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論文

An Approach to DNA crystallization using the thermal reversible process of DNA duplexes

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:46.18(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。

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

Half-life of $$^{184}$$Re populated by the $$(gamma,n)$$ reaction from laser Compton scattering $$gamma$$ 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:23 パーセンタイル:17.97(Physics, Nuclear)

相対論工学によって達成された逆コンプトン$$gamma$$線による$$^{185}$$Re$$(gamma,n)$$$$^{184}$$Re反応を用いて生成した$$^{184}$$Reの半減期を報告する。この逆コンプトン$$gamma$$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、$$^{184}$$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$$pm$$0.5日の半減期が計測されている。しかし、この時点では$$^{184}$$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169$$pm$$8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、$$(gamma,n)$$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、35.4$$pm$$0.7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。

論文

Actively-cooled plasma electrode for long pulse operations in a cesium-seeded negative ion source

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

 パーセンタイル:100(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300$$^{circ}$$C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280$$^{circ}$$C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。

論文

Spatial uniformity of negative ion production in volume negative ion source

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:78.8(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E$$times$$B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。

論文

A Frame-cooled plasma grid for long pulse operations in a cesium-seeded volume negative ion source

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:2 パーセンタイル:78.8(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$$^{circ}C$$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$$^{circ}C$$程度に維持できることを確認した。

論文

NBI用負イオン源開発における高密度負イオンビーム長パルス生成実験

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$$^{2}$$,水素負イオンで$$>$$28mA/cm$$^{2}$$)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$$^{2}$$(80秒間)を得た。また水素負イオン18mA/cm$$^{2}$$、重水素負イオン12mA/cm$$^{2}$$で1000秒間の連続加速を達成した。

論文

Beamlet-beamlet interaction in a multi-aperture negative ion source

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:41.65(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$$gamma$$の関係は1/r$$^{2}$$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。

論文

Negative hydrogen ion source for tokamak neutral beam injector

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:32 パーセンタイル:15.47(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。

論文

Hydrogen negative ion beam acceleration in a multiaperture five-stage electrostatic accelerator

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:8 パーセンタイル:46.8(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3×3=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$$^{2}$$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。

論文

Neutral beams for the International Thermonuclear Experimental Reactor

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:29.01(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$$_{6}$$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。

報告書

Experimental study on the influence of radiation on high-voltage insulation gases

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、$$^{60}$$Co$$gamma$$線を用いた各種絶縁ガス(空気,SF$$_{6}$$,C$$_{2}$$F$$_{6}$$,CO$$_{2}$$,空気とSF$$_{6}$$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、$$gamma$$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$$_{6}$$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。

論文

静電型多孔多段加速器による水素負イオンビームの1MeV加速試験

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$$^{2}$$)を収束性良く700keVまで加速することに成功している。

論文

Development of a 500 keV, 22A D$$^{-}$$ ion source for the neutral beam injector for JT-60U

奥村 義和; 藤原 幸雄; 本田 敦; 井上 多加志; 栗山 正明; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 藻垣 和彦; 永瀬 昭仁*; 小原 祥裕; et al.

Review of Scientific Instruments, 67(3), p.1018 - 1020, 1996/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:13.12(Instruments & Instrumentation)

JT-60U用負イオン中性粒子入射装置のために、500keV、22Aの重水素負イオンビームを10秒間発生できる大型負イオン源の開発を進めている。負イオンはセシウム添加体積生成型のプラズマ源で生成され、110cm$$times$$45cmの引き出し領域に1080個の電極孔を持つ多孔型3段加速系で500keVまで加速される。全体のサイズは直径約2m、高さ1.7mである。テストスタンドでの負イオン生成試験と高電圧試験を済ませた後、負イオン源は中性粒子入射装置全体に装着され、500keVビーム生成試験に供されている。これまでに、340keV 3.6A(1.2MW)の重水素負イオンビームとしては世界最高の電流値とパワーを記録した。

口頭

ニュースバルの逆コンプトン$$gamma$$線によるReの光核反応

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.

no journal, , 

SPring-8のニュースバル放射光施設では、最大17MeVの逆コンプトン$$gamma$$線が利用可能である。このエネルギーは中性子離別エネルギーはもちろん、巨大共鳴のエネルギーより十分に高いため、原子核と反応し中性子数が1小さい同位体を生成する。この手法で、天然に存在する安定同位体より軽い不安体同位体の生成が可能である。Re-185からRe-184を生成し、そのベータ崩壊の半減期を83日間にわたり計測した。その結果、従来の推奨値より7%短い半減期を得た。これまでの推奨値は、アイソマーの影響があったが、本実験ではその寄与がないためである。

口頭

Half-life of $$^{184}$$Re populated by photodisintegration reaction with Laser Compton scattering $$gamma$$-rays at 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.

no journal, , 

ニュースバルでは最大エネルギー17MeVのレーザー逆コンプトン$$gamma$$線が稼動している。この$$gamma$$線を原子核に照射すると、$$gamma$$線と原子核が光核反応を起こし、もとの原子核とは異なる同位体が生成される。この手法を用いて、Re-185から不安体同位体Re-184を生成した。このRe-184の基底状態のベータ崩壊を83日間計測した。その結果、約35.4日の半減期の値を得た。この値は従来の推奨値より7%短いとの結果を得た。これは、従来の推奨値が計測された段階では、約169日の半減期のアイソマーが発見されていなかったためである。

口頭

ニュースバル逆コンプトン$$gamma$$線によるReの光核反応実験

早川 岳人; 静間 俊行; 林 由紀雄; 神門 正城; 川瀬 啓悟; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 千葉 敏; 宮本 修治*; 望月 孝晏*; et al.

no journal, , 

原子核の半減期は核反応終了より時間が経過した後の放射能の強さはもとより、原子力システムにおいては発熱量の観点からも重要である。ベータ安定線近傍の同位体の半減期は精密に計測されていると考えられがちであるが、必ずしもそうではない。Re-184の基底状態の半減期として約38.0日の値が推奨値として知られている。しかし、Re-184には約169日の半減期のアイソマーが存在する。歴史的には約38.0日の基底状態の半減期の測定後に、このアイソマーが発見された。そのため、アイソマーの影響を受けていない半減期の測定が必要であった。SPring-8内のNewSUBARU放射光施設において、MeV領域の逆コンプトン$$gamma$$線装置が稼動している。この逆コンプトン$$gamma$$線を用いて、Re-184を光核反応で生成し、その半減期を83日間に渡り計測した。その結果、アイソマーの影響がない半減期の測定に成功し、従来の推奨値より7パーセント短いことを明らかにした。

口頭

Half-life measurements of neutron-deficient isotopes using laser Compton scattering $$gamma$$-rays at NewSUBARU

早川 岳人; 静間 俊行; 宮本 修治*; 天野 将*; 堀川 賢*; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 神門 正城; 菊澤 信宏; 千葉 敏; et al.

no journal, , 

ニュースバルでは現在MeVエネルギー領域のレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線源が稼動している。レーザーと電子の散乱によって準単色な$$gamma$$線が生成される。17MeVのレーザーコンプトン$$gamma$$線を原子核に照射すると相互作用を起こし、中性子が放出され原子核は軽い同位体に変換される。生成された軽い同位体はアイソマーやベータ崩壊する基底状態を有している場合がある。このような原子核の半減期測定を行った。Re-184の基底状態の半減期測定では過去のデータより7%短い半減期が、Ho-164のアイソマーの半減期測定では過去のデータより3%短い結果が得られた。これらの結果は、レーザーコンプトン$$gamma$$線によって選択的に生成した不安体同位体の半減期測定法を有効であることを示す。

口頭

Sub-MeV領域の逆コンプトン散乱X線源開発の現状; SBSによるレーザーパルス圧縮

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.

no journal, , 

昨年度Nd:YAGレーザーと150MeV電子ビームとを用いた逆コンプトン散乱X線の発生を確認した後、発生X線フラックスの向上のために幾つかの改良を実施している。これらのひとつとして、現在Nd:YAGレーザーの高いピーク強度を得るために誘導ブリルアン散乱(SBS)を用いたパルス圧縮システムを構築している。SBS媒質としては、阪大学レーザーエネルギー学研究センター において実績のある液体フルオロカーボンを用い、パルス幅1ns以下を目指している。この会議においては、逆コンプトン散乱のためのSBSパルス圧縮システムの現状について発表し、圧縮なしでの逆コンプトン散乱実験の最近の結果についても加えて報告する。

口頭

Sub-MeV領域の逆コンプトン散乱X線源開発の現状

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.

no journal, , 

昨年度Nd:YAGレーザーと150MeV電子ビームとを用いた逆コンプトン散乱X線の発生を確認した。これに引き続き現在、発生X線フラックスを向上させるために幾つかの改良を実施している。これらの一つとして、Nd:YAGレーザーの高いピーク強度を得るために誘導ブリルアン散乱を用いたパルス圧縮システムを構築している。この会議においては、逆コンプトン散乱のためのSBSパルス圧縮システムの現状について発表し、加えてパルス圧縮なしで実施した逆コンプトン散乱実験の最近の結果についても報告する。

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