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論文

Progress and prospects of calculation methods for radiation shielding

平山 英夫*; 中島 宏; 森島 誠*; 上松 幹夫*; 佐藤 理*

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(11), p.1339 - 1361, 2015/11

AA2014-0681.pdf:1.15MB

 被引用回数:2 パーセンタイル:83.33(Nuclear Science & Technology)

放射線遮蔽計算手法の進展と展望について解説する。これは、日本原子力学会の放射線遮蔽分野における研究委員会の活動を中心にまとめたものである。放射線遮蔽分野のロードマップ及びモンテカルロ法・Sn法、簡易計算法等の遮蔽計算法の進展と展望並びに計算手法を検証するための遮蔽実験について紹介する。

論文

Numerical predictions of crossing-flow characteristics of a supercritical fluid in parallel circular ducts with a narrow rectangular channel at isothermal condition

高瀬 和之; 三澤 丈治; 吉田 啓之; 森 英夫*

Proceedings of 6th International Symposium on Supercritical Water-Cooled Reactors (ISSCWR-6) (CD-ROM), 9 Pages, 2013/03

超臨界圧軽水炉の燃料集合体サブチャンネルに発生するクロス流れを定量的に評価するために、サブチャンネル形状を2つの並行円管流路で簡略模擬した体系でクロス流れに関する数値解析を行った。2つの並行円管流路は軸方向に対して矩形流路でつながっていている。この矩形流路に対して、2つの円管流路から流れ込んできた各流体の温度の差に起因してクロス流れが発生する。計算では別途実施する実験条件に合せて、超臨界フレオンを使用した。乱流モデルには、壁面近傍の温度境界層や速度境界層を正確に予測するために低レイノルズ数乱流モデルの1つであるSSTを選択した。解析の結果、クロス流れに及ぼす流体温度の影響を定量的に明らかにすることができた。

論文

Numerical predictions on turbulent mixing in two parallel channels with a connecting passage at non-heated supercritical fluid condition

三澤 丈治; 高瀬 和之; 森 英夫*

Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/12

Numerical analyses on the turbulent mixing effect caused by a difference of fluid temperatures in a two parallel circular channels were conducted for a specific geometry in which subchannels in a fuel bundle of SCWRs are simply simulated. As a result, the following conclusions were derived. (1) The periodic crossing flow due to the drastic variance of the thermo-fluid properties under the supercritical pressure condition can be calculated by the present analysis method. (2) The influence of difference of the width and horizontal length of the rectangular channel between two simulated subchannels upon the time-averaged and instantaneous crossing flow can be evaluated, and(3) The high prospect was acquired regarding the possibility of the numerical prediction of the crossing flow rate in the subchannels of SCWRs.

論文

Fluorido complex formation of element 104, rutherfordium (Rf)

石井 康雄; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; Li, Z.*; 永目 諭一郎; 宮下 直*; 森 友隆*; 菅沼 英夫*; 羽場 宏光*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 84(9), p.903 - 911, 2011/09

 被引用回数:12 パーセンタイル:50.96(Chemistry, Multidisciplinary)

本研究では、HF/HNO$$_{3}$$水溶液中における104番元素ラザホージウム(Rf)の陽イオン交換挙動を4族同族元素Zr, Hf並びに擬同族元素Thとともに調べた。その結果、HF/0.10M HNO$$_{3}$$水溶液中におけるRfの分配係数($$K_{d}$$)はフッ化物イオン濃度([F$$^{-}$$])の増加に対して減少することがわかった。これはRfフッ化物錯体の逐次錯形成を示している。また、Rfと同族元素の$$K_{d}$$値の変化を水素イオン濃度([H$$^{+}$$])の関数として調べた。log$$K_{d}$$値はlog[H$$^{+}$$]に対して直線的に減少し、その傾きは-2.1から-2.5の間であった。この結果はこれらの元素が同じ錯イオン、おそらく[MF]$$^{3+}$$と[MF$$_{2}$$]$$^{2+}$$の混合物として溶液中に存在することを示している。またそのフッ化物錯体形成の強さはZr$$sim$$Hf$$>$$Rf$$>$$Thの順であった。

論文

Outline of research and development of thermal-hydraulics and safety of Japanese Supercritical Water Cooled Reactor (JSCWR) project

中塚 亨; 森 英夫*; 秋葉 美幸*; 江里 幸一郎; 安岡 誠*

Proceedings of 5th International Symposium on Supercritical Water-Cooled Reactors (ISSCWR-5) (CD-ROM), 12 Pages, 2011/03

日本型超臨界圧水冷却炉(JSCWR)プロジェクトの伝熱流動分野における主要な目的は、炉心・燃料設計において燃料被覆管温度及び圧力損失の評価に必要な相関式を提供することである。本プロジェクトは、Phase Iとして平成20年から3年間の計画で開始された。伝熱流動分野には、東芝,九州大学,原子力機構が参加し、JSCWR開発に向けた研究を行い、次の成果を得た。(1)文献調査と過去の研究結果からデータベースを構築した。(2)円管に適用する最も適切な式をデータベースに基づき選定した。(3)LESを使って燃料集合体内で想定される伝熱劣化現象を高い精度で予測できることを明らかにした。

論文

Laser-driven proton generation with a thin-foil target

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

NIFS-PROC-85, p.30 - 33, 2011/02

レーザー駆動イオン源の開発を目的とし、陽子発生実験を行った。薄膜ターゲットを用いて、レーザーとプラズマとの相互作用により発生した陽子を計測した。高エネルギー陽子を得るため、レーザーのコントラストレベルを下げて、プリプラズマの大きさを減少させた。高コントラストのレーザーパルスを用いた結果、ターゲット裏面方向に発生する陽子の最大エネルギーは増加した。

論文

Proton generation and terahertz radiation from a thin-foil target with a high-intensity laser

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

レーザー研究, 38(9), p.702 - 705, 2010/09

高強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーの粒子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。特に高エネルギー陽子については、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。本研究では、薄膜ターゲット照射による陽子ビームとTHz波の同時発生について調べた。原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用いて、薄膜ターゲットへの照射実験を行った。その結果、ターゲット裏面方向の陽子とレーザー反射方向のTHz波の同時発生を測定した。また、プリプラズマを抑制することで陽子の高エネルギー化を確認した。

論文

Control of laser-accelerated proton beams by modifying the target density with ASE

余語 覚文; 桐山 博光; 森 道昭; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 長友 英夫*; et al.

European Physical Journal D, 55(2), p.421 - 425, 2009/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:75.87(Optics)

高強度レーザー光に先んじてターゲットに入射する自然増幅光(amplified spontaneous emission: ASE)を利用して、固体ターゲットを近臨界密度プラズマに変換し、そこからのレーザーイオン加速を実証した。本発表では、ASE強度を3桁変化させることで、ターゲットの密度がレーザーイオン加速に与える効果を直接的に比較した。その結果、ターゲット密度を変化させることで、レーザー加速された陽子線のビーム方向を制御できることが明らかになった。

論文

Observation of UV harmonics from a thin-foil target in the high-intensity laser-driven proton generation

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.464 - 467, 2009/09

高エネルギー陽子発生における薄膜ターゲットからの紫外高調波を、レーザーのパルス幅を変えて計測した。陽子の最大エネルギーは、およそ1MeVであった。パルス幅$$sim$$500fsのとき、4次までの紫外高調波が測定された。パルス幅を$$sim$$100fsや$$sim$$30fsに変えた場合、紫外高調波においてスペクトルの広がりやシフトが測定された。

論文

Experimental and computational characterization of hydrodynamic expansion of a preformed plasma from thin-foil target for laser-driven proton acceleration

匂坂 明人; 長友 英夫*; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝

Journal of Plasma Physics, 75(5), p.609 - 617, 2009/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:74.13(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザー駆動陽子発生でのプリプラズマの電子密度分布を評価するため、高強度チタンサファイアレーザーのプリパルスやASEによって生成される薄膜ターゲットからのプリプラズマを、2倍高調波のプローブ光によって計測した。さらに、メインパルス前のASEの時間幅を変え、ターゲット表面のプリプラズマサイズを減らすことで、高エネルギー陽子が得られた。また2次元流体コードによるシミュレーションを行った結果、レーザー入射側の低電子密度領域($$sim$$4$$times$$10$$^{19}$$ cm$$^{-3}$$)において、実験結果に近づくことがわかった。

論文

精密に時間制御された高強度レーザーによるイオン加速

余語 覚文; 大道 博行; 森 道昭; 桐山 博光; Bulanov, S. V.; Bolton, P.; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; et al.

レーザー研究, 37(6), p.449 - 454, 2009/06

パルス時間波形の高度に制御された1Hz繰返し運転可能なレーザーを用いて、密度の制御されたターゲットからの陽子線加速機構を検証した。実験の結果、高コントラストのレーザーを用いた、固体密度ターゲットを用いた陽子線加速では、エネルギーの安定した陽子線を再現性よく発生させることが可能となった。一方、臨界密度近傍に制御されたターゲットでは、ビームの高エネルギー成分が低エネルギー成分とは異なる方向に加速される結果を得た。計算機シミュレーションの結果、ターゲット裏面の磁場が陽子線加速電場を傾かせる効果をもつことが明らかになった。これをさらに発展させて、ターゲットの密度分布を高度に制御すれば、ビーム方向をエネルギーに応じてコントロールすることが可能になると考えられる。高強度レーザーの時間・空間制御技術の発展は、レーザー駆動粒子線の利用研究において、今後さらに重要な役割を担うことになるものと結論する。

論文

Research and development of a super fast reactor, 8; Heat transfer experiments around a simulated fuel rod with supercritical pressure water

江里 幸一郎; 秋場 真人; 榎枝 幹男; 鈴木 哲; 関 洋治; 谷川 尚; 鶴 大悟; 森 英夫*; 岡 芳明*

Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10

現在、東京大学を中心として設計・開発が進められている軽水冷却スーパー高速炉では超臨界圧水を用いて炉心を冷却する。燃料棒被覆管表面温度の高精度予測は燃料棒健全性と主蒸気温度評価にとって重要であるが、超臨界圧水の伝熱実験は管内流において実施されたものであり、燃料棒周りのような狭隘流路の管外流における伝熱流動データはこれまでほとんど取得されていない。本報では、上記のような超臨界圧水の伝熱流動データを取得するために原子力機構に整備した伝熱流動ループの概要と、単一模擬燃料棒ヒータ周りの熱伝達実験結果を報告する。本報告は、旧電源開発促進対策特別会計法に基づく文部科学省からの受託事業として、東京大学が実施した平成18年度「軽水冷却スーパー高速炉に関する研究開発」の成果である。

論文

Efficient production of a collimated MeV proton beam from a Polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.053104_1 - 053104_10, 2008/05

 被引用回数:36 パーセンタイル:13.53(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度フェムト秒レーザーを7.5, 12.5, and 25$$mu$$m厚のポリイミドターゲットに照射することにより、最高エネルギー4MeVの高フラックスプロトンビームを発生した。レーザーのエネルギーは1.7Jパルス幅34fs強度は3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$であった。Amplified spontaneous emissionの強度(コントラスト)はメインパルスの4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーからプロトンへのエネルギーの変換効率は、3%に達し、ナノメートル厚の超薄型ターゲットとコントラストが極低いレーザー($$sim$$10$$^{-10}$$)を使って得られた既存の結果とほぼ同じか、それよりも良い結果を得た。

論文

Fluoride complexation of element 104, rutherfordium (Rf), investigated by cation-exchange chromatography

石井 康雄; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; 當銘 勇人; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 宮下 直*; 森 友隆*; 菅沼 英夫*; et al.

Chemistry Letters, 37(3), p.288 - 289, 2008/03

 被引用回数:17 パーセンタイル:43.4(Chemistry, Multidisciplinary)

104番元素ラザホージウム(Rf)の低次フッ化物錯体の形成を調べるため、HF/HNO$$_{3}$$水溶液系におけるRfの陽イオン交換挙動を4価の陽イオンであるZr, Hf及びThの挙動と比較を行った。AIDA(${it $alpha$}$線測定装置結合型自動迅速イオン交換分離装置)を用いた加速器オンライン実験でRfの陽イオン交換挙動を調べた。原子力機構タンデム加速器施設において、$$^{248}$$Cm($$^{18}$$O,5${it n}$)により合成した$$^{261}$$Rf(半減期: 78s)をHe/KClガスジェット搬送法によりAIDAへ搬送し130秒間捕集した。これを250$$mu$$LのHF/0.1M HNO$$_{3}$$水溶液で溶解し、1.6mm i.d.$$times$$7.0mm又は1.0mm i.d.$$times$$3.5mmの陽イオン交換カラムへ溶離展開させ、その溶出液をTa皿に捕集した。その後、0.1M HF/0.1M HNO$$_{3}$$によってカラム中の残留物を溶出させ、別のTa皿に捕集した。これらを蒸発乾固させた後、600mm$$^{2}$$のPIPS検出器で$$^{261}$$Rfの${it $alpha$}$線を測定しその分配係数を求めた。HF/0.1M HNO$$_{3}$$においてZr, Hf, Th及びRfは、フッ化物イオン濃度の増加に従いその${it K}$ $$_{d}$$値が減少した。これは、これらのイオンにフッ化物イオンが配位することによって、陽イオン交換樹脂への吸着性能が減少したものと考えられる。陽イオン交換樹脂への吸着の強さの順序はZr$$sim$$Hf$$>$$Rf$$>$$Thとなり、これは各元素のイオン半径の大きさの順序と一致した。

論文

Laser ion acceleration via control of the near-critical density target

余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 匂坂 明人; et al.

Physical Review E, 77(1), p.016401_1 - 016401_6, 2008/01

 被引用回数:86 パーセンタイル:2.19(Physics, Fluids & Plasmas)

集光強度$$10^{13}$$W/cm$$^2$$のレーザー自発光(ASE)を厚さ7.5$$mu$$mのポリイミド薄膜に照射し臨界密度近傍に制御することで、$$p$$偏光, 45fs, $$10^{19}$$W/cm$$^2$$の高強度レーザーを用いて最大エネルギー3.8MeVのプロトン加速に成功した。プロトンビームの方向はターゲット垂直方向からレーザー進行方向(45$$^{circ}$$)へシフトしていることが明らかになった。PICシミュレーションの結果、ターゲット裏面に生じる強力な磁場が加速電場を保持し、プロトンが効率的に加速されることが明らかになった。

論文

Laser-driven proton acceleration from a near-critical density target

余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 112, p.042034_1 - 042034_4, 2008/00

 パーセンタイル:100

集光強度10$$^{19}$$-W/cm$$^2$$の高強度レーザーを、厚さ7.5$$mu$$mの絶縁体(ポリイミド)薄膜に照射し、最大エネルギー3.8MeVのプロトン発生に成功したので報告する。なお、高強度レーザーのエネルギーは0.8J、パルス幅は45fs、メインパルスに伴うASEプリパルスのコントラスト比は10$$^5$$であった。発生したプロトンの測定には、独自に開発した飛行時間(TOF)エネルギー分析装置によるオンライン分析が行われた。2台のTOF分析器を用いることで、プロトンエネルギースペクトルの発生方向依存性の評価を行い、その結果、プロトンの高エネルギー成分は、レーザー進行方向へシフトしており、レーザー集光条件に強く依存することが明らかになった。講演ではこのプロトン発生機構についても議論する。

論文

Characterization of thin-foil preformed plasmas for high-intensity laser plasma interactions

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 中村 衆*; et al.

Acta Physica Hungarica B, 26(3-4), p.327 - 333, 2006/00

高強度レーザーと薄膜との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの放射線源として注目されさまざまな応用が提案されている。ここでレーザーと薄膜との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本実験では、原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をチタン薄膜ターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は$$sim$$2$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であり、プローブ光は、2倍高調波(400nm)を用いて計測を行った。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整し、メインパルスの約50ps前でのプリプラズマを測定したところ、レーザー入射側にプリプラズマが生成されていることがわかった。さらにプリプラズマサイズに対するプロトン発生の依存性を調べた結果、プリプラズマを抑制することでプロトンの発生量が大きく変化することがわかった。このような結果は、メインパルスと薄膜との相互作用の解明にとって有用である。

論文

Angle-resolved photoemission study of the $$MX$$-chain compound [Ni(chxn)$$_2$$Br]Br$$_2$$; Spin-charge separation in hybridized $$d$$-$$p$$ chains

藤森 伸一; 井野 明洋; 岡根 哲夫; 藤森 淳; 岡田 耕三*; 真鍋 敏夫*; 山下 正廣*; 岸田 英夫*; 岡本 博*

Physical Review Letters, 88(24), p.247601_1 - 247601_4, 2002/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:40.37(Physics, Multidisciplinary)

巨大非線形光学効果を示す一次元電子系[Ni(chxn)$$_2$$Br]Br$$_2$$に対する、角度分解光電子分光実験の結果について報告する。光電子スペクトルでは、約500meVの分散を持つバンドがBrillouin zone前半$$(0le kb/pi <1/2)$$に存在するが、$$kb/pisim1/2$$付近で消失するのが観測された。同様の一次元電子系であるSr$$_2$$CuO$$_3$$などで観測されている、スピン・電荷分離に伴う二つの分散は観測されなかった。これらのスペクトルを$$d$$-$$p$$ chainモデルによって解析を行い、Cu-O系に用いられるパラメータよりも、電荷移動エネルギー$$Delta$$を減少させることによって以上の特徴が説明できることを明らかにした。光電子スペクトルにおける明確なスピン・電荷分離の不在と、巨大非線形光学効果は、この小さな電荷移動エネルギーが原因であると考えられる。

報告書

ITER用炉内機器の製作技術開発と成果

黒田 敏公*; 佐藤 和義; 秋場 真人; 江里 幸一郎; 榎枝 幹男; 大崎 敏雄*; 古作 泰雄; 佐藤 聡; 佐藤 真一*; 鈴木 哲*; et al.

JAERI-Tech 2002-044, 25 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-044.pdf:2.68MB

ITERの主要炉内機器である遮蔽ブランケットとダイバータに対し、それらが厳しい負荷に耐えつつ要求された機能を満たすために必要となる製作技術の開発を行った。前者ではHIP法を適用した異材接合技術及びウォータージェットと放電加工を用いてスリット加工技術を開発した。後者では、狭隘な設置スペースにも対応できる同軸二重冷却管の製作技術,また、冷却管として用いる銅合金の強度維持用熱処理をも考慮した。C/Cコンポジットと銅合金の1ステップろう付け技術等を開発した。いずれも、高熱負荷試験による性能確認を行うとともに、実規模大のモックアップを試作して製作性を確認し、実機製作への見通しを得た。

論文

ITER用ポート内重量物ハンドリング装置の開発

伊勢 英夫*; 伊崎 誠*; 大石 晴夫*; 森 清治*; 阿向 賢太郎*; 森山 尚*; 加賀谷 博昭*; 小林 正巳*; 田口 浩*; 柴沼 清

FAPIG, (159), p.10 - 14, 2001/11

国際熱核融合実験炉(ITER)のブランケット等の炉内構造機器を保守する際、水平ポート部に設置された約40tonの遮蔽プラグ等(以下、プラグ)を事前に取り扱う必要がある。その際、遠隔装置による片持ち取扱いが設計条件となる。本稿では実機装置の設計,縮小(1/2.5)モデル製作及び試験結果について報告する。設計では、プラグの最終位置決め精度($$pm$$1mm)を満足できるよう、走行,把持フックの独立昇降,フック取付アームチルトの4自由度のほか,トロイダル方向の相対位置ずれ($$pm$$5mm)に対処可能なように受動的コンプライアンス機構を備えた装置とした。縮小モデル制御システムの設計でき、遠隔操作部PCのOSにRT-Linuxを採用してリアルタイムプロセスが実行可能とした。縮小モデルを用いた理想状態($$pm$$1mm以下の位置ずれ量)での基本試験では、再現性の良いプラグ着脱手順,各軸座標,荷重条件等が明確となり、本装置の機構により片持ち方式による実機プラグの取扱いが可能である見通しを得た。

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