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論文

Modification of vacuum plasma sprayed tungsten coating on reduced activation ferritic/martensitic steels by friction stir processing

谷川 博康; 小沢 和巳; 森貞 好昭*; Noh, S.*; 藤井 英俊*

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.2080 - 2084, 2015/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:66.41(Nuclear Science & Technology)

核融合炉内機器のプラズマ対向壁材料として有力視されているタングステン(W)皮膜形成法として真空プラズマ溶射(VPS)法が現実的手法として期待されている。しかし、VPS-Wでは空孔率が高いことから、バルクWに比べて熱伝導率が著しく引く、強度も低くなる、といった課題を示している。そこで本研究では、VPS-W皮膜の摩擦撹拌処理(FSP)による強化を試みた。その結果、FSP処理により空孔率が低く、バルクW並の強度と熱伝導率を有する細粒Wに強化することに成功した。

論文

Determining the shear fracture properties of HIP joints of reduced-activation ferritic/martensitic steel by a torsion test

野澤 貴史; Noh, S.; 谷川 博康

Journal of Nuclear Materials, 427(1-3), p.282 - 289, 2012/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:40.95(Materials Science, Multidisciplinary)

熱間等静圧圧縮成形接合(HIP)法は低放射化フェライト/マルテンサイト鋼(RAFM)による核融合ブランケットシステムの第一壁冷却管の主要な製作技術である。本研究では、ねじり破壊過程におけるHIP接合体の界面剪断特性を決定する合理的かつ包括的方法を導出することを目的とする。ねじり過程における加工硬化による塑性変形の影響を考慮することで、より合理的かつ現実的なHIP接合界面の剪断強度を与えうる解析手法を考案した。また、ねじり破壊過程を特定した。

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:42 パーセンタイル:84.59(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

Simultaneous proton and X-ray imaging with femtosecond intense laser driven plasma source

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

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(9A), p.5853 - 5858, 2007/09

 被引用回数:16 パーセンタイル:54.59(Physics, Applied)

高強度短パルスチタンサファイヤレーザーを使って、数MeVのプロトンとkeVのX線と同時に同じ場所から発生させることが可能である。今回、X線とプロトンのソースから10mm離れたサンプルの同時投影像を測定することに成功した。この実験はとてもシンプルな実験であるが、数100fsからpsの分解能を持っている。ディテクターとして、CR39とイメージングプレートを使用した。この方法によってミクロン構造の正確な観測に応用可能である。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

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

Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00

10の$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。

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。

口頭

高強度レーザー生成MeV陽子線とX線による同時イメージング

織茂 聡; 余語 覚文; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; Li, Z.*; Ma, J.-L.; 大道 博行; 中村 衆*; et al.

no journal, , 

高強度レーザーを薄膜に照射して得られるレーザー駆動のイオン加速及びそれの利用研究を行っている。p偏光のレーザーを角度45度でCu薄膜テープターゲットに集光強度3$$times$$10$$^{18}$$Wcm$$^{-2}$$に集光した。最大2MeV以上の陽子線を発生し、そのエネルギーごとの空間広がりと伝搬特性をレンジフィルター付きのCR39を使って測定した。また陽子線とX線による同時イメージングのテストを行った。

口頭

高強度超短パルスレーザーによる高エネルギーイオン加速のオンラインエネルギー測定

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

no journal, , 

集光強度が10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$を超える高強度レーザーを薄膜ターゲットに照射すると、相対論的プラズマの生成によりX線や電子、及びMeV級のイオンが発生する。飛行時間(TOF)エネルギー分析装置を用いて、高速プロトンのオンラインエネルギー測定を行ったので報告する。実験は日本原子力研究開発機構,電力中央研究所及び韓国光州科学技術院(GIST)において行った。ここではGISTでの成果を報告する。中心波長800nm,パルス幅40-200fsの極短パルスレーザーをターゲット垂直方向に対し45$$^{circ}$$の方向からp偏光で薄膜ターゲットに照射した。集光強度は3-8$$times$$10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$であった。ターゲット裏面の垂直方向にTOF分析装置を設置し、発生プロトンのエネルギースペクトルを測定したところ、プラトー状の高エネルギー成分やエネルギーカットオフが明確に測定された。プロトン発生条件の最適化により、エネルギー620mJ, パルス幅100fsのレーザーで最大エネルギー2.4MeVのプロトンを得た。本講演では、プロトン発生のレーザーパルス幅依存性及びショットごとのオンライン計測によるプリパルス強度依存性について報告する。

口頭

ポリイミドターゲットからの高強度フェムト秒レーザー駆動高フラックスMeV級陽子線

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.

no journal, , 

50TW級高強度短パルスTi:Sapレーザーと厚さ7.5$$mu$$m, 12.5$$mu$$m, 25$$mu$$mの透明なポリイミド[(C16H6O4N2)n]ターゲットとの相互作用により、最高エネルギー4MeVの高フラックスな陽子線の発生を行った。エネルギー1.7J,パルス幅35fsのTi:Sapレーザー光をターゲット上に3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$の強度で集光した。レーザーのメインパルス近傍でのメインパルスとバックグラウンドのコントラスト比は4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーから得られた陽子線へのエネルギー変換効率は$$sim$$3%に達した。この変換効率の値は、同レベルのレーザー($$sim$$数J級)を用い、ナノメートルの厚さの超薄膜ターゲットを用いて行った他の研究結果を超える値である。本報告では、超短パルスレーザのコントラスト比,ターゲットの厚さ,レーザーフォーカス条件に対するレーザーから陽子線への変換効率と最大エネルギーの依存性を示し、それぞれの最大化に向けた研究の方向を議論する。

口頭

Applications of the high intensity short-pulse laser driven $$sim$$ MeV proton beam

西内 満美子; 大東 出; 池上 将弘; 森 道昭; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.*; et al.

no journal, , 

既存加速器からの陽子線と比べ、高強度短Ti:Sapレーザー駆動陽子線は以下にあげるような特徴を持つ。10$$^{13}$$個もの陽子線が、ピコ秒のパルス幅を持ち発生されるため、結果として高ピーク電流となる。また、横エミッタンスが低いが、10度ほどの広がり角を持って伝搬する。エネルギー広がりは100%である。そのほかの特徴としては、レーザー駆動プラズマからは、陽子線に伴い、電子線,X線などが、同期して得られる。このような特徴を持つレーザー駆動陽子線に対して、いろいろな分野での応用の可能性が示唆されている。われわれは、レーザー駆動陽子線を実際に応用するための実験を行ってきている。例えば、サンプルの陽子線とX線、及び陽子線と電子線の同時イメージングを得ることに成功している。また、ある分野への応用を考えた場合、レーザー駆動陽子線の特徴は、そのままではなく最適化されることが必要である。たとえば、医療や工業分野での陽子線照射装置を考えた場合、レーザー駆動陽子線の広がり角は補正されることが望ましい。このための方法は、既に幾つか提示されている。われわれの考えている一つの方法は、永久磁石を使った四重極磁場によるレーザー駆動陽子線の集光及び平行化である。

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。

口頭

Interfacial shear properties of HIP joints of reduced-activation ferritic/martensitic steel

野澤 貴史; Noh, S.; 岸本 弘立*; 谷川 博康

no journal, , 

熱間等静圧圧縮成形接合(HIP)法は低放射化フェライト/マルテンサイト鋼(RAFM)による核融合ブランケットシステムの第一壁冷却管の主要な製作技術である。本研究では、ねじり破壊過程におけるHIP接合体の界面剪断特性を決定する合理的かつ包括的方法を導出することを目的とする。ねじり過程における加工硬化による塑性変形の影響を考慮することで、より合理的かつ現実的なHIP接合界面の剪断強度を与えうる解析手法を考案した。

口頭

真空プラズマ溶射タングステン皮膜の摩擦撹拌処理による強化

谷川 博康; 小沢 和巳; 森貞 好昭*; 藤井 英俊*; Noh, S.*

no journal, , 

核融合炉内機器のプラズマ対抗壁材料として、高融点でスパッタ率の低いタングステン(W)が有力視されている。真空プラズマ溶射(VPS)法は、広範囲にかつ容易にW皮膜を形成できる手法として期待されているが、VPS-Wでは空孔率が高いことから、バルクWに比べて熱伝導率が著しく引く、強度も低くなる、といった課題を示している。本研究では、VPS-W皮膜を摩擦撹拌処理(FSP)による強化について検討を行った。その結果、空孔率が低く、バルクW並の強度と熱伝導率を有する細粒Wに強化することに成功した。

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