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武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.
High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02
本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950
Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。
今井 洋輔*; 常磐 祐平*; 上野 周作*; 谷田 肇; 渡辺 巖*; 松原 弘樹*; 瀧上 隆智*; 荒殿 誠*
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 91(10), p.1487 - 1494, 2018/10
被引用回数：2 パーセンタイル：8.1(Chemistry, Multidisciplinary)吸着界面活性剤フィルムの極性基への二成分混合対イオンの競合結合を、全反射X線吸収微細構造(XAFS)分光法によって溶液表面で調べた。臭化物対イオンについて得られたEXAFS
スペクトルは、完全に水和した臭化物イオン(バルクフリーBr)および界面活性剤イオンの極性基に結合し、部分的に脱水した臭化物イオン(束縛Br)のスペクトルの線形結合であった。対イオン混合系における束縛Brの割合から、トリメチルアンモニウム(TA
)および3-メチルイミダゾリウム(MIM)極性基について、対イオン結合の2つの相対強度を提案した。(a)TA-SO
TA-Cl TA-Br TA-BFと(b) MIM-Br TA-Br TA-BF MIM-BFである。TA極性基の場合、極性基の水和結合と対イオンの組み合わせは、コリンズの法則に従ってシリーズ(a)が得られ、これはイオンの水和エンタルピーの絶対値の組み合わせたときに、接触イオン対形成の傾向が大きくなることを示す。MIM極性基については、MIM極性基と対イオンとの間の水素結合の数が重要であり、これは、MIM極性基に対する対イオンと水の相互作用の競合のためにシリーズ(b)が得られる。
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：20 パーセンタイル：83.66(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 
10
m
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.
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
emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H 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.
石坂 知久; 今井 浩二*; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 奥村 進
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.594 - 596, 2013/08
TIARAサイクロトロンでは、多重極電磁石を用いた大面積均一ビーム形成照射技術の開発を進めている。形成されたビームの均一度や面積の評価にラジオクロミックフィルム線量計の一種であるガフクロミックフィルム(米国ISP社製)を用いた2次元相対強度分布計測を利用するため、イオンビーム照射によるフィルムの着色応答を調べた。ガフクロミックフィルムは、X線等を用いた線量分布評価に利用されているが、高解像度で大面積を評価でき取り扱いも容易である等の特長を有することから、イオンビームの強度分布の評価に利用可能と考えた。照射したフィルム(HD810, EBT2)をイメージスキャナで読み取りTIFF画像(16ビットRGB)に変換、RGB各成分に対応する吸光度を求めることでフルエンス応答曲線を作成した。3種類(10MeV 
H, 520MeV 
Ar、及び490MeV 
Xe)のビームに対する応答を調べた。520MeVのArビームをHD810フィルムへ照射した場合、B成分において310
個/cm
までのおよそ2桁のレンジのフルエンス範囲に対して吸光度が線形に増加することがわかった。
石坂 知久; 今井 浩二*; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 奥村 進
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 157, 2013/01
A research and development (R&D) study is now in progress on the heavy-ion uniform-beam formation using multipole magnets in TIARA. It is important to evaluate the quality of the uniform beam precisely for the R&D study and future applications. We have been, therefore, developing several techniques to measure the two-dimensional intensity distribution of a large-area ion beam expanded on the target. We here employed Gafchromic radiochromic films. The film, whose color turns blue due to radiation exposure, is widely used for dose evaluation in radiation therapy. It has various advantages such as high resolution, large area, relatively low-dose range. We thus expect that it can be applied to ion beams as well. The coloring response was investigated when the HD-810 and EBT2 films are irradiated with ion beams. It was found that the relative intensity distribution of various ion beams can be measured at practical fluence ranges using Gafchromic films.
][Mn(
)-pnH(H
O)](HO) probed by muon spin rotation and relaxation大石 一城; 髭本 亘; 幸田 章宏*; Saha, S. R.*; 門野 良典*; 井上 克也*; 今井 宏之*; 東川 大志*
Journal of the Physical Society of Japan, 75(6), p.063705_1 - 063705_5, 2006/06
被引用回数：12 パーセンタイル：58.23(Physics, Multidisciplinary)分子磁性体[Cr(CN)][Mn()-pnH(HO)](HO)(以下、S体と省略。以下で述べる光学異性体のR体は()-pn部分が(
)-pnで置換された物質)は
=38Kでフェリ磁性転移することが知られている。本物質の結晶構造は、空間群
2
22に属し空間反転対称性を持たない。このように結晶構造で空間反転対称性が破れた物質の磁気構造が、結晶構造同様に空間反転対称性が破れているのか否か、注目を集めている。そこでわれわれはこれらの磁気構造に関する情報を得るため、S体及びその光学異性体であるR体を用いて
SR測定を行った。その結果、S体及びR体の両方の試料で以下でフェリ磁性転移に伴うミュオンスピン回転が観測され、その回転周波数及び温度依存性は全く同じ振る舞いを示した。ミュオンは一定の格子間位置に止まってそこでの内部磁場を見るわけだが、ミュオンサイト自体は静電相互作用で決まっていて磁気構造自体には左右されず、S体とR体の間で鏡像関係にあると考えられる。したがって、S体とR体で同じ回転周波数及び温度依存性が観測されたということは、すなわち、磁気構造がS体とR体で鏡映関係にあることを示唆しており、本物質の磁気構造が空間反転対称性を持たないことを示す結果を得た。
小川 慧*; 青木 尊之*; 今井 陽介*; 高瀬 和之
日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集, p.795 - 796, 2005/11
原子炉や化学プラントなどにおいて気液二相流の挙動を詳細にシミュレーションすることは重要である。本研究ではCIP法を用いた気泡流のシミュレーションを行い、計算結果の数値データを可視化することによって高精度な予測を行うことができることを示した。特に可視化手法の一つでありフォトリアリスティックな画像が得られるレイトレーシング法は、気液界面が時間的に変化する気泡流挙動の詳細に理解するうえでたいへん有効であることがわかった。また、可視化に伴うデータ処理には膨大な時間が必要であるが、グリッドコンピューティングシステムの利用によって描画時間を大幅に短縮できる可能性を示すことができた。
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：34.26(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。
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.
Proceedings 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
)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
小泉 光生; 藤 暢輔; 大島 真澄; 菅原 昌彦*; 木村 敦; 長 明彦; 初川 雄一; 森川 恒安*; 古高 和禎; 北谷 文人; et al.
no journal, ,
原子力機構では、タンデム加速器施設に設置したGEMINI-II検出器と呼ばれる
線検出器と、LUNAと呼ばれる粒子検出器と組合せ、質量70近傍の原子核のクーロン励起実験を行い、原子核の低励起準位の変形の系統的な研究を行っている。またTRIACを使った不安定核のクーロン励起実験も計画している。本会議では、これまで行ってきたGe, Zn等の研究成果及び、現在解析しているRu等の研究や、将来計画などを報告する。また、解析プログラムGOSIAの問題点について議論する。
石坂 知久; 今井 浩二; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 奥村 進; 吉田 健一; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; et al.
no journal, ,
TIARAのサイクロトロンでは、多重極電磁石を用いた非線形集束方式による大面積均一ビーム形成・照射技術の開発を行っている。本方式は、多重極電磁石が作る非線形磁場によりビームのガウス型強度分布を均一分布へ変換できるという原理に基づいている。従来の双極電磁石を用いた走査方式による均一照射とは異なり、ビーム自体を均一に拡大するため、照射野全体を同時かつ連続的に照射することができ、走査方式では困難な短時間での均一照射や低フルエンス(率)の照射が可能であるという特長がある。現在、形成したビームの面積や均一度といった特性の評価のため、ラジオクロミックフィルム線量計の一種であるガフクロミックフィルムを用いた大面積ビームの2次元強度分布測定技術の開発を行っている。フィルムのイオンビームに対する適用範囲を明らかにするため、10MeV陽子、520MeVアルゴン等のビーム照射実験を行った。その結果、材料・バイオ応用研究で必要とされる実用的なフルエンス範囲で強度分布を測定できることがわかった。さらに、この手法を用いて多重極電磁石により集束した陽子ビームの2次元相対強度分布を測定し、ビーム特性を評価した。
坂本 慶司; 假家 強*; 小田 靖久; 南 龍太郎*; 池田 亮介; 梶原 健; 小林 貴之; 高橋 幸司; 森山 伸一; 今井 剛*
no journal, ,
For the Electron cyclotron resonance heating and current drive system on DEMO reactor, the mm-wave of more than 200 GHz is expected. To increase the gyrotron frequency, extremely high-order oscillation mode should be adopted to suppress the Ohmic loss on the resonator wall to less than 
20 MW/m. Here, we designed and fabricated a 300 GHz gyrotron of TE32,18 mode oscillation and started a short pulse experiment to investigate the oscillation characteristics of the high order mode at 300 GHz. As a preliminary result, we demonstrated the power generation of 0.5 MW at 300 GHz oscillation at the oscillation mode of TE32,18, and other modes.
坂本 瑞樹*; 大木 健輔*; 吉川 基輝*; 寺門 明紘*; 野原 涼*; 野尻 訓平*; 中嶋 洋輔*; 福本 正勝; 市村 和也*; 細田 甚成*; et al.
no journal, ,
GAMMA10/PDXでは、ミラー端部に設置したダイバータ模擬実験モジュールを用いて、境界プラズマの物理とプラズマ壁相互作用が調べられている。本研究では、モジュール内に設置したタングステン製のV字ターゲットに端損失プラズマを照射し、リサイクリングに対する水素ガス入射の影響とターゲット温度の影響を調べた。モジュールに入射する直前の電子密度と電子温度はそれぞれ3.010
mと10eVであったが、モジュール内に水素ガスを1.23Pa導入することで、V字ターゲットのコーナー部ではそれぞれ0.610mと3eVに低下した。このことから、V字ターゲットのコーナー部では非接触プラズマが形成されていると考えられる。また、同部で測定したH
とH
の強度比から評価すると、分子活性化再結合が発生している可能性が高い。さらに、V字ターゲットの温度上昇と共にコーナー部での電子密度とH信号強度の増加が観測された。これにより、ターゲットの温度上昇によってリサイクリングが増加する可能性が示唆された。
