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論文

Development of compact high field pulsed magnet system for new sample environment equipment at MLF in J-PARC

渡辺 真朗; 野尻 浩之*; 伊藤 晋一*; 河村 聖子; 木原 工*; 益田 隆嗣*; 佐原 拓郎*; 左右田 稔*; 高橋 竜太

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011024_1 - 011024_5, 2019/03

近年、中性子や放射光をプローブとした数10T以上の強磁場下で行う実験・研究への要望が増えてきている。強磁場装置を用いた中性子散乱実験は、例えば、磁場誘起超伝導体などにおける強磁場中磁気相関の研究やマルチフェロイック物質などの新しい凝縮系の研究などが挙げられる。J-PARC MLFでは、強磁場パルスマグネットシステムの開発をおこなった。一般的に数10テスラ以上の強磁場装置は大規模になるが、開発する装置はMLFの既存のビームラインに対して設置可能な小型な装置でなければならない。そこで数ミリ秒程度磁場を発生させるパルスマグネットシステムを開発した。パルス磁場にすることで、強磁場を達成しつつエネルギー・パワーを抑えることで装置の小型化が可能である。30テスラを発生可能なパルスマグネットシステムを実現するためには、高電圧・大電流パルス電源および、強磁場に耐えられるコイルと試料スティックが必要である。本発表では、開発したパルスマグネットシステムの詳細およびMLFビームライン(HRC)にて行なった中性子ビーム利用実験でのパルスマグネットシステムの状況について報告する。

論文

Study on use of superconducting magnet and first inelastic neutron scattering experiment under magnetic field at 4SEASONS spectrometer

梶本 亮一; 石角 元志*; 吉良 弘*; 金子 耕士; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 村井 直樹; et al.

Physica B; Condensed Matter, 556, p.26 - 30, 2019/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.06(Physics, Condensed Matter)

Magnets are important for studying magnetism and are commonly used as sample environment devices of neutron scattering instruments. However, the use of magnets was prevented at the time-of-flight direct-geometry neutron spectrometer 4SEASONS in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC, because the instrument is surrounded by iron components, and it is equipped with a piece of equipment operated with magnetic bearings. In the present work, we investigate the influence of stray magnetic fields from a superconducting magnet which is shared among neutron scattering instruments in MLF. Based on the investigation, we modified 4SEASONS such that it can be used with the magnet. Finally, we successfully performed the first inelastic neutron scattering experiments with applied magnetic fields using this sample environment.

論文

Anomaly of structural relaxation in complex liquid metal of bismuth; Dynamic correlation function of coherent quasi-elastic neutron scattering

川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.1(Physics, Condensed Matter)

単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。

論文

Status report of the chopper spectrometer 4SEASONS

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 村井 直樹; 吉良 弘*; 中谷 健; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012030_1 - 012030_6, 2018/06

4SEASONS is a medium-resolution thermal neutron chopper spectrometer in the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC. Although 4SEASONS is routinely used for many experiments by internal and external users, upgrading and maintenance work is still underway. This paper reviews the recent improvements of the instrument.

論文

Sample environment at the J-PARC MLF

河村 聖子; 奥 隆之; 渡辺 真朗; 高橋 竜太; 宗像 孝司*; 高田 慎一; 坂口 佳史*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 服部 高典; et al.

Journal of Neutron Research, 19(1-2), p.15 - 22, 2017/11

J-PARC MLFにおける試料環境(SE)チームは、ユーザー実験のためのSE機器の運用や開発を行っている。メンバーは、低温マグネット、高温、高圧、ソフトマター、光照射、水素環境、$$^3$$He偏極フィルターといったサブチームに所属している。現在は、数台の冷凍機と、マグネット、高温炉、高圧実験用パリエジンバラプレス、偏極中性子実験のためのSEOPシステムが運用中で、ユーザー実験への提供、運転を行っているほか、パルス磁場システムの汎用化に向けた開発も行っている。またJ-PARC研究棟では、レオメーター、ガス蒸気吸着量測定装置などのソフトマター研究に必要な機器類も整備している。

論文

Inter-atomic force constants of BaF$$_{2}$$ by diffuse neutron scattering measurement

佐久間 隆*; Makhsun*; 酒井 竜太郎*; Xianglian*; 高橋 東之*; Basar, K.*; 井川 直樹; Danilkin, S. A.*

AIP Conference Proceedings 1656, p.020002_1 - 020002_4, 2015/04

 パーセンタイル:100

10Kおよび295KにてBaF$$_{2}$$の中性子散漫散乱測定を実施し、295Kにおいて、振動する散漫散乱強度パターンが観察された。この散漫散乱パターンよりF-F間の相関効果を解析することができ、この相関効果とDebye-Waller因子から、295KにおけるBaF$$_{2}$$の最近接および第2近接原子間の力定数は各々4.40, 2.30eV/$AA$^{2}$$と求められた。

論文

三次元空間への水素拡散現象の数値予測

杉山 均*; 高橋 佳多*; 加藤 直人*; 寺田 敦彦; 上地 優; 日野 竜太郎

自動車技術会学術講演会前刷集, (109-14), p.5 - 10, 2014/10

開口部を有する室内空間における水素混合気の垂直方向浮力流についての数値解析を実施した。代数応力モデルを用いた数値解析の妥当性の確認及び、漏洩水素の拡散流動挙動メカニズムを明らかにするため、水素濃度について数値解析と実験結果を比較した。数値解析は、実験結果を詳細には再現できていないが、主要な流動挙動は一致している。また、計算結果から水素濃度の低減効果の影響はフルード数による整理が有用であることがわかった。

論文

Inter-atomic force constants of Ag$$_{2}$$O from diffuse neutron scattering measurement

和田 保*; 佐久間 隆*; 酒井 竜太郎*; 上原 寛之*; Xianglian*; 高橋 東之*; 神嶋 修*; 井川 直樹; Danilkin, S. A.*

Solid State Ionics, 225, p.18 - 21, 2012/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.94(Chemistry, Physical)

8K及び295KのAg$$_{2}$$Oの中性子回折測定を行い、原子熱変位における相関効果から中性子散漫散乱を解析した。Debye-Waller温度因子から求めたAg$$_{2}$$Oの第1,第2及び第3最近接原子間の力定数から結晶構造と原子間相関効果の関係について検討する。

論文

Force constants of Cu crystals from diffuse neutron scattering measurement

佐久間 隆*; Mohapatra, S. R.*; 上原 寛之*; 酒井 竜太郎*; Xianglian*; 高橋 東之*; 井川 直樹; Basar, K.*

Atom Indonesia, 36(3), p.121 - 124, 2010/12

10K及び300Kの銅の中性子回折測定を行い、原子熱変位における相関効果より中性子散漫散乱を解析した。300KにおけるDebye-Waller温度因子から求めた銅の第1,第2及び第3最近接原子間の力定数は各々5.58, 3.63 and 2.37eV/${AA}$ $$^{2}$$である。この金属における相関効果と原子間距離の関係は結晶結合状態に依存しないことが明らかとなった。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{248,250,252}$$Cf by neutron-transfer reactions using a Cf target

高橋 竜太; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 長江 大輔*; 牧井 宏之; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; et al.

Physical Review C, 81(5), p.057303_1 - 057303_4, 2010/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.21(Physics, Nuclear)

放射能の強いCf標的と$$^{18}$$Oビームによる中性子移行反応を用いてインビーム$$gamma$$線分光を行い、$$^{248,250,252}$$Cfの基底バンドをそれぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 10$$^{+}$$まで新たに確立した。$$^{248,250,252}$$Cfからの$$gamma$$線は、Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて、散乱粒子である$$^{16-19}$$Oの質量数とエネルギーを識別しながら測定した。本実験はCf標的を用いた最初のインビーム$$gamma$$線分光である。

論文

Lifetime measurements for the first 2$$^{+}$$ states in $$^{162,164}$$Gd populated by the $$beta$$ decay of $$^{162,164}$$Eu

長江 大輔*; 石井 哲朗; 高橋 竜太*; 浅井 雅人; 牧井 宏之; 長 明彦; 佐藤 哲也; 市川 進一; 清水 良文*; 小路 拓也*

AIP Conference Proceedings 1224, p.156 - 160, 2010/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:45.47

Lifetimes of the first 2$$^{+}$$ states in $$^{162,164}$$Gd have been measured by means of $$beta$$ - $$gamma$$ delayed coincidence technique for mass-separated $$^{162}$$Eu and $$^{164}$$Eu isotopes. Using the obtained lifetimes $$tau$$($$^{162}$$Gd) = 3.98(8) ns and $$tau$$($$^{164}$$Gd) = 4.0(2) ns, $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$ values were deduced as $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$($$^{162}$$Gd) = 5.45(11) e$$^{2}$$b$$^{2}$$ and $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$($$^{164}$$Gd) = 5.2(3) e$$^{2}$$b$$^{2}$$.

論文

熱化学水素製造法ISプロセス用反応機器の開発

岩月 仁; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 石倉 修一; 高橋 才雄*; 日野 竜太郎

第12回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.285 - 286, 2007/06

日本原子力研究開発機構(原子力機構)では、将来の大量水素需要に対応した幾つかの水素製造技術のうち、核熱を利用して水を熱分解する熱化学法ISプロセスの開発研究を進めてきた。ガラス製の工学基礎試験装置による1週間にわたる連続水素製造の成果を踏まえて、次段階の30m$$^{3}$$/h規模の水素を製造するパイロットプラント試験に向けて、設計,機器要素の開発研究を進めている。ブンゼン反応器を中心にして、二相分離器,各種分解器,蒸留塔等のプロセス機器が設置され、それらが配管で接続される。ここで使用される配管は高温の硫酸やヨウ化水素混合物を輸送するため、過酷な腐食条件にある。本報では、コストの低減を目指した耐食性配管として、ガラスライニング材の適用性を調べた熱サイクル試験結果と、高温化でのガスケットのシール特性を確保するために実施した熱膨張吸収皿バネ機構の特性について紹介する。

報告書

冷減速材システム試験装置による実験結果; システム特性と技術課題

麻生 智一; 神永 雅紀; 羽賀 勝洋; 木下 秀孝; 高橋 才雄*; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2002-096, 76 Pages, 2002/12

JAERI-Tech-2002-096.pdf:7.2MB

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同して開発を進めているメガワット規模の核破砕ターゲットシステムでは、ターゲットで発生した中性子は液体水素減速材を用いて適切なエネルギーレベルに選別される。このとき、液体水素は温度上昇を抑制するために強制循環される。液体水素減速材の運転では、加速器ビームのトリップや冷減速材システムにおける異常時に、液体水素循環系を確実に制御あるいは安全に停止させる安全保護システムを確立することが必須である。そこで、システム設計及び安全評価のための技術データの取得を目的に、液体水素の代わりに液体窒素(最高1.5MPa,最低77K)を用いた冷減速材システム試験装置を設計・製作した。この試験装置を用い、システム動特性を明らかにするため極低温システムの運転制御性実験を行った。本報は冷減速材システム試験装置の運転実験を行った結果と実機液体水素ループの構築のための技術的な課題についてまとめたものである。

論文

Present status of spallation neutron source development; JAERI/KEK joint project in Japan

神永 雅紀; 羽賀 勝洋; 麻生 智一; 木下 秀孝; 粉川 広行; 石倉 修一*; 寺田 敦彦*; 小林 薫*; 安達 潤一*; 寺奥 拓史*; et al.

Proceedings of American Nuclear Society Conference "Nuclear Applications in the New Millennium" (AccApp-ADTTA '01) (CD-ROM), 9 Pages, 2002/00

原研とKEKは大強度陽子加速器計画の下で中性子散乱実験施設の建設計画を進めている。核破砕中性子源としては、1MWの陽子ビーム入射を想定したクロスフロー型水銀ターゲットの設計検討を実施している。本報では、水銀ターゲット熱流動設計を中心に中性子散乱実験施設建家設計の現状,水銀熱伝達試験結果及びターゲット容器の遠隔操作実証試験装置について報告する。水銀ターゲットの熱流動解析では、陽子ビームプロファイルとしてガウス分布を想定した。入口水銀温度50$$^{circ}C$$,入口平均流速1.0m/s,内部総発熱量約0.4MWの条件で解析を行い、水銀最高温度121.5$$^{circ}C$$,容器最高温度232$$^{circ}C$$という結果を得て、熱流動的には成立することを明らかにした。また、解析で用いた熱伝達モデルは、水銀熱伝達実験結果に基づき検証した。さらに、本施設の要となるターゲットリモートハンドリング機器については、概念設計結果を基に実規模試験に着手し、所期の性能を発揮することを確認した。

報告書

大強度陽子加速器ターゲット試験用大型水銀ループの検討

日野 竜太郎; 羽賀 勝洋; 会田 秀樹; 関田 健司; 小磯 浩司*; 神永 雅紀; 数土 幸夫; 高橋 浩道*

JAERI-Tech 97-009, 50 Pages, 1997/03

JAERI-Tech-97-009.pdf:3.43MB

大強度陽子加速器システムによる5MW規模の中性子散乱用ターゲットとして、液体金属ターゲットが提案されている。本検討では、液体金属ターゲットとして世界的に注目されている水銀について、今後のターゲット設計のために物性値を整理し、水銀の取り扱い方法等の調査、除熱特性等の検討を行い、これらを基にしてターゲット設計データを取得するための大型水銀ループの概念検討を行った。ループは中性子科学研究計画の第I期に相当する1.5MW規模のもので、流速を1m/s以下にするための配管径、電磁ポンプ、冷却器等の概念仕様を定めた。また、検討を通して、耐食性材料や構造の最適化などターゲット及びループの課題を摘出した。

口頭

高温ガス炉による水素製造,9; 熱化学法ISプロセス開発,オンライン計測法の検討

武本 純平; 吉野 公二; 久保 真治; 笠原 清司; 高橋 才雄*; 日野 竜太郎

no journal, , 

熱化学法ISプロセスは高温かつ腐食性の物質を取り扱うため、長期間安定な運転制御を行ううえで、非接触のオンラインプロセス変量の計測が不可欠である。とくに密度は、基本的なプロセス変量として重要であり、放射線を利用して測定する方法に注目して、さまざまな密度に調整した模擬プロセス溶液を放射線密度計で計測し、ISプロセスへの適用性を検討した。その結果、元素ごとの放射線吸収量の違いによる誤差はあるものの、放射線密度計による測定値と真の密度の関係は線形を示していることが明らかになり、水及び硫酸で校正した放射線密度計を用いて、ポリヨウ化水素酸溶液密度を非接触かつオンラインで測定可能なことを確認した。

口頭

高温ガス炉による水素製造,4; 熱化学法ISプロセス開発,オンライン計測法の検討

武本 純平; 吉野 公二*; 今井 良行; 久保 真治; 笠原 清司; 高橋 才雄*; 日野 竜太郎

no journal, , 

熱化学水素製造法ISプロセスの計測技術開発の一環として、ブンゼン反応で生成する硫酸に富む多成分(HI, I$$_{2}$$, H$$_{2}$$O, H$$_{2}$$SO$$_{4}$$)溶液における微量成分(HI, I$$_{2}$$)をオンラインで検出するため、本溶液に対する吸光光度定量方法の適用を検討した。0.1mMレベルの低濃度領域ではヨウ化物イオンとヨウ素が定量可能であり、ヨウ素濃度0.01$$sim$$0.05Mの比較的濃厚な濃度域では、600nm付近の可視吸収をヨウ素濃度の指標にできる。

口頭

原子力機構におけるイオントラップの開発状況

長江 大輔; 石井 哲朗; 牧井 宏之*; 高橋 竜太

no journal, , 

原子力機構ではアクチノイド領域の研究を行っている。これまでの研究はおもに化学分離を用いて行われてきたが、短寿命の核種には応用するのが難しい。そこでビームの飛行中に質量数,陽子数を分離できるようイオントラップの開発を進めている。これまでに$$^{21}$$Na, $$^{92}$$Rb, $$^{142}$$Csで数十$$%$$の効率でトラップに成功した。本講演ではトラップの開発状況を紹介する。

口頭

原子力機構におけるイオントラップ開発の現状

長江 大輔; 石井 哲朗; 牧井 宏之*; 高橋 竜太; 市川 進一; 長 明彦; 乙川 義憲

no journal, , 

原子力機構ではアクチノイド領域の研究を行っている。これまでの研究はおもに化学分離を用いて行われてきたが、短寿命の核種には応用するのが難しい。そこでビームの飛行中に質量数,陽子数を分離できるようイオントラップの開発を進めている。これまでに$$^{21}$$Na, $$^{92}$$Rb, $$^{142}$$Csで数十%の効率でトラップに成功した。本講演ではトラップの開発状況を紹介する。

口頭

中性子移行反応を用いた$$^{248,250,252}$$Cfのインビーム$$gamma$$線分光

高橋 竜太; 石井 哲朗; 長江 大輔; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; 松田 誠; 静間 俊行; 牧井 宏之*; et al.

no journal, , 

原子力機構東海タンデム加速器施設において、中性子移行反応を用いた$$^{248,250,252}$$Cfのインビーム$$gamma$$線分光を行い、基底回転バンドをそれぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 10$$^{+}$$まで確立した。ビームと標的には、それぞれ$$^{18}$$Oと$$^{249,250,251}$$Cf(63%, 13%, 24%)を用いた。核子移行反応で生成された原子核は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて、散乱粒子の原子番号と質量数を分離するとともに運動エネルギーから$$Q$$値を選択することにより同定した。Cf標的は厚さ0.8mg/cm$$^{2}$$のAlフォイルに電着して作製した。標的は比放射能が高いために、標的サイズを0.8mm$$phi$$、厚さ0.45mg/cm$$^{2}$$にし、放射能強度を1.4MBqに押さえた。標的の総量は2$$mu$$gである。標的自身の放射能のために、高計数率下での$$gamma$$線測定となるが、本実験の成功により、$$simmu$$gしか入手できない標的や、比放射能の高い標的に対しても、インビーム$$gamma$$線分光を行えることを実証した。

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