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論文

Narrow-band GeV photons generated from an X-ray free-electron laser oscillator

羽島 良一; 藤原 守

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 19(2), p.020702_1 - 020702_9, 2016/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.63(Physics, Nuclear)

共振型X線自由電子レーザーを用いて、狭帯域のGeV光子($$gamma$$線)を発生する方法を提案する。コンプトン散乱の物理から、発生する光子は、エネルギー幅0.1%の狭帯域となる。本$$gamma$$線光源のフラックス,スペクトル,偏極,エネルギー可変性などについて議論する。

論文

Diffraction of $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV by a flat Si crystal

松葉 俊哉*; 早川 岳人; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; Angell, C.; 藤原 守; 羽島 良一

Japanese Journal of Applied Physics, 54(5), p.052203_1 - 052203_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

Diffraction of $$gamma$$-rays by a flat Si crystal has been demonstrated using a high flux $$^{60}$$Co source with an intensity of 2.3 TBq. The diffraction intensities of the $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV have been measured as a function of the rotation angle of the crystal. Three peaks corresponding to the Si(440) and Si(220) diffractions for 1.17 MeV and the Si(440) diffraction for 1.33 MeV have been measured. The heights and shapes of these three peaks are well reproduced by taking into account Bragg's law and the experimental geometry.

論文

Spatial distributions of radionuclides deposited onto ground soil around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant and their temporal change until December 2012

三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; Demongeot, S.*; Gurriaran, R.*; 上蓑 義朋*; 加藤 弘亮*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.320 - 343, 2015/01

 被引用回数:36 パーセンタイル:6.33(Environmental Sciences)

Comprehensive investigations have been conducted on the land environment affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Distribution maps of Cs-134, Cs-137, and Ag-110m deposition density as of March, September, and December 2012, were constructed according to monitoring results obtained at nearly a thousand locations. Little temporal change of the deposited radionuclides was observed during the nine months from March to December 2012. Weathering effects especially horizontal mobility, during this time were not noticeable. Spatial characteristics in the ratios of Cs-134/Cs-137 and Ag-110m/Cs-137 that deposited on ground were observed by investigations in the Tohoku and Kanto areas. The elaborate deposition maps of Cs-134 and Cs-137 as of September 2012, and those as of December 2012, were constructed using the relationship between the air dose rate and the deposited activity per unit area.

論文

Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 谷畑 勇夫*; 藤原 守; 齊藤 敬*; 下浦 享*; 大塚 孝治*; 恩田 裕一*; 星 正治*; 池内 嘉宏*; 高橋 史明; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.308 - 319, 2015/01

 被引用回数:121 パーセンタイル:0.45(Environmental Sciences)

The soil deposition density maps of $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP) accident were constructed on the basis of the results from large-scale soil sampling. The 10,915 soil samples were collected at 2,168 locations. $$gamma$$-rays emitted from the samples were measured by Ge detectors and analyzed using a reliable unified method. The determined radioactivity was corrected to that as of June 14, 2011 by taking into account the intrinsic decay constant of each nuclide. Finally the maps were created for $$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{129m}$$Te and $$^{110m}$$Ag. The radioactivity ratio of $$^{134}$$Cs to $$^{137}$$Cs was almost constant as 0.91 irrelevant to the soil sampling location. Effective doses for 50 years after the accident were evaluated for external and inhalation exposures due to the observed radioactive nuclides. The radiation doses from radioactive cesium were found to be much higher than those from other radioactive nuclides.

論文

核セキュリティにおける核物質の非破壊測定技術

早川 岳人; 藤原 守*

日本原子力学会誌, 56(7), p.448 - 452, 2014/07

世界では核セキュリティの強化が重要視されており、特に鍵となる技術の一つが核物質及び放射性同位体の非破壊測定技術の開発である。その実現のためには、従来の原子力工学の領域を超えた原子核物理学、加速器科学、レーザー科学、核融合科学等の専門家の協力が必要であり、共同研究が行われつつある。

論文

Proposal for an advanced hybrid K-edge/XRF densitometry (HKED) using a monochromatic photon beam from laser Compton scattering

静間 俊行; 羽島 良一; 早川 岳人; 藤原 守; 薗田 暁; 瀬谷 道夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 654(1), p.597 - 603, 2011/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:57.93(Instruments & Instrumentation)

モンテカルロシミュレーションコードEGS5を用いて、ハイブリッドHKEDにおけるU, Np, Puの応答エックス線の解析を行った。シミュレーションでは、入射光源として、エネルギー回収型リニアックから得られる電子ビームとレーザー光とのコンプトン散乱によって生成される単色$$gamma$$線を採用した。U, Np, Puの濃度を変化させ、エックス線計数率や計測誤差への影響を調べた。その結果、単色$$gamma$$線を使用することにより、S/N比を大幅に改善することができ、低濃度Pu溶液の評価時間を短縮できることがわかった。また、U(100g/L), Np(0.1g/L), Pu(20 or 100g/L)を含む硝酸溶液に対して、これまで分析が困難であったNpの濃度を、約1%の統計誤差で測定できることがわかった。

論文

Development of a sub-MeV X-ray source via Compton backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 637(1, Suppl.), p.S141 - S144, 2011/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.9(Instruments & Instrumentation)

関西光科学研究所において実施しているマイクロトロン加速器で加速された150MeVの電子ビームとNd:YAGレーザーとを用いた逆コンプトン散乱によるsub-MeV領域のX線発生についての研究の現状を報告する。特にこれまでに実施したX線発生実験と発生X線の高強度化のためのNd:YAGレーザーのパルス圧縮について報告する。

論文

単色$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱による使用済燃料中Puの非破壊測定のための要素技術開発の現状

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 早川 岳人; 静間 俊行; 菊澤 信宏; 藤原 守; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 9 Pages, 2010/12

われわれは、レーザーと電子ビームのコンプトン散乱で発生させる単色でエネルギー可変の$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱を利用する、水中の使用済燃料中のPu-239の非破壊測定手法を提案している。この測定法は、透過力の高い約2MeVの$$gamma$$線を利用して、水中に保持された使用済燃料中のPu-239の量をプール壁の外側から非破壊で測定する手法であり、このような$$gamma$$線を効率よく、かつ高強度で発生するためには、大電流の電子ビームを加速できるエネルギー回収型リニアック(Energy-Recovery Linac: ERL)が最適な装置である。本報告では、$$gamma$$線源構成要素の開発状況,実証実験の提案について報告する。

論文

単色$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱による鉛同位体とウラン238の計測

早川 岳人; 静間 俊行; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 藤原 守; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 5 Pages, 2010/12

単色でエネルギー可変という特徴を有するレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線をプローブとし、核共鳴蛍光散乱によってPu-239及び任意の核種を非破壊で測定する手法を提案している。この方法は、透過力の高い約2MeVの$$gamma$$線を利用して、水中に保持された使用済燃料中のPu-239の量をプール壁の外側から非破壊で測定する手法で、水中で数十cm離れた位置の使用済燃料集合体の個々の燃料ピン中のPu-239量が計測可能となる利点を有している。本発表では、システムの概要,基礎研究,GEANT4を用いたシミュレーション結果から導かれたPu-239の検出精度について述べる。

論文

レーザー・コンプトン散乱X線/$$gamma$$線を利用した非破壊測定装置の次世代核燃料サイクル計量管理・保障措置検認への適用可能性

瀬谷 道夫; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 静間 俊行; 藤原 守

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 9 Pages, 2010/12

エネルギー回収型リニアック(ERL: Energy Recovery Linac)をベースとするレーザー・コンプトン散乱(laser Compton scattering)X/$$gamma$$線は、エネルギー可変でありながら高輝度でエネルギーがほぼ一定という特性を有する。このX/$$gamma$$線源は、次世代核燃料サイクル施設での核物質計量管理・保障措置において、多様な非破壊測定(NDA)への応用が可能である。110-130keV領域のX線は高速のハイブリッドKエッジ濃度測定(HKED)に、1-3MeVの$$gamma$$線は、核共鳴蛍光(NRF: Nuclear Resonance Fluorescence)散乱を利用する使用済燃料,ガラス固化体及びハルドラム中のPu(及びアクチノイド)同位体量のNDAに使用可能である。1-3MeVのLCS-$$gamma$$線は、また、核共鳴蛍光散乱反応断面積データの整備とともに、溶液,固体,粉末中のPu等の同位体比NDAにも適用できる。本報告では、仮想的次世代核燃料サイクル施設におけるLCS-X線/$$gamma$$線源利用NDA装置の配置案等についても紹介する。

論文

Nondestructive assay of plutonium and minor actinide in spent fuel using nuclear resonance fluorescence with laser Compton scattering $$gamma$$-rays

早川 岳人; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 静間 俊行; 西森 信行; 藤原 守; 瀬谷 道夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 621(1-3), p.695 - 700, 2010/09

 被引用回数:30 パーセンタイル:6.6(Instruments & Instrumentation)

水中に置かれた使用済核燃料中の$$^{235}$$U, $$^{239}$$Puやマイナーアクチノイドを非破壊計測する手法を提案する。これらは、レーザーコンプトン散乱$$gamma$$線による核共鳴蛍光散乱(NRF)を用いて計測される。個々の同位体によって異なるNRF散乱$$gamma$$線のエネルギーが得られるので、同位体を識別することができる。われわれはこのために、Ybドープファイバーレーザーとエネルギー回収型リニアックを用いた高輝度$$gamma$$線源をデザインした。この光源を用いた場合の計測について、シミュレーションを行ったところ、1%の$$^{239}$$Puを含む使用済燃料に対して4000秒の計測時間で、燃料に含まれる全$$^{239}$$Puの量を統計誤差2%以下で計測できるとの結論を得た。

論文

Possible applications of NDA systems using Laser Compton Scattering (LCS) X-rays and $$gamma$$-rays in material accountancy and safeguards verification for future nuclear fuel cycle facilities

瀬谷 道夫; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 静間 俊行; 藤原 守

Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07

エネルギー回収型線形加速器(ERL)をベースとするレーザーコンプトン散乱(LCS)X線・$$gamma$$線源を使うNDA装置の次世代核燃料サイクル施設の計量管理,保障措置検認への適用可能性について紹介する。1$$sim$$3MeV範囲の高強度の準単色LCS$$gamma$$線源(350MeV電子+レーザー)と核共鳴蛍光散乱を利用するものは、使用済燃料あるいはFP, MA負荷MOX新燃料のみならずガラス固化体,ハル等に含まれるPu量を測定するNDA装置として適用が可能である。また、100$$sim$$150keV範囲の準単色LCSX線源(85MeV電子+レーザー)を利用するものは、溶液中のU, Pu, MA濃度分析において、現在使用されているX線管を利用するHybrid K-edge吸収・XRF濃度計に比べて、より高速でMAを精度よく測定できるAdvanced Hybrid K-edge吸収・XRF濃度計としての適用が可能である。

論文

Nondestructive assay of plutonium in spent nuclear fuel assembly in water pool

早川 岳人; 静間 俊行; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 西森 信行; 瀬谷 道夫; 藤原 守

Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07

水中に保持された使用済核燃料集合体に含まれる$$^{235}$$U, $$^{239}$$Puやマイナーアクチノイドの非破壊分析法を提案する。核物質は電子とレーザーの散乱によって生成されるレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線を用いた核共鳴蛍光散乱で計測される。この手法の利点の一つは、数cmの厚さの鉛板等を透過して任意の核種を計測可能な点である。シミュレーション計算では、われわれが提案する高輝度$$gamma$$線源と用いた場合、4000秒の計測時間で$$^{239}$$Puの含有率が1%の核燃料集合体全体に対して、$$^{239}$$Puを統計誤差2%以下で計画可能である。

論文

Improvement of SBS laser pulse compression system for the Compton backscattered X-ray source

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

JAEA-Conf 2010-002, p.95 - 98, 2010/06

前回の光量子シンポジウムにおいて発表したように、逆コンプトン散乱X線のフラックスを増大させるために、誘導ブリルアン散乱(SBS)によるレーザーパルスの圧縮を提案し、実際に試験を行った。その後、イメージリレーを導入することでSBSパルス圧縮システムの改善を実施した。結果、パルスエネルギー0.84Jで2.1nsの安定した圧縮パルスの発生を達成した。関西光科学研究所における逆コンプトン散乱X線源にこのシステムを導入することで、これまでの3.2倍の強度のX線フラックスの発生が期待できる。

論文

Isoscalar giant resonances in the Sn nuclei and implications for the asymmetry term in the nuclear-matter incompressibility

Li, T.*; Garg, U.*; Liu, Y.*; Marks, R.*; Nayak, B. K.*; Madhusudhana Rao, P. V.*; 藤原 守*; 橋本 尚信*; 中西 康介*; 奥村 瞬*; et al.

Physical Review C, 81(3), p.034309_1 - 034309_11, 2010/03

 被引用回数:78 パーセンタイル:2.37(Physics, Nuclear)

We have investigated the isoscalar giant resonances in the Sn isotopes using inelastic scattering of 386-MeV $$alpha$$ particles at extremely forward angles, including 0$$^{circ}$$. The strength distributions for various multipoles were extracted by a multipole decomposition analysis based on the expected angular distributions of the respective multipoles. We find that the centroid energies of the isoscalar giant monopole resonance (ISGMR) in the Sn isotopes are significantly lower than the theoretical predictions. In addition, the asymmetry term, $$K_{tau}$$, in the expression for the nuclear incompressibility has been determined from the ISGMR data in Sn isotopes and is found to be consistent with a number of indirectly extracted values for this parameter.

論文

MeV- and sub-MeV-photon sources based on Compton backscattering at SPring-8 and KPSI-JAEA

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬; 小瀧 秀行; Chen, L.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Physics Review, 26(Suppl.), p.94 - 99, 2009/07

SPring-8とKPSI-JAEAにおいて、それぞれMeV領域,sub-MeV領域の逆コンプトン散乱による光源を開発した。MeV光源は光励起型遠赤外レーザーと8GeV電子ビームとからなっている。sub-MeV光源はNd:YAGパルスレーザーとマイクロトロンで加速された150MeV電子ビームからなっている。どちらの光源も逆コンプトン光の発生に成功した。ここでは、これらの光源の特徴と今後の展望について発表する。

論文

"J-KAREN"高強度レーザー

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.

JAEA-Conf 2008-007, p.13 - 16, 2008/08

高強度場科学研究において、メインパルスと背景光(ASE光)との強度比であるコントラストが、高強度レーザーを利用するうえでボトルネックになっている。高強度レーザーシステムより出力されるレーザーパルスの時間構造において、メインパルスに先立って数桁強度の低い背景光(ASE)が存在する。一般的な高強度レーザーシステムにおいて、メインパルスとASEの強度比(コントラスト)は10$$^{-5}$$$$sim$$10$$^{-6}$$桁程度であり、この場合ASEの光強度は10$$^{12}$$$$sim$$10$$^{13}$$W/cm$$^{2}$$となり、高強度を有するメインパルスが固体物質と相互作用する前にターゲット上にプリプラズマが形成され、メインパルスは膨張しつつある低い密度のプラズマと主として相互作用し、メインパルスと物質との相互作用に影響を及ぼす。このため多くの実験において、プリパルスによりプリプラズマが形成されないようなレーザーの時間制御技術開発が必要である。われわれは背景光が発生しにくい光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を前置増幅器として用いた高強度レーザーシステムの開発を行った。OPCPAを用いることにより、メインパルスの数ps前において従来よりも1,000$$sim$$10,000倍改善された7$$times$$10$$^{-9}$$の高いコントラストを実現した。

論文

MeV $$gamma$$-ray generation from backward Compton scattering at SPring-8

川瀬 啓悟; 有本 靖*; 藤原 守; 岡島 茂樹*; 小路 正純*; 鈴木 伸介*; 田村 和宏*; 依田 哲彦*; 大熊 春夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 592(3), p.154 - 161, 2008/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:16.65(Instruments & Instrumentation)

SPring-8において8GeV電子ビームと遠赤外レーザーとの正面衝突によって逆コンプトン散乱を発生させるための試験ビームラインを構築した。遠赤外レーザーとして、ここでは炭酸ガスレーザーで光励起させるメタノールレーザーを用いている。遠赤外レーザーの出力は波長118.8$$mu$$mで1.6Wを達成している。$$gamma$$線の直接測定により、発生させた$$gamma$$線強度は10$$^{3}$$photons/sであった。この値は入射したレーザー強度とレーザー輸送光学系の伝送効率とを考慮して評価した$$gamma$$線発生強度とよく一致している。

論文

Half-life of the $$^{164}$$Ho by the ($$gamma$$,$$n$$) reaction from Laser Compton scattering $$gamma$$ rays at the electron storage ring NewSUBARU

早川 岳人; 静間 俊行; 宮本 修治*; 天野 壮*; 堀川 賢*; 石原 一樹*; 森 道昭; 川瀬 啓悟; 神門 正城; 菊澤 信宏; et al.

Physical Review C, 77(6), p.068801_1 - 068801_4, 2008/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.59(Physics, Nuclear)

$$^{164}$$Erはp核であるが、近傍のp核と比較して太陽組成が1桁大きいため、1950年代から起源が議論されてきた。その生成メカニズムの1つとして高温下でベータ崩壊する$$^{163}$$Dyを基点とした遅い中性子捕獲反応過程の分岐が提案されている。$$^{164}$$Hoは生成過程の途中に位置するため、その崩壊スキームの解明は重要である。$$^{164}$$Hoには約37.5分の半減期のアイソマーが存在する。しかし、その半減期は1966年に計測された後、測定されていない。そこで、本研究では、NewSUBARUの逆コンプトン$$gamma$$線による($$gamma$$,$$n$$)反応によって$$^{164}$$Hoを生成し、アイソマーの崩壊による$$gamma$$線の崩壊曲線を計測する手法で、半減期をより精密に測定した。

論文

Sub-MeV tunably polarized X-ray production with laser Thomson backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬; 小瀧 秀行; Chen, L.-M.; 福田 祐仁; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(5), p.053302_1 - 053302_8, 2008/05

 被引用回数:18 パーセンタイル:29.57(Instruments & Instrumentation)

本論文では、波長1064nmのNd:YAGレーザー光とマイクロトロン加速器からの150MeV電子ビームとの逆トムソン散乱によるsub-MeV領域の偏光X線の発生について報告している。発生するX線の最大エネルギーはおよそ400keVである。実験では、X線パルスの全エネルギーをLYSOシンチレーターで測定した。また、X線の角度発散をイメージングプレートを用いて測定した。X線ビームがレーザーの偏光方向に沿って偏光していることはコンプトン散乱法を用いて確認した。これらに加えて、ここで発生させたX線を用いて鉛で遮蔽された物体のイメージングも実施した。

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