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フィラメント・マルチカスプイオン源の開発状況柴田 崇統*; 高木 昭*; 池上 清*; 杉村 高志*; 南茂 今朝雄*; 内藤 富士雄*; 小林 仁*; 栗原 俊一*; 本田 洋介*; 佐藤 将春*; et al.
Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.385 - 387, 2018/10
In order to satisfy the second term clinical trial condition of iBNCT, which requires 5 mA proton beam extraction from linac, beam operation of Lanthanum Hexaboride (LaB) filament has been started from Oct. 2017. In the test stand, plasma arc discharge properties and beam current measurement via Faraday-cup (FC) has been done under several ion source conditions. By Mar. 2018, 45 mA of beam current has been achieved at FC. Although the pulse width of arc discharge is limited to 200 
s by the capacitor bank in arc pulser power supply, still the wave form of the arc discharge current/voltage and the resultant beam current at FC have shown very stable flat top (beam current fluctuation below 0.5 %) after 50 s. Further increase of beam current is required by optimization of AMFC (Axial Magnetic Field correction) field and filament emission which will be done in 2018.
平出 哲也
Radiation Physics and Chemistry, 76(2), p.84 - 89, 2007/02
被引用回数：3 パーセンタイル：25.42(Chemistry, Physical)放射線化学とポジトロニウム化学には多くの接点が存在する。モーゲンセンによって提唱されたポジトロニウム形成のスパー反応モデルは多くの放射線化学の知識を必要とする。一方、このスパー反応モデルは新しいアイデアを放射線化学者に示すことができた。ポジトロニウム形成は非常に速い反応であり、Dupratreらによって示されたように、放射線化学分野のパルスラジオリシスの結果とポジトロニウム形成には非常に良い相関が見られる。低温域で見られるポジトロニウム形成の増加は低温域で形成される捕捉電子と陽電子の反応によりうまく説明されたが、放射線化学においては捕捉電子の研究とは多くされてきており、これらの研究なくして、このポジトロニウム形成機構の解明はなかったと考えられる。そして、逆に、陽電子利用により捕捉電子などの新しい研究が可能となっていくと考えられる。
熊田 博明; 山本 和喜; 松村 明*; 中川 義信*
放射線, 31(4), p.287 - 297, 2005/10
原研JRR-4で実施されているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に対し、患者に付与される線量を数値シミュレーションによって評価するBNCT線量評価システム、JCDSを開発した。JCDSは、患者の医療画像データをもとに頭部3次元モデルを作成し、このモデルを5mmボクセルと10mmボクセルに分割したマルチボクセルモデルに変換し、中性子,光子輸送モンテカルロコード,MCNPを使って線量分布計算を実行するシステムである。円筒水ファントム実験をJCDSで模擬し、実験値とJCDSの計算値との比較による検証を行った結果から、BNCTの線量評価に対しJCDSが十分な評価性能を有していることを確認した。JCDSの実用化によって、JRR-4において熱外中性子ビームによるBNCTが平成15年度から開始された。本報告は、BNCTの線量評価に要求される基本事項をまとめるとともに、JCDSによる線量評価手法と検証結果について報告するものである。
平出 哲也
Acta Physica Polonica A, 107(4), p.615 - 622, 2005/00
長寿命の弱く束縛された電子(捕捉電子や負イオン)と陽電子との反応によるポジトロニウム形成は、低温域で見られる高分子や分子固体中でのポジトロニウム形成の増加する現象を説明することに成功した。このポジトロニウム形成は従来から提唱されてきたOre過程やスパー過程によるポジトロニウム形成と全く異なる過程である。このポジトロニウム形成機構から予言される、可視光による効果,弱く束縛された電子の密度効果,遅延ポジトロニウム形成などの現象を実験で見いだすことに成功し、このポジトロニウム形成を実証するものとなった。また、この新しいポジトロニウム形成過程を利用する手法が幾つかある。例えば、陽電子のスピン偏極率の評価法への応用や、あるいは増加したポジトロニウム形成の昇温による抑制から局所的な分子運動の研究への応用などが可能であることが示された。
Stepanov, S. V.*; Byakov, V. M.*; He, C.*; 平出 哲也; Mikhin, K. V.*
Acta Physica Polonica A, 107(4), p.642 - 650, 2005/00
ポジトロニウム形成に及ぼす捕捉電子,溶媒和電子の役割を議論する。熱化した陽電子とこれら電子との結合はエネルギー的に可能であり、ポジトロニウム形成の一部を担っている。準自由状態の電子と陽電子の反応とは異なり、このポジトロニウム形成はピコ秒の時間領域に限られず、ナノ秒の時間領域にまで及んでいる。このような場合、従来から用いられている陽電子消滅寿命スペクトルの指数減衰成分への分解による解析には疑問が生じる。データの厳格な取扱には単なる指数減衰による分解でなく、適当な物理的な情報が必要となる。そのような方法をここで提唱する。また、その手法によりポリエチレン,EMMA,PMMA中の暗黒中,可視光下におけるポジトロニウム形成の測定時間,温度依存性について解釈する。捕捉電子の蓄積,捕捉電子とイオンとの再結合,捕捉電子と陽電子によるポジトロニウム形成に関するパラメータを求めた。
熊田 博明; 山本 和喜; 村山 洋二; 松村 明*; 中川 義信*
モンテカルロ計算法高度化の現状; 第3回モンテカルロシミュレーション研究会報文集, p.185 - 194, 2004/12
原研の研究用原子炉であるJRR-4の医療照射設備を利用してホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の臨床研究が行われている。原研では、BNCTによる中性子ビーム照射によって患者に付与される吸収線量を数値シミュレーションによって正確に評価することのできるBNCT線量評価システム(JCDS)を開発した。JCDSは、ファントム実験値,JRR-4で実施されたBNCTの臨床データ等との比較検証を経て公開コードとして2002年に公開し、実際のBNCTの臨床研究に2003年から適用されている。現在JCDSは、より高精度な線量計算を効率的に実行するため、MCNP5のメッシュタリーへの対応,PCクラスタと組合せた高速計算環境の構築等のさらなる高度化を進めている。
井戸村 泰宏
NIFS-PROC-58, p.46 - 50, 2004/07
数値トカマク計画では、トカマクプラズマにおける微視的不安定性、及びそれにより引き起こされるプラズマ乱流輸送の第一原理シミュレーションに基づく定量的評価を目指し、これまでジャイロ運動論的トロイダル粒子コードGT3Dの開発を進めてきた。講演では、GT3Dに実装されている物理モデル及び数値手法を紹介し、GT3Dから得られた最新の結果を示す。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 濱松 清隆; 諫山 明彦; 藤田 隆明; Petty, C. C.*; 池田 佳隆; 梶原 健*; 内藤 磨; 関 正美; et al.
Nuclear Fusion, 44(7), p.699 - 708, 2004/05
被引用回数：31 パーセンタイル：69.12(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおける電子サイクロトロン(EC)波による加熱と電流駆動についての研究を発表する。LH波により生成された負磁気シアプラズマの中心部にEC波を入射し、26keVの電子温度を達成した。規格化小半径0.3程度までの広い領域で電子温度は24keVを超える。電子温度16keVまでの範囲でEC波による電流駆動効率
を調べ、電流駆動効率が電子温度に比例することがわかった。規格化電流駆動効率
は0.16であった。捕捉粒子効果はEC波の吸収位置に依存し規格化電流駆動効率を減少させると考えられ、不安定性の抑制等のために必要な駆動電流と加熱パワーの評価に影響する。そのため
の吸収位置に対する依存性を調べた。トーラスの弱磁場側での吸収ではに顕著な減少が観測された。Fokker-Planck計算と合致することから捕捉粒子効果を同定した。
平出 哲也
Materials Science Forum, 445-446, p.234 - 238, 2004/02
浅く捕まった電子と陽電子によるポジトロニウム形成は低温域での高分子中や分子固体中の現象を矛盾なく説明し、予測された現象,可視光の効果,ポジトロニウム形成の電子濃度依存性,遅れて起こる形成、などを実験により検証した。この新しいポジトロニウム形成は浅く捕まった長寿命の電子と陽電子の反応によるため、強磁場中,極低温では浅く捕まった電子がスピン偏極する。ここにスピン偏極した陽電子を入射し、ポジトロニウム形成を起こすと、形成されたポジトロニウムのスピン状態の分布に反映され、実験で確認できる。この現象を用いることにより、陽電子のスピン偏極率の測定も可能であると考えられる。これら内容について招待講演する。
平出 哲也; 熊田 高之
Materials Science Forum, 445-446, p.301 - 303, 2004/02
高分子や分子性固体に入射した陽電子は陽電子トラックの末端に形成されるスパー近傍で熱化し、近くに存在する過剰電子などの活性種と反応し、ポジトロニウムを形成する。この形成では電子のスピンは完全にランダムである。一方、放射線等で起こるイオン化に伴って放出される電子は十分低温では浅く束縛され、暗黒中で長時間安定に存在する。自由陽電子は浅く束縛されている電子を引き抜いてポジトロニウムを形成できるが、この電子の場合、強磁場中,極低温に置くとスピンの方向は揃いはじめ、偏極させることができる。そこに偏極陽電子を入射し、形成されるポジトロニウムのスピン状態に効果が現れることを実験で確認した。
鈴木 直毅*; 平出 哲也; 斎藤 文修*; 兵頭 俊夫*
Radiation Physics and Chemistry, 68(3-4), p.647 - 649, 2003/10
被引用回数：23 パーセンタイル：80.59(Chemistry, Physical)1980年台からいろいろな物質中で低温で陽電子消滅寿命測定を行うとポジトロニウム形成が増加する現象が見られてきた。1998年、平出らはこれを低温で陽電子の照射効果によって形成される捕捉電子と自由陽電子との反応であると説明し、予測されるいろいろな現象を実験で確かめ、従来の間違った解釈を改めた。われわれはさらに、今回、予測されていた、遅れて起こるポジトロニウム形成を、陽電子寿命-運動量相関測定(AMOC)により確認することに成功したので、その結果について報告する。
平出 哲也
Radiation Physics and Chemistry, 68(3-4), p.375 - 379, 2003/10
被引用回数：17 パーセンタイル：72.59(Chemistry, Physical)分子性固体や高分子中では低温で陽電子消滅寿命測定を行うと捕捉電子や負イオンによってポジトロニウムの形成が増加する。この手法を用いることで捕捉電子や負イオンの挙動を研究することが可能である。この方法の利点はあらゆる捕捉電子負イオンに適用できることである。被照射ポリメチルメタアクリレート(PMMA)中で240K付近で見られる発光はCHラジカルが捕捉した電子が熱運動で開放され、再結合に伴って発行するものであることを明らかにした。
高瀬 雄一*; JT-60チーム
AIP Conference Proceedings 694, p.235 - 242, 2003/05
電子サイクロトロン(EC)波入射により中心電子温度23keVを達成した。中心EC波電流駆動(ECCD)により空間的に局在したEC駆動電流密度分布が得られ、共鳴電子の拡散係数の上限は
である。実験による電流駆動効率は理論で予想される値より小さいが、原因 は大きなEC駆動電流により生じた負の電場と考えられる。強磁場側と弱磁場側のECCD規格化電流駆動効率を比較し、理論的に予想されている捕捉粒子効果を確認した。低域混成波による電流駆動(LHCD)を周辺部で行い、負磁気シアプラズマにおける安全係数最小の半径と内部輸送障壁の半径を広げた。負イオンに基づく中性粒子ビーム電流駆動(N-NBCD)により電流ホールの半径を縮小した。OHソレノイドを用いずに以下の項目からなる総合シナリオを実証した。(1) RF波によるプラズマ生成と垂直磁場・形状制御磁場の誘導を用いた革新的なプラズマ立ち上げ手法,(2) 電磁誘導によらないプラズマ電流上昇,(3) 高密度かつ自発電流が支配的な高閉じ込めプラズマ。本手法により生成したプラズマは内部輸送障壁、周辺輸送障壁をともに有し、
MA,
において、
(
),
,
,
を達成した。
平出 哲也
放射線化学, (75), p.46 - 51, 2003/03
1980年代から低温でいろいろな物質中でポジトロニウム形成の増加現象が見られてきたが、その後、長い間、誤った解釈がされてきた。1998年、新しい機構でこの現象を説明し、予言される現象を実験により確かめてきた。このポジトロニウム形成機構を現在まで行ってきた実験結果をもとに説明し、また、この機構をもとにポジトロニウム形成の放射線化学的実験手法としての可能性についても述べ、解説する。
molecules in solid D and HD; An Electron spin resonance study熊田 高之
Journal of Chemical Physics, 117(22), p.10133 - 10138, 2002/12
被引用回数：6 パーセンタイル：17.72(Chemistry, Physical)本研究室の所有する極低温高圧用電子スピン共鳴分光法を用いて、固体D,HD中における酸素分子の束縛回転とその圧力依存性を調べた。モル体積が減少するにもかかわらず、O分子はHDからDへの同位体置換及びD中でも圧力が高くなるほど回転しづらくなることが判明した。これらの圧力及び同位体置換効果はD及びHD中におけるO分子の捕捉サイトが歪んでいるためであると考えられる。より質量の大きい水素に置換、または圧力が高くなるにつれて固体水素の圧縮率は減少し、捕捉サイトの歪みも小さくなり、結果として回転しづらくなったと解釈される。
-irradiation on positronium formation in polymers at low temperaturesShantarovich, V. S.*; 平出 哲也; Kevdina, I. B.*; Gustov, V. W.*; Oleinik, E. F.*
Acta Physica Polonica A, 99(3-4), p.497 - 501, 2001/03
低温におけるポジトロニウム形成の増加現象は低温で陽電子寿命測定中に入射陽電子によって形成,蓄積された捕捉電子と陽電子が反応して形成されるが、その捕捉電子濃度とボジトロニウム形成収率の変化を反応過程をモデル化しシミュレーションを試みた。その結果、高分子中ではボジトロニウムが捕捉される自由体積に由来する空間は常に充分にあり、ポジトロニウム形勢後直ちに捕捉されていることがわかった。
廣畑 優子*; 小田 知正*; 日野 友明*; 仙石 盛夫
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.196 - 200, 2001/03
被引用回数：12 パーセンタイル：64.62(Materials Science, Multidisciplinary)バナジウム合金(V-4Cr-4Ti)を約300
に加熱してJFT-2Mダイバータ室にて約200ショットさらした後に取り出して、昇温脱離法、オージェ分析法により分析した。軽水素は、もともと吸蔵していた量(17ppm)が約半分の8ppmまで減少し、燃料の重水素も1.3ppm程度しか捕捉されなかった。これは高温での試料照射と表面での酸化・炭化層生成に起因していると考えられ、これらの相関について追試験を行い確認した。
川島 寿人; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 三浦 幸俊; 伊世井 宣明; 木村 晴行; 中山 武*; 阿部 充志*; Darrow, D. S.*; JFT-2Mグループ
Nuclear Fusion, 41(3), p.257 - 263, 2001/03
被引用回数：37 パーセンタイル：72.44(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは先進材料プラズマ試験(AMTEX)計画として低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性を研究している。第1段階として、フェライト鋼板(FB)をトロイダル磁場コイルと真空容器の間に挿入してトロイダル磁場リップルの低減を試験した。その結果、FB装着によってリップル率及びリップルによる高速イオン損失が明らかに低減されることがわかった。特にFB厚の最適化によって肩部のリップル率を0.07%まで下げられ、リップル捕捉によるイオン損失をほぼ零にできた。現在、FBを真空容器内部に部分的に設置し、プラズマへの適合性を予備的に調べている(第2段階)。これまでのところ、FBの強磁性によるプラズマ制御・安定性への悪影響や不純物放出等に関する問題点は見られておらず、かつ、高
プラズマとの両立にとって有望な結果が得られている。
川島 寿人; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 三浦 幸俊; 木村 晴行; 谷 孝志; 井戸 毅; 伊世井 宣明; 小川 俊英; 上原 和也; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 76(6), p.585 - 592, 2000/06
JFT-2Mではフェライト鋼板(FB)をトロイダルコイルと真空容器の間に設置し、リップル低減化試験を実施している。磁場構造の計算及び磁気プローブ計測から、FB装着でリップル率が2.2%から1.1%に減少したことが実証された。高速イオンの損失を評価するため赤外線カメラで第一壁の温度を測定した。FB装着後、リップル捕捉損失領域の温度上昇は75から50に減少した。温度変化を熱負荷に換算すると、リップル捕捉損失パワーが半減したことがわかった。さらにプラズマ電流、トロイダル磁場、プラズマ位置を変化させ、リップル捕捉損失の安全係数、リップル率の依存性を調べ理論と矛盾しない結果を得た。そのほか、閉じ込めへの影響として、FB装着後Hモード中のトロイダル方向プラズマ回転が周辺で約2倍に速くなるなど良好な結果がもたらされた。
平出 哲也; Maurer, F. H. J.*; Eldrup, M.*
Radiation Physics and Chemistry, 58(5-6), p.465 - 471, 2000/06
被引用回数：130 パーセンタイル：99.10(Chemistry, Physical)陽電子が物質中に入射され、それ以前の陽電子によって形成された捕捉電子と反応することによって起こるポジトロニウム形成反応により低温域でポジトロニウム形成の増加が起こるとする、われわれが提唱したモデルを既に可視光の起こす効果によって確かめてきたが、さらに外部からの線照射による捕捉電子の生成、ESRによるその濃度の同定により、くわしく議論する。また、このモデルが高分子以外の物質にも適用できることも示す。
