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論文

Development of electrochemical hydrogen pump under vacuum condition for a compact tritium gas cycling system

加藤 岑生; 伊藤 剛士*; 須貝 宏行; 河村 繕範; 林 巧; 西 正孝; 棚瀬 正和; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*

Fusion Science and Technology, 41(3), p.859 - 862, 2002/05

原研では核融合研究の推進のために、小型トリチウムリサイクルシステムの開発を進めている。従来、原研が開発し、55.5TBq(1500Ci)の純粋なトリチウムガスを濃縮してきたガスクロマトシステムでは、分離後のキャリヤーガス中のトリチウムをモレキュラーシーブスカラムに捕集し、次いでキャリヤーガスの流れを切り替え、循環させてウランゲッターに捕集している。本システムでは、分離後のキャリヤーガス中のトリチウムのみをプロトン導電体により透過させ、直接ウランゲターに捕集するなどの改良を行い、自動化することを考えている。各種の実験で使用したトリチウム混合ガスから実験現場でトリチウムを回収し、再利用できれば、核融合研究をより効率的に進めることができる。また、小型トリチウムリサイクルシステムは、英国のRIKEN-RAKLミュオン触媒核融合研究を進めるでも非常に有用である。

論文

He accumulation effect in solid and liquid D-T mixture

河村 成肇*; 永嶺 謙忠*; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 中村 哲*; 坂元 眞一*; 岩崎 雅彦*; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; et al.

Hyperfine Interactions, 118(1-4), p.213 - 215, 1999/00

英国Rutherford Appleton Laboratory,ISIS内のRIKEN-RALミュオン施設において現在D-T反応によるミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験中である。RIKEN-RALミュオン施設でトリチウムの$$beta$$崩壊で生成したHe-3がD-Tの混合固体中に蓄積し、液体では蓄積しないことを見いだした。実際、D-T濃度比が3:7の時の液体では、ニュートロンの放出減少率はターゲットを液化した直後から変化しないが、固体では、固化直後から増加する。このことから、すべてのHe-3が固体の中に残ることを示していると考えられる。これらの実験結果について報告する。

論文

Muon catalyzed fusion and muon to $$^{3}$$He transfer in solid T$$_{2}$$ studied by X-ray and neutron detection

松崎 禎市郎*; 永嶺 謙忠*; 石田 勝彦*; 中村 哲*; 河村 成肇*; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; 橋本 雅史; 須貝 宏行; et al.

Hyperfine Interactions, 118(1-4), p.229 - 234, 1999/00

英国Rutherford Appleton Laboratory,ISIS内のRIKEN-RALミュオン施設において、現在D-T反応によるミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験中である。トリチウム取り扱いシステムを使用して、高純度トリチウムの1500Ciを用いて、実験の直前にHe-3を除いた液体及び固体におけるtt$$mu$$反応を観測した。実際tt$$mu$$反応は、dt$$mu$$反応のバックデータとしてだけでなく、tt$$mu$$反応に関連した新しい物理現象として重要である。この実験結果について報告する。

論文

Tritium gas handling system for muon catalyzed fusion research at RIKEN-RAL muon facility

松崎 禎市郎*; 永嶺 謙忠*; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; 石田 勝彦*; 中村 哲*; 渡邊 功雄*; G.H.Eaton*

Hyperfine Interactions, 119(1-4), p.361 - 363, 1999/00

英国Rutherford Appleton Laboratory,ISIS内のRIKEN-RALミュオン施設において、現在D-T反応によるミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験中である。この実験に使用しているトリチウム取り扱いシステムについて報告する。特に重水素とトリチウム混合ガス中のHe-3(トリチウムの崩壊によって生成する)の除去システム、そのほかの性能及び実際に1500Ciのトリチウムを充填し、安全取り扱い上問題なく実施できた結果について報告する。

論文

Measurement of X-rays from muon to $$alpha$$ sticking and fusion neutrons in solid/liquid D-T mixtures of high tritium concentration

石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*; 松崎 禎市郎*; 中村 哲*; 河村 成肇*; 坂元 眞一*; 岩崎 雅彦*; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; et al.

Hyperfine Interactions, 118(1-4), p.203 - 208, 1999/00

英国Rutherford Appleton Laboratory,ISIS内のRIKEN-RALミュオン施設において、現在D-T反応によるミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験中である。ここではターゲットの重水素とトリチウムの混合比を0.1,0.2,0.28,0.4,0.5,0.6と0.7に変化させ、液体、固体それぞれについて、$$mu$$CFサイクルにおけるミュオンの損失を測定するため、$$mu$$$$alpha$$ X-rayの放出確率を測定した。実験では、トリチウムの崩壊で生成するHe-3が反応に影響するため実験直前に除いて行った。14MeVの核融合ニュートロンとX-rayの測定から、ミュオンサイクル数、ミュオン損失確率、$$mu$$$$alpha$$ X-rayの放出確率を求めることができた。dt$$mu$$の損失確率は、ミュオンの損失確率からtt$$mu$$とdd$$mu$$の影響を差引いて求めた。この結果を理論的な計算値と比較した結果について報告する。

論文

High purity tritium gas supplied by JAERI for muon catalyzed fusion research at RIKEN-RAL muon facilty

加藤 岑生; 黒沢 清行; 須貝 宏行; 棚瀬 正和; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*

KEK Proceedings 99-11, p.113 - 127, 1999/00

英国のラザフォード・アップルトン研究所(RAL)のRIKEN-RAL施設においてミュオン触媒核融合実験(理化学研究所と原研の共同研究)に協力している。その実験に使用する高純度トリチウムガスを原研が供給した。トリチウムガスは、原研の材料試験炉(JMTR)で中性子照射した$$^{6}$$LiAl合金ターゲットを加熱抽出して得た。ミュオン触媒核融合実験用として、水素を除く必要性から、このトリチウムガスをクロマトグラフ法で分離精製して高純度トリチウムガスにした。また、日本から英国への高純度トリチウムガスを輸送するA型輸送容器及び実験に使用した後のトリチウムガス回収用Zr-Coゲッター容器を含む日本への輸送のためのA型輸送容器それぞれ1基を製作した。この報告では、トリチウムの製造、分離精製、Zr-Coゲッター容器を含むA型輸送要素の製作について報告する。

論文

Measurement of the K$$_{beta}$$/K$$_{alpha}$$ ratio of muon to $$alpha$$ sticking X-rays in muon catalyzed d-t fusion at RIKEN-RAL muon facility

中村 哲*; 永嶺 謙忠*; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 河村 成肇*; 坂元 眞一*; 岩崎 雅彦*; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; et al.

Hyperfine Interactions, 118(1-4), p.209 - 212, 1998/00

英国Rutherford Appleton Laboratory,ISIS内のRIKEN-RALミュオン施設において、現在D-T反応によるミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験中である。ミュオン触媒核融合では、生成する$$alpha$$粒子にミュオンが付着し、X-rayが放出される。この時に$$mu$$$$alpha$$の運動エネルギーに依存したドップラー拡がりをもったK$$_{beta}$$X-rayとK$$_{alpha}$$X-rayの放出を観測することができた。この強度比の情報はdt$$mu$$のミュオン損失確率を理論的に計算するうえで重要である。観測結果と理論計算について考察した結果を報告する。

論文

New RIKEN-RAL pulsed $$mu$$CF facility and X-ray studies on DT-$$mu$$CF

永嶺 謙忠*; 松崎 禎一郎*; 石田 勝彦*; 渡辺 功*; 中村 哲*; 角野 良典*; 川村 成肇*; 坂本 真一*; 岩崎 雅人*; 棚瀬 正和; et al.

Hyperfine Interactions, 101-102(1-4), p.521 - 538, 1996/00

1994年11月、ラザフォード・アップルトン研究所のISISに、RIKEN-RALミュオン施設として新しい超電導ミュオンチャンネルを建設した。同時に、得られるミュオンビームがシングルパルス構造で最高の瞬間強度をもち、ビーム純度が高いことなど主要な性能を充たしていることを確認した。実験場所での$$^{3}$$He除去能力をもった高純度D-Tターゲット調製システムや4Tのとじ込め磁石などを備えた、革新的な$$mu$$CF実験施設の建設により、dt$$mu$$-$$mu$$CF反応における$$mu$$$$alpha$$付着による正確なX線測定が可能になった。この報告では、ビームの特性試験、初期の$$mu$$CF実験計画、将来計画について述べている。

論文

Tritium diffusion behavior in neutron-irradiated LiAl crystal

須貝 宏行; Z.Miao*; 加藤 岑生; 工藤 博司

Fusion Technology, 21, p.818 - 820, 1992/03

中性子照射した金属間化合物$$^{6}$$LiAl結晶中のトリチウムの拡散係数Dは、699Kから886Kの範囲で、D=7.8$$times$$10$$^{-7}$$exp[-(103$$pm$$9.8)kJ/mol]cm$$^{2}$$s$$^{-1}$$となった。ここで、LiAl中のトリチウムの拡散に関する活性化エネルギーは、格子間機構に従うAl中の水素の拡散に関する活性化エネルギーより大きい。このことは、空孔機構で説明できる。すなわち、トリチウム(T$$^{-}$$)の拡散速度に、置換型欠陥(Li格子点上のAl原子)が影響を与えると解釈できる。

論文

Preparation of pure tritium for a liquid D$$_{2}$$/T$$_{2}$$ target of muon-catalyzed fusion experiments

工藤 博司; 藤江 誠; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; 須貝 宏行; 梅澤 弘一; 松崎 禎市郎*; 永嶺 謙忠*

Applied Radiation and Isotopes, 43(5), p.577 - 583, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0883-2889(92)90024-9

ミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験で必要とする高純度、高濃縮トリチウムを50TBqレベルで調製した。同位体濃縮にはガスクロマトグラフ法を、化学的精製には活性ウランによるトリチウム化物生成反応を利用するシステムを考案し、最終的には同位体純度99.9%以上、化学的純度99.7%以上の高品位トリチウムガスを得た。特に、$$mu$$CF実験の妨害となる$$^{3}$$Heおよび$$^{4}$$Heの混入は、調製直後の値として0.02%以下に抑えることができた。このトリチウムガス(300ml)をD$$_{2}$$ガスと混合(1:2)してターゲット容器に充填し、20Kで液化後$$mu$$$$^{-}$$ビームで照射した。$$mu$$CFサイクルにおける$$alpha$$-付着率として$$omega$$$$_{s}$$o=0.39$$pm$$0.14%を得た。

論文

Doubly-sealed D-T target system for $$mu$$CF experiment at UT-MSL/KEK

松崎 禎一郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*; 坂元 真一*; 鳥養 映子*; 工藤 博司; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 梅澤 弘一

Muon Catal. Fusion, 5-6, p.387 - 394, 1991/00

東大との協力研究として進めているミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験の研究成果の一つとして、高純度D-Tガスの調製およびターゲット容器への封入技術について報告する。高純度トリチウムガスはJMTRで照射した$$^{6}$$Li-Al合金ターゲツトからトリチウム製造試験装置を用いて製造し、ガスクロマトグラフ法によって99%以上に濃縮した。800Ciの高純度・高濃縮トリチウムガスを重水素ガスと混合し(T:D=1:3)した後、二重密封のターゲット容器に封入し、溶接により密封した。ミュオン照射にあたっては、この混合ガスを20Kに冷却して液化し、$$mu$$CF実験に使用した。

論文

X-ray observation of $$alpha$$-sticking phenomena in muon catalyzed fusion for a high density D-T mixture with 30% tritium concentration

永嶺 謙忠*; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 渡辺 康*; 坂元 真一*; 岩崎 雅彦*; 三宅 康博*; 西山 樟生*; 鳥養 映子*; 栗原 秀樹*; et al.

Muon Catal. Fusion, 5-6, p.289 - 295, 1991/00

トリチウム濃度30%の液体D-Tターゲットに$$mu$$$$^{-}$$パルスビームを照射し、ミューオン触媒核融合実験を行った。$$alpha$$-付着現象にともない生成する$$mu$$$$alpha$$原子から放出される特性X線(8.2keV)の直接測定に成功した。また、測定したX線のスペクトル幅(0.64$$pm$$0.22keV)は、ドップラー効果を考慮した理論に一致した。X線の強度から、実効$$alpha$$付着率として$$omega$$$$_{seff}$$=0.34$$pm$$0.13%を得た。

報告書

ベリリウム中のトリチウム挙動実験,1; 中性子照射キャプセルの製作

河村 弘; 石塚 悦男; 松本 実喜夫*; 稲田 征二; 加藤 岑生; 瀬崎 勝二; 斎藤 実

JAERI-M 89-073, 52 Pages, 1989/06

JAERI-M-89-073.pdf:1.17MB

JMTRでは一次冷却水中のトリチウム濃度が原子炉運転に伴って増加する現象が観察されており、このトリチウムの発生源の1つとして炉心構成材であるベリリウム製反射体要素が注目されている。また、核融合炉ブランケット技術開発の一環として、中性子増倍材であるベリリウムの照射試験も計画されている。そこで、我々は、ベリリウム中のトリチウム挙動を正確に把握するために、反射体要素材の製造法であり、中性子増倍材の製造法と思われるホットプレス法により製造したベリリウムを照射試料とし、その照射試料をキャプセルに入れてJMTRで中性子照射を行なった。本報告書では、中性子照射キャプセルの製作の観点から、照射試料の仕様とキャプセル形状についてまとめるとともに、キャプセルを解体する上で把握しておく必要がある試料容器内のトリチウム量評価のために行なった試料容器のパンクチャー試験結果について述べる。

論文

Radiogas-chromatographic determination of chemical and isotopic purity of tritium gas in tritium production

棚瀬 正和; 黒沢 清行; 藤江 誠; 須貝 宏行; 岡根 章五; 加藤 岑生

Fusion Technology, 14, p.1090 - 1095, 1988/09

実用的なラジオガスクロマトグラフ装置を製作した後考えうる化学的不純物や水素ガス(H$$_{2}$$,HT,T$$_{2}$$)の検量線をとり、トリチウム製造で得たトリチウムガスを検定した。水素ガスの検量線から熱伝導度検出器の精感度はH$$_{2}$$$$>$$HT$$>$$T$$_{2}$$の順であることがわかった。トリチウム製造のある過程で得られたトリチウムガスの化学的および同位体純度はそれぞれ、98.5%、95.6%であった。

論文

Production of 40 TBq tritium using neutron-irradiated $$^{6}$$Li-Al alloy

棚瀬 正和; 加藤 岑生; 黒沢 清行; 本石 章司; 岡根 章五; 須貝 宏行; 藤江 誠; 小野間 克行; 山林 尚道

Journal of Nuclear Science and Technology, 25(2), p.198 - 203, 1988/02

https://doi.org/10.3327/jnst.25.198

改良したトリチウム分離捕集試験装置で、中性子照射した$$^{6}$$Li-Al合金ターゲットから1000Ci規模の製造試験を実施した。抽出、精製、回収工程で得られたトリチウムガスは、回収率約100%、化学的純度99%以上、同位体純度約95%と以前に報告した100Ciレベルでの結果を上回った。また、この試験中、設備外へのトリチウムの移行は、全く見られず、トリチウムの安全取扱い技術面でも向上した。

論文

Continuous enrichment of hydrogen isotopes by two-dimensional gas chromatography

藤江 誠; 加藤 岑生; 棚瀬 正和

Applied Radiation and Isotopes, 38(12), p.1047 - 1050, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0883-2889(87)90068-2

大量トリチウムガスの連縮精製に2次元ガスクロマトグラフィーを提案した。

論文

A Method for estimating the tritium yield from $$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)reactions

石川 勇; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 保泉 澄; 四方 英治

Appl.Radiat.Isot., 37(5), p.443 - 444, 1986/00

https://doi.org/10.1016/0883-2889(86)90104-8

$$^{6}$$Li-Al合金を原子炉照射し、核融合炉燃料であるトリチウムの製造技術の開発の際、ターゲット処理前におけるトリチウム量の生成量評価は、工程管理上および安全上重要なことである。ここでは、ターゲット中のトリチウムの生成量を非破壊測定により求める簡便な方法として、ターゲット母材中に含まれている不純物である$$^{6}$$$$^{0}$$Coをモニターとして活用することにより照射中の熱中性子束を評価する方法を試みた。乾式法によりターゲットの一部を処理し、トリチウムを分析した結果と事前評価の結果とを比較したところ、トリチウム生成量評価の方法として十分利用できる結果が得られた。

論文

Test production of tritium 3.7TBq level from neutron-irradiated $$^{6}$$LiAl alloy targets

棚瀬 正和; 加藤 岑生; 本石 章司; 小野間 克行; 山林 尚道; 石川 勇; 永目 諭一郎; 工藤 博司; 四方 英治*

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(2), p.147 - 152, 1985/00

https://doi.org/10.3327/jnst.22.147
 被引用回数：6 パーセンタイル：70.43(Nuclear Science & Technology)

中性子照射した$$^{6}$$LiAl合金ターゲットを使用して、3.7TBq規模のトリチウムの製造試験を、トリチウム捕集試験装置(TREX)やトリチウム除去装置(TRS)などより成る試験製造装置により実施した。トリチウムはターゲットを真空下、1073Kまで加熱して、放出させ、活性化ウランゲッターで回収した。その回収率は90%以上、得られたトリチウムガスの同位対比(T/(HTT)$$times$$100)は約50%であった。また、トリチウム安全取扱いを考慮した諸施設も、十分な性能を発揮した。

論文

Enrichment of tritium by a combined gaschromatoraphy; Isotopic decomposition process

棚瀬 正和; 加藤 岑生

Int.J.Appl.Radiat.Isot., 34(4), p.687 - 691, 1983/00

https://doi.org/10.1016/0020-708X(83)90243-0

MnCl$$_{2}$$をコーティングしたアルミナによるH$$_{2}$$,HT,T$$_{2}$$のガスクロマト分離とU切削片によるHTの平衝的分解を基礎としたトリチウム濃縮法を提案した。H$$_{2}$$,HT,T$$_{2}$$の初期混合ガスを液体窒素で冷却した上記アルミナで分離後、トリチウム成分HT,T$$_{2}$$はそれぞれ捕集した。捕集したHTは放出させ、800$$^{circ}$$Cに加熱したU切削片上に導き2HT$$leftarrow$$$$rightarrow$$H$$_{2}$$+T$$_{2}$$の分解反応を生じさせた。分解で生じた成分を再びガスクロ分解した。このプロセスを数回循環して、トリチウムを濃縮した。この方法をまず、H,D混合ガスを使用した予備実験ののち、トリチウムとHの混合ガスで試み、5.0$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$atm%のトリチウムガス(トリチウムを約200MBq含む)を使ったとき、トリチウムはT$$_{2}$$として高純度かつ80%以上の回収率で濃縮された。

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