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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:44 パーセンタイル:83.88(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

Characterization of an intense laser-produced preformed plasma for proton generation

匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 福見 敦*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 51(1), p.442 - 446, 2007/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.87(Physics, Multidisciplinary)

原子力機構で進めている高出力レーザーを用いた電子,イオンの発生研究を中心にレーザー駆動加速器の現状をレビューする。またその現状を踏まえた今後の利用研究の展望について報告する。

報告書

原位置トレーサー試験の逆解析による核種移行特性の不確実性評価(II)

畑 明仁*; 井尻 裕二*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2003-001, 99 Pages, 2003/01

JNC-TJ8440-2003-001.pdf:2.49MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題の1つとなっている。特に、天然バリア中核種移行評価においては原位置で実施された様々な調査結果に基づきモデルやデータが設定される。しかしながら、天然バリアは本来不均質であるにもかかわらず調査数量は限られ、調査結果には多くの不確実性を伴う。したがって、天然バリア評価において、原位置調査結果から推定されるモデルやデータの不確実性を定量的に評価する手法を確立する必要がある。このような観点から、一昨年度はツール開発の一環として、核種移行解析コードLTGを対象とした逆解析コードの開発を行い、続けて昨年度はSKBのASPO HARD ROCK LABORATORY(HRL)で行われたTRUE試験結果に対し開発プログラムを適用し、逆解析の同定精度やデータ及びモデルの不確実性の定量的評価に関する検討を行った。本年度は、逆解析コードの適用実績を広げ、その信頼性を向上させるために、昨年度のSKB ASPO HRLとは異なるNAGRAのGrimsel Test Siteで行われたMI試験結果に対し、昨年と同様な手順で逆解析を行い同様の検討を行った。その結果、昨年のTRUEに対する結果と同様に、比較的容易に精度良くパラメータが同定できること、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性は、試験条件やモデルの設定条件に起因するパラメータの不確実性に比べて極めて小さいこと、モデルの良否を選択する基準として情報量基準を用いれば、もっとも同定精度の高いモデルを選択できることが明らかとなった。

報告書

原位置トレーサー試験の逆解析による核種移行特性の不確実性評価

畑 明仁*; 井尻 裕二*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2002-002, 207 Pages, 2002/01

JNC-TJ8440-2002-002.pdf:4.38MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題の1つとなっている。特に、天然バリア中核種移行評価においては原位置で実施された様々な調査結果に基づきモデルやデータが設定される。しかしながら、天然バリアは本来不均質であるにもかかわらず調査数量は限られ、調査結果には多くの不確実性を伴う。したがって、天然バリア評価において、原位置調査結果から推定されるモデルやデータの不確実性を定量的に評価する手法を確立する必要がある。このような観点から、昨年度はツール開発の一環として、核種移行解析コードLTGに対して逆解析によりパラメータが同定できるとともに、そのモデルや同定したパラメータの不確実性が定量的に評価することが可能なコードを作成した。今年度は、核種移行逆解析コードを用いて数メートルスケールの単一割れ目を対象に実施された非収着/収着性トレーサー試験データを解析し、トレーサー試験から同定可能なパラメータの同定とその不確実性を評価した。その結果、本コードを用いて精度良いパラメータ同定が比較的簡易に実施できること、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性は、試験条件やモデルの設定条件によるパラメータの不確実性に比べ小さいことが明らかとなった。また、本検討で得られたパラメータの不確実性はJNC第2次とりまとめの不確実性ケースで選択した不確実性とほぼ同等であったが、もっとも不確実性の高い結果となったマトリックス拡散寄与面積率は非保守側に大きい不確実性を示した。亀裂中の拡散を正確に把握することが、施設設計の合理化を図る上で重要と考えられる。

報告書

地質環境の不確実性評価技術の基礎研究

井尻 裕二*; 服部 弘通*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 窪田 茂*; 安達 哲也*; 山本 卓也*

JNC TJ8400 2001-010, 143 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-010.pdf:17.19MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価においては、地質環境の不確実性の影響を評価することが非常に重要な課題となっている。地質環境の不確実性には、調査試験により得られたデータに伴う不確実性と安全評価に用いる水理地質構造モデルに伴う不確実性がある。本研究では、今後サイト特性調査が進められる幌延の深地層研究所をモデルケースとしてデータ不確実性およびモデル不確実性を低減するためのサイト特性調査の合理化手法を開発するとともに、既に地上からの調査が進められている東濃の超深地層研究所をモデルケースとしてモデル不確実性を低減するためのモデル化手法を確立することを目的とする。幌延の深地層研究所を対象として実施するサイト特性調査の合理化手法の開発においては、調査の各段階における情報に基づいて概念モデルを構築し、概念モデルおよびデータの不確実性を考慮した感度解析を実施して、性能評価結果に対する感度が大きい項目(概念モデルおよびパラメータ)を同定する。この結果に基づいて、概念モデルの不確実性の感度が大きい場合には概念モデルを特定する調査を行い、データの不確実性の感度が大きい場合にはそのパラメータを優先的に取得する調査試験を実施する。このように、性能評価結果に対する感度が大きい項目を優先的に次の調査試験に反映させる調査試験計画の合理化手法を開発する。今年度は基礎研究として、サイト特性調査の合理化の概念を示すとともに、深地層研究施設周辺地域の地形地質情報に基づいて予備的概念モデルを構築し、次年度以降に実施する感度解析に供するパラメータの不確実性について検討を行った。東濃の超深地層研究所を対象として実施するモデル化手法の確立においては、モデルの不確実性に関する検討事例を調査するとともに、東濃で取得されたデータをモデル化の観点から検討した。

報告書

地質環境の不確実性評価技術の基礎研究(概要版)

井尻 裕二*; 服部 弘通*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 窪田 茂*; 安達 哲也*; 山本 卓也*; 五十嵐 孝文*; 杉原 豊*

JNC TJ8400 2001-009, 41 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-009.pdf:6.69MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価においては、地質環境の不確実性の影響を評価することが非常に重要な課題となっている。地質環境の不確実性には、調査試験により得られたデータに伴う不確実性と安全評価に用いる水理地質構造モデルに伴う不確実性がある。本研究では、今後サイト特性調査が進められる幌延の深地層研究所をモデルケースとしてデータ不確実性およびモデル不確実性を低減するためのサイト特性調査の合理化手法を開発するとともに、既に地上からの調査が進められている東濃の超深地層研究所をモデルケースとしてモデル不確実性を低減するためのモデル化手法を確立することを目的とする。幌延の深地層研究所を対象として実施するサイト特性調査の合理化手法の開発においては、調査の各段階における情報に基づいて概念モデルを構築し、概念モデルおよびデータの不確実性を考慮した感度解析を実施して、性能評価結果に対する感度が大きい項目(概念モデルおよびパラメータ)を同定する。この結果に基づいて、概念モデルの不確実性の感度が大きい場合には概念モデルを特定する調査を行い、データの不確実性の感度が大きい場合にはそのパラメータを優先的に取得する調査試験を実施する。このように、性能評価結果に対する感度が大きい項目を優先的に次の調査試験に反映させる調査試験計画の合理化手法を開発する。今年度は基礎研究として、サイト特性調査の合理化の概念を示すとともに、深地層研究施設周辺地域の地形地質情報に基づいて予備的概念モデルを構築し、次年度以降に実施する感度解析に供するパラメータの不確実性について検討を行った。東濃の超深地層研究所を対象として実施するモデル化手法の確立においては、モデルの不確実性に関する検討事例を調査するとともに、東濃で取得されたデータをモデル化の観点から検討した。

報告書

水理地質構造モデル化手法及び地下水流動解析手法の不確実性評価

井尻 裕二*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 西嶌 望*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2001-007, 612 Pages, 2001/03

JNC-TJ7400-2001-007.pdf:118.17MB

None

報告書

核種移行逆解析プログラムの作成

井尻 裕二*; 安達 哲也*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2001-002, 93 Pages, 2001/02

JNC-TJ8440-2001-002.pdf:4.19MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題となっており、安全評価に用いるモデルの妥当性や原位置試験から得られるデータの信頼性を客観的に評価できるツールを開発することが急務である。本業務では、核燃料サイクル開発機構が保有している核種移行解析コードLTGを対象として、測定誤差に基づくデータの信頼性評価や最適モデルの選定が可能な確率論的手法を用いた逆解析プログラムを作成した。その結果、作成した核種移行逆解析プログラムは、データの信頼性評価や最適モデルの選定など所定の機能を満たしていることが確認された。また、簡単な核種移行問題を設定して検証解析を実施した結果、逆解析により同定されたパラメータには初期値依存性があること、パラメータの種類や組合せによっては解が不定となることなどの問題点が明らかとなった。さらに、初期値依存性の問題に対しては、初期値の設定にあたっては事前にパラメータの分布範囲を絞り込むこと、複数の経路がある場合には各経路に同じ初期値を用いないこと、初期値を上下限値と同じ値にしないことなどが有効であることが明らかとなった。

報告書

Activation cross section measurements at neutron energy from 13.3 to 14.9MeV using the FNS facility

今野 力; 池田 裕二郎; 大石 晃嗣*; 河出 清*; 山本 洋*; 前川 洋

JAERI 1329, 105 Pages, 1993/10

JAERI-1329.pdf:3.54MB

1984年以来,FNSの強力中性子源を用い、13.3から14.9MeVの中性子エネルギーに対する放射化断面積の系統的な測定が行われている。本論文は、1988年から1990年にかけて測定された放射化断面積のデータをまとめたものであり、24元素を対象とし、(n,2n),(n,n),(n,p)及び(n,$$alpha$$)反応に関し、合計89反応断面積データを含んでいる。このうち、9反応の断面積は今回初めて測定されたものである。これまで1点の測定データしかない14の反応についても、広いエネルギー範囲で精度の良いデータが得られた。実験手法及びデータ処理の方法については、前回の報告書の時とほぼ同様である。今回測定された実験値は、文献値及びJENDL-3やENDF/B-V,-VIの評価値と比較検討された。また、FNSだけの測定値を基にして、(n,2n),(n,p),(n,np)及び(n,$$alpha$$)反応のシステマティックスについても概観した。

論文

Absolute measurements of activation cross sections of $$^{27}$$Al(n,p)$$^{27}$$Mg, $$^{27}$$Al(n,$$alpha$$)$$^{24}$$Na, $$^{56}$$Fe(n,p)$$^{56}$$Mn, $$^{90}$$Zr(n,2n)$$^{89m+g}$$Zr and $$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92m}$$Nb at energy range of 13.3$$sim$$14.9MeV

池田 裕二郎; 今野 力; 大山 幸夫; 小迫 和明*; 大石 晃嗣*; 前川 洋

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(9), p.870 - 880, 1993/09

 被引用回数:22 パーセンタイル:86.82(Nuclear Science & Technology)

中性子核断面積測定の基準として重要な反応、$$^{27}$$Al(n,p)$$^{27}$$Mg,$$^{27}$$Al(n,$$alpha$$)$$^{24}$$Na,$$^{56}$$Fe(n,p)$$^{56}$$Mn,$$^{90}$$Zr(n,2n)$$^{89m+g}$$Zr及び$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92m}$$Nbの反応断面積をD-T中性子源FNSを用い13.3から14.9MeVのエネルギー範囲で絶対測定した。断面積は、各反応の放射化率と随伴$$alpha$$粒子計数法で求めた中性子発生率及び角度依存中性子スペクトル分布を考慮して決定したサンプル位置での中性子束から求めた。角度依存中性子スペクトルはモンテカルロコードMORSE-DDで計算し、その妥当性はTOF法で測定した実験値で検証した。

論文

Neutronics experiment and analysis on a tungsten slab assembly bombarded with D-T neutrons

池田 裕二郎; 大石 晃嗣*; 今野 力; 中村 知夫

Fusion Engineering and Design, 18, p.309 - 315, 1991/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:40.83(Nuclear Science & Technology)

D-T核融合装置のプラズマ対向材および遮蔽材の候補として重要なタングステンの核的特性を調べるためにFNSを用いて積分実験を行った。測定項目は(1)放射化法による各種反応率分布、(2)NE213を用いた体系内スペクトル分布、および(3)タングステン中の誘導放射能である。体系の大きさは直径32cm、厚さ25cmである。深さ25cmにおける中性子束の減衰率を他の物質である鉄、黒鉛、ベリリウムおよび普通コンクリートのそれと反応率比で比較した結果14MeV中性子に対し2.5~10倍、1MeV以上の中性子に対し4~10倍高いことが示された。また$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Auの反応率分布から高い熱中性子吸収率をタングステンが持つことが示された。一方JENDL-3を用いた解析から、5MeV以下の中性子に関し計算が20~40%の過少評価をしていることが明らかになった。これは(n,2n)あるいは非弾性散乱断面積の評価が不充分であることを示している。

報告書

Activation cross section measurements on fusion reactor structural materials at neutron energy from 13.3 to 15.0 MeV using FNS facility

池田 裕二郎; 今野 力; 大石 晃嗣*; 中村 知夫; 宮出 宏紀*; 河出 清*; 山本 洋*; 加藤 敏郎*

JAERI 1312, 112 Pages, 1988/03

JAERI-1312.pdf:2.42MB

核融合炉核設計に必要な核データの充実を計るために、FNS加速器を用いて、13.3から15.0MeVの中性子エネルギー範囲で、一連の核融合炉構成材を対象として、110の放射化断面積を統一的に測定した。データの精度、再現性及び信頼性に対し質を高めるために、データ収集、処理に十分注意を払った。更に、複数の検出器を導入し、多数のデータ収集を短い時間内で達成した。得られたデータは、既に多の実験者によって報告されたものと比較して精度において大幅の改善が示された。

報告書

核融合中性子遮蔽ベンチマーク問題

岡 芳明*; 笹本 宣雄; 森 清治*; 植木 紘太郎*; 川合 将義*; 大石 晃嗣*; 桜井 淳; 秦 和夫*; 関本 博*; 大山 幸夫; et al.

JAERI-M 87-203, 230 Pages, 1987/12

JAERI-M-87-203.pdf:4.46MB

D-T中性子源を用いた遮蔽実験にもとづいて、核融合遮蔽ベンチマーク問題集を作成した。

論文

Measured neutron parameters for phase 1 experiments at the FNS facility

前川 洋; 中村 知夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小方 厚; 津田 孝一; 大石 晃嗣*; K.G.Porges*; E.F.Bennett*; T.J.Yule*; et al.

Transactions of the American Nuclear Society, 52, p.109 - 110, 1986/00

原研/米国DOE協同研計画の第1段階実験がFNSを用いて実施された。ブランケット模擬体系はLi$$_{2}$$Oをトリチウム増殖材としたもので、FNSの第1第2ターゲット空間の壁に備えられた貫通孔に設置、回転ターゲットからのD-T中性子を利用し、実験した。実験では基礎となるRNTからの中性子源特性として、エネルギースペクトルや角度分布を測定した。次いで、Li$$_{2}$$Oのみの基準系、種々の第1壁を模擬したFW系、Beによる中性子増信効果を調べるBe系で、実験が行なわれた。最も重要な測定項目であるトリチウム生成率(TPR)はオンライン法として、$$^{6}$$LiについてはLiグラスシンチレータ、$$^{7}$$Liに対してはNE213シンチレータで、また、積分法として、Li$$_{2}$$Oペレット及びLiメタルサンプルを用いた液体シンチレーション法で測定した。放射化箔による反応率やNE213及びPRCによるスペクトルも測定した。

口頭

原子力機構J-KARENレーザーの高度化とその利用研究,4; 高強度超短パルスレーザー駆動陽子ビームの高周波電場による位相回転法

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 森 道昭; 桐山 博光; 金沢 修平; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 近藤 修司; et al.

no journal, , 

高強度超短パルスレーザー駆動のMeV級陽子線に対して、レーザーに同期した高周波電場を印加することにより、通常であれば連続的である陽子線のエネルギースペクトルを準単色化すること、及びその空間的な分布を制御することに成功した。原子力機構のJ-KARENレーザーを4$$times$$10$$^{18}$$Wcm$$^{-2}$$の強度でポリイミドターゲット上に集光し最大エネルギー2.2MeVの安定な陽子線を生成、この陽子線をレーザーに同期させた高周波電場空胴に導いた。高周波電場の伝播方向の電場の効果により陽子線のエネルギースペクトルに顕著なピークが生成され、エネルギー広がりは100%から11%(FWHM)にまで減少した。同時に動径方向の電場の効果で、陽子ビームを空間的に収束及び発散させることに成功した。モンテカルロシミュレーションによれば、空間的に収束する陽子線成分は連続的なエネルギースペクトルを持ち、発散する成分は準単色なエネルギースペクトルを持つ。このような位相回転法は、シングルショットではなく繰り返し発生する陽子線のエネルギー及び空間分布を再現性よく制御することができ、さまざまな応用分野への適用が期待される。

口頭

原子力機構J-KARENレーザーによるイオン発生実験の現状

西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.

no journal, , 

光医療バレープロジェクトにおいて開発中のレーザー駆動陽子線加速器の陽子線加速部分の研究の進捗状況を発表する。原子力機構関西光科学研究所のup-gradeされたJ-KARENレーザーを薄膜ターゲットに照射して、14MeVの最高エネルギーを持つ陽子線を確認した。up-gradeされたJ-KARENレーザーの特徴は、短パルス(45fs)、かつ極高コントラスト($$>$$10$$^{11}$$)であり、コントラストに関しては、世界最高レベルに達するものである。J-KARENレーザーを薄膜ターゲットにノーマル方向より照射することにより、陽子線の最大エネルギーの膜厚依存性(100nm-1$$mu$$m)を計測した。その結果Al2$$mu$$mを使用した場合に最高エネルギー14MeVを記録した(TOF及びCR-39による計測)。加速された陽子線の出射方向はターゲットノーマル方向であり、TNSAメカニズムによって加速されていると思われる。Al2$$mu$$mよりも薄い薄膜を使った場合の陽子線の最高エネルギーは低くなっており、レーザーパルスに先行する背景光成分によって、薄膜がblow outされていることをあらわしていると思われる。さらなる陽子線の高エネルギー加速のためには、プラズマミラー等の背景光カットの手段の導入をする必要がある。

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