An Experimental setup for creating and imaging He excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-He absorption reaction

Sonnenschein, V.*; 辻 義之*; 國立 將真*; 久保 渉*; 鈴木 颯*; 富田 英生*; 鬼柳 善明*; 井口 哲夫*; 松下 琢*; 和田 信雄*; et al.

Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033318_1 - 033318_12, 2020/03

https://doi.org/10.1063/1.5130919

For the purpose of future visualization of the flow field in superfluid helium-4, clusters of the triplet state excimer He are generated along the micro-scale recoil tracks of the neutron-absorption reaction n + He T + p. This reaction is induced by neutron irradiation of the He fraction contained in natural isotopic abundance liquid helium with neutron beams either from the Japan Proton Accelerator Research Complex, Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC)/Materials and Life Science Experimental Facility or from the Kyoto University Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science. These He clusters are expected to be ideal tracers of the normal-fluid component in superfluid helium with several advantageous properties. Evidence of the excimer generation is inferred by detection of laser induced fluorescence emitted from the He clusters excited by a purpose-built short pulse gain-switched titanium:sapphire (Ti:sa) laser operating at a wavelength of 905 nm. The setup and performance characteristics of the laser system including the Ti:sa and two continuous wave re-pumping lasers are described. Detection at the fluorescence wavelength of 640 nm is performed by using optical bandpass filtered photomultiplier tubes (PMT). Electrical noise in the PMT acquisition traces could successfully be suppressed by post-processing with a simple algorithm. Despite other laser-related backgrounds, the excimer was clearly identified by its fluorescence decay characteristics. Production of the excimer was found to be proportional to the neutron flux, adjusted via insertion of different collimators into the neutron beam. These observations suggest that the apparatus we constructed does function in the expected manner and, therefore, has the potential for groundbreaking turbulence research with superfluid helium.

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

http://ci.nii.ac.jp/ncid/BB05543208

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

Radiation hardening and -embrittlement due to He production in F82H steel irradiated at 250 C in JMTR

若井 栄一; 實川 資朗; 富田 英樹*; 古谷 一幸; 佐藤 通隆*; 岡 桂一朗*; 田中 典幸*; 高田 文樹; 山本 敏雄*; 加藤 佳明; et al.

Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.285 - 296, 2005/08

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.10.167

低放射化マルテンサイト鋼F82Hの照射硬化と脆化に及ぼすHe生成効果とその生成量依存性を引張試験片(SS-3)と破壊靭性試験片(0.18DCT)を用いて評価した。中性子照射はJMTR炉にて250Cで約2.2dpaまで行った。本研究ではHeを材料中に生成させるためにボロン10を添加した。He生成量を変数にするため、ボロン10とボロン11の配合比(0:1, 1:1, 1:0)を変えて、ボロン添加総量を60mass ppmに揃えた3種類の添加材を作製し、照射前後の特性を比較してボロンの化学的な効果を最小限に抑えた。また、これらの試料での生成He量は約5, 150, 300appmである。一方、ボロンの効果を完全に排除した50MeVのサイクロトロン照射実験も行った。この方法ではボロンを添加しないF82H鋼を用い、直径3mm,厚さ0.3mmのTEM片に約120Cで約85appmのHeを均一に注入した後、スモールパンチ試験によって強度特性を評価した。この弾き出し損傷量は約0.03dpaであった。これらの試験結果から中性子照射後の降伏応力と最大引張応力はHe生成量の増加に伴ってやや増大した。また、中性子照射後の延性脆性遷移温度(DBTT)は40Cから150Cの範囲にあり、He生成量の増加に伴って高温にシフトした。また、サイクロトロンHe照射法によっても同様のHeによるDBTTシフト効果が確認できた。

照射試験用スフェアパック及びバイパック燃料の製造(JNC/PSI/NRG共同研究)

冨田 豊; 重留 義明; 木原 義之

サイクル機構技報, (24), p.1 - 10, 2004/00

https://rdreview.jaea.go.jp/gihou/pdf2/n24-01.pdf

サイクル機構では、スイス PSIとオランダNRGとの間で、振動充填燃料に関する共同研究を実施している。本共同研究ではスフェアパック、バイパック、ペレットの3タイプの燃料をPSIで製造し、2004年1月からオランダペッテンのHFRで照射試験を行っている。このうちスフェアパック燃料については、20%Pu-MOX及び5%Np-20%Pu-MOXの球状粒子燃料を内部ゲル化法で製造し、9本のスフェアパックセグメントを製造した。バイパック燃料については、グリーンペレットを粉砕して焼結することで20%Pu-MOX非球状粒子燃料を製造し、2本のバイパックセグメントを製造した。また、リファレンスとして5本の20%Pu-MOXペレットセグメントを製造した。本稿ではスフェアパック燃料とバイパック燃料の製造について報告する。

New approach to spin assignments of intermediate structures in C(O,C[2])O

杉山 康治; 冨田 芳明; 池添 博; 山内 良麿; 井出野 一実; 濱田 真悟; 泥谷 雅之*; 杉光 強*; 迎 隆*; 中本 孝太郎*; et al.

Physical Review C, 49(6), p.3305 - 3308, 1994/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.49.3305

原子核の高励起状態にエキゾチックなクラスター構造が現れる。この構造のスピンを決定することは、構造の研究を進める上で不可欠である。我々は線反跳法により、C+O非弾性散乱で励起されたC(2)の磁気量子状態の分布を求めた。各磁気量子状態への角度分布からクラスター構造のスピンを決める新しい方法を見つけた。

Observation of Airy oscillation for the O + O system at E=145MeV

杉山 康治; 冨田 芳明; 池添 博; 山内 良麿; 井出野 一実; 濱田 真悟; 杉光 強*; 泥谷 雅之*; 近藤 祥夫*

Physics Letters B, 312(1-2), p.35 - 39, 1993/08

https://doi.org/10.1016/0370-2693(93)90482-W

O+O弾性散乱の角分布の測定を、原研タンデム加速器で加速された145MeVOビームを用いて行った。散乱角度54°と62°で角分布のデイップとピークが観測され、各々Airy極小とAiry極大に対応していることが分かった。これによりO+O弾性散乱でのNuclear Rainbow散乱の存在が確認できた。

Adiabatic approximation in multi-dimensional penetration problem

岩本 昭; 冨田 芳明

Progress of Theoretical Physics, 87(5), p.1171 - 1184, 1992/05

https://doi.org/10.1143/ptp/87.5.1171

多次元の障壁透過問題を半古典的に扱うと、作用積分の極少化の問題に帰着する。数値的にこれを行う方法も開発されてきたが、必ずしも容易ではない。これを近似的に行う手法としての断熱近似を以前に提案したが、この近似法の数学的な構造及びその有効性をこの論文で議論する。内容的には、この近似法が特別な性質をもった座標変換と密接な関連をもつことを示し、さらにポテンシャルと質量テンソルの性質が良い場合には作用積分極少化の方法の良い近似になることを示す。

Fission fragment angular distributions for the F + Ta reaction at high angular momentum

Q.Bujia*; 池添 博; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; H.J.Kim*

JAERI-M 91-188, 8 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-188.pdf:0.29MB

高角運動量状態からの核分裂片の角度分布は、複合核のサドル点における変形に関する情報をもっている。原子核の形状に関する情報で、測定データから、その情報(Koの値)を求め、それを既存の2つの理論(Rotating liquid drop modelとRotating finite range model)と比較した。その結果、Rotating finite range modelによる予想値とよい一致をする事が判った。又、核分裂断面積のデータを今までの報告より高励起エネルギーまでとる事ができ、Bass modelによる予想値と比較できた。その結果、測定データは、高励起エネルギー領域(100MeV以上)で理論値より大きくなっている事がわかった。これらの結果は、高励起・高角運動量状態からの核分裂現象を理解する上で重要である。

Pre-scission H and He emissions in O + Au reaction

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 岩本 昭; 大槻 勤*

Physical Review C, 42(4), p.1187 - 1190, 1990/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.42.R1187

O+Au反応で複合核が核分裂する以前に複合核より放出される陽子とHe粒子を、核分裂片との同時計測により測定した。陽子とHe粒子のエネルギースペクトルにより、それら放出粒子の放出障壁が測定された。その結果、放出障壁は、逆過程である融合障壁にくらべHe粒子で2MeV、陽子で1MeV下がっていた。これは熱い原子核からの粒子放出メカニズムが、その逆過程の融合過程ではシミュレートできない事を示している。又、放出された粒子の多重度を、入射エネルギーの関数として測定した。統計モデルに基づく計算と比較する事によって、放出メカニズムを議論した。

Development of the JAERI tandem superconducting booster

竹内 末広; 石井 哲朗; 池添 博; 冨田 芳明

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 287, p.257 - 262, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(90)91804-K

原研ではタンデム加速器の後段ブースターとして30MV級の超電導リニアックを開発している。リニアックは40台の1/4波長型ニオブ製超電導空洞から成り、空洞の周波数は130MHz、最適イオン速度は0.1C(光速の10%)である。リニアックの前には260MHzと130MHzの超電導空洞からなるバンチャーが置かれタンデムからの(直流)のイオンビームの60%がパルス化される。リニアックの後にはデバンチャーを置きエネルギーを揃えてから分析マグネットを通して実験室にビームを導びく。これまでにバンチャーとデバンチャーを製作しており、超電導空洞は最高7MV/mという高い加速電界を達成した。冷凍機は液体窒素の補助を必要としない系でしかも80Kのクライオスタット熱シールド用ラインをもち2台の冷凍機に分ける。以上の開発計画の概要、進展状況、超電導空洞の性能等を述べる。