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中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12
J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。
m spatial resolution comprising a fibre-optic taper with wavelength-shifting fibre readout for time-of-flight neutron imaging中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 本田 克徳; 鈴木 浩幸; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 737, p.176 - 183, 2014/02
被引用回数：13 パーセンタイル：70.2(Instruments & Instrumentation)A scintillator-based neutron-counting imaging detector with a sub-100-m spatial resolution was developed for energy-selective neutron imaging. The detector head of the detector comprised a thin ZnS/
LiF scintillator screen, a fibre-optic taper and crossed wavelength-shifting (WLS) fibre arrays. The developed detector had a pixel size of 34 m 
34 m, and exhibited spatial FWHM resolutions of 80 m and 61 m in the x and y directions, respectively. A small prototype detector demonstrated the capability of neutron imaging using Bragg edges of a Cu/Fe sample when using the pulsed-neutron source in the Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex.
LiF scintillator and wavelength shifting fibers with high spatial resolution and with low gamma-ray sensitivity中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 本田 克徳; 美留町 厚; 海老根 守澄; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*
Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and 
-ray detectors (NSS/MIC 2014), p.1751 - 1753, 2014/00
飛行時間型中性子イメージングのための高位置分解能、低線感度である2次元シンチレータ検出器を開発した。検出器はZnSシンチレータ,波長シフトファイバ,光学拡大素子から構成される。開発した検出器は100ミクロン以下の高位置分解能、10
以下の低線感度を実現した。発表ではJ-PARC/MLFでの飛行時間型の中性子イメージング性能の実証結果も報告する。
中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 本田 克徳; 鈴木 浩幸; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*
Proceedings of 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2013 NSS/MIC), Vol.4, p.2367 - 2369, 2013/00
硫化亜鉛蛍光体を用いた中性子検出器における検出効率の中性子入射角度依存性を評価した。中性子波長(1-8
)と入射角度をパラメータとし、J-PARCのパルス中性子を用いて実験的に評価した。試料としてZnS/LiFとZnS/
B
O
シンチレータを用いた。測定したそれぞれの試料(厚さは0.45と0.20mm)において中性子検出効率はいづれも3以下で入射角度の増加とともに増大することがわかった。発表では実験結果とモデル計算の比較結果について報告する。
下村 安夫; 常松 俊秀; 山本 新; 丸山 創; 溝口 忠憲*; 高橋 良和; 吉田 清; 喜多村 和憲*; 伊尾木 公裕*; 井上 多加志; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 78(Suppl.), 224 Pages, 2002/01
日本,米国,欧州,ロシアの4極の協定に基づき、1992年7月に開始されたITER工学設計活動(ITER-EDA)は、ITER建設の判断に必要な技術的準備を整え、2001年7月に9年間の活動を完了した。本件は、ITER工学設計活動において完成された最終設計報告書の物理及び工学設計の成果を簡潔にまとめたものである。
Gordon, C.*; Bartels, H.-W.*; 本多 琢郎; Iseli, M.*; Raeder, J.*; Topilski, L.*; Moshonas, K.*; Taylor, N.*
Fusion Engineering and Design, 54(3-4), p.397 - 403, 2001/04
被引用回数：2 パーセンタイル：19.66(Nuclear Science & Technology)ITERの安全性は、概念設計活動フェーズ以来、設計を統合する作業の一部と位置づけられてきた。このプロジェクトで定めた通常/異常/事故時の放出基準を満たすために、安全設計の考え方とそれを設計に反映させるため安全設計要求が定められた。これらの妥当性を確認するために、現在安全解析作業が各ホームチームと協力して進行中である。その安全性評価は、核融合が固有に有する安全性を考慮して実施される。最終的に、ITERに用いられる安全性の考え方(アプローチ)と、安全解析の結果及びその評価は、GenericSiteSafetyReport(GSSR)と称する安全性報告書にまとめられる予定である。これらは、核融合の安全性の優位性を示すと同時に、将来の核融合炉の良い先例となるであろう。そして、ITERのホスト国の安全審査においても、ITERの考え方と評価が最小限の修正をもって受け入れられることが期待される。
本多 琢郎*; 岡崎 隆司*; 真木 紘一*; 宇田 達彦*; 関 泰; 青木 功; 功刀 資彰
Journal of Nuclear Science and Technology, 32(4), p.265 - 274, 1995/04
被引用回数：8 パーセンタイル：63.11(Nuclear Science & Technology)ダイバータ冷却系での真空容器外冷却材喪失事故時における核融合実験炉の受動的安全性を検討した。この目的のためプラズマ動特性と炉構造体の伝熱特性を同時に計算できるコードを開発し、拡散モデルを用いてエッジプラズマでの不純物輸送を扱えるように改良した。このコードで受動的安全性の解析を行い、次の結果を得た。ダイバータ冷却系のコールドレグでギロチン破断が生じた場合、黒鉛のプラズマ対向壁から照射誘起昇華により不純物がプラズマ中に混入し、不純物密度が2秒以内で2倍になる。このプラズマ対向壁からの不純物により、約4秒後には受動的にプラズマ停止する。一方、ダイバータ受熱部の銅冷却管は約3秒後に溶融温度に至る。このように事象の進展が早い事故の場合、受動的なプラズマ停止だけでは炉の健全性を保てず、更に能動的な停止システムが求められる。
宇田 達彦*; 小川 益郎; 関 泰; 功刀 資彰; 青木 功; 本多 琢郎*; 岡崎 隆司*; 西野 信博*
Fusion Engineering and Design, 29, p.238 - 246, 1995/00
被引用回数：5 パーセンタイル：49.5(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉のプラズマ対向材として黒鉛が有望であるが、真空容器内で冷却管が破損した場合には高温黒鉛と水蒸気の反応による生成ガス組成や圧力を評価する必要がある。このような事故時の安全解析用基礎データを得る目的で実験と解析を行った。実験では、気密性の加熱炉に黒鉛試料を置き、一定時間水蒸気と反応させた後、前後の重量差から反応速度を求めた。その結果(1)反応速度は温度の関数で表わせ、反応の活性化エネルギーは1300
Cを境に高温側で低くなる。(2)C/Cコンポジット材の反応速度は等方性黒鉛の約1/2で、材料依存性がある。(3)反応生成ガスはH,CO,COでその組成比も1300C付近で変化する。この組成変化は、水蒸気と各種生成ガスの相互反応速度式を解くことで解析的に再現できた。これらの成果を今後真空容器内LOCA解析に活用していく。
三浦 信; 本田 裕*; 大森 拓郎; 金子 洋光; 神谷 和明; 八登 唯夫*; 田中 康正; 小無 健司
PNC TN841 79-11, 118 Pages, 1979/02
高速原型炉用被覆管(20%CW,SUS316 48年度試作住金製)の内面をCsOHおよびCsOH+CsIの模擬F.P.腐食剤により腐食し,腐食剤を洗浄除去後,内圧クリープ試験片に加工し,650度Cおよび700度C大気中においてクリープ破断試験を行なった。主な結論は以下の通りであった。(1)腐食方法としてはCsOH+CsIの混合物を用いる方が再現性の良い粒界腐食層を得られる。CsOHだけでは剥離層を生じ,腐食深さのバラツキも大きく,クリープ試験には不適であった。(2)CsOH+CsIによって腐食された被覆管の内圧クリープ破断強度は腐食層の厚さをそのまま差し引いた肉厚とした場合,腐食していない素管の強度と良く一致した。なお,本データは被覆管内面に腐食層をもった状態でのクリープ試験結果であるから,本試験でカバーされていない1,000時間以上の長期間領域における強度を外挿することは出来ない。
林田 洋寿; 安田 良; 本田 充紀; 野島 健大; 飯倉 寛; 酒井 卓郎; 松林 政仁; 塩澤 方浩*; 新田 高弘*; 礒貝 勇児*
no journal, ,
燃料電池開発において、フラッディング時の生成水の挙動を解明することは重要なテーマの一つである。また、実際の燃料電池の発電では、燃料電池内部が加圧条件下で発電されることがあり、加圧下でのフラッディングにおける生成水の挙動解明も重要視されている。これらのニーズに対してわれわれは中性子ラジオグラフィによる燃料電池内部の可視化を試みた。本実験に際して、燃料電池発電に必要なガス供給システムを、JRR-3M 7RポートThermal Neutron Radiography Facilityに導入した。本供給システムでは背圧により200kPa(絶対圧)を上限として加圧発電が可能である。実験では、100kPa及び200kPaの2条件において、フラッディング現象時の生成水の可視化を行った。ガス流量は両条件ともに水素20cc/min.,空気30cc/min.であった。定電流0.3A(電流密度0.15A/cm
)の負荷開始後、背圧100kPaでは3分,6分,10分(フラッディング)、200kPaでは3分,7分(フラッディング)の経過時刻においてラジオグラフィ撮影を行った。測定の結果、カソード側流路及び、高分子膜表面に水が生成される様子が観測された。また、両圧力条件下において生成水発生の傾向には特徴的な差異はなく、圧力による影響はみられなかった。
安田 良; 林田 洋寿; 酒井 卓郎; 本田 充紀; 飯倉 寛; 野島 健大; 松林 政仁; 塩澤 方浩*; 新田 高弘*; 礒貝 勇児*
no journal, ,
中性子ラジオグラフィは、比較的実機に近い燃料電池内部の水分布を可視化する手法として有望視されているが、拡散層やMEA内部の微小領域における水分挙動把握のためには、より高い空間分解能が要求されている。中性子ラジオグラフィの高空間分解能化のために、コリメータ比を向上させるピンホールコリメータシステムを製作し、その特性評価を行った。その結果、コリメータ比の向上とともにぼけが小さくなり、解像度の良い画像が得られることを確認した。また、本機器を用いて発電状態下の燃料電池内部可視化試験も行い、画像上で流路や拡散層における水分布を確認することができた。
安田 良; 塩澤 方浩*; 竹中 信幸*; 浅野 等*; 林田 洋寿; 酒井 卓郎; 本田 充紀; 飯倉 寛; 野島 健大; 松林 政仁
no journal, ,
中性子ラジオグラフィは、燃料電池内部の水分布可視化に有効な技術である。本研究では、高輝度・高空間分解能中性子イメージング検出器の中性子IIを用いて、小型燃料電池内部を発電開始からフラッディングに起因すると考えられる電圧降下までの過程を連続的に観察した。発電過程において、電池内部のMEA・拡散層部から水が生成し、徐々に流路端部の両側から滞留していく様子を確認した。一方で、発電時の電池電圧は水分の滞留と伴に低下し、流路端部の水滴が結合した直後に急激な電圧降下が生じ発電を停止した。以上の結果から、急激な電圧降下は、水分による流路閉塞が原因と考えられることがわかった。
本田 充紀; 安田 良; 林田 洋寿; 野島 健大; 飯倉 寛; 酒井 卓郎; 松林 政仁
no journal, ,
中性子による燃料電池内部可視化技術は光学レンズとCCD検出器を組合せたシステムや、中性子イメージインテンシファイアを用いた研究が盛んに行われている。可視光光学系技術にFiber Optics Plate(FOP)カップルCCD検出器がある。これは光ファイバーを数千本から数万本束ねたものをCCD検出器にカップルさせたもので、光学レンズを用いないためレンズの焦点合わせが不要で変換効率が高いことから簡便で高分解能化が期待できる。今回従来のFOPを改良した低NA(低開口数)タイプのFOPを開発し中性子による可視化実験へ向けた前段階として軟X線によるイメージング試験を行ったので報告する。放射光軟X線をNi gridに照射し蛍光体で可視光に変換したものをFOPを介してCCD検出器により可視化した。その結果Ni gridのシャープなエッジを確認した。試作のFOPよりさらに高画素なFOPの開発についてと空間分解能評価について、変調伝達関数(MTF)などによる評価結果を報告する。
林田 洋寿; 安田 良; 本田 充紀; 野島 健大; 飯倉 寛; 酒井 卓郎; 松林 政仁; 塩澤 方浩*; 新田 高弘*; 礒貝 勇児*
no journal, ,
固体高分子型燃料電池開発において、フラッディング時における生成水挙動解明は重要なテーマの一つである。また、実際には加圧下でガス供給が行われることもあり、加圧下における生成水挙動解明も重要となる。このような背景の中、中性子は軽元素で構成される水に対して高いコントラストを持ち、かつ金属に対して高い透過性を持つため、中性子ラジオグラフィ法は上記ニーズに対して非常に有効な手段となり得る。そこでわれわれは中性子ラジオグラフィによって、フラッディング現象を直接可視化することを目的として実験を行った。実験に先立ち、燃料電池を発電するためのガス供給システムを、中性子ラジオグラフィ装置に導入した。本システムでは背圧によって電池内部の圧力制御を行う仕様となっている。実験時の背圧条件は、100kPaと200kPaの2条件とした。ガス流量は両条件ともに水素20cc/min.,空気30cc/min.であった。定電流0.3A(電流密度0.15A/cm
)の負荷開始後、背圧100kPaでは3分,6分,10分(フラッディング)、200kPaでは3分,7分(フラッディング)の経過時刻においてラジオグラフィ撮影を行った。本実験の結果、背圧100kPaと200kPaにおける生成水挙動の差異を観測するには至らなかったが、背圧をかけた状態で可視化実験を行うことができる環境を整えることができた。今後はさらなる高空間分解能化を図り、より明確にフラッディング時における生成水の挙動を観測したい。
松林 政仁; 安田 良; 飯倉 寛; 林田 洋寿; 野島 健大; 本田 充紀; 酒井 卓郎
no journal, ,
燃料電池のガス拡散層を含む膜・電極一体構造等、
0.2mmのサイズの領域を可視化するために、JRR-3熱中性子ラジオグラフィ場において、およそ10mの高空間分解能を有する中性子イメージングシステムの開発を行っている。中性子イメージングにおいて高空間分解能化を図るためには、高空間分解能シンチレータ,高画素数の撮影デバイス,高コリメータ比デバイス等が必要とされる。高空間分解能シンチレータとして、BO/ZnSシンチレータについて、塗布厚さと空間分解能の相関を調べた結果、空間分解能は塗布厚さの減少に応じて改善されることがわかった。また、既存施設においてコリメータ比の改善を図るため、微小単孔を利用したコリメータを設計・製作し、微小単孔のサイズと投影画像上のボケの大きさとの相関を調べた。
本田 充紀; 安田 良; 林田 洋寿; 野島 健大; 飯倉 寛; 酒井 卓郎; 松林 政仁
no journal, ,
中性子による燃料電池内部可視化技術は光学レンズとCCD検出器を組合せたシステムや、中性子イメージインテンシファイアを用いた研究が盛んに行われている。可視光光学系技術にFiber Optics Plate(FOP)カップルCCD検出器がある。これは光ファイバーを数千本から数万本束ねたものをCCD検出器にカップルさせたもので、光学レンズを用いないためレンズの焦点合わせが不要で変換効率が高いことから簡便で高分解能化が期待できる。今回従来のFOPを改良した低NA(低開口数)タイプのFOPを開発し中性子による可視化実験へ向けた前段階として軟X線によるイメージング試験を行ったので報告する。従来のファイバーがコンジット(六方最密構造)に構成されているものではなくファイバーのコアがクラッドに覆われている構造のFOP(今回は試作で
10mm径に2000本のコアを作製)を用いることで位置分解能向上を目指す。放射光軟X線をNi gridに照射し蛍光体で可視光に変換したものをCCD検出器により可視化した結果Ni gridのシャープなエッジを確認した。試作のFOPよりさらに高画素なFOPの開発についての詳細と空間分解能評価について報告する。
及川 健一; 土川 雄介; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
no journal, ,
MLFのRADENやTAKUMIでは、中性子を用いる非破壊日本刀研究グループにより、これまでCT、ブラッグエッジイメージングや回折実験を行ってきた。塩田らはブラッグエッジイメージング実験により、ある古刀の切先に近い部位においてボイドらしきものを捉えた。松本らはCTにより、この古刀のボイドが造り込みの鍛接部の痕跡を示すと考えられる解析結果を得た。我々はRietveld解析により、そのボイド領域近傍の詳細な構造情報を得ることを目的として、2023年度より微小領域回折試験をNOBORUにて開始したが、90回折データにおいて試料依存のブロードなピークの存在が確認された(図の90垂直配置)。鉄鋼試料をNOVAで広角スキャンしたところ、かなり広いQ空間に該当ピークが広がっていることが確認された。そこでこれをRietveld解析時にバックグラウンドとして処理できるようNOBORUの90回折の検出器配置を変更するテスト実験(図の90水平配置)を行ったので、それを紹介する。
