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論文

Study on use of superconducting magnet and first inelastic neutron scattering experiment under magnetic field at 4SEASONS spectrometer

梶本 亮一; 石角 元志*; 吉良 弘*; 金子 耕士; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 村井 直樹; et al.

Physica B; Condensed Matter, 556, p.26 - 30, 2019/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:60.07(Physics, Condensed Matter)

Magnets are important for studying magnetism and are commonly used as sample environment devices of neutron scattering instruments. However, the use of magnets was prevented at the time-of-flight direct-geometry neutron spectrometer 4SEASONS in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC, because the instrument is surrounded by iron components, and it is equipped with a piece of equipment operated with magnetic bearings. In the present work, we investigate the influence of stray magnetic fields from a superconducting magnet which is shared among neutron scattering instruments in MLF. Based on the investigation, we modified 4SEASONS such that it can be used with the magnet. Finally, we successfully performed the first inelastic neutron scattering experiments with applied magnetic fields using this sample environment.

論文

Performances of oscillating radial collimator for the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

中村 充孝; 神原 理*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 石角 元志*; 青山 和弘*

Physica B; Condensed Matter, 551, p.480 - 483, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.78(Physics, Condensed Matter)

近年、磁場や圧力、高温といった特殊環境下での中性子非弾性散乱実験へのニーズが高まっており、質の高いデータを得るためには試料環境機器からの不要な散乱をできる限り低く抑える必要がある。そこで、我々はユーザーのニーズに応えるため、J-PARCのフェルミチョッパー分光器四季に特化した揺動型ラジアルコリメータを開発した。四季では比較的高い入射エネルギーを用いることから、コリメータのブレード素材に水素フリーの金属シートを採用した。このラジアルコリメータの制御システムでは、揺動スピードや揺動角等といった揺動パターンを柔軟に変更することが可能である。本稿では、新たに開発したラジアルコリメータの性能と残された課題について報告する。

論文

Recent progress in the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.

JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02

4SEASONS ($textit{SIKI}$) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region ($$10^0$$ - $$10^2$$ meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-$$E_mathrm{i}$$) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi-$$E_mathrm{i}$$ measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.

報告書

水環境調整設備の調整運転

馬籠 博克; 岡田 祐次; 冨田 健司; 飯田 一広; 安藤 均; 米川 昭久; 上田 晴康; 塙 博; 菅野 勝; 作田 善幸

JAEA-Technology 2015-025, 100 Pages, 2015/09

JAEA-Technology-2015-025.pdf:78.32MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料及び材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度にかけて製作、設置した。材料照射試験装置は、IASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)研究に供するものであり、主として3基の水環境調整設備で構成されている。本報告書は、水環境調整設備の性能確認を目的として、2013年度に実施した調整運転についてまとめたものである。

論文

Oscillating radial collimators for the chopper spectrometers at MLF in J-PARC

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 青山 和弘; 梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 池内 和彦*; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036011_1 - 036011_6, 2015/09

強磁場や高温といった試料環境下での非弾性中性子散乱実験のニーズが近年高まってきているが、これらの試料環境機器に起因する不要な散乱が微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があった。我々はこの問題点を克服するため、J-PARC物質・生命科学実験施設内のチョッパー分光器用揺動式ラジアルコリメータの開発を進めた。本研究ではBL01四季及びBL14アマテラス用にそれぞれ新規開発した揺動式ラジアルコリメータの特性について報告する。

論文

Current status of the "Hybrid Kurotama model" for total reaction cross sections

Sihver, L.*; 小濱 洋央*; 飯田 圭*; 親松 和浩*; 橋本 慎太郎; 岩瀬 広*; 仁井田 浩二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 334, p.34 - 39, 2014/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:26.91(Instruments & Instrumentation)

物質中を通過する際の核反応の発生確率や生成するフラグメントの量は、核子-原子核および原子核-原子核間の全反応断面積により与えられる。そのため、加速器施設における遮へい設計や粒子線治療における線量評価等を目的とした粒子や重イオンの輸送計算においては、これらの全反応断面積を精度よく計算できるモデルが重要な役割を果たす。黒玉モデルは、原子核を完全に粒子を吸収する黒体と仮定し、陽子-原子核の散乱データからその半径を系統的に評価することで、様々な原子核の全反応断面積を計算するモデルである。しかし、この仮定は数100MeV/u以下のエネルギー領域では満たされず、実験データを再現しないという問題があった。本研究では、低エネルギー領域をTripathiらの半経験的モデルで与える"ハイブリッド黒玉モデル"を新たに開発した。このハイブリッド黒玉モデルにより、陽子-He、陽子-原子核、原子核-原子核間の全反応断面積を評価し、これらの反応の実験データとの比較を行った。その結果、他の従来モデルと比べて幅広いエネルギー領域で実験データの再現性が高くなり、粒子輸送計算で利用する全反応断面積モデルとして非常に有効であることがわかった。

報告書

軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備,2

馬籠 博克; 岡田 祐次; 塙 博; 作田 善幸; 菅野 勝; 飯田 一広; 安藤 均; 米川 昭久; 上田 晴康; 柴田 光敦

JAEA-Technology 2014-023, 267 Pages, 2014/07

JAEA-Technology-2014-023-01.pdf:103.68MB
JAEA-Technology-2014-023-02.pdf:71.92MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料・材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度の間に製作、設置した。本報告書は、先に報告したJAEA-Technology 2013-019「軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備(1)」(2008年度から2010年度までの整備報告)の続報で、2011年度から2012年度までに実施したIASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)研究のための材料照射試験装置の水環境調整設備等の整備についてまとめたものである。

報告書

軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備,1

岡田 祐次; 馬籠 博克; 塙 博; 近江 正男; 菅野 勝; 飯田 一広; 安藤 均; 柴田 光敦; 米川 昭久; 上田 晴康

JAEA-Technology 2013-019, 236 Pages, 2013/10

JAEA-Technology-2013-019.pdf:45.07MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料・材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度の間に製作、設置する予定である。本報告書は、2008年度から2010年度までに実施した照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion)研究のための材料照射試験装置の水環境調整設備等の整備についてまとめたものである。

論文

軽水炉安全研究のための水環境調整設備の整備

岡田 祐次; 馬籠 博克; 飯田 一広; 塙 博; 近江 正男

UTNL-R-0483, p.10_4_1 - 10_4_10, 2013/03

原子力機構において、軽水炉(BWR)の長期利用にかかわる原子炉圧力容器の照射脆化及び炉心構成機器の応力腐食割れに関して、BWRの温度,圧力,水質等の影響を確認する目的で、JMTR(Japan Materials Testing Reactor:材料試験炉)にBWR照射環境下における照射誘起応力腐食割れ(IASCC)評価を行う水環境調整設備の整備を実施した。本報告では、JMTR再稼働後に飽和温度キャプセルを利用した照射試験のために使用する水環境調整設備の整備の概要について報告する。

報告書

燃料異常過渡試験のための希釈管の希釈係数測定に関する検討

井上 修一; 小室 忠男; 鍋谷 栄昭; 松井 義典; 飯田 一広; 伊藤 和之; 木村 明博; 菅野 勝

JAEA-Technology 2010-010, 27 Pages, 2012/05

JAEA-Technology-2010-010.pdf:1.99MB

沸騰水キャプセルを用いた燃料照射試験では、燃料破損時においてキャプセルから流出する核分裂生成物(FP: Fission Products)量を炉外に設置した放射線モニターで検出できる最小限にし、FPの原子炉施設内への放出を低減させる目的で沸騰水キャプセル内に希釈管を設けている。JMTR再稼動後に行う燃料異常過渡試験では、広範囲の試験条件の設定が可能なように沸騰水キャプセルの給水流量の増加が計画されている。給水流量が増加すると、放出されるFPの増大が予想されたため、給水流量をパラメータとして希釈管の希釈効果を炉外実験で確認した。本報告は、沸騰水キャプセル内の希釈管の希釈係数測定結果をまとめたものである。

論文

Neutron drip line and the equation of state of nuclear matter

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

Physical Review C, 82(2), p.027301_1 - 027301_4, 2010/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:29.21(Physics, Nuclear)

中性子ドリップ線が原子核の対称エネルギーの密度依存性にどのように関連するのか、非対称原子核物質の状態方程式に依存させた方法で原子核質量計算を計算可能である巨視的原子核模型を用いて考察した。これら原子核質量から得られる中性子ドリップ線は対称エネルギーの密度微係数が増加するのに従って核図表上を中性子過剰側に移動することが示された。このような移動は軽核領域で顕著であり、これはおもに中性子過剰核が持つ表面の性質の表れとして理解できるものであることを示した。

論文

原子核の液滴模型の再考

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

愛知淑徳大学現代社会研究科研究報告, (3), p.1 - 10, 2008/06

液滴模型は原子核の束縛エネルギーや大きさを記述するために古くから使われてきた代表的な模型である。近年、元素の起源の謎を解くために重要な中性子過剰原子核の構造に注目が集まっている。本研究ではその鍵となる陽子中性子数の非対称度に伴う対称エネルギーと原子核表面の性質を液滴模型を用いて検討する。具体的には最新の原子質量の測定値を用いて液滴模型の係数の値を最小2乗法で決定する。その結果、非対称度に関して4乗以上の高次の対称エネルギー項が存在すること、曲率項は不要であることが示唆された。また、質量数50以下の原子核のデータだけで係数の値を決めることは難しいが、軽い核の半径は重い核の質量数依存性よりも大きめになることが示唆された。

論文

Irradiation experiment of ZrC-coated fuel particles for high-temperature gas-cooled reactors

湊 和生; 小川 徹; 沢 和弘; 石川 明義; 冨田 健; 飯田 省三; 関野 甫

Nuclear Technology, 130(3), p.272 - 281, 2000/06

 被引用回数:60 パーセンタイル:3.65(Nuclear Science & Technology)

ZrC被覆燃料粒子は、高温ガス炉用SiC被覆燃料粒子に代わる候補の一つである。ZrC被覆燃料粒子とSiC被覆燃料粒子の高温における照射性能を比較するために、同一条件の下で、キャプセル照射試験を実施した。照射温度は1400-1650$$^{circ}$$C、燃焼率は4.5%FIMAであった。照射後試験の粒子断面観察において、ZrC被覆層にはパラジウムによる腐食は観察されなかったが、SiC被覆層にはパラジウム腐食が認められた。被覆層の貫通破損率の検査では、ZrC被覆燃料粒子には有意な破損は認められなかったが、SiC被覆燃料粒子には照射による破損が認められた。ZrC被覆燃料粒子の高温における優れた照射性能が明らかになった。

報告書

破損被覆燃料粒子からの金属核分裂生成物の放出; ICF-51Hキャプセル照射試験

飛田 勉; 湊 和生; 沢 和弘; 福田 幸朔; 関野 甫; 飯田 省三; 高橋 五志生

JAERI-Research 96-014, 34 Pages, 1996/03

JAERI-Research-96-014.pdf:2.15MB

破損被覆燃料粒子からの金属核分裂生成物の放出挙動を調べることを目的に、貫通破損粒子を模擬した人工欠損粒子、SiC層被覆粒子及び健全粒子の3種類の粒子試料を用いて、JRR-2のICF51Hキャプセルにより照射試験を実施した。平均照射温度は約1600Kであり、燃焼率は約2%FIMAであった。照射後試験においては、外観検査、X線ラジオグラフィ、断面組織観察、及び$$gamma$$線測定を行った。SiC層破損粒子では、$$^{144}$$Ce、$$^{106}$$Ru及び$$^{125}$$Sbのインベントリは健全粒子の場合とほぼ等しかったが、$$^{137}$$Cs、$$^{134}$$Cs及び$$^{154}$$Euのインベントリは健全粒子の場合より小さかった。人工欠損粒子では、測定されたすべての核種のインベントリが、健全粒子の場合よりも小さかった。またFORNAXコードを用いて、被覆燃料粒子からのセシウムの放出のモデル解析を行い、実験結果と比較した。

口頭

不安定核質量と核物質の状態方程式

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

no journal, , 

核物質の状態方程式の対称エネルギーの密度微分パラメーター$$L$$の値は不安定原子核の質量や半径に感度を持つはずである。これまでわれわれは$$L$$が不安定核半径にある程度の感度を持ち、また中性子星クラストでのパスタ原子核の存在可能性が$$L$$の値によって決定されることを示してきた。本研究では、特に半径の測定も現実的になってきたNi程度までの比較的軽い不安定核に注目し、これらの核の質量に対して$$L$$の値がどの程度の感度を持つかを検討する。軽い核では殻効果や対相関効果などにより個々の核の個性が強く、マクロな性質である状態方程式の情報を取り出すことはそれほど容易ではない。そこで、本報告では、山田・松本タイプのシステマティックスを利用して、現在得られている質量測定値から$$L$$の値を決定することを試み、どの程度の不定性があるかを議論する。

口頭

不安定核質量と核物質の状態方程式,2

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

no journal, , 

核物質の状態方程式の対称エネルギーの密度微分パラメーターLの値を不安定核質量からどの程度しぼれるかを検討する。これまでわれわれはLが不安定核半径にある程度の感度を持ち、また中性子星クラストでのパスタ原子核の存在可能性がLの値によって決定されることを示してきた。前回の報告では、Ni同位体の質量がLに感度を持ち、$$^{48}$$Niや$$^{78}$$Niといった大きな非対称度を持つ不安定核質量の系統性からLの値を決定する可能性を示した。またLの値の導出には、対エネルギー の効果をキャンセルするように2中性子分離エネルギーS$$_{2n}$$,2陽子分離エネルギーS$$_{2p}$$を用いるとよく、特に非対称効果を取り出すにはS$$_{2n}$$-S$$_{2p}$$のL依存性を使うとよいことを議論した。今回は核図表全体でのmassのL依存性(感度)を検討する。前回報告したNiは比較的軽く、また大きな非対称度を持つNi同位体にdoubly magic核があるため、マクロモデルでの解析には必ずしも適当ではないからである。Lの値をマクロモデルで決定する場合に生じる不確かさの一つとして、Coulomb exchangeの効果についても議論する。

口頭

不安定核質量と核物質の状態方程式,3

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

no journal, , 

核物質の状態方程式の対称エネルギーの密度微分パラメーターLの値を、マクロ原子核モデルを用いて、不安定核質量からどの程度しぼれるか検討している。Lの値は不安定核半径にある程度の感度を持つ。また、中性子星クラストでのパスタ原子核の存在可能性はLの値によって決定される。前回はNi, Sn同位体を例にして、質量のL依存性の検討には、2陽子分離エネルギーの同位体依存性を解析すると良いことを確認した。同位体の2陽子分離エネルギーは、中性子数に関する振る舞いが素直で、対エネルギーの効果も抑えられる。ただし、NiとSn同位体についてはN=Z核のWigner項が顕著に見えることと殻効果のため、これらの同位体だけからL依存性を決定するのは難しそうである。そこで今回は、軽い核から重い核まで核図表全体で、Lの値の違いが質量の振る舞いにどの程度に反映するかを定量的に検討する。さらに、Lと表面対称エネルギーの相関に着目して、同じモデルで評価した半径のL依存性と組合せることにより、どの領域の原子核がLの値の評価に適当かを検討したい。

口頭

原子核の液滴模型の再考

親松 和浩*; 飯田 圭*; 小浦 寛之

no journal, , 

液滴模型は原子核の束縛エネルギーや大きさを記述するために古くから使われてきた代表的な模型である。近年、元素の起源の謎を解くために重要な中性子過剰原子核の構造に注目が集まっている。本研究ではその鍵となる陽子中性子数の非対称度に伴う対称エネルギーと原子核表面の性質を液滴模型を用いて検討する。具体的には最新の原子質量の測定値を用いて液滴模型の係数の値を最小2乗法で決定する。その結果、非対称度に関して4乗以上の高次の対称エネルギー項が存在すること,曲率項は不要であることが示唆された。また、質量数50以下の原子核のデータだけで係数の値を決めることは難しいが、軽い核の半径は重い核の質量数依存性よりも大きめになることが示唆された。

口頭

中間エネルギーでの不安定核全反応断面積と変形度

小濱 洋央*; 飯田 圭*; 親松 和浩*; 小浦 寛之

no journal, , 

中性子過剰核の全反応断面積は、一様核物質対称エネルギーの密度微係数$$L$$を知るうえで重要な測定量の一つである。ここではネオンやマグネシウムの同位体に対して、最近RIBFにおいて核子あたり240MeVのエネルギーで測定された相互作用断面積の予備データに着目する。950MeVでのデータも既に得られており、系統的解析が不可欠である。前回は、変形の効果も加味した"変形くろたま模型"を提案するとともに、$$L$$に依存する形で構築した全反応断面積公式を用い、データのエネルギー依存性及びアイソトープ依存性を報告した。今回は、幾つかの微視的核構造模型で得られた変形度をそれぞれに用いた幾何学的模型での結果を比較する。そうすることで、断面積値に関する結果の不定性を検討する。

口頭

J-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの性能評価試験

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 青山 和弘; 山内 康弘; 梶本 亮一; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 稲村 泰弘; 中島 健次; et al.

no journal, , 

近年、高温や強磁場等といった特殊環境下での中性子非弾性散乱実験のニーズが高まっている。その一方、これらの試料環境機器を起源とする不要な散乱が、微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があり、その対策が必須である。我々は、この問題を解決するため、J-PARCチョッパー分光器用ラジアルコリメータの開発を進めてきた。今回の講演では、ラジアルコリメータ性能評価試験の結果について紹介する予定である。

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