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大谷 将士*; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*; Liu, Y.*; 平野 耕一郎; 近藤 恭弘; 三浦 昭彦; 小栗 英知
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012078_1 - 012078_5, 2019/12
被引用回数：1 パーセンタイル：52.28(Physics, Particles & Fields)J-PARCリニアックは2018年から設計ピーク電流である50mAでの運転を行っている。このような大電流においては、とくに低エネルギー領域での縦横両方向のビームの特性を理解することが重要である。3MeV RFQと50MeV DTLの間の長さ3mのMEBTは、RFQ-DTL間のビーム整合やRCS入射ビームの中間構造を作る非常に重要なセクションである。この論文では、MEBTの最近の測定とビーム調整について報告する。
大谷 将士*; 二ツ川 健太*; 平野 耕一郎; 近藤 恭弘; 三浦 昭彦; 小栗 英知; Liu, Y.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 908, p.313 - 317, 2018/11
被引用回数：1 パーセンタイル：11.61(Instruments & Instrumentation)加速器のビームの質を改善するためにはビーム診断系が非常に重要である。陽子や重イオンリニアックの低エネルギー部において、ビーム進行方向の性質は、垂直方向のそれと比較して、測定方法が確立しているとは言い難い状況である。我々はRFデフレクタを用いた新しい縦方向バンチ長の測定方法を開発した。シミュレーションを元に縦方向バンチ長測定の不定性を0.5
と見積もった。さらに、上流側バンチャー空洞の高周波振幅を振り各点におけるバンチ長を測定ことで縦方向エミッタンスも測定した。測定結果は0.13
0.01
deg
MeVであり、シミュレーションによる予想と無矛盾であった。
柴田 崇統*; 池上 清*; Liu, Y.*; 丸田 朋史*; 内藤 富士雄*; 高木 昭*; 浅野 博之; 近藤 恭弘; 三浦 昭彦; 小栗 英知; et al.
Proceedings of 28th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2016) (Internet), p.251 - 253, 2017/05
J-PARCリニアックでは2014年の大強度化に向けた機器アップグレード後、低エネルギービーム輸送(LEBT)内のビームコミッショニングを実施した。コミッショニングでは、LEBT内に取り付けられた2機のソレノイドコイル電流値、2機のステアリングコイル電流値、およびイオン源加速部の引出し電圧・加速電圧の調整を行った。LEBT内のビームを調整し、RFQ入口でのマッチングを最適化した結果、H
ビーム電流値50mAの運転時に、従来より高いRFQ透過率96%を達成した。透過率向上の原因を理解するため、LEBT内部のビーム輸送過程をPIC-MCシミュレーションにより解析し、測定結果の比較から、イオン源・LEBTのパラメータ調整とビーム輸送過程の関係を明らかにする。
近藤 恭弘; 浅野 博之*; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 石山 達也; 伊藤 崇; 川根 祐輔; 菊澤 信宏; 明午 伸一郎; 三浦 昭彦; et al.
Proceedings of 28th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2016) (Internet), p.298 - 300, 2017/05
J-PARC加速器の要素技術開発に必要な3MeV Hリニアックを構築した。イオン源にはJ-PARCリニアックと同じものを用い、RFQは、J-PARCリニアックで2014年まで使用したものを再利用している。設置作業の後、2016年6月からRFQのコンディショニングを開始した。このRFQは様々な問題を克服し、なんとか安定運転に達していたが、2年間運転できなかったので再度コンディショニングが必要であった。現状定格のデューティーファクタでは運転できてはいないが、短パルスならばビーム運転可能となっている。この論文では、この3MeV加速器のコミッショニングと最初の応用例であるレーザー荷電変換試験の現状について述べる。
武井 早憲; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 近藤 恭弘; 明午 伸一郎; 三浦 昭彦; 森下 卓俊; 小栗 英知; 堤 和昌
Proceedings of 5th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2016) (Internet), p.736 - 739, 2017/03
加速器駆動システム(ADS)は、原子炉で発生するマイナーアクチニド(MA)などの長寿命放射性核種を核変換する一つの候補である。このMAを効率良く核変換するためには、ADS炉心における中性子分布を精度よく予想することが必要不可欠である。ADS用の未臨界体系における中性子工学の特性評価のため、J-PARCでは核変換物理実験施設(TEF-P)の建設を計画している。TEF-Pは、安定な陽子ビーム(最大10W)を必要としており、大強度負水素イオン(H)ビーム(エネルギー400MeV、出力250kW)から微弱なビームを安定かつ精度よく取り出す方法が必要となる。この要求のため当セクションでは、レーザー荷電変換技術(LCE)を開発している。候補となるLCEでは、陽子ビーム輸送系の偏向電磁石中においてレーザー光によりHビームの電子を剥ぎ取り、中性陽子(H
)ビームを分離する。候補となるLCEの性能評価のため、J-PARC LINACのテストスタンドにおけるRFQ加速器から出射される3MeVのHビームを用いてLCEによる取り出し実験を実施した。その結果、荷電変換した陽子ビームを14時間程度安定に取り出すことに成功した。また、TEF-Pに入射するビーム相当(400MeV)に換算し約5Wの荷電変換した陽子ビームが得られ、TEF-Pの要求出力を概ね満足した。
平野 耕一郎; 浅野 博之; 石山 達也; 伊藤 崇; 大越 清紀; 小栗 英知; 近藤 恭弘; 川根 祐輔; 菊澤 信宏; 佐藤 福克; et al.
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.310 - 313, 2016/11
単位面積当たりの熱負荷を減らすため、67のビーム入射角を有するビームスクレーパをJ-PARCリニアックのRFQとDTLの間のMEBTで使用している。67ビームスクレーパは粒子数1.47E22個のHビームによって照射された。レーザ顕微鏡を用いてスクレーパのビーム照射による損傷部を観察すると、高さ数百
mの突起物が無数にあった。ビームスクレーパの耐電力を調べるため、3MeVリニアックを新たに構築した。2016年末にスクレーパ照射試験を実施する予定である。今回は、J-PARCリニアックのビームスクレーパの現状、及び、ビームスクレーパの照射試験に用いる3MeVリニアックについて報告する。
武井 早憲; 平野 耕一郎; 堤 和昌; 千代 悦司; 三浦 昭彦; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 小栗 英知; 明午 伸一郎
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.987 - 991, 2016/11
加速器駆動システム(ADS)は、原子炉で発生するマイナーアクチノイド(MA)などの長寿命放射性核種を核変換する一つの候補である。このMAを効率よく核変換するためには、ADS炉心における中性子分布を精度よく予想することが必要不可欠である。ADS用の中性子データを収集するために、J-PARCでは核変換物理実験施設(TEF-P)の建設を計画している。TEF-Pは、未臨界炉の熱出力が500W以上にならないように、安定な陽子ビーム(最大10W)を必要とする。このため、大強度負水素イオン(H)ビーム(エネルギー400MeV、出力250kW)から微弱なビームを安定かつ精度よく切り出す方法を開発しなければならない。この要求を満たすために、レーザー荷電変換技術(LCE)を開発している。開発しているLCE装置は、1パルス当たり1.6J、繰り返し数25HzのYAGレーザー、及びレーザー光の位置を精度良く制御する制御系から構成されている。そして、陽子ビーム輸送系の偏向電磁石中で、レーザー光によってHビームの電子を剥ぎ取り、Hを分離している。現在、レーザー光を用いてHビームの荷電を変換することを確認するため、J-PARCのRFQテストスタンドでエネルギー3MeVのHビームを用いてLCE試験を実施している。本論文では、LCE試験の現状について報告する。
荻野 千秋*; Kahar, P.*; Lee, J. M.*; 佐藤 勝也; 大野 豊; 近藤 昭彦*
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 105, 2016/02
Ethanol fermentation from hydrolyzed lignocellulosic biomass with yeast is very important. However, in common sense, there are several chemical inhibitors for yeast from hydrolyzed biomass. Therefore, screening of yeast strain, possessing the tolerance properties against these chemical inhibitors, should be found from nature resources or mutant libraries. To overcome the problem, we have screened yeast strains tolerant to many chemical inhibitors contained in bagasse sugar lysate (BSL) at high temperature (35 C) from 1500 strains out of national bio-resource center yeast collection. We found that F118 strain could grow and ferment BSL and produce ethanol. For increasing of the yield and ethanol fermentation efficiency of F118 strain, the adaptation of F118 strain to high temperature was conducted, followed by carbon ion beam irradiation. Consequently, we have successfully obtained F118S88 strain as a good candidate for ethanol production from BSL at high temperature.
平野 耕一郎; 近藤 恭弘; 川根 祐輔; 篠崎 信一; 三浦 昭彦; 森下 卓俊; 澤邊 祐希; 杉村 高志*; 内藤 富士雄*; Fang, Z.*; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.944 - 947, 2015/09
J-PARC加速器リニアックの運転には、ビーム電流を50mAに増強する必要があるため、2014年にJ-PARCリニアックのイオン源、RFQ、及び、MEBT1の改造を行った。RFチョパ空洞とビームスクレーパがRFQとDTLの間にあるMEBT1の領域に設置されている。50mAビーム運転においてビームロスが増加するため、電極の間隔やビームパイプの内径を拡げた新RFチョッパ空洞を製作して、置き換えを行った。また、RFチョッパによって蹴られた高負荷ビームを受けるため、2台の新しいスクレーパを設置した。本件では、RFチョッパシステムとスクレーパのビーム照射試験結果について報告する。
近藤 恭弘; 森下 卓俊; 山崎 宰春; 堀 利彦; 澤邊 祐希; 千代 悦司; 福田 真平; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 菊澤 信宏; et al.
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(12), p.120101_1 - 120101_8, 2014/12
被引用回数：6 パーセンタイル：42.9(Physics, Nuclear)J-PARCのビーム電流増強用の新しいRFQ(RFQ III)のビーム試験を行った。まず、RFQ IIIのコンディショニングが行われ、20時間のコンディショニング後に、400kW、デューティーファクター1.5%の非常に安定なRF入力を達成した。次に、加速器トンネルに設置する前にオフラインのビームテストを行った。50mA負水素ビームの透過率、エミッタンス、エネルギー分散を測定し、シミュレーションと比較した。実験結果とシミュレーションは良い一致を示し、RFQ IIIが設計通りの性能を発揮していることが示された。
小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10
J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。
平野 耕一郎; 伊藤 崇; 近藤 恭弘; 篠崎 信一; 千代 悦司; 三浦 昭彦; 森下 卓俊; 池上 雅紀*; 久保田 親*; 杉村 高志*; et al.
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.858 - 861, 2014/06
J-PARCリニアックの運転パラメータは、ピーク電流17mA、マクロパルス幅500s、繰り返し25Hz、ビームエネルギー181MeVである。マクロパルスビームは、RFQ下流のMEBT領域にあるRFチョッパ空洞の電界によって、その一部が蹴りだされ、櫛形構造を持つビームに整形される。この整形されたビームは、パルス幅600nsの中間パルスが1066nsの間隔で並んだ構造である。一方、蹴りだされたビームは、RFチョッパ空洞から約70cm離れた場所にあるスクレーパに負荷される。今後、イオン源、及び、RFQの改造、並びに、加速管の増設を行い、ビーム電流を50mA、ビームエネルギーを400MeVに増強する計画である。ビーム電流を50mAに増加すると、ビームがチョッパ空洞の電極やビームパイプにあたるシミュレーション結果が得られている。また、スクレーパの損傷が懸念される。そこで、ビーム電流50mAに対応したMEBTビームラインに改造する計画である。今回は、チョッパ空洞やスクレーパ等に関するチョッパシステムの改造について報告する。
宮尾 智章*; 三浦 昭彦; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 杉村 高志*; 大内 伸夫; 小栗 英知; 丸田 朋史*; 内藤 富士雄
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1049 - 1052, 2014/06
J-PARCリニアックでは、400MeVへのビームのエネルギーアップグレードと並行し、50mA対応のRFQ(Radio-Frequency-Quadrupole)を用いて、ピーク電流50mAでのビーム運転を目指している。このRFQの製作は平成24年度末に終了したため、性能評価を行う専用のRFQテストスタンドを整備している。このRFQテストスタンドにおいてビーム電流を測定するための電流モニタ、TOF(Time-of-Flight)法によるビームのエネルギー計算に使用する位相モニタなどのモニタリングシステムを構築し、各機器の性能を確認するための試運転を行った。本発表ではモニタリングシステムについての詳細を述べるとともに、本システムにて取得したビームエネルギー及びビーム透過率について説明する。また、新しいモニタテストなどの今後の展望について説明する。
西村 昭彦; 野際 公宏; 乙部 智仁; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*; 近藤 啓悦; 横山 淳
Ultramicroscopy, 109(5), p.467 - 471, 2009/04
被引用回数：7 パーセンタイル：29.11(Microscopy)エネルギー保障型3次元アトムプローブに対するフェムト秒レーザーのレーザー照射条件の与える影響について報告する。レーザーのチャープ量はパルス圧縮器の調整により行った。高速増殖炉で使用予定のODS鋼の3DAP分析に成功したエネルギー保障型アトムプローブにより、レーザー発振器の不安定性によりシステム全体が不安定になること、また、質量スペクトルの幅の広がりが発生することが認められた。絶縁体への本システムの適用のため、高強度光場における伝導度向上の数値シミュレーションを行った。
佐藤 進; 五十嵐 前衛*; 富澤 哲男; 三浦 昭彦; 上野 彰; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; Shen, G.; 秋川 藤志*; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.500 - 502, 2008/00
J-PARCリニアックにおいては、ファインメットコアを用いたFast Current Transformer(FCT)を用いてビームの位相を測定し、ペアとなるFCT間の位相差から、飛行時間(TOF)を求めて、ビームのエネルギーを測定している。このとき用いる、飛行距離については、FCTの位置を専用の測量台座を設けて、測定してある。今回の報告は、ビームのエネルギーを、飛行距離の異なる複数のTOF組合せ間で比較をするとともに、リニアックにある加速空洞(SDTLの後段)を用いてビームエネルギーを変化させ、考察を行う。また、リニアックの後段に続く、シンクロトロン(RCS)に入射したとき、ビーム捕獲用のRF源を用いて測定されている周回周波数を用いて、(周回軌道の長さを仮定したときの)導出したビームエネルギーと、比較を試みる。さらに、リニアックからRCSへの入射エネルギーを変化させたときに生じる、RCSにおける(dispersion項による)Closed Orbit Distortion(COD)の変化量を用いて、ビームエネルギーの変化量を推測し、リニアック側でFCTを用いて測定したビームエネルギーの変化量との対応関係について考察を行う。
西村 昭彦; 野際 公宏; 近藤 啓悦; 乙部 智仁; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
no journal, ,
超短パルスレーザー蒸発技術を3次元アトムプローブ(3DAP)分析のイオン化補助に用いることにより大きな性能向上を達成した。本研究では、3DAPに質量分解能に優れたエネルギー補償型を選択し、補助イオン化にはパルス幅可変機構を設けたチタンサファイヤ超短パルスレーザーとOPA波長変換器を導入した。分析材料として、軽水炉燃料被覆管のジルカロイと次世代高速増殖炉燃料被覆管候補材料であるODS鋼及びシリコン同位体濃縮薄膜を対象とする。また、イオン化機構の理論的解明として、時間依存密度汎関数法をもとにした数値シミュレーションコード整備の必要性を検討する。レーザー補助イオン化方式の利点は、(1)分析試料の成功率向上,(2)質量分解能向上,(3)鮮明な3D原子マップの3つの基本特性において、従来の電圧パルス駆動化方式を凌駕する。
荻野 千秋*; 山田 良祐*; 近藤 昭彦*; 佐藤 勝也; 大野 豊
no journal, ,
近年の石油資源の枯渇問題に端を発し、バイオマスを原料とするバイオエタノールの生産が大きく注目されている。バイオエタノール生産には、バイオマスの前処理、酵素糖化、微生物によるエタノール発酵の3つの工程が必要である。バイオマスの前処理および酵素糖化の工程では、複数の化学物質がバイオマス中より遊離することが明らかとなっており、これらの物質が微生物発酵に阻害を及ぼしていることが明らかとなっている。したがって、これらの化学物質に対して耐性を有する酵母菌株の探索は、効率の高いエタノール醗酵を目指すには重要である。多くの研究者が紫外線照射や発がん性物質の添加誘導による遺伝子変異を試みて、変異型酵母株の選抜を行ってきているが、劇的な変異酵母株の育種には成功していないのが現状である。本研究では、このような背景を踏まえて、カーボン重イオンビーム照射法を用いて、酵母株の選抜を試みた。
荻野 千秋*; Kahar, P.*; Lee, J. M.*; 近藤 昭彦*; 佐藤 勝也; 大野 豊
no journal, ,
近年の石油資源の枯渇問題に端を発し、バイオマスを原料とするバイオエタノールの生産が大きく注目されている。バイオエタノール生産には、バイオマスの前処理、酵素糖化、微生物によるエタノール発酵の3つの工程が必要である。バイオマスの前処理および酵素糖化の工程では、複数の化学物質がバイオマス中より遊離することが明らかとなっており、これらの物質が微生物発酵に阻害を及ぼしていることが明らかとなっている。したがって、これらの化学物質に対して耐性を有する酵母菌株の探索は、効率の高いエタノール醗酵を目指すには重要である。そこで、本研究では、イオンビーム育種技術により、化学物質に対して耐性を有する酵母菌株の探索を試みた。その結果、温度耐性が向上した変異導入株の取得に成功した。さらに、この変異導入株では高い繰返しエタノール発酵性も確認できた。
長谷川 登*; 錦野 将元*; 三上 勝大*; 岡田 大*; 近藤 修司*; 河内 哲哉*; 島田 義則*; 倉橋 慎理*; 北村 俊幸*; Kotyaev, O.*; et al.
no journal, ,
急峻な地形を有する我が国にはトンネルや橋梁をはじめとするコンクリートを使用した社会インフラが数多く利用されている。特にトンネルの総延長は鉄道・道路を合わせて約8,000kmにも及んでおり、その中には築50年を越えたものも多く、事故を未然に防ぐための定期的な点検・補修を行うことが社会的な急務となっている。現在のコンクリート構造物の保守保全作業は訓練を受けた作業員による手作業に委ねられており、近接目視・触診・打音検査により欠陥を診断し、必要に応じて叩き落とし等の補修を行っている。これらは全て対象に近接する必要があるため時間がかかる事に加え、検査員に危険も伴う。そこで、高速・非接触・遠隔操作が可能な新しい保守保全技術の開発が盛んに行われている。本研究では、3種類のレーザー技術を用いることで、トンネルコンクリートを対象とした近接目視・触診・打音・叩き落としの一連の作業を遠隔・自動化を行うことを目的とし、屋外における実証試験を開始しており、この結果を中心に紹介する。
須田 翔哉; 政井 誓太; 川原 孝宏; 藤倉 敏貴; 星 亜紀子; 若井 栄一; 近藤 啓悦; 西村 昭彦; 峰原 英介*
no journal, ,
原子力機構の原子力科学研究所では、200Lドラム缶換算で約13万本の放射性廃棄物を保管しているが、40年以上が経過したものもあり、容器(主に炭素鋼ドラム缶)表面の錆が進行している。安全管理のために容器の補修作業等を定期的に行っているが、更なる補修の効率化や高品質化のために、本研究では、CWファイバーレーザー照射法による炭素鋼容器のリユース技術を開発する。本リユース技術は、除錆技術及び防錆技術の二種類から成る。前者ではレーザーを用いた錆,塗膜等の剥離及び除去を行い、後者ではレーザー照射による急加熱及び急冷却による容器表面の微細結晶化及び酸化被膜の形成によって長期的な防食性を高める事を目指し、技術開発を進めている。本報では、レーザー照射実験により確認したレーザー除錆及び防錆技術の成立条件や効率等について報告する。
