 011049_6, 2021/03
The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an accelerator-driven subcritical system (ADS) as a future project to transmute long-lived nuclides to short-lived or stable ones. In the JAEA-ADS, a high-power proton beam of 30 MW with the beam energy of 1.5 GeV and with the beam current of 20 mA at an exit of the accelerator is required with sufficient reliability. Furthermore, the linac needs to be operated in a continuous wave (CW) mode in order to be compatible with the reactor operation. Since a normal conducting structure raises a difficulty in cavity cooling under the CW operation, a superconducting (SC) linac would be a suitable solution. As the first step toward the complete design of the JAEA-ADS linac, we are planning to demonstrate a high-field measurement by manufacturing a prototype spoke cavity. It will provide us an insight for the development of the low-beta SC cavity. It will also enable us to acquire valuable information such as the accelerating gradient under the stable operation. In this symposium, the RF design of the prototype cavity including multipacting analysis is presented.
青木 智幸*; 谷 卓也*; 坂井 一雄*; 古賀 快尚*; 青柳 和平; 石井 英一
JAEA-Research 2020-002, 83 Pages, 2020/06
JAEA-Research-2020-002.pdf:8.25MB
JAEA-Research-2020-002-appendix(CD-ROM).zip:6.63MB
日本原子力研究開発機構は、新第三紀堆積軟岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を目的として、北海道天塩郡幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究所周辺の地質は、珪藻質泥岩の声問層や珪質泥岩の稚内層で構成され、どちらも珪藻化石を多量に含んでいる。これらの岩石は高い空隙率と低い透水性を示すことから、多孔質弾性論に基づく岩盤挙動の検討が重要であると考えられる。しかしながら、幌延深地層研究所周辺に特徴的な珪藻質泥岩や硬質頁岩については、低透水性であるという岩石の特徴や試験時の制御が容易ではないこと等を要因に、多孔質弾性パラメータの測定実績は多いと言えない状況である。そこで、珪質泥岩(稚内層)を対象として、多孔質弾性パラメータの測定実績を蓄積し、既往の研究で示唆されている拘束圧に対する依存性を確認することを目的として、多孔質弾性パラメータを取得するための岩石三軸試験を実施した。その結果、多孔質弾性パラメータのうち、排水体積弾性係数は拘束圧の増加に伴い大きくなる関係性が確認された。一方、Biot-Wills係数およびSkemptonの間隙水圧係数は、拘束圧の増加に伴い小さくなる傾向が確認された。また、岩石供試体の葉理方向によって拘束圧依存の程度が若干異なることが示唆された。
和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 牛尾 知雄*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 米徳 大輔*; 澤野 達也*; et al.
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 125(4), p.e2019JD031730_1 - e2019JD031730_11, 2020/02
被引用回数：21 パーセンタイル：80.58(Meteorology & Atmospheric Sciences)During 2017-2018 winter operation of the Gamma-Ray Observation of Winter Thunderclouds experiment in Japan, two downward terrestrial gamma-ray flashes (TGFs) that triggered atmospheric photonuclear reactions were detected. They took place during winter thunderstorms on 5 December 2017 and 9 January 2018 at Kanazawa, Ishikawa Prefecture, Japan. Each event coincided with an intracloud/intercloud discharge, which had a negative-polarity peak current higher than 150 kA. Their radio waveforms in the low-frequency band are categorized as a distinct lightning type called energetic in-cloud pulse (EIP). Negative-polarity EIPs have been previously suggested to be highly associated with downward TGFs, and the present observations provide evidence of the correlation between them for the first time. Furthermore, both of the downward TGFs followed gamma-ray glows, minute-lasting high-energy emissions from thunderclouds. It is suggested that the negative EIPs took place with downward propagating negative leaders or upward positive ones developed in highly electrified regions responsible for the gamma-ray glows.
田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 長谷川 和男; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 許斐 太郎*
Proceedings of 19th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2019) (Internet), p.399 - 402, 2019/11
The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an accelerator-driven subcritical system (ADS) as a future project to transmute long-lived nuclides to short-lived or stable ones. In the JAEA-ADS, a high-power proton beam of 30 MW with the beam energy of 1.5 GeV and with the beam current of 20 mA at an exit of the accelerator is required with sufficient reliability. Furthermore, the linac needs to be operated in a continuous wave (CW) mode in order to be compatible with the reactor operation. Since a normal conducting structure raises a difficulty in cavity cooling under the CW operation, a superconducting linac would be a suitable solution. As the first step toward the complete design of the JAEA-ADS linac, we are planning to demonstrate a high-field measurement by manufacturing a low-beta prototype spoke cavity. For the cavity development, we designed the prototype cavity. By the electromagnetic simulation, we obtained good cavity performance comparable with the modern spoke cavities.
和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 松元 崇弘*; 米徳 大輔*; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.67_1 - 67_9, 2019/06
被引用回数：49 パーセンタイル：93.08(Physics, Multidisciplinary)Two types of high-energy events have been detected from thunderstorms. One is "terrestrial gamma-ray flashes" (TGFs), sub-millisecond emissions coinciding with lightning discharges. The other is minute-lasting "gamma-ray glows". Although both phenomena are thought to originate from relativistic runaway electron avalanches in strong electric fields, the connection between them is not well understood. Here we report unequivocal simultaneous detection of a gamma-ray glow termination and a downward TGF, observed from the ground. During a winter thunderstorm in Japan on 9 January 2018, our detectors caught a gamma-ray glow, which moved for 
100 s with ambient wind, and then abruptly ceased with a lightning discharge. Simultaneously, the detectors observed photonuclear reactions triggered by a downward TGF, whose radio pulse was located within 
1 km from where the glow ceased. It is suggested that the highly-electrified region producing the glow was related to the initiation of the downward TGF.
山口 充孝; 長尾 悠人; 河地 有木; 佐藤 隆博; 藤巻 秀; 神谷 富裕; 鳥飼 幸太*; 島田 博文*; 菅井 裕之*; 酒井 真理*; et al.
International Journal of PIXE, 26(1&2), p.61 - 72, 2016/00
炭素線治療中にその軌道上の生体組織内で発生する局所的密度減少は、ブラッグピーク位置のシフトを引き起こし、誤照射の原因となる。この密度減少を炭素線照射中に確認できれば、誤照射を軽減する対策が立てられる。そこで、重粒子線治療で発生する二次電子による制動輻射のうち、発生量が多く効率的測定が可能な低エネルギー光子(63-68keV)による生体内の局所的密度減少の検出方法を開発している。今回、空気間隙による密度減少の存在の検出が可能かどうかをPHITSコードを用いたモンテカルロシミュレーションにより次のように評価した。ビーム軸方向の長さが50mm、奥行き200mm、高さ200mmのアクリルブロック2個を、ビーム軸方向に10mmの間隙を設けて設置した。また、検出器として、幅2.4mmのスリットを持つ鉛製コリメータとテルル化カドミウム製の検出素子を組み合わせた。炭素線を照射した際にビーム軸に対して垂直方向に放出される63-68keVの光子を検出したところ、その検出量に明らかな増減が確認できた。この結果は、間隙の存在を十分検出することが可能であることを示す。
堺 公明; 山野 秀将; 田中 正暁; 小野 綾子; 大島 宏之; 金子 哲也*; 廣田 和生*; 佐郷 ひろみ*; Xu, Y.*; 岩本 幸治*; et al.
Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 13 Pages, 2013/05
流動励起振動評価手法の開発は、手法の検証に旋回流と偏流条件を含む高レイノルズ数条件の個別効果実験データ利用できるというマイルストーンに達した。一方、技術基準はナトリウム冷却高速炉の設計者向けに文書化することが好ましい。このような背景から、JSFRホットレグ配管の流動励起振動設計ガイドラインが文書化された。本論文では主要な個別効果実験に基づいた流動励起振動設計手法ガイドラインとガイドラインの補足的な解釈も記述する。
山野 秀将; 佐郷 ひろみ*; 廣田 和生*; 早川 教*; Xu, Y.*; 田中 正暁; 堺 公明
Journal of Fluid Science and Technology (Internet), 7(3), p.329 - 344, 2012/09
JSFR1次冷却系配管のための流力振動評価手法開発の一環として、ホットレグ配管の流力振動評価において重要な因子を論じた。ホットレグ配管入口近くの複雑な流れを調べるため、1/10縮尺炉上部プレナム試験を模擬した数値解析が実施された。この解析に基づき、重要因子として旋回流と偏流が同定され、それらに関する実験条件がホットレグ配管のみを模擬した流力振動実験のために定められた。本研究では、配管への圧力変動と流動状況に対する旋回流入の影響を1/3縮尺ホットレグ配管試験で調べた。その実験から、旋回流によって流動剥離領域はわずかに影響を受けるものの、圧力変動に対しては有意ではないことが示された。本論文ではホットレグ配管への適用性に着目して、流動シミュレーションの結果もまた述べられる。
山野 秀将; 堺 公明; 田中 正暁; 佐郷 ひろみ*; 廣田 和生*; Xu, Y.*
Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/10
This paper describes the current status of flow-induced vibration evaluation for the primary cooling piping in Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR), with particular emphasis on research and development activities for the hot-leg piping characterized by a short-elbow piping. Important factors were discussed in evaluating the flow-induced vibration for the hot-leg piping, to which the coolant flows from the reactor upper sodium plenum. To investigate a complex flow near the inlet of the hot-leg piping, a reactor scale numerical analysis was carried out for the reactor upper plenum flow, which was simulated in a 1/10-scale reactor upper plenum experiment. Based on this analysis, experimental conditions on swirl inflow and deflected inflow that were identified as important factors were determined for flow-induced vibration experiments simulating only the hot-leg piping. In this study, the effect of the swirl inflow on flow pattern and pressure fluctuation onto the pipe wall was investigated in a 1/3-scale hot-leg pipe experiment.
田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.
Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06
被引用回数：12 パーセンタイル：31.77(Oncology)大気マイクロPIXEを用いて、食道ガン細胞株において、主要な化学療法薬であるシスプラチンの細胞内局在性を調べ、同細胞株のシスプラチンに対する感度を決定した。2種類のヒト食道扁平上皮癌(ESCC)細胞株(TE-2とTE-13)のシスプラチンに対する感受性は、MTT分析,フローサイトメトリ、及びDNA断片化分析を用いて確認した。これらの細胞試料に対して大気マイクロPIXE分析を行うとともに、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を用いて両細胞株における、「マルチ-ドラッグ」抵抗性タンパク質2(MRP2)のmRNA発現を評価した。この結果、TE-2セルはTE-13セルよりシスプラチンに敏感であることが明らかとなった。この研究結果は、大気マイクロPIXEが個別細胞のシスプラチン感受性を定量評価する方法として有効であることを示唆した。また、最終的には細胞膜の中のMRP2がESCC細胞のシスプラチン感受性を制御する重要な役割を担っているのではないかという推測に至った。
長嶺 竹明*; 高田 久嗣*; 草壁 孝彦*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 伊波 匡彦*
Biological Trace Element Research, 124(1), p.60 - 69, 2008/07
被引用回数：2 パーセンタイル：6.92(Biochemistry & Molecular Biology)本研究は、オキナワモズクから抽出したフコイダンの投与による金属元素の細胞内変化を調べるために行った。TRL1215細胞(ラット正常肝細胞)にフコイダン0, 0.1及び1.0mg/mLを加えて処理し、細胞内元素分布を大気マイクロPIXE法で測定した。フコイダンを投与した細胞にはAl, Mg, Fe及びZnが集積されることを見いだすとともに、Br(BrdU)が細胞核に局在して集積し、Brの分布とAlの分布が空間的によく一致していることを見いだした。この結果は、フコイダンに結合しているAlが核内に移動していることを示唆するものである。
中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫
Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02
被引用回数：15 パーセンタイル：29.38(Biochemistry & Molecular Biology)Cd毒性に対する必須金属の役割を明らかにするために、1.5年から2年間で100mg/LのCdを経口投与した4匹のマウスを用い、メタロチオネインによる評価と大気マイクロPIXE法による必須金属元素の細胞内分布の測定を行った。その結果、Cdを曝露したマウスの肝臓と腎臓には亜鉛が著しく集積していることが見いだされた。1.5年間Cdを曝露したマウスの元素分布では大部分のCdが亜鉛と結合しており、亜鉛は経口投与されたCd毒に対する保護に寄与していることが示唆された。
荒川 和夫; 及川 将一*; 島田 博文*; 神谷 富裕; 中野 隆史*; 遊佐 顕*; 加藤 弘之*; 佐藤 隆博; 上松 敬; 柏木 啓次; et al.
Proceedings of 4th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 32nd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.279 - 281, 2007/00
サブミリサイズに集束したイオンビームを用い、微小な病変部位を高精度で治療する技術はイオンマイクロサージェリー治療と呼ばれている。本研究では、脳下垂体腫瘍と眼疾患である加齢黄斑変性症を想定症例として、イオンマイクロサージェリー治療用ビーム形成システムを検討した。イオンマイクロサージェリー治療には、ビーム径0.1mmから1.0mmの平行度の高いペンシルビームの形成が要請されている。そこで、ペンシルビーム形成システムとして、ビームのエミッタンスを規定する2組のスリットシステム,エネルギー分析機能を有する2台の45
偏向電磁石,3連四重極電磁石等から構成され、アイソセンターにおいて1:1で結像するようなテレスコピックな系を検討した。TRANSPORTコードを用いてイオン光学計算を行い、ペンシルビーム形成に必要な電磁石等の必要数量とその最適配置を求めた。さらに、加齢黄斑変性症に対する照射位置決めシステムを検討するとともに、重イオンビーム照射実験により眼底造影剤からの誘起蛍光画像の観測とスペクトルの計測に成功した。
-induced changes in metallothionein expression and subcellular distribution of zinc in HepG2 cells長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫
Cytokine, 34(5-6), p.312 - 319, 2006/06
被引用回数：8 パーセンタイル：16.51(Biochemistry & Molecular Biology)インターフェロンは抗ウイルス,抗腫瘍,免疫調節など多岐にわたる生理活性を有するが、その機序は未だ明らかになっていない。そこで、マイクロPIXEを利用して、インターフェロンの生理活性について亜鉛代謝の面から検討を行った。その結果、インターフェロンはS期の細胞核内へ亜鉛の移送を促進させることが確認された。このことから、細胞内でメタロチオネインと結合した亜鉛は、S期の核内へ移行し、遺伝子発現と関連していることを明らかにした。
中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.
International Journal of PIXE, 16(1&2), p.69 - 76, 2006/00
高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。
宮脇 信正; 倉島 俊; 奥村 進; 千葉 敦也; 上松 敬; 神谷 富裕; 金子 広久; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 石井 保行; et al.
Proceedings of 17th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2004), p.208 - 210, 2005/00
バイオ技術と材料研究におけるイオンビーム利用の応用範囲を広げるため、TIARAの拡張・高度化を目指したGeV級JAERI超伝導AVFサイクロトロンの設計研究を行っている。100MeV/n以上のエネルギーの重イオンは、植物育種や新材料の創製に最適なLETを有するため、飛躍的な発展をもたらすことが期待されている。また300MeVの陽子は、高エネルギーの重イオンや2次粒子による宇宙半導体素子の放射線耐性試験に必要とされている。そこで、100MeV/n以上の重イオンと300MeVの陽子の加速を両立させるK値900の超伝導AVFサイクロトロンの電磁石の設計を実現するとともに、材料・バイオ研究に最適な幅広いエネルギー範囲をカバーできるように、エネルギーの下限は、既設JAERI AVFサイクロトロンのエネルギー範囲と重複させることに成功した。また応用研究のニーズを満足させるビーム輸送系の検討を行った。
遠藤 聖*; 柴田 靖*; 吉田 文代*; 中井 啓*; 山本 哲哉*; 松村 明*; 石井 慶造*; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 及川 将一*; et al.
Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 2 Pages, 2004/10
原研の高崎研究所にあるシングルエンド加速器(Micro PIXE)を用いて細胞内でのホウ素及びガドリニウムの定量を試みた。Micro PIXEは直径1
m以下のマイクロビームを用いて元素分布の分析を可能にするものである。実験の結果、P, S, Gd等の分布を分析することが可能であることがわかった。しかし、K及びGdが細胞周辺に分布していることから、細胞壁の破壊や細胞内への取り込み不全が考えられた。今後、これらの問題に対処するとともに、細胞内のホウ素分布を求め、BNCTの有効活用に資する予定である。
福田 光宏; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 石井 保行; 齋藤 勇一; 水橋 清; 上松 敬; 千葉 敦也; 酒井 卓郎; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.643 - 645, 2004/08
原研高崎のTIARAでは、バイオ・材料研究専用のK900超伝導AVFサイクロトロンの設計を行っている。最先端のイオンビーム利用研究のニーズに応えるため、陽子で300MeV、重イオンで150MeV/uまで加速可能な超伝導電磁石及び高周波加速システムの検討を進めており、本報告では、建設・整備計画の概要と電磁石・共振器などの検討状況について報告する。
笠原 三紀夫*; Ma, C.-J.*; 奥村 智憲*; 小嶋 拓治; 箱田 照幸; 酒井 卓郎; 荒川 和夫
JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.270 - 272, 2003/11
雪は、その結晶化における不均一核生成過程でエアロゾルとともに大気中の物質を捕捉し移動させる。しかし、いろいろな結晶構造を持つ集合体であるために、このような環境浄化機能を雨滴と直接比較することは困難である。このため、乳化剤を塗布したフィルム上で雪試料を固定化することにより、個々の粒子のレプリカ試料を調製した。そして、原研のマイクロPIXE分析及び京大のPIXE分析により、雪の物質捕捉機能と化学的性質を調べた。この結果、以下のことがわかった。(1)雪結晶粒の大きさ(外周円の直径)は0.12-2.5mmであること,(2)六角形から樹枝状に成長すること,(3)捕捉された元素は主として、Si, S, K, Ca, Fe, Sであること,(4)結晶粒の大きさと捕捉元素質量とには相関関係があること。これらから、雪の単結晶内外の元素の化学的内部構造と混合状態を推定することができた。
佐藤 隆博; 石井 慶造*; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 荒川 和夫; 松山 成男*; 山崎 浩道*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.113 - 116, 2003/09
被引用回数：1 パーセンタイル：12.51(Instruments & Instrumentation)数keVの低いエネルギーのX線と数MeVの後方散乱陽子の両方の検出が可能な検出システムを開発した。この新しい検出システムは大立体角多素子検出器、アクティブリセット式前置増幅器、主増幅器、マルチプレクサルータ、ADC、データ収集コントローラで構成されている。従来のマイクロPIXE分析では検出器の立体角が小さいために数時間を必要としたが、本研究では検出素子を複数化することで検出効率を向上させた。多数の検出素子を五角形のピラミッド状に配置し、試料を覆う構造になっている。マイクロビームは検出器の中央に設けられたパイプを通って試料に照射される。五角形のピラミッドの各面に9個の検出素子があり、検出器全体の立体角は1sterad以上を達成した。この新しい測定システムを用いるとマイクロPIXEの測定時間は従来の10分の1となる。また、多素子化したことで素子あたりの後方散乱陽子の検出数が少なくなるために、従来用いていた後方散乱陽子ストッパーが不要になる。これにより、通常のマイクロPIXE分析では測定が困難であったN, C, Oの分布の分析が後方散乱陽子を検出することで可能となった。
