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村田 勲*; 太田 雅之*; 宮丸 広幸*; 近藤 恵太郎; 吉田 茂生*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力
Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1127 - 1130, 2011/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.29(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉候補材料の開発のために核データは不可欠であるが、MeVエネルギー領域の核データのベンチマークは現在でも十分ではない。本研究では、14MeV中性子源を使用した実験におけるMeVエネルギー領域の核データベンチマーク性能を計算で調べた。解析は軽核から重核までの元素を対象として系統的に実施した。その結果、従来のベンチマーク実験は、中性子スペクトルについては十分MeVエネルギー領域の核データベンチマークに有効であったことが確認された。一方、
線については、従来のベンチマーク実験は十分ではなく、スペクトルシフターの使用が有効であることがわかった。シフターの材質としてはベリリウムが最も効果的であった。これまで、モンテカルロ計算における最後の衝突の直前のスペクトルのみを考慮して性能評価を行ってきたが、今回はこれが適切かどうかを調べた。その結果、最後の衝突だけではなく、それ以前の衝突も等しく考慮に入れられるべきであることがわかった。
田中 照也*; 佐藤 聡; 近藤 恵太郎; 落合 謙太郎; 村田 勲*; 高倉 耕祐; 佐藤 文信*; 加田 渉*; 飯田 敏行*; 今野 力; et al.
Fusion Science and Technology, 60(2), p.681 - 686, 2011/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.73(Nuclear Science & Technology)Li/V合金ブランケット設計における核計算精度を調べるため、内部に5cm厚のV合金層を設けた46
5151cm
の固体Liブロック体系に対する14MeV中性子照射実験を実施した。体系内にはNb, Ni, In, Au箔、及び
Li濃縮(Li: 95.5%), 
Li濃縮(Li: 99.9%)Li
CO
ペレットを設置し、
Nb(n,2n)
Nb, 
Ni(n,p)Co, 
In(n,n')
In, 
Au(n,)
Au反応の反応率とトリチウム生成率を測定した。測定結果はMCNP5, JENDL-3.3, JENDL/D-99を用いた中性子輸送,反応率計算結果と比較した。Nb, Ni, In箔の反応率についての比較は、高速中性子輸送に関しておおむね10%以内で実験と計算が一致していることを示した。Au箔の反応率についてはV合金層表面において15%程度計算値が過小となり、過去に指摘されているVの4keV付近の弾性散乱断面積の問題に起因している可能性がある。トリチウム生成率についてはLi濃縮,Li濃縮LiCOペレットで各々、2-8%及び1-4%で計算値と実験値は一致した。
太田 雅之*; 近藤 恵太郎; 松中 允亨*; 宮丸 広幸*; 村田 勲*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力
Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1446 - 1449, 2009/06
被引用回数：3 パーセンタイル：24.52(Nuclear Science & Technology)原子力機構のFNS施設では、核融合炉の核設計に必要な評価済み核データライブラリの精度検証のため、核融合炉の構造材や先進ブランケット材に対してこれまで多くのDT中性子による積分ベンチマーク実験が実施されてきた。本研究では、数MeV領域の中性子誘起の核データのベンチマークを効率よく行うため、ベンチマーク実験の試料と中性子源との間に「スペクトルシフター」となる散乱体を挿入して、試料に入射するDT中性子を減速させることを検討した。スペクトルシフターの効果を見積もるため、FNSでの実験条件において漏洩中性子と線に占める14MeV中性子の寄与の割合を、改造したMCNP-4Cコードを用いて計算した。計算ではLi
TiO
を試料とし、スペクトルシフターにBe, LiD, DOを用いた。計算の結果、スペクトルシフターとしてはBeが優れており、14MeV中性子の寄与は試料やスペクトルシフターの大きさや種類に依存することがわかった。特に、Beのスペクトルシフターは漏洩2次線ベンチマーク実験に効果的であることがわかった。
近藤 浩夫*; 藤里 敦史*; 山岡 信夫*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 飯田 敏行*; 中村 博雄; 井田 瑞穂*; 松下 出*; 室賀 健夫*; et al.
Fusion Engineering and Design, 75-79, p.865 - 869, 2005/11
被引用回数：21 パーセンタイル：79.04(Nuclear Science & Technology)高速リチウム流の自由表面挙動を解明するため、大阪大学リチウムループにてIFMIFの約1/2.5のサイズの絞りノズルを用いて流速2.5
14.0m/sの水平流れを生成し、CCDカメラと高速ビデオカメラにて自由表面を記録した。通常、実験は0.15MPaのAr雰囲気で実施され、ノズル出口付近では、流速57m/sで波長12mmの2次元波が現れ、流速の増加とともに短波長となった。このときのリチウム流表面の輝度の時間変化の主たる周波数成分は20003000Hzであった。今回リチウム表面に現れた2次元波は水実験で報告されたものに似ていたが、波長は約1/2であった。さらに、本研究ではリチウムと水の表面張力や密度の違いによる表面波挙動への影響を理論に基づき論じ、IFMIFターゲットでの表面波挙動と照射領域への影響を予測した。
近藤 浩夫*; 藤里 敦史*; 山岡 信夫*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 佐藤 文信*; 飯田 敏行*; 堀池 寛*; 松下 出*; 井田 瑞穂*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part1), p.208 - 212, 2004/08
被引用回数：13 パーセンタイル：63.95(Materials Science, Multidisciplinary)本論文では、IFMIFターゲット流の挙動を研究するための模擬実験においてリチウム流の自由表面に現れた航跡に焦点を当て、理論との比較を交えて論じた。航跡の形状は、静止水面上を等速度で移動する点状擾乱からの航跡の形状として予測されたものとよく一致した。本実験での航跡の発生源はノズル出口に付着したリチウム化合物及びノズル出口と側面壁との角である。後者による航跡はIFMIFターゲットでも発生し得るものの、重陽子ビームの照射領域にまで達することがないことを明らかにした。
井田 瑞穂*; 堀池 寛*; 秋場 真人; 江里 幸一郎; 飯田 敏行*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 室賀 健夫*; 中村 秀夫; 中村 弘史*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1686 - 1690, 2002/12
被引用回数：6 パーセンタイル：39.54(Materials Science, Multidisciplinary)国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットの要素技術確証の一環として、水流による模擬実験を実施した。水流れの表面波挙動の上流ノズル内壁の表面粗さ依存性(6.3,100
m)と流れ表面雰囲気の圧力依存性(1,0.15atm)を調べた。その結果、表面波成長に与える影響はノズル内壁の表面粗さが支配的であり、100mの粗さのノズルでは10m/s以上の高い流速で流れ表面の乱れが顕著になることが判明した。この結果をノズルの設計,製作に反映したLi流れ実験を、大阪大学のLiループで計画中である。この実験は、15m/sの流速及び真空雰囲気の条件で実施する予定である。なお本発表では以上の結果に加えて、Li流れ表面の不安定性,表面からのLi蒸発,Li流れによるノズルの腐食と浸食,電磁ポンプでのキャビテーションの解析等に関しても発表する。
飯田 敏行*; 田中 照也*; 佐藤 文信*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
JAERI-Tech 2002-077, 38 Pages, 2002/09
核融合診断系の設計のために、中性子照射下における電気絶縁材料の過渡的な特性低下の問題が注目されている。本研究では、酸化マグネシウムを絶縁体とした同軸型無機絶縁(MI)ケーブルの14MeV中性子照射下における電気的特性の変化について調べている。14MeV中性子照射実験は日本原子力研究所FNS施設において実施した。MIケーブルの芯線-シース間の漏れ電流の変化を中性子誘起伝導の効果として測定した。中性子誘起電流は芯線-シース間電圧及び中性子フラックスにほぼ比例して増加した。また、中性子フラックスが大きく変化する時に大きな誘起電流が過渡的に発生することや、芯線とシースが同電位である場合にも誘起電流が生ずることを観測した。これらの現象は、ケーブル絶縁層内に電荷蓄積が起こっていることやそれに伴う分極効果が複雑にケーブルの電気伝導特性に影響していることを示唆している。また、放射線誘起伝導の機構を調べるために行った線照射実験及びパルスX線照射実験の結果と若干の考察を述べる。
田中 照也; 金子 純一; 竹内 大輔*; 角谷 均*; 片桐 政樹; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*; 大串 秀世*
Review of Scientific Instruments, 72(2), p.1406 - 1410, 2001/02
被引用回数：8 パーセンタイル：46.78(Instruments & Instrumentation)従来の高純度IIa型ダイヤモンド放射線検出器では、結晶中の不純物に起因する電荷キャリアの捕獲が問題となっていた。そこで今回、窒素不純物を従来の1/10(0.1ppm)に低減した高圧高温合成超高純度IIa型ダイヤモンド結晶を用いてダイヤモンド放射線検出器を製作した。正孔のドリフトが信号形成の主体となる条件で測定した5.486MeV
線のエネルギースペクトル中に複数のピークが観測された。このことは、結晶中に特性の異なる複数の領域が存在していることを示す。そのうちの一つのピークは、従来の高純度IIa型ダイヤモンド検出器と比較して、370nmの紫外光照射の影響を受けにくかったことから、結晶の一部分は不純物の影響が少なく、検出器製作に適した特性を持っている可能性が高い。
谷村 嘉彦; 金子 純一; 片桐 政樹; 池田 裕二郎; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 443(2-3), p.325 - 330, 2000/04
被引用回数：36 パーセンタイル：88.42(Instruments & Instrumentation)高温高圧合成法によってつくられた高純度IIa型単結晶ダイヤモンドをもちいた放射線検出器を196
までの高温環境下で動作させた。高温環境下で顕著化する漏れ電流を抑制するため、ショットキー電極とオーミック電極からなる表面障壁型構造をTiをもちいて実現した。I-V特性を25~200までの温度範囲で測定した結果、検出器は整流性を示し、高温環境下においても測定に必要な高電圧を検出器に印加可能であることがわかった。
Amからの5.486MeV線を測定した結果、人工ダイヤモンド放射線検出器が150程度の高温環境下でもエネルギースペクトロメータとして動作することを確認した。また検出器温度25で測定された5.486MeVスペクトルと比較して、68で測定されたスペクトルはピーク位置が高エネルギー側にシフトし、エネルギー分解能も向上した。これは電荷キャリアである正孔に対する捕獲-再放出温度が温度上昇によって抑制され、電荷収集率が改善された結果である。また検出器温度が150をこえると電荷損失が顕著になり、196では分極現象によって測定を継続することができなかった。
西谷 健夫; 飯田 敏行*; 池田 裕二郎; 石塚 悦男; 角田 恒巳; 河西 敏; 河村 弘; 森田 洋右; 長島 章; 中道 勝; et al.
JAERI-Research 98-053, 105 Pages, 1998/10
JAERI-Research-98-053.pdf:4.78MB
ITERをはじめとする核融合炉の計測装置の開発において最も重要な課題の一つは計測機器要素に対する放射線照射効果である。ITERの工学設計活動の一環として、セラミックス、窓材、光ファイバーといった基本要素及びボロメータ等の真空容器内計測センサーの照射試験を実施した。セラミックスに対しては、中性子による照射誘起伝導の測定を行った。光ファイバー、窓材及び反射鏡に対しては透過損失及び発光を線、14MeV中性子、原子炉中性子について測定した。またボロメータについては新たにセラミックス基板ボロメータを開発し、
Co及びJMTRで照射試験を行った。磁気プローブについてはJMTRにおいて照射誘起起電力の測定を行った。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*; 前川 藤夫; 池田 裕二郎
Fusion Engineering and Design, 41, p.207 - 212, 1998/00
被引用回数：2 パーセンタイル：24.49(Nuclear Science & Technology)D-T中性子による核融合炉のプラズマ診断装置の窓材料の発光は計測の雑音源となるため、発光の定量的な評価が重要である。そこで、ポリクロメータ、光ファイバー等からなる発光測定装置を製作し、D-T中性子照射中の高純度シリカガラス、人工石英、人工サファイア等の発光量を測定した。シリカガラスの発光スペクトルは450nmに大きなピークを持ち、これは酸素空孔での自己トラップ励起からの脱励起過程によるものと考えられる。発光量はD-T中性子束と比例関係にあり、D-T中性子による高純度シリカガラスの可視領域の発光量は、1MeVのエネルギー付与あたり光子5
3個であった。コバルト-60線源による照射では1MeVのエネルギー付与あたり光子13550個であったため、中性子による発光効率は線のものよりもかなり低いことがわかった。これらの結果は、今後の核融合炉プラズマ診断装置の設計に役立つものである。
西谷 健夫; 石塚 悦男; 角田 恒巳; 佐川 尚司; 大山 幸夫; 飯田 敏行*; 杉江 達夫; 野田 健治; 河村 弘; 河西 敏
Fusion Engineering and Design, 42, p.443 - 448, 1998/00
被引用回数：22 パーセンタイル：83.22(Nuclear Science & Technology)日本のホームチームが現在実施しているITER計測機器要素の照射試験において、今までに得られた結果を報告する。セラミックス絶縁材については、14MeVの中性子による放射線誘起伝導(RIC)の変化をFNSで測定した。また窓材の放射線誘起発光の絶対測定をFNSで行うと共に、JMTRにおいて窓材の透過率変化の測定を行った。更にモリブデン製の反射鏡の照射試験をJMTRにおいて実施した。その結果反射率の変化はみられなかった。JT-60タイプのボロメータの照射試験をCo照射の下で行ったが、100MGyの照射量まで正常に動作することが確認できた。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*
JAERI-Research 97-042, 87 Pages, 1997/06
JAERI-Research-97-042.pdf:2.38MB
熱核融合炉のプラズマ診断計測システムで問題となる窓の放射線照射による発光雑音を評価するために、14MeV中性子発生装置を利用して、中性子照射中の窓材料からの発光を光ファイバとフォトンカウンティング装置によって測定する実験システムを製作し、サファイア、高純度石英ガラス、石英単結晶からの発光スペクトルと強度を測定した。全ての試料において、発光強度は10
~10
n/cm
/s領域の中性子強度にほぼ比例していた。14MeV中性子照射実験でのサファイアの発光効率は、Fセンター発光が2200700photons/MeVであり、F
センターによる発光は、Fセンターに比べて2桁近く小さい強度であった。高純度石英ガラスでは、450nm付近に酸素空孔での励起子による発光が観測され、可視域での14MeV中性子誘起による発光効率は53photons/MeVで、線による発光効率13550photons/MeVに比べて3~4%の値であった。また、石英単結晶では、さらに650nm付近の発光が観測され、その発光効率は、144photons/MeVであった。
西谷 健夫; 飯田 敏行*; 池田 裕二郎; 石塚 悦男; 角田 恒巳; 河西 敏; 河村 弘; 前川 藤夫; 森田 洋右; 長島 章; et al.
JAERI-Tech 96-040, 22 Pages, 1996/10
ITER用計測装置の開発において最も重要な課題は計測機器要素の放射線照射損傷である。ITER工学設計活動の一環として、ボロメータ等の真空容器内計測センサー及びセラミックス、窓材、光ファイバー等の光/信号伝送用の基本要素の照射試験を実施した。FNSにおいて14MeV中性子に対するセラミックスの照射誘起伝導及び窓材の照射誘起発光の測定を行った。またJMTRでは窓材、光ファイバーの透過損失測定及び反射鏡のオフライン照射試験を行った。Co線照射下においてボロメータの特性測定を行った。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*; 前川 藤夫; 伊達 道淳*; 高橋 亮人*; 池田 裕二郎
Fusion Technology 1996, 0, p.857 - 860, 1996/00
ITERにおいて、プラズマ診断用窓材料の14MeV中性子照射効果を調べることは重要である。その照射効果の1つに窓材料からの発光がプラズマ診断を低下させることが考えられる。従って、14MeV中性子あたりの窓材料からの発光量を測定することは重要な課題である。本研究は原研FNSを利用して、窓材料として代表的な石英ガラス、サファイアからの14MeV中性子誘起による発光量を測定した。また、14MeV中性子誘起発光の効率はCo線照射に比べて、効率が低く、窓材料の発光効率にも線質効果があることがわかった。本研究で求められた14MeV中性子誘起による発光特性は核融合実験炉のために有効なデータの1つである。
春日井 好己*; 田中 晶彦*; 浅井 雅人*; 山本 洋*; 加藤 敏郎*; 飯田 敏行*; 高橋 亮人*; 河出 清*
JAERI-M 93-124, 41 Pages, 1993/06
半減期が21分から21秒程度の短寿命核生成断面積を、中性子エネルギー13.4から14.9MeVの範囲にわたり、Ru,Pd,Sn,Cdの(n,2n),(n,p),(n,),(n,np)反応のうち18反応を測定した。また、14MeV中性子で生成される短寿命核の半減期の測定を、
Rh,
In,
Inの3核種に対して、Ge検出器を用いてスペクトルマルチスケーリングモードで行った。
河出 清*; 山本 洋*; 小林 隆*; 加藤 敏郎*; 飯田 敏行*; 高橋 亮人*
JAERI-M 92-020, 56 Pages, 1992/03
半減期が20秒から7分程度の短寿命核生成断面積の測定を、中性子エネルギー13.4から14.9MeVの範囲にわたり、F,Mg,Si,Ti,Cr,Ni,Ga,Rb,Sr,Agに対し(n,2n),(n,p),(n,np),(n,)反応、16断面積を測定した。14MeVまたは熱中性子照射で生成される短寿命核の半減期の測定を、
Ti,
Co,
Rb,
Mo,
Y,
Ag,
Pdの7核種について、Ge検出器を用いてスペクトルマルチスケーリングモードで行なった。
河出 清*; 山本 洋*; 山田 隆志*; 加藤 敏郎*; 飯田 敏行*; 高橋 亮人*
JAERI-M 90-171, 70 Pages, 1990/10
半減期が0.5分から20分程度の短寿命核生成断面積の測定を中性子エネルギー13.4から14.9MeVの範囲にわたり、Mg、Si、S、Cl、Cr、Zn、Ga、Y、In試料に対し、(n,2n)、(n,p)、(n,np)、(n,t)、(n,)反応断面積を測定した。14MeVまたは熱中性子照射で生成される短寿命核の半減期の測定を
Cu、
Zr、
Nb、
Rhの5核種についてGe検出器を用いてスペクトルマルチスケーリングモードで行なった。
田中 照也*; 室賀 健夫*; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 近藤 恵太郎; 今野 力; 加田 渉*; 佐藤 文信*; 村田 勲*; et al.
no journal, ,
液体Li冷却核融合ブランケットのニュートロニクス設計における計算精度を検証するために、Li/V(バナジウム)合金模擬体系に対する14MeV中性子照射実験を原子力機構・FNS施設において実施した。模擬体系は金属Liブロックを用いて455050cm
の寸法に構築し、模擬体系内部の前面から15cmの位置に23245cmのV合金層を設けた。また、模擬体系の中心軸上には直径20mmの貫通孔を設け、小型リチウムガラスシンチレーション検出器を挿入して、Liからのトリチウム生成率分布を測定した。得られたトリチウム生成率分布はV合金層近傍において増加しており、これは、V合金の弾性・非弾性散乱による中性子の減速,反射及び(n, 2n)反応に起因すると考えられる。また、模擬体系の中心軸上にNb, Ni, In, Au箔を設置した中性子照射を行い、反応率の測定も行った。講演会では、MCNP5コードとJENDL-3.3ライブラリーを用いた計算結果との比較についても報告する。
