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小林 愛音*; 外山 毅*; 中村 剛*; 菖蒲田 義博; 石井 恒次*; 冨澤 正人*; 竹内 保直*; 佐藤 洋一*
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.19 - 23, 2023/01
J-PARCのメインリングでは、デバンチ工程でビームの縦方向の不安定性による密度変調が発生する。これは電子雲の発生につながり、これが横方向のビーム不安定性を引き起こす。この原因として特に、数百MHzに及ぶ縦方向のインピーダンスが関係しているとされ、個々の装置の低インピーダンス化対策が進められている。今年新たに設置された渦電流式セプタムマグネットは、シミュレーションの結果、インピーダンスが大きいことが判明した。現在、テーパーを設置する空間的余裕がない場所にも適用できるよう、SiCを搭載したフランジによるインピーダンスの低減を検討している。本報告では、まず実機で使用するSiCの特性の測定結果を示す。その後、その結果を入力にしたインピーダンスのシミュレーション結果とワイヤー法による測定結果を比較する。最後に、インピーダンスの測定結果を入力にしてビームへの影響について評価する。
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。
辻 明宏*; Zhang, S.*; 橋本 匡史*; 岡野 成威*; 菖蒲 敬久; 望月 正人*
材料, 65(9), p.665 - 671, 2016/09
本研究では、放射光を用いたin-situ計測技術を用い、SM490Aの溶接金属部における溶接時の過渡的な応力挙動や冷却時の相変態に起因した応力変化を実験的に評価した。その結果、接金属部の冷却過程におけるオーステナイト
フェライト変態中の各相に加わる応力の変化挙動をそれぞれ独立して評価し、オーステナイトフェライト変態中にはオーステナイト相に引張応力が、フェライト相に圧縮応力が加わることを確認した。また、相変態開始直後と終了直前には体積比の小さいフェライト相とオーステナイト相にそれぞれ応力集中が生じ、高い引張応力が生じていることを明らかにした。
Kim, S.-W.; 菖蒲 敬久; 大塚 智史; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 大沼 正人*
Materials Transactions, 50(4), p.917 - 921, 2009/04
9Cr-ODS鋼における酸化物分散粒子のサイズ及び密度分布は、優れた組織安定性,高温強度特性及び耐照射特性を維持する最も重要な組織因子である。しかしながら、高温固化過程における酸化物粒子の挙動についてはまだ十分に研究されていない。そこで、本研究では、ナノサイズ酸化物粒子の生成・変化を評価することを目的とし、さまざまな条件で熱処理した9Cr-ODS鋼原料粉末を用いてXRD及びSAXS測定法により評価した。その結果、ナノサイズ酸化物粒子は800
Cから960Cの温度領域で生成され、温度と時間の上昇とともに成長していることが世界で初めて実験的に見いだされた。
Kim, S.-W.; 菖蒲 敬久; 大塚 智史; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 大沼 正人*
Materials Transactions, 50(4), p.917 - 921, 2009/04
被引用回数：26 パーセンタイル：74.92(Materials Science, Multidisciplinary)Nanometer size oxide particles in 9Cr-ODS steel are dispersed finely and densely in a matrix by the hot-solidification process. The size and density distribution of dispersed oxide particles is recognized as one of the main issues for ensuring good microstructural stability and high temperature strength in a high temperature (
700 C) and neutron irradiation (250 dpa) environment. This study evaluated the correlation between nano-size oxide particles and the heat treatment temperature and time in order to characterize the mechanism of formation and the behavior during growth and coalescence of these particles in 9Cr-ODS steel raw powder. XRD and SAXS measurements were made using high-energy synchrotron radiation X-rays in SPring-8. This is the first report of the oxide complex particles (Y
TiO
and YTiO
) being formed from 800 to 960 C, and they were observed to grow and coalesce on increasing both heat-treatment temperature and time.
乙坂 重嘉; 天野 光; 田中 孝幸; 外川 織彦; 乗木 新一郎*; 蒲 正人*; 皆川 昌幸*
no journal, ,
日本海深海域における粒子状親生物元素の循環を明らかにするため、1999年代後半から2000年代前半にかけて日本海の3海域(北東部,北西部,南東部)で実施したセジメントトラップ実験で得た沈降粒子と、2海域(北東部,南東部)での現場濾過実験で得た懸濁粒子中の有機態放射性炭素(C-14)同位体比分析を行い、その時空間変化から、親生物元素の粒子化や海水中での粒子の輸送過程について解析した。水深1km層における沈降粒子中のC-14同位体比には、その変動範囲に大きな海域差が見られなかった。深層(海底の500m上)で得られた沈降粒子中のC-14同位体比は、日本海南東部では水深1km層における値と比べて大きな差が見られなかったが、その一方で北東部及び北西部では、上層に比べて有意に小さかった。これらの結果から、日本海北部では、南部に比べて時空間的に大きな粒子状有機物の循環・蓄積機構が働いているか、有機物の供給源・供給過程が南北で大きく異なることが示唆された。
Kim, S.-W.; 大塚 智史; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 浅山 泰; 菖蒲 敬久; 大沼 正人*
no journal, ,
9Cr-ODS鋼におけるナノメートルサイズの酸化物粒子の生成機構を解明するため、メカニカルアロイング処理粉末に対して熱間固化過程を模擬した熱処理を施し、SPring-8の高輝度X線を用いた回折測定と小角散乱測定を行って酸化物粒子の生成挙動を評価した。
Zhang, S.; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; 橋本 匡史*; 辻 明宏*; 岡野 成威*; 望月 正人*
no journal, ,
構造材料の強度や安全性に非常に影響を与えることが知られている溶接残留応力を制御するためには、残留応力が形成される溶接過程における温度履歴と組織,構造、そして応力を明らかにし、それをシミュレーションと対比する等の評価が必要不可欠である。本研究は、単色放射光X線回折を利用した、溶接過程における応力,固相変態などの結晶状態をその場測定し、冶金学的に溶接金属の応力及び固相変態挙動を明確にすることを目的とする。われわれはビード溶接の二方向応力が測定できるTIG溶接システムを開発し、二次元検出器システムと組合せて、スポット溶接直後連続冷却過程、フェライト相の格子定数、及び応力の時間変化を0.1秒の高時間分解能で取得することに成功した。
Zhang, S.; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; 橋本 匡史*; 辻 明宏*; 岡野 成威*; 望月 正人*
no journal, ,
In the structural material, it is important to decrease the residual stress of the welded joints because residual stress generated by welding promotes brittle fracture, stress corrosion cracking. Mathematical model has been used to evaluate residual stresses around welding. In the welding simulation, the physical properties can be measured by thermal simulation experiments. However, it is difficult to simulate those residual stresses, because the welding process was quite complex. In order to resolve this problem, it is necessary to clarify physical properties such as stress, strain and thermal expansions during welding process. In this study, we has been developed an in-situ stress measurement system using synchrotron radiation X-rays at BL22XU at SPring-8. Residual stresses to the transverse and longitudinal distributions in the heat affected zone (HAZ) have been investigated with a time resolution of 0.1 seconds.
徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久
no journal, ,
Neutron diffraction can collect sample-volume averaged diffraction patterns due to the excellent penetrability and the coarse beam spot, valuable for investigating bulk microstructure changes of polycrystalline materials. In recent years, several neutron instruments in Japan have been employed for precise bulk texture evaluation. The engineering materials diffractometer attached with large sample stage and precise radial collimators at J-PARC has realized a reliably combined Rietveld texture evaluation, simultaneously providing crystallographic textures and other profile-analysis-related material parameters such as crystal structures, stress tensors. The RANS compact neutron source has enabled reliable bulk texture evaluation of steel materials through reasonably using a high stereographic angle resolution and a large sample-gauge volume. As a feed-back from the texture measurement technique based on RANS compact neutron source, recently, weak diffraction patterns step-by-step collected in very short time from RESA neutron diffractometer at JRR-3 have been utilized to realize the precise texture evaluation of various polycrystalline materials, 
, a standard rock material, and different steel materials.
山本 和喜; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 菖蒲 敬久
no journal, ,
構造材の材料開発においては、材料の遅れ破壊,疲労破壊及び腐食の原因となる残留応力の低減並びに損傷破断の防止が求められており、これらのオンサイト評価が極めて重要とされている。こうしたことから、理研では小型加速器中性子源(RANS)を用いた回折計を開発しており、オンサイト評価を想定した中性子回折実験の材料開発及び工法開発の適用性を調査している。小型中性子源には測定精度の向上、測定時間の短縮等さまざまな課題があり、これまで実験的に最適な条件を模索してきたが、2021年度より中性子輸送シミュレーションによる評価を開始したところである。PHITS及びMVPを用いてMcStas用の線源コンポーネントを開発した。このコンポーネントを用いて2019年に実施したFe材の回折実験の再現を試みたところ、そのシミュレーション結果は実験で得られた回折線の特徴をよく捉えたものであった。今後、本手法を向上させ、小型加速器中性子源のオンサイト評価に係る課題解決のツールとして利用したい。
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 栗原 諒*; 徐 平光; 鈴木 康介*; 高橋 進*; 山本 和喜; 菖蒲 敬久; 大竹 淑恵*
no journal, ,
中性子回折による応力測定には、回折線ピークの微小なシフトを測定するために高い回折線測定分解能が必要である。大型施設では、回折線測定分解能向上のためにチョッパー機構やポイズンモデレータなどの短パルス化デバイス導入が一般的である。しかしながら、これらのデバイスは、ビーム強度を低下させ、かつ追加遮蔽導入によるシステムの大型化にもつながる。そのため中性子ビーム強度の低い小型中性子源の現場導入を前提とした開発には不向きである。本研究では、中性子線源より下流側で中性子ビームの長パルス化を引き起こす"遅延中性子"に着目し、中性子ビーム強度と回折線測定分解能の間のトレードオフの関係を打開するための2つの開発を行なった。ひとつは、遅延中性子の発生を防ぐ非結合型コリメータシステムの開発、もうひとつは遅延中性子による長パルス化の影響を分離できる新しい回折線フィッティング関数を導入した解析法である。理化学研究所の小型加速器中性子源RANSのビームラインにおいて、これらの手法を取り入れてBCC鉄粉回折線を測定し、改善前のセットアップ時における回折線分布と比較した結果を図2に示す。(211)格子面からの回折ピークに対して、検出された回折中性子収量が非結合型コリメータシステムを使用することで2倍増加させながら、ひずみ分解能6.8
10
を達成した。これはヤング率が約200GPaの鉄鋼材料の応力を130MPaまで測定可能であることを示している。また、S45C試料に応力を付加させた既知応力サンプルからの回折中性子トライアル測定を行った。その結果500MPa
200MPaの圧縮応力を格子ひずみから同定することに成功した。
徐 平光; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 小貫 祐介*; 佐藤 成男*; Liss, K.-D.*
no journal, ,
Texture as crystallographic preferred orientation of polycrystalline materials has attracted broad attention due to its important effects on mechanical and physical characteristics. Within both metals and ceramics, widespread applications of texture involve capabilities and simulations in sheet forming, additive manufacturing, while rocks and minerals also demonstrate such feature due to forming processes within the earth. Neutron diffraction can collect high statistical diffractograms due to an excellent penetration and a coarse beam spot, valuable for bulk investigations of microstructural changes and a characteristic response from polycrystalline materials. However, the available neutron instruments are quite limited in the world. We have developed various neutron texture measurement techniques using RESA at JRR-3, TAKUMI and iMATERIA at J-PARC, WOMBAT at ANSTO, and RANS at RIKEN, and obtained the following consensus: for a steady neutron source, the utilization of large area curved detectors together with multiple wavelengths texture analysis technique enables rapid and high precision angle dispersive neutron diffraction measurement; for a pulsed neutron source, the utilization of an optimized detector optical system with proper stereographic angle resolution (
2
) and instrumental resolution (d/d) is much more valuable for improving the reliability of the time-of-flight neutron diffraction measurement, enabling the orientation feature of tiny amounts of a second phase in a round robin textured limestone sample has been recognized satisfactorily. For a compact neutron source, the selective usage of a high signal-to-noise ratio as well as the wavelength ranges of the time-of-flight neutron diffraction patterns obtained from an in-house texture measurement are effective to reduce the diffraction uncertainty during Rietveld texture analysis, improving instrumental accessibility for on-site applications.
のブレディック転移と物性変化,1; 高温中性子非弾性散乱測定渡部 雅; 加藤 正人; 蒲沢 和也*; 梶本 亮一; 中村 博樹; 町田 昌彦; 加倉井 和久*
no journal, ,
CaFにおいて約1400Kで観察されるブレディック転移について調べるため、非弾性中性子散乱測定によって格子の振動に関する温度変化を調べた。CaFの単結晶を用いて最高温度1500Kまでの温度で測定を行い、ブレディック転移温度異常でのフォノンのソフト化や熱散漫散乱に関するデータを取得した。
徐 平光; Wang, Y. W.*; Su, Y. H.; 岩本 ちひろ*; Wang, H. H.*; 浜 孝之*; 柴山 由樹; 土川 雄介; Parker, J. D.*; 甲斐 哲也; et al.
no journal, ,
For achieving the carbon neutralization through reducing the greenhouse gas emission, the liquefied natural gas (LNG) has been widely employed as the fuel for electric power plants. As economical cryogenic steel for LNG transport and storage, high-Mn steels have been paid much attention for a high possibility to replace expensive high-Ni martensite steels and high Ni-Cr austenite steels. Its superior cryogenic toughness is thought mostly due to the high thermal stability of austenite even at the LNG storage temperature and the evident mechanical twining effect during the cryogenic deformation. Since four-point bending deformation may induce elastoplastic strain and texture gradient distribution valuable to investigate the twinning effect, it is highly expected to carry out the in-situ/ex-situ cryogenic bending deformation experiment for clarifying the shear-induced twinning mechanism. As a preliminary research, cold-bent samples of high-Mn austenite thick steel plates at room temperature were employed to evaluate the twinning-induced shear band microstructure and confirm the 2D mapping of texture gradient distribution using time-of-flight (TOF) Bragg-edge transmission imaging. Comparably, the quantitative change in triaxial strains and crystallographic texture characteristics at five different regions along the bend radius was evaluated for reference using the angle-dispersive neutron diffraction. The conventional electron backscattering diffraction (EBSD) was employed to provide the direct morphologic information of gradient microstructure of cold-bent high-Mn steel plates. The RADEN neutron transmission profiles obtained from the inner surface layer to the 1/2 thickness layer of cold bent sample show an very interesting preferred orientation charactersitics, quite similar with the density distributions of corresponding orienations of complete pole figures obtained from RESA.
徐 平光; 岩本 ちひろ*; 山本 和喜; 諸岡 聡; 高村 正人*; Wu, S.*; 大竹 淑恵*; 菖蒲 敬久
no journal, ,
Considering the large potential applications of neutron diffraction techniques, close cooperation has been carried out to realize the rapid development of various neutron instruments, involving in the steady-state reactor neutron source at Japan Research Reactor No.3 (JRR-3), the large spallation neutron source at J-PARC, the compact neutron source at RANS. Based on the experience of developing the TAKUMI time-of-flight texture measurement technique at J-PARC neutron facility, the high stereographic angle resolution has been utilized to the panel division of the RANS neutron position-sensitive detector to realize the bulk texture evaluation of IF steel using a compact neutron source. Furthermore, the angle dispersive neutron diffractograms from all sample orientations during the RESA neutron diffraction experiment at JRR-3 neutron facility have been employed to carry out the Rietveld texture analysis simultaneously and to realize the reliable texture evaluations of complex crystal structure materials. Nondestructive stress measurement contributes significantly to the design and manufacture of mechanical structures aimed at high performance, high reliability, and long life, and improves the reliability and structure integrity of a wide range of machinery and structures, including machine gears, high-speed train axles, automobile and rocket engines, infrastructure structures, and welded structures simulating power plants, etc. Our recent neutron transport simulation about RANS has already reproduced the measured compact neutron diffractograms of BCC Fe powder at various stereographic orientations, suggesting the future simulation work will be highly valuable to optimize the related technical conditions of RANS neutron instruments for compact stress measurements.
