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原田 正英; 勅使河原 誠; 大井 元貴; 及川 健一; 高田 弘; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1000, p.165252_1 - 165252_8, 2021/06
被引用回数：2 パーセンタイル：34.88(Instruments & Instrumentation)本研究では、箔放射化法を用いて、J-PARC核破砕中性子源からのパルス中性子ビームの高エネルギー成分を測定した。箔は、0.3MeVから79.4MeVまでのしきいエネルギーを持つAl, Au, Bi, Nb, Tmを用いた。実験はNOBORUで行われ、箔は減速材から13.4mの位置で照射された。照射実験への応用のために、高エネルギーの中性子スペクトルを変化させるB
Cスリット, Pbフィルター、それらがない場合の3ケースでも反応率を測定した。JENDL-3.2評価済みファイルとJENDLドシメトリーファイルを用いたPHITSコードによる計算データと比較をした。計算値と実験値の比(C/E)を比較したところ、エネルギー依存性がみられ、しきいエネルギーが100MeVまで増えるにつれ、C/Eは減少することが分かった。すべてのC/Eは1.0
0.2の範囲にあることを確認した。このことから、高エネルギーの中性子計算データは、NOBORUユーザーの実験データの分析に適切であることを示した。
黒田 順也*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 伊東 功次郎*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 安部 晋一郎; 原田 正英; 及川 健一; 三宅 康博*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 67(7), p.1599 - 1605, 2020/07
被引用回数：4 パーセンタイル：45.45(Engineering, Electrical & Electronic)半導体デバイスの信頼性の観点から、環境放射線起因ソフトエラーは問題となる。ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を実測的に評価するために、中性子照射施設にてデバイスへの中性子照射測定実験が一般的に行われる。我々はこれまでに大阪大学のRCNPおよび東北大学のCYRICにて、65nmバルクSRAMおよびSOTB SRAMを対象とした中性子照射SER測定実験を行った。本研究では、同じデバイスを用いて、J-PARC MLFにある大強度の核破砕中性子源のBL10でSER測定実験を実施した。その結果、動作電圧を低くした際のSERの増加割合が、他の施設での測定結果と比べて高いことが判明した。PHITSによる解析の結果、入射中性子と保護樹脂に含まれる水素原子との弾性散乱による二次陽子が原因で動作電圧の低い条件下でSERが増加することを明らかにした。
安部 晋一郎; 佐藤 達彦; 黒田 順也*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 伊東 功次郎*; 橋本 昌宜*; 原田 正英; 及川 健一; et al.
Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/04
被引用回数：2 パーセンタイル：64.23(Engineering, Electrical & Electronic)二次宇宙線中性子起因シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、地上において電子機器の深刻な問題を生じる可能性のある事象として知られている。これまでの研究で、水素化物と中性子との弾性散乱により、前方に水素イオンが放出されるため、メモリ前方にある水素化物がSEUの発生確率の指標となるSEU断面積に影響を与えることを明らかにした。本研究では、トランジスタ近傍の構造物がSEU断面積に及ぼす影響を調査した。その結果、数MeVの領域におけるSEU断面積の変化は構造物の厚さおよび位置によって決まることを明らかにした。また、シミュレーションにおいてトランジスタ近傍の構造物を考慮することにより、J-PARC BL10の測定値をより良く再現できるようになった。さらに、構造物を考慮した計算シミュレーションにより、トランジスタ近傍の構造物は地上環境におけるソフトエラー率に有意な影響を持つことを明らかにした。
C decoupler with burn-up reduction aiming at 1-MW pulsed neutron source大井 元貴; 勅使河原 誠; 原田 正英; 池田 裕二郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(7), p.573 - 579, 2019/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)パルス中性子源において、減速材から放出される中性子パルスを細くして、エネルギー分解能を向上させるためにデカップラーと呼ばれる中性子吸収材が使用される。カドミウムとBCはデカップラーとして広く使用されている。しかしながら、BCは中性子吸収に伴うホウ素の燃焼とヘリウムガスの生成のために、MW級中性子源においては、その使用は困難であると考えられてきた。この問題を解決するために、BCを別の中性子吸収材で挟むプレデカップラーの概念を導入し、BCの中性子吸収の削減を目的として、簡易的なモデルを使用した計算により、プレデカップラーのBCデカップラーの燃焼に対する影響について計算を行った。結果として、カドミウムプレデカップラーにより中性子強度の減少なしに、BCの中性子吸収を60%削減する効果がみられた。また、プレデカップラーにより、BCのガススウェリングは、三分の一に抑えられる。
勅使河原 誠; 土川 雄介*; 市川 豪*; 高田 慎一; 三島 賢二*; 原田 正英; 大井 元貴; 河村 幸彦*; 甲斐 哲也; 河村 聖子; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 929, p.113 - 120, 2019/06
被引用回数：16 パーセンタイル：86.05(Instruments & Instrumentation)ナノダイアモンドは、冷中性子以下のエネルギーにおける反射材として注目されている。ナノダイアモンドを用いた中性子源の高度化には、断面積データの整備が必要である。そのため、この論文では、中性子の透過率の測定から0.2meVから100meVの範囲で全断面積を測定した結果を報告する。測定した全断面積は、エネルギーが低くなるにつれて大きくなり、グラファイトと比較すると0.2meVで約2桁以上高くなることが分かった。その全断面積に占める非弾性散乱の寄与を調べるため、中性子のエネルギー1.2, 1.5, 1.9及び5.9meVで中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、測定したエネルギーにおいて、全断面積に占める非弾性散乱の寄与がほぼ無視できることも分かった。さらに、中性子小角散乱実験の結果から、全断面積の高くなる要因として、前方方向、いわゆる小角方向への散乱の寄与が高いことが示された。
原田 正英; 勅使河原 誠; 大井 元貴; Klinkby, E.*; Zanini, L.*; Batkov, K.*; 及川 健一; 藤 暢輔; 木村 敦; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 903, p.38 - 45, 2018/09
被引用回数：10 パーセンタイル：67.52(Instruments & Instrumentation)At the J-PARC pulsed spallation neutron source, liquid hydrogen moderators composed of 99.8% parahydrogen associated with light-water premoderator have been providing high intensity cold and thermal neutron beams. In the design stage, simulations have shown not only high total neutron intensity in the coupled moderator but also a local neutron-brightness increase at the edges. The edge-effect-brightness increase is also exploited in the design of the European Spallation Source (ESS) moderators, which are based on 99.8% parahydrogen, but thin (thickness: 3 cm) to enhance the neutron brightness. In this study, the spatial distribution of the neutron brightness at the surface of the coupled moderator in the J-PARC pulsed spallation neutron source was directly measured with the pinhole geometry to validate the calculated edge-brightness enhancement. The brightness distribution at the moderator surface was clearly observed as predicted by a Monte Carlo simulation, proving the validity of the simulation tools used in the design-optimization process of the J-PARC and ESS moderator.
勅使河原 誠; 池田 裕二郎; 大井 元貴; 原田 正英; 高田 弘; 柿白 賢紀*; 野口 学*; 島田 翼*; 清板 恭一*; 村島 大亮*; et al.
Nuclear Materials and Energy (Internet), 14, p.14 - 21, 2018/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)J-PARCの1MWパルス中性子源では、中性子パルスの成形に用いるデカップラとして、異なる共鳴吸収材から構成し、1eVと高い中性子吸収エネルギーを有するAg-In-Cd合金を開発した。このデカップラによりパルス成形された中性子は、粉末解析の実験装置において最高分解能を更新したが、中性子照射によって生成される長半減期の108mAgの放射能が高いため使用済み機器の取扱においては短所であった。そこで、放射能を大幅に減らす代替材としてAuを使用したAu-In-Cd材の開発を行ってきた。しかしながら、実機のモデレータ・反射体に実用化する上で、大型のAu-In-Cd板と構造材のA5083材とをHIP接合し十分な接合強度を得ることが課題であった。本研究では、Au-In-Cd材の表面状態、大型化した熱容量の変化による接合部界面温度に関わる検討を行い、実規模大のHIP接合において、最適接合条件を見つけることができた。この結果、反射体へのAu-In-Cd材の実用化に成功し、中性子性能を損なわず、大幅な放射能低減の見通しを得た。
管井 光信*; 原田 次郎*; 今泉 充*; 佐藤 真一郎; 大島 武
Proceedings of 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-39) (CD-ROM), p.0715 - 0720, 2013/06
三接合太陽電池のGeボトムセルは、分光感度測定において波長700-800nm付近に見かけ上の外部量子効率を発生させ、GaAsミドルセルの外部量子効率を見かけ上減少させる。この現象は「アーチファクト」と呼ばれているが、その原因は明らかになっていない。本研究では、イオン照射によるアーチファクトの変化を調べ、GaAsミドルセルが劣化するとアーチファクトも減少することから、GaAsのフォトルミネッセンスがアーチファクトの原因のひとつであることが示唆された。
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：184 パーセンタイル：99.44(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
前川 藤夫; 原田 正英; 及川 健一; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 坂元 眞一; 高田 弘; 二川 正敏; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 620(2-3), p.159 - 165, 2010/08
被引用回数：73 パーセンタイル：97.59(Instruments & Instrumentation)J-PARCの1MWパルス核破砕中性子源JSNSは、2008年5月30日、運転開始に成功した。以来、JSNSのモデレータ設計と中性子性能の優れた特徴を実証するため、幾つかの中性子実験装置において、中性子スペクトル強度,絶対中性子束,中性子パルス形状の時間構造等の測定を行ってきた。モデレータ設計の期待どおり、エネルギースペクトルの測定値にはパラ水素の特徴が明瞭に示された。0.4eV以下の中性子束測定値は設計値と20%で一致したことから、JSNS設計計算の信頼性が示された。モデレータと中性子実験装置の適切な設計により、世界クラスの高分解能回折データ取得に成功した。さらに、大型円筒形の結合型モデレータの優れた設計により、世界クラスの高強度中性子束を提供可能であることが示された。
前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 大井 元貴; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 長谷川 勝一; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.335 - 337, 2009/02
被引用回数：42 パーセンタイル：92.89(Instruments & Instrumentation)J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源JSNSの第10番目の中性子ビームラインであるNOBORUが建設された。NOBORUの第一目的はJSNSの中性子性能を研究することである。NOBORUにより、JSNSで発生する記念すべき最初の中性子パルスの測定を行い、そして施設診断を目的として中性子のパルス形状,スペクトル,強度分布等を測定する計画である。NOBORUはテストポートとしての性格も併せ持ち、革新的実験装置開発のための試験も積極的に受け入れる。現在、NOBORUを利用した幾つかの革新的実験装置の実証実験を計画中である。
原田 正英; 明午 伸一郎; 伊藤 学; 壇辻 永治; 高際 勝徳; 高田 弘; 前川 藤夫; 二川 正敏; 中村 充孝; 三宅 康博*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.87 - 90, 2009/02
被引用回数：3 パーセンタイル：28.22(Instruments & Instrumentation)J-PARCのMLFでは、建屋(13万トン)や遮蔽体(8万トン)が非常に重いため、MLF建屋が大きく沈下することが予測される。長さ300mある3GeVシンクロトロンから中性子源までの陽子ビームライン(3NBT)でも、同様に沈下することが予測される。MLFの中に建設中の中性子ビームラインや3NBTでは、精度1mm以下の精密アライメントが要求される。そこで、建設中でも中性子ビームラインで高精度アライメントできるように、また、陽子ビームラインでのビーム損失を小さくするために、MLF建屋と3NBTの沈下を定期的に測量することを計画した。そこで、水準マーカーを多数設置し、2004年6月から沈下測量を始めた。MLF建屋が完成した2005年12月には、沈下量は、40mmであった。これまでの沈下量と荷重との関係から、将来設置される全中性子ビームライン遮蔽体の重量が加わった場合、MLFの沈下は、68mmになると予測した。また、MLF建屋の沈下が生じてもミュオンターゲットと中性子ターゲットが同じ高さになるように、ミュオンターゲットを5mm高く設置した。2007年末では、この実測値は、この予測値に近づいている。
及川 健一; 高田 弘; 前川 藤夫; 原田 正英; 二川 正敏; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600, p.84 - 86, 2009/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)J-PARC/JSNSの中性子ビームシャッターシステムは、各シャッターが独立に制御され、また独立にメンテナンス可能という前提条件の下で設計された。これは、JSNSの使い勝手とインターロックシステムの観点から非常に重要である。われわれが直面した最大の難問は、JSNSビーム・ラインの非対称かつ狭い角度のビームライン間隔において、シャッターデザインの前提条件を満たすことであった。これを実現するため、2本のシャフトでシャッターブロックを吊るコンパクトなボール・スクリュージャッキシステムを設計した。シャッター開閉動作時の回転動作は、各シャフトガイドに取り付けられたオイルレス・ベアリングで吸収される。組立てられた機器はサーボモータによって駆動される。
及川 健一; 前川 藤夫; 原田 正英; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 大井 元貴; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 長谷川 勝一; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 589(2), p.310 - 317, 2008/05
被引用回数：54 パーセンタイル：95.02(Instruments & Instrumentation)中性子源特性試験装置NOBORUをJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)に建設した。NOBORUは、1MWの核破砕中性子源(JSNS)を「観測する」、すなわちJSNSの中性子特性を研究するために設計した。また、「研究」活動、すなわちR&Dや新しいアイデアを持っているトライアルユーザのためのテストポートとしても利用される予定である。本論文はNOBORUの設計と利用について記述し、期待される性能をモンテカルロシミュレーションにより検証した。
原田 正英; 渡辺 昇*; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 加藤 崇; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 574(3), p.407 - 419, 2007/05
被引用回数：14 パーセンタイル：68.37(Instruments & Instrumentation)ポイズン付き水素モデレータの中性子特性について、研究を行った。まず、簡素化した直方体形モデレータモデルを用いて、ポイズンの位置を関数として、基本的な中性子特性を研究した。この中で、われわれは、初めて、ポイズン背面のモデレータ厚さを厚くすることにより、むしろ、パルス幅が減少することを明らかにした。これは、デカップラーやライナーを通してターゲットや反射体から流入してくる中性子のパルス幅は広いが、ポイズンの背面から流入してくる中性子のパルス幅は狭いことに起因する。次に、水筒型形状と凹型形状のモデレータを用いて、ビーム取り出し角度とパルスの劣化との関係についても研究した。小さい取り出し角度でも、両形状とも、パルスが劣化することがわかった。凹型形状のモデレータは、水筒型形状モデレータより、中性子パルス特性にある程度の改善が見られることもわかった。最後に、2つのポイズン物質(CdとGd)の利点と欠点について、運転時間によるポイズンの燃焼問題を考慮して、議論した。
in JSNS前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 大井 元貴; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 長谷川 勝一; et al.
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.118 - 126, 2007/00
JSNSでは、23本の中性子ビームラインのうちの1本(NOBORU)が、JAEA中性子施設開発グループに割り当てられている。このビームラインの第一目的はJSNSの中性子性能測定であるが、さまざまな研究のためのテスト実験も実施可能である。本論文では、2008年の初陽子ビーム受け入れ後の、JSNS試運転期間中におけるNOBORUを利用した実験計画について述べる。第一目的のための研究内容は、JSNS運転パラメータと中性子性能の相関,ユーザーに提供するためのビームパラメータ取得,JSNS中心機器の健全性確認,中性子工学設計の検証、及び測定手法開発である。さらに、われわれはラジオグラフィー,高圧実験装置の導入,eV中性子分光に興味があり、さらに新しい研究を生み出すための試験的利用も歓迎する。
原田 正英; 前川 藤夫; 勅使河原 誠; 渡辺 昇*; 加藤 崇; 池田 裕二郎
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.616 - 626, 2007/00
JSNSにおいて、構造設計,水銀や冷却水の流動設計,冷却系設計に必要な核発熱データを得るために、粒子輸送計算コードPHITSを用いて、総発熱量や発熱分布の評価を行った。発熱計算では、特に、3つの物理的な現象について、注意した。すなわち、光子の発熱では、光子カーマ係数ではなく電子輸送を考慮したこと、エネルギー保存則により再評価された中性子カーマ係数を用いたこと、崩壊熱及び崩壊
線による発熱を考慮したことである。結果として、水銀ターゲットでの発熱は、530kWで、入射した陽子ビームエネルギーの約半分であることがわかった。また、水素への熱負荷は、3.8kWで、うち崩壊熱や崩壊線による熱負荷は、0.2kWであることがわかった。
及川 健一; 高田 弘; 前川 藤夫; 原田 正英; 加藤 崇; 池田 裕二郎
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.591 - 597, 2007/00
物質・生命科学実験施設におけるJSNSターゲットステーションの中性子シャッターシステムの建設工事は、現在最終段階にある。JSNSのシャッターシステムの主な構成は、(1)シャッターベースプレート,(2)シャッター間構造体,(3)シャッターブロック,(4)上部遮蔽ブロック,(5)駆動制御装置,(6)メンテナンスツールである。本シャッターシステムは、23本の各ビームポートごとに独立しており、その寸法や材質は最大中性子ビームサイズ100mm
100mmを供給あるいは遮蔽することを目的として設計された。建設工事の詳細、特にアライメントに主眼を置いた報告を行う。
勅使河原 誠; 原田 正英; 斎藤 滋; 及川 健一; 前川 藤夫; 二川 正敏; 菊地 賢司; 加藤 崇; 池田 裕二郎; 直江 崇*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 356(1-3), p.300 - 307, 2006/09
被引用回数：9 パーセンタイル：53.38(Materials Science, Multidisciplinary)現在、J-PARCで建設が進められている核破砕中性子源において、パルス特性を向上させるために熱中性子吸収材としてAg-In-Cd合金が採用された。一方、熱除去及び冷却水による浸食の観点からAg-In-Cd合金をAl合金(Al5083)で被覆する必要があり、Ag-In-Cd合金とAl5083と接合に関する開発が急務になった。そこで、HIP(熱間等方圧延)を用いてAl5083と3元系Ag-In-Cd合金との接合に関する試験を行った。小試験片(
20mm)において良い接合条件が見つかり、接合領域にAlAg
生成による硬い相の形成が見られるものの、必要とされる機械的強度(20MPa)より大きい結果が得られた。実機を模擬した大型試験片(20020030mm
)においても、接合が成功し、小試験片と比較して機械的強度が多少落ちるが必要とする強度を満足した結果が得られた。
前川 藤夫; 及川 健一; 田村 昌也; 原田 正英; 池田 裕二郎; 渡辺 昇
LA-UR-06-3904, Vol.1, p.129 - 138, 2006/06
J-PARC計画のJSNSでは、合計23本の中性子ビームラインが設置される。そのうちの1本は、物質・生命科学実験施設(MLF)に割り当てられ、MLFではJSNSの中性子性能を実証し、観測するための中性子ビームライン(NOBORU)を建設する。NOBORUの大部分、つまりビームダクト,遮蔽体,ビームストップ,スリット,測定キャビン,ジブクレーン,試料台等は2004年3月に既に発注済みで、2007年中に設置が完了する。T0チョッパー,フレームオーバーラップチョッパー,検出器システム,試料等は、今後の発注となる。試料位置は非結合型減速材から14mの位置である。試料室の概寸は、広さ32.5m,高さ3mである。遮蔽構造は、詳細な3次元構造を考慮した遮蔽計算により決定した。会合では、このNOBORUの設計について発表する。
