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論文

Characteristics of the 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system as a high efficiency detector for resonance absorption imaging

甲斐 哲也; 佐藤 節夫*; 廣井 孝介; Su, Y.; 瀬川 麻里子; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 篠原 武尚; 及川 健一; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.496 - 500, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.28(Physics, Condensed Matter)

The 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system, based on a lithium glass scintillator and multi-anode photomultiplier tube, has the highest neutron efficiency among the detectors for pulsed neutron imaging together with a flexibility of the efficiency by changing the thickness of the lithium glass. The authors expect this detector system could become a main detector system for the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, at J-PARC, and have started evaluation of the LiTA12 system. For example, spatial resolution for resonance absorption imaging was evaluated by using a line-pair pattern made by 3 micro meter thick gold on a quartz plate. Less than 1 mm width line pairs were resolved at an 8 Mcps neutron counting rate and around 5 eV neutron energy.

論文

Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 3; Neutron devices and computational and sample environments

坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09

J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや$$^{3}$$Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。

報告書

ENGIN-X型1次元シンチレータ中性子検出器の製作と性能試験

中村 龍也; 坂佐井 馨; 片桐 政樹; 美留町 厚; 細谷 孝明; 曽山 和彦; 佐藤 節夫*; Shooneveld, E.*; Rhodes, N.*

JAEA-Research 2007-014, 14 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-014.pdf:1.9MB

ENGIN-X型1次元シンチレータ中性子検出器を試作しその検出性能試験・評価を行った。試作した検出器は英国ラザフォードアップルトン研究所にて開発されたものでISISパルス中性子源ENGIN-X装置にて稼動しているものと同型である。試作した検出器はENGIN-X装置の1検出器モジュールであり、幅3mm,高さ196mmの中性子有感ピクセルが240チャンネル配置された構造を有する。検出器性能試験を行った結果、試作検出器が位置分解能3mm,中性子検出効率64%(中性子波長1.8${AA}$)、計数ユニフォーミティー6$$sim$$7%、$$^{60}$$Co $$gamma$$線感度$$sim$$5$$times$$10$$^{-7}$$を有することを確認し、大強度陽子加速器計画における残留応力解析や粉末回折実験装置に必要な1次元シンチレータ中性子検出器の国産化の見通しを得た。

論文

Analysis of neutronic experiment on a simulated mercury spallation neutron target assembly bombarded by Giga-electron-Volt protons

前川 藤夫; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 高田 弘; 猪野 隆*; 佐藤 節夫*; Jerde, E.*; Glasgow, D.*; 仁井田 浩二*; 中島 宏; et al.

Nuclear Science and Engineering, 150(1), p.99 - 108, 2005/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:61.52(Nuclear Science & Technology)

米国BNLのAGS加速器による1.94, 12, 24GeVの陽子ビームを入射した鉛反射体付き水銀核破砕中性子ターゲット模擬体系における中性子工学実験の解析を行い、陽子加速器駆動による核破砕中性子源に対する中性子工学計算の妥当性検証を行った。解析にはモンテカルロ法粒子輸送計算コードNMTC/JAM, MCNPX, MCNP-4A、及びJENDL, LA-150の核データライブラリを用いた。その結果、取り扱ったエネルギー範囲がGeVからmeVまで12桁以上に及ぶにもかかわらず、高速中性子束及び熱中性子束の計算値はほぼ$$pm$$40%以内で実験値と一致した。このことから、これらの計算コードとデータの組合せによる中性子工学計算により、核破砕中性子源の核特性評価を適切に行えるとの結論を得た。

論文

Signal processing system based on FPGAs for neutron imaging detectors using scintillators

海老根 守澄; 片桐 政樹; 美留町 厚; 松林 政仁; 坂佐井 馨; 佐藤 節夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.429 - 432, 2004/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.13(Instruments & Instrumentation)

中性子散乱実験及びラジオグラフィーのために、シンチレータと波長シフトファイバを用いた中性子イメージ検出器を開発した。特に、高精度な中性子イメージ検出にはデータ収集システムに多チャンネルの信号処理が必要であるため、FPGAs(Field Programmable Gate Array)を用いて信号処理システムを開発した。イメージ信号処理においては64$$times$$64チャンネルイメージを扱うことを可能とするとともに、中性子入射位置の決定精度を上げるための機能を装備した。

論文

Current status of the AGS spallation target experiment

中島 宏; 高田 弘; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 甲斐 哲也; 今野 力; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 渡辺 昇; et al.

Proceedings of 6th Meeting of the Task Force on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-6), (OECD/NEA No.3828), p.27 - 36, 2004/00

米国ブルックヘブン国立研究所AGS(Alternating Gradient Synchrotron)加速器を用いて行われている一連の核破砕ターゲット実験及びその解析の概要について報告する。本実験では、中性子発生特性,遮蔽設計パラメータに関する情報を得ることを目的として、AGS加速器から得られる数GeV,数百kJの陽子ビームを水銀核破砕ターゲットに入射し、そこで発生する二次粒子を用いて、中性子工学及び遮蔽に関する実験を過去4年間にわたって行ってきた。昨年、遮蔽実験を行うとともに、これまでの実験結果の解析を通して大強度陽子加速器施設の設計コードの精度検証が精力的に行われている。本報告では、昨年行った遮蔽実験の最新結果及びこれまで行ってきた実験解析の結果について紹介する。

論文

Research activities on neutronics under ASTE collaboration at AGS/BNL

中島 宏; 高田 弘; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 甲斐 哲也; 今野 力; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 渡辺 昇; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.1155 - 1160, 2002/08

次世代の数MW級核破砕中性子源の開発を目的として、日米欧の国際協力の下、米国ブルックヘブン国立研究所においてAGS(Alternating Gradient Synchrotron)加速器を用いた一連の実験が行われている。実験では、AGS加速器から得られる数GeV,数百kJの陽子ビームを水銀核破砕ターゲットに入射して、中性子源開発における重要な課題である、圧力波発生機構,中性子発生特性,遮蔽設計パラメーターに関する情報を得るため、圧力波測定,発熱分布測定など熱工学的実験並びに、発生中性子分布,エネルギースペクトル測定,遮蔽体内中性子減衰特性測定,核破砕生成物測定等,中性子工学実験及び遮蔽実験を行っている。ここでは、中性子工学実験及び遮蔽実験に関してこれまでに得られた成果など研究の現状について紹介する。

論文

Analysis of the AGS experiment on mercury target with a moderator and a lead reflector bombarded by GeV energy protons

前川 藤夫; 仁井田 浩二*; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 池田 裕二郎; 高田 弘; 猪野 隆*; 佐藤 節夫*; ASTE Collaboration Team

JAERI-Conf 2001-002, p.983 - 991, 2001/03

MW級の陽子加速器を利用した核破砕中性子源に対する中性子工学計算の妥当性検証に必要なデータ取得を目的とし、米国BNLのAGSシンクロトロンのGeV陽子ビームを入射した鉛反射体付き水銀ターゲットにおける中性子工学実験が行われた。本研究では、この実験の解析をNMTC/JAM、MCNP-4A,MCNPXコード,及びJENDL,LA-150の核データライブラリを用いて行い、これら計算手法の精度評価を行った。その結果、さまざまなしきい放射化反応率、減速材からの熱中性子スペクトルともに、計算値は実験値と約50%以内の精度で一致した。以上から、これらの計算手法は核破砕中性子源の核特性評価において十分な精度があるとの結論を得た。

論文

Measurement of spectrum for thermal neutrons produced from H$$_{2}$$O moderator coupled with mercury target

明午 伸一郎; 前川 藤夫; 春日井 好己; 中島 宏; 池田 裕二郎; 渡辺 昇; 猪野 隆*; 佐藤 節夫*; ASTE Collaboration

JAERI-Conf 2001-002, p.941 - 954, 2001/03

AGSを用いた国際共同実験として、鉛反射体付き水銀ターゲットシステムに水減速材を組み込み、水減速材から生じる中性子のスペクトルをカレントTOF法を用いて測定した。水銀ターゲットに1.9,12及び24GeV陽子を入射し、水減速材から漏洩する熱中性子のスペクトルを$$^{6}$$Li,$$^{7}$$Liガラスシンチレータを用いて測定した。ターゲットと減速材の位置に対する中性子束の変化に着目し、ターゲットを入射陽子軸方向に移動させて測定した。投入電力あたりの測定の積分強度は、入射エネルギーが高くなるとわずかに減少することが観測された。また、減速材の位置を$$pm$$15cmの範囲で変更しても、中性子強度は10%程度の範囲で大きな変化がないことがわかった。これは、実際のターゲットと減速材設計において減速材位置の自由度があることを示す。

報告書

Measurement of activation reaction rate distribution on a mercury target with a lead-reflector and light-water-moderator for high energy proton bombardment using AGS accelerator

春日井 好己; 高田 弘; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 中島 宏; 池田 裕二郎; 猪野 隆*; 佐藤 節夫*; Jerde, E.*; Glasgow, D.*

JAERI-Data/Code 2000-042, 62 Pages, 2001/02

JAERI-Data-Code-2000-042.pdf:1.96MB

ASTE (AGS Spallation Target Experiment)共同実験の一環として、ブルックヘブン国立研究所のAGS加速器を使って、鉛反射対及び軽水減速材付き水銀ターゲットからGeV領域の陽子入射によって発生する核破砕中性子の特性を実験的に調べた。入射陽子のエネルギー1.94,12及び24GeVについて、水銀ターゲットに沿った位置における種々の反応率を放射化法で測定した。放射化検出器としては、インジウム,ニオブ,アルミニウム,コバルト及びビスマスを用い、0.33~4.09MeVのしきいエネルギーをカバーした。本レポートは、実験方法及びすべての実験結果をまとめたものである。

報告書

プルトニウム燃料センター屋外器材ピット(Bピット)整理作業報告書

大村 憲次; 佐藤 俊一; 郡司 保利; 沢山 武夫; 野上 哲也; 松野 一也; 冨永 節夫

JNC-TN8440 99-018, 36 Pages, 1999/03

JNC-TN8440-99-018.pdf:6.55MB

平成10年6月25日、プルトニウム燃料工場(現:プルトニウム燃料センター)屋外器材ピット(Bピット)(以下「Bピット」という。)の廃棄物整理作業中(一般作業)、Bピットに混入した放射性廃棄物により作業者の作業衣等が汚染するという事象が発生した。本事象発生後、直ちにBピットを一時管理区域に設定するとともに、汚染拡大を防止するための応急措置を実施した。また、国に対しては、原子炉等規制法に基づく法令報告を行うとともに、地元自治体に対しても、原子力安全協定に基づく異常事態発生報告書を提出した。廃棄物整理作業については、仮設作業囲い、グリーンハウス等を設置した後、9月22日に再開し、200リットルドラム缶にして約250本の廃棄物を取り出した。これらは全て放射性廃棄物として保管している。廃棄物整理作業終了後、Bピットの清掃、表面コーティング作業を経て平成11年2月2日、Bピットの土入れ処置が完了し、Bピットに係わる一連の作業が全て終了した。本報告書は、これらの一連の作業内容を中心に、作業実施までの経緯、発生した事象の概要、取り出された汚染物等について、取りまとめたものである。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,1; ISIS型1次元中性子検出器の試作と作動試験結果

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 曽山 和彦; 美留町 厚; 佐藤 節夫*; Rhodes, N.*

no journal, , 

大強度陽子加速器(J-PARC)計画における物質生命科学研究施設に設置予定の中性子散乱施設、特に残留応力解析や粉末回折実験施設では、大面積の1次元中性子検出器が必要とされる。このため、われわれは英国ラザフォードアップルトン研究所にあるISISに設置されているものと同タイプのZnSシンチレーション検出器の開発・試作を開始した。試作した中性子検出器は、ZnS+$$^{6}$$Liを検出媒体としたシンチレーション検出器で、その有感面積は実機のハーフサイズで196mm$$times$$372mmであり、位置分解能は3mmである。検出器システムの作動試験を原子力機構の中性子標準校正施設内の中性子線源($$^{252}$$Cf線源)にて行った。その結果、各チャンネルのファイバのコーディングが誤りなく行われていること、及び基本的な作動性能を確認した。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,2; ISIS型一次元中性子検出器用デジタル信号処理法の開発

海老根 守澄; 片桐 政樹; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 佐藤 節夫*; Schooneveld, E.*; Rohdes, N.*

no journal, , 

英国ISISパルス中性子施設が開発したZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータを用いた一次元中性子検出器用信号処理回路のデジタル信号処理法の開発を行った。光電子増倍管から出力された信号をディスクリミネータ回路でデジタル信号化した後、FPGAを用いて信号処理を行い120chの一次元イメージを得た。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,3; フォトンカウンティング用高速アンプ・ディスクリミネーション技術の開発

美留町 厚; 片桐 政樹; 海老根 守澄; 中村 龍也; 佐藤 節夫*

no journal, , 

波長シフトファイバを用いた高位置分解能中性子イメージ検出器を多チャンネル化し実用化する場合に不可欠な高速アンプ・ディスクリミネーション技術の開発を行った。開発・評価用回路を試作し、そのフォトンカウンティング特性を測定した。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,4; ISIS型1次元中性子検出器のビーム照射試験結果

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 曽山 和彦; 美留町 厚; 佐藤 節夫*; Rhodes, N.*

no journal, , 

パルス中性子を用いた中性子散乱実験用中性子検出器として試作した、ZnSシンチレータを用いた大面積のISIS型1次元中性子検出器の中性子ビーム照射試験を行った。コリメートした中性子ビームをある1つのピクセルに入射させると、そのピクセルのみが強く出力されており、コーディングが誤りなく行われており、検出器が正常に動作していることが確認された。また、中性子ビームの強度を変えて、その出力直線性を調べた。その結果、試作した検出器は約3000cpsまでの範囲で良好な直線性を有し、しかもその出力は比較のために同位置に置かれたHe-3検出器とほぼ同じであるため、検出効率はこのHe-3検出器(43%@1A)と同等の性能を有しているものと考えられる。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,6; 中性子イメージ検出器用多機能FPGA信号処理回路の開発

海老根 守澄; 片桐 政樹; 美留町 厚; 中村 龍也; 曽山 和彦; 佐藤 節夫*

no journal, , 

シンチレータを用いた中性子イメージ検出器の実用化に不可欠なコストの低減と高性能化を実現するため、色々なイメージ検出処理に対応した多機能FPGA信号処理回路を開発した。入力仕様と出力仕様の共通化により中性子イメージのTOF測定に対応可能とした。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,5; 多チャンネル高速デジタル信号化回路の開発

美留町 厚; 片桐 政樹; 海老根 守澄; 中村 龍也; 曽山 和彦; 佐藤 節夫*

no journal, , 

シンチレータを用いた高位置分解能中性子イメージ検出器を実用化するため、高速アンプ・ディスクリミネータ回路の多チャンネル化を行った。6層基板を用いた32チャンネル回路を試作し、検出器と組合せてそのフォトンカウンテング特性を試作した。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,8; ISIS型1次元中性子検出器のパルス中性子照射試験

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 曽山 和彦; 美留町 厚; 佐藤 節夫*; Rhodes, N.*; Schooneveld, E.*

no journal, , 

JAEAで製作したISIS型1次元中性子検出システムのPMT以降の計測系を小型の検出ヘッドを用いて中性子照射試験を英国RALで行った。Am-Be減速体系での試験では、JAEA製のものとISISオリジナルのData Acquisition Electronics出力のディスクリ特性は両者ともほぼ同等であること、したがってJAEA製のPMT, PMT基板及びDAEが正常動作していることを確認した。また、パルス中性子照射試験をISISのROTAXで行った。試料としてNiロッドを用いた試験では、Niによる回折ピークが幾つか観測されたが、これらのピークは両システムで同じであり、TOF機能も正常に動作していることを確認した。また、chごとの積分強度もほぼ一致していることも確認できた。このため、JAEAで製作したPMT以降の計測系はISISにて実機として作動しているものと同等の性能を有していることが確認された。

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,9; ISIS型1次元中性子検出器の中性子照射試験結果

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 曽山 和彦; 美留町 厚; 佐藤 節夫*; Rhodes, N.*; Schooneveld, E.*

no journal, , 

大強度陽子加速器(J-PARC)計画における中性子散乱実験施設、特に残留応力解析装置に必要な中性子検出器として、われわれは英国ラザフォードアップルトン研究所にあるISISに設置されているものと同タイプのZnSシンチレーション検出器を試作しその検出器の中性子照射試験を行った。中性子照射試験は、原子力機構放射線標準施設棟(FRS)の熱中性子校正場($$^{252}$$Cf線源,黒鉛減速体系)で行った。試験では、一様性及び中性子感度を測定した。その結果、検出器出力もほぼ一様であり、標準偏差で5.3%程度であった。また、検出器位置における中性子束から感度を評価すると、約65%となった。また、検出器の計数特性を調べるため、JRR-3のMUSASIポートでビーム試験を行った。この試験では、中性子ビームをコリメートし、これを検出器の有感部分に照射した。この結果、試作した検出器は約10$$^{4}$$cpsまでの範囲で直線性を有し、しかもその出力は比較した$$^{3}$$He検出器とほぼ同じであるため、検出効率は$$^{3}$$He検出器(43%@1${AA}$)と同等の性能を有していることがわかった

口頭

大強度パルス中性子用シンチレーション検出器の開発,12; ISIS型1次元中性子検出器の中性子回折実験結果

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 曽山 和彦; 美留町 厚; 佐藤 節夫*; Rhodes, N.*; Schooneveld, E.*

no journal, , 

J-PARCの新材料解析装置用中性子検出器としてこれまで開発してきたISIS型大面積型シンチレーション検出器を用いて中性子回折実験を試みた。中性子回折実験は、JRR-3のMUSASIポートで行った。この試験では、中性子ビームをコリメートし、これを試料に照射し、その散乱中性子を試作した検出器で測定した。使用した試料は、Si(粉末),Ni(粉末)、及びFe(二相構造)である。二相構造のFe試料は、体心立方構造($$alpha$$-Fe)と面心立方構造($$gamma$$-Fe)が混合されてできたもので、それぞれ異なった格子定数を有する。なお、MUSASIポートでは中性子を取り出すためのモノクロメータとしてシリコンを用いており、中性子波長は2.2$$AA$$である。Ni及びSiの散乱角を校正点とし、散乱角の関数としての二相構造Fe試料の散乱強度プロファイルからピークの散乱角を決定し、格子定数を求めた。その結果、$$gamma$$-Fe相は3.593$$AA$$$$alpha$$-Fe相は2.860$$AA$$となり、以前KEKで測定した値とほぼ一致し正確な値が得られた。

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