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長住 達; 長谷川 俊成; 飯垣 和彦; 中川 繁昭; 久保 真治; 島崎 洋祐; 中嶋 國弘; 櫻井 洋亮; 篠原 正憲; 齋藤 賢司; et al.
Nuclear Engineering and Design, 446, p.114542_1 - 114542_14, 2026/01
高温工学試験研究炉(HTTR)を用いて、高温ガス炉の優れた安全性を実証するため、ブロック型高温ガス炉として世界で初めて強制冷却喪失試験(LOFC試験)を実施した。本試験では、全てのヘリウムガス循環機(HGC)を停止させるとともに、制御棒の挿入を防止することで、炉心の強制冷却機能および停止機能を意図的に喪失させた。HGC停止後、炉心温度の上昇に伴って生じた負の反応度フィードバック効果により、原子炉出力は100%(30 MW)からほぼ0%まで自発的に低下した。その後、炉心温度の低下およびキセノン(Xe)の減衰により再臨界に至ったが、原子炉出力は約1.2%という低い値で安定した。さらに、本試験中および試験直後のHTTR運転中に、一次冷却材中の放射性物質濃度はほぼ変化せず、本試験に伴う炉心温度上昇後も被覆粒子燃料に破損等が生じなかったことを示した。これにより、冷却材の喪失時に制御棒を挿入しなくても原子炉は自然に止まり、冷え、放射性物質が閉じ込められるという、高温ガス炉の優れた安全性を実証した。
長谷川 俊成; 長住 達; 久保 真治; 飯垣 和彦; 篠原 正憲; 中川 繁昭; 島崎 洋祐; 中嶋 國弘; 櫻井 洋亮
Proceedings of 2025 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2025) (Internet), 6 Pages, 2025/09
高温ガス炉の熱を利用した水素製造実現のため、原子力機構では高温工学試験研究炉(HTTR)と水素製造施設の接続を計画している。これを実現するためには、水素製造施設で発生した除熱変動による原子炉への影響を把握しておく必要がある。本研究ではHTTRの運転中に熱負荷変動試験を実施し、除熱変動に対する原子炉の応答を調べた。本試験は原子炉出力90%の状態で実施し、水素製造施設における除熱変動の再現として、原子炉入口温度を約11
C上昇させた。その結果、原子炉出口温度はほとんど変化せず、原子炉入口温度上昇分に相当する熱が炉心の黒鉛ブロックに伝達されることを確認した。さらに、黒鉛ブロックの温度上昇に伴う負の反応度フィードバックにより、制御棒を操作しなくても原子炉出力が低下し約88%で一定となった。したがって、原子炉入口温度に生じた外乱の影響は黒鉛ブロックへの蓄熱によって抑制されることが分かった。
長住 達; 長谷川 俊成; 中川 繁昭; 久保 真治; 飯垣 和彦; 篠原 正憲; 七種 明雄; 野尻 直喜; 齋藤 賢司; 古澤 孝之; et al.
JAEA-Research 2025-005, 23 Pages, 2025/07
JAEA-Research-2025-005.pdf:2.68MB
高温ガス炉の異常状態での安全性を示すため、HTTRを用いて安全性実証試験を行った。制御棒による停止操作の失敗事象を模擬した状態で、原子炉熱出力100%(30MW)での定常運転時に1次ヘリウムガス循環機を急停止させ、炉心の強制循環冷却機能が全喪失した後の原子炉出力および原子炉圧力容器まわり温度の経時変化データを取得した。事象発生(冷却材の流量がゼロ)後、炉心温度上昇に伴う負の反応度フィードバックにより原子炉熱出力は速やかに低下し、再臨界を経て低出力(約1.2%)の安定な状態まで原子炉出力が自発的に移行することを確認した。また、原子炉圧力容器表面から、その周囲に設置されている炉容器冷却設備(水冷パネル)への放熱により、低出力状態で原子炉温度を一定化させるために必要な除熱量が確保されることを確認した。このように、出力100%(30MW)で炉心強制冷却を停止したケースにおいて、能動的停止操作をせずとも原子炉の状態が事象発生から安定的(安全)状態へ移行すること、すなわち高温ガス炉の固有の安全性を実証した。
-Orbital component in the Borromean nucleus 
BYang, Z. H.*; 久保田 悠樹*; Corsi, A.*; 吉田 数貴; Sun, X.-X.*; Li, J. G.*; 木村 真明*; Michel, N.*; 緒方 一介*; Yuan, C. X.*; et al.
Physical Review Letters, 126(8), p.082501_1 - 082501_8, 2021/02
被引用回数：75 パーセンタイル：97.11(Physics, Multidisciplinary)ボロミアン核であり中性子ハロー構造が期待されるBに対する(
,
)反応実験を行った。断面積の運動量分布を分析することで、
と
軌道の分光学的因子を決定した。驚くべきことに、の分光学的因子は9(2)%と小さいことが明らかになった。この結果は、連続状態を含むdeformed relativistic Hartree-Bogoliubov理論によってよく説明された。本研究の結果によると、現在知られているハロー構造を持つとされる原子核の中でBはおよび軌道の成分が最も小さく、または軌道成分が支配的であることが必ずしもハロー構造の前提条件ではない可能性を示唆している。
長谷川 邦夫*; Li, Y.; 芹澤 良輔*; 菊池 正紀*; Lacroix, V.*
Procedia Materials Science, 12, p.36 - 41, 2016/00
被引用回数：1 パーセンタイル：57.20(Engineering, Mechanical)供用期間中検査などで確認された内部欠陥は構造物の自由表面に接近する場合は、この欠陥を内部欠陥それとも表面欠陥としてモデル化すべきかを決定するために、欠陥の表面接近ルールが適用される。しかし、主要国間の維持規格の内部欠陥から表面欠陥に置き換えに係る接近特性因子が異なる。本論文では内部欠陥が自由表面に接近する場合の応力拡大係数の干渉効果に関する考察から、内部欠陥から表面欠陥への置き換えに係る接近特性因子を明らかにした。
三浦 昭彦; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 川根 祐輔; 大内 伸夫; 小栗 英知; 池上 雅紀*; 長谷川 和男
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011002_1 - 011002_6, 2015/09
J-PARCリニアックでは、2009年より新しく設置されたACS(Annular-ring Coupled Structure)空洞を用いて、ビームエネルギーを400MeVに増強するプロジェクトを進め、2013年度には、リニアックで400MeVの利用運転を開始した。ビームエネルギーの増加に伴い、新しい加速空洞を設置する部位に対し、リニアックのチューニングに使用するビームモニタを製作し、設置した。また、2013年12月より実施した加速器のチューニングにおいて、製作したビームモニタを用いてTOF(Time Of Flight)法などによるビームエネルギー測定、ビームを用いた位置モニタの設置位置校正などの性能確認を実施した。ここでは、ビームモニタの製作において得られた知見、ビームモニタを用いた加速器のチューニングの方法を説明するとともに、ビーム運転で得られた成果のうち、ビームモニタの性能を示す結果を紹介する。
三浦 昭彦; Feschenko, A. V.*; Mirzojan, A. N.*; 宮尾 智章*; 大内 伸夫; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 小栗 英知; 池上 雅紀*; 長谷川 和男
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011003_1 - 011003_6, 2015/09
J-PARCリニアックでは、2009年より新しく設置されたACS(Annular-ring Coupled Structure)空洞を用いて、ビームエネルギーを400MeVに増強するプロジェクトを進め、2013年度には、リニアックで400MeVの利用運転を開始した。J-PARCリニアックの加速空洞で使用する加速周波数は324MHzであるが、ACS加速空洞の加速周波数は972MHzであり、位相方向に3倍の力を受けるため、ACS空洞に入射する部分でのマッチングをとる必要がある。このため、縦方向のビーム長を観測するバンチシェイプモニタを製作し、181MeVに加速したビームのバンチ長の測定を行った。ここでは、製作したバンチシェイプモニタの測定原理、構造について報告する。合わせて、ビーム運転におけるバンチ長測定、および解析結果との比較について報告するとともに、運転の際に発生した真空の悪化現象とその対策について報告する。
三浦 昭彦; 大内 伸夫; 小栗 英知; 長谷川 和男; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Journal of the Korean Physical Society, 66(3), p.364 - 372, 2015/02
被引用回数：3 パーセンタイル：25.96(Physics, Multidisciplinary)J-PARCリニアックでは、ビームエネルギー増強に関するプロジェクトが2009年度より進められている。このプロジェクトにより、リニアックの出力エネルギーが181MeVから400MeVへ変わる。これに対応するため、増強部のビームモニタを開発し、ビームコミッショニングに適した配置を検討した。本文では、エネルギー増強後のリニアックのチューニングに使用するビームモニタとそのレイアウト,チューニング方法を示し、ビームモニタの設計及び製作方法を紹介した。最後に、加速器のビームを用いたビームモニタの確認試験について言及する。
三浦 昭彦; 大内 伸夫; 小栗 英知; 長谷川 和男; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 27th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2014) (Internet), p.1059 - 1061, 2014/12
J-PARCリニアックでは、2009年度より製作を開始した21台のACS加速空洞を用いて、加速するビームのエネルギーを181MeVから400MeVにするエネルギー増強プロジェクトを開始した。加速したビームのエネルギー測定に使用する位相モニタや、加速空洞や電磁石類のチューニングに使用するビーム電流モニタ、位置モニタ、プロファイルモニタを設計・製作し、2013年11月までに新しいビームラインに設置した。同12月よりビームコミッショニングを開始し、チューニング、400MeVの達成の確認のため、設置したビームモニタを使用した。ここでは、ビームモニタの設置状況及びビームコミッショニングにおいて実施したビームモニタの性能確認の方法、結果について紹介する。
三浦 昭彦; Feschenko, A. V.*; Mirzojan, A. N.*; 宮尾 智章*; 大内 伸夫; 小栗 英知; 長谷川 和男; 池上 雅紀*
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.705 - 708, 2014/06
J-PARCリニアックでは、ACS(Annular Coupled Structure)加速空洞を用いて、現在の181MeVから400MeVまでビームエネルギを増強するプロジェクトが進行している。現在、J-PARCリニアックで採用している加速空洞のRF周波数は324MHzであるのに対し、ACS加速空洞は972MHzである。このため、ACS加速空洞に入射する際には、位相(縦)方向のマッチングが重要である。そこで、ロシア原子力研究所(INR)と共同で、縦方向のビームプロファイルを測定するためのバンチ・シェイプ・モニタの開発を実施した。ここでは、開発したモニタの構造等を紹介するとともに、モニタの性能評価のために測定した結果の一部を紹介する。
Mo-
Tc domestic production with high-density MoO
pellets by (n,
) reaction土谷 邦彦; 棚瀬 正和*; 竹内 宣博*; 小林 正明*; 長谷川 良雄*; 吉永 英雄*; 神永 雅紀; 石原 正博; 河村 弘
Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 10 Pages, 2012/10
JMTR再稼働後の産業利用の一環として、医療診断用アイソトープであるTcの親核種である(n,)法を用いたMoの製造を計画している。日本はこのMoを全量海外からの輸入に依存しているため、日本のメーカと共同で、JMTRを用いたMo国産化製造に関するR&Dを行っている。R&Dの主な項目は、(1)MoOペレットの製造技術開発、(2)Tcの抽出・濃縮、(3)Tc溶液の標識試験及び(4)Moリサイクルである。本発表では、この平成23年度に得られたR&Dの成果を報告する。
松尾 陽一郎; 長谷川 正憲; 前川 嘉治; 宮原 信哉
保健物理, 46(4), p.304 - 313, 2011/12
放射性腐食生成物(CP)は、燃料破損事故がない場合の液体金属冷却型高速増殖炉(LMFBR)でのメンテナンス時の個人被曝の主な要因である。プラント要員のための放射線被ばく量評価の技術を確立するために「DORE」は開発された。DOREは、PSYCHEコードとQADコードによって構成される。「もんじゅ」の1次冷却系の各々のCP沈着密度は、PSYCHEを用いて計算された。また、QAD-CGGP2Rコードは、「もんじゅ」で1次冷却系室の線量率計算に適用された。原子炉運転後約20年で、空間線量率は2-3mSv/hで飽和すること、またIHXとコールドレグ配管付近で4mSv/hに達することが見積もられた。IHXやコールドレグでの主な放射線源は
Mnであると推定されるが、
Coについてはホットレグ領域で約23%を占めることが予想された。
三浦 昭彦; 長谷川 和男; 小栗 英知; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.2328 - 2330, 2011/09
2011年3月11日東日本大震災が発生し、J-PARC加速器にも大きな被害をもたらした。J-PARCリニアックのビーム運転に必要なビームモニタについては、真空リークが発生するなどの被害が発生した。本稿では、震災により発生した被害の状況の詳細及び、これらの復興作業の状況について報告する。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.1257 - 1259, 2011/09
J-PARCリニアックのビームロスの測定には、Arガスを封入した比例計数管が採用されているが、加速空洞の近傍ではRFに起因するX線が発生し、これによるノイズが小さなビームロス検出を阻害している。このため、X線のノイズを低減し、より正確にビームロスを測定するシステムの検討を開始した。この結果、高エネルギーの部分ではX線のノイズに影響を受けないビームロスの検出に成功した。同時に高い時間分解能を示すことから他のモニタリングにも使用できる可能性が示された。また、低エネルギーの部位においても同様に、X線のノイズに影響が少ないビームロスの検出に成功した。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 10th European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators (DIPAC 2011) (Internet), p.149 - 151, 2011/08
現在のJ-PARCリニアックで使用されているAr-CO
ガス比例計数管型のビームロスモニタは、空洞から放出されるX線にも感度があることから、新たに設置される加速空洞の近傍では、小さなビームロスを正確に測定することが難しくなることが考えられる。このため、計算機シミュレーションを用いて、ビームロスによって発生する放射線の線種を推定し、これに適した検出器を選定し、この検出器によるビームロスの測定を行った。その結果、空洞からのX線ノイズが抑制されたビームロスの信号を検出することができ、シミュレーションの検証も行うことができた。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
J-PARCリニアックのビームロスの測定には、Arガスを封入した比例計数管が採用されている。ロスモニタは加速空洞近傍のドリフトスペースに設置する必要があるが、空洞の近傍ではRFに起因するX線が発生し、これによるノイズが小さなビームロス検出を阻害している。このため、X線のノイズを低減し、より正確にビームロスを測定するシステムの検討を開始した。
松尾 陽一郎; 長谷川 正憲; 前川 嘉治; 宮原 信哉
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 5(1), p.96 - 107, 2011/01
放射性腐食生成物(CP)は、燃料破損を伴わないFBRプラントでの補修作業時の個人放射線被曝の主要な原因となる。CPは燃料被覆材と燃料集合体などの炉心領域で生成し、ナトリウム主流によって主冷却系へ移行し、主要な配管と構造物の壁面に沈着する。"PSYCHE"プログラムシステムは、作業員の放射線被ばく量の抑制技術を確立することを目的として開発された。このPSYCHEコードは溶出-沈着モデルに基づいている。「もんじゅ」の主要な冷却系でのCP密度はPSYCHEを用いて計算された。「もんじゅ」における計算から、20年間の運転で、Mnの沈着量はCoと比較して約7倍多いと予測された。特にMnの沈着は、主ポンプとコールドレグに分布し、一方でCoは主ポンプだけでなくホットレグにも沈着する傾向が予測された。「もんじゅ」の一次冷却系のMnとCoの分布結果は、「常陽」での測定結果の分布の傾向に一致した。
松田 巌*; 中村 史一*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 成田 尚司*; 深谷 有喜; 橋本 美絵*; et al.
Physical Review B, 82(16), p.165330_1 - 165330_6, 2010/10
被引用回数：9 パーセンタイル：38.70(Materials Science, Multidisciplinary)一価金属の共吸着でSi(111)表面上に形成される
超構造は、表面状態の電子数と吸着金属の原子数の割合が常に一定で形成される。このことは、超構造が電子化合物の特性を持つことを意味している。われわれは、二次元表面合金相である超構造の安定性を調べるために、Hume-Rothery型化合物における代表的な2つの理論、Jones model及びpseudopotential modelを用いて解析を行った。解析の結果、二次元表面合金相においてはJones modelが破綻しており、pseudopotential modelにおける二次元の表面状態電子を介した中距離原子間相互作用の重要性を見いだした。
菊澤 信宏; 鈴木 隆洋; 伊藤 雄一; 三浦 昭彦; 福田 真平; 池上 雅紀*; 佐甲 博之; 小林 鉄也; 鈴木 浩幸; 長谷川 和男
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.677 - 679, 2010/08
J-PARCでは大強度陽子ビームを加速するため、そのビームが加速器構成機器にダメージを与えないよう、MPSが設置されている。MPSは加速器構成機器の表面における熱衝撃を避けるために高速応答性が要求されており、高速かつ確実にビームを停止させる方法としてRFQのRFをOFFにしている。しかし、MPS発報時にRFQの停止/復帰を繰り返すことによってRFQにダメージを与えることが考えられるため、RFチョッパーによる高速ビーム遮断システムの開発を行った。本発表では、これらの結果について報告する。
三浦 昭彦; 小林 鉄也; 長谷川 和男; 佐甲 博之; 池上 雅紀*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.939 - 941, 2010/08
J-PARCでは、500
s程度の時間幅を持ったマクロパスルビームをLINACで加速し、下流のRCS加速器(1MHz程度)に入射するために、LINAC上流のMEBT区間に設置したRFチョッパ空洞を用いて、数百ns幅で、RCSのRFの位相に同期した周期を持つ中間バンチ構造(櫛状構造)を形成する。この櫛状構造の「谷」部分に残留するビームは、下流施設に輸送される前にビームロスを引き起こす可能性があり、このビームロスを小さくするために、RFチョッパ空洞の下流(SDTL部)に設置してあるワイヤースキャナモニタを用いたチューニング方法を提案し、ビームコミッショニングに採用した。本報では、ここで採用したチューニング方法及びコミッショニングにて得られたデータ類を紹介するとともに、RFQのタンクレベルを変えた場合のトレランスの変化について報告する。
