物質科学シンポジウム「加速器を利用した物質科学」研究会

石井 哲朗; 浅井 雅人; 知見 康弘

JAERI-Conf 2005-006, 144 Pages, 2005/07

JAERI-Conf-2005-006.pdf:10.42MB

原研タンデム加速器・ブースター施設は、世界で有数の性能を持ち、原子核物理,核化学,原子分子及び物性,材料などの広い分野で優れた成果を上げ、基礎科学を推進してきた。タンデム加速器施設は、加速管の更新やターミナルECRイオン源の設置、さらには高エネルギー加速器研究機構との共同プロジェクトによる短寿命核加速実験装置(Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex, TRIAC)の設置により、新たな利用が開始されようとしている。この機会に、タンデム加速器などを用いた最新の成果や実験計画、また今後の発展が期待される実験技術について情報交換を行い、重イオンによる物質科学研究を新たに展開する原動力とするために本研究会を企画した。本研究会は、平成17年1月6日,7日の両日、原研東海研究所の情報交流棟第2会議室において、約90名の出席者を得て開催され、24件の口頭発表が行われた。物性関連や原子核関連,加速器関連の研究者が一堂に会し、異分野の研究者間においても活発な討論が行われ、盛況のうちに全日程を終了した。本まとめは、研究会の報告集である。

A Multi-exciton model for the electronic sputtering of oxides

松波 紀明*; 福岡 修*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.507 - 511, 2005/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.12.092

高エネルギー重イオン照射に伴い高密度電子励起による固体内原子変位の機構解明を目的として東海研タンデム加速器を用いて各種の高エネルギーイオンビームを用い自己保持カーボン補修によりスパッタリング収量を測定し、また、電流測定法によりイオン照射による放出電子と放出イオン収量の測定を行った。試料は電子構造の異なる種々の酸化物(酸化珪素,酸化マグネシウム,スピネル,ジルコニアなど)であり、照射イオン種(Ni, Ar, Xeなど)と照射エネルギー(60-200MeV)は電子的阻止能を連続的に変化させて照射するために選んだ。スパッタリング測定の結果、電子励起スパッタリングは弾性散乱に基づく計算値に対して最大1000倍大きい、スパッタリング収量は電子阻止能のべき乗に比例する、べき乗の指数とスパッタリング収量は物質依存性があり、収量に関しては酸化物のバンドギャップに関係していることなど電子励起スパッタリングの存在と特性がわかった。電流測定法によりスパッタリング粒子の約10%は正イオンであることがわかった。イオン放出量が少ないことから、電子励起モデルの一つであるクーロン爆発モデルは妥当でないことがわかった。そこでthermal spikeモデルの妥当性とともに、self-trapped excitonモデルの適応性について議論する。

原研タンデムブースター用Low超伝導加速空洞の開発

株本 裕史; 竹内 末広; 松田 誠; 仲野谷 孝充

第17回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.135 - 137, 2004/06

原研タンデム加速器では短寿命核,安定核ビームを発生するKEK・原研共同研究施設を建設している。2004年度中にエネルギー1.0MeV/核子で運転を開始する予定であるが、将来的にはイオンをブースターで再加速し約7.0MeV/核子のビームを得る計画を立案している。イオンをブースターで再加速するためには2.0MeV/核子まで加速する必要があり、前段加速器としてLow超伝導加速空洞の開発を進めている。ブースターは共振周波数129.8MHzの超伝導リニアックで、40個の空洞から構成されている。空洞は2ギャップの同軸1/4波長型共振器で、最適ビーム速度optは光速の10%に設計されている。このopt=10%空洞の前段から8個を開発中の3ギャップ同軸2芯1/4波長型共振器(opt=約6%)に置き換え、1.0MeV/核子のイオンを2.0MeV/核子まで加速する。さらにopt=10%空洞を後段に4個追加し、合計36個のopt=10%空洞で再加速すればクーロン障壁を越えるエネルギー約7.0MeV/核子の短寿命核,安定核ビームを得ることができる。現在、モデル空洞で設計の検討を行っており、年度内にニオビウムでプロトタイプを製作する予定である。

The JAERI-KEK joint RIB project

竹内 末広

AIP Conference Proceedings 680, p.229 - 236, 2003/00

https://doi.org/10.1063/1.1619704

原研とKEK(高エネルギー加速器機構)の素粒子原子核研究所と合同で原研東海研究所タンデム加速器施設に放射性イオンビーム(RIB)を加速し実験する装置を設置する開発計画を進めている。この計画では、タンデム加速器をRIBを発生するための駆動器とし陽子などのビームをウランなどの標的に衝突させ核分裂生成物などから放射性核種を発生し、イオン化し質量分析し加速するもので、RIBの加速器としてはKEKで既に開発したRIB用加速器をタンデムの旧ターゲット室に設置して利用する。得られるビームのエネルギーは1核子あたり1.1MeVである。これでは核反応を起こすには不十分なエネルギーであるので、2期計画としてさらに中段の加速器を入れてタンデムの超伝導ブースターで5-9MeV/核子まで加速する計画を考えている。CAARIの会議ではRIB加速のセッションがあり、この計画の概要と個々の加速装置の概要と開発の現状を紹介する。

タンデム加速器に設置した照射用チェンバー及びRMS核分光実験用チェンバーの制御回路

荘司 時雄*; 吉田 忠

JAERI-Tech 2000-005, p.37 - 0, 2000/02

JAERI-Tech-2000-005.pdf:1.44MB

平成7年~平成9年にタンデム加速器に設置した3台のチェンバーの制御回路を作成した。これらのチェンバーはタンデム加速器からのビームを利用して、照射及び核物理実験用に用いられている。実験目的に適合させるために、それぞれのチェンバーは試料の移動、交換、ビームの遮断、ビームの絞り、ファラデーカップの制御などの機構を有している。これらの制御回路は基本的に同じ回路方式を採用しており、一部のチェンバーにはパーソナルコンピューターによる制御機構をとり入れている。

「重元素の核融合・核分裂」研究会報告集,1997年3月24日25日,東海研究所,東海村

光岡 真一; 池添 博; 岩本 昭; 永目 諭一郎

JAERI-Conf 97-009, 106 Pages, 1997/07

JAERI-Conf-97-009.pdf:4.02MB

日本原子力研究所タンデム加速器実験施設では、超電導ブースター加速器ビームラインに接続された高性能反跳生成核分離装置が完成し、いままさに重元素領域の新同位体合成についての成果があがりつつあります。近年、重元素および超重元素領域において、低エネルギー重イオン核反応を用いた新同位体や新元素の合成研究が大いに発展してきました。現在、冷たい核融合反応を用いて原子番号112までの原子核が実験室で作られていますが、殻効果による殻分裂障壁が最も高いと予想されている二重閉核(陽子数114、中性子数184)まで同じ方法で到達するのは容易ではないと思われます。この問題を解決するには、重元素領域における核分裂障壁や複合核の生成と崩壊の機構など、多体系としての原子核の構造と反応についての総合的な知識が必要です。そこで、1997年3月24日と25日の両日、原研東海研究所において研究会「重元素の核融合・核分裂」を開催し、この分野における最近の発展について実験と理論の両面にわたり活発な討論を行いました。参加者は所外の大学や研究所から18人、所内から12人でした。本稿は、この研究会において発表された講演の報告書です。

Application of an ECR ion source to the JAERI tandem accelerator

松田 誠; 竹内 末広; 小林 千明*

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.165 - 167, 1997/00

原研タンデム加速器から得られるビーム強度の増強と加速イオン種の拡大の目的からターミナルイオン源として永久磁石で構成される小型の電子サイクロトロン共鳴(ECR)イオン源を設置する計画を進めている。ECRイオン源をターミナルイオン源として使用することでフォイルを使用せずに高多価、高強度のビームを得ようとするものである。また、これまでの負イオン源では不可能であった希ガスの加速が容易に行え加速イオン種の拡大が可能である。タンデム加速器内への設置には高電圧、高圧ガス中での放電及び圧力対策が必要となり、信頼性を上げるためにできる限り簡単なシステムとしたい。そのためにイオン源の運転パラメーターの最適化、簡略化も行った。特にRF源、冷却、ビームオプティクスについて新たに検討が必要となった。またECRイオン源から引き出されるビームには目的とするイオン以外に電荷、質量の異なるイオンが多数存在する。これらのイオンを加速管に入射する前にある程度の分離を行うために、限られたスペースの制約から45°電磁石を2つ組み合わせた入射系とし、加速管への負担を押さえる計画である。

Accelerator application programs in JAERI

鈴木 康夫*

Proc. of 6th China-Japan Joint Symposium on Accelerators for Nuclear Science and Their Applications, 0, p.376 - 379, 1996/00

原研は、多くの加速器とその利用研究を行ってきた。また、多くの加速器利用の研究計画をもっている。つまり中性子科学研究計画、ポジトロン・ファクトリー、IFMIFなどである。中性子科学研究は、主要2大研究テーマ;中性子散乱による構造生物学と物質科学と消滅処理開発用の原子力研究をねらっている。ポジトロン・ファクトリーはポジトロンをプローブとする新しい物質構造解明用である。IFMIFは強い中性子束を作り、核融合炉材料開発用である。本論文では、既設の加速器群の現状を報告するとともに原研の諸将来計画について報告する。

Development of a computer-controlled on-line rapid ion-exchange separation system

塚田 和明*; 大槻 勤*; 末木 啓介*; 初川 雄一*; 吉川 英樹*; 遠藤 和豊*; 中原 弘道*; 篠原 伸夫; 市川 進一; 臼田 重和; et al.

Radiochimica Acta, 51(2), p.77 - 84, 1990/00

https://doi.org/10.1524/ract.1990.51.2.77

核科学研究のためのマイクロ・コンピュータで制御できる迅速イオン交換装置を開発した。これは、反応槽、ガスジェット輸送部、インジェクター、イオン交換部、放射線源作製部および放射能測定部から成る。本装置を用いて、Cfの自発核分裂で生成するサマリウムの陰イオン交換分離を約8分以上行うことができた。また本装置は加速器を用いた重イオン核反応で生成する短寿命アクチノイドの分離にも適用可能である。

Control system for the JAERI tandem accelerator

花島 進; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 268, P. 549, 1988/00

原研タンデム加速器の制御系ソフトウェアを高水準制御を付加しやすいように改造した。新システムは(1)マルチタスクOSのもとですべてのプログラムが動作する(2)各装置の制御の基本単位すべてに名前を付け、その名と物理量で運転パラメーターにアクセスできる。(3)高水準の機能を実現するプログラムは他の基本機能を実現するプログラムと別にありそれとメッセージを交換しながら各装置を制御する、の3点を要点とする。一方加速器の運転パラメーターを自動設定するテストも行っている。簡単なスケーリングルールによりすでにあるビームを通したパラメーターをリファレンスにして新しいビーム状態のためのパラメーターを求め実際にコンピューターにより設定してみた。その結果このスケーリングによる方法がパラメーターの自動設定に有効であることを確認した。