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論文

Nuclear and thermal feasibility of lithium-loaded high temperature gas-cooled reactor for tritium production for fusion reactors

後藤 実; 奥村 啓介; 中川 繁昭; 稲葉 良知; 松浦 秀明*; 中屋 裕行*; 片山 一成*

Fusion Engineering and Design, 136(Part.A), p.357 - 361, 2018/11

高温ガス炉にリチウム化合物を装荷し、$$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)反応を用いて核融合炉用燃料であるトリチウムを製造する方法が提案されている。一般的な高温ガス炉の設計においては、過剰反応度を抑制するために、可燃性毒物としてホウ素が炉心に装荷される。本研究では、熱エネルギーとトリチウムの生産を両立するために、リチウムをホウ素の代わりに炉心に装荷することとした。リチウムを装荷した高温ガス炉の成立性を確認するために、核特性値及び燃料温度を計算した。これらの計算結果は設計要求を満たし、熱エネルギーとトリチウムの生産を両立するリチウム装荷高温ガス炉の成立性を確認した。

論文

シンチレーション検出器を用いた環境中の線量率測定値の結晶形状依存性

津田 修一; 谷垣 実*; 吉田 忠義; 奥村 良*; 斎藤 公明

日本原子力学会和文論文誌, 17(1), p.11 - 17, 2018/03

東京電力福島第一原子力発電所事故後、シンチレーション式測定器を用いた環境中での線量率測定が実施されている。環境中では様々な方向から光子が入射するため、方向特性の優れた測定器が必要であるが、事故後、方向依存性のある様々な測定器が利用されている。そこで、環境中における測定器の指示値に対する結晶形状の影響を調べるために、異なる形状の結晶を有するシンチレーション式測定器を用いた波高スペクトル測定を行い、スペクトル-線量変換演算子(G(E)関数)を用いて周辺線量当量率を算出した。各測定器の線量率を比較した結果、直方体形状の周辺線量当量率は、正円筒形状の場合より最大約40%高いが、環境中の光子入射方向に近いとされる回転照射条件の応答関数に基づくG(E)関数を用いると、結晶形状に依存せず、周辺線量当量率は10%以内で一致することがわかった。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 石坂 知久; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 薄井 絢; 宮脇 信正; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.302 - 304, 2015/09

日本原子力研究開発機構のイオン照射施設TIARAでは4台の加速器により、材料・バイオ技術の研究開発への利用を主として、広範囲のエネルギー及び多様なイオン種のビームを提供している。本発表では2014年度のTIARAの稼働状況、保守・整備及び技術開発を報告する。保守・整備及び技術開発の主要な内容を以下に示す。サイクロトロンの高周波系において、ショート板用接触子に焼損が発生したため、接触子の交換及び焼損箇所の研磨を行うことで復旧させた。原因調査の結果、経年劣化によりフィードバックケーブルが断線しかかっていたため、不必要な高電圧が印加されたことが原因と判明した。サイクロトロン制御システムに関して、サポートが停止されたWindows XPをWindows 7に変更し、これに伴い制御システムを更新するとともに、トレンドグラフのログデータ保存機能、操作画面上の制御対象一括選択機能の付加など、各種機能を向上させた。C$$_{60}$$イオンビームの計測に関して、複雑な二次荷電粒子を生成するC$$_{60}$$イオンビームの正確な電流測定のために、サプレッサー電極の構造を改良することで二次荷電粒子を十分捕集するファラデーカップを開発した。

論文

福島周辺における空間線量率の測定と評価,4; 環境中における空間線量率測定の実際

津田 修一; 吉田 忠義; 安藤 真樹; 松田 規宏; 三上 智; 谷垣 実*; 奥村 良*; 高宮 幸一*; 佐藤 信浩*; 関 暁之; et al.

Radioisotopes, 64(4), p.275 - 289, 2015/04

環境中における空間線量率測定に関する実用面で役に立つ情報を提供する。この中で、精度の高い測定に必要とされる基本的要件について実データを例示しながら説明するとともに、信頼のおける環境測定に広く使用されている手法の特徴や測定例について紹介する。また、これまでに公的機関を中心に測定された空間線量率やこれに関連したデータを閲覧できるインターネットサイトに関する情報を提供する。

論文

Measurement of air dose rates over a wide area around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant through a series of car-borne surveys

安藤 真樹; 中原 由紀夫; 津田 修一; 吉田 忠義; 松田 規宏; 高橋 史明; 三上 智; 木内 伸幸; 佐藤 哲朗*; 谷垣 実*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.266 - 280, 2015/01

 被引用回数:24 パーセンタイル:14.05(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所周辺の空間線量率分布を評価し空間線量率の経時変化傾向を把握するため、KURAMA及びKURAMA-IIシステムを用いた一連の走行サーベイを2011年6月から2012年12月まで東日本の広範囲において実施した。約100台の装置を用いて得られる大量のデータを短時間に解析する自動処理システムを開発した。第1次走行サーベイにおいて放射性セシウムの移行状況を調査するための初期データを取得し、その後の走行サーベイにおいて測定範囲を拡大して測定を実施した。空間線量率の経時変化について調べた結果、放射性セシウムの物理減衰による減少やNaI(Tl)サーベイメータを用いた道路周辺の攪乱のない平坦地での測定結果よりも走行サーベイでの測定結果の方が減少の割合が大きいことが分かった。

論文

Analysis of phase bunching in AVF cyclotron

宮脇 信正; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸

JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 158, 2014/03

A phase bunching effect in the central region of the JAEA AVF cyclotron has been investigated to obtain a narrow beam phase width necessary for extraction of a low energy spread beam. Simulation of a beam trajectory in the central region indicated that phase bunching was generated for the acceleration harmonic number (${it h}$) 2 and 3. The beam phase distribution of a 260 MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ (${it h}$ = 2) beam in the cyclotron was measured in order to experimentally confirm the phase bunching effect. As a result, reduction of the phase distributions from $$pm$$18.9 to $$pm$$4 RF degrees was observed as consistent with the calculation results.

報告書

走行サーベイシステムKURAMA-IIを用いた測定の基盤整備と実測への適用

津田 修一; 吉田 忠義; 中原 由紀夫; 佐藤 哲朗; 関 暁之; 松田 規宏; 安藤 真樹; 武宮 博; 谷垣 実*; 高宮 幸一*; et al.

JAEA-Technology 2013-037, 54 Pages, 2013/10

JAEA-Technology-2013-037.pdf:4.94MB

東京電力福島第一原子力発電所事故後における広域の詳細な空間線量率マップを作成するために、原子力機構は走行サーベイシステムKURAMA-IIを用いた測定を文部科学省の委託を受けて実施した。KURAMAは、一般乗用車に多数搭載して広範囲の空間線量率を詳細かつ短期間に把握することを目的として京都大学原子炉実験所で開発されたシステムである。KURAMAは、エネルギー補償型$$gamma$$線検出器で測定した線量率をGPSの測位データでタグ付けしながら記録する測定器、データを受け取り可視化のための処理や解析を行うサーバ、エンドユーザがデータを閲覧するためのクライアントから構成される。第2世代のKURAMA-IIでは更なる小型化、堅牢性の向上、データ送信の完全自動化等の機能が強化されたことによって、100台の同時測定が可能となり、広域の詳細な線量率マッピングをより短期間で実施することが可能になった。本報告では、KURAMA-IIによる測定データの信頼性を確保するために実施した基盤整備と、KURAMA-IIを空間線量率マッピング事業に適用した結果について述べるとともに、多数のKURAMA-IIを使用した走行サーベイの精度を保証するための効率的なKURAMA-IIの管理方法を提案した。

論文

Status report on technical developments of the JAEA AVF cyclotron

倉島 俊; 柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 154, 2013/01

原子力機構AVFサイクロトロンではビームの迅速切換や品質の向上などを目指してさまざまな技術開発を行っている。サイクロトロンのアクセプタンスの全領域を明らかにするために、入射ラインに設置されているスキャナ電流とアクセプタンス計測を連動して行う装置の開発を進めた。ビームの位相幅はエネルギー幅を決定する重要なパラメータであり、ビームバンチャーの有無でどのように変化するのかをプラスティックシンチレータを用いて計測した。その結果、ビーム位相の全幅は変化しないが入射ビームの圧縮により半値幅,引き出し効率は改善されることがわかった。新たなビーム迅速切換技術としてスケーリング法の導入を進めている。等時性磁場を短時間で形成するため、位相プローブによる計測システムを自動化した。その結果、数分で等時性磁場を形成し、20分程度でビームを切り換えることに成功した。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奥村 進; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 172, 2013/01

東日本大震災のため、2011年度のAVFサイクロトロンの運転は5月9日から開始し、4月に計画されていたすべての実験は中止となった。全運転時間は3,038.4時間であった。4月の中止分を補てんするため、土曜日の運転を8回実施した。例年の整備を実施した。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 172, 2012/01

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの、2010年度における運転及び整備の状況、また、東北地方太平洋沖地震の影響並びに新しく開発したイオンビームや多重極電磁石を用いた大面積高均一照射などの技術開発の現状を報告する。

論文

Status report on technical development of the JAEA AVF cyclotron facility

柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 倉島 俊; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 157, 2012/01

JAEA AVFサイクロトロン施設におけるビーム技術開発に関して2010年におもに行った以下の3つについて報告する。「ビーム切り替え時間短縮のためのサイクロトロン磁場の補正システムの開発」では、5ターンコイルを用いた磁場補正システムにより、従来40分を要していた磁場形成時間を約10分に短縮することに成功した。「ビームバンチャーが引き出しビームエミッタンスに及ぼす効果に関する研究」では、サイクロトロン入射ビームラインのバンチャーを用いることで、サイクロトロンから出射するビームのエミッタンスの減少と、さらに、このエミッタンスの減少によって引出効率が高くなることも実験的に明らかにした。「入射ビームエミッタンスとサイクロトロンシステムのアクセプタンスの計測装置の開発」においては、サイクロトロン入射ビームラインに据え付けられたPhase space collimatorを用いて、エミッタンス・アクセプタンスの計測試験を行った結果、本装置によってアクセプタンスの一部及びエミッタンスが計測できることを確認した。

論文

Present status of JAEA AVF cyclotron facility

湯山 貴裕; 百合 庸介; 石坂 知久; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奥村 進; 吉田 健一; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications (CYCLOTRONS 2010), p.90 - 92, 2011/12

The JAEA AVF cyclotron provides various ion beams mainly for research in materials science and biotechnology such as estimation of radiation hardness of space-use devices and plant breeding by ion beams. The cyclotron is operated day and night usually from Monday morning to Friday evening, and the yearly operation time amounted to 3148.3 hours. The number of switchover of ion species, energy and beam course was 547 times. For higher stabilization of ion beam, we have improved the power supplies of the magnet coils by using the new feedback circuits with Peltier device to keep temperature of the circuit at 27 $$pm$$ 1 $$^{circ}$$C. In addition, a high stability ECR ion source of an all-permanent-magnet type, techniques of quick change of ion species or energy of microbeam by cocktail beam acceleration and large-area uniform beam formation using multipole magnets are being developed.

論文

ビーム迅速切換のためのサイクロトロン磁場補正システム

奥村 進; 宮脇 信正; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 倉島 俊; 柏木 啓次; 吉田 健一; 石堀 郁夫; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.374 - 376, 2011/12

原子力機構AVFサイクロトロンでは、材料・バイオ研究利用が主流のため、同じビームでの照射時間が数時間程度と短く、ビーム切換時間の占める割合が大きい。マシンの利用効率を向上するために、高頻度で実施されるビーム切換の時間短縮を目指している。ビーム切換では、毎回再立ち上げを行うサイクロトロン磁場形成に最も時間を費やしている。そこで、短時間でサイクロトロンの磁場形成を可能とする技術開発を行っている。磁場立ち上げ直後に発生する磁場の過渡的変動を抑制し、安定な磁場を迅速に形成するために、磁場補正システムの構築を行った。すなわち、主コイルの外周に沿って5ターン分巻いた補正コイルによって主磁場の微調整を行う。磁極間に設置されたNMR磁場計測プローブによって得られた磁場計測値に基づいて、PID制御による磁場制御を行い、短時間で設定磁場に収束できることを確認した。

論文

Actinide-handling experience for training and education of future expert under J-ACTINET

逢坂 正彦; 小無 健司*; 林 博和; Li, D.*; 本間 佳哉*; 山村 朝雄*; 佐藤 勇; 三輪 周平; 関本 俊*; 窪田 卓見*; et al.

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12

将来アクチノイド研究・技術に従事することが期待される若手に向けたJ-ACTINET主催のサマースクールが成功裏に開催された。第1回のサマースクールは2009年8月茨城地区で開催され、2010年8月関西地区での開催が続いた。アクチノイド研究の入門コースとして、大学・大学院学生並びに若手研究者・エンジニアを対象として、実際のアクチノイド体験を主眼とした。3$$sim$$4日の短期間のスクールでアクチノイドの体験を行い、アクチノイドへの興味を引き出すために多くの努力が払われた。茨城地区でのサマースクールにおいてはアクチノイド取扱いの模擬体験が、また、関西地区でのサマースクールにおいては実際のアクチノイドを用いた実験が好評を博した。今後J-ACTINETサマースクールを毎年開催していく予定である。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

山田 圭介; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有するAVFサイクロトロン(K110),3MVタンデム加速器,3MVシングルエンド加速器,400kVイオン注入装置の2010年度の運転状況,保守・整備及び技術開発の概要を報告する。年間運転時間はサイクロトロン3343時間,タンデム加速器2115時間,シングルエンド加速器2367時間,イオン注入装置1800時間であった。サイクロトロンについてはイオン種・エネルギー変更回数234回,加速モードの変更回数55回であった。東北地方太平洋沖地震後の運転を点検及び東京電力の計画停電の影響のために中止した。地震により、サイクロトロンでは遮蔽扉のロックピンが破損した他、入射系のターボ分子ポンプが故障した。全加速器について点検後の調整運転でビーム加速・輸送に問題がないことを確認した。技術開発では、多重極磁場による大面積均一照射技術の開発を進めるために専用の照射チャンバーをサイクロトロンのビームラインに設置した。また、2009年に設置したサイクロトロンのアクセプタンス測定装置の性能試験を開始するとともに、主磁場の迅速切替え技術の開発をほぼ完了した。イオン注入装置ではクラスターイオン専用のビームラインを増設するために偏向電磁石の入れ替えを行った。新ビーム開発では、サイクロトロンで190MeV $$^{14}$$N$$^{5+}$$, 490MeV $$^{129}$$Xe$$^{4+}$$を、タンデム加速器でIn$$^{3+}$$、イオン注入装置でGd$$^{+}$$及びC$$_{70}$$$$^{+}$$をそれぞれ加速した。

論文

Realization of a phase bunching effect for minimization of beam phase width in a central region of an AVF cyclotron

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 奥村 進; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; 中村 義輝*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 636(1), p.41 - 47, 2011/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.23(Instruments & Instrumentation)

原子力機構AVFサイクロトロンの新中心領域において、インフレクターのRFシールドカバーとプラーの間の第1加速ギャップで生じるディー電圧波形の上昇勾配を用いて位相バンチング効果を初めて達成した。3つの加速ハーモニックモードでスパン角86度の2ディーシステムに対する中心領域での位相バンチング効果の可能性を、粒子軌道の単純な幾何学的な解析と3次元ビーム軌道シミュレーションによって評価した。加速ハーモニックモード2で40RF度の初期位相幅が11RF度まで圧縮することをシミュレーションは示した。旧中心領域で加速ハーモニックモード2で加速された10MeV H$$^{+}$$ビームの位相幅7.3RF度FWHMと比較して、同じ加速モードの260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ビームに対して1.5RF度FWHMの位相幅は、バンチング効果によって減少した。

論文

Operation of the AVF cyclotron

奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 180, 2011/01

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの2009年度における運転及び整備の状況、また、新イオンビーム開発及びビーム計測技術並びにサイクロトロンのイオン種・エネルギー短時間切替技術開発の現状を報告する。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

吉田 健一; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.23 - 26, 2010/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有する各加速器の2009年度の運転状況と近年の技術開発の概要を報告する。2009年度はいずれの加速器においても大きなトラブルはなく、サイクロトロン:3148時間,タンデム加速器:2100時間,シングルエンド加速器:2416時間,イオン注入装置:1866時間の運転を行った。技術開発については、サイクロトロンのビーム引き出し効率の向上等を図るため、加速周波数を上下にスキャンしたときの引き出し前のビーム電流の変化からビームの加速位相を算出し、その結果をもとに中心領域の磁場分布を調整することでビームの加速位相を制御する方法を開発した。またタンデム加速器では、負イオンの荷電変換効率を高めるために重要なパラメータであるガスセル内のガス圧力を加速管の出口後の真空度から算出する方法を確立した。イオン注入装置では、フラーレンビーム形状を正確に測定するためのマルチファラデーカップを開発した。

論文

ビーム迅速切換のためのサイクロトロン磁場立ち上げ時間短縮

宮脇 信正; 奥村 進; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 倉島 俊; 柏木 啓次; 吉田 健一; 石堀 郁夫; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.975 - 978, 2010/08

原子力機構AVFサイクロトロンでは、材料・バイオ研究利用が主流であるため、同じビームでの照射時間が短く、ビーム切換が高頻度のため、ビーム切換時間、つまりサイクロトロンの運転条件変更時間の占める割合が大きい。マシンの利用効率を向上するために、このビーム切換時間の短縮を目指しているが、この時間の大半は、磁場の立ち上げに費やされている。減衰振動型励磁方法を用いた迅速な主磁場立ち上げを行うことで、従来よりも短時間で磁場を立ち上げることが可能となった。

論文

Development of an apparatus for measuring transverse phase-space acceptance

柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 百合 庸介; 石坂 知久; 湯山 貴裕; 吉田 健一; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.945 - 947, 2010/05

An apparatus for transverse acceptance measurement has been developed in JAEA cyclotron facility. The apparatus consists of a phase-space collimator in the injection beam line and a beam current monitor after the cyclotron. The collimator consists of two pairs of position-defining slits and angle-defining slits to inject an arbitrarily small portion of transverse phase-space into the cyclotron. Measurement of the acceptance is made by injecting every portion in the whole phase-space which should be large enough to cover the acceptance. The acceptance can be estimated from the sum of the portions of the beam which pass through the system. The beam is measured by an uncooled Faraday cup or a scintillator because of the low beam current from a few picoampere to a few hundred picoampere in HEBT for acceptance measurement.

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