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論文

Flexible and tough superelastic Co-Cr alloys for biomedical applications

大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.

Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Multidisciplinary)

The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.

論文

Features of accelerator-based neutron source for boron neutron capture therapy calculated by Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)

松谷 悠佑; 楠本 多聞*; 谷内 淑恵*; 平田 悠歩; 三輪 美沙子*; 石川 正純*; 伊達 広行*; 岩元 洋介; 松山 成男*; 福永 久典*

AIP Advances (Internet), 12(2), p.025013_1 - 025013_9, 2022/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Nanoscience & Nanotechnology)

ホウ素中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy: BNCT)は、腫瘍細胞選択的にホウ素薬剤を集積させ、$$^{10}$$Bと熱中性子の核反応から発生する$$alpha$$線やLiイオンを利用して、腫瘍細胞に効率的に治療する放射線療法である。近年開発の進む加速器型(病院設置型)中性子源により、将来的に数多くの医療施設でBNCTが普及すると期待されている。加速器型中性子源で、BNCTに用いる熱外中性子は$$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be反応により生成する。様々な種類の放射線や粒子の挙動を模擬できる放射線輸送計算コードPHITSでは、近年の改良により、日本国内の評価済み核データライブラリー(JENDL-4.0/HE)を使用して$$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be反応からの中性子生成の推定が可能となった。本研究では、病院設置型BNCTの治療効果の評価へ向けて、PHITSで考慮されている中性子発生断面積や中性子エネルギー分布の基礎的検証を行った。さらに、熱中性子や反跳陽子の発生数 を試算し、BF$$_{3}$$ガス計数管や固体飛跡検出器CR-39の測定値と比較した。その結果、これらの検証により、PHITSコードがLiターゲットを使用して加速器から生成された中性子を正確に予測できることを確認した。この成果は、PHITSコードが加速器型中性子場の正確な評価と加速器型BNCTの治療効果の予測に有用であることを示すものである。

論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:85.71(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

Innovative alpha radioactivity monitor for clearance level inspection based on ionized air transport technology; CFD-simulated and experimental ion transport efficiencies for uranium-attached pipes

平田 洋介*; 中原 克彦*; 佐野 明*; 佐藤 光吉*; 青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(2), p.561 - 572, 2008/00

An innovative alpha radioactivity monitor for clearance level inspection has been developed. This apparatus measures an ion current resulting from air ionization by alpha particles. Ions generated in a measurement chamber of about 1 m$$^{3}$$ in volume are transported by airflow to a sensor and measured. This paper presents computational estimation of the ion transport efficiencies for two pipes with different lengths, the inner surfaces of which were covered with a thin layer of uranium. These ion transport efficiencies were compared with those experimentally obtained for the purpose of validating our model. Good agreement was observed between transport efficiencies from simulations and those experimentally estimated. Dependence of the transport efficiencies on the region of uranium coverage was also examined, based on which such characteristics of ion currents as anticipated errors arising from unknown contaminated positions are also discussed to clarify the effective operation conditions of this monitor.

論文

Innovative alpha radioactivity monitor for clearance level inspection based on ionized air transport technology, 2; CFD-simulated and experimental ion transport efficiencies for uranium-attached pipes

平田 洋介*; 中原 克彦*; 佐野 明*; 佐藤 光吉*; 青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 6 Pages, 2007/04

大型廃棄物のクリアランス検認を可能にする計測システムの実用性を確認するため、実ウランサンプルを使用して$$alpha$$放射能を測定した。本件は、測定に対応して行った、実廃棄物に対する3次元CFDシミュレーションの結果についての報告である。構築したイオン輸送モデルを用い、2種類の廃棄物パイプに対してイオンの輸送効率を計算して実験と比較し、妥当な結果を得た。

論文

Ion current prediction model considering columnar recombination in alpha radioactivity measurement using ionized air transportation

内藤 晋*; 平田 洋介*; 泉 幹雄*; 佐野 明*; 宮本 泰明; 青山 佳男; 山口 大美

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(2), p.121 - 128, 2007/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.7(Nuclear Science & Technology)

空気イオンの輸送を用いたアルファ放射能測定における、改良されたイオン電流予測モデルを報告する。われわれの過去のモデルは、測定イオン電流の定性的な傾向を説明したものの、その絶対値はかなり過大評価されていた。今回、定量性を得るため、モデルは柱状再結合効果を考慮して改良された。改良されたモデルは、イオン拡散の初期段階におけるかなりの量のイオン損失を説明し、イオン電流のモデル計算値と実測値の間の差を縮めた。本モデルは、また、汚染された表面に高速の空気流を吹き付けることにより、柱状再結合によるイオン損失は抑えられることを示した。このことは、実験的に調査され確認された。結論として、アルファ放射能とイオン電流の理論的関係は、層流下及び管内乱流下において定量的に明らかになった。

論文

Particle modeling of transport of $$alpha$$-ray generated ion clusters in air

Tong, L.*; 南部 健一*; 平田 洋介*; 泉 幹雄*; 宮本 泰明; 山口 大美

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(10B), p.8217 - 8220, 2006/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

$$alpha$$線で電離したイオンの空気輸送を解析するためのテスト粒子モンテカルロ法を開発した。得られた結果は、$$alpha$$放射能計測装置の設計・開発に有用なデータである。構築したイオン-分子衝突モデルは実測値とよく合う。正負イオンの再結合はNanbu & Denpohの方法で扱った。0.001$$sim$$1atmのガス圧力に対し、イオン流れ場の定常状態を実現できた。

論文

Simultaneous measurements of ion and electron currents using a novel compact electrostatic end-loss-current detector

平田 真史*; 三宅 泰宏*; Chujo, T.*; 小波蔵 純子*; 沼倉 友晴*; 清水 清昭*; 伊藤 万梨絵*; 木南 瀬里奈*; 森本 直道*; 平井 克明*; et al.

Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E719_1 - 10E719_3, 2006/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

開放端磁場プラズマにおいて端損失するイオン及び電子の同時測定を目的として、小型の静電型端損失電流検出器を提案した。この検出器は、自己収集原理に基づき、金属コレクターからの二次電子放出を抑える。プラズマ閉じ込め磁場を利用することで、付加磁場が不要であるという特徴を持つ。そのため、プラズマ閉じ込め磁場を乱さずに計測が可能で、かつ非常に小型化できる。検出器は、磁場に平行に配置されたバイアスされた陽極と、静電シールドされた陰極から構成される。タンデムミラー装置GAMMA10のエンド部の磁場を模擬したヘルムホルツ・コイルと、イオンビームラインを用いて特性を調べた。この開発した計測器を用いて、GAMMA10において電子サイクロトロン加熱によって生成された高エネルギー電子とイオンの同時入射の条件で、端損失電流計測に適用した。

論文

The Design of a tapered dimple-type mode converter/launcher for high-power gyrotrons

平田 洋介*; 満仲 義加*; 林 健一*; 伊藤 保之*; 坂本 慶司; 今井 剛

IEEE Transactions on Plasma Science, 31(1), p.142 - 145, 2003/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.56(Physics, Fluids & Plasmas)

ジャイロトロン内蔵用準光学型モード変換器の計算に関する論文である。大電力ジャイロトロンでは、発振電力を、発振モードからガウス型電磁ビームに変換して、出力窓より放射させるが、しばしば電磁波放射器内で不要RFの発振が発生し、局所的な温度上昇が観測された。これを解決するため、モード変換器をテーパー型にして電磁波の蓄積を防ぐことが考えられる。本論文では、テーパー形状をしたモード変換機構を有する放射器の計算を、伝播定数の変化を取り入れたモード展開法を用いて行ったものである。

論文

Development of 170GHz high power gyrotron and transmission line for ECH in JAERI

坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 池田 幸治; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*; 岡崎 行男*; et al.

Proc. of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE'97), 1, p.441 - 444, 1998/00

ITER等の次期核融合装置において、プラズマの加熱や定常化に必要とされている電子サイクロトロン加熱・電流駆動(ECH/ECCD)の高周波発振源として、ITER/EDA,R&D Taskの元に170GHz,1MW,定常動作(cw)を目標としたジャイロトロン開発と伝送系の開発を行っている。特に、ジャイロトロン開発においては発振部における空洞共振器と高周波を取り出す真空窓の開発が需要で、そこでの熱負荷を抑制すべく高次モード(TE31,8)の発振特性の解明や窓における発熱の指標となる誘電損率(tan$$delta$$)の低いCVDダイアモンドでの真空窓開発が進行中である。それらの結果を基に、CVDダイアモンド窓を搭載した170GHz,1MWレベル、長パルスジャイロトロンを製作した。また、HE11モードを伝送させるコルゲート導波管や偏波変換をするコーナー導波管等のコンポーネントを用いて伝送系を組み、長距離伝送の実証や伝送モードの純度や伝送損失の測定を行って改良点をなどを見出し、今後の伝送系設計に役立てる。講演では、進行中の170GHzジャイロトロン開発を中心に発表する。

論文

Development of high power 170GHz gyrotron for ITER

坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 池田 幸治; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*; et al.

22nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves Conference Digest, p.106 - 107, 1997/00

原研におけるITER用170GHzジャイロトロンの開発の現状を報告する。このジャイロトロンは、ITER/EDAのR&D項目として開発を行っているもので、発振モードは1MW出力に対応したTE31,8体積モードを採用し、出力窓として耐熱衝撃に優れたチッ化珪素を採用している。これまでの実験で、0.4ミリの短パルス実験で出力750kW(効率22%)を得た後、エネルギー回収実験を行い500kW/36%/50ミリ秒また、470kW/40%/50ミリ秒を得た。さらに長パルス化運転を行い、出力175kWながら電源要領の限界である10秒出力を達成した。出力エネルギーとして、170GHzでは世界最高の1.75MJを得た。最大出力はウインドウの高周波損失による温度上昇で制限されており、今後1MW、長パルス運転を行うためにより低損失のウインドウ材料を用いて開発を行う予定である。

論文

Cold test of gyrotron output ware-beam splitter and combiner

満仲 義加*; 平田 洋介*; 林 健一*; 伊藤 保之*; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 今井 剛

22nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves Conference Digest, p.19 - 20, 1997/00

1MWジャイロトロンの出力窓熱負荷を低減するため、出力ミリ波を管内で分割し、複数の出力窓を通して出力後、管外で一つに合成してコルゲート導波管に結合させるジャイロトロン出力波分離/結合器を試作しその低電力試験を行った。初期モードは110GHzのTE22,6モードで、これをモード発生器で生成した後、導波管型モード変換器に入射し、位相補正ミラー系に入射し、これにより電磁ビームを出力窓位置で2分割する。その後、再び位相補正ミラーを用い、2つのビームを1つに結合させ、コルゲート導波管に入射させる。出力窓相当位置及びコルゲート導波管結合位置でのミリ波電力分布をx-yスキャナを用いて測定したところ、計算と良く一致することを確認した。

論文

Development of 170GHz long pulse gyrotron with depressed collector

春日井 敦; 坂本 慶司; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 前原 直; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*

Fusion Technology 1996, 1, p.549 - 552, 1996/00

原研では、ITERにおける電子サイクロトロン共鳴加熱・電流駆動用大電力ジャイロトロンの開発を行っている。ITERでは周波数170GHz、出力1MW以上で連続動作可能な、高効率ジャイロトロンを用いたシステムが要求されており、原研においてもITER/EDAにおいて170GHz/1MWレベルのジャイロトロンの開発を進めている。今回はモード変換器を内蔵したエネルギー回収型長パルスジャイロトロンの発振実験について報告する。ビーム電流30Aのとき最大出力525kWが得られ、このときの発振効率は19%であった。エネルギー回収により32%までは効率が改善できることが確かめられた。また、加速電圧を72kVに下げた動作では、ビーム電流32Aのとき出力460kWながら、総合効率は38%まで改善できた。また、長パルスにおける動作試験では、主力525kWにおいてパルス幅0.6秒、230kWでは2.2秒のパルス幅が得られた。

論文

Development of high efficiency gyrotron with depressed collector for ECH system

坂本 慶司; 恒岡 まさき; 春日井 敦; 高橋 幸司; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*

プラズマ・核融合学会誌, 71(10), p.1029 - 1037, 1995/10

核融合プラズマの電子サイクロトロン加熱/電流駆動用発振源である電圧降下型高効率ジャイロトロンの開発を行った。発振周波数は110GHz、発振モードは回廊モード(TE22,2モード)である。発振に使用された後の電子ビームの残留エネルギーを静電的に回収することにより、出力610kW、パルス幅50ミリにおいて効率を30%から50%に向上させることに成功した。また、350kW、5秒運転でも効率48%を達成した。このエネルギー回収時における電子の挙動を調べ、ジャイロトロンに閉じ込められた低速電子もジャイロトロン内ミリ波で加速されたジャイロトロン外に吐き出され、安定な発振を保証することが明らかとなった。このエネルギー回収型ジャイロトロンの成功により、効率の向上、冷却系の簡素化、ジャイロトロン自身の簡素化ができることになり、核融合用ECHシステムの開発に大きな見通しが得られた。

論文

Development of high power gyrotron with energy recovery system

坂本 慶司; 恒岡 まさき; 春日井 敦; 高橋 幸司; 前原 直; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 林 健一*; 満仲 義加*; et al.

Fusion Technology 1994, 0, p.501 - 504, 1995/00

大電力ミリ波源であるジャイロトロンの効率向上を計るため、相互作用(ミリ波発振)を終えた電子ビームのエネルギーを回収するジャイロトロンを設計製作し、実験を行った。これは、ジャイロトロンのミリ波発振部と電子ビームを吸収するコレクタ部の間に電子ビームを減速する静電圧を印加し、その電子ビームが失ったエネルギーを電源部に回収するものである。その結果、出力610kW(周波数110GHz)において、ジャイロトロン単独での効率30%を50%に向上させることに成功した。さらに出力350kWにおいて長パルス化実験を行い、5秒までの安定な発振を確認した。また同時にコレクタの熱負荷の大幅な低減(約1/3)、エージング時間の短縮化、電源の低容量化及びその簡素化等が実証された。これらの成果は、核融合プラズマの生成加熱、電流駆動のための電子サイクロトロン共鳴加熱システムの低コスト化に直結するものである。

論文

Developmet of a high power and long pulse gyrotron with collector potential depression

春日井 敦; 坂本 慶司; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 前原 直; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 林 健一*; 満仲 義加*; et al.

Int. Electron Devices Meeting 1994, 0, p.9.1.1 - 9.1.4, 1994/00

コレクター電位降下を用いた高出力、長パルスジャイロトロンの開発を行った。ジャイロトロンは、電子ビームと空胴電界との相互作用により電磁波を発生させる電子管である。ここで開発したジャイロトロンは、相互作用を終えた電子ビームを静電的に減速させ、このエネルギーを電源に回収する。これによりジャイロトロンの総合効率を大幅に改善できる。またさらに、コレクターに入射する電子ビームのエネルギーが小さいことから、コレクターでの熱負荷を軽減でき、長パルスが可能となった。実験では、パルス幅50msecで出力610kWでエネルギー回収を行い、従来の30%台から50%まで効率が向上した。さらに長パルス実験により、350kW-5秒、効率48%を達成し、100GHz帯ジャイロトロンでは、世界最大の1.75MJの出力エネルギーを得た。

論文

Development of a high power gyrotron for ECH of tokamak plasma

坂本 慶司; 恒岡 まさき; 前原 直; 春日井 敦; 藤田 秀男*; 菊池 正也*; 山本 巧; 永島 孝; 假家 強*; 岡崎 行男*; et al.

Proceedings of the 17th International Conference on Infrared and Millimeter Waves, p.188 - 189, 1992/00

トカマクプラズマの電子サイクロトロン加熱(ECH)を想定した100GHz帯大電力発振器であるジャイロトロンの開発の現状を発表する。120GHz,500kW,100ミリ秒の仕様を持つジャイロトロンの開発及び発振実験を行い、460kW,100ミリ秒の出力及び215kW,200ミリ秒の出力を達成した。また、さらに次のステップとしてパルス幅1秒、出力500kWの長パルス型ジャイロトロンを開発し、現在その発振実験を開始した。会議では、これらのトピックスを中心に、今後の原研におけるジャイロトロンの開発計画についても発表を行う予定である。

口頭

電離放射線のイオン流体移送型計測に関する技術開発,14; 柱状再結合の影響評価

宮本 泰明; 山口 大美; 内藤 晋*; 佐野 明*; 平田 洋介*; 野田 悦夫*; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

no journal, , 

大型廃棄物のクリアランス検認を可能にする計測装置の$$alpha$$線に対する応答メカニズムの定量的理論の構築のため、柱状再結合効果を取り込んだ理論モデルを構築し、計測電流に及ぼす影響を評価した。

口頭

電離放射線のイオン流体移送型計測に関する技術開発,15; ハニカム形状の損失評価によるイオン拡散係数評価

宮本 泰明; 山口 大美; 平田 洋介*; 佐野 明*; 佐藤 光吉*; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

no journal, , 

空気流中でのイオン輸送効率の評価には、空気中におけるイオンの拡散現象を正確に把握することが必要である。本報では、CFD(Computational Fluid Dynamics)シミュレーションと、ハニカム構造を用いて測定したイオン損失を比較することにより、イオンの拡散現象について議論した結果について報告する。

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