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武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.
High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02
本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950
Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。
舘 幸男; 佐藤 智文*; 赤木 洋介*; 川村 淳*; 中根 秀二*; 寺島 元基; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 724, p.138098_1 - 138098_11, 2020/07
被引用回数：13 パーセンタイル：71.1(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、汚染レベルが高い請戸川と小高川から採取された河川堆積物の特性を、放射性Csの収着と固定を支配する粒径サイズ, 粘土鉱物, 有機物に着目して評価した。
舘 幸男; 佐藤 智文*; 武田 智津子*; 石寺 孝充; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 724, p.138097_1 - 138097_10, 2020/07
被引用回数：9 パーセンタイル：57.88(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、汚染レベルが高い請戸川と小高川から採取された河川堆積物に対するCsの収着・固定挙動を、放射性Csの収着と固定メカニズムと、Cs濃度や、粘土鉱物や有機物といった堆積物特性との関係に着目して評価した。
茶竹 俊行*; 佐崎 元*; 亀甲 龍彦*; 藤原 悟; 石川 卓哉*; 松本 治*; 森本 幸生*
Crystal Growth & Design, 10(3), p.1090 - 1095, 2010/03
被引用回数：4 パーセンタイル：49.15(Chemistry, Multidisciplinary)温度上昇により二本鎖DNAから一本鎖DNAへの転移が起こる熱的可逆過程を用いたDNA結晶化技術を提案した。DNA8量体(dCGCGCG)結晶の溶解度及びその融解点と二本鎖DNAから一本鎖DNAへの転移過程の関係を調べた結果、この転移過程が溶解度上昇を引き起こすことが明らかとなった。この温度による溶解度制御技術を用いることにより、少量のDNAから良質の単結晶が生成できることが示された。簡単に適用可能なこの方法は、高価な装置を用いることなく結晶の溶解度を制御できるという点で、従来の蒸気拡散法より優れている。
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
10
桁程度であり、この場合ASEの光強度は10
10
W/cm
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1,00010,000倍改善された7
10
の高いコントラストを実現した。
Re populated by the 
reaction from laser Compton scattering 
rays at the electron storage ring NewSUBARU早川 岳人; 宮本 修治*; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟*; 堀川 賢*; 千葉 敏; 中西 康介*; 橋本 尚信*; 太田 岳史*; 神門 正城; et al.
Physical Review C, 74(6), p.065802_1 - 065802_5, 2006/12
被引用回数：28 パーセンタイル：82.76(Physics, Nuclear)相対論工学によって達成された逆コンプトン線による
ReRe反応を用いて生成したReの半減期を報告する。この逆コンプトン線はニュースバルの電子蓄積リングにおいて生成された。これまで、Reの3
のスピン・パリティーを持つ基底状態の半減期測定は、重水素ビームを用いて行われた。その結果、38.0
0.5日の半減期が計測されている。しかし、この時点ではReに8
のスピン・パリティーを持つアイソマーの存在は知られていなかった。そのため、このアイソマー(半減期は1698日)の寄与があるはずであり、本来の値より長くなっている可能性が極めて高い。一般に粒子ビームの入射反応と比較して、反応は原子核に持ち込む角運動量が小さいために小さいスピンを持つ基底状態を生成しやすいという長所を有する。本実験によって、35.40.7日の半減期が得られた。これは、これまで奨励されていた半減期より約7%も短い。この結果は、放射化法を用いた応用研究に直接的に影響を与える。
藤原 幸雄; 渡邊 和弘; 奥村 義和; Trainham, R.*; Jacquot, C.*
Review of Scientific Instruments, 76(1), p.013501_1 - 013501_5, 2005/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)セシウム添加型の負イオン源における長パルス運転用のプラズマ電極を開発した。セシウム添加型負イオン源では、プラズマ電極の温度を負イオン生成に適する300C程度に維持することが必要である。冷却パイプを熱絶縁のためのスペーサを介してプラズマ電極にロー付けする構造を新たに提案、3次元熱解析により設計を行い製作した。実際に負イオン源に組み込み負イオンビーム生成試験を行った結果、長パルス試験において温度が約280Cに維持できることを確認でき、本強制冷却方式が長パルス運転用電極に有効であることを確認できた。
森下 卓俊; 宮本 賢治*; 藤原 幸雄*; 花田 磨砂也; 北川 禎*; 柏木 美恵子; 奥村 義和; 渡邊 和弘
Review of Scientific Instruments, 73(2), p.1064 - 1066, 2002/02
被引用回数：2 パーセンタイル：19.34(Instruments & Instrumentation)大電流負イオン源開発において、大面積から均質の負イオンビームを引き出すことは、静電加速電極の熱負荷軽減のために重要である。そこで、プラズマ密度の空間分布と負イオンビームの一様性との相関を調べた。その結果、プラズマ電極近傍において、イオン飽和電流に強い非一様性が見られた。負イオンビーム電流の空間的非一様性はプラズマ密度の分布と同傾向を示した。このプラズマ密度の不均一性は、プラズマ電極に印加するバイアス電圧に依存することから、フィルター磁場とバイアス電圧印加によるEBドリフトによると考えられる。次に、イオン源内にセシウム(Cs)を添加すると、プラズマ密度の分布は純粋水素放電と同様であるが、一様性の良い負イオンビームが得られた。負イオンビーム分布がプラズマ密度分布の非一様性に依存しないことから、中性の水素原子による負イオン表面生成が最も負イオン生成に寄与していることがわかった。
藤原 幸雄; 奥村 義和; 渡邊 和弘; Trainham, R.*; Jacquot, C.*
Review of Scientific Instruments, 73(2), p.298 - 304, 2002/02
被引用回数：4 パーセンタイル：29.76(Instruments & Instrumentation)ITER用負イオン源に向けて、3次元シミュレーションを用いて、温度,応力解析を行い長パルス運転用の周辺冷却型プラズマ電極を設計した。セシウム添加型イオン源では、負イオンを効率よく生成するために電極の温度を一様に300
前後に維持することが必要である。ITER用電極のサブセグメントに相当する周辺冷却型電極を製作し、負イオン生成実験を行った。その結果、電極温度が定常的に300程度に維持できることを確認した。
柏木 美恵子; 雨宮 亨*; 伊賀 尚*; 井上 多加志; 今井 剛; 奥村 義和; 高柳 智弘; 花田 磨砂也; 藤原 幸雄; 森下 卓俊; et al.
第12回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2001)報文集, p.37 - 40, 2001/11
核融合プラズマの燃焼,電流駆動に不可欠な中性粒子入射装置(NBI)における負イオン源では、電流の高密度化,長パルス化が重要な開発項目である。日本原子力研究所ではセシウム添加型高密度負イオン源を開発し、仏国・カダラッシュ研究所との共同実験にて負イオンビーム長パルス加速実験を行った。この目的は、ITER-NBIに要求されている高密度負イオン電流(重水素で
20mA/cm,水素負イオンで28mA/cm)の1000秒間加速を実証することである。セシウム効果を十分に得るため、フィルター磁場を最適化し、プラズマ電極温度を一定に保つことが可能な強制冷却型プラズマ電極を用いた。その結果、高密度水素負イオン電流30mA/cm(80秒間)を得た。また水素負イオン18mA/cm、重水素負イオン12mA/cmで1000秒間の連続加速を達成した。
藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 奥村 義和; 渡邊 和弘; 河合 憲一*
Review of Scientific Instruments, 71(8), p.3059 - 3064, 2000/08
被引用回数：10 パーセンタイル：55.6(Instruments & Instrumentation)多孔電極から引き出された水素負イオンビームの各電極孔からのビーム(ビームレットと呼ぶ)同士の反発作用を実験により調べた。その結果、周辺部のビームレットほど外側に偏向されることがわかったバービアンス一定条件のもとでは、その偏向角はビームエネルギーにほとんど依存しない。反発力の重ね合わせを考慮する場合には、半径方向の反発力と距離の関係は1/rで近似できることを示した。得られた結果をJT-60用大型負イオン源に適用すると、両端のビームレットは6.6mrad程度、外側に偏向を受けるものと算出された。相互作用の補正用として電極の孔断面を非対称にすることを検討し、ビーム軌道計算によりその有効性を示した。
奥村 義和; 藤原 幸雄; 柏木 美恵子; 北川 禎*; 宮本 賢治; 森下 卓俊; 花田 磨砂也; 高柳 智弘; 谷口 正樹; 渡邊 和弘
Review of Scientific Instruments, 71(2), p.1219 - 1224, 2000/02
被引用回数：34 パーセンタイル：83.47(Instruments & Instrumentation)核融合実験炉用の中性粒子入射装置のために、MeV級のエネルギーで数十MWという大出力負イオンビームが要求されている。国際協力のもとで6年間に及び研究開発を進めた結果、最大の課題であった1MeVの加速を実証するとともに、JT-60用負イオン源において世界最大出力の負イオンビーム(360keV,18.5A,6.7MW)の生成に成功した。負イオン源の長パルス化においても、140時間の連続運転を行い、フィラメントの寿命やセシウムの消費量においても十分に実用に耐えることを実証した。
渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 北川 禎*; 宮本 賢治; 森下 卓俊; 奥村 義和; 高柳 智弘; 谷口 正樹
Review of Scientific Instruments, 71(2), p.1231 - 1233, 2000/02
被引用回数：10 パーセンタイル：55.6(Instruments & Instrumentation)5段の多孔型静電加速器を用いて水素負イオンの加速実験を行った。これは、1MeV級の中性粒子入射装置用負イオン源加速器の開発の一環として行っているものである。実験では、電極中央部の33=9個の孔から水素負イオンを引き出し加速した。電極ギャップは上流から104, 94, 87, 78, 72mmである。1MeV,25mAの加速に成功した後、高エネルギー領域でビーム光学を最適にするために、負イオン生成部にCsを注入し、15mA/cmの電流密度のビームを700keVに加速することに成功した。この条件でビーム工学は改善され、収束性の良いビームが得られた。総合電流は200mAであった。中間電極に流れる電流の比率もこの条件で最小値を示した。これら最適条件は設計値にほぼ一致することを確認した。
井上 多加志; Di Pietro, E.*; Mondino, P. L.*; Bayetti, P.*; Hemsworth, R. S.*; Massmann, P.*; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 宮本 賢治; 奥村 義和; et al.
Review of Scientific Instruments, 71(2), p.744 - 746, 2000/02
被引用回数：17 パーセンタイル：68.37(Instruments & Instrumentation)トカマク型核融合実験炉では、プラズマ加熱と定常運転のために50MW以上の中性粒子ビーム入射が必要である。ITERでは3基の中性粒子入射装置(NBI)に各々1MeV,40Aの重水素負イオンビームを発生する大型イオン源・静電加速器を用いる設計となっている。ITER環境で1MVの高電圧絶縁にSF
等の絶縁ガスを用いた場合、放射線誘起伝導(RIC)によってガス中に電流が流れ100kW以上のガス発熱が予測されている。そこでITER用NBIでは真空絶縁方式を検討している。本稿では1MeV静電加速器の開発途上で得られた真空絶縁の実験・解析結果及び設計指針と、それに基づく真空絶縁負イオン源と加速器の設計について報告する。
藤原 幸雄; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘
JAERI-Research 99-071, p.33 - 0, 1999/12
JAERI-Research-99-071.pdf:1.18MB
国際熱核融合実験炉(ITER)用中性子入射装置(NBI)の工学設計を行うため、
Co線を用いた各種絶縁ガス(空気,SF,C
F,CO,空気とSFの混合ガス)に対する照射実験を行った。実験から、飽和電流はギャップ長、ガス圧、吸収線量率ならびにガス分子量に比例することが明らかとなった。耐電圧性能は、線照射により10%程度低下するものの、その程度は吸収線量率に依存しなかった。質量分析器を用いてSFガスの分解生成物を調べたところ、未照射の場合には存在しなかったピークが、m/e=48,64,67,83,86,102,105のところに確認された。また、分解生成物量は吸収線量が高くなるにつれて飽和する傾向があることがわかった。
藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 宮本 賢治; 奥村 義和; 鈴木 哲; 渡邊 和弘
JAERI-Tech 99-052, 52 Pages, 1999/07
ITER-NBI用加速電極の熱・機械的特性を3次元有限要素コード(ABAQUS)を用いて解析し、加速電極の機械的信頼性並びにビーム偏向量を評価した。数値解析の結果、加速電極1段あたりの熱負荷が1.5MWの場合、電極の最高温度は300C程度、ミーゼス等価応力の最大値は150MPa程度になることがわかった。したがって、融解は生じないものの、加速電極の一部が塑性変形するものと予想される。塑性変形を避けるためには、熱負荷を1MW以下に下げる必要がある。また、熱変形による電極孔の最大軸ずれ量は0.7mm程度になることがわかった。薄型レンズ理論を適用すると、電極孔の軸ずれによるビームレットの偏向角は最大で2mrad程度となり、ITER-NBI工学設計の制限値を満たすものと評価された。
藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 河合 憲一*; 北川 禎*; 宮本 賢治; 奥村 義和; 渡邊 和弘
JAERI-Research 99-013, 32 Pages, 1999/02
JAERI-Research-99-013.pdf:1.51MB
多孔電極から水素負イオンを引出・加速する際のビームレット同士の相互作用を実験により調べた。その結果、周辺部のビームレットほど外側に偏向されることが明らかとなった。また、パービアンス一定条件におけるビームエネルギー依存性を86keV~178keVの範囲で調べ相互作用の影響はビームエネルギーにほとんど依存しないこともわかった。さらに、負イオンに付随する電子の影響は極めて小さいことも確認された。反発力の重ね合わせを考慮する場合には、半径方向の反発力と距離rの関係は1/rで近似できることを示した。得られた結果をJT-60用大型負イオン源に適用すると、両端のビームレットは、6.6mrad程度外側に偏向を受けるものと算出された。相互作用の補正法として電極のshapingを検討し、2次元ビーム軌道計算によりその有効性を示した。
藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 北川 禎*; 宮本 賢治; 森下 卓俊; 奥村 義和; 高柳 智弘; 谷口 正樹; 渡邊 和弘
第10回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム報文集, p.87 - 92, 1999/00
原研では、MeV級負イオン源を用いた静電型多孔多段加速系による1MeV加速技術の研究開発を進めている。負イオンビームの1MeV安定加速のためには、負イオン源加速部の耐電圧性能を1MV以上にすることが前提条件である。陰極3重点の電界緩和用リングを取り付け、またコンディショニング法の改善や加速管内部のガス圧の最適化によって1MVの耐圧を実現し、水素負イオンの1MeV加速に成功した。さらに、セシウムを添加して負イオン電流密度を上げ、多孔多段加速系のビーム光学に関する研究をすすめ、現在までのところ、200mAの水素負イオンビーム(電流密度15mA/cm)を収束性良く700keVまで加速することに成功している。
渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和
Review of Scientific Instruments, 69(2), p.986 - 988, 1998/02
被引用回数：2 パーセンタイル：29.81(Instruments & Instrumentation)1MeV級の水素負イオンビーム加速を目指して、多孔5段の静電加速管の開発を行っている。これまでに、加速電源の放電抵抗を高くし、放電破壊時エネルギーを抑制することにより、920kVの電圧保持を可能とした。ビーム光学の実験において、電圧、電流の最適化により、中間電極電流が小さくビーム電流が最大となる条件を得ることができ、その条件でビームレットも分離して観測されることを確認した。この条件はビーム軌道計算の結果とも一致している。高エネルギービーム加速においては、最高で868keV,19mA,1sの加速電流を得ることに成功している。
藤原 幸雄; 宮本 直樹*; 奥村 義和
Review of Scientific Instruments, 69(2), p.1173 - 1175, 1998/02
被引用回数：7 パーセンタイル：53.42(Instruments & Instrumentation)セシウム添加体積生成型負イオン源において、負イオン生成率を高めるためにはプラズマ電極の表面温度を300C程度に保つ必要がある。一方、プラズマ電極はプラズマの荷電粒子の衝突や輻射、中性粒子の衝突などのために15W/cm程度の熱負荷を受ける。この熱を利用して定常的に表面温度を最適値に保つことのできる電極を設計し、試験を行った。本電極は負イオン引出領域の周囲にベローズ構造の熱絶縁部を持ち、計算機シミュレーションによれば、15W/cmの熱負荷のもとで250-300Cの一様な温度分布を得ることができる。実験においても、設計通りの温度が得られていることを確認するとともに、400keV、0.6Aの水素負イオンビームを高い効率のもとで定常的に得ることができた。
