Laser-driven neutron generation realizing single-shot resonance spectroscopy

余語 覚文*; Lan, Z.*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Mirfayzi, S. R.*; Wei, T.*; 森 隆人*; Golovin, D.*; 早川 岳人*; 岩田 夏弥*; et al.

Physical Review X, 13(1), p.011011_1 - 011011_12, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.011011

Neutrons are powerful tools for investigating the structure and properties of materials used in science and technology. Recently, laser-driven neutron sources (LDNS) have attracted the attention of different communities, from science to industry, in a variety of applications, including radiography, spectroscopy, security, and medicine. However, the laser-driven ion acceleration mechanism for neutron generation and for establishing the scaling law on the neutron yield is essential to improve the feasibility of LDNS. In this paper, we report the mechanism that accelerates ions with spectra suitable for neutron generation. We show that the neutron yield increases with the fourth power of the laser intensity, resulting in the neutron generation of in at a maximum, with Wcm, 900 J, 1.5 ps lasers. By installing a "hand-size" moderator, which is specially designed for the LDNS, it is demonstrated that the efficient generation of epithermal (0.1-100 eV) neutrons enables the single-shot analysis of composite materials by neutron resonance transmission analysis (NRTA). We achieve the energy resolution of 2.3% for 5.19-eV neutrons 1.8 m downstream of the LDNS. This leads to the analysis of elements and isotopes within sub-s times and allows for high-speed nondestructive inspection.

光パルス干渉方式地震計を用いた円筒水槽振動特性の観測

森下 日出喜*; 吉田 稔*; 西村 昭彦; 松平 昌之*; 平山 義治*; 菅野 裕一*

保全学, 20(1), p.101 - 108, 2021/04

福島第一原子力発電所の廃止措置においては、遠隔計測技術とロボット技術の融合が不可欠である。損傷を受けた原子炉建屋の健全性を評価するために、現場にロボットにより地震計を設置する模擬試験を実施した。試験には、原子力機構の楢葉遠隔技術開発センターのロボット試験水槽を、原子炉格納容器に見立てて実施した。遠隔計測技術として、白山工業開発の光パルス干渉方式地震計を使用した。ロボット試験水槽の水位を5mから順次下げることで、振動特性の変化を記録した。試験では、偶然に起こった震度1の微小地震を計測することができた。水槽は微小振動の増幅体として振舞うことが判明した。水槽の揺れを表す物理モデルを考察することで、将来の廃止措置の現場適用の問題点を抽出した。

Ion acceleration via "nonlinear vacuum heating" by the laser pulse obliquely incident on a thin foil target

余語 覚文*; Bulanov, S. V.; 森 道昭; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 金崎 真聡*; 榊 泰直; 福田 祐仁; Bolton, P.; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 58(2), p.025003_1 - 025003_7, 2016/02

https://doi.org/10.1088/0741-3335/58/2/025003

The dependence of the energy of ions accelerated during the interaction of the laser pulse obliquely incident on the thin foil target on the laser polarization is studied experimentally and theoretically. We found that the ion energy being maximal for the p-polarization drastically decreases when the pulse becomes s-polarized. The experimentally found dependencies of the ion energy are explained by invoking anomalous electron heating, which results in high electrostatic potential formation at the target surface.

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2013年度

渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; et al.

JAEA-Review 2014-042, 175 Pages, 2015/01

JAEA-Review-2014-042.pdf:10.89MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2013年4月から2014年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

X-ray magnetic circular dichroism study of CeGdNi

岡根 哲夫; 竹田 幸治; 矢野 一雄*; 藤森 淳; 山上 浩志; 西村 克彦*; 石川 義和*; 佐藤 清雄*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011028_1 - 011028_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011028

(CeGd)Ni is an interesting material to study the magnetic properties of Ce 4 electrons under the strong influence of other magnetic elements. Previous soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of CeGdNi at the Gd , Ni , and Ce absorption edges has revealed that, while the Gd 4 and Ni 3 magnetic moments show a saturation at around 2 T, the Ce 4 magnetic moment takes a maximum at around 2 T and then shows a linear decrease with magnetic, which can be interpreted as a spin flip behavior. Present study provides the results of similar XMCD study for CeGdNi to investigate the stoichiometry dependence of the magnetic properties of Gd 4, Ni 3, and Ce 4 electrons, especially focusing on the spin flip behavior of Ce 4 electrons.

レーザー航跡場加速による高エネルギー電子の発生

神門 正城; 森 道昭; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 西村 博明*

大阪大学レーザーエネルギー学研究センター平成23年度共同利用・共同研究成果報告書, p.13 - 14, 2012/03

本研究は、大阪大学レーザーエネルギー学研究所で稼働が始まったLFEXレーザーを用いたレーザー航跡場加速による高エネルギー電子加速に関する共同研究報告である。平成24年度は、原子力機構で4TW級レーザーを用いて、安定な電子生成のパワー依存性しきい値を調べた。前年までに安定な電子が生成されることがわかっているアルゴンガスを用い、パワーを4.0TW, 3.6TWと変えて準単色電子ビーム生成の再現率を計測したところ、ガス密度があるしきい値以上ではほぼ100%の再現性であることがわかった。また、このしきい値は、レーザーパワーを上げることで下がることもわかった。また、将来のLFEXレーザーを用いた電子加速実験で用いる予定のサンプリングカロリメータの準備状況についても報告する。

Feasible evaluation of neutron capture therapy for hepatocellular carcinoma using selective enhancement of boron accumulation in tumour with intra-arterial administration of boron-entrapped water-in-oil-in-water emulsion

柳衛 宏宣*; 熊田 博明*; 中村 剛実; 東 秀史*; 生嶋 一朗*; 森下 保幸*; 篠原 厚子*; 藤原 光輝*; 鈴木 実*; 櫻井 良憲*; et al.

Proceedings of 14th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-14) (CD-ROM), p.157 - 160, 2010/10

In the treatment of hepatocellular carcinoma (HCC), only 30 % patients can be operated due to complication of liver cirrhosis or multiple intrahepatic tumours. Tumour cell destruction in BNCT is necessary to accumulate a sufficient quantity of B atoms in tumour cells. In this study, we prepared BSH entrapped WOW emulsion by double emulsifying technique using iodized poppy-seed oil (IPSO), BSH and surfactant, for selective intra-arterial infusion to HCC, and performed the neutron dosimetry using CT scan imaging of HCC patient. The B concentrations in VX-2 tumour obtained by delivery with WOW emulsion was superior to those by conventional IPSO mix emulsion. In case of HCC, we performed the feasibility estimation of 3D construction of tumor according to the CT imaging of a patient with epithermal neutron mode at JRR-4. Normal liver biologically weighted dose is restricted to 4.9 Gy-Eq; the max., min. and mean tumour weighted dose are 43.1, 7.3, and 21.8 Gy-Eq, respectively, in 40 minutes irradiation. In this study, we show that B entrapped WOW emulsion could be applied to novel intra-arterial boron delivery carrier for BNCT.

Molecular and crystal structures of plutonyl(VI) nitrate complexes with N-alkylated 2-pyrrolidone derivatives; Cocrystallization potentiality of U and Pu

Kim, S.-Y.; 鷹尾 康一朗*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 川田 善尚; 森田 泰治; 西村 建二*; 池田 泰久*

Crystal Growth & Design, 10(5), p.2033 - 2036, 2010/04

https://doi.org/10.1021/cg100015t

N-シクロヘキシル-2-ピロリドン(NCP)及びN-ネオペンチル-2-ピロリドン(NNpP)の硝酸プルトニル錯体を調製し、単結晶X線回折によりそれらの分子及び結晶構造を決定した。得られた化合物はいずれもPuO(NO)(NRP)(NRP=NCP, NNpP)という同様の組成を有しており、これは先に報告したU(VI)錯体とも共通する。各々のPuO(NO)(NRP)錯体は、エカトリアル面上トランス位に配置された2つのNRP及び2つの硝酸イオンから成る六方両錐型構造といった硝酸アクチニル(VI)錯体に特徴的な構造的性質を示した。PuO(NO)(NCP)とUO(NO)(NCP)の格子定数と分子構造は、UがPuに置換されているだけにもかかわらず、完全に異なる。一方、PuO(NO)(NNpP)とUO(NO)(NNpP)との比較では構造的性質は完全に一致する。以上の知見は、結晶工学の観点からわれわれの提案する使用済核燃料の高選択・制御性沈殿剤による高度化沈殿法再処理システムにおける沈殿剤として適するNRPの選択基準の一つとなり得る。

Solubility of uranyl nitrate precipitates with -Alkyl-2-pyrrolidone derivatives (Alkyl = -propyl, -butyl, -butyl, and cyclohexyl)

鷹尾 康一朗*; 野田 恭子*; 野上 雅伸*; 杉山 雄一*; 原田 雅幸*; 森田 泰治; 西村 建二*; 池田 泰久*

Journal of Nuclear Science and Technology, 46(10), p.995 - 999, 2009/10

https://doi.org/10.3327/jnst.46.995

ピロリドン誘導体を用いた沈殿法による高速炉燃料の高度化再処理システムを開発している。本研究では、硝酸濃度05.0Mの溶液におけるUO(NO)(NRP)(NRP=-アルキル-2-ピロリドン,アルキル基=-プロピル, -ブチル, -ブチル,シクロヘキシル)の溶解度を測定した。その結果、UO(NO)(NRP)の溶解度は、上澄み液における硝酸及びNRPの濃度が上昇するほど減少することがわかった。溶解度は、NRPの種類にも依存し、基本的にNRPが高疎水性であるほど溶解度は減少した。また、溶解度の評価に溶解度積の導入が有効であることがわかった。

耐熱FBGを用いた高速炉プラント健全性監視システムの開発; 耐熱FBGのひずみ計測性能評価

猿田 晃一; 月森 和之; 島田 幸洋; 西村 昭彦; 小林 喬郎*

日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.219 - 222, 2009/08

フェムト秒レーザを使用してシングルモード光ファイバのコアに形成した耐熱fiber Bragg grating(FBG)のひずみ計測性能の評価を行った。耐熱FBGとひずみゲージを金属片に取り付け、4点曲げ法によって負荷を与えてBragg波長シフトとひずみ量を計測した。Bragg波長は、開発したBragg波長決定アルゴリズムによりスペクトラム強度を重み付けに利用して求めた。市販されている常温用FBGセンサとの比較実験の結果、耐熱FBGのひずみ感度は0.34pm/であり、常温用FBGセンサの約1/4の感度であったが、実験値の標準偏差から推定したひずみ計測精度は、3となり、開発したアルゴリズムを用いることにより、常温用FBGセンサの精度2と同程度の精度が得られることが示された。