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論文

Sodium-cooled Fast Reactors

大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.

Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07

ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。

論文

Development of event-type neutron imaging detectors at the energy-resolved neutron imaging system RADEN at J-PARC

Parker, J. D.*; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 中谷 健; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.102 - 107, 2020/05

At the RADEN instrument, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging using event-type neutron imaging detectors. We are continually working to improve these detectors for better spatial resolution and shorter measurement times and, as a user facility, to improve the ease-of-use of their control and analysis software. In particular, we are actively developing a $$^{3}$$He-based gaseous micropattern detector known as the Micro-pixel chamber based Neutron Imaging Detector ($$mu$$ NID). We have recently redesigned the $$mu$$ NID control software to allow full integration into the automated experiment control system at RADEN, and we are carrying out optimization of the analysis algorithms for improved image quality and rate performance.

論文

An Experimental setup for creating and imaging $$^{4}$$He$$_{2}$$$$^{ast}$$ excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-$$^{3}$$He absorption reaction

Sonnenschein, V.*; 辻 義之*; 國立 將真*; 久保 渉*; 鈴木 颯*; 富田 英生*; 鬼柳 善明*; 井口 哲夫*; 松下 琢*; 和田 信雄*; et al.

Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033318_1 - 033318_12, 2020/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Instruments & Instrumentation)

For the purpose of future visualization of the flow field in superfluid helium-4, clusters of the triplet state excimer $$^{4}$$He$$_{2}$$$$^{ast}$$ are generated along the micro-scale recoil tracks of the neutron-absorption reaction n + $$^{3}$$He $$rightarrow$$ $$^{3}$$T + p. This reaction is induced by neutron irradiation of the $$^{3}$$He fraction contained in natural isotopic abundance liquid helium with neutron beams either from the Japan Proton Accelerator Research Complex, Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC)/Materials and Life Science Experimental Facility or from the Kyoto University Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science. These $$^{4}$$He$$_{2}$$$$^{ast}$$ clusters are expected to be ideal tracers of the normal-fluid component in superfluid helium with several advantageous properties. Evidence of the excimer generation is inferred by detection of laser induced fluorescence emitted from the $$^{4}$$He$$_{2}$$$$^{ast}$$ clusters excited by a purpose-built short pulse gain-switched titanium:sapphire (Ti:sa) laser operating at a wavelength of 905 nm. The setup and performance characteristics of the laser system including the Ti:sa and two continuous wave re-pumping lasers are described. Detection at the fluorescence wavelength of 640 nm is performed by using optical bandpass filtered photomultiplier tubes (PMT). Electrical noise in the PMT acquisition traces could successfully be suppressed by post-processing with a simple algorithm. Despite other laser-related backgrounds, the excimer was clearly identified by its fluorescence decay characteristics. Production of the excimer was found to be proportional to the neutron flux, adjusted via insertion of different collimators into the neutron beam. These observations suggest that the apparatus we constructed does function in the expected manner and, therefore, has the potential for groundbreaking turbulence research with superfluid helium.

論文

Generation of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ clusters via neutron-$$^{3}$$He absorption reaction toward visualization of full velocity field in quantum turbulence

松下 琢*; Sonnenschein, V.*; Guo, W.*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 広田 克也*; 井口 哲夫*; 伊藤 大介*; 北口 雅暁*; 鬼柳 善明*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 196(1-2), p.275 - 282, 2019/07

For flow visualization study of quantum turbulence in superfluid $$^{4}$$He, $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers are unique tracers which follow only normal-fluid component flow above 1 K. To generate detectable small $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ clouds (clusters) required for full-space velocity field measurements, we have adopted a new method based on neutron absorption reaction of $$^{3}$$He impurities in $$^{4}$$He and conducted proof-of-principle experiments. Generation of the $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers was detected by laser-induced fluorescence using photomultiplier tubes. The fluorescence was observed to increase proportionally to the neutron flux, suggesting that a sufficient amount of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers were generated by neutrons. We also estimated the number of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers possibly generated by $$gamma$$-rays and found that the relevant contribution was less than 40%. Thus, the majority of the $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers was confirmed to be generated via n-$$^{3}$$He absorption reactions.

論文

研究開発段階発電用原子炉の特徴を考慮した保守管理の提案

高屋 茂; 近澤 佳隆; 林田 貴一; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚

保全学, 15(4), p.71 - 78, 2017/01

研究開発段階炉に適した保守管理について、まずはじめに、その目的を明確化し、次に実用炉用保守管理規程の研開炉への適用性について検討した。検討結果に基づき、研開炉の保守管理に関する要求事項及び考慮事項を提案した。最後に、適用例として、ナトリウム冷却高速炉の保全計画の設定例を示した。

報告書

研究開発段階発電用原子炉施設の保守管理

高屋 茂; 近澤 佳隆; 林田 貴一; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚

JAEA-Research 2016-006, 66 Pages, 2016/07

JAEA-Research-2016-006.pdf:3.4MB

本報告書は、研究開発段階発電用原子炉施設(以下、「研開炉」という。)の特徴を考慮して、原子炉施設の安全性確保を最優先としつつ、炉型に適した保守管理技術体系を構築するために実施すべき保守管理に関する検討結果をまとめたものである。まず、研開炉の保守管理の目的を明確にし、次に、その目的に基づいて、研開炉の保守管理に対する具体的な要求事項と考慮事項について検討を行った。検討に際しては、日本電気協会から発刊されている「原子力発電所の保守管理規程」及び「原子力発電所の保守管理指針」を参考にした。検討結果は、新しく研開炉版の保守管理規程案としてまとめた。最後に、ナトリウム冷却高速炉の特徴的な機器であるナトリウムを内包する機器を例にして、研開炉の保守管理規程案を適用した場合の保全内容の設定案を示した。

論文

Detailed structural analysis and dielectric properties of silicon nitride film fabricated using pure nitrogen plasma generated near atmospheric pressure

早川 竜馬*; 中永 麻里*; 吉村 毅*; 芦田 篤*; 藤村 典史*; 上原 剛*; 田川 雅人*; 寺岡 有殿

Journal of Applied Physics, 100(7), p.073710_1 - 073710_8, 2006/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:42.6(Physics, Applied)

大気圧プラズマ(AP)法で形成されたシリコン酸窒化膜について詳細な構造分析と絶縁特性の測定を行った。その結果をRFプラズマの場合と比較した。AP法の場合は298から773Kの範囲でSi$$_{3}$$N$$_{3.5}$$O$$_{0.7}$$の組成を持つ1.8nmの膜が形成される。1486.6eVの単色Al-Ka線と高分解能ラザフォード後方散乱分光からN原子がNSi$$_{3}$$結合に関与する割合はAPプラズマの方が10%以上大きいことがわかった。298から773Kの範囲ではリーク電流密度は変わらない。298Kで形成した膜のそれは5MV/cmの電界強度のとき7$$times$$10$$^{-2}$$A/cm$$^{2}$$である。この値はRFプラズマの場合に比べて一桁小さい。

論文

Effects of electron irradiation on CuInS$$_{2}$$ crystals

阿部 賢一郎*; 三好 芳洋*; 芦田 淳*; 脇田 和樹*; 大島 武; 森下 憲雄; 神谷 富裕; 渡瀬 星児*; 伊崎 昌伸*

Japanese Journal of Applied Physics, 44(1B), p.718 - 721, 2005/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:4.72(Physics, Applied)

耐放射線性を有する宇宙用太陽電池の材料候補であるカルコパイライト系半導体の電子線照射により発生する結晶欠陥をフォトルミネッセンス(PL)法により調べた。試料はCuInS$$_{2}$$単結晶を用い、室温にて3MeV電子線を照射した。PL測定の結果、電子線の照射とともに自由励起子(1.535eV)及び束縛励起子(1.530eV, 1.525eV)のピーク強度が減少し5$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$の照射で未照射の1/30となった。また、ドナー,アクセプタペアのピークは5$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$の照射で未照射の1/3となった。これは照射により結晶性が低下したことで説明できる。一方、照射量の増加とともに0.73eVから1.20eV付近に欠陥形成に由来するブロードなピークが新たに出現することが見いだされた。このブロードピークの温度依存性を解析することで、このブロードピークが11個のピークの重ね合わせによることが決定された。さらにこれらのうち特長的な2つのピークについて、発光強度の温度依存性より活性化エネルギーを求めたところ0.07から0.09eVであることが判明した。

論文

Development of EC H&CD launcher components for fusion device

高橋 幸司; 石塚 悦男; Moeller, C. P.*; 林田 一徳*; 春日井 敦; 坂本 慶司; 林 健一*; 今井 剛

Fusion Engineering and Design, 66-68, p.473 - 479, 2003/09

 被引用回数:11 パーセンタイル:59.48(Nuclear Science & Technology)

核融合装置用ランチャーの健全性確認のために、ランチャー前方に可動ミラーを設置する先端可動型ランチャーモックアップを製作し、可動ミラー用冷却配管の動作試験及びベアリングの中性子照射効果を調べる試験を行った。何れもITERと同等の条件下で行い、冷却配管の応力は最大で60MPaで許容応力より十分低いことを実証し、また計算結果と合うことも確認した。ベアリング性能に中性子照射の影響もなく、先端可動型の有効性を実証した。後方に可動ミラーを設置する遠隔駆動型ランチャーのモックアップの大電力放射試験を行い、角度0-10$$^{circ}$$において0.5MW-3sec and 0.2MW-10secの放射に成功した。実験中及び実験後に放電や性能劣化は見られず。こちらも有効性を確認した。この結果を基に、実機と同等レベルのランチャーを設計し製作した。

報告書

ガラス固化体からの元素の溶出挙動と人工バリア空隙水中の溶解度評価

油井 三和; 牧野 仁史; 芦田 敬; 梅木 博之; 石黒 勝彦; 根山 敦史*

PNC TN8410 92-161, 177 Pages, 1992/09

PNC-TN8410-92-161.pdf:3.78MB

本報告書は、高レベル廃棄物地層処分の多重バリアシステムに関する性能評価において必要となる、ガラス固化体からの元素の溶出挙動と人工バリア空隙水中の元素の溶解度について、理論的、実験的検討を行い、核種移行解析のためのデータセットの設定を試みたものである。ガラス固化体からの元素の溶出挙動に関しては、1)可溶性元素については短期的にはSiに関する一次溶解反応との調和溶解、長期的にはガラス固化体の長期溶解速度に律速される。2)難溶性元素についてはガラス表面に形成される固相の溶解度に至る反応に律速される、と考えた。これにより、可溶性元素の溶出の評価に必要なガラス固化体の初期溶解速度及び残存溶解速度を、これまでの実験データに基づいて設定した。一方、難溶性元素に対する人工バリア空隙水中での溶解度に関しては、まず各元素の天然水中での価数、支配的水溶性化学種等を考慮し使用する熱力学データの信頼性、適用性の検討を行い各元素の熱力学データの選定を行った。次に溶解度を計算するために、溶液条件である人工バリア空隙水組成をもとに溶解度制限固相の設定を行った。最後に、与えられた溶解度制限固相と人工バリア空隙水組成をもとに、溶解度を計算し、核種移行解析のためのデータセットの設定を行った。

口頭

大気圧非平衡窒素プラズマ及びRFプラズマを用いて作製した低温Si窒化膜/Si表面における結合状態の比較

早川 竜馬*; 中永 麻里*; 吉田 真司*; 田川 雅人*; 寺岡 有殿; 吉村 武*; 芦田 淳*; 功刀 俊介*; 上原 剛*; 藤村 紀文*

no journal, , 

大気圧プラズマとRFプラズマを用いて室温で作製したシリコン窒化膜の化学結合状態を放射光光電子分光で分析して比較した。その結果RFプラズマを用いて作製したSiN/Si(111)界面は5成分から成り立ち、大気圧プラズマを用いて作製したSiN/Si(111)界面は4成分から成り立つこと,RFプラズマを用いて作製したSiN/Si(111)界面にのみSi$$_{3}$$N成分が存在することがわかった。

口頭

イオン照射によるCuInS$$_{2}$$結晶の化学結合状態への影響

村上 剛*; 阿部 賢一郎*; 芦田 淳*; 脇田 和樹*; 渡瀬 星児*; 伊崎 昌伸*; 大島 武; 森下 憲雄; 伊藤 久義

no journal, , 

次世代の宇宙用高効率薄膜太陽電池材料として有望視されるCuInS$$_{2}$$結晶の放射線損傷効果を調べるため、Ar$$^{+}$$を照射したCuInS$$_{2}$$結晶のX線光電子分光(XPS)測定を行った。試料はトラベリングヒーター(THM)法によって作製したCuInS$$_{2}$$バルク単結晶を用い、Ar$$^{+}$$(加速エネルギー:3kV)の照射時間は1, 60, 180分とした。XPS測定の結果、452.9eVと445.3eVに現れるIn原子の3d$$_{3/2}$$, 3d$$_{5/2}$$ピークの約1.5eV低エネルギー側にAr$$^{+}$$照射による新たなピークが見いだされた。またS原子のXPSスペクトルでは、163.4eV及び162.4eVの2p$$_{1/2}$$, 2p$$_{3/2}$$ピークの約0.7eV低エネルギー側にAr$$^{+}$$照射により新たなピークが生成していることも明らかとなった。一方、Cu原子のXPSスペクトルにはAr$$^{+}$$照射による顕著な変化は観測されなかった。これらの結果より、Ar$$^{+}$$照射により生成した欠陥の構成原子又は欠陥との結合原子がIn及びSであることが示唆される。

口頭

研究開発段階発電用原子炉に適した保守管理に関する検討,1; 基本要件

高屋 茂; 近澤 佳隆; 林田 貴一*; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚*

no journal, , 

研究開発段階発電用原子炉(研開炉)は、商用原子炉とは異なる特徴を有しており、研開炉の保守管理においては、それらの特徴を考慮する必要がある。本報告では、まず、研開炉の保守管理の目的を明らかにし、次に、商用原子炉用保守管理規程の研開炉への適用性を検討することにより、研開炉に適した保守管理の基本要件を確認した。

口頭

研究開発段階発電用原子炉の特徴を考慮した保守管理の提案,1; 基本要件

高屋 茂; 近澤 佳隆; 林田 貴一*; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚*

no journal, , 

本報では、保守管理において考慮すべき研究開発段階発電用原子炉(研開炉)の特徴を明確にし、その特徴を考慮して、商用軽水炉用保守管理規程の研開炉への適用性を分析した。さらに分析結果に基づき、研開炉の特徴を考慮した保守管理の基本要件を提案した。

口頭

研究開発段階発電用原子炉に適した保守管理に関する検討,2; 配管保全の事例検討

近澤 佳隆; 高屋 茂; 林田 貴一*; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚*

no journal, , 

研究開発段階発電用原子炉(研開炉)の特徴を考慮した保守管理の基本要件について検討した。「原子炉発電所の保守管理規程」の研開炉への適用性を検討し、研開炉での要求事項や考慮事項をまとめた。本報告では提案した研開炉の保守管理の考え方に基づき、ナトリウム冷却高速炉の特有な機器である原子炉冷却材バウンダリの保全計画(点検計画)を検討した例を示す。

口頭

研究開発段階発電用原子炉の特徴を考慮した保守管理の提案,2; 適用事例

近澤 佳隆; 高屋 茂; 林田 貴一*; 田川 明広; 久保 重信; 山下 厚*

no journal, , 

研究開発段階発電用原子炉施設(以下、「研開炉」という。)の特徴を考慮して、原子炉施設の安全性確保を最優先としつつ、炉型に適した保守管理技術体系を構築するために実施すべき保守管理に関する検討結果を行った。本報告では提案した研開炉の保守管理の考え方に基づき、ナトリウム冷却高速炉の特有な機器である原子炉冷却材バウンダリの保全計画(点検計画)を検討した例を示す。

口頭

A Micro pixel chamber based neutron imaging detector ($$mu$$ NID) with boron converter for energy-resolved neutron imaging at J-PARC

Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 及川 健一; 瀬川 麻里子; Su, Y.; et al.

no journal, , 

At the Energy-Resolved Neutron Imaging System RADEN of the J-PARC MLF, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging. To carry out measurements at RADEN, we have been developing and testing cutting-edge detector systems employing micro-pattern detectors and high-speed, all-digital data acquisition systems. One such detector, the Micro Pixel Chamber based Neutron Imaging Detector ($$mu$$NID), provides a spatial resolution of less than 250 $$mu$$m FWHM, 26% detection efficiency for thermal neutrons with $$^3$$He for conversion, and count rate capacity of 8 Mcps. By replacing the $$^3$$He gas with a boron-based converter, we aim to increase the count rate capacity three-fold while maintaining good spatial resolution. This is made possible by the significantly reduced event size for the alpha from the $$^10$$B-neutron interaction as compared to the lighter proton and triton in the $$^3$$He case.

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