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論文

Dosimetric dependence of ocular structures on eye size and shape for external radiation fields of electrons, photons, and neutrons

古田 琢哉; El Basha, D.*; Iyer, S. S. R.*; Correa Alfonso, C. M.*; Bolch, W. E.*

Journal of Radiological Protection, 39(3), p.825 - 837, 2019/09

人の眼球には多様性があるにもかかわらず、これまでの眼球に対する線量計算シミュレーションでは、ほぼ全ての研究で標準的な一つのモデルが採用されてきた。そこで、本研究では新たに開発した大きさ及び変形が可能な数値眼球モデルを利用し、モンテカルロ放射線輸送計算コードPHITSを用いて、標準的な照射場(AP, PA, RLAT, ROT等)での電子線,光子線および中性子線による眼球内組織の線量を計算した。ここでは、5種類(標準,大型,小型,近視形状型および遠視形状型)の極端な眼球モデルの計算結果の比較に基づき、組織の吸収線量への眼球の大きさや変形が与える影響を解析した。電子線では線量の集中性が高く、吸収線量は眼球表面からの組織の深さに大きく依存して変化する。このため、眼球の大きさや変形に伴い、組織全体の深さ位置が変化することによる吸収線量への顕著な影響が見られた。これに対し、光子線や中性子線では電子線に比べて線量の集中性が弱いため、眼球の大きさや変形による影響が小さいことがわかった。

論文

A Scalable and deformable stylized model of the adult human eye for radiation dose assessment

El Basha, D.*; 古田 琢哉; Iyer, S. S. R.*; Bolch, W. E.*

Physics in Medicine and Biology, 63(10), p.105017_1 - 105017_13, 2018/05

 パーセンタイル:100(Engineering, Biomedical)

眼の水晶体に対する年間線量限度の推奨値の引き下げが国際放射線防護委員会より発表されて以降、眼の詳細構造に対する線量予測システムの構築に関心が高まっている。これを受けて線量評価に用いる詳細な数値眼球モデルがいくつか開発されたが、いずれのモデルも典型的な球形・通常サイズの正常視眼球モデルであった。そこで、サイズおよび形状の変更が可能で放射線被ばく及び眼疾患の放射線治療のシミュレーションに使用できる解析関数眼球モデルを開発した。この眼球モデルを利用したシミュレーションの一例として、前方照射条件での電子および光子の放射線輸送計算を実行し、入射エネルギーを変化させた場合の眼球内詳細構造に対する線量応答を調べた。前方照射条件のため、各構造の深さ位置が重要で、眼球サイズが大きい場合や近視のために眼球が扁長変形を持つ場合は、通常サイズの正視の場合に比べて各構造が深い位置にずれるため、エネルギー応答が少し高エネルギー側にシフトする傾向があることがわかった。

論文

Super-absorbent polymer valves and colorimetric chemistries for time-sequenced discrete sampling and chloride analysis of sweat via skin-mounted soft microfluidics

Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Won, S. M.*; Bandodkar, A. J.*; 関根 由莉奈; Xue, Y.*; Koo, J.*; Harshman, S. W.*; Martin, J. A.*; Park, J. M.*; et al.

Small, 14(12), p.1703334_1 - 1703334_11, 2018/03

This paper introduces super absorbent polymer valves and colorimetric sensing reagents as enabling components of soft, skin-mounted microfluidic devices designed to capture, store and chemically analyze sweat released from eccrine glands. The valving technology enables robust means for guiding the flow of sweat from an inlet location into a collection of isolated reservoirs, in a well-defined sequence. Analysis in these reservoirs involves a color responsive indicator of chloride concentration with a formulation tailored to offer stable operation with sensitivity optimized for the relevant physiological range. Evaluations on human subjects with comparisons against ex situ analysis illustrate the practical utility of these advances.

論文

Status of proof-of-principle experiment for 400 MeV H$$^{-}$$ stripping to protons by using only lasers in the 3-GeV RCS of J-PARC

Saha, P. K.; 原田 寛之; 山根 功*; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 岡部 晃大; Liu, Y.*; 吉本 政弘; 加藤 新一; 入江 吉郎*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.866 - 870, 2017/12

The conventional H$$^{-}$$ stripping injection by using solid stripper foil has serious issues not only because of high residual radiation at injection area due to uncontrolled beam losses caused by the foil and beam interaction, but also for the short lifetime, especially in high intensity accelerators. In order to overcome those issues, we proposed an alternative method of H$$^{-}$$ stripping by using only lasers. Experimental study for a POP (proof-of-principle) demonstration of the present principle is under preparation for 400 MeV H$$^{-}$$ stripping in the 3-GeV RCS of J-PARC. The studies of laser beam itself and also the H$$^{-}$$ beam optimization studies to match with given laser pulses are in progress, where the first interaction of the H$$^{-}$$ beam and the laser is planned to perform in this fiscal year. The status and detail strategy of the present research are summarized in this work.

論文

Theoretical elucidation of space charge effects on the coupled-bunch instability at the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 入江 吉郎*; 田村 文彦; 谷 教夫; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(1), p.013G01_1 - 013G01_39, 2017/01

AA2016-0375.pdf:3.07MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:26.6(Physics, Multidisciplinary)

大強度のビームを加速すると、一般にビームは不安定になることが知られている。それは、周回中のビームと加速器の機器には電磁相互作用(ビームのインピーダンス)があるからである。ビームを不安定にならないようにするためには、ビームのインピーダンスが閾値を超えなければ良いことが分かっていて、それは、インピーダンスバジェットと呼ばれている。J-PARC 3GeVシンクロトロンは、キッカーというビームを蹴り出す装置がインピーダンスバジェットを破っていることが、建設初期の段階から明らかにされており、1MWビームの達成を阻害することが懸念されてきた。今回、ビームの構成粒子自身の電荷に由来する電磁相互作用(空間電荷効果)には、ビームを安定化させる効果があることを理論的に明らかにした。また、ビームのパラメータや加速器のパラメータを適切に選べば、J-PARC 3GeVシンクロトロンのような低エネルギーのマシーンでは、従来のインピーダンスバジェットを破ることは、1MWビームを達成する上で致命傷にはならないことを実験的にも実証した。

論文

Studies of high density baryon matter with high intensity heavy-ion beams at J-PARC

佐甲 博之; 原田 寛之; 坂口 貴男*; 中條 達也*; 江角 晋一*; 郡司 卓*; 長谷川 勝一; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; et al.

Nuclear Physics A, 956, p.850 - 853, 2016/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:26.65(Physics, Nuclear)

We are designing a large acceptance heavy-ion spectrometer at J-PARC based on a Toroidal magnet to measure hadrons, lepton pairs, and event-by-event fluctuations. We are also designing a closed geometry spectrometer to measure hypernuclei to study weak decays and magnetic moments. In this presentation, the preliminary version of the designed acceleration scheme, as well as the spectrometers and their expected performance and physics results are presented.

論文

Temporal changes of radiocesium in irrigated paddy fields and its accumulation in rice plants in Fukushima

Yang, B.*; 恩田 裕一*; 脇山 義史*; 吉村 和也; 関本 均*; Ha, Y.*

Environmental Pollution, 208(Part B), p.562 - 570, 2016/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.17(Environmental Sciences)

In this study, we investigated the temporal changes of radiocesium in soil, irrigation water, and rice plant in two adjacent rice paddies, with and without surface-soil-removal practice, in Fukushima Prefecture for over three years (2012 to 2014). Our results showed that radiocesium migrated into 24-28 cm soil layers and that the concentration and inventory of radiocesium in paddy soils generally decreased. The newly added radiocesium to paddies through irrigation water contributed only the maximum values of 0.15% and 0.75% of the total amount present in normal and decontaminated paddies, respectively, throughout the study period. The change trend of radiocesium concentration in suspended sediment in irrigation water exponentially decreased. Radiocesium accumulation in rice plant also decreased with time in both paddies. However, the transfer factor of radiocesium for rice plant in the decontaminated paddy increased compared with normal paddy.

論文

J-PARC RCSにおける入射ビームのtwiss parameterマッチング

岡部 晃大; 丸田 朋史*; 發知 英明; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 三浦 昭彦; Liu, Y.*; 金正 倫計

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.933 - 937, 2015/09

J-PARC 3GeV-RCSシンクロトロンでは、ビームハローのような極少量のビームロスでさえ加速器機器を甚大に放射化する要因となり、メンテナンス作業を困難なものにする。そのため、大強度ビームの安定的な利用運転を実現するに向けて、RCSではビームハローの抑制が大きな課題となっている。RCSではビーム入射方法として荷電変換による多重入射法を採用しており、入射ビームのtwissパラメータがRCSのオプティクスに整合していない場合、入射過程においてハローが生成される可能性が高い。ビーム損失の要因であるハローの生成を抑制するため、RCSでは入射ビームのtwissマッチング調整を行っている。マッチング調整では大強度ビームの挙動を正確に把握するため、空間電荷効果を考慮した3次元エンベロープ方程式を用いて入射点におけるビームのtwissパラメータを算出している。また、Linac-RCSビーム輸送ライン(L3BT)に設置されたワイヤスキャナモニタを用いてビームプロファイル測定を行い、算出したtwissパラメータと比較しつつ、入射ビーム調整を行っている。本発表ではJ-PARC RCSで行われている入射ビームマッチング調整の手法を紹介する。

論文

The Kicker impedance and its effect on the RCS in J-PARC

菖蒲田 義博; Saha, P. K.; 外山 毅*; 山本 昌亘; Chin, Y. H.*; 入江 吉郎*

Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.369 - 373, 2015/03

Measurements demonstrate that the kicker impedance dominates along the RCS. Based on a newly developed theory, the impedance is measured by observing the beam-induced voltages at the ends of power cable of the kicker. Toward one mega-watt goal, it is essential to take advantage of tune manipulations and the space charge damping effect. We propose the reduction scheme of the kicker impedance by attaching the resistors combined with four diodes in parallel at the ends of the kicker cables, to pursue the ultimate goal at the RCS.

論文

Towards the heavy-ion program at J-PARC

佐甲 博之; 中條 達也*; 郡司 卓*; 原田 寛之; 今井 憲一; 金田 雅司*; 金正 倫計; Liu, Y.*; 永宮 正治; 西尾 勝久; et al.

Nuclear Physics A, 931, p.1158 - 1162, 2014/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:23.42(Physics, Nuclear)

J-PARCで将来計画として重イオンプログラムが議論されている。計画の主目的はウラン等の核子当たりのエネルギー約10GeVの重イオンビームを用いた高バリオン密度におけるQCD相図の探索である。特に電子,ミュオンの研究、多重ストレンジ粒子やチャーム粒子等の希粒子の探索に重点を置く。重イオンの加速機構として、新重イオン線形加速器とブースターリングを既存の3GeV RCSシンクロトロンや30GeVメインシンクロトロンと組み合わせる設計を議論している。重イオン計画の概要と、加速機構の設計、物理の目的と実験装置の概念設計について報告する。

論文

Issues and future direction of thermal-hydraulics research and development in nuclear power reactors

Saha, P.*; Aksan, N.*; Andersen, J.*; Yan, J.*; Simoneau, J. P.*; Leung, L.*; Bertrand, F.*; 青砥 紀身; 上出 英樹

Nuclear Engineering and Design, 264, p.3 - 23, 2013/11

 被引用回数:25 パーセンタイル:4.09(Nuclear Science & Technology)

本論文は、2011年9月のNURETH-14会議でのパネル発表(原子炉熱流動研究の課題と今後の方向性)をまとめたものである。熱流動研究の進展は運転されている炉の性能向上に貢献するとともに、開発中,第4世代炉の実験,解析の分野でさらなる研究開発が進められている。計算機能力の向上に伴い、微細スケール,複合現象の解析モデルをシステムコードと組合せ、課題解決が図られている。

論文

Anisotropic two-dimensional electron gas at the LaAlO$$_{3}$$/SrTiO$$_{3}$$ (110) interface

Annadi, A.*; Zhang, Q.*; Renshaw Wang, X.*; Tuzla, N.*; Gopinadhan, K.*; L$"u$, W. M.*; Roy Barman, A.*; Liu, Z. Q.*; Srivastava, A.*; Saha, S.*; et al.

Nature Communications (Internet), 4, p.1838_1 - 1838_7, 2013/05

 被引用回数:74 パーセンタイル:3.63(Multidisciplinary Sciences)

We report the observation of unexpected conductivity at the LaAlO$$_{3}$$/SrTiO$$_{3}$$ interface prepared on (110)-oriented SrTiO$$_{3}$$, with a LaAlO$$_{3}$$-layer thickness-dependent metal-insulator transition. Density functional theory calculation reveals that electronic reconstruction, and thus conductivity, is still possible at this (110) interface by considering the energetically favourable (110) interface structure, that is, buckled TiO$$_{2}$$/LaO, in which the polarization discontinuity is still present. The conductivity was further found to be strongly anisotropic along the different crystallographic directions with potential for anisotropic superconductivity and magnetism, leading to possible new physics and applications.

論文

Atomic physics of relativistic high contrast laser-produced plasmas in experiments on Leopard laser facility at UNR

Safronova, A. S.*; Kantsyrev, V. L.*; Faenov, A. Y.; Safronova, U. I.*; Wiewior, P.*; Renard-Le Galloudec, N.*; Esaulov, A. A.*; Weller, M. E.*; Stafford, A.*; Wilcox, P.*; et al.

High Energy Density Physics, 8(2), p.190 - 195, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.68(Physics, Fluids & Plasmas)

The results of the recent experiments focused on study of X-ray radiation from multicharged plasmas irradiated by relativistic sub ps laser pulses on Leopard laser facility at UNR are presented. These shots were done under different experimental conditions related to laser pulse and contrast. In particular, the duration of the laser pulse was 350 fs or 0.8 ns and the contrast was varied. The thin laser targets made of a broad range of materials (from Teflon to iron and molybden to tungsten and gold) were utilized. Specifically, the new L-shell Fe spectral features indicating non-stationary ionization and hot electrons, K-shell Mg features with dielectronic satellites from high-Rydberg states, and the new K-shell F features with dielectronic satellites including exotic transitions from hollow ions are highlighted.

論文

ITER limiters moveable during plasma discharge and optimization of ferromagnetic inserts to minimize toroidal field ripple

伊尾木 公裕; Chuyanov, V.*; Elio, F.*; Garkusha, D.*; Gribov, Y.*; Lamzin, E.*; 森本 将明; 嶋田 道也; 杉原 正芳; 寺澤 充水; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

ITERの真空容器と容器内構造物について2つの重要な設計改善が行われた。一つはプラズマ放電中に位置調整可能なリミタの導入であり、もう一つはトロイダル磁場リップルをさらに軽減するための、強磁性体挿入物の配置最適化である。新しいリミタ設計では、プラズマがダイバータ配置になると、リミタを約8cm引っ込ませることができる。これにより、デスラプションやELMなどによる熱負荷を軽減し、また、ICRHのカップリングを改善できる可能性がある。強磁性体挿入物については、真空容器水平ポートにおけるNB用と通常のものとの配置の相違による複雑さのため、この周辺で設置していなかった。しかしながら、そのため、1%という比較的大きいリップル,約10mmの磁力線の波打があることが明確となり、強磁性体挿入物を追加することとした。

論文

Measurement of the neutron capture cross section of the $$s$$-only isotope $$^{204}$$Pb from 1 eV to 440 keV

Domingo-Pardo, C.*; Abbondanno, U.*; Aerts, G.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; Badurek, G.*; et al.

Physical Review C, 75(1), p.015806_1 - 015806_9, 2007/01

 被引用回数:27 パーセンタイル:13.21(Physics, Nuclear)

$$^{204}$$Pbの中性子捕獲断面積をCERN n_TOF施設において1eVから440keVのエネルギー範囲で測定した。100keVから440keVの領域では平均値を与えた。$$^{208}$$Pbとの比較により、全領域でのバックグラウンドが精度よく決められた。$$kT$$=30keVにおけるMaxwell平均断面積を79(3)mbと決めた。これは従来の測定値と一致した。しかしながら、$$kT$$=5keVでのわれわれの値は約35%、以前の実験値を上回った。この新しい実験値によるPb/Bi領域の$$s$$過程元素合成への影響について議論した。

論文

Resonance capture cross section of $$^{207}$$Pb

Domingo-Pardo, C.*; Abbondanno, U.*; Aerts, G.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; Badurek, G.*; et al.

Physical Review C, 74(5), p.055802_1 - 055802_6, 2006/11

 被引用回数:20 パーセンタイル:20.91(Physics, Nuclear)

欧州合同素粒子原子核研究機構CERNのn_TOF施設において、$$^{207}$$Pbの中性子捕獲断面積をパルスハイトウェイティング法で測定した。2台の$$C_{6}D_{6}$$シンチレーション検出器を最適に配置し、散乱中性子バックグラウンドを無視できるところまで低減することに成功した。3keVから320keVまでの中性子エネルギー領域において、R-matrix解析により、16個の共鳴の共鳴パラメータを決定した。低いエネルギー領域では以前のデータとよく一致したが、45keV以上では相違が見られた。この結果から、s過程が$$^{207}$$Pbの太陽系存在比の77$$pm$$8%を占めることがわかった。

論文

New measurement of neutron capture resonances in $$^{209}$$Bi

Domingo-Pardo, C.*; Abbondanno, U.*; Aerts, G.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; Badurek, G.*; et al.

Physical Review C, 74(2), p.025807_1 - 025807_10, 2006/08

 被引用回数:30 パーセンタイル:13.18(Physics, Nuclear)

$$^{209}$$Biの中性子捕獲断面積を、欧州共同素粒子原子核研究機関CERNの中性子飛行時間実験施設n_TOF施設において、パルスハイトウェイティング法で測定した。検出器を最適配置して、中性子バックグラウンドを減らすことができた。$$^{209}$$Biは宇宙での元素合成における最後の安定元素であるため、Maxwell平均中性子断面積は$$alpha$$崩壊による反応フローの元素合成循環過程を調べるうえで重要である。$$kT$$=5から8keVの間の熱エネルギー領域における捕獲反応率は現在元素計算に用いられている値より、約16%高いことがわかった。得られた断面積データは鉛ビスマス液体金属ターゲットを用いる加速器駆動核変換システムの核設計にも有用である。

論文

Neutron capture cross section of $$^{232}$$Th measured at the n_TOF facility at CERN in the unresolved resonance region up to 1 MeV

Aerts, G.*; Abbondanno, U.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; Badurek, G.*; Baumann, P.*; et al.

Physical Review C, 73(5), p.054610_1 - 054610_10, 2006/05

欧州原子核研究機関の中性子飛行時間実験施設n_TOFにおいて、1eVから1MeVの領域における$$^{232}$$Thの中性子捕獲断面積を測定した。4keVから1MeVにおいて、4%より良い精度で平均捕獲断面積を導出した。IAEAによる独立な評価値は実験値とよく一致した。

論文

Neutron capture cross section of $$^{232}$$Th measured at the n_TOF facility at CERN in the unresolved resonance region up to 1 MeV

Aerts, G.*; Abbondanno, U.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; Badurek, G.*; Baumann, P.*; et al.

Physical Review C, 73(5), p.054610_1 - 054610_10, 2006/05

 被引用回数:37 パーセンタイル:9.99(Physics, Nuclear)

CERNにおける中性子飛行時間法実験施設n_TOFにおいて、$$^{232}$$Thの中性子捕獲イールドを1eVから1MeVのエネルギー領域で測定した。4keVから1MeVの範囲で、4%より良い精度で平均捕獲断面積が得られた。IAEAによる独立して行った評価と実験値は一致した。

論文

Measurement of the resonance capture cross section of $$^{204,206}$$Pb and termination of the $$s$$-process

Domingo-Pardo, C.*; O'Brien, S.*; Abbondanno, U.*; Aerts, G.*; $'A$lvarez, H.*; Alvarez-Velarde, F.*; Andriamonje, S.*; Andrzejewski, J.*; Assimakopoulos, P.*; Audouin, L.*; et al.

AIP Conference Proceedings 819, p.288 - 292, 2006/03

CERN n_TOF施設において$$^{204}$$Pbと$$^{206}$$Pbの中性子捕獲断面積を中性子飛行時間法により測定した。$$^{204}$$Pbでは 2.5keV以下において初めて2つの強い$$s$$-wave共鳴を見いだした。$$^{206}$$Pbでは、以前の2つの測定には報告されていなかった多くの(97個)の共鳴を明らかにした。宇宙における鉛アイソトープの元素合成に関する新たな知見が得られた。

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