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論文

PANDORA Project for the study of photonuclear reactions below $$A=60$$

民井 淳*; Pellegri, L.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.

European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.22(Physics, Nuclear)

光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。

論文

Grain refinement in titanium prevents low temperature oxygen embrittlement

Chong, Y.*; Gholizadeh, R.*; 都留 智仁; Zhang, R.*; 井上 耕治*; Gao, W.*; Godfrey, A.*; 光原 昌寿*; Morris, J. W. Jr.*; Minor, A. M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 14, p.404_1 - 404_11, 2023/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:89.86(Multidisciplinary Sciences)

チタンは格子間酸素によって脆化する。特に極低温では顕著な脆化挙動を示すため、チタンやその合金の製造において酸素含有量を厳しく管理する必要がある。この問題を解決するために、我々は結晶粒の微細化という構造戦略を提案した。77Kで非常に脆い粗粒の組織と比較して、Ti-0.3wt.%Oの超微細粒(UFG)組織(粒径$$sim$$2.0$$mu$$m)は、UFG組織特有の超高降伏強度を維持したまま均一延びを1桁上昇させることに成功した。UFG Ti-0.3wt.%Oにおけるこの特異な強度-延性相乗効果は、粒界凝集エネルギー向上に寄与する希薄な酸素の粒界偏析と優れたひずみ硬化能に寄与する$$<c+a>$$転位の活性化の複合効果によって達成された。この方法は、低温での高強度Ti-O合金の応用の可能性を高めるだけでなく、格子間固溶硬化による延性の低下を生じる他の合金系にも適用できる可能性がある。

論文

Ultrahigh yield strength and large uniform elongation achieved in ultrafine-grained titanium containing nitrogen

Chong, Y.*; 都留 智仁; Guo, B.*; Gholizadeh, R.*; 井上 耕治*; 辻 伸泰*

Acta Materialia, 240, p.118356_1 - 118356_15, 2022/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:92.91(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、室温でのチタンの引張特性と変形挙動に及ぼす窒素含有量と結晶粒径の影響を体系的に調査した。巨大ひずみ加工と焼鈍により、超高降伏強度(1.04GPa)と大きな均一伸び(10%)の前例のない相乗効果を組み合わせた、完全再結晶微細構造を備えた超微細粒(UFG)Ti-0.3wt.%N合金が得られた。Ti-0.3wt.%N合金の硬化およびひずみ硬化メカニズムは、変形下部構造の観察と第一原理計算によって包括的に研究された。UFG Ti-0.3wt.%Nの優れた強度/延性バランスへの窒素の寄与は2倍であることが明らかになった。粒子内の窒素原子は、八面体から六面体のサイトへの窒素のシャッフルにより、角柱面上の$$<a>$$転位の運動を強く妨げ、純Tiの6倍の摩擦応力の増加を引き起こした。さらに、Ti-0.3wt.%N合金の柱面と錐面の間の積層欠陥エネルギー差が大幅に減少することで、$$<c+a>$$転位の活性化が容易になり、ひずみ硬化率の向上に寄与した。我々の実験的および理論的計算研究は、延性を大幅に犠牲にすることなく手頃な価格の高強度チタンの設計に関する知見を与える。

論文

Formation of $$alpha$$ clusters in dilute neutron-rich matter

田中 純貴*; Yang, Z.*; Typel, S.*; 足立 智*; Bai, S.*; van Beek, P.*; Beaumel, D.*; 藤川 祐輝*; Han, J.*; Heil, S.*; et al.

Science, 371(6526), p.260 - 264, 2021/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:99.30(Multidisciplinary Sciences)

$$alpha$$ノックアウト反応を用いることで、中性子過剰な錫同位体の核表面での$$alpha$$クラスター形成を実験的に確かめた。実験で得られた、質量数とともに単調に減少するノックアウト断面積は理論による予言と非常に良く一致し、$$alpha$$クラスター形成率と中性子スキン厚との関係を示唆している。

論文

${it In situ}$ WB-STEM observation of dislocation loop behavior in reactor pressure vessel steel during post-irradiation annealing

Du, Y.*; 吉田 健太*; 嶋田 雄介*; 外山 健*; 井上 耕治*; 荒河 一渡*; 鈴土 知明; Milan, K. J.*; Gerard, R.*; 大貫 惣明*; et al.

Materialia, 12, p.100778_1 - 100778_10, 2020/08

長期に原子炉圧力容器の健全性を確保するためには、照射が材料に及ぼす影響を理解する必要がある。本研究では我々が新規開発したWB-STEMを用いて、中性子照射された原子炉圧力容器試験片を焼鈍中、照射誘起転位ループの観察を行った。焼鈍温度を上げると$$<100>$$ループの割合が増加していることが確認された。また、2つの$$frac{1}{2}$$$$<111>$$ループが衝突して$$<100>$$ループになる現象の観察に初めて成功した。転位に転位ループがデコレートする現象も観察され、分子動力学シミュレーションによってそのメカニズムが説明することができた。

論文

A Review of separation processes proposed for advanced fuel cycles based on technology readiness level assessments

Baron, P.*; Cornet, S. M.*; Collins, E. D.*; DeAngelis, G.*; Del Cul, G.*; Fedorov, Y.*; Glatz, J. P.*; Ignatiev, V.*; 井上 正*; Khaperskaya, A.*; et al.

Progress in Nuclear Energy, 117, p.103091_1 - 103091_24, 2019/11

 被引用回数:75 パーセンタイル:94.03(Nuclear Science & Technology)

本論文では、将来のクローズド燃料サイクルにおける使用済燃料のための分離プロセスに対する国際的リビューの結果が、技術成熟度評価の結果ととともに示されている。本研究は、ORCD/NEAで組織された燃料リサイクル化学に関する専門家グループによって実施されたものである。本研究の特徴的な点は、分離プロセスを使用済燃料中の分離対象元素(ウラン, ウラン-プルトニウム, マイナーアクチノイド, 発熱性元素等)別の分離階層により区分けして評価したことであり、これに使用済燃料の前処理プロセスの評価を加えている。分離プロセスとしては湿式プロセスと乾式プロセスの両者をカバーしている。

論文

Spectral reflectance and associated photograph of boreal forest understory formation in interior Alaska

小林 秀樹*; 鈴木 力英*; Yang, W.*; 伊川 浩紀*; 井上 智晴*; 永野 博彦; Kim, Y.*

Polar Data Journal (Internet), 2, p.14 - 29, 2018/11

炭素循環に関する北方林生態系の下位植生の役割は無視できないが、それらは依然として北方生態系において理解が最も不十分な構成要素の1つである。植生の分光反射率測定は、植物種を同定し、それらの生化学的特徴を捉えるのに有用である。このデータペーパーでは、44組の典型的な下層植生、および5本の下層植生トランセクト(30m長)について測定した分光反射率を提供する。分光反射率は、可視,近赤外および短波赤外線のスペクトル領域をカバーしている。横断トランセクトの長さは、Landsat型衛星画像の分解能に基づいて決定された。また、分光反射率測定地点を撮影した写真も提供する。本データセットには、低木類(${it Vaccinium uliginosum}$, ${it Vaccinium vitisidea}$, ${it Salix alaxensis}$,若い${it Betula neoalaskana}$,若い${it Pupulus tremuloides}$、および若い${it Picea mariana}$)、草本類(${it Eriophorum vaginatum}$および${it Ledum decumbens}$)、コケ類(${it Sphagnum}$ sp., ${it Hylocomium splendens}$, ${it Polytrichum commune}$)、および地衣類(${it Cladonia rangiferina}$)の分光反射が含まれている。また、雪やリター, 土などの分光反射率もデータセットには含まれている。この分光反射率および写真のデータセットは、(1)下層植生の分光反射特性の理解、(2)新規の分光反射率観測の計画・設計、および(3)大規模な下層植生モニタリングのためのリモートセンシング方法の開発・検証に利用することができる。

論文

Progress status of proof-of-principle demonstration of 400 MeV H$$^{-}$$ laser stripping at J-PARC 3-GeV RCS

Saha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 吉本 政弘; 岡部 晃大; 菅沼 和明; 山根 功*; 入江 吉郎*; Liu, Y.*; et al.

Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.806 - 810, 2018/08

To ensure stable operation of J-PARC RCS at 1 MW beam power and beyond, an alternative H$$^{-}$$ stripping injection method other than using stripper foil has to be implemented. A short life time of the foil due to foil degradation caused by high intensity beam irradiation as well as an extremely high residual radiation at the injection area caused by the foil beam scattering beam loss are two serious issues not only to maintain a long-term stable operation, but also for the facility maintenance. The laser stripping of H$$^{-}$$ holds the promise of overcoming and eliminating the above issues, as it has no lifetime issue as well as completely nondestructive. To establish and develop the new method for the RCS operation, a POP (proof-of-principle) demonstration of 400 MeV H$$^{-}$$ stripping by using only laser has to be carried out first. The progress status of the POP experiment, which includes recent beam study and simulation results for the H$$^{-}$$ beam manipulations to reduce the laser power is presented.

論文

Comparison of $$J$$c characteristics in PIT wires based on BaFe$$_{2}$$As$$_{2}$$ with different substitutions

為ヶ井 強*; Pyon, S.*; Ding, Q. P.*; 井上 啓*; 小林 啓紀*; 土屋 雄司*; Sun, Y.*; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔

Journal of Physics; Conference Series, 507(2), p.022041_1 - 022041_4, 2014/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:76.40(Engineering, Electrical & Electronic)

鉄系超伝導体において、化合物の臨界電流密度($$J$$c)への影響を調査した。この中で、(Ba,K)Fe$$_{2}$$As,P2及びBa(Fe,Co)$$_{2}$$As$$_{2}$$が、比較的高いJcを示すことが分かった。さらに、これらの線に、120MPa, 600$$^{circ}$$Cの等方圧加熱接合(HIP)処理を施すことで、さらに$$J$$cを向上でき、最大で32,000A/cm$$^{2}$$(4.2K)と、従来の$$J$$cに比べて一桁以上高いJcを得ることができた。

論文

Information sharing framework among experts for facilitating development of fast reactors and fuel cycles

川久保 陽子; Hoffheins, B.; 井上 尚子; Mongiello, R.*; Baldwin, G.*; Lee, N. Y.*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR-13) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2013/03

原子力の透明性は、国際原子力機関(IAEA)保障措置を補強し、国際的・地域的な信頼醸成に寄与するという点で重要である。そして、信頼醸成の主要な要素である情報共有は、高速炉及び核燃料サイクルの開発の分野においても、透明性を向上させ、専門家間相互理解を促進するために必要である。原子力機構は、アジア太平洋地域における原子力の透明性向上を目的とした情報共有フレームワークを設計、構築のプロジェクトを実施している。本プロジェクトは、サンディア国立研究所(SNL),韓国核不拡散核物質管理院(KINAC),韓国原子力研究所(KAERI)と共同で行っており、現在は情報共有フレームワークの要件の合意に向けて議論を行っている。本稿は情報共有フレームワークの要件開発の現状について記すものである。この要件開発は現在も進行中であるが、近い将来プロジェクト関係機関の間で合意し、デモンストレーションを行う予定である。

論文

First neutral beam injection experiments on KSTAR tokamak

Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; In, S. R.*; Lee, K. W.*; Jin, J. T.*; Chang, D. S.*; Oh, B. H.*; Bae, Y. S.*; Kim, J. S.*; et al.

Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02B102_1 - 02B102_3, 2012/02

 被引用回数:23 パーセンタイル:68.98(Instruments & Instrumentation)

KSTAR用中性粒子入射装置全体の1/3が2010年に完成し、入射実験を行った。この装置のイオン源は、原子力機構のプラズマ源とKAERIの多孔型加速電極で構成されている。入射実験前にイオン源の特性を調べ、ビーム発散角が0.8度、イオン組成比D$$^{+}$$/D$$_{2}$$$$^{+}$$/D$$_{3}$$$$^{+}$$が75:20:5、アーク効率1.0A/kWと良好な特性を確認した。KSTARへの入射実験では、0.7-1.5MWを70-90keVのエネルギーで入射した。プラズマのLモードからHモードへの遷移を確認でき、D-D反応による中性子発生を観測し、イオン温度とプラズマ閉じ込めエネルギーの上昇を観測した。

論文

Arc discharge characteristics of a long pulse ion source for the KSTAR neutral beam injector

Chang, D. H.*; Jeong, S. H.*; Jin, J. T.*; Chang, D. S.*; Kim, T. S.*; Lee, K. W.*; In, S. R.*; Oh, B. H.*; Bae, Y. S.*; Kim, J. S.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.275 - 280, 2011/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.36(Physics, Multidisciplinary)

KSTARの中性粒子入射装置(NBI)に向けて長パルスイオン源を開発し、イオン源のアーク放電特性を調べた。イオン源は、多極磁場型バケットタイプのプラズマ源と多数の円孔を配置した4枚のビーム加速電極から成る加速器で構成されている。安定で効率の良いアーク放電プラズマをアーク電源の一定パワーモード運転にて70kWまで生成することに成功した。アーク放電の安定な運転領域について、フィラメント加熱電圧,アーク電力、そして導入重水素ガスの量の変化に関して調べた。

論文

Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

 被引用回数:29 パーセンタイル:73.10(Astronomy & Astrophysics)

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称($$A_{LL}$$)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定された$$A_{LL}$$は、一番低い横運動量で-0.0014$$pm$$0.0037、一番高い横運動量で-0.0181$$pm$$0.0282であった。この$$A_{LL}$$の結果を幾つかの$$Delta G(x)$$の分布を仮定した理論予想と比較する。

論文

Results of beam extraction performance for the KSTAR neutral beam injector

Chang, D. H.*; Jeong, S. H.*; Kim, T. S.*; Lee, K. W.*; In, S. R.*; Jin, J. T.*; Chang, D. S.*; Oh, B. H.*; Bae, Y. S.*; Kim, J. S.*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(6), p.066302_1 - 066302_7, 2011/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:43.74(Physics, Applied)

KSTARにおいて初めての中性粒子入射装置が据え付けられ運転された。85kVで32Aのビームを5秒間安定に引出すことができた。さらに80kV25Aでは14秒の長パルス運転が達成された。最適なパービアンスは1.15マイクロパービアンスであることが確認できた。中性化効率も偏向磁石を使用して熱的カロリメータで測定した。アーク効率は0.6$$sim$$1.1A/kWの高い値が得られた。中性粒子ビームパワーとしては80keVのエネルギーで1.0MWがKSTARプラズマに入射できた。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:184 パーセンタイル:99.42(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Development of a plasma generator for a long pulse ion source for neutral beam injectors

渡邊 和弘; 大楽 正幸; 戸張 博之; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 花田 磨砂也; Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; Kim, B. R.*; et al.

Review of Scientific Instruments, 82(6), p.063507_1 - 063507_6, 2011/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:58.80(Instruments & Instrumentation)

中性粒子入射装置(NBI)のための長パルスイオン源用プラズマ源を開発した。このプラズマ源はビーム出力120keV, 65A出力を目標として設計したものであり、ビーム引出面12cm$$times$$46cmの大きな領域を有した多極磁場型プラズマ源である。プラズマ源の外側をサマリウムコバルト永久磁石で囲みカスプ磁場配位とした。本プラズマ源を日韓協力の下、韓国のKSTAR NBIテストスタンドに取付け長パルス試験を行った。その結果、ビーム電流65Aを生成できるアーク放電パワー70kWで200秒間のプラズマ生成運転に成功し、長パルス性能を実証した。ビーム引出部のプラズマの空間的一様性については、イオン飽和電流の平均値からのばらつきが$$pm$$8%以下であることを確認でき、大面積に一様なプラズマが生成できることを確認した。また、ビーム引き出し試験においては、73kV, 41A, 5秒までの生成に成功し、0.9-1.1A/kWの高いアーク効率を確認できた。これらによって本プラズマ源の長パルス性能を確認できた。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:177 パーセンタイル:98.48(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

論文

Commissioning results of the KSTAR neutral beam system

Bae, Y. S.*; Park, Y. M.*; Kim, J. S.*; Han, W. S.*; Kwak, S. W.*; Chang, Y. B.*; Park, H. T.*; Song, N. H.*; Chang, D. H.*; Jeong, S. H.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 9 Pages, 2011/03

中性粒子入射(NBI)システムは、韓国超伝導トカマク先進研究装置(KSTAR)における高性能運転と長パルス運転のためのイオン加熱と電流駆動を行うように設計された。KSTAR用NBIは2つのビームラインで構成されている。各々のビームラインはイオン源1台あたり最大ビームエネルギー120keVで重水素中性粒子ビームパワー2.5MW以上を入射できるよう設計されたイオン源を3台内蔵している。したがって、KSTAR用NBIシステムの最終目標は2つのビームラインで重水素中性粒子ビームパワー14MW以上の入射を目指している。NBIシステムの計画に則り、各々のコンポーネントとサブシステムの試運転を含めた2010年活動においては、最初のNBIシステムにより、KSTARトカマク・プラズマへ1台のイオン源からビーム入射を行うことである。この論文では、1台のイオン源を用いた最初のNBIシステムの建設と調整運転について紹介する。

報告書

核融合原型炉SlimCSの概念設計

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.

JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MB
JAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m$$^{2}$$とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

論文

Spectroscopic characterization of ultrashort laser driven targets incorporating both Boltzmann and particle-in-cell models

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J.*; Csanak, G.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.

High-Power Laser Ablation VII (Proceedings of SPIE Vol.7005), p.70051R_1 - 70051R_11, 2008/06

A model that solves simultaneously both the electron and atomic kinetics was used to generate synthetic X-ray spectra to characterize high intensity ultrashort-laser-driven target experiments. A particle-in-cell simulation was used to model the laser interaction for both cluster and foil targets and provided the initial electron energy distribution function (EEDF) for a Boltzmann solver. Though this model suggests that both Ar cluster and Ti foil plasmas are held in a highly non-equilibrium state for both the EEDF and the ion level populations for several picoseconds, the spectral line features of the foil experiment was shown to evolve too quickly to be seen by current ultrafast time resolved spectrometers.

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