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論文

Helium-3 and Helium-4 acceleration by high power laser pulses for hadron therapy

Bulanov, S. S.*; Esarey, E.*; Schroeder, C. B.*; Leemans, W.*; Bulanov, S. V.; Margarone, D.*; Korn, G.*; Haberer, T.*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 18(6), p.061302_1 - 061302_6, 2015/06

AA2015-0189.pdf:0.52MB

 被引用回数:26 パーセンタイル:86.36(Physics, Nuclear)

We show that He$$^{3}$$ ions, having almost the same penetration depth as He$$^{4}$$ with the same energy per nucleon, require less laser power to be accelerated to the required energy for the hadron therapy.

論文

Enhancement of maximum attainable ion energy in the radiation pressure acceleration regime using a guiding structure

Bulanov, S. S.*; Esarey, E.*; Schroeder, C. B.*; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Pegoraro, F.*; Leemans, W. P.*

Physical Review Letters, 114(10), p.105003_1 - 105003_5, 2015/03

AA2014-0849.pdf:0.58MB

 被引用回数:30 パーセンタイル:82.62(Physics, Multidisciplinary)

It is shown that there is a fundamental limit on the maximum attainable ion energy, which is determined by the group velocity of the laser.

論文

Small gas bubble experiment for mitigation of cavitation damage and pressure waves in short-pulse mercury spallation targets

Riemer, B. W.*; Wendel, M. W.*; Felde, D. K.*; Sangrey, R. L.*; Abdou, A.*; West, D. L.*; Shea, T. J.*; 長谷川 勝一; 粉川 広行; 直江 崇; et al.

Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.192 - 203, 2014/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:72.72(Materials Science, Multidisciplinary)

水銀ターゲットにおいて陽子線が入射して励起される圧力波と、それによって発生する容器のキャビテーション損傷に対するマイクロバブル注入の効果を調べるために、水銀ループを製作し、ロスアラモス研究所のWNR施設にて、パルス陽子線入射実験(米国中性子源の2.5MW相当)を行った。実験に先駆けて12種類の気泡発生装置の性能(半径150$$mu$$m以下の気泡半径分布と気泡含有率)を評価し、原子力機構が開発した旋回流型気泡発生装置及びオークリッジ研究所が開発したオリフィス型気泡発生装置を選定した。水銀流動条件、気泡注入条件、陽子線強度を系統的に変化させた19条件でそれぞれ100回の陽子線入射を実施し、陽子線入射に励起されるループの音響振動をレーザードップラー振動計とマイクロホンで計測すると共に、試験片の損傷を評価した。その結果、気泡含有率の増加と共に形成される損傷痕の深さが浅くなり、気泡含有率5$$times$$10$$^{-4}$$では、気泡無し時の約1/3になることを確認した。また、音響振動には損傷痕深さに対応した高周波数成分の減少が観測された。

論文

On the design of experiments to study extreme field limits

Bulanov, S. S.*; Chen, M.*; Schroeder, C. B.*; Esarey, E.*; Leemans, W. P.*; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; Zhidkov, A. G.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1507, p.825 - 830, 2012/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:92.92

We propose the experiments on the collision of intense laser pulses with energetic electron bunches and on the collision of two or more intense laser pulses for studying extreme field limits in the nonlinear interaction of electromagnetic waves. The regimes of dominant radiation reaction, which completely changes the electromagnetic wave matter interaction, will be revealed in such experiments. This will result in a new powerful source of ultra short high brightness $$gamma$$-ray pulses. A possibility of the demonstration of the electron positron pair creation from vacuum in the collision of two or more intense laser pulses is discussed.

論文

On the breaking of a plasma wave in a thermal plasma, 1; The Structure of the density singularity

Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; Pirozhkov, A. S.; 中村 龍史; Bulanov, S. S.*; Schroeder, C. B.*; Esarey, E.*; Califano, F.*; et al.

Physics of Plasmas, 19(11), p.113102_1 - 113102_14, 2012/11

 被引用回数:19 パーセンタイル:63.14(Physics, Fluids & Plasmas)

The structure of the singularity that is formed in a relativistically large amplitude plasma wave close to the wave breaking limit is found by using a simple waterbag electron distribution function. The electron density distribution in the breaking wave has a typical "peakon" form. The maximum value of the electric field in a thermal breaking plasma is obtained and compared to the cold plasma limit. The results of computer simulations for different initial electron distribution functions are in agreement with the theoretical conclusions.

論文

On the breaking of a plasma wave in a thermal plasma, 2; Electromagnetic wave interaction with the breaking plasma wave

Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; Pirozhkov, A. S.; 中村 龍史; Bulanov, S. S.*; Schroeder, C. B.*; Esarey, E.*; Califano, F.*; et al.

Physics of Plasmas, 19(11), p.113103_1 - 113103_7, 2012/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:54.62(Physics, Fluids & Plasmas)

The structure of the density singularity formed in a relativistically large amplitude plasma wave close to the wave breaking limit leads to a refraction coefficient which has a coordinate dependence with discontinuous derivatives. This results in a non-exponentially small above-barrier reflection of an electromagnetic wave interacting with the nonlinear plasma wave.

論文

Ion acceleration from thin foil and extended plasma targets by slow electromagnetic wave and related ion-ion beam instability

Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Pegoraro, F.*; Bulanov, S. S.*; Geddes, C. G. R.*; Schroeder, C. B.*; Esarey, E.*; Leemans, W. P.*

Physics of Plasmas, 19(10), p.103105_1 - 103105_10, 2012/10

 被引用回数:30 パーセンタイル:77.97(Physics, Fluids & Plasmas)

When the ions are accelerated by the radiation pressure of the laser pulse, their velocity can not exceed the laser group velocity, in the case when it is less than the speed of light in vacuum. This is demonstrated in two cases corresponding to the thin foil target irradiated by a high intensity laser light and to the hole boring by the laser pulse in the extended plasma accompanied by the collisionless shock wave formation. It is found that the beams of accelerated at the collisionless shock wave front ions are unstable against the Buneman-like and the Weibel-like instabilities which result in the ion energy spectrum broadening.

論文

Addressing the technical challenges for the construction of the ITER Central Solenoid

Libeyre, P.*; Bessette, D.*; Jewell, M.*; Jong, C.*; Lyraud, C.*; Rodriguez-Mateos, M.*; 濱田 一弥; Reiersen, W.*; Martovetsky, N.*; Rey, C.*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4201104_1 - 4201104_4, 2012/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:41.46(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER中心ソレノイド(CS)は、ブラズマ電流の誘起とプラズマの上下方向の安定性を得るために必要であり、高さ12.5m,直径4mで上下方向に6分割された構造の超伝導コイルである。CS用超伝導導体には、Nb$$_{3}$$Sn線材が使用され、13T, 40kAで運転される。CSは6万回の繰返し電磁力に耐えることが要求される。日本は導体を製作して、米国に送付し、米国では、コイル形状への加工及び超伝導コイルへの仕上げを担当する。CSを開発するための国際的な取り組みとして、コイルの試作に先立ち、ジャケット,絶縁及び構造物の開発及び機械特性試験が行われた。また、コイル試作のための、コイル形状への加工技術の開発,導体の接続技術の開発、及び高応力集中が予想される冷媒導入部の設計,モックアップの製作が行われた。これらの成果について発表する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.81(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

報告書

Performance test of lower hybrid waveguide under long/high-RF power transmission

関 正美; 小原 建治郎; 前原 直; 池田 佳隆; 今井 剛; 永島 孝; Goniche, M.*; J.Brossaud*; C.Barral*; G.Berger-By*; et al.

JAERI-Research 96-025, 55 Pages, 1996/06

JAERI-Research-96-025.pdf:2.06MB

低域混成波電流駆動(LHCD)用アンテナの定常運転のためには、アンテナの高耐電力特性と低ガス放出特性が必要である。定常LHCDアンテナ開発のために、強制冷却通路を持つ分散強化銅製のテストモジュールを原研が製作し、フランス・ガダラッシュ研究所で準定常入射試験を行った。短いコンディション期間の後、テストモジュールは200MW/m$$^{2}$$までもの高耐電力性を示した。また、450度ベーキング処理を行った後のガス放出率は、300度において~2x10$$^{-7}$$Pam$$^{3}$$/sm$$^{2}$$であった。ガス放出率は、モジュール温度に強く依存するが、一方高周波電力には依存しないことが分かった。また、高周波入射により低減される枯化特性も見られた。さらに、水冷却で温度制御しながら150MW/m$$^{2}$$の高周波を入射したところ、1800秒間にわたり一定の低ガス放出率(~10$$^{-7}$$Pam$$^{3}$$/sm$$^{2}$$)を観測し、連続入射の可能性を示した。このテストモジュールの開発・大電力試験を通じて、定常LHCDアンテナ用導波管製作の目処を得た。

論文

Outgassing measurement of the waveguide module for a steady state LHCD antenna

関 正美; 小原 建治郎; 前原 直; 池田 佳隆; 今井 剛; 永島 孝; Goniche, M.*; J.Brossaud*; C.Barral*; G.Berger-By*; et al.

Fusion Engineering and Design, 30, p.357 - 367, 1995/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:49.19(Nuclear Science & Technology)

低域混成波電流駆動(LHCD)を用いてトカマクの定常運転を可能とするためには、LHCDアンテナから大電力の高周波を連続入射することが必要である。高周波の連続入射で問題となるのは、耐電力特性とアンテナからのガス放出特性である。これらを調べるために、強制冷却通路をもつ分散強化銅製のテストモジュールを開発し、3.7GHzの準定常入射試験を行った。短いコンディション期間の後、テストモジュールは20kW/cm$$^{2}$$までもの高耐電力性を示した。また、450度ベーキング処理を行った後のガス放出率は、300度において~2$$times$$10$$^{-7}$$Pam$$^{3}$$/sm$$^{2}$$であった。ガス放出率は、高周波入射により低減されることや高周波電力依存性が無いことが分かった。さらに、水冷却で温度制御しながら15kW/cm$$^{2}$$の高周波を入射したところ、1800秒間にわたり一定の低ガス放出率(~10$$^{-7}$$Pam$$^{3}$$/sm$$^{2}$$)を観測し、連続入射の可能性を示した。このテストモジュールの開発・大電力試験を通じて、定常LHCDアンテナの工学的データベースを得た。

論文

Development of LHCD launcher for next stage tokamak

関 正美; 小原 建治郎; 前原 直; 池田 佳隆; 今井 剛; 永島 孝; Goniche, M.*; J.Brossaud*; C.Barral*; G.Berger-By*; et al.

JAERI-Conf 94-001, 0, p.110 - 115, 1994/08

次世代のLH電流駆動実験においては、準定常トカマク研究のために長パルスの高周波電力入射が必要となる。LHランチャ中に高周波を定常的にそして安定に伝送するためには、高周波によるガス放出特性を知ることが重要である。ガス放出研究を行うために、原研はフランス原子力庁と共同で四分岐導波管を用いたガス放出実験を実施し、重要な知見を得たので報告する。また、高い電流駆動効率を実現しながら、簡素化された構造を持つランチャーを開発することも重要なテーマである。実験に応じて放射スペクトルを可変できれば、さらに有利なランチャーで成り得る。これらの特性を満足する新ランチャーをモックアップを用いて開発したので報告する。

口頭

Neutron diffraction study of the damage mechanisms in ITER superconducting cables

Stoica, A. D.*; Yang, L.*; Wang, X.-L.*; Stoica, M.*; An, K.*; Skorpenske, H.*; Conaster, R.*; Rey, C.*; Reiersen, W.*; Daniel, H.*; et al.

no journal, , 

中心ソレノイド(CS)コイルは、プラズマの点火及び制御に用いられ、ITERの重要機器の一つである。CSコイル用導体は、576本のNb$$_{3}$$Sn超伝導線を288本の銅線と撚り合せた撚線を厚肉のジャケット材の中に挿入した構造である。試作したCS導体試験サンプルを用いて、スイスのローザンヌ工科大学に設置されたSULTAN試験装置で性能検証試験を実施したところ、繰り返し試験により、臨界電流性能が劣化するという現象が観測された。電磁力と熱歪による劣化に加えて試験装置の狭い磁場分布による複合的な劣化と推察されたが、これまでのところ、明確な原因は明らかとなっていない。そこで、原因調査の一環として、性能検証試験に用いた3メートル長の導体試験サンプルを用いて、米国オークリッジ国立研究所に設置された核破砕中性子源(SNS)のVULCAN中性子回折装置を用いた残留歪の測定を実施した。その結果、Nb$$_{3}$$Sn超伝導体の残留応力とSULTAN試験装置の磁場分布に相関があることが明らかとなった。

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