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丸藤 崇人; 植田 祥平; 川口 浩一; 渡部 雅; Yan, X.
JAEA-Technology 2026-011, 22 Pages, 2026/08
JAEA-Technology-2026-011.pdf:1.84MB
燃料核を予め密封する新たな二重成膜技術を適用したマイクロカプセル製造では、要求液滴径が従来よりも大きいことから、最適製造条件を改めて検討する必要がある。一方、従来装置では複数の操作パラメータが連動して変化するため、各パラメータの影響を分離して評価することが難しく、最適条件の明確化が困難であった。また、実用化に際しては装置の経済性も重要な課題である。以上を踏まえ、本研究では、各パラメータを独立に設定・評価可能であり、かつ低コスト化を図った新規装置を開発した。
地村 幹; 渡邉 和彦*; 高橋 博樹; 平野 耕一郎; 神藤 勝啓; 北村 遼; 川瀬 雅人*; 鈴木 隆洋*; 森下 卓俊
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.709 - 713, 2026/03
大強度加速器施設J-PARCでは、加速器最上流部にあたる初段加速器とその周辺装置の性能確認をオフラインで行うため、初段加速器試験装置が設けられている。本装置には、使用に係る安全対策として人員保護システムが構築され、作業を行う人員の安全が保証されている。J-PARC加速器がさらなる高稼働率運転や性能向上を達成するために、今後は本装置を用いたより多様な調整を実施する必要があり、人員保護システムはそれらに適合できるように高い保守性を持つことが要求される。そこで 今回、本システムに混在していた配線や制御機器等のハードウェア構成を役割に応じて独立させることによって誤操作を防止するなどを実施し、健全性を担保しつつ保守性を向上させた。本発表では、J-PARC初段加速器試験装置における人員保護システムの高度化について、変更の方針や結果等について報告する。
中野 秀仁; 山本 風海; 森下 卓俊; 岡部 晃大; 増川 史洋
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.775 - 778, 2026/03
J-PARCリニアックは繰り返し周波数25Hzで後段の3GeVシンクロトロンに負水素イオンビームを供給している。J-PARC加速器の将来計画の1つとして繰り返し周波数を50Hzに増強し、一部を陽子照射利用する計画が検討されている。新しいビームラインを増設するにあたり、ビーム試験を行うためのビームダンプが必要となる。陽子照射計画に必要な新しいビームダンプに求められる容量は約5Wである。本研究では、新ビームダンプについてダンプのモデルを作成し、モンテカルロ計算コードPHITSでこのビームダンプの放射線シミュレーションを行った。リニアックには既設の600Wの容量を持つビームダンプがあり、同様の放射線シミュレーションで比較した結果、同等の遮蔽性能で重量は約1/10程度に軽量化できることが分かった。本発表では以上の各シミュレーションや設計検討について報告する。
近藤 恭弘; 地村 幹; Cicek, E.*; 福井 佑治*; 二ツ川 健太*; 不破 康裕; 後藤 陸斗*; 平野 耕一郎; 石川 将樹*; 伊藤 崇; et al.
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.124 - 129, 2026/03
J-PARCリニアックではさまざまなアップグレード計画が進行中であり、その中でも繰り返し周波数倍増計画は最も重要なものである。現在、リニアックは400MeVの負水素イオンビームを、3GeVシンクロトロン(RCS)へ25Hzの繰り返し周波数で供給している。しかし、RCSと計画中の陽子ビーム照射施設の両方に同時にビームを供給するためには、繰り返し周波数を25Hzから50Hzに引き上げる必要がある。照射施設へのビームライン建設に先立ち、2025年5月に現状可能な範囲でのリニアック機器の50Hz動作検証を実施した。また、J-PARC加速器における最も重要な安全装置の一つである粒子数カウンターシステムについても、50Hz動作の検証を行った。その結果、重大な問題は確認されず、今後予定されている50Hzビーム加速実証に向けた準備が整った。本論文では、J-PARCリニアックにおけるビーム加速を伴わない50Hz動作実証の詳細について述べる。
岡部 晃大; 柴田 崇統*; 守屋 克洋; 大越 清紀; 宮尾 智章*; 大谷 将士*; Liu, Y.*; 森下 卓俊
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.1527 - 1529, 2025/11
Currently, in the J-PARC linac, beam commissioning between the ion source and RFQ mainly involves adjusting the extraction voltage of the ion source and the two solenoid magnets in the Low Energy Beam Transport Line (LEBT) installed between the ion source and the RFQ. These parameters are determined to maximize the measured beam current at the current monitor (SCT) downstream of the RFQ. Previously, the SCT used as a reference had measured the beam current by cutting out a part of the macro bunch. However, to further improve the beam quality, we adjusted LEBT parameters using the newly measured method, which is an integrated whole macro bunch signal. The optimum value obtained by the new method differed from the previous. Therefore, to investigate the cause, we saved all the beam current waveforms of the SCT for the reference and compared the new and previous parameters of the ion source and LEBT devices. As a result, it was found that the beam current that passed through the RFQ changed over time within the macro bunch for certain ion source and LEBT parameter settings.
北村 遼; 森下 卓俊; 岡部 晃大; 宮尾 智明*; 中沢 雄河*; 柴田 崇統*
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.2811 - 2813, 2025/11
The Japan Proton Accelerator Complex (J-PARC) linac is operated with a peak current of 50 mA to deliver the 1-MW beam to the neutron target through the rapid cycling synchrotron (RCS). One of the source of the beam loss to limit the beam power is a leakage beam from a radio-frequency (RF) beam chopper at the frontend of the linac. The J-PARC beam chopper consists of the RF deflector cavity and the beam scraper to produce the pulse structure of a few hundreds nano seconds typically. Since the leakage beam is presented in the unintended RF bucket, it becomes the beam loss during the acceleration in the RCS. Recently, the bunch-shape monitor (BSM) dedicated for the low-energy beam has been developed to measure longitudinal profiles after a radio-frequency quadrupole linac (RFQ). It is useful to investigate the leakage beam because the BSM is located at just after the chopper. Asymmetric longitudinal profiles were observed with the BSM, which might cause the beam loss, but the sensitivity should be improved for the further investigation. Measuring the induced current from the target probe by using the BSM in the same way as the wire-scanner monitor, the horizontal profile is measured at the BSM. Since the RF deflector kicks the beam in the horizontal direction, the leakage beam from the chopper is observed by the horizontal profile measurement. Latest results are presented with discussing the classification of the leakage beam with respect to its time scale and source.
Liu, Y.*; 大谷 将士*; 宮尾 智章*; 中沢 雄河*; 柴田 崇統*; 南茂 今朝雄*; Fang, Z.*; 二ツ川 健太*; 福井 佑治*; 溝端 仁志*; et al.
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.855 - 857, 2025/11
The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has achieved stable 1 MW operation on its neutron target and is advancing toward higher power levels of 1.5 MW to support high-power MR operations and a second target station. This progression presents challenges, including increased intra-beam stripping (IBSt) of negative hydrogen ions, chop leakage from higher beam currents and emittance, low-energy beam loss due to halo formation, frontend fluctuations affecting beam transmission, and RF phase and amplitude fluctuations. To address these issues, a redesigned lattice mitigates IBSt, a new MEBT1 improves chopping and collimation, and machine learning-based compensation schemes manage frontend and RF fluctuations. Additionally, longitudinal and transverse matching schemes enhance beam quality, validated through benchmarked longitudinal measurements. Results from studies at 50 mA and 60 mA beam currents demonstrate significant progress in overcoming these challenges.
阿部 崇人*; 佐藤 拓人; 朴 泰祐*; 藤田 典久*; 日下 博幸*
情報処理学会研究報告, p.1 - 11, 2025/05
City-LESは筑波大学計算科学研究センターで開発中の都市気象シミュレーションモデルであり、グリーンルーフやドライミストなど様々な暑さ対策の効果の検証を行うことができる。本発表では、CPU版City-LESのドライミストによる温度低下のシミュレート機能をGPU版City-LESに追加し、最先端共同HPC基施設が運用するMiyabi-Gシステム(GH200)と筑波大学計算科学研究センターが運用するPegasusシステム(Xeon+H100)における性能評価と比較を行う。
山本 啓介; 中川 拓哉; 下条 裕人; 木島 惇; 三浦 大矢; 小野瀬 芳彦*; 難波 浩司*; 内田 広明*; 坂本 和彦*; 小野 千佳*; et al.
JAEA-Technology 2024-019, 211 Pages, 2025/02
JAEA-Technology-2024-019.pdf:35.35MB
日本原子力研究開発機構(以下、「JAEA」という。)核燃料サイクル工学研究所旧ウラン濃縮施設は、遠心分離法によるウラン濃縮技術を確立させるための技術開発を本格的に行う目的で建設された施設であり、単機遠心分離機の開発、遠心機材料の開発及び遠心機によるウラン濃縮処理を主に実施したG棟及びG棟に付属するH棟、遠心分離機の小規模カスケード試験を行っていたJ棟、遠心分離機の寿命試験を行っていたL棟、その他ウラン貯蔵施設、廃棄物保管施設、廃水処理施設など複数の施設で構成されていた。これらの施設におけるウラン濃縮技術開発は、開発技術の日本原燃(株)のウラン濃縮工場及びウラン濃縮技術開発センターへの技術移転が完了し、JAEAにおける技術開発の当初の目的が達成されたため、平成13年に終了した。廃水処理室は、昭和51年に建設され、旧ウラン濃縮施設で発生した放射性廃水の処理を行ってきたが、平成20年度に廃水処理室以外の施設に廃水処理設備が整備されて以降は、施設のバックアップ的な位置づけとして維持管理されてきた。さらに、昨今においては、他の施設における廃水処理の実績等からバックアップとしての必要性が無くなり、施設も建設後約48年が経過し、老朽化も進んでいたことから、施設中長期計画に基づき同施設を廃止措置することになり、令和3年11月から令和5年8月に内装設備の解体撤去を行った。本報告は令和5年9月から令和6年3月に行った管理区域解除のための放射線測定に係る実積と関連する知見をまとめたものである。
小泉 光生; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Lan, Z.*; Wei, T.*; et al.
Scientific Reports (Internet), 14, p.21916_1 - 21916_9, 2024/09
被引用回数：5 パーセンタイル：61.03(Multidisciplinary Sciences)Laser-driven neutron sources (LDNSs) can generate strong short-pulse neutron beams, which are valuable for scientific studies and engineering applications. Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a nondestructive technique used for determining the areal density of each nuclide in a material sample using pulsed thermal and epithermal neutrons. Herein, we report the first successful NRTA performed using an LDNS driven by the Laser for Fast Ignition Experiment at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. The key challenge was achieving a well-resolved resonance transmission spectrum for material analysis using an LDNS with a limited number of laser shots in the presence of strong background noise. We addressed this by employing a time-gated 
Li-glass scintillation neutron detector to measure the transmission spectra, reducing the impact of electromagnetic noise and neutron and gamma-ray flashes. Output waveforms were recorded for each laser shot and analyzed offline using a counting method. This approach yielded a spectrum with distinct resonances, which were attributed to 
In and 
Ag, as confirmed through neutron transmission simulation. The spectrum was analyzed using the least-square nuclear-resonance fitting program, REFIT, demonstrating the possibility of using an LDNS for nondestructive areal-density material characterization.
00) MOS structures by means of electrical measurements and X-ray photoelectron spectroscopy小林 拓真*; 鈴木 亜沙人*; 中沼 貴澄*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*
Materials Science in Semiconductor Processing, 175, p.108251_1 - 108251_7, 2024/06
被引用回数：4 パーセンタイル：40.88(Engineering, Electrical & Electronic)Interface nitridation in nitric oxide is a standard technique for improving the performance of silicon carbide (SiC) metal-oxide-semiconductor (MOS) devices. In this study, we focused on m-face SiC MOS structures and investigated the impact of nitridation by means of electrical measurements and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Gate leakage characteristics were measured in a wide temperature range of about -150-100
C, which clarified that nitridation leads to an unwanted increase in the Fowler-Nordheim leakage current. Scanning XPS measurements revealed that the amount of nitrogen incorporated at the m-face MOS interface could reach about 2.3 times higher than the Si-face MOS interface. The incorporation of nitrogen likely reduces the conduction band offset at the SiO
/SiC interface, thereby increasing the gate leakage. This conclusion was further corroborated in an analysis of band alignment based on synchrotron radiation XPS measurements. Therefore, while nitrided m-face SiC MOS devices exhibit superior on-state performances, they have a limitation in terms of reliability.
particles generated by residual gas stripping in the Japan Proton Accelerator Research Complex linac田村 潤; 二ツ川 健太*; 近藤 恭弘; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊; 根本 康雄*; 岡部 晃大; 吉本 政弘
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1049, p.168033_1 - 168033_7, 2023/04
被引用回数：2 パーセンタイル：28.31(Instruments & Instrumentation)J-PARCリニアックは、ビーム損失が重要な課題となる大強度加速器である。J-PARCリニアックでは、H
ビームが機能分離型ドリフトチューブリニアック(SDTL)で191MeVまで加速され、その後、環結合構造型加速管(ACS)で400MeVまで加速される。Hリニアックでは陽子リニアックよりもビーム損失の要因事象が多いため、ビーム損失低減のためにはビーム損失の原因を詳しく調べることが必須である。制御不能なH粒子を生成する電子ストリッピング現象は、Hリニアックに特有なビーム損失要因である。J-PARCリニアックにおけるビーム損失の原因を明らかにするため、SDTLとACSの間のビーム輸送部に新しいビーム診断系を設置した。ここでは、H粒子をHビームから分離し、H粒子が分布する範囲にグラファイト板を挿入してH粒子の強度プロファイルを測定することに成功した。ビームライン真空圧力の違いによるH粒子の強度変化を調べることで、SDTLセクションのH粒子の半分は、J-PARCリニアックの残留ガスストリッピングによって生成されていることを明らかにした。
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
被引用回数：49 パーセンタイル：96.85(Physics, Multidisciplinary)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.
/4H-SiC(11
0) interfaces中沼 貴澄*; 岩片 悠*; 渡部 ありさ*; 細井 卓治*; 小林 拓真*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*
Japanese Journal of Applied Physics, 61(SC), p.SC1065_1 - SC1065_8, 2022/05
被引用回数：10 パーセンタイル：53.09(Physics, Applied)本研究ではSiC(110)面のNO窒化過程を詳細に観察し、MOSキャパシタの電気的特性への影響を調べた。具体的には、走査型X線光電子分光法によりサブナノメートルオーダの窒素分布プロファイリングを行った。その結果、窒化は(0001)面よりもはるかに速く進行し、界面の窒素濃度は約2.3倍であった。暗所および紫外線照射下で容量-電圧(
)測定を行い、伝導帯端/価電子帯端近傍の欠陥や、ヒステリシス・シフトを引き起こす欠陥を評価した。これらの欠陥は、窒化の進行とともに失活化されたが、過度の窒化は逆に電気的特性の劣化を招くことが分かった。以上の実験結果をもとに、NO窒化の最適条件を議論した。
0) MOS devices中沼 貴澄*; 小林 拓真*; 細井 卓治*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*
Applied Physics Express, 15(4), p.041002_1 - 041002_4, 2022/04
被引用回数：13 パーセンタイル：59.78(Physics, Applied)NO窒化SiC(110)(a面)MOSデバイスのリーク電流およびフラットバンド電圧(VFB)安定性を系統的に調査した。NO窒化は界面特性改善に有効であるが、Fowler-Nordheim(F-N)電流の立ち上がり電界を1MVcm
程度低下させ、顕著なリーク電流をもたらした。また、放射光X線光電子分光による測定の結果、窒化処理によってSiO/SiC界面の伝導帯オフセットが低減していることがわかり、リーク電流増大の起源が明らかになった。さらに、正および負バイアスストレス試験により、窒化a面MOSデバイスでは、電子および正孔注入に対してVFBが不安定であることが明確に示された。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：66 パーセンタイル：94.76(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
近藤 恭弘; 平野 耕一郎; 伊藤 崇; 菊澤 信宏; 北村 遼; 森下 卓俊; 小栗 英知; 大越 清紀; 篠崎 信一; 神藤 勝啓; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012077_1 - 012077_7, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：75.83(Physics, Particles & Fields)J-PARC加速器の要素技術試験に必要な3MeV Hリニアックを高度化した。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30mA RFQに代わり新たに製作した50mA RFQを設置した。したがって、このシステムはエネルギー3MeV、ビーム電流50mAとなる。このリニアックの本来の目的は、このRFQの試験であるが、J-PARC加速器の運転維持に必要な様々な機器の試験を行うことができる。加速器は既に試運転が終了しており、測定プログラムが開始されつつある。この論文では、この3MeV加速器の現状について報告する。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：11 パーセンタイル：53.03(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
阿部 充志*; Bae, S.*; Beer, G.*; Bunce, G.*; Choi, H.*; Choi, S.*; Chung, M.*; da Silva, W.*; Eidelman, S.*; Finger, M.*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(5), p.053C02_1 - 053C02_22, 2019/05
被引用回数：205 パーセンタイル：99.39(Physics, Multidisciplinary)この論文はJ-PARCにおける、ミューオン異常磁気モーメント
と電気双極子モーメント(EDM) 
を測定する新しいアプローチを紹介する。我々の実験のゴールは、これまでと独立の、1/10の運動量と1/20のストレージリングを用いて、
とをこれまでにない精密な磁場で測定することである。さらに過去の実験との顕著な違いは、1/1000の横エミッタンスミューオンビーム(サーマルミューオンビーム)を用い、効率的なソレノイドへ縦入射し、ミューオンからの崩壊陽電子をトラッキングし、その小さな運動量ベクトルを求める点である。は統計精度450ppb、系統誤差70ppb、EDMについては
e
cmの精度で測定することを目標とする。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.
Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04
被引用回数：338 パーセンタイル：99.61(Multidisciplinary Sciences)小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。
