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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

COMPASS code development and validation; A Multi-physics analysis of core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors using particle method

越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), 1 Pages, 2009/05

ナトリウム冷却高速炉(SFR)での炉心崩壊事故のマルチフィジックス解析のためCOMPASSというコンピュータコードを開発している。熱流動・構造の複合問題にさまざまな相変化過程を伴う解析が必要であるため、MPS法というメッシュレス法を用いている。分離された素過程に対する検証及び実現象に対する検証を実施する。また、COMPASSは、大型SFR炉心における再臨界回避のための溶融燃料の流出を調べることもまた期待される。MOX燃料に加えて、金属燃料も考慮している。金属燃料と被覆材間の共晶反応は、相図計算,古典・第一原理分子動力学によって調べられる。数値計算手法に関連した基礎研究はCOMPASSのコード開発に役立つ。並列計算は大規模計算を扱うためOpenMPを使用して実施する。AVSにより可視化ツールもまた備えている。

論文

Simultaneous generation of a proton beam and terahertz radiation in high-intensity laser and thin-foil interaction

匂坂 明人; 大道 博行; 菜島 茂喜*; 織茂 聡; 小倉 浩一; 森 道昭; 余語 覚文; Ma, J.-L.; 大東 出; Pirozhkov, A. S.; et al.

Applied Physics B, 90(3-4), p.373 - 377, 2008/03

 被引用回数:57 パーセンタイル:6.98(Optics)

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。高エネルギー粒子とテラヘルツ波を同時に発生させることで、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとテラヘルツ波の同時発生を目的として実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、チタンの薄膜ターゲットに照射した。集光強度は、ビームウエストで$$sim$$2$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であった。レーザーのプリパルスに対するプロトンとテラヘルツ波発生の依存性を調べた結果、プリパルスを抑制することでプロトンとテラヘルツ波が同時に発生していることがわかった。

論文

Code development for core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors

越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.

Proceedings of IAEA Topical Meeting on Advanced Safety Assessment Methods for Nuclear Reactors (CD-ROM), 9 Pages, 2007/10

ナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故(CDA)のさまざまな複合現象に対して、COMPASSと名付けられたコンピューターコードを開発している。圧縮性と非圧縮性流れのための統一アルゴリズム,固体デブリを有する流動、及び自由界面に対するアルゴリズムの改善について、理論的研究も実施している。コード検証の流れは、SIMMER-IIIコードの検証の経験を活用して構築された。COMPASSはCDAにおける個別現象に対して用いられるが、全炉心を対象とするときはSIMMER-IIIにより解析される。COMPASSは大型高速炉のCDAにおける再臨界を回避するためのダクト破損と燃料流出過程を詳細に明らかにすることが期待される。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00

現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。

論文

Multi-physics and multi-scale simulation for core disruptive accidents in fast breeder reactors

越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 白川 典幸*; 細田 誠吾*; 荒木 和博*; et al.

Proceedings of 5th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-5), p.472 - 479, 2006/11

文部科学省革新的原子力システム研究開発事業の枠組みの中で2005年会計年度から5年間の研究プロジェクトを開始した。それはMOX燃料及び金属燃料を対象として高速増殖炉のシビアアクシデントのさまざまな複雑現象を解析するため、Moving Particle Semi-implicit(MPS)手法を用いてCOMPASS(Computer Code with Moving Particle Semi-implicit for Reactor Safety Analysis)と名づけられたコンピューターコードを開発することである。また、金属燃料と被覆材間の共晶反応は分子動力学及び分子軌道法により研究される。MPSにより、凝固を伴う溶融金属流れが解析されるとともに、ラッパ管の弾性解析もまた実施された。その結果は実験及び商用コードと比較された。共晶反応は分子動力学で計算され、参考文献と比較された。以上の数値解析手法は高速増殖炉の炉心損傷事故のマルチフィジックス・マルチスケール現象に有効であることがわかった。

報告書

舶用炉炉心内流動に及ぼす船体横揺の影響に関する研究

楠 剛; 鈴木 治*; 伊藤 泰義; 細田 誠吾*

JAERI-M 90-181, 57 Pages, 1990/10

JAERI-M-90-181.pdf:1.04MB

船体運動のうち横揺が炉心内流動に及ぼす影響を理論的に検討した。検討の対象は、当室で開発中の改良舶用炉炉心とし、解析は、横揺に関する計算機能を追加した汎用熱水力解析コード「THERMIT-2」により実施し、横揺周期、横揺振幅、炉心発熱量、境界条件等が、出口流速の変動量、流速変動と加速度変動の位置差に与える影響を検討した。計算の結果、炉心発熱がある場合よりもない場合の方が出口流速の変動が大きくなるなど興味深い知見が得られた。

口頭

光ポンプ・テラヘルツプローブ分光システムの開発; テラヘルツ波時間波形のシングルショット計測

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜島 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

テラヘルツ(THz)領域に存在する蛋白質の低周波振動は蛋白質の機能に関係するのではないかと考えられており、現在、さまざまな蛋白質を対象に中性子非弾性散乱測定が行われている。しかしこれらの測定は熱平衡状態にある蛋白質を対象としており、実際に生体機能を果たしている蛋白質を対象にするものではない。そこでわれわれはTHz波パルスを用いた光ポンプ・THz プローブ分光システムを開発し、蛋白質の機能研究などに応用することを目的とし研究を行っている。光ポンプ・THz プローブ分光に従来のTHz-TDSを適用した場合、測定に膨大な時間を要することになり、さらに光励起に対して測定の繰り返し周期内で初期状態に戻らない試料の測定は困難となる。そこでZhangらが提案した方法を用いてチャープパルスを用いたTHz波シングルショット分光システムの開発を実施したので報告する。従来の時間領域測定(delay scan)により得られるTHz波時間波形はほぼモノサイクルであるのに対して、シングルショット検出では数サイクルのパルス波形が得られた。この結果を数値計算により再現できることを示した。

口頭

超短パルス高強度レーザーを用いたプロトンとテラヘルツ波の同時発生

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 余語 覚文; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。高エネルギー粒子とテラヘルツ波を同時に発生させることで、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとテラヘルツ波の同時発生を目的として実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、チタンの薄膜ターゲットに照射した。集光強度は、ビームウエストで2$$sim$$3$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であった。プロトン計測と同時にレーザーのプリパルスにより生成されるプリフォームドプラズマを干渉計測により測定した。プリフォームド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、プリフォームド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。そして、プロトン発生に最適なプリフォームドプラズマ条件において、テラヘルツ波の発生していることがわかった。講演では、得られた実験結果とその解析結果について報告する予定である。

口頭

テラヘルツ波パルスを用いたポンプ・プローブ分光装置の開発と溶液系への応用,2

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜嶋 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

本研究の目的はテラヘルツ波パルスを用いて、光ポンプ-テラヘルツプローブ分光システムを開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を測定し、化学反応や生体機能の機構を調べることである。そのために、THz波スペクトルのシングルショット検出を目指し、チャープパルスを用いたマルチチャンネル検出システムの開発を行った。今回の発表では、(1)蛋白質ミオグロビン及びDNA薄膜についてテラヘルツ領域の吸収スペクトル信号を得るための試料条件探索,(2)試料の機能状態変化前後のスペクトル変化測定,(3)吸収スペクトル測定の信号・雑音比を改善するために実施したテラヘルツ波ダブルビーム計測装置の開発について報告する。

口頭

新技術を活用した高速炉の次世代安全解析手法に関する研究開発,8; 平成18年度の研究開発の進捗状況

越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; et al.

no journal, , 

高速炉の炉心崩壊事故におけるさまざまな現象を詳細に解析するため、粒子法に基づいたコードを開発する。ここでは5年間のプロジェクトにおける第2年度(平成18年度)の成果の概要を報告する。

口頭

Generation of high-energy proton and electromagnetic waves with a high-intensity laser

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

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,高次高調波,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。このうち、高エネルギーイオンは、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。そして、高エネルギー陽子とテラヘルツ波又は高次高調波を同時に発生させることで、陽子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生実験では、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、厚さ5$$mu$$mのチタンの薄膜ターゲットに照射した。メインパルス直前にある自然放出光の増幅パルスの時間幅を制御することで、高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生を確認した。また、高エネルギー陽子と高次高調波の同時発生実験では、電力中央研究所設置のチタンサファイアレーザーを用いて、厚さ7.5$$mu$$mのポリイミドの薄膜ターゲットに照射した。ターゲット照射位置をレーザーのビームウエスト位置からずらして行くことで、高エネルギー陽子と紫外高次高調波の同時発生を観測した。

口頭

逆ミセルを用いたタンパク質水溶液のテラヘルツ分光

豊田 祐司; 西 孝樹; 村上 洋; 菜嶋 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

タンパク質はテラヘルツ(THz)波領域に原子集団の協同的運動に起因する低周波振動を示し、タンパク質の生体機能に役割を果たすと考えられている。水溶液試料では、水からの背景信号が大きく、タンパク質起因の信号を得ることが困難なために、凍結乾燥試料を対象にTHz分光や中性子非弾性散乱により測定されてきた。しかし、タンパク質は水溶液中で機能を果たすために、水溶液を対象にした測定が必要である。そこで、われわれはタンパク質ミオグロビン逆ミセルを調整し、THz分光を行った。逆ミセル溶液では逆ミセル中に水溶液が存在でき、溶媒はTHz波の吸収が小さい油であるため、タンパク質起因の信号が得られることが期待できる。測定はTHz時間領域分光法を用い、ダブルセル測定装置の開発とともにデータの統計的解析を実施することでデータの信頼性を向上させた。講演では逆ミセルを用いることによりTHz領域で得られたタンパク質の吸収スペクトルが得られることを示すとともに解析結果を議論する。

口頭

薄膜ターゲットを用いた高エネルギー陽子とテラヘルツ波の発生

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 余語 覚文; 大東 出; 西内 満美子; 森 道昭; 菜嶋 茂喜*; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。薄膜ターゲットを用いた高エネルギー粒子と電磁波の同時発生により、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとTHz波の同時発生を目的として実験を行った。韓国の光州科学技術院(GIST)設置のチタンサファイアレーザーを用いて、ポリイミドの薄膜ターゲット(厚さ7.5$$mu$$m)に照射した。レーザーの集光強度は、ビームウエストで$$sim$$1.5$$times$$10$$^{20}$$W/cm$$^{2}$$であった。ビームウエスト位置に対してターゲット位置を変え、プロトンとTHz波の発生量を調べた。その結果、ターゲット位置に依存して、プロトンとTHz波の発生量が大きく変化することがわかった。講演では、得られた実験結果とその解析結果について報告する予定である。

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