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報告書

日本-IAEA合同原子力エネルギーマネジメントスクールの概要; 2016年

山口 美佳; 日高 昭秀; 生田 優子; 村上 健太*; 富田 明*; 広瀬 大也*; 渡邉 正則*; 上田 欽一*; 生井澤 賢*; 小野瀬 貴利*; et al.

JAEA-Review 2017-002, 60 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2017-002.pdf:9.41MB

IAEAは、将来原子力エネルギー計画を運営管理するリーダーとなる人材の育成を目的とした原子力エネルギーマネジメントスクールを2010年より世界各国で開催している。原子力機構は、日本原子力人材育成ネットワークの事務局として、同ネットワークに参加している東京大学、日本原子力産業協会及び原子力国際協力センターとともに、2012年よりIAEAと共催という運営形態で上記スクールを日本で継続的に開催している。2016年は、IAEAの専門家を講師とした講義とともに、日本開催の特徴を生かしつつ、日本人専門家の協力を得て、福島第一原子力発電所事故の教訓、日本の原子力分野における経験・技術の紹介などを含む独自性のある講義を提供した。施設見学では、多様な原子力関連施設の見学を福井県及び神戸市で実施した。本スクールの開催を通して、我が国の若手人材の国際化および新規原子力導入国等の人材育成へ貢献することができ、また、我が国とIAEAとの協力関係の促進に資することができた。加えて、関係機関が一体となって協力し合い開催することにより、国内の原子力人材育成ネットワークの協力関係を強化することができた。

論文

研究炉の長期停止で人材育成に懸念; 学会分科会、研究炉の役割明確化と戦略化を提言

上坂 充*; 峯尾 英章

日本原子力学会誌, 58(8), p.468 - 473, 2016/08

東京電力福島第一原子力発電所事故後に強化された新規制基準に対応するため、国内にある研究炉や臨界実験装置は現在、すべてが停止している。これらの研究炉はこれまで、人材育成や学術研究、さらには医療や産業分野で大きな役割を果たしてきた。しかし、研究炉の長期間にわたる停止は、それらへの影響を深刻化させつつある。このため日本原子力学会は専門の分科会を立ち上げてこの問題を検討した。原子力利用を担うべき人材の継続的な育成に不可欠な研究炉等の役割を、エネルギー政策や科学技術政策において明確にし、国の公共財と位置づけるべきだとする提言をまとめた。

論文

Molecular dynamics simulation of telomeric single-stranded DNA and POT1

冠城 雅晃; 山田 寛尚*; 宮川 毅*; 森河 良太*; 高須 昌子*; 加藤 宝光*; 上坂 充*

Polymer Journal, 48(2), p.189 - 195, 2016/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.65(Polymer Science)

本研究は、テロメア一本鎖DNAとPOT1について分子動力学シミュレーションを100ns行った。テロメアDNAとPOT1の結合状態を確認するため、POT1の$$C_alpha$$原子とテロメアDNAのO5'原子の距離を計算した。そして、単独状態と結合状態において、テロメア一本鎖DNAの両端塩基間距離、根平均二乗距離(RMSD)、慣性半径を計算した。さらに、単独状態と結合状態の根平均二乗揺らぎ(RMSF)を比較し、POT1とテロメアDNAの間の水素結合の平均数も計算した。グリニシン94(Gln94)と一本鎖テロメアDNAでPOT1と最近接なTTAGGGの一番目(G')のグアニンの間に水素結合が最頻度で現れる。そして、Gln94とG'が単独状態と結合状態でのRMSF値の差が最大になる。本研究では、Gln94とG'は、結合系において重要な部分で、結合状態の安定性に関係していると結論づけている。

論文

Compact neutron sources for energy and security

上坂 充*; 小林 仁*; 呉田 昌俊; 糠塚 重裕*; 西村 和哉*; 井頭 政之*; 堀 順一*; 鬼柳 善明*; 田儀 和浩*; 關 善親*; et al.

Reviews of Accelerator Science and Technology, 8, p.181 - 207, 2015/00

本報では、小型加速器を用いたエネルギー分野における核データや核物質の測定技術、セキュリティ分野における爆薬や隠匿核物質の探知技術について記す。90keVの静電重水素加速器が非破壊測定のために商業的に利用可能である。核データ測定用途では、静電イオン加速器やLバンドやSバンドの電子線線形加速器が中性子源として使用されている。小型または可搬型のXバンド電子線線形加速器型中性子源は開発中である。小型の陽子線線形加速器中性子源が特に固体中の水分の非破壊測定用途で使用されている。陽子線や重水素加速器を用いて、より中性子源強度を高める努力がいくつかなされている。

論文

日本原子力学会による日韓学生・若手研究者交流事業

石橋 健二*; 上坂 充*; 守田 幸路*; 佐藤 泰*; 飯本 武志*; 渡辺 幸信*; 宇根崎 博信*; 山野 秀将

日本原子力学会誌, 55(7), p.403 - 406, 2013/07

10数年前から日韓交流が活発になり、学会開催時に相互に日韓合同セッションなどが開かれるようになった。これらを背景に、人材育成の立場から若い時期の交流が国際的立場の中での次世代の日韓協力・共同歩調に役立つだろうという認識がうまれ、2005年に部会による学生・若手研究者の交流(サマースクール等)を支援する事業が発足した。この事業の実績と現状を把握しておくことは、今後の発展に訳に立つとともに、これまでかかわっていなかった分野/部会の本事業への参加も期待される。

報告書

国際原子力機関原子力エネルギーマネジメントスクールの開催; 2012年

大釜 和也; 安藤 葉子; 山口 美佳; 生田 優子; 篠原 伸夫; 村上 博幸; 山下 清信; 上坂 充*; 出町 和之*; 小宮山 涼一*; et al.

JAEA-Review 2013-004, 76 Pages, 2013/05

JAEA-Review-2013-004.pdf:13.53MB

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)は、原子力人材育成ネットワーク、東京大学及び日本原子力産業協会とともに、日本がアジアの原子力人材育成の中核となることを目指し、IAEAの原子力エネルギーマネジメントスクールを我が国に招致した。同スクールにおいては、IAEAの専門家を講師とした講義のほか、多くの日本人専門家の協力を得て、福島第一原子力発電所事故の教訓、日本の原子力分野における経験・技術の紹介などを含む独自性のある講義や施設見学を提供した。このスクールの開催を通して、我が国の若手人材の国際化及び新規原子力導入国等の人材育成へ寄与することができた。また、我が国とIAEAとの協力関係の促進に資することができた。加えて、我が国初となる本スクールの開催により、省庁,大学,メーカ,電力,研究開発機関が一体となって協力しあったことにより、国内の原子力人材ネットワークの協力関係の強化を行うことができた。本報告では、今後の我が国による国内外の国際原子力人材の育成事業の効果的実施に資するため、本スクールの準備、開催状況及び評価について述べる。

論文

IAEA原子力エネルギーマネジメントスクール日本開催; アジアにおける原子力人材育成の中核をめざして

上坂 充*; 山下 清信; 大釜 和也; 服部 拓也*

日本原子力学会誌, 55(1), p.53 - 56, 2013/01

国際原子力機関(International Atomic Energy Agency)は将来、原子力を計画・運営・管理するリーダーとなる人材の育成を目的とした原子力エネルギーマネジメントスクール(Nuclear Energy Management School)を2010年より開催している。原子力人材育成ネットワーク,日本原子力研究開発機構,東京大学及び日本原子力産業協会は、我が国の若手人材の国際化、新規原子力導入国等の人材育成への寄与及びIAEAとの協力関係の促進を目的とし、IAEAとともに、2012年6月にスクールを茨城県東海村にて開催した。このスクールでは、IAEAの専門家を講師とした講義とともに、日本開催の特徴をいかしつつ、多くの日本人専門家の協力を得て、我が国の原子力の状況・経験の紹介などを含む独自性のある講義を提供した。新規原子力導入国を含む海外13か国からの21名の研修生及び18名の日本人研修生は、講義や施設見学を通して原子力を学び、グループワークを通して議論を深め、3週間の生活におけるコミュニケーションを通してお互いを知り、参加者同士の国際的な人的ネットワークを構築する機会を得た。

論文

Future bearing inspection system using portable linac X-ray source

山本 智彦; 上坂 充*

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 2(4), p.200 - 206, 2011/02

ベアリングのリアルタイム検査のためにX-band電子線形加速器(linac)を用いたコンパクトX線源を開発した。このシステムはパルスX線を発生させることができるゆえ、X線の繰り返しとベアリングの回転数を合わせることで回転を止めることなく静止画撮影が可能である。実際に回転機器の静止画取得に成功している。さらに高周波源としてマルチビームクライストロン(MBK)を使用した先進的なX線源の開発を始めた。この論文は将来的なベアリングの状態監視保全(CBM)のための先進的加速器X線システムパラメータを示したものである。

論文

原子力教科書; 原子炉構造工学

上坂 充*; 鬼沢 邦雄; 笠原 直人*; 鈴木 一彦

原子力教科書; 原子炉構造工学, 374 Pages, 2009/04

本教科書は、東京大学の専門職大学院原子力専攻において「原子力構造工学」の講義及び演習で用いる教材を主目的に刊行するものである。軽水炉及び高温炉(高速増殖炉)の構造工学の主要テーマである、材料力学・構造力学,材料強度・構造強度,有限要素解析,破壊力学、並びに、軽水炉と高温炉の構造設計,耐震設計,製造,検査及び構造健全性評価について、現状の知見をまとめるとともに、今後の動向についても言及した。さらに、上記をまとめた全体概要を1章に概論として記述した。

論文

Velocity bunchingされた電子バンチのダブルスリット法によるエミッタンスの測定

飯島 北斗; 羽島 良一; 上坂 充*; 作美 明*; 坂本 文人*; 上田 徹*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.501 - 503, 2005/07

エネルギー回収型超伝導リニアック(ERL)は、次世代放射光源として高輝度かつコヒーレントなX線発生を実現する技術として注目を浴びている。こうしたX線の利用方法はさまざまであるが、その1つにpump-and-probe法による超高速現象の観測が挙げられ、こうした実験では高時間分解能を必要とすることから、100fs程度の電子バンチの生成が要求される。そこでわれわれは、この極短電子バンチの生成方法としてmain linacでのvelocity bunchingを考え、PARMELAによるシミュレーションでこれを評価した。加速管はTESLA型を仮定した。これにより電荷量77pCの電子バンチが3.2psから0.17psまで圧縮できることを確認した。エミッタンスに関しては1.5$$pi$$mm.mradで、わずかな増大が確認されたが、それは許容範囲であった。今後、このシミュレーションをもとに低電荷量,低エミッタンスビームに対する圧縮の実証実験を東大18Lライナックで行う。

論文

Experimental verification of velocity bunching via shot-by-shot measurement at S-band photoinjector and linac

飯島 北斗; 上坂 充*; 坂本 文人*; 上田 徹*; 熊谷 教孝*; Serafini, L.*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(7A), p.5249 - 5253, 2005/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:63.66(Physics, Applied)

「速度集群」と呼ばれる圧縮方法の実験的な検証を報告する。 線形圧縮に基づく速度集群は圧縮器として進行波型の加速管を使用する。 実験は東京大学の原子力工学研究施設にあるS-バンドのフォトカソードRF電子銃と線形加速器を用いて行われた。1バンチごとのバンチ長はフェムト秒ストリークカメラにより、バンチあたりの電荷量1nCに対して、平均0.5$$pm$$0.1ps(rms)と測定された。この結果はPARMELAによるシミュレーションとよく一致している。

論文

Electron acceleration by a nonlinear wakefield generated by ultrashort (23-fs) high-peak-power laser pulses in plasma

神門 正城; 益田 伸一; Zhidkov, A.*; 山崎 淳; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 本間 隆之*; 金沢 修平; 中島 一久; 林 由紀雄; et al.

Physical Review E, 71(1), p.015403_1 - 015403_4, 2005/01

 被引用回数:28 パーセンタイル:21.34(Physics, Fluids & Plasmas)

現在まででは最短のパルス幅(23fs)で相対論的な高出力(20TW)のレーザーを、不足密度プラズマ中に強く集光する実験を行った。プラズマ密度が10$$^{20}$$cm$$^{-3}$$の領域で、MeVを越えるエネルギーの電子の発生を確認した。このMeV電子は、2温度分布をしており、シミュレーションの結果から、波の破砕機構の違いから生じていると考えられる。高温部の電子は、レーザーのプリパルスにより作られるプラズマ密度のキャビティー部での速い入射により形成され、パルス幅はフェムト秒であり、一方、低温部の電子は相対論的強度による波の破壊により加速されたもので、ピコ秒のパルス幅を持つことがわかった。

論文

Photocathode RF gunにおけるレーザー-ビーム同期不安定性の環境依存性

上坂 充*; 飯島 北斗; 上田 徹*; 室屋 裕佐*; 作美 明*; 熊谷 教孝*; 冨澤 宏光*

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.628 - 630, 2004/08

ポンプ-アンド-プローブ法を用いた超高速反応の放射線化学実験では、ポンプ・ビームとプローブ・レーザーのパルス幅が短いことも重要であるが、2つのパルスの時間同期も精度に対する重要な要因となる。本研究ではMgフォトカソードRF電子銃とシケイン型圧縮器を用いたリニアックからの電子ビームとフェムト秒モードロックレーザーで、ピコ秒からサブピコ秒の時間分解能実現してきた。しかしながら短時間では安定な時間同期も、レーザー室の温度変化に敏感で、1時間程度では10psのタイミング・ドリフトを起こすことがある。これは、レーザー室の温度変化に伴い、レーザー共振器中での光の行路長が変化し、発振周波数が変化することで、RFに対するタイミングがずれることにより起きる。行路長の変化は、共振器長自身の変化に加えて、結晶の屈折率が変化する場合の2つに起因している。現在、この解決策として、共振器とフォトカソード電子銃の間に光学遅延装置を置き、共振器でのタイミングのずれを補正する装置を開発中である。

論文

Energetic protons from a few-micron metallic foil evaporated by an intense laser pulse

松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.

Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11

 被引用回数:125 パーセンタイル:4.11(Physics, Multidisciplinary)

東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度6$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$でコントラストは10$$^{-5}$$程度,ターゲットは厚さ5$$mu$$mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。

論文

Effect of a laser prepulse on a narrow-cone ejection of MeV electrons from a gas jet irradiated by an ultrashort laser pulse

細貝 知直*; 木下 健一*; Zhidkov, A.*; 中村 啓*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 小瀧 秀行; 神門 正城; 中島 一久; 上坂 充*

Physical Review E, 67(3), p.036407_1 - 036407_8, 2003/03

 被引用回数:73 パーセンタイル:5.59(Physics, Fluids & Plasmas)

12TW,50fsのチタンサファイアレーザーを短焦点でガスジェット中に集光し、電子発生実験を行った。発生する電子は、レーザーのプリパルスの比率及び形に強く依存した。ガスジェットのショックウェーブ先端での、プリパルスでのプラズマ波の破砕が、細い電子のコーン(0.1$$mu$$mm mrad)をつくることを発見した。この電子は、レーザーパルスによって生成されるウェーク場によって数十MeVまで加速され、マックスウェル分布の分布する。単調でないプリパルスの場合、ショックフロントでの流体的な不安定性が大きなスポットを形成する。2次元流体を基礎とした数値解析と2次元粒子シミュレーションが電子加速の根拠を示した。この粒子シミュレーションによって、電子のエネルギーは10~40MeVであり、電子のパルス幅は40fs程度であることが予測できる。

論文

Radiation damping effects on the interaction of ultraintense laser pulses with an overdense plasma

Zhidkov, A. J.*; Koga, J. K.; 佐々木 明; 上坂 充*

Physical Review Letters, 88(18), p.185002_1 - 185002_4, 2002/05

 被引用回数:161 パーセンタイル:3.13(Physics, Multidisciplinary)

イオン化を含む相対論的粒子シミュレーションにより、遮断密度を超えるプラズマスラブと超高強度レーザーでの相互作用における放射減衰の強い影響を見出し、解析した。ラジアンス$$Ilambda^2>10^{22}$$W$$mu$$m$$^2$$/cm$$^2$$とパルス幅20fsのレーザー放射によって生成された高速電子では、そのエネルギーの35%以上が放射に変換され得ることがわかった。放出されるX線はインコヒーレントで、レーザーのパルス幅の間のみ放出され、高強度になり得ること、レーザー強度に対して変換効率は非線形的に増加することを示す。サイクロトロン放射と同様に、超高強度レーザーで生成されたプラズマにおける相対論的電子の最高エネルギーは、放射減衰によって制限されると考えられる。

論文

Development of a laser-plasma ion source at the advanced photon research center

大道 博行; 山川 考一; 山極 満; 有澤 孝; 加藤 義章; 野田 章*; 上坂 充*; 小方 厚*; 松門 宏治*

Proceedings of 4th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, p.111 - 112, 2001/10

光量子科学研究センターで本年度より開始した100TWレーザーを用いた高エネルギーイオンビームの発生とそれの医学応用に向けた開発研究の準備状況を説明する。特にイオン発生効率を向上させるために必要な物理パラメーターの検討,イオンビーム伝送特性を評価することが重要である。これら当面の実験課題の整理・検討に関し述べる。また炭素等重イオン加速時に問題となる水素の不純物についてもその問題点,除去法について述べる。

論文

「Workshop on Physics of, and Science with, the X-ray Free-Electron Laser」に出席して

羽島 良一; 上坂 充*; 松下 正*

放射光, 13(5), p.412 - 414, 2000/11

2000年9月に行われた標記ワークショップの報告記事である。X線自由電子レーザーの実現に必要な要素技術、また利用に関して交わされた活発に議論をサブグループごとにまとめた。装置・技術に関するグループでは、ダクト内面の微小な凹凸によるビーム質の劣化や、バンチ電荷とエミッタンスの関係など詳細な議論が行われた。利用に関するグループでは、LCLSで予定されている実験を中心に、必要な光学系、発生されるX線のパラメータに対する要求が議論の中心であった。

論文

Compact X-ray sources by intense laser interactions with beams and plasmas

小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.166 - 171, 2000/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:33.57

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC、500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線マイクロスコピー応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。

論文

Generation and application of femtosecond X-ray pulse

上坂 充*; 小瀧 秀行; 中島 一久; 原野 英樹*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 神門 正城; 出羽 英紀; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.90 - 98, 2000/11

 被引用回数:35 パーセンタイル:9.09

直線加速器-レーザー同期システムを使った、フェムト秒X線パルスの発生と応用を行った。240フェムト秒17MeV電子パルスと100フェムト秒3TW Ti:Sapphireレーザーパルスとを、3.5psでの同期に成功した。この技術を使い、90°及び180°でのエレクトロン-レーザーでのトムソン散乱により、フェムト秒X線パルスの発生を行った。さらに、単結晶において、原子振動の動画像化のため、時間分解X線回折を行った。ここでは、10ピコ秒の電子ビームを100$$mu$$mの銅のワイヤーに照射して発生したピコ秒のX線を使用した。これにより、銅のK$$alpha$$線のX線回折パターンを得ることができた。

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