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矢橋 牧名*; 田中 均*; 田中 隆次*; 冨澤 宏光*; 富樫 格*; 永園 充*; 石川 哲也*; Harries, J.; 彦坂 泰正*; 菱川 明栄*; et al.
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164001_1 - 164001_19, 2013/08
被引用回数：71 パーセンタイル：95.16(Optics)The concept, design, and performance of Japan's compact FEL facilities, the SPring-8 Compact SASE Source test accelerator (SCSS) and SPring-8 Angstrom Compact free electron LAser (SACLA), and their applications are reviewed. At SCSS, intense, ultrafast FEL pulses at extreme ultraviolet (EUV) wavelengths have been utilized for investigating various multiphoton processes in atoms, molecules and clusters by means of ion and electron spectroscopy. The quantum optical effect superfluorescence has been observed with EUV excitation. A pump-probe technique combining FEL pulses with near infrared laser pulses has been realized to study the ultrafast dynamics of atoms, molecules and clusters in the sub-picosecond regime. At SACLA, deep inner-shell multiphoton ionization by intense X-ray free-electron laser pulses has been investigated. The development of seeded FEL sources for producing transversely and temporally coherent light, as well as the expected impact on advanced science are discussed.
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 山内 邦仁; 島田 勝弘; 寺門 恒久; 松川 誠; 長谷川 満*; 湊 恒明*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.9501405_1 - 9501405_5, 2012/06
被引用回数：4 パーセンタイル：29.2(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導コイルの開発において、ターン間絶縁の耐電圧特性は重要な設計パラメータである。しかし実機コイルのターン間電圧は、電源の電圧変動やコイル内の共振現象により、理想的に電圧が分布した場合に比べ局所的にターン間電圧が高くなる危険性が指摘されている。そこで電源の電圧変動を評価するためJT-60SAと同等の大型電源であるJT-60Uの電源電圧測定を実施した。また、コイル内の共振現象を把握するため、EF4ダミーパンケーキを用いた共振特性試験及び数値解析によりEFコイルの共振特性を評価した。これらの結果、実際のターン間電圧は理想的な電圧分布から大きく外れないことが確認できた。
山内 俊彦; 小林 清二*; 杉林 秀之*; 立花 俊之*; 内藤 駿弥*; 管野 善則*; 蛭田 敏仁
Japanese Journal of Applied Physics, 51(1), p.01AA02_1 - 01AA02_7, 2012/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)本研究を開始した頃、内部アンテナにより生起された27MHz高周波(RF)プラズマは、外部アンテナではRFパワーを上げていくとあるRFパワーで突然静電結合型プラズマ(CCP)から誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移が観測されるが、内部アンテナではそのような遷移が観測されず、ヒステリシス状(例えばRFパワー対電子密度)の遷移現象は起こらないと考えられていた。ところがわれわれのRFマルチターン内部アンテナによるプラズマ生成実験では、ある任意RFパワーで突然の遷移現象が実験的に観測された。そこではCCPからICPへの遷移は、パシェン則のような特異なガス圧特性を示した。またRFパワー吸収メカニズムと考えられるcollision dumping加熱により電子密度が約2桁も瞬時に上昇するとは考えずらく、その遷移物理は複雑である。それでわれわれはガス排気法を推し進めている途中で、CCPからICPに突然遷移することを初めて観測した。この遷移は排気により封入ガス圧が低下し、その結果温度上昇したため遷移が起きたと考えられた。最後に、プラズマ中で粒子を加速するRFアンテナに自発的に生じた自己バイアス、及びアンテナにかける外部バイアス実験での観測結果についても発表する予定である。
石川 正男; 近藤 貴; 大川 清文*; 藤田 恭一*; 山内 通則*; 早川 敦郎*; 西谷 健夫; 草間 義紀
Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D308_1 - 10D308_3, 2010/10
被引用回数：2 パーセンタイル：13.26(Instruments & Instrumentation)マイクロフィッションチェンバー(MFC)は、ITERにおいて核融合出力の評価を行う最も重要な計測装置の一つである。MFCの検出器は真空容器とブランケットモジュールの間に設置され、信号ケーブルは真空容器を通って上部ポートまで配線される。信号ケーブルはトカマク組立室で配線される予定であるが、ウランを使用している検出器はITERの運転を行うトカマクピットで設置される予定である。そのため、信号ケーブルの気密を保ったまま、検出器と信号ケーブルを真空容器内部で接続する必要がある。そこで、信号ケーブルと検出器の接続手法を開発し、接続部の性能試験では、信号ケーブルとしての健全性が確認され、ITERに適用できる見通しが立った。また、これまで原子炉において信号ケーブルは曲げ半径100cm程度で使用されてきたが、ITERでは真空容器内部に設置される他の機器との干渉を避けるために、10
20cmという小さい曲げ半径で配線する必要がある。そのため、ケーブルを曲げた際の健全性を調べるために、ケーブル曲げ試験を実施した。その結果、10cmの曲げ半径で曲げた場合でも、信号ケーブルの真空性能,絶縁性能に影響がないことを確認した。
中垣 圭太; 山内 俊彦; 管野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*
Japanese Journal of Applied Physics, 47(3), p.1745 - 1747, 2008/03
被引用回数：2 パーセンタイル：9.81(Physics, Applied)多数巻きアンテナをチャンバー内に取り付けたCVD装置を開発した。容量結合型プラズマ(CCP)と誘導結合型プラズマ(ICP)間に突然発生する遷移現象の研究を行った。単一の標準遷移以外に、繰返し遷移することを初めて観測した。標準遷移では、CCPモードへの遷移に対するRF吸収パワーの閾値は、Arのガス圧10100Paでほぼ一定であったが、1.58Paのところで閾値は劇的に上昇した。遷移時間は10Paで8マイクロ秒と速く、さらにガス圧の上昇とともに閉じ込めが改善し、長くなった。CCPモードからICPモードへの突然遷移のトリガーは、電子温度の上昇によると考えられる。
中垣 圭太; 山内 俊彦; 菅野 善則*; 小林 清二*
Japanese Journal of Applied Physics, 47(1), p.797 - 799, 2008/01
被引用回数：1 パーセンタイル：5.16(Physics, Applied)27.12MHzRF加熱プラズマを組み込んだCVD装置を開発し、アドバンストセラミックス、特にダイヤモンドの合成研究を開始した。本装置は、4ターンRFアンテナコイルをチャンバー内部に設置した所に特徴を有する。ここでは、世界で初めて静電結合型プラズマ(CCP)が突然ある閾値パワーを超えると誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移することを発見した。プラズマの重要な特性をダブルプローブで測定した所、Te 10eV及びne 10E11cm
で、これは分子の解離に適した特性であった。プラズマ中の不純物を分光学的に調べたが、全く何の不純物のスペクトルも観測できなかった。低パワーRF加熱プラズマでシリコン基板上に、球状ダイヤモンドを合成できた。
山内 俊彦; 小林 清二*; 伊藤 伸一*; 山崎 和彦; 亀井 康孝*; 管野 善則*
環境科学会誌, 19(6), p.507 - 515, 2006/11
Gaussian03を用いた密度汎関数法(B3LYP)計算を行い、ダイオキシン類の特性及び脱塩素化について明らかにした。まず、2個のベンゼン環の面構造は、Co-PCBでは2面が結合軸を中心に37.8度でねじれ、それ以外のPCBでは90度でねじれている。一方、ダイオキシンTCDD及びTCDFで構造最適化すると、2つのベンゼン環は同一平面構造である。また、ダイオキシンの赤外吸収光によるC-Clのストレッチ振動数778cm
等を決定した。次に、C-Clの結合性軌道エネルギー曲線から求めた結合エネルギーは4.15.5eVである。また、塩素原子エネルギーとダイオキシンラジカルエネルギーの和とダイオキシンエネルギーとの差から求めた結合解離エネルギーは3.83.9eVである。それゆえ零点エネルギーは0.381.65eVである。また、結合解離エネルギーは、塩素原子の個数に反比例している。最後に、ほかの脱塩素化のモデルとして水素原子の塩素への接近反応を試行したところ、水素原子による塩素原子引き抜きによる脱塩素化反応が見られた。脱塩素化(引き抜き反応及び光解離)の反応時間は、2240fsである。
中村 博雄; 竹村 守雄*; 山内 通則*; Fischer, U.*; 井田 瑞穂*; 森 清治*; 西谷 健夫; Simakov, S.*; 杉本 昌義
Fusion Engineering and Design, 75-79, p.1169 - 1172, 2005/11
被引用回数：6 パーセンタイル：40.47(Nuclear Science & Technology)国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合材料照射用の中性子源である。IFMIFの液体リチウムターゲットでは、ターゲットアセンブリが中性子照射により放射化する。特に、背面壁の放射化損耗腐食生成物は、Liループに分布するため、装置保守作業時の近接性に影響を与えることが予想される。本論文では、ACT-4コードを用いて、放射化腐食生成物の機器への分布付着に伴う近接性について評価した。背面壁材料は316ステンレス鋼、損耗腐食面積は100平方cm、ループ内表面積は33平方m、損耗腐食速度は1年あたり1ミクロンとし、核データはIEAF-2001を使用し、1年間運転後の放射化レベルを評価した。その結果、1時間あたり10microSvを、近接性の基準値とすれば、放射化腐食性生成物のループへの付着を1%程度に低減すれば、1週間後に8cmまでの近接作業が可能であり、1か月後には、直接手で触れる保守作業が可能であることを示した。
山内 通則*; 竹村 守雄*; 中村 博雄; Fischer, U.*; 井田 瑞穂*; 森 清治*; 佐藤 聡; 西谷 健夫; Simakov, S. P.*; 杉本 昌義
Fusion Science and Technology, 47(4), p.1008 - 1011, 2005/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)IFMIFリチウムループ中では、強力な中性子に照射されたターゲット背壁の放射化と腐食により大量の放射性腐食生成物が発生する。原研で開発された放射化計算コードACT-4, FENDLに基づく核融合炉用放射化断面積ライブラリー及び加速器用放射化断面積ライブラリーIEAF-2001を用いてその量を計算した。その結果、リチウム中の放射性腐食生成物は反応生成物Be-7に比べて非常に少ないことがわかったが、あいにくループの内壁に対する沈着挙動等リチウム中での腐食生成物の化学的特性データがほとんどない。そこで、1年間の運転によりリチウム中に発生した放射性腐食生成物の100%沈着を想定してリチウム配管周りの空間線量率を評価したところ、配管表面での作業のためには1年ほど冷却を待たないと許容線量率以下にならないことがわかった。したがって、保守作業のためには、放射性腐食生成物についても効率の良いリチウム浄化装置が必要である。
中村 博雄; 井田 瑞穂*; 松廣 健二郎; Fischer, U.*; 林 巧; 森 清治*; 中村 博文; 西谷 健夫; 清水 克祐*; Simakov, S.*; et al.
JAERI-Review 2005-005, 40 Pages, 2005/03
JAERI-Review-2005-005.pdf:3.52MB
国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合炉材料の開発のために、十分な照射体積(500cm
)を有し照射量200dpaまで照射可能な強力中性子束(2MW/m
)を発生可能な加速器型中性子源である。このような中性子を発生させるために、最大エネルギー40MeV,最大電流250mAの重水素ビームを、最大流速20m/sの液体リチウム流ターゲットに入射させる。ターゲット系では、7Be,トリチウムや放射化腐食生成物等が発生する。また、背面壁は、年間50dpaの中性子照射下で使用する必要がある。本報告では、平成16年度の原研におけるターゲット系の活動主要なトピックスとして、ターゲットアセンブリの熱・熱応力解析、放射化腐食性生物によるリチウムループ近接性の影響評価,トリチウムインベントリと透過量評価を取りまとめた。
須藤 俊幸; 清水 義雄; 中村 博文; 野尻 一郎; 槇 彰; 山内 孝道
JNC TN8410 99-003, 69 Pages, 1998/11
東海再処理施設の安全性確認の一環として、昭和40年代に設計された東海再処理施設の初期の施設の臨界安全及び遮蔽設計で用いられた基本データについて、最新の知見を基に妥当性を確認した。臨界安全設計では、設計に用いた機器の寸法、U,Puの質量、濃度等に関する臨界値並びに制限値が妥当であることを確認した。遮蔽設計では、設計に用いた「遮蔽厚-許容線源強度グラフ」では一部必要な遮蔽厚を過小評価するおそれのある箇所が見られたが、評価の条件を安全側に設定していることにより、必要な遮蔽厚が確保されていることを確認した。ただし、小型試験設備では、取扱う放射能量を制限する必要が生じた。また、臨界安全に関してはU,Puの移動に係る運転管理状況の妥当性についても確認を行った。その結果、溶液処理系のバッチ処理の移動では、誤って移動を行ったときに臨界のおそれのある移動経路でのU,Pu濃度確認の信頼性を強化する措置を行うこととした。これ以外の移動経路では、単一の故障あるいは誤操作によって臨界安全上問題となる移動は実施されないことを確認した。
小山 智造; 柴田 淳広; 佐野 雄一; 大森 栄一; 鈴木 弘; 加藤 良幸; 北谷 文人; 小杉 一正; 須藤 俊幸; 菊地 直樹; et al.
日本原子力学会誌, 40(10), p.740 - 766, 1998/00
被引用回数：1 パーセンタイル：15.03(Nuclear Science & Technology)アスファルト固化処理施設の火災爆発事故について、科技庁の事故調査委員会及びフォローアップ委員会に報告してきた内容を紹介する。火災原因は現在も検討を続けており完全に究明できた状況ではないが、エクストルーダ内での物理的発熱と、ハイドロパーオキサイドやパーオキサイドを経由した空気中の酸素を取り込んでの酸化反応等による化学的発熱の可能性が高いと考えられる。爆発原因は加熱されたドラムから発生した可燃性混合ガスが、換気系フィルタの閉塞により滞留し、槽類換気系の逆流空気により酸素濃度が上昇し爆発範囲内の予混合気体を生成し、自然発火したドラムにより着火したものと考えられる。事故による放射性物質放出量は
核種で14GBq、
核種で6
10-4910-3GBq、これらによる公衆の預託実効線量当量は最大で110-3210-2mSvと評価した。
星屋 泰二; 江南 和幸*; 山内 清*
Shape Memory Materials and Hydrides (Trans. of Materials Research Soc. Jpn., Vol. 18B), 0, p.1013 - 1016, 1994/00
高温作動型TiPd系形状記憶合金の高温変態特性及び高温変形挙動を明らかにするため、高温電気抵抗測定及び高温引張試験を実施した。その結果、TiPd系合金のマルテンサイト変態開始温度は、第3元素としてCrあるいはFeを添加することによって、800Kから室温まで任意に調整可能であること、また、擬弾性特性を利用すれば、2%までの形状回復歪が利用できることを明らかにした。TiPd系合金は、高い変態温度を有することから、高温用機能材料として有用であるとともに、放射線環境下における耐照射材料として使用できる可能性がある。さらに、原子力分野における同合金の様々の適用例(高温作動型のパイプ継手、フランジ、さらには熱交換器用の止栓プラグ)に関する設計例についても報告する。
星屋 泰二; 後藤 一郎; 近江 正男; 安藤 弘栄; 江南 和幸*; 山内 清*
Shape Memory Materials and Hydrides (Trans. of Materials Research Soc. Jpn., Vol. 18B), 0, p.1025 - 1028, 1994/00
TiPd系形状記憶合金は、Fe,Cr,Vなど第三元素を添加することによって、変態開始温度を800Kから室温まで任意に調整できることから、高温作動型の実用形状記憶合金として期待されている。本報告では、TiPd系形状記憶合金の変形挙動に及ぼす中性子照射効果を解明することを目的とした。JMTRにおいて、TiPd系合金の中性子照射実験後、照射後高温引張試験を実施した。その結果、TiPd-3Cr,TiPd-4Cr合金では、中性子照射によるMs温度及びAs温度変化は小さいこと、さらに、照射したTiNi合金の場合と同様の照射誘起擬弾性を呈することを見出した。また、照射後のヤング率に関する温度依存性から、TiPd系合金のマルテンサイト変態に及ぼす照射の影響は小さく、同合金特有の損傷回復の大きさと関連することを明らかにした。
=3 disruption by electron cyclotron heating in the JFT-2M tokamak星野 克道; 森 雅博; 山本 巧; 玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; et al.
Physical Review Letters, 69(15), p.2208 - 2211, 1992/10
被引用回数：71 パーセンタイル：90.02(Physics, Multidisciplinary)JFT-2Mトカマクでパワー70~80kWの電子サイクロトロン加熱により、安全係数q=3で出現するMHDディスラプションが抑制・回避されることが見出された。抑制は、電子サイクロトロン共鳴層がq=2位置付近の幅1cm程度の領域にあるときにのみ起きることが特徴である。観測されたこの狭い抑制領域は、磁気島の加熱が抑制に効くことを示唆している。さらに、この領域の加熱は、密度限界で起きるディスラプションの抑制にも有効であることが見出された。
関 泰; 高津 英幸; 飯田 浩正; 真木 紘一*; 小川 益郎; 野口 宏; 村田 幹生; 小澤 義弘*; 伊東 新一*; 岡崎 隆司*; et al.
JAERI-M 91-126, 511 Pages, 1991/08
核融合実験炉としての基本的構成が類似しているFER/ITERを対象に、安全性の解析と評価を行った。安全性の検討の仕方としては、まず、安全設計の考え方を明確にし、次に、運転状態、すなわち、通常運転時、分解修理時、事故時に分けて、解析・評価した。特に、通常運転時においては、トリチウム及び放射化生成物量の評価を、分解修理においてはトリチウム放出量の評価を、事故時においては冷却水喪失事故・真空破断事故・電源喪失事故の事故シナリオの検討を、それぞれ行った。また、安全に関する法規・基準を付加し、全体として、核融合実験炉の安全性を一通り概観できるようにした。
山内 俊彦; 中垣 圭太*; 管野 善則*; 小林 清二*; 三枝 幹雄*; 竹本 亮*; 山下 直飛人*; 川嶋 友紘*
no journal, ,
アドバンストセラミックスの中でダイヤモンド合成に関しては、高温・高圧や低圧気相合成が、核融合用特殊窓や表面保護用コーティングの有用性から注目されている。この低圧気相合成にはCVD法とイオンビーム・スパッタリング蒸着の2つの流れがあり、ここでは興味深いCVD法(27MHzRFプラズマ)を採用し装置の開発を始めた。このCVD法による合成研究は複雑でまだ理論的に解明されてない点もあり、興味深い。さらにレーザーをターゲット表面のクラスター,分子及び原子等に照射し活性化させることにより合成を制御できると考えられている。実験をサポートする理論的計算としては、結晶の外側をすべて水素原子で終端しGaussian03で計算実験を行う近似法がある。最近は東京大学生産技術研究所で開発されたPHASEコードを使うことにより結晶のダイレクト解析が可能となり、計算精度は向上した。今回は大学との共同研究で進めてきたICPアンテナ内挿型CVDプラズマ発生装置で生成するプラズマの特性や生成膜などに関して述べる。
山内 俊彦; 中垣 圭太; 菅野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*
no journal, ,
前回の学会では、原子力機構で開始したハイブリッド型CVD装置及び初期実験プラズマについて述べた。そこではRFパワーは100W以下と低かったが、ナノスケールダイヤモンド粒子の生成などに関して報告した。今回は同様の実験装置において、アンテナコイルに直列にコンデンサー(100pF)を加えるなどの改良により、約1kWまで高出力化した。それにより興味あるプラズマ現象のCCPモードからICPモードへの急激な遷移現象を発見した。これまで外部アンテナコイルにおいては、あるRF加熱パワー閾値で電子密度の急激な上昇は観測されていた。しかし、内部アンテナコイルではそのような遷移は生じていず、内部と外部アンテナでは、対照的なプラズマ挙動をするものと考えられていた。またその遷移に関する考察として、電子密度の上昇によるRF吸収パワーの増加を、原因の1つとして挙げている。しかし、これは結果と考えられ、まだわからない部分が多い。これは急激な遷移現象であり、反射パワー,吸収パワー,放射損失パワー等に現れている。また電子密度・温度はプラズマ閉じ込めの改善により急激に上昇したと考えられる。
山内 俊彦; 中垣 圭太; 管野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*
no journal, ,
複数巻きRFアンテナコイルをチャンバー内部に取り付けたCVD装置を開発し、容量結合型プラズマ(CCP)と誘導結合型プラズマ(ICP)間の突然生ずる遷移現象解明の研究を行った。まず、この遷移は3種類存在することがわかった。一つ目は、通常の遷移(われわれが最初に内部アンテナで発見、standard transition)、次は、CCPとICPを同時に伴う混合遷移(mixed transition)、そして最後は自己変調繰り返し遷移(self-repeated tramsition)である。それらの遷移のRFパワー及びガス圧に関する境界条件を実験的に見つけるとともに、物理的な遷移現象解明に一歩近づけることができた。
山内 俊彦; 中垣 圭太; 管野 善則*; 小林 清二*; 竹本 亮*
no journal, ,
自己発生型(Passive)内部パルスICPプラズマの発生研究では位相整合をはずしておくと、遷移パワー閾値付近で急にICPパルスが自発的に発生した。このパルスはICPであり、パルス間はCCPである。それがある一定の周期で繰返し起こすことに成功した。これはプラズマが意図的に残したある反射パワーを自分で自動的にゼロに変化させ、self-consistentに内部パルスを発生させている。われわれは、これと比較するため外部パルスICP(Active)パルス回路を製作した。このパルスICPは、膜生成に重要なラジカルの発生・制御に効果的といわれている。それゆえ今回は、上述のパルスICPプラズマと膜特性について発表する予定である。
