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山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：6 パーセンタイル：84.97(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
Xe ions on proton, deuteron, and carbon targetsSun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.
Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06
被引用回数：5 パーセンタイル：52.72(Physics, Nuclear)理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射によるXeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：8 パーセンタイル：56.2(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; 田村 文彦; 谷 教夫; 山本 昌亘; 渡辺 泰広; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 21(2), p.024203_1 - 024203_20, 2018/02
被引用回数：10 パーセンタイル：65.56(Physics, Nuclear)The transverse impedance of the extraction kicker magnets in the 3-GeV RCS of J-PARC is a strong beam instability source and it is one of the significant issue to realize 1 MW beam power as practical measures are yet to be implemented to reduce the impedance. In the present research realistic simulation by updating the simulation code to cope with all time dependent machine parameters were performed in order to study the detail of beam instability nature and to determine realistic parameters for beam instability mitigation. The simulation results were well reproduced by the measurements, and as a consequence an acceleration to 1 MW beam power has also been successfully demonstrated. To further increase of the RCS beam power up to 1.5 MW, beam instability issues and corresponding measures have also been studied.
發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 加藤 新一; 金正 倫計; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 20(6), p.060402_1 - 060402_25, 2017/06
被引用回数：25 パーセンタイル：88.02(Physics, Nuclear)RCSは、1MWのビーム出力を目指す世界最高クラスの大強度陽子加速器である。こうした加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化がビーム出力を制限する最大の要因となる。ビーム損失の原因(誤差磁場、空間電荷効果、像電荷効果等)は多様で、複数の効果が絡み合った複雑な機構でビーム損失が生じるため、その解決を果たすには、高度なビームの運動学的研究が必要となる。RCSでは、実際のビーム試験と共に、計算機上での数値シミュレーションを精力的に行ってきた。実験と計算の一致は良好で、観測されたビーム損失の発生機構の解明、また、その解決策を議論するうえで、数値シミュレーションが重大な役割を果たしている。ハードウェア系の改良と共に、こうしたビーム試験と数値シミュレーションを反復的に行うアプローチにより、RCSでは、10
という極めて少ないビーム損失で1MW相当のビーム加速を達成したところである。本論文では、RCSのビーム増強過程で顕在化したビーム損失の発生機構やその低減に向けた取り組みなど、大強度加速器におけるビーム物理に関する話題を中心に、RCSビームコミッショニングにおけるここ数年の成果を時系列的に紹介する。
国枝 賢; 岩本 修; 岩本 信之; 湊 太志; 岡本 力; 佐藤 達彦; 中島 宏; 岩元 洋介; 岩元 大樹; 北谷 文人; et al.
JAEA-Conf 2016-004, p.41 - 46, 2016/09
加速器を用いた種々のアプリケーションを開発・設計するための基礎データとして、中性子や陽子入射の高エネルギー核データを整備する必要がある。本研究では、光学モデルや前平衡モデル計算における最新の知見を投入してJENDL/HE-2007の見直しを行うと共に、特に医療分野で需要の高い
Liや
Be等の核種を新たに加えて、約130核種に対する200MeVまでの中性子・陽子核データライブラリJENDL-4.0/HEを完成させた。本発表においては、ライブラリの概要を説明すると共に、粒子輸送計算コードPHITSやMCNPXを用いた中性子透過計算等における積分検証結果を中心に報告する。
Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; 野村 昌弘; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; et al.
Proceedings of 7th International Particle Accelerator Conference (IPAC '16) (Internet), p.589 - 591, 2016/06
The kicker impedance in the 3-GeV RCS is a strong beam instability source, especially at high intensity, where no practical measures to reduce the impedance itself has not yet been implemented. In the present research realistic beam simulations and measurement studies are performed in order to study such beam instability and its mitigation to realize the designed 1 MW beam power. Based on systematic intensity dependence beam instability studies, realistic parameters are determined for a complete suppression of the beam instability at 1 MW. The simulation results are well reproduced in the measurements and 1 MW beam acceleration has also been successfully accomplished.
林 直樹; 原田 寛之; 堀野 光喜; 發知 英明; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; et al.
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3833 - 3835, 2014/07
J-PARC RCSの入射エネルギーの増強(181から400MeV)は、2014年初めに予定されており、これに向けて、進んでいる機器増強の状況を報告する。具体的には、水平ペイントバンプ電磁石電源の更新、増強は、2012年までに完了しており、既に通常運転に用いている。MR/MLF行きのペイントエリアを切替えること、400MeVでも、ペインティングしない調整用のビームを作ること、この2つに必須の可変偏向電磁石システム、電磁石及び電源の据付も2012年に完了した。そして、400MeVを想定したビーム試験も実施し良好な結果を得た。残る大きな増強機器は、新しいシフトバンプ電磁石電源である。現行電源と比較しスイッチングノイズの低減は、期待できるが、新たに発生したリンギングの要因解析、対策を行い製作中である。これは、2013年の長期メインテナンス期間中に据付けられる。
高柳 智弘; 林 直樹; 植野 智晶; 堀野 光喜; 富樫 智人; 金正 倫計; 渡辺 泰広; 入江 吉郎*
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.681 - 683, 2014/07
可変偏向電磁石用の電源を製作した。電源は、パルスと直流を、ビームユーザーズのためのペインティング入射とビームコミッショニングのためのセンター入射の二つのモードに対応して、パルスと直流を出力する機能を備えている。パルス電源は、設定値に対して
0.2%の偏差を、直流電源は、0.01%以下のリプル電流が要求され、これらの性能を満足することを確認した。電源の設計と測定結果を述べる。
神谷 潤一郎; 金正 倫計; 林 直樹; 發知 英明; 荻原 徳男; 谷 教夫; 渡辺 泰広
Journal of the Vacuum Society of Japan, 57(4), p.131 - 135, 2014/04
J-PARC RCSにおいて、ビーム軌道を不安定にする要素として、入射バンプ電磁石の入口/出口でのエッジフォーカスと、加速途中のベータトロン振動数の変化が挙げられる。それらの補正のため、直線部の両端に計六台の補正用四極電磁石を設置することとした。本電磁石に設置する真空ダクトは以下のように設計検討を進めた。(1)金属製ダクトの場合、渦電流による影響を検証する。(2)(1)で問題がある場合は、発熱・ダクト内部磁場の乱れの恐れがないセラミックスダクトを採用する。(3)(2)でセラミックスダクトを採用した際、大気圧によるダクトの変位及びダクトへかかる応力に問題がないかの検証をする。本講演では上記設計検討結果及びダクトの性能について詳細を示す予定である。
林 直樹; 原田 寛之; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; 山本 風海; 山本 昌亘; et al.
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3921 - 3923, 2012/05
J-PARC RCSの入射エネルギーを181から400MeVに増強する計画は、2013年に予定されており、これに向けさまざまな準備を進めている。パルス電磁石電源の一部は、既に電流定格の大きな電源に置き換え、問題なく運転に使用している。他方、IGBTチョッパ方式からスイッチングノイズの小さいコンデンサバンク方式の新型電源の変更のため開発を行っている。追加の電磁石系は、入射エネルギー増強後もセンター入射と、ビーム行き先別にペイント領域の切り替えを可能にする。出射部の漏れ磁場追加対策は、ビーム輸送系電磁石からの影響の完全除去から始める。補正四極電磁石系は、まず入射バンプ電磁石による
関数補正のために設計製作する。リング中に2台あるプロファイルモニタは、位置の系統誤差を修正する改造を行うとともに色収差のない場所での測定のため、3台目を導入する。将来のビーム不安定性の要因となるキッカーのインピーダンス対策には、高逆耐電圧特性があり、かつ、低い順電圧でも機能するダイオード開発が必要である。それを使ったビーム試験でインピーダンス低減を示すデータを得た。
渡辺 真朗; 林 直樹; 菖蒲田 義博; 菅沼 和明; 高柳 智弘; 富樫 智人; 外山 毅*
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3629 - 3631, 2012/05
J-PARC 3GeV RCSは安定運転が要求されるが、繰り返し25ppsの24時間運転開始直後はキッカー電源のサイラトロンの不安定動作による多くのトラブルが生じた。だが、2010年10月には不具合が改善した。2011年3月11日の東日本大震災後に入出射電磁石・電源・ケーブル・バスダクトの健全性を確認した。測定・確認をした結果、特に不具合はなかった。今後RCSはビームパワー1MWを達成させる必要がある。キッカーのインピーダンスはその他のインピーダンス源のなかで一番大きい。われわれは電源に抵抗と新規開発したダイオードを接続することでインピーダンスを下げ、誘起電圧が減少することが確認できた。これにより、加速器を安定に運転することが可能となった。
高柳 智弘; 林 直樹; 富樫 智人; 植野 智晶; 渡辺 泰広; 金正 倫計
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.3403 - 3405, 2011/09
J-PARCの3-GeV RCSのバンプシステムは、リニアックの400MeVビームのアップグレードに応じて性能向上を計画している。電源容量の増強と出力電流の設定精度の向上の両方が必要になる、また、出力電流に生じるリップルの振動がビームのチューンに共鳴するオペレーティングポイントが明らかにされた。そのため、リップル電流を現在のレベルから半分以下にする必要がある。このリップル電流の問題を解決するパルス電源システムの開発が求められている。バンプシステムの性能向上と電源の開発内容について説明する。
井頭 政之*; 渡辺 幸信*; 深堀 智生; 奥村 啓介; 片倉 純一; 千葉 敏; 柴田 恵一; 山野 直樹*; 中川 庸雄; 小田野 直光*; et al.
日本原子力学会和文論文誌, 6(1), p.85 - 96, 2007/03
本技術資料は、2003
2004年度におけるシグマ委員会の活動報告をまとめたものである。当該年度に、特殊目的ファイルとして公開したJENDL-HE-2004とJENDL-PD-2004について、その概要を示した。また、その他の活動として、核燃料照射後試験の解析,核図表の作成,天体物理のための核データ評価についても述べた。
渡辺 幸信*; 深堀 智生; 小迫 和明*; 執行 信寛*; 村田 徹*; 山野 直樹*; 日野 哲士*; 真木 紘一*; 中島 宏; 小田野 直光*; et al.
AIP Conference Proceedings 769, p.326 - 331, 2005/05
JENDL高エネルギーファイル(JENDL-HE)のために行われた核データ評価について概要を報告する。JENDL-HEには132核種に対する3GeVまでの中性子及び陽子入射断面積が格納される予定である。JENDL-HEの現在の版は、ENDF-6フォーマットにより、中性子全断面積,弾性散乱断面積及び角度分布,弾性散乱外断面積,粒子(
He, 
, 
)生成断面積及び二重微分断面積,同位体生成断面積,核分裂断面積が格納されている。現在のところ、評価は実験データ及びモデル計算を用いて行われている。断面積計算には、ECIS96, OPTMAN, GNASH, JQMD, JAM等の種々のモデル計算コード及びTOTELA, FISCAL等の系統式を用いたコードを用いている。評価された断面積は、実験データ及び他の評価値と比較される。今後、提案された高エネルギー断面積データニーズにしたがって、整備を進める予定である。
柴田 恵一; 河野 俊彦*; 中川 庸雄; 岩本 修; 片倉 純一; 深堀 智生; 千葉 敏; 長谷川 明; 村田 徹*; 松延 廣幸*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(11), p.1125 - 1136, 2002/11
被引用回数：669 パーセンタイル：96.97(Nuclear Science & Technology)前版JENDL-3.2のフィードバック情報及び各種ベンチマークテストの結果をもとに、新版JENDL-3.3のための評価が行われた。JENDL-3.2での大きな問題点は新版により解決された。即ち、熱中性子炉体系での臨界性過大評価は
Uの核分裂断面積及び核分裂中性子スペクトルの改訂により解消された。また、重要な重核での不適切な2次中性子エネルギー分布は統計模型計算に置き換えられた。さらに、中重核での天然元素及び同位体評価値間の矛盾も無くなった。一方、20核種について共分散データを収納した。JENDL-3.3の信頼度は原子炉及び遮蔽に関するベンチマークテストにより検証された。ベンチマークテストの結果は、JENDL-3.3の予測精度がJENDL-3.2を上回ることを証明した。
松井 義典; 井手 広史; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 石川 和義; 阿部 新一; 井上 修一; 清水 道雄; 岩松 重美; 渡辺 直樹*; et al.
UTNL-R-0416, p.5_1 - 5_10, 2002/03
原研では他の原子炉等で照射された材料試料をさらにJMTRで照射する、いわゆる再照射技術を平成6年度から開発してきた。この再照射技術を適用して、平成11年度から軽水炉圧力容器鋼材の中性子照射脆化に対する焼鈍効果の研究のための照射がJMTRで計画された。この照射計画では再照射の機能に加え、照射途中での試料の交換が必要なため、平成11年から試料交換を可能にするためのキャプセル端栓構造の設計と試験を開始するとともに、キャプセルの設計を行った。また、その他のキャプセル製作に必要となる種々の技術についても平成12年8月までに全ての開発試験を終了した。上記再照射試験用のキャプセル(再照射キャプセル)の製作は平成13年8月に完了し、平成13年10月からJMTRにおいて1回目の照射を行い、平成14年1月に照射された試料の焼鈍を実施した。その後、1月から2月にかけて試料の一部交換を実施し、3月からは2度目の照射を開始している。本報では、再照射技術の実用例として、本照射試験に用いているキャプセルの構造及び開発試験,照射及び焼鈍作業の結果、試料交換作業等について報告する。
松井 義典; 井手 広史; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 石川 和義; 阿部 新一; 井上 修一; 清水 道雄; 岩松 重美; 渡辺 直樹*; et al.
KAERI/GP-195/2002, p.33 - 40, 2002/00
最近の軽水炉圧力容器材の照射損傷研究では中性子照射効果の焼鈍による回復効果の研究が行われており、JMTRを用いた照射試験と照射済試料の焼鈍さらに焼鈍後の照射効果の研究が計画された。このため、材料試験炉部では照射後に試料の焼鈍と交換を行い、その後、さらに再照射が可能なキャプセルを開発した。本再照射キャプセルの開発には、交換可能な内部キャプセルから延びた熱電対のシース線の接続を着脱可能にするための気密コネクタと、試料交換のためのキャプセル底部プラグに使用するメカニカルシールの技術開発が必要であった。開発・製作した再照射キャプセルによる照射試験は、照射されたキャプセルのカナルでの取扱いやホットセル内での遠隔操作による試料交換を計画通り実施でき、再照射の際の試料温度も目標範囲を満足するなど、開発目標を達成することができた。
深堀 智生; 千葉 敏; 柴田 恵一; 池田 裕二郎; 有賀 武夫; 渡辺 幸信*; 村田 徹*; 山野 直樹*; 川合 將義*
Reactor Dosimetry: Radiation Metrology and Assessment (ASTM STP 1398), p.591 - 598, 2001/00
原研核データセンターではシグマ委員会の協力の下、International Fusion Material Irradiation Facility (IFMIF)における照射損傷推定の基礎データであるJENDL PKA/KERMA Fileを整備している。同ファイルには、29元素78核種の一次反跳原子(PKA)スペクトル、KERMA因子、はじき出し断面積(DPA)を10
eVから50MeVのエネルギー範囲で格納予定である。中重核に関しては、上記物理量を評価済核データファイルから実行単一粒子放出近似(ESPEA)を用いて計算するために、処理コードシステムESPERANTが開発された。軽核に関しては、PKAスペクトルはSCINFUL/DDXやEXIFONコードを用いて、中性子核データと同時に推定された。本報告では、ESPEAによる処理法の信頼性の検証及びJENDL PKA/KERMA Fileの現状に関して報告する。
田中 進; 福田 光宏; 西村 浩一; 細野 雅一; 渡辺 博正; 山野 直樹*
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.840 - 844, 2000/03
IRACコードシステムを、TIARA施設での各種放射線環境で生成する放射性核種と放射能を計算できるように改訂した。本コードシステムは、150MeV以下の中性子、陽子、重陽子及び
He, 500MeV以下の
C, 
N, 
O, 
Ne及び
Arを入射粒子として、3次元多重層体系における核種の生成・消滅計算が可能である。システムには、放射化断面積、崩壊・光子放出データ及び原子質量等の物理データファイルが用意されている。入力データは、入射粒子、ターゲット、照射・冷却時間、及び計算・出力条件である。NeイオンをCoターゲットに入射させた場合に生成する放射能の計算値と測定値の比較を行った。
