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論文

Evaluation and modelling report of Task 9A based on comparisons and analyses of predictive modelling results for the REPRO WPDE experiments; Task 9 of SKB Task Force GWFTS - Increasing the realism in solute transport modelling based on the field experiments REPRO and LTDE-SD

Soler, J. M.*; Neretnieks, I.*; Moreno, L.*; Liu, L.*; Meng, S.*; Svensson, U.*; Trinchero, P.*; Iraola, A.*; Ebrahimi, H.*; Molinero, J.*; et al.

SKB R-17-10, 153 Pages, 2019/01

SKBタスクフォースは、亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関する国際フォーラムである。WPDE試験はフィンランドのオンカロ地下施設において実施された片麻岩中のマトリクス拡散試験である。複数の非収着性及び収着性のトレーサーを含む模擬地下水が試錐孔の試験区間に沿って注入された。タスク9Aは、WPDE試験で得られたトレーサー破過曲線に対する予測モデリングを行うことを目的とした。複数のチームが本タスクに参加し、異なるモデル化手法を用いた予測解析を行った。この予測解析の重要な結論は、試錐孔の開口部における地下水流動に関連する分散パラメータにモデル化結果が大きく影響されることである。マトリクス拡散及び収着に関連する破過曲線のテール部に着目すると、異なるチーム間の解析結果の差異は相対的に小さい結果となった。モデル化結果は、最終的に実測された破過曲線と比較された。

論文

Conceptual uncertainties in modelling the interaction between engineered and natural barriers of nuclear waste repositories in crystalline rocks

Finsterle, S.*; Lanyon, B.*; ${AA}$kesson, M.*; Baxter, S.*; Bergstr$"o$m, M.*; Bockg${aa}$rd, N.*; Dershowitz, W.*; Dessirier, B.*; Frampton, A.*; Fransson, ${AA}$.*; et al.

Geological Society, London, Special Publications, No.482, p.261 - 283, 2019/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:31.52

放射性廃棄物地層処分の信頼性は廃棄体パッケージとその周辺のベントナイトからなる緩衝材で構成される人工バリアと母岩の多重バリアに依存している。スウェーデン核燃料・廃棄物管理会社(SKB)はベントナイトと岩盤の相互作用の理解促進のためのモデリングタスクフォースを実施した。すなわち、異なる概念化とモデリングツールを採用した11のモデリングチームを活用して、エスポ硬岩研究所で実施された原位置試験の分析のためのモデルエクササイズを実施した。このエクササイズにより、人工バリアと天然バリアの相対的な重要度や、より信頼のあるベントナイト飽和予測に向けた現象理解に必要な視点、などの異なる評価結果を導く概念的な不確実性を抽出した。

論文

Structural analyses of HV bushing for ITER heating NB system

戸張 博之; 井上 多加志; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 栗山 正明*; et al.

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.975 - 979, 2013/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.57(Nuclear Science & Technology)

日本が調達するITER NB機器の1つであるHVブッシングは、コバールをロウ付け接合したセラミックリングとFRPリングからなる2重絶縁管を、5段積み重ねた多芯絶縁フィードスルーである。0.6MPaの絶縁ガス領域と真空の隔壁となるHVブッシングでは、差圧によって生じる圧力荷重や地震荷重並びに自重をFRPリングで支持することが求められる。また、セラミックロウ付け接合部が真空境界となり、ここでは外部に充填する0.6MPaの空気圧に耐える機械強度が求められる。これらの荷重に耐え、安全係数$$geq$$3.5となる設計案を構築するために、機械構造解析を実施した。FRPについては、発生するせん断力に対する機械強度を増すために繊維を直交させたガラスクロスを周方向に巻いた2次元等方性FRPリングを用いるべきことを明らかにし、またロウ付け接合部については、コバールの形状、固定方法を工夫して応力を低減した。その結果、ITERの要求を満たす構造案を構築できた。

論文

Negative-U system of carbon vacancy in 4H-SiC

Son, N. T.*; Trinh, X. T.*; L${o}$vile, L. S.*; Svensson, B. G.*; 河原 洸太朗*; 須田 淳*; 木本 恒暢*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; 牧野 高紘; et al.

Physical Review Letters, 109(18), p.187603_1 - 187603_5, 2012/11

 被引用回数:138 パーセンタイル:2.17(Physics, Multidisciplinary)

Nitrogen-doped n-type 4H-Silicon carbide (SiC) epitaxial layers were irradiated with electrons at 250 keV. Carbon vacancy (V$$_{C}$$) signals at both the h and k sites were studied using photoexitation Electron Paramagnetic Resonance (photo-EPR) and Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS). As a result, double negative charge states of V$$_{C}$$, showing its negative-U system were revealed. By the direct correlation between EPR and DLTS data, it was concluded that Z$$_{1}$$ is V$$_{C}$$ at h site and Z$$_{2}$$ is V$$_{C}$$ at k site. In addition, we concluded that EH$$_{7}$$ is a single donor level of V$$_{C}$$.

論文

1 MV vacuum insulation for the ITER neutral beam injectors

田中 政信*; Hemsworth, R. S.*; 栗山 正明*; Svensson, L.*; Boilson, D.*; 井上 多加志; 戸張 博之; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 39(6), p.1379 - 1385, 2011/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:67.92(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERのプラズマ加熱・電流駆動用中性粒子入射装置(NBI)では、1MeV, 40Aの重水素負イオンを5段の静電加速器で加速する。この加速器は真空中に設置されるため、真空中で-1MVを絶縁することが重要な課題の1つである。-1MV電位の加速器と接地電位の真空容器間での絶縁破壊を抑制するために十分な絶縁距離が必要であり、これまでの実験結果を整理して絶縁距離を900mm以上とする設計にした。また、ビーム源に電力や冷却水等を供給するための高電圧ブッシングは加速器構造に対応し5段の絶縁体で構成され、1段で-200kVを絶縁する設計となっている。この高電圧ブッシング1段分の実機サイズの試験体を製作して耐電圧試験を実施したところ、定格を上回る-203kVを5時間安定保持することができ、絶縁設計の妥当性が確認された。

論文

Results of the SINGAP neutral beam accelerator experiment at JAEA

DeEsch, H. P. L.*; Svensson, L.*; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; Fubiani, G.*

Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.669 - 675, 2009/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:32.29(Nuclear Science & Technology)

CEA Cadarache and JAEA Naka have entered into a collaboration under the ITER task agreement in order to test a SINGAP accelerator at the JAEA Megavolt Test Facility (MTF) at Naka, Japan. Whereas at the CEA testbed the acceleration current was limited to 0.1 A, at JAEA 0.5 A is available. This allows the acceleration of 15 beamlets in SINGAP to be tested and a direct comparison between SINGAP and MAMuG to be made. High-voltage conditioning in the SINGAP configuration has been quite slow, with 581 kV in vacuum achieved after 140 hours of conditioning. With 0.1 Pa of H2 gas present in the accelerator 787 kV could be achieved. SINGAP accelerates electrons to a higher energy than MAMuG. Measurements of the power intercepted on one of the electron dumps have been compared with EAMCC code calculations. Based on the experiments described here, electron production by a SINGAP accelerator scaled up to ITER size was estimated to be too high for comfort.

論文

R&D progress of the high power negative ion accelerator for the ITER NB system at JAEA

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Svensson, L.*; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.

Nuclear Fusion, 49(6), p.065008_1 - 065008_7, 2009/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:30.63(Physics, Fluids & Plasmas)

原子力機構では、多孔多段(MAMuG)加速器を用いてITERの中性粒子入射装置(NBI)に向けた加速器R&Dを進めており、エネルギー796keV,電流値0.32A(電流密度140A/m$$^{2}$$)の水素負イオン加速に成功した。この後、最初の長パルス実験として、550keV, 131mAの水素負イオンビームを用い、運転時間を0.2秒から5秒に伸ばすことに成功した。また、ITERのタスク協定の下、単孔単段(SINGAP)加速器試験を実施した結果、真空耐電圧がMAMuGより200kVも低く、多量の電子が加速されることが明らかとなり、原子力機構が開発してきたMAMuG加速方式がITER NBIの加速器に採用されることとなった。3次元ビーム軌道計算においては、電極の孔ずれによるビーム偏向法が、ビームの空間電荷反発の補正、及びビーム集束に有効であることを明らかにした。

報告書

ITER NBI用SINGAP-MAMuG加速器の性能比較試験

谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 井上 多加志; DeEsch, H.*; Svensson, L.*

JAEA-Research 2008-121, 26 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-121.pdf:5.95MB

ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)用負イオン加速器には、単孔単段型(SINGAP: Single-aperture single-gap)と多孔多段型(MAMuG: Multi-aperture multi-gap)の2方式が提案されており、前者はCEAカダラッシュ研究所、後者は原子力機構において開発が進められてきた。ITER NBI建設に向け、両者の性能を比較することを目的とした試験をITERタスクとして行うこととなり、SINGAP加速器を原子力機構のMeV級イオン源試験装置に取り付けてMAMuG加速器と同じ設備,計測システムで性能評価を行った。その結果、耐電圧性能,最大負イオンビーム電流,付随電子加速の観点からMAMuGが優れることが明らかとなり、ITER機構との協議の結果、ITER NBIにはMAMuG方式が採用されることになった。

論文

Development of 1 MeV H$$^{-}$$ accelerator at JAEA for ITER NB

谷口 正樹; DeEsch, H. P. L.*; Svensson, L.*; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 大楽 正幸; 坂本 慶司; 井上 多加志

AIP Conference Proceedings 1097, p.335 - 343, 2009/03

This paper reports the recent activities at JAEA for the development of 1 MeV H$$^{-}$$ ion accelerator toward ITER NBI. For the development of MAMuG accelerator, 320 mA H$$^{-}$$ ion beam was successfully accelerated as the highest record in the world at the MeV class energy (796 keV). This was achieved by protecting the H$$^{-}$$ ion source from the high heat load by the backstream positive ions, which was produced during the high current H$$^{-}$$ ion acceleration. The SINGAP accelerator was tested at JAEA to compare the performance of the SINGAP and the MAMuG concept. The SINGAP accelerator was installed at the MeV test facility in JAEA and the beam acceleration test was performed. The MAMuG showed better performance in voltage holding capability and electron acceleration. From the results of this test, it was determined to select the MAMuG as the baseline accelerator for ITER NBI.

論文

Results of the SINGAP neutral beam accelerator experiment at JAEA

DeEsch, H. P. L.*; Svensson, L.*; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; Fubiani, G.*

AIP Conference Proceedings 1097, p.353 - 363, 2009/03

原子力機構とCEAカダラッシュは、原子力機構の所有するMeV級イオン源試験装置を用い、共同で単孔単段(SINGAP)加速器の試験を実施した。CEAの試験設備容量は0.1Aであるのに対し、原子力機構では0.5Aまでの試験が可能である。これにより15本のH$$^{-}$$ビームレットをSINGAPに入射して加速し、原子力機構が提唱する多孔多段(MAMuG)加速器との直接比較が可能となる。SINGAPは高電圧保持のためのコンディショニングの進展が遅く、140時間を費やしても581kV, H$$_{2}$$を0.1Pa導入しても787kV保持するのがやっとであり、MAMuGと比較して200kV低い電圧しか保持できなかった。ビーム発散角については、ITER要求値である5mradを満足した。SINGAPの最大の問題点は、MAMuGよりも多量の電子を高エネルギーまで加速してしまうことであり、本試験の結果からITERでの電子加速量を見積もると高すぎてとても許容できないことを明らかにした。

論文

High energy, high current accelerator development for ITER NBI at JADA

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Svensson, L.*; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

ITER用中性粒子入射装置の1MeV負イオン加速器の候補として、原子力機構の多孔多段加速器とCEA Cadaracheの単孔単段加速器が凌ぎを削ってきた。原子力機構では、MeV級イオン源試験装置(MTF)における多段多孔加速器試験においてITER級の高パワー試験を実現した結果、逆流正イオンによる負イオン源ポートの損傷とそれに付随する負イオン電流減少が発現した。そこで負イオン源に逆流正イオン用ビームダンプを取り付けた結果、2007年に796keVで負イオン電流0.32A(電流密度140A/m$$^{2}$$)のビーム加速に成功した。ITER R&Dタスクの下、単孔単段加速器をMTFに取り付け、両加速器の直接的な比較試験を実施した。その結果、高電圧保持と低電子電流加速の利点により、多孔多段加速器がITER NBI加速器として採用されることが決定した。また、同じ多孔多段加速器であるJT-60U加速器モデルで3次元ビームを実施し、ビームレットの空間電荷反発によるビーム偏向を詳細に調べ、引出部出口の孔ずれによりそのビーム偏向を補正できることを明らかにした。

論文

Magnetic resonance studies of defects in electron-irradiated ZnO substrates

Son, N. T.*; Ivanov, I. G.*; Kuznetsov, A. Yu.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 401-402, p.507 - 510, 2007/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.45(Physics, Condensed Matter)

酸化亜鉛(ZnO)中の欠陥の挙動を解明するために、3又は6MeV電子線照射を行ったZnOの光検知磁気共鳴(ODMR)評価を行った。その結果、浅いドナー及びZu空孔に起因するシグナルに加え、スピン1/2を有する幾つかのシグナルが観測され、このうち、LU3及びLU4とラベル付けされたシグナルがキャリアの再結合中心として働くことが判明した。また、400$$^{circ}$$Cまでの熱処理後もLU3,LU4は安定に存在することも併せて明らかとなった。

論文

Recombination centers in as-grown and electron-irradiated ZnO substrates

Son, N. T.*; Ivanov, G.*; Kuznetsov, A.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.

Journal of Applied Physics, 102(9), p.093504_1 - 093504_5, 2007/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:43.44(Physics, Applied)

室温にて3MeV電子線照射したZnO中に発生する欠陥をODMR(Optical detection of magnetic resonance)を用いて調べた。その結果、キャリアの再結合中心として働くZn空孔に起因する欠陥及びその他幾つかの空孔型欠陥が観測された(LU1$$sim$$LU6センター)。また、電子線未照射のZnOに関しても併せてODMR測定を行ったところ、電子線照射ZnOで観測された欠陥のうち、Zn空孔及びその他の空孔に起因する欠陥であるLU3及びLU4センターが観測された。このことから、LU3及びLU4センターはキャリア再結合中心として働く真性欠陥であることが結論できた。

論文

The Impact of statistical models on scalings derived from multi-machine H-mode threshold experiments

McDonald, D. C.*; Meakins, A. J.*; Svensson, J.*; Kirk, A.*; Andrew, Y.*; Cordey, J. G.*; 滝塚 知典; ITPA Hモード閾値データベースワーキンググループ*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A439 - A447, 2006/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:65.6(Physics, Fluids & Plasmas)

国際閾値データベースをもとにして、通常最小二乗対数線形回帰法(OLS),変数内誤差対数線形通常回帰法及び最尤法からHモードパワー閾値の推定を行った。chi二乗解析によれば、3統計モデルはいずれもこれらのデータを完全に矛盾なく説明することはできない。この事実は、物理的及び統計的にさらに洗練されたモデルが必要なことを示唆している。ITERのパラメータにおける閾値について、最尤法では38.4MWが予測され、OLS法では31.1MWが予測される。

論文

NBI用負イオン源開発における高密度負イオンビーム長パルス生成実験

柏木 美恵子; 雨宮 亨*; 伊賀 尚*; 井上 多加志; 今井 剛; 奥村 義和; 高柳 智弘; 花田 磨砂也; 藤原 幸雄; 森下 卓俊; et al.

第12回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2001)報文集, p.37 - 40, 2001/11

核融合プラズマの燃焼,電流駆動に不可欠な中性粒子入射装置(NBI)における負イオン源では、電流の高密度化,長パルス化が重要な開発項目である。日本原子力研究所ではセシウム添加型高密度負イオン源を開発し、仏国・カダラッシュ研究所との共同実験にて負イオンビーム長パルス加速実験を行った。この目的は、ITER-NBIに要求されている高密度負イオン電流(重水素で$$>$$20mA/cm$$^{2}$$,水素負イオンで$$>$$28mA/cm$$^{2}$$)の1000秒間加速を実証することである。セシウム効果を十分に得るため、フィルター磁場を最適化し、プラズマ電極温度を一定に保つことが可能な強制冷却型プラズマ電極を用いた。その結果、高密度水素負イオン電流30mA/cm$$^{2}$$(80秒間)を得た。また水素負イオン18mA/cm$$^{2}$$、重水素負イオン12mA/cm$$^{2}$$で1000秒間の連続加速を達成した。

口頭

The Carbon vacancy in SiC

Son, N. T.*; Trinh, X. T.*; 須田 淳*; 木本 恒暢*; L${o}$vile, L. S.*; Svensson, B. G.*; Szasz, K.*; Hornos, T.*; Gali, A.*; 梅田 享英*; et al.

no journal, , 

近年、炭化ケイ素(SiC)中の炭素(C)空孔関連欠陥の電子状態などが明らかになってきた。しかし、それらのエネルギー準位や、物性への影響に関してはまだ不明な点が残っている。これまで、電子スピン共鳴(Electron Paramagnetic Resonance: EPR)やDeep Level Transient Spectroscopy(DLTS)によって、Z$$_{1/2}$$やEH$$_{6/7}$$等の一般的な深い準位にC空孔が含まれることが知られている。具体的には、EH$$_{6/7}$$は、C空孔のあるエネルギー準位(0$$mid$$+)に関係していることが明らかになったが、Z$$_{1/2}$$とC空孔の関係についてはまだわかっていない。本研究では、電子線を照射した4H-SiCに対して、EPRやDLTSを行い、Z$$_{1/2}$$とC空孔の関係について調べた。その結果、EPRによって決定されたZ$$_{1/2}$$のエネルギー準位とDLTSによるエネルギー準位は非常によい一致を示し、C空孔のある準位(2-$$mid$$0)と一致することを明らかにした。

口頭

SKB GWFTS task force; Predictive modeling of a matrix diffusion experiment in gneiss at ONKALO (Finland)

Soler, J. M.*; L$"o$fgren, M.*; Nilsson, K.*; Lanyon, G. W.*; Gylling, B.*; Vidstrand, P.*; Neretnieks, I.*; Moreno, L.*; Liu, L.*; Meng, S.*; et al.

no journal, , 

GWFTSタスクフォースは、亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化を対象とした国際フォーラムである。WPDE試験はフィンランドのオンカロ地下施設において実施された片麻岩中のマトリクス拡散試験である。複数の非収着性及び収着性の放射性トレーサーを含む模擬地下水が試錐孔の試験区間に沿って注入された。タスクフォースのタスク9Aは、WPDE試験で得られたトレーサー破過曲線に対する予測モデリングを行うことを目的とした。複数のチームが本タスクに参加し、異なるモデル化手法を用いた予測解析を行った。この予測解析の重要な結論は、試錐孔の開口部における地下水流動に関連する分散パラメータにモデル化結果が大きく影響されることである。マトリクス拡散及び収着に関連する破過曲線のテール部に着目すると、異なるチーム間の解析結果の差異は相対的に小さい結果となった。

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