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論文

Development of a prototype GEM TPC with a gating grid for an H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; 杉村 仁志; Ahn, J. K.*; Han, Y.*; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 市川 裕大; 今井 憲一; 木内 隆太*; 小沢 恭一郎; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.65 - 81, 2014/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.64(Instruments & Instrumentation)

J-PARCのHダイバリオン探索実験のためGEMとゲーティンググリッドを使用したTPC試験器を開発した。性能評価のため、実験室試験とビーム試験を、Ar-CH$$_{4}$$とAr-CF$$_{4}$$にて行った。検出効率は5$$times$$10$$^{5}$$ cps/cm$$^{2}$$までのビームレートにおいて98%、3$$times$$10$$^{6}$$ cps/cm$$^{2}$$のレートにおいて90%であった。ドリフト長5-20cmにおける水平位置分解能測定値0.19-0.49mmに基づき、本実験の磁場1Tにおける位置分解能は0.3mm以下と見積った。ゲインが1.6$$times$$10$$^{4}$$の時、イオンバックフローの割合は5%と測定され、さらにGEMの電圧調整により3%まで抑えられた。ビームレート5$$times$$10$$^{5}$$cps/cm$$^{2}$$においてゲート使用時のバックフロー2.7$$times$$10$$^{8}$$s$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$による位置歪みは$$pm$$0.2mm以下になった。一方、ゲート開の場合のバックフロー1.3$$times$$10$$^{9}$$s$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$に対応する位置歪みは$$pm$$2mmであった。本実験における位置歪みは要求値の$$pm$$1mmよりも小さい0.3$$pm$$0.2mmと評価された。本実験における荷電粒子のエネルギーロスより平均30倍高い環境下で本実験と同程度の期間、GEMを連続動作させることができた。

論文

Development of a GEM-TPC for H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.22(Instruments & Instrumentation)

($$K^+$$,$$K^-$$)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の$$pi^{-}$$と2個の$$p$$に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH$$_4$$ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートの$$K^-$$ビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。

論文

Search for $$^6_{Lambda}$$H hypernucleus by the $$^{6}$$Li($$pi^-,K^+$$) reaction at $$p_pi$$- = 1.2 GeV/$$c$$

杉村 仁志; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 木内 隆太; 市川 裕大; Hwang, S. H.*; 長谷川 勝一; 谷田 聖; J-PARC E10 Collaboration*

Physics Letters B, 729, p.39 - 44, 2014/02

 被引用回数:26 パーセンタイル:10.88(Astronomy & Astrophysics)

J-PARCにおいて大強度$$pi$$中間子ビームを用いた中性子過剰$$Lambda$$ハイパー核$$^6_Lambda$$Hを探索する実験を行った。$$5times10^6$$/sの強度の$$pi$$中間子ビームを利用し、累積照射量として2.1$$times10^{12}$$に達した。質量欠損分布を利用して、ハイパー核の質量スペクトルを確認したところ、$$Lambda$$$$Sigma$$粒子の準自由生成過程のスペクトルが確認された。一方、ハイパー核が生成されたことを示すシグナルを確認することはできず、上限値として1.2nb/srを与えた。

論文

J-PARC E27 experiment to search for a nuclear Kaon bound state $$K^-pp$$

今井 憲一; 市川 裕大; 長谷川 勝一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 木内 隆太*; 細見 健二; 杉村 仁志; 他36名*

Few-Body Systems, 54(7-10), p.1191 - 1194, 2013/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:40.61(Physics, Multidisciplinary)

$$d(pi^{+}, K^+)$$反応を用いてJ-PARCのK1.8ビームラインで$$K^-pp$$束縛状態の探索を行っている(J-PARC E27実験)。この実験では、エネルギー分解能約2MeV/c$$^2$$の制度で、$$K^-pp$$束縛状態の束縛エネルギー及び崩壊幅をミッシングマス分光により求められる。また、準自由過程のハイペロン生成のバックグラウンドを除去するために、飛程検出器を用いて$$K^-pp$$の崩壊から生じる2つの陽子の検出も同時に行った。2012年6月に本実験のデータ収集を行い、初めて$$d(pi^{+}, K^+)$$反応のミッシングマススペクトルを取得することに成功した。

論文

Development of silicon strip detector for the measurement of the $$Xi$$-atom X-rays

杉村 仁志; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 足立 智*; 谷田 聖*; 木内 隆太*; Joo, C. W.*

AIP Conference Proceedings 1388, p.602 - 604, 2011/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

J-PARCハドロン実験施設における(K-,K+)反応を用いたグザイ原子測定実験において、粒子飛跡検出器用にシリコンストリップ検出器を開発した。シリコンストリップ検出器は80$$mu$$mピッチのストリップ構造となっているため、位置分解能は23$$mu$$mと非常に良い。この検出器を用いて、J-PARCハドロン実験施設K1.8ビームラインにおいてテスト実験を行った。その結果時間分解能は3$$mu$$sと非常に良い分解能を達成した。本会議ではこれらの性能評価を発表する。

論文

Removal and recovery of uranium from solid wastes by supercritical carbon dioxide fluid leaching method

目黒 義弘; 富岡 修; 今井 智紀*; 藤本 成孝*; 中島 幹雄; 吉田 善行; 本多 忠*; 高野 文夫*; 北村 昶*; 和田 隆太郎*; et al.

Proceedings of International Waste Management Symposium 2004 (WM '04) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/03

硝酸-TBP錯体を反応剤として含む超臨界二酸化炭素を用いる超臨界二酸化炭素リーチング(SFL)法を、放射性固体廃棄物からのウランの除去に適用した。海砂,焼却灰,アルミナ製多孔質ブロックを母材とする模擬試料及び、実焼却灰試料,実耐火レンガ試料を用いた。模擬試料及び実廃棄物試料からウランを高効率に除去することができた。実廃棄物からの除染効率の方が、模擬試料からのそれよりも小さかった。10gの実焼却灰試料及び37gの実耐火レンガ試料からそれぞれ1g及び37mgのウランを回収した。

論文

スーパーカミオカンデの光増倍管破損事故の解析

後藤 記一*; 今井 隆太*; 荒川 忠一

計算工学講演会論文集, 7(1), p.47 - 48, 2002/05

スーパーカミオカンデで起きた光増倍管連鎖破壊事故をモデルケースとして使用し、液体中の圧縮波の振る舞いを熱流体解析市販コードであるSTAR-CDを用いてシミュレーションした。光増倍管9本を、4気圧に加圧した水中に3行3列の正方形状に底面上に配置する。そして、中央の1本を破壊した場合に発生する圧縮波の様子を観察した。中央の増倍管からは、破壊に伴ない、初めは液体の膨張による負圧が発生し、続いて強い正圧が発生した。これらは波動現象としてほぼ音速で拡散していった。増倍管間に放出された圧縮波は、底面や隣接増倍管かからの反射により自己相殺を起こし、この第一波により極端な高圧に晒されることは無かった。しかし、増倍管間の空間は比較的に閉ざされた空間であったため、0.5msほどの遅延を持って液体の流入が発生した。そして、その流れ込み結果として高圧が発生し、その圧力は最大で20気圧ほどとなった。また、中央増倍管の破壊速度を遅くすると、この高圧は発生しないことがわかった。

論文

並列数値計算ライブラリ「PARCEL」; 構造解析計算による性能評価

山田 進; 清水 大志; 今井 隆太*; 君塚 肇*; 加治 芳行; 蕪木 英雄

計算工学講演会論文集, 6(1), p.233 - 236, 2001/05

日本原子力研究所では科学技術計算に比較的多くあらわれる基本的な数値計算である連立一次方程式の反復法,固有値問題,フーリエ変換,擬似乱数生成の各ルーチンについて、メッセージパッシングを用いた並列計算ルーチンを開発している。この並列計算ルーチン群は並列数値計算ライブラリPARCEL(Parallel Computing Elements)として公開されており、実際に数多くの国内外の大学等の研究機関で利用されている。本研究では、PARCELの連立一次方程式の反復解法を用いてベクトル並列計算機上で構造解析を行い、その結果からデータの格納法や前処理等についての並列性能を評価した。

論文

水銀ターゲットの流体構造連成解析コードの開発,1

今井 隆太*; 荒川 忠一*; 小林 謙一*; 日野 竜太郎; 石倉 修一*; 粉川 広行; 寺田 敦彦*; 羽賀 勝洋; 渡辺 正

第14回数値流体力学シンポジウム講演要旨集, p.C10_1_1 - C10_1_14, 2000/00

日本原子力研究所と高エネルギー加速器機構では、大強度陽子加速器計画が共同で推進され、水銀ターゲットの開発が計画されている。そこで、水銀ターゲットシミュレータの研究開発が始まった。本発表では、水銀ターゲットの内部で生じる主な物理現象とそれをシミュレートするときの課題を検討し、連成解析コードのシステム設計と個別コードの概要及び検証計算結果を報告する。連成解析の設計では、弱連成の適用方法を報告する。インターフェイスコードでは、ドイツの研究機関の開発しているソフトウェアの有効性を報告する。構造コードでは、原研が独自に開発している自前コードを紹介し、商用コードとの比較を行う。検証として、キャビテーション発生試験を対象とした圧力波伝播解析を行い、独自コードの信頼性を確認できたことを報告する。

論文

水銀ターゲットの流体構造連成解析コードの開発,2

小林 謙一*; 荒川 忠一*; 今井 隆太*; 日野 竜太郎; 石倉 修一*; 粉川 広行; 寺田 敦彦*; 羽賀 勝洋; 渡辺 正

第14回数値流体力学シンポジウム講演要旨集, p.C10_2_1 - C10_2_3, 2000/00

水銀ターゲット設計に必要なデータを収集するため、計算科学技術推進センターと中性子科学研究センターは共同で水銀の流動と容器変形の相互作用を考慮した流体構造連成コードを開発している。本発表では、流体コードについて発表する。今回、キャビテーション崩壊に伴う容器壁面の腐食を壁境界条件に組み込み、その影響について調べた。

口頭

J-PARCにおける、標的内蔵型TPC-4$$pi$$-spectrometerの開発

佐藤 進; 佐甲 博之; 今井 憲一; 杉村 仁志; 足立 智; 木内 隆太*; 谷田 聖*; 三輪 浩司*; 小沢 恭一郎*

no journal, , 

J-PARCハドロンホールにおける$$pi$$中間子ビームを用いて、$$Lambda$$(1405)や$$K^{-}$$pp共鳴の観測実験を行う場合、生成される複数の荷電粒子を捉えることにより、事象の再構成を行うことが望ましい。また、$$K^{-}$$中間子ビームを用いて、生成された$$LambdaLambda$$の散乱長等を測定する場合にも、複数の荷電粒子の飛跡検出が必要となる。一方で、例えば$$K^{-}$$中間子を用いて、$$Xi$$粒子を生成するとその反跳運動量は500MeV/c程度の高い値になる。これらの粒子がビーム軸方向に放出された場合には、磁場をビームに垂直に印加して運動量を測定することが、効率的であると推測される。これに伴い、磁場に平行に電場を印可し電離電子をドリフトさせる、標的内蔵型の3次元飛跡検出器TPCを開発することを試みている。現在、その3次元飛跡検出器TPCの試験器が完成し、性能試験を行っている。現状について報告する。

口頭

J-PARCにおけるHダイバリオン探索のためのスペクトロメータの設計

佐甲 博之; 今井 憲一; 佐藤 進; 杉村 仁志; 市川 裕大; 長谷川 勝一; 白鳥 昂太郎; 木内 隆太*; 本多 良太郎

no journal, , 

最新の格子QCD計算はHダイバリオンに対応するバリオン間ポテンシャルが短距離において引力になり、Hは弱い束縛状態か共鳴状態であると予想する。一方KEK-E224, E522実験は($$K^{-}$$,$$K^{+}$$)反応で$$LambdaLambda$$不変質量分布の閾値付近にピークを観測しHの存在可能性を示したが発見には至っていない。そこでわれわれはJ-PARCにおいて$$10^{6}$$ HzのKビームを用いて統計と質量分解能を向上したH探索実験(P-42)を提案した。この実験では高レートGEM-TPCを中心とした双極子磁場スペクトロメータによってHの崩壊で生成した2個の陽子と2個の$$pi^{-}$$を再構成する。

口頭

シリコン検出器の性能評価

今井 憲一; 木内 隆太*

no journal, , 

これまでJ-PARCで供給される大強度中間子ビームの計測が可能な飛跡検出器としてシリコンストリップ検出器(SSD)の開発を行ってきた。検出器単体としての性能評価について以前報告したが(日本原子力学会2010年春の年会、21aBS浅野)、そこからの進展としてFPGA段階でのデータサプレッションによる読み出しの高速化を行い、今回2011年11月にRCNPで行われたビーム実験で導入することができた。本講演ではSSDの性能評価のまとめ及び高速化についての報告を行う。

口頭

GEM基板を用いたゲート機能の開発

佐藤 進; 佐甲 博之; 長谷川 勝一; 杉村 仁志; 市川 裕大; 小沢 恭一郎; 木内 隆太*; Hwang, S. H.*; 今井 憲一

no journal, , 

GEM基板を電子増幅部に用いたTPC飛跡検出器を開発しているが、GEM基板にゲート機能を合わせて持つような動作手法を開発している。今回は、エッチングを用いた穴形成をしたGEM基板の作成を試みた。既存のTPCの試作機(ワイヤーを用いたゲート機能を持っている)の形状に合わせるにより、試験が行いやすい形状にした。又、幾つかの穴形状が試験できるように、エッチングの方法を工夫した。透過度を向上するため、できるだけ薄い薄膜を用いて製作した。

口頭

J-PARCにおける($$K^{-}$$,$$K^{+}$$)反応によるHダイバリオンの探索,1

佐甲 博之; 今井 憲一; 佐藤 進; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 杉村 仁志; 市川 裕大; 谷田 聖; 木内 隆太*; Ahn, J. K.*; et al.

no journal, , 

Hダイバリオンは安定な6-quark状態として予言されさまざまな探索が行われてきたが発見には至っていない。KEK-PS E224, E522実験は$$Lambda$$$$Lambda$$不変質量の閾値付近に不十分な統計ながらピークを観測した。一方最新の格子QCD計算はHは$$Lambda$$$$Lambda$$の浅い束縛状態か共鳴状態であると予測する。われわれは($$K^{+}$$,$$K^{-}$$)反応により高エネルギー加速器研究機構の実験より二桁高い統計量と、高質量分解能にてHダイバリオンを探索するJ-PARC E42実験を提案した。

口頭

J-PARC-E42実験用TPCの開発; 試験機の磁場中での性能評価と大面積GEMの開発

佐甲 博之; 今井 憲一; 佐藤 進; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 杉村 仁志; 市川 裕大; 谷田 聖; 木内 隆太*

no journal, , 

J-PARC E42実験は($$K^{-}$$,$$K^{+}$$)反応によりHダイバリオンの探索を行う実験であり、大立体角TPC, Helmholz双曲磁石, $$K^{+}$$スペクトロメータ(Kurama)から構成される。2013年4月にTPC試験器をハドロンホールFM電磁石中に置き、紫外光レーザを照射して磁場中での性能を評価した。さらに実機と同サイズのパッドパターン、GEMを持つTPC2号機を開発している。本講演では試験機の試験結果と2号機の開発状況について報告する。

口頭

Benchmark analysis for ductile fracture simulation; Analysis by Japan Atomic Energy Agency

真野 晃宏; 今井 隆太*; 勝山 仁哉; Li, Y.

no journal, , 

過大荷重により生じる可能性のある延性破壊は、原子力機器の重要な破損モードのうちの一つである。その延性破壊をシミュレーションにより模擬する場合には、損傷力学に基づく有限要素解析が有用であることが知られている。その損傷力学解析モデルの適用性を確認するため、国内外の研究機関等が様々な解析コードやモデルを持ち寄り、亀裂を有する配管の延性破壊を対象としたベンチマーク解析が進められている。本研究では、そのベンチマーク解析の一環として、当研究グループが整備を進めている応力修正破壊ひずみモデル及びGurson-Tvergaard-Needlemanモデルの2つの損傷力学解析モデルの適用性を確認するため、単調荷重及び繰り返し荷重を負荷した配管4点曲げ試験に対する解析を実施した。その結果、上述の損傷力学解析モデルによって荷重-変位及び亀裂進展量-変位の関係等の実測値を精度よく再現できることを確認した。

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