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論文

Background issues encountered by cold-neutron chopper spectrometer AMATERAS

菊地 龍弥*; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 中村 充孝; 若井 大介*; 青山 和弘*; 岩橋 孝明*; 神原 理*

Physica B; Condensed Matter, 564, p.45 - 53, 2019/07

AMATERASはJ-PARC物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子チョッパー型分光器である。この9年に亘る運用の中で得られたバッググラウンド(意図せずにデータ収集系に集積されるシグナル)についての知見をまとめた。それらは、ビームライン上にある物質から発生するガンマ線、ビームライン上にある機器から発生するブラッグ反射, 空気散乱, 電気ノイズ, 宇宙線などである。それらについてまとめると共に今後の可能な対策について述べる。これらは、同種の分光器にとっても役立つ情報となると期待する。

論文

Dislocation characteristics of martensitic steel studied by ${it in situ}$ neutron diffraction experiment

川崎 卓郎; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也; 岩橋 孝明; Shi, Z.*; Li, J.*; 友田 陽*; Ung$'a$r, T.*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031009_1 - 031009_5, 2015/09

鉄鋼材料に代表される金属材料の力学的特性を理解するためには、弾性ひずみだけでなく、転位の密度や配列状態など微細構造を評価することが重要である。これらの情報はX線や中性子回折パターンに表れるBraggピークの形状を詳しく解析することで得ることができる。透過能の高い中性子を用いることでバルク状態の材料内部の微細構造に関する情報を得ることができるが、これまで中性子(特にパルス中性子)はあまり適用されてこなかった。我々はJ-PARC物質生命科学実験施設BL19に設置された工学材料回折装置 匠を用いてマルテンサイト鋼の引張り試験その場中性子回折測定を行い、CMWP法と呼ばれる解析法を用いてこの材料の微細構造を調べた。その結果、巨視的なひずみの増加に伴う転位密度の増加は比較的小さく、転位配列の顕著な規則化が観測された。

論文

Engineering & Related Studies at J-PARC

Harjo, S.; 相澤 一也; 阿部 淳*; Gong, W.; 伊藤 崇芳*; 川崎 卓郎; 岩橋 孝明

Materials Science Forum, 777, p.12 - 18, 2014/04

Current status of a dedicated neutron diffractometer (TAKUMI) for investigations of stresses and crystallographic structures in engineering components, that has been built at Materials and Life Science Facility of J-PARC, was introduced as well as the engineering studies done there. Several topics recently performed at TAKUMI were selected to be introduced; internal strains in an ITER central solenoid conductor sample, internal strains in a rebar embedded in an air-cured concrete, deformation behavior TRIP steels at RT and tensile behavior of LPSO Mg-Zn-Y alloys. These topics and the relevant results showed that TAKUMI is a powerful neutron diffractometer for various engineering studies.

論文

Deformation behavior of an austenitic steel by neutron diffraction

Harjo, S.; 阿部 淳; 相澤 一也; Gong, W.; 岩橋 孝明

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014017_1 - 014017_6, 2014/03

An austenitic stainless steel type 304, which is one of the most popular materials in use, was tensile deformed and in situ neutron diffraction measurement was performed. The neutron diffraction measurement was conducted using the engineering materials diffractometer installed at MLF/J-PARC. Because of the combination of the high neutron intensity, the high counting rate and an event data recording method, in situ neutron diffraction during tensile loading at plastic deformation could be performed without any interruption of load or displacement. Lattice strains observed during deformation were discussed on the crystal orientation dependence.

論文

東日本大震災によるJ-PARC物質生命科学実験施設の建屋と基準点の変動

原田 正英; 岩橋 孝明; Harjo, S.; Strasser, P.*

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.803 - 805, 2011/12

平成23年3月11日に発生した東日本大震災は、J-PARCがある茨城県東海村でも震度6弱を観測し、J-PARCの各施設に大きな被害を与えた。運転再開のためには、施設や機器の復旧が急務であるが、震災前のような十分なビーム強度を発生させるためには、各施設のアライメントを確認する必要がある。そこで、MLFでは、震災による建屋や基準点の変動を調査するために、公共1級水準測量に準拠した水準測量及び公共1級基準点測量に準拠したトラバース測量を実施した。水準測量の結果からは、中性子源中心部分が周囲に比べ数mm程度沈下し、建屋内では最大で9mmの不等沈下が見られた。一方、MLF周辺に増設された実験ホールと長尺建屋は、基礎構造の違いから大きく沈下しており、特に建屋接続部分でそれぞれ142mm, 89mm沈下していることがわかった。さらに、1.5か月後に行った水準測量の結果から、余震により最大1.7mm沈下が進んだこともわかった。水平変動については、MLF建屋内での基準点の変動は、最大でも10mm程度であったが、長尺建屋や第3実験ホール内での基準点の変動は30mm程度あることがわかった。

論文

AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB028_1 - SB028_6, 2011/05

 被引用回数:57 パーセンタイル:7.99(Physics, Multidisciplinary)

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器であり、結合型水素モデレーターと新開発の高速ディスクチョッパーの組合せで、高分解能,高強度を両立させる最新鋭の中性子分光器である。今回の発表では、これまでの機器調整とユーザー利用の成果を踏まえ、アマテラスの現状と性能、そして、得られた成果の例を示す。

論文

Aspire to become TAKUMI; TAKUMI present status and research topics

Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳; 有馬 寛; 阿部 淳; 盛合 敦; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 中谷 健; 岩橋 孝明; et al.

Materials Science Forum, 652, p.99 - 104, 2010/09

J-PARCの工学材料回折装置「匠」の建設は2009年3月で終了し、それに先駆けて最終ステージの建設をしながら2008年9月にコミッショニングを開始した。コミッショニングでは、検出器の有効性及び安定性を確認した後に、直径2mmの焼鈍したピアノ線の回折プロファイルを高分解能モードのビームコリメーションで測定し、分解能$$Delta$$$$d$$/$$d$$が0.2%以下であることを確認した。また、匠を用いた研究の代表的な結果を報告する。

論文

JT-60ガス注入装置におけるノイズ対策

三代 康彦; 平塚 一; 岩橋 孝明*; 本田 正男

NIFS-MEMO-36, p.339 - 342, 2002/06

ガス注入装置は、臨界プラズマ試験装置(JT-60)の設備の一部であり、初期ガス及びプラズマへの粒子補給に用いられている。本装置では、経年対策・機能向上を図るため、ガス注入弁の更新を図るとともに制御計算機をCAMACからVMEとする改造を2000年に実施した。しかし、その後の実験運転においてガス注入弁用電源の出力電圧異常警報ならびにVME-AOボードの動作不良によるガス注入弁の動作不良が生じた。改造時、設備単体での動作確認試験で正常動作を確認していることから実験時のノイズによるものと判断した。JT-60では、プラズマ閉じ込め・制御用コイルによる高磁場環境下であるとともに、高電圧(NBI)・高周波(RF)の設備も稼働しており、多くのノイズ発生源が存在する。調査の結果、ガス注入弁用電源の異常については、負イオン源中性粒子加速装置(N-NBI)の運転が起因するノイズによるものであることが判明した。本報告では、ガス注入装置で受けたノイズ障害について、原因の特定及び対策方法について述べる。

論文

A Repetitive pellet injection system for JT-60U

木津 要; 細金 延幸; 平塚 一; 市毛 尚志; 笹島 唯之; 正木 圭; 宮 直之; 本田 正男; 岩橋 孝明*; 佐々木 昇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.331 - 335, 2001/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:24.05

JT-60Uではプラズマの高密度化を目的とした遠心加速方式のペレット(固体重水素)入射装置本体の開発を実施した。さらに、従来のトーラス外側からの入射に加えて、トーラスの内側からの入射を可能とするガイド管も開発した。本装置の開発では、ペレットの射出方向をばらつかせる原因の一つである重水素昇華ガスを効率的に取り除くようにした。さらに、ペレットの壁との衝突による破壊モデルを考慮した管径、テーパー角度、曲率を持ったガイド管を設計した。これらにより1.9mm立方体のペレットを周波数10Hz、速度600m/sの条件で8割以上の高効率での連続射出が可能となった。本装置を用いたプラズマへのペレット入射実験の結果、ガスパフでの供給に比べよりプラズマ中心側への燃料供給が可能なこと、100m/sのペレットであればガイド管を通してのトーラス内側からの入射が可能であることを確認した。

報告書

Development of the centrifugal pellet injector for JT-60U

木津 要; 平塚 一; 市毛 尚志; 岩橋 孝明*; 笹島 唯之; 正木 圭; 佐々木 昇*; 本田 正男; 宮 直之; 細金 延幸

JAERI-Tech 2001-022, 20 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-022.pdf:1.34MB

JT-60Uプラズマ中心への燃料供給のために重水素固体ペレット入射装置を開発した。本装置は直線型のロッドを回転させ遠心力によってペレットを加速する機構となっており、0.3~1.0km/sの速度で最大40個(1~10Hz)で射出可能である。0.7km/s以下の速度でのペレット1個あたりの平均的な原子数は3.6$$times$$10$$^{20}$$個である。加速中にペレットからの昇華ガスにより、ペレットの運動が乱されるのを防ぐために加速部品にメッシュ構造を取り入れ、また射出されたペレットを破壊せずにプラズマまで導くために適切な角度を持ったファンネル(テーパー管)を開発したことにより、破壊なく高い確率でのペレット入射が可能となった。オーム加熱(OH)プラズマへの低磁場側からのペレット入射実験を行ったところ、ガスパフに比べて中心領域に供給が行えること、ダイバーター領域のD$$alpha$$発光強度も小さく押さえられ低リサイクリングを維持していることを確認した。

報告書

JT-60ペレット入射装置のためのペレット切断装置の開発

平塚 一; 市毛 尚志; 木津 要; 岩橋 孝明*; 本田 正男; 加藤 敦史*

JAERI-Tech 2001-019, 39 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-019.pdf:3.55MB

JT-60Uでは、プラズマの高密度長時間維持を目的に重水素ペレット(固体燃料)を連続的に入射するペレット入射装置の開発を進めている。ペレット入射装置は、立方体のペレットを生成して直線型アウターロータに供給し、それを遠心加速方式により高速で加速するものである。ペレット入射装置の高性能化を図るために立方体のペレットを繰り返し切断できる固体燃料切断装置を開発した。固体燃料切断装置は、高真空、低温下で生成された固体重水素を立方体のペレットに切断し、加速部に装填する機能を有している。単体試験の結果、気密性1$$times$$10$$^{-8}$$Pam$$^{3}$$/s以下、作動時間3ms以下、周期~20Hz、ストローク2.5mmの性能を満足した。この固体燃料装填装置をペレット入射装置に組み込み試験を行った結果、周波数10Hz、速度690m/s、入射時間3.5sの性能を得た。

論文

JT-60Uにおける遠心加速方式ペレット入射装置の開発

平塚 一; 木津 要; 市毛 尚志; 本田 正男; 岩橋 孝明*; 佐々木 昇*; 宮 直之; 細金 延幸; 小田 泰嗣*; 吉田 和人*

プラズマ・核融合学会誌, 76(11), p.1189 - 1197, 2000/11

JT-60Uでは、高密度プラズマの長時間保持を目的として、直線型加速方式、エクスツルーダー型生成方式を用いた遠心加速方式ペレット入射装置を開発した。この方式は、低温状態での重水素ガスペレット化制御、ペレットが発生するアブレーションガスの対策、射出方向の安定化、衝突対策等が重要である。そのため、ペレット生成中の観察が行えるようにしたうえで、固体燃料供給管等の冷却強化、排気口の設置による発生ガスの排気、遠心加速部分からの飛び出し防止及び飛行過程での衝突破損防止等の工夫・開発を行った。その結果、固い透明な重水素の氷の生成を観察でき、2.1mmの立方体(キュービック)のペレットを的確に切断・装填し、加速・射出することができた。以上により、ペレット射出速度410m/sにおいて、周波数5Hzで7s間、周波数10Hzで3.5s間の連続射出に成功した。本論文は、装置の原理、構造、試験結果等について報告する。

口頭

4SEASONS; A High-intensity chopper spectrometer for inelastic neutron scattering at J-PARC/MLF

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 柴田 薫; 鈴谷 賢太郎; et al.

no journal, , 

4SEASONSはJ-PARC/MLFのパルス中性子源におけるチョッパー分光器の一つである。中程度の分解能($$Delta E/E_i sim 6$$% at $$E=0$$)ながら300meVまでのエネルギー領域で非常に高い検出効率を実現し、高温超伝導体及びその関連物質における新奇なスピン・格子ダイナミクスによって生じる弱い非弾性散乱データを効率的に検出することを目的としている。そのために本分光器は高$$Q_c$$ ($$m=3$$-4)スーパーミラーによる楕円型収束ガイド管を備え、長尺(2.5m)$$^3$$He位置敏感型検出器を真空散乱槽の内部に円筒状に配列するなどの工夫をこらしている。さらに、専用Fermiチョッパー(MAGICチョッパー)による多エネルギー同時測定や$$^3$$Heスピンフィルターを利用した偏極解析にも対応する。4SEASONSの建設は現在進行中であり、2008年12月に利用開始となる予定である。本発表では4SEASONSの設計及び建設の現状について報告する。

口頭

チョッパー分光器「四季」の現状

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

「四季」はJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。今年度後半からの供用開始に向けて現在建設が急ピッチで進められ、9月には一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況を9月のビーム実験の結果も交えながら報告する。

口頭

建設の進む冷中性子チョッパー型分光器・アマテラス

中島 健次; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 長壁 豊隆; 脇本 秀一; 中村 充孝; 伊藤 晋一*; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; et al.

no journal, , 

J-PARC、物質・生命科学実験施設の冷中性子チョッパー型分光器・アマテラスは、冷中性子熱中性子領域の非弾性散乱,準弾性散乱実験を大強度,高分解能で行うことのできる実験装置であり、2009年初頭稼働開始を目指して現在順調に建設が進んでいる。今回は、アマテラスやアマテラスに採用されている機器の詳細,アマテラスの建設の状況,アマテラスによって展開される研究の展望等を報告する。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置「匠」の現状

Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳; 盛合 敦; 阿部 淳; 中谷 健; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 岩橋 孝明; 内海 渉; et al.

no journal, , 

MLF/J-PARCに設置された工学材料回折装置「匠」は2008年9月に中性子ビームを受け入れ、コミッショニングを開始した。ビーム整形用のスリットやラジアルコリメータは、まだ未設置であるが、試料テーブルの他に2台のシンチレータ検出器が据付けられている(今年度末には、全10台完備)。検出器とデータ収集系及びデータ収集系のソフトウェアの調整がほぼ問題なく実施できた。3種類(fcc単相,bcc単相及び67vol%fcc+33vol%bcc 2相,各$$phi$$10mm高さ50mm)のFe合金試料の中性子回折測定を行い、fcc単相試料の回折パターンから装置分解能$$Delta$$d/dが0.40%程度であることがわかった。用いた試料のひずみの存在による散乱ビームの広がりや、データ補正(タイムフォーカシング)がまだ不十分であるので、さらなる補正を行うと分解能が向上し、ビーム整形スリットを導入すると高分解能モードでは$$Delta$$d/dが0.2%以下を達成できる見込である。今後、供用開始に向けて、装置コミッショニングを継続する。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置「匠」の供用に向けての現状

相澤 一也; Harjo, S.; 内海 渉; 伊藤 崇芳; 盛合 敦; 阿部 淳; 中谷 健; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 岩橋 孝明; et al.

no journal, , 

平成18年度に予算化され、J-PARC物質・生命科学実験施設BL19に建設が進められていた工学材料回折装置「匠」は12月の供用開始に向けて、2008年9月に中性子ビームを受け入れ、オンビームコミッショニングを開始した。匠では、実用材料,新規複合材料等の評価・開発のための残留応力解析を目的とした中性子回折法による歪測定と高圧条件下の中性子回折実験等が展開される。本報告では、供用に向けてのハードウェア,ソフトウェア,試料環境機器の整備状況及びコミッショニング状況と供用時に実施される装置グループ提案課題,2件のプロジェクト課題を概観する。

口頭

チョッパー型中性子非弾性散乱装置「四季」

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。その性能達成のために、本装置は楕円集光型中性子導管や、長尺(2.5m)位置敏感型検出器等の高性能機器を備え、さらに新型フェルミチョッパーによる複数エネルギー同時測定や$$^3$$Heスピンフィルターによるスピン偏極解析といったオプションも予定している。今年度からの供用装置の一つとして現在建設及び試験調整が急ピッチで進められ、昨年9月から一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況をビーム実験の結果も交えながら報告する。

口頭

冷中性子ディスクチョッパー型分光器; アマテラス

中島 健次; 河村 聖子; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 長壁 豊隆; 脇本 秀一; 中村 充孝; 伊藤 晋一*; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

アマテラスは、JAEAが中心となってJ-PARC、物質・生命科学実験施設に建設中の新しい冷中性子ディスクチョッパー型分光器である。パルス整形チョッパーや新しい分光方法の採用,新しく開発した高速チョッパーの導入などによって、$${Delta}E/E_ileq1$$%の高い分解能,従来の装置に比べて1桁以上高い散乱強度という従来にない性能で、冷中性子$$sim$$熱中性子領域の非弾性散乱,準弾性散乱実験を行うことのできる中性子散乱実験装置である。アマテラスは、共用開始を目前に整備が進められており、今回の発表では、アマテラスの概要,性能,アマテラスの建設の状況等を報告する。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置; 匠の現状

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 相澤 一也; 盛合 敦; 阿部 淳; 有馬 寛; 中谷 健; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 岩橋 孝明; et al.

no journal, , 

J-PARCにて、物体内のひずみまたは応力の評価,変形及び熱的プロセス中の構造変化の評価,製造過程及び使用中のその場測定や微視組織解析等のような材料工学分野の研究や産業利用を推進するため、原子力機構は、工学材料回折装置「匠」を整備している。匠は測定精度(分解能)及び測定効率ともに同種の装置の中でトップクラスである。現在建設の最終段階にあり、コミッショニングや幾つかの供用実験も既に行っている。これまでに、各種の装置パラメータ,装置性能の評価,確認のためにシリコン粉末標準試料や鉄ブロックなどの測定を行っている。この結果から、ほぼ設計値通りの$$Delta$$d/d=0.24%の装置分解能が達成されていることが確認できた。応力解析の結果などを加えて、装置性能や測定例について報告する。

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