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論文

軟X線レーザー照射による多層膜鏡の損傷計測

錦野 将元; 石野 雅彦; 市丸 智*; 畑山 雅俊*; 長谷川 登; 河内 哲哉

レーザー学会第483回研究会報告; 短波長量子ビーム発生と応用, p.25 - 28, 2015/12

プラズマ軟X線レーザー、レーザープラズマ軟X線源, X線自由電子レーザーの開発により、軟X線によるアブレーションが実現できるようになってきた。波長が短い光を用いることから高い解像度および高いアスペクト比の改質、加工が期待することができる。軟X線を固体に照射すると、その表面からから構成原子が爆発的に剥ぎ取られるアブレーションが起こる。どのような物質でも軟X線領域から硬X線領域に移っていくに従って、光の吸収が弱くなり光のエネルギーを高い密度で物質に伝達できなくなる。したがって、高い空間分解能で物質に光のエネルギーを伝達するためには軟X線領域の光が適している。特に波長13.5nm付近に代表される極端紫外線光は、加工技術(EUVリソグラフィ)の用途で開発が進められている。しかし、EUV多層膜鏡の高強度な光照射に対する耐久性の定量的評価はこれまでにほとんど評価が行われておらず、多層膜ミラー損傷評価や損傷メカニズムの解明は、応用利用に向けて重要な課題となっている。本報告では、軟X線による金属と多層膜構造物質に対するアブレーション実験の結果を報告する。

報告書

東日本大地震のJ-PARC中性子源ステーションに対する影響

酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.

JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-039.pdf:10.87MB

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動,被害,復旧状況を調査し、本ステーションの緊急事態に対する安全設計について検証する。大震災発生時、MLFでは、幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀,水素,放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは、遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の圧力低下は、水銀ターゲット台車固定装置などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証できたとともに、幾つかの改善点も見いだされた。

論文

Influence of Great East Japan Earthquake on neutron target station in J-PARC

酒井 健二; 二川 正敏; 高田 弘; 坂元 眞一; 前川 藤夫; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; et al.

Proceedings of 20th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-20) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/03

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動、被害状況を調査する。大震災発生時、MLFでは幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀, 水素, 放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の喪失は、圧空シリンダーを用いた固定装置や空気操作弁などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証した。

論文

Pressure fluctuation behavior in the cryogenic hydrogen system caused by a 100 kW proton beam injection

達本 衡輝; 麻生 智一; 大都 起一; 上原 聡明; 櫻山 久志; 川上 善彦; 加藤 崇; 長谷川 勝一; 二川 正敏

AIP Conference Proceedings 1218, p.289 - 296, 2010/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.02

J-PARCの核破砕中性子源ではMW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素を用いて冷中性子に減速しビームを供給する。陽子ビーム1MW時において、水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約3.8kWであり、この大きな熱負荷を除去するために、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる低温システムを製作した。陽子ビームの入射・停止時において大きな圧力変動が与えられるため、ヒータによる熱補償と容積制御のアキュムレータを併用した圧力制御システムを開発した。昨年の12月に109kWの陽子ビーム25Hzで入射したときの低温水素システムの圧力変動試験を実施し、ビーム入射・停止時における圧力変動を5kPaに抑制することに成功した。本試験において、開発した圧力制御システムの有用性を確認することができた。

論文

Heavy-ion-induced bystander killing of human lung cancer cells; Role of gap junctional intercellular communication

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 舟山 知夫; 柿崎 竹彦*; 小林 泰彦; 中野 隆史*

Cancer Science, 100(4), p.684 - 688, 2009/04

 被引用回数:49 パーセンタイル:23.27(Oncology)

The aim of the present study was to clarify the mechanisms of cell death induced by heavy-ion irradiation focusing on the bystander effect in human lung cancer A549 cells. In microbeam irradiation, each of 1, 5 and 25 cells under confluent cell conditions was irradiated with 1, 5 or 10 particles of energetic carbon ions, and then the surviving fraction of the population was measured by a clonogenic assay in order to investigate the bystander effect of heavy-ions. In this experiment, the limited number of cells (0.0001-0.002%, 5-25 cells) under confluent cell conditions irradiated with 5 or 10 carbon ions resulted in an exaggerated 8-14% increase in cell death by clonogenic assay. However, these overshooting responses were not observed under exponentially growing cell conditions. Furthermore, these responses were inhibited in cells treated with an inhibitor of gap junctional intercellular communication (GJIC), whereas these were markedly enhanced by the addition of a stimulator of GJIC. The present results suggest that bystander cell killing by heavy-ions was induced mainly by direct cell-to-cell communication, such as GJIC, which might play important roles in the bystander responses.

論文

Design of hydrogen vent line for the cryogenic hydrogen system in J-PARC

達本 衡輝; 麻生 智一; 加藤 崇; 大都 起一; 長谷川 勝一; 前川 藤夫; 二川 正敏

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.269 - 271, 2009/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.46(Instruments & Instrumentation)

大強度陽子加速器計画において、物質・生命科学実験施設では、1MW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した速い中性子を超臨界圧水素によって減速(冷却)するための極低温水素循環システムの設計製作を行っている。異常事象が発生した場合は、安全の観点から、系内の水素を迅速かつ安全に放出するための水素放出設備の設計を行った。水素放出配管内での空気との混合を防止するためのパージ用の窒素ガスをパージしている。その水素放出配管の設計するうえにおいて、このパージ用の窒素ガスやスタック内空気の水分が、放出した低温水素ガスによって、凝縮しないようにしなければならない。さらに、放出配管の建家貫通部における配管温度の降下も防がなければならない。そこで、最大水素放出時における放出配管内の温度変動を解析し、その結果に基づいて、必要な放出配管サイズ及び建家内のレイアウトを決めた。

論文

Performance test of a helium refrigerator for the cryogenic hydrogen system in J-PARC

達本 衡輝; 麻生 智一; 加藤 崇; 大都 起一; 長谷川 勝一; 前川 藤夫; 二川 正敏

Proceedings of International Cryogenic Engineering Conference 22 (ICEC-22) and International Cryogenic Materials Conference 20 (ICMC 2008), p.711 - 716, 2009/00

J-PARCの核破砕中性子源では1MW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素を用いて冷中性子に減速しビームを供給する。陽子ビーム1MW時において、水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約4kWであり、この大きな熱負荷を除去するために、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる低温システムを製作した。本システムでは安全性の観点から、水素保有量を少なくするために、低温水素ループをヘリウム冷凍機で冷却する2元式冷凍方式を採用した。試運転でヘリウム冷凍機の単体性能試験を行い、冷凍能力を評価した。15.5Kで6.45kWの冷凍能力が得られ、設計値を十分上回る性能を確認した。

論文

Commissioning of the cryogenic hydrogen system in J-PARC; First cool-down operation with helium

達本 衡輝; 麻生 智一; 加藤 崇; 大都 起一; 長谷川 勝一; 前川 藤夫; 二川 正敏

Proceedings of International Cryogenic Engineering Conference 22 (ICEC-22) and International Cryogenic Materials Conference 20 (ICMC 2008), p.717 - 722, 2009/00

J-PARCの核破砕中性子源では1MW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素を用いて冷中性子に減速しビームを供給する。陽子ビーム1MW時において、水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約4kWであり、この大きな熱負荷を除去するために、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる低温システムを製作した。安全性の観点から、はじめての低温試験においては、不活性ガスであるヘリウムを用いて低温水素システムの低温試験を行い、20時間以内で定格状態(20K)まで冷却することができ、低温状態におけるシステムの健全性を確認することができた。

論文

Commissioning of the cryogenic hydrogen system in J-PARC; Preliminary operation by helium gas

麻生 智一; 達本 衡輝; 長谷川 勝一; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦; 櫻山 久志; 前川 藤夫; 二川 正敏; 牛島 勇*

Proceedings of International Cryogenic Engineering Conference 22 (ICEC-22) and International Cryogenic Materials Conference 20 (ICMC 2008), p.741 - 746, 2009/00

J-PARC物質・生命科学実験施設に設置された中性子源用モデレータ冷却システムは、核破砕反応で発生した高エネルギー中性子を超臨界水素中に通過させることにより、そのエネルギーを低減し、冷中性子ビームとして施設利用者の実験装置へ供給するための冷凍システムである。本システムが完成し、モデレータを接続した状態の低温試験を、水素に先立ちヘリウムガスによって初めて行った。モデレータを含めて、1.5MPa, 20Kの定格状態まで冷却でき、定常維持,昇温運転が問題なくできることを確認した。

論文

Lifetime estimation of microbubble in mercury

直江 崇; 長谷川 勝一; Bucheeri, A.; 二川 正敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(12), p.1233 - 1236, 2008/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:67.02(Nuclear Science & Technology)

水銀をターゲット材に用いた核破砕中性子源では、圧力波に励起されるキャビテーションによる損傷がターゲット容器の健全性を著しく低下させるとして問題となっている。圧力波を抑制するための方策の一つとして、水銀中へのマイクロバブル注入がある。任意の位置に最適な大きさのバブルを分布させるためには、溶解及び拡散により消滅するマイクロバブルの寿命を把握する必要がある。水銀は不透明であり、浮遊するマイクロバブルの測定が困難であることから、アクリル壁面に接するマイクロバブルの収縮挙動を観察し、その寿命を計測した。壁面におけるマイクロバブルの寿命から液体中に浮遊する場合の寿命を推定した。水銀中におけるヘリウムマイクロバブルの寿命は、現在検討中の気泡注入条件(気泡径,輸送距離)に対して十分長いことを示唆した。

論文

Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources, 2; Bubbling effect to reduce pressure wave

二川 正敏; 粉川 広行; 長谷川 勝一; 直江 崇; 井田 真人; 羽賀 勝洋; 涌井 隆; 田中 伸厚*; 松本 洋一郎*; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(10), p.1041 - 1048, 2008/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:12.89(Nuclear Science & Technology)

高出力パルス中性子源水銀ターゲットに大強度陽子ビームを入射したときに生じる圧力波はキャビテーションを生じ、水銀容器の寿命を著しく低下させる。圧力波を低減するための技術として、微小気泡を水銀中に注入することを試みた。衝撃圧負荷装置を水銀ループに接続させて、流動水銀に微小気泡を注入し、それにより生じる変化を圧力応答及び損傷の観点から調べた。その結果、圧縮衝撃圧に気泡注入による変化は見られないが、損傷が著しく軽減した。この結果について、数値解析を行い考察し、気泡によりキャビテーションの発生が抑えられたことが理解された。

論文

Cavitation damage prediction for spallation target vessels by assessment of acoustic vibration

二川 正敏; 粉川 広行; 長谷川 勝一; 池田 裕二郎; Riemer, B.*; Wendel, M.*; Haines, J.*; Bauer, G.*; 直江 崇; 沖田 浩平*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 377(1), p.182 - 188, 2008/06

 被引用回数:27 パーセンタイル:12.89(Materials Science, Multidisciplinary)

水銀ターゲットの圧力波によるキャビテーション損傷について、ロスアラモス研究所の陽子加速器を用いたイオンビーム実験を実施し、著者らが考案した音響振動計測に基づいた損傷ポテンシャルの計測及び評価を行った。水銀流動条件による損傷の程度は、流れなしの場合に最も大きく、流れ有り、さらに気泡を注入したときに、一層低下することが、光学的な損傷観察結果よりわかった。これらの傾向は、損傷ポテンシャルの計測結果とよく一致した。これより、音響振動から評価した損傷ポテンシャルはキャビテーション損傷に関するその場診断技術として有効であること、また気泡混入法が損傷低減技術として期待できることを示した。

論文

Numerical study on pressure wave propagation in a mercury loop

粉川 広行; 長谷川 勝一; 二川 正敏; Riemer, B.*; Wendel, M.*; Haines, J.*

Journal of Nuclear Materials, 377(1), p.195 - 200, 2008/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.44(Materials Science, Multidisciplinary)

水銀ターゲットの圧力波問題に関して、ロスアラモス研究所の陽子加速器を用いたオンビーム実験を実施し、キャビテーション損傷評価とともにループターゲットのひずみ計測を行った。陽子ビーム照射位置から350mm離れた位置での最大ひずみは、陽子ビーム照射後5.5msで発生し、その伝播速度は、応力波や圧力波の伝播速度(それぞれ、5000m/s, 1500m/s)よりも遅い65m/sであることがわかった。数値解析を行い、伝播速度の低下は、水銀とループ壁の相互作用によることを明らかにした。

論文

Design and application of NOBORU; NeutrOn Beam line for Observation and Research Use at J-PARC

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:40 パーセンタイル:5.95(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。

論文

ヒト肺癌由来細胞株における重粒子線誘発バイスタンダー効果による細胞死

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 桜井 英幸*; 坂下 哲哉; 和田 成一*; 河村 英将*; 長谷川 正俊*; 小林 泰彦; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 102, 2007/02

We have here examined clonogenic survival of confluent human lung cancer A549 cells exposed to X-rays or 220 MeV 12C$$^{5+}$$ charged particles. Targeted exposure of 0.001-0.005 % of cells within the confluent population were resulted in 8-15 % reduction of surviving fraction, suggesting that the induced bystander responses are involved in mechanism of cell death by heavy particles.

論文

ヒトの浸潤性悪性脳腫瘍細胞に対する高LET重イオン誘発バイスタンダー効果

石内 勝吾*; 長谷川 正俊*; 吉田 由香里*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 和田 成一*; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 中野 隆史*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 104, 2007/02

High linear energy transfer (LET) charged particle radiation such as $$^{12}$$C-ion beams,$$^{20}$$Ne-ion beams and $$^{40}$$Ar-ion beams is a new modality for the treatment of X-ray resistant cancers. Here we investigated the radiation-induced bystander effect on human glioblastoma cells using a CGNH-89 cell line. We irradiated individual charged-particles to target cells by a microbeam from cyclotron at JAEA Takasaki, and monitored DNA double strand breaks by $$gamma$$H2A. X as a marker. We found bystander responses were induced in the neighboring non-irradiated cells. These results explained marked cytotoxity of heavy ions on human glioma cells.

論文

Research of disease onset mechanism by determining the distribution of intracellular trace elements using an in-air micro-PIXE analyzer system

中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.

International Journal of PIXE, 16(1-2), p.69 - 76, 2006/00

高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。

論文

R&D of a MW-class solid-target for spallation neutron source

川合 將義*; 古坂 道弘*; 菊地 賢司; 栗下 裕明*; 渡辺 龍三*; Li, J.*; 杉本 克久*; 山村 力*; 平岡 裕*; 阿部 勝憲*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 318, p.35 - 55, 2003/05

将来の核破砕施設で使用可能な、MW級の中性子源固体タングステンターゲットの開発を行った。Wを腐食から守るため、3つのコーテング技術を研究した。HIP,ろう付け,メッキである。HIP法は前報で最適化した条件が接合力の観点からも言えるかどうかを微小押し込み試験法で調べた。その結果、接合部からの亀裂発生荷重が最も高いことが証明され、確かに最適化条件であることを再確認した。たの2つの方法は、基礎的な技術としてターゲット製作に応用可能であることを示した。コーテングが無い場合のWのエロジョンを流水下で調べた。高速度ではエロージョンが発生しやすい。固体ターゲットの設計では、スラブ型と棒型を設計した。1MWターゲットの中性子特性に関する限り、固体ターゲットのほうが、水銀より優る。

報告書

平成5年度技術開発課年報

長谷川 健*; 小出 馨*; 宗藤 勝*; 永崎 靖志*; 中野 勝志*; 山岸 明子*; 沖田 正俊*

JNC-TN7400 2005-020, 199 Pages, 1994/04

JNC-TN7400-2005-020.PDF:11.68MB

本報告書は、東濃地科学センター・技術開発課が平成5年度に実施した研究開発業務の内容を取りまとめたものである。成果については、地層科学研究に係る技術開発と、探鉱や採鉱に関する技術開発、及び、共通的業務に関するものの三つに分類して掲載した。

報告書

平成4年度技術開発課年報

坪田 浩二*; 落合 洋治*; 花木 達美*; 長谷川 健*; 沖田 正俊*; 小出 馨*; 永崎 靖志*

JNC-TN7400 2005-019, 114 Pages, 1993/04

JNC-TN7400-2005-019.PDF:7.46MB

本報告書は、中部事業所・技術開発課が平成4年度に実施した研究開発の業務成果を取りまとめたものである。成果については、地層科学研究に係る技術開発と、探鉱や採鉱に関する技術開発の二つに分類して掲載した。

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