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右近 誠一*; 石田 克義*; 高野 一彦*; 古郡 永喜*; 草野 譲一*
フジクラ技報, 3(115), p.26 - 30, 2008/12
一般的に原子力関連の施設の放射線環境下で使用されるケーブルは放射線によるケーブル被覆材料の劣化が起こり、被覆材料の欠落による絶縁効果をはじめとするケーブル保護機能の低下や難燃性の低下による火災時の延焼等の恐れがある。そのため放射線環境に晒されるケーブルは、定期的に交換し機能を維持・管理する必要がある。著者ら開発グループは、日本原子力研究開発機構殿と共同研究契約を締結して原子力関連施設で用いるケーブルの長寿命化の検討を行った。その結果、光安定剤と紫外線吸収剤を組合せて照射後の機械特性及び難燃性を改善した耐放射線性に優れた材料を開発した。現用のノンハロゲン難燃シースは積算吸収線量0.5MGyの照射により著しい機械特性の低下が生じた。これに対して、開発した耐放射線性シースではその5倍以上の2.5MGy照射後においても自己径曲げに相当する破断伸び50%以上を維持した。さらにこのシースを被覆したケーブルは2.5MGy照射後の4倍径曲げ試験及びJIS C 3521垂直トレイ燃焼試験に合格しすべての開発目標を達成した。
草野 譲一
JAEA-Review 2008-022, 134 Pages, 2008/03
JAEA-Review-2008-022-1.pdf:46.12MBJAEA-Review-2008-022-2.pdf:40.74MB
本資料は大強度陽子加速器施設(J-PARC)の各施設で使用が予想される各種材料・機器の耐放射線特性について、主として原子力機構高崎量子応用研究所のコバルト照射施設を用いて実施した照射試験の報告集である。J-PARC加速器はビーム出力1MWと従来加速器の10倍以上のビーム強度を扱うため、必然的に発生するロスビームが引き起こす材料の放射線損傷の影響に関し、広い範囲の機器について検討を必要とされた。その使用予定材料,機器の耐放射線特性は施設稼働後の各装置の寿命・交換時期の評価、さらには保守作業における作業員の放射線被曝予測評価に極めて重要である。材料の耐放射線特性の検討では、使用目的により機械的,電気的,真空的特性などの変化状況の把握と許容限界線量が求められる。それらは放射線の種類・エネルギー,放射線の強度等の違いに大きく依存し、かつ、同一材料であっても使用目的により許容限界線量は異なる場合が多い。本資料では、試験対象材料及び機器の使用目的と
線照射試験の目的を明確にし、照射試験の結果とその評価、さらにその後の展開についてまとめた。
草野 譲一
JAEA-Review 2008-012, 104 Pages, 2008/03
JAEA-Review-2008-012.pdf:7.9MB
本資料は大強度陽子加速器施設(J-PARC)の各施設で使用が予想される各種材料・機器等の耐放射線特性について、これまでに公表されている特性試験報告を用途・材料別に分類してとりまとめたものである。J-PARC加速器はビーム出力1MWと従来加速器の10倍以上のビーム強度を扱うため、必然的に発生するロスビームが引き起こす材料の放射線損傷の影響に関し、広い範囲の機器について検討を必要とされている。その使用予定材料,機器の耐放射線特性は施設稼働後の各装置の寿命・交換時期の評価、さらには保守作業における作業員の放射線被曝予測評価に極めて重要である。本資料の作成作業はJ-PARCにおける高放射線環境に予定される機器の信頼性を調査する意味から、これまでに公表されている各種材料・機器の耐放射線特性についての収集と第一次編集を(財)放射線利用振興協会に依頼し、第二次編集をJ-PARCセンターで担当しまとめたものである。
中務 定義*; 煙崎 岳*; 草野 譲一; 増川 史洋
日本ゴム協会誌, 79(9), p.429 - 434, 2006/09
高放射線環境で使用する架橋ゴムとして、従来のEPDM等の耐放射線特性を大幅に上回る特性を示すエラストマーを得る配合を開発した。放射線環境で使用するエラストマーについて、種々のポリマーの架橋ゴムを作成し、Co-60の線を用いた照射試験を行い、線照射前後の物理特性変化を評価・検討した。多数のポリマーの線照射試験の結果を踏まえ、エラストマーの放射線曝露による特性劣化を改善するためにEPDMとIIRをブレンドし、そのポリマーに老化防止剤及び芳香族油を添加することにより、可能性に優れた架橋ゴムを得る配合を開発した。新たに開発された架橋ゴムの中で最も優れた特性を示したエラストマーは、線7MGy超の照射後も、表面のブリード,ブルームも見られず、硬さ変化が少なく、なおかつ伸び率150%を確保している。
線照射後のガス生成量と機械的特性勅使河原 誠; 草野 譲一; 森下 憲雄; 前川 藤夫; 加藤 崇; 細山 謙二*; 原 和文*; 小島 裕二*
低温工学, 41(3), p.99 - 104, 2006/03
大強度陽子加速器計画(J-PARC)の中心的実験施設として物質・生命科学実験施設と呼ばれる世界最高強度の核破砕中性子源施設が建設されている。この施設では、1MWの陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、核破砕反応によって発生した中性子のエネルギーを減速させ、遅い中性子のビームとして実験に供与する。中性子の減速に超臨界水素(温度:20K,圧力:20気圧)のモデレータを用いる。超臨界水素を供給する水素輸送ラインに断熱材としてスーパーインシュレータ(SI)を用いるが、放射線に晒され、その放射線損傷(機械的強度劣化,ガス生成量等)が問題となる。そこで、ポリイミド(PI)及びポリエステル(PET)のSIについて線照射を行い、その後のガス生成量測定,発生ガスの分析及び機械的(引張り)特性試験を実施し、評価した。機械的強度からPIのSIは、80MGy、PETのSIは7MGyまで使用できること。Q-massを用いたガス分析では、マスフローを導入することによりガスクロより簡便に分析でき、かつ、未知種のガス(例えば水)も識別できることを明らかにした。
-ray irradiation experiments of collimator key components for the 3GeV-RCS of J-PARC金正 倫計; 荻原 徳男; 増川 史洋; 竹田 修; 山本 風海; 草野 譲一
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.1309 - 1311, 2005/00
大強度陽子加速器3GeVシンクロトロンで使用するビームコリメータ用に放射線に強い機器の開発に成功した。ターボ分子ポンプは吸収線量が15MGyの線照射試験に耐え、ステッピングモータは70MGyまで耐えることを確認した。また、PEEK材を用いた電線も10MGy以上の吸収線量でも使用可能であった。一方、ヒートパイプは30kGy以上では使用できないことが明らかとなった。
菅沼 和明; 穴見 昌三*; 千代 悦司; 草野 譲一; 大内 伸夫; 山口 誠哉*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.248 - 250, 2004/08
現在建設を進めているJ-PARCリニアックのリニアック棟床開口において、ケーブル及び導波管,同軸管敷設時に施工する防火と気密の処理工法の検討を行ったので報告する。防火には耐火ブロック工法、気密には2液混合シール剤を採用することにした。供試体を用いた気密性の試験を行った結果、トンネル内の空気中放射性同位元素から算出される許容漏洩率に対し十分余裕があることがわかった。
椋木 健*; 村井 隆*; 来島 裕子*; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治
KEK Proceedings 2000-23, p.55 - 56, 2001/02
原研とKEKは大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。加速器として超伝導リニアックを第1のオプションとして検討しており、この場合の超伝導空胴と液体ヘリウムジャケットとの接合はHIP(熱間静水圧プレス法)を検討している。本報告では、上記のHIPにより継手を製作した場合の極低温冷却時熱応力について構造解析を行い、検討した結果を報告する。
椋木 健*; 大内 伸夫; 吉川 博; 長谷川 和男; 草野 譲一; 水本 元治; 加古 永治*; 斎藤 健二*; 野口 修一*
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.314 - 316, 2000/07
原研とKEKは大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。本加速器に使用される超伝導空胴は扁平形状をしており、真空負荷に対して十分な強度を要求されること、及びパルス化した電磁力により超伝導空胴は加振されるため、空胴の機械的特性が重要な検討項目となる。今回の報告では、972MHz超伝導空胴の形状と機械的特性の関係について解析・検討した。この結果、空胴壁角度を大きくする程構造的に強くなるが、電磁力デチューニングは逆に厳しい状況となり、トレードオフ的最適化が要求されること、多連セル空胴については固有振動数がビームのパルス運転周波数の50Hzの高次モードと非常に接近しており、対策が必要なことがわかった。
中島 宏; 笹本 宣雄; 坂本 幸夫; 草野 譲一; 長谷川 和男; 半田 博之*; 林 克己*; 山田 弘文*; 阿部 輝男*
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.870 - 874, 2000/03
中性子科学研究計画では、大強度陽子線形加速器の建設を計画している。この線形加速器の保守にあたっては、"Hands-on-Maintenance"が提案されている。この保守を可能にする線量及び放射能レベルを達成するための目安として、1W/mのビームロス率が採用されようとしている。しかし、この値は経験によるものであって、実験や計算によって確認されたものではない。そこで、NMTC/JAERI97及びDCHAIN-SPを用いて、このビームロス率により加速管及びその周囲に生じる放射能分布を計算した。さらに、QAD-CGGP2を用いて、加速管周囲の線量分布を計算した。その結果、1年間の運転直後の放射能レベルは、最大で数kBq/gであることから、1W/mのビームロス率で"Hands-on-Maintenance"が可能であることを明らかにした。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 水本 元治; 井上 均*; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 竹田 修*; 村井 隆*; 来島 裕子*; et al.
KEK Proceedings 99-25, p.33 - 37, 2000/02
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、大強度陽子加速器により展開される基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を進めている。その一環として原研では超伝導加速空胴の開発を進めている。平成10年度の成果として、(1)
=0.886単セル空胴の性能測定、(2)=0.5、5セル空胴のプリチューニング、(3)高圧水洗浄装置の改造、(4)=0.886,5セル空胴の試作、(5)=0.805単セルスパッタ試作空胴の性能測定を行った。ここでは、これらの空胴開発の現状について報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 市原 正弘; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.
KEK Proceedings 99-25, p.3 - 5, 2000/02
高エネルギー加速器研究機構と日本原子力研究所とが協力して推進している統合計画では、中性子散乱・原子核物理などの基礎研究と放射性廃棄物の消滅処理などの工学試験を行うための大強度陽子加速器の建設を提案している。この加速器は世界最大規模のビーム出力を持つことになりさまざまな開発課題がある。その中でも、超伝導リニアックの開発と低エネルギー加速部の高デューティ化が大電流陽子ビームを加速するうえで主要な技術課題となる。本発表では、開発の位置づけ、超伝導リニアック部の構成、日本原子力研究所の施設で進めてきた超伝導空胴開発の現状を要約するとともに、イオン源, RFQ, DTLの開発の現状を報告する。
椋木 健*; 築島 千尋*; 大内 伸夫; 千代 悦司*; 草野 譲一; 水本 元治
KEK Proceedings 99-25, p.38 - 40, 2000/02
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。この一環として原研では超伝導加速空胴の開発を進めている。本報告では、(1)超伝導空胴のローレンツ力による変形、(2)変形に伴う共振周波数の変化、(3)多重セル特有の挙動、(4)RFパルスに対する動的な応答を計算機を用いてシミュレーションし、600MHz5連空胴の増強構造案を提案するとともに、それらの電気的、機械的特性を明らかとする。
椋木 健*; 村井 隆*; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治; 斎藤 健治*
日本機械学会関東支部茨城講演会(2000)講演論文集, 2 Pages, 2000/00
原研と高エネ研は大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。本報告では、空胴形状パラメータ(壁角度、アイリス半径)を変化させて構造解析を行い、空胴形状を最適化するとともに、極低温冷却時の異材接合(Nb-SUS)部熱応力による脆性破壊について破壊力学的手法により検討した結果をまとめた。
大内 伸夫; 水本 元治; 草野 譲一; 千代 悦司; 長谷川 和男; 赤岡 伸雄*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 加古 永治*; 井上 均*; et al.
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKとの共同で進めている「大強度陽子加速器計画」では高エネルギーリニアック部で超伝導リニアックの採用を予定している。これまで単セル空胴及び5連セル空胴を製作しその性能試験を実施した結果、空胴性能の目標値16MV/mを達成している。また400MeVから600MeVの領域におけるシステム設計の結果良好なビームが得られる見通しを得た。また、パルス運転の際の空胴内電場についても新たな手法による詳細な解析を進め安定な運転が可能なことを示した。
草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 竹田 修*; 松岡 雅則*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 井上 均*; 椋木 健*; 水本 元治
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.317 - 319, 2000/00
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)との共同で建設を進めようとしている「大強度陽子加速器計画」では、陽子エネルギー200MeV~600MeVの範囲の線形加速器(リニアック)に加速効率の良い超伝導リニアックの採用を予定している。1995年から、KEKとの共同研究として開発を進めてきた超伝導加速空胴は単セル空胴では、世界最高の表面電界強度を得るなど着実な成果を挙げた。開発の第2ステップとして実機に近い多連セル空胴の試作開発を1998年から開始し、2000年春までにエネルギー領域の異なる2種類の空胴(=0.5と=0.89各5連セル空胴)の試作試験を行ったので報告する。空胴性能としては目標値(最大表面電解値で16MV/m)を達成しているが、単セル空胴性能と比較すると限界値が低く、この原因を検討している。
小原 一浩*; 草野 譲一; 井上 均*; 高石 和年*; 山田 貴之*; 大内 伸夫; 太田 智子*
第50回塑性加工連合講演会講演論文集, p.199 - 200, 1999/10
超電導キャビティにおいては、より高い加速電界を得るためにはハーフセルを設計値に近い形状に製作する必要がある。そこで本研究では、ハーフセル形状の精度向上を目的として銅及びニオブを用いたプレス加工実験と成形後のキャビティの形状評価を行い以下の知見を得た。(1)アイリス部近傍では、半径方向及び円周方向ともに引張りのひずみが生じ、赤道部では円周方向に圧縮のひずみが生じる。(2)しわ発生の原因となる円周方向の圧縮のひずみは、赤道部近傍で最大となる。(3)ニオブを用いた実験では、上型を追込んだほうがアイリス部と赤道部を結ぶ直線部において、より目的に近い形状を得ることができる。
千代 悦司*; 戸内 豊*; 金子 広志*; 高戸 浩史*; 沢田 順一*; 草野 譲一; 水本 元治
JAERI-Tech 99-020, 56 Pages, 1999/03
原研では、大強度陽子ビームを用いて基礎科学研究及び原子力工学研究を展開する中性子科学研究計画を提案している。本計画において陽子加速器は、エネルギー1.5GeV、出力8MWのビームを加速する。陽子加速器用高周波システムは、加速周波数の違いから低エネルギー加速部と高エネルギー加速部に大別される。本報告では、各加速部のRFシステムについて概念設計を行った。低エネルギー部では、1MW連続運転が可能な増幅管の検討を行い、システム構成要素の基本設計を行った。高エネルギー部では、空胴のRF励振方式や空胴チューニングエラーの影響を検討し、クライストロン1台当り四空胴を駆動するシステムでの基本設計を行った。またIOTでシステムを構築する時の考察やユーティリティーで必要とされる電源設備容量と冷却水量を見積もった。
B.Fechner*; 大内 伸夫; F.Krawczyk*; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*
JAERI-Research 99-018, 51 Pages, 1999/03
JAERI-Research-99-018.pdf:2.92MB
原研では、中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器の開発を進めており、その高エネルギー加速部用超伝導加速空胴の設計・開発を行っている。超伝導加速空胴用のRF入力カプラの設計においては、カプラ形状やその取り付け位置に応じて結合度もしくは外部Q値(Qext)を評価することが必要である。本研究では、電磁場解析コードMAFIAを用いてQextの評価を行い、測定結果と比較して計算の妥当性の検証を行った。空胴として、(粒子の速度と光速の比)=0.5単セル空胴を対象とし、軸対称カプラとビームパイプ取付型サイドカプラの両者について計算、測定を行った。計算値と測定値との一致は良好であり、本計算手法の妥当性が確認された。
金正 倫計; 野田 文章*; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.411 - 413, 1998/11
中性子科学研究計画(NSP)で提案されている中性子散乱実験では、短パルス(パルス照射幅
1
s)で、大強度(最大5MW)の中性子を生成する必要がある。線形加速器のみで短パルスで最大5MWもの大強度中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器で加速されたいくつもの短パルスビームを大強度になるまで蓄積リングが必要となる。現在、線形加速器から蓄積リングへのビーム入射方法、ビーム蓄積、及びビーム取り出しなどについての検討を進めている。この会議では、これまでの検討結果を報告する。
