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論文

Fast neutron detection under intense $$gamma$$-ray fields with novel nuclear emulsion technique

石原 康平*; 高木 恵輔*; 湊 春奈*; 河原林 順*; 富田 英生*; 前田 茂貴; 中 竜大*; 森島 邦博*; 中野 敏行*; 中村 光廣*; et al.

Radiation Measurements, 55, p.79 - 82, 2013/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

原子核乾板を用いた高$$gamma$$線下での中性子測定に向け、新規に開発を進めている原子核乾板について$$gamma$$線に対する乾板応答シミュレーション結果と実験結果との比較により、潜像が現像されるには付与エネルギーに閾値が存在する可能性が示唆され、$$gamma$$線に対する感度を低減するためにAgBr結晶粒径微細化が有用であることがわかった。新型乾板の中性子と$$gamma$$線の感度を比較し、$$gamma$$/n比8桁で測定できる可能性を得た。

論文

Development of neutron measurement in intense $$gamma$$ field using new type of nuclear emulsion

河原林 順*; 石原 康平*; 高木 恵輔*; 富田 英生*; 井口 哲夫*; 中 竜大*; 森島 邦博*; 前田 茂貴

Journal of ASTM International (Internet), 9(3), 5 Pages, 2012/03

新しい原子核乾板法を用いた高$$gamma$$線下での中性子測定法の開発を行っている。中性子照射実験により新型原子核乾板の検出感度曲線(阻止能-銀粒子密度の関係)を求め、その検出感度曲線を用いてモンテカルロシミュレーションによる$$gamma$$線飛跡シミュレーションを行った。さらに、$$gamma$$線照射実験によりシミュレーションの妥当性を評価した。銀粒子径を60$$mu$$mにすることで、中性子と$$gamma$$線の感度比が向上し、中性子エネルギースペクトル測定が可能となる見通しを得た。

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:127 パーセンタイル:0.69(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

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 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.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.53(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Neutronics design of accelerator-driven system for power flattening and beam current reduction

西原 健司; 岩永 宏平*; 辻本 和文; 倉田 有司; 大井川 宏之; 岩崎 智彦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(8), p.812 - 822, 2008/08

 被引用回数:36 パーセンタイル:6.44(Nuclear Science & Technology)

本研究では、鉛ビスマス溶融金属冷却加速器駆動炉(ADS)の核設計において、出力ピークとビーム電流の低減を目的とした幾つかの設計手法を検討し、被覆管とビーム窓温度の低減効果を評価した。用いた設計手法は、希釈材割合のサイクルごとの調整,ピン径と希釈材割合についての炉心多領域化、そして、ビーム窓位置と中央集合体高さの調節である。検討の結果、希釈材割合のサイクルごとの調整,希釈材割合についての多領域化、そして、ビーム窓位置調整を組合せることで、被覆管とビーム窓温度低減の観点からADSの核設計を最適化できることがわかった。被覆管表面温度とビーム窓表面温度を、それぞれ、91$$^{circ}$$Cと38$$^{circ}$$C低下させることができ、これにより、鉛ビスマスによる材料腐食の影響を大幅に緩和できる。

論文

Research and development programme on ADS in JAEA

大井川 宏之; 西原 健司; 佐々 敏信; 辻本 和文; 菅原 隆徳; 岩永 宏平; 菊地 賢司; 倉田 有司; 武井 早憲; 斎藤 滋; et al.

Proceedings of 5th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators (HPPA-5), p.387 - 399, 2008/04

原子力機構は長寿命放射性核種の核変換処理を目指した加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を進めている。原子力機構が提案するADSは、30MWの超伝導陽子加速器で熱出力800MWの鉛ビスマス冷却タンク型未臨界炉を駆動するものである。将来のADSの設計研究としては、燃料被覆管の最高温度低減とビーム窓の成立性検証を行っている。J-PARCプロジェクトの核変換実験施設計画については、マイナーアクチニド燃料を取り扱うための実験装置を含めた設計研究を進めている。ADSの研究開発を促進するためには研究開発ロードマップを国際的に共有することが必要である。核変換実験施設計画は、このような国際協力体制の下、基礎的で多様な実験を行うための基盤施設として重要な役割を担うことができる。

論文

Plasma physics and radiation hydrodynamics in developing an extreme ultraviolet light source for lithography

西原 功修*; 砂原 淳*; 佐々木 明; 沼波 政倫*; 田沼 肇*; 藤岡 慎介*; 島田 義則*; 藤間 一美*; 古河 裕之*; 加藤 隆子*; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.056708_1 - 056708_11, 2008/00

 被引用回数:97 パーセンタイル:1.97(Physics, Fluids & Plasmas)

Extreme ultraviolet (EUV) radiation from laser-produced plasma (LPP) has been thoroughly studied for application in mass-production of the next generation semiconductor devices. One critical issue for realization of a LPP-EUV light source for lithography is the conversion efficiency (CE) from incident laser power to EUV radiation of 13.5 nm wavelength (within 2% bandwidth). Another is solving a problem of damage caused by debris reaching a EUV collecting mirror. We here present an improved power balance model, which can be used for the optimization of laser and target conditions to obtain high CE. An integrated numerical simulation code has been developed for target design. The code is shown to agree well with experimental results not only for the CE but also for detailed EUV spectral structure. We propose a two pulse irradiation scheme for high CE and reduced ion debris using a carbon dioxides laser and a droplet or punch-out target.

論文

Feasibility study of accelerator driven system proposed by JAEA

菅原 隆徳; 西原 健司; 辻本 和文; 岩永 宏平; 倉田 有司; 佐々 敏信; 大井川 宏之

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.998 - 1007, 2007/09

JAEAでは加速器駆動核変換システム(ADS)の成立性を高めるための設計検討を実施している。炉心出力平坦化については、炉心内の被覆管最高温度が約600$$^{circ}$$Cという現状を改善するため、燃料中のZrN希釈材の体積割合を各サイクル初期において調節する方法を検討した。検討の結果、炉心を4領域に分け、ZrN体積割合を調節することで、被覆管最高温度が約490$$^{circ}$$Cにまで低減できるという結果を得た。ADSの安全解析については、設計基準外事象としてビーム過出力事象(UBOP),流量喪失事象(ULOF)を対象に、高速炉用炉心崩壊過程解析コードSIMMER-IIIにより解析を行った。解析の結果、JAEAで検討しているADSでは、これらの事象においても炉心崩壊に至らないことが示された。ビーム窓設計については、座屈圧力に対する設計裕度を増加させる方法の検討を行った。検討では半球モデルを使用し、有限要素法による解析結果を用いた。その結果、陽子ビームによる発熱の低減が、座屈圧力に対する設計裕度の増加に効果的であることがわかった。

報告書

加速器駆動炉の出力分布平坦化のための核設計

岩永 宏平; 西原 健司; 辻本 和文; 倉田 有司; 大井川 宏之

JAEA-Research 2007-025, 42 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-025.pdf:3.37MB

マイナーアクチニド(MA)核変換による高レベル放射性廃棄物の処理・処分の負担軽減を目的として、日本原子力研究開発機構では加速器駆動システム(ADS)の研究開発を行っている。ADSは炉心中心で大強度の陽子加速器による核破砕中性子の供給を受けているため、炉心中心部分に高い出力ピークを持つ。このことは、燃料被覆管表面の最高温度が高くなる要因となるため、高温における腐食性の高い鉛ビスマス溶融金属(LBE)冷却材を使用する際の課題となっている。本研究では、出力ピーク低減を目的とした幾つかの炉心設計手法を検討し、それぞれの被覆管温度低減効果とビーム電流に対する影響を示した。手法として、燃料希釈材割合のサイクルごとの調整,燃料希釈材含有量,プルトニウム富化度、又はピン径の調整による炉心多領域化,ビーム入射位置の変更、そして、中央燃料集合体の短尺化を検討した。その結果、燃料希釈材割合のサイクルごとの調整と希釈材含有量又はピン径についての多領域化を組合せることで、被覆管表面最高温度を従来設計に比べて最大110$$^{circ}$$C低減可能であることなどを示した。

論文

Activities on ADS at JAEA

大井川 宏之; 西原 健司; 辻本 和文; 武井 早憲; 菊地 賢司; 倉田 有司; 斎藤 滋; 水本 元治; 佐々 敏信; 菅原 隆徳; et al.

Proceedings of 9th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, p.371 - 382, 2007/00

原子力機構では、長寿命放射性廃棄物の核変換専用システムとして、加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を実施している。ADSは、FBRと共生することで、商用発電用FBRサイクルの信頼性や安全性の向上に寄与できる。原子力機構では、ADSの研究開発として、核・熱流動・構造設計,ビームトリップ時の過渡解析,鉛ビスマス核破砕ターゲットの開発,材料研究,コスト評価等を進めている。さらに、J-PARCの一環として、核変換実験施設を建設する予定である。

論文

Examination of applicability of IK method in the negative reactivity measurements

岩永 宏平; 山根 剛; 西原 健司; 岡嶋 成晃; 関本 博*; 朝岡 卓見*

Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 10 Pages, 2003/04

未臨界体系での動的手法による負の反応度測定実験において、未臨界度$$rho$$と中性子源強度Sを同時に決定できる逆動特性法のデータ処理手順の適用性について検討を行った。ここでは、FCAにおいて、未臨界体系(k=0.998)に反応度を約$-5.5投入した。このときの炉出力時系列データに対して、6つのデータ処理手順に基づいて、$$rho$$,Sを求め、相互比較を行った。その結果、最も計数率の高い検出器の場合、手法間において$$rho$$は2%以内、Sは0.6%以内で一致する。一方、最も計数率の低い検出器では、手法間で$$rho$$が最大で4%、Sは最大で7%の相違があった。この原因は、未臨界度が深くなると、検出器の計数率が低下し、係数のゆらぎが正規分布からずれることになると考えられる。特に、未臨界の高速炉体系では計数率が大幅に減少するため、$-6程度の反応度投入でも、従来のデータ処理手順に適否があることが判明し、十分計数率を与える検出器の選定が重要であることが示された。

報告書

最尤法を用いた反応度と中性子源強度の決定

西原 健司; 岩永 宏平; 山根 剛; 岡嶋 成晃

JAERI-Research 2002-030, 63 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-030.pdf:3.81MB

中性子源の存在する臨界実験装置において、定常状態から反応度を加えるなどして、他の定常状態に移行するような実験では、反応度と中性子源の変化が終息した後に中性子束が過渡変化している。この状態を解析して、その区間における反応度や中性子源強度、あるいはその両方を得る手法として、一般に逆動特性法(IK法)を用いることが出来る。しかし、従来の解法では測定された出力の誤差を考慮した、最も尤度の高い解を求めることや、得られた測定値の誤差を評価することができなかった。本研究では、最尤法を適応して、もっとも尤度の高い反応度と中性子源強度を決定し、その誤差を得る手法を開発した。また、FCAのロッドドロップ実験に対して本手法を適用し、手法の妥当性を確認した。

口頭

抽出試薬担持多孔性シートによる金属イオンの高速分離

石原 量*; 浅井 志保; 山城 康平*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 須郷 高信*

no journal, , 

溶媒抽出法で利用される抽出試薬をビーズ状多孔性樹脂に担持した抽出クロマトグラフィー樹脂は、有機溶媒を使用することなく抽出試薬の高い選択性を利用できるため、放射性核種の分析現場で利用されている。しかしながら抽出クロマトグラフィー樹脂は、ビーズ内部での拡散物質移動過程が律速となり、試料溶液を高速で処理できない。本研究では、グラフト鎖を付与した多孔性シート(空孔率70%,細孔径1.2$$mu$$m,シート厚3mm)を抽出試薬の担体とし、試料溶液の処理速度の向上を試みた。担持する抽出試薬は、希土類元素の抽出に利用されているBis(2-ethylhexyl)phosphate(HDEHP)を選んだ。HDEHPの担持量は2.0mol/kg-HDEHPシートとなり、市販の抽出クロマトグラフィー樹脂に比べて高い値を示した。これは、グラフト鎖がHDEHPを高密度に保持できる環境を提供したためである。HDEHP多孔性シートをディスク状に切断し、市販の固相抽出用カートリッジに充填した。モデル金属イオンをY$$^{3+}$$とし、HDEHPディスクカートリッジへ透過させた。Y$$^{3+}$$の吸着容量は0.37kg-Y/HDEHP担持シートとなり、また、抽出クロマトグラフィー樹脂に比べて30倍以上の処理速度を実現できた。

口頭

AgBr結晶粒径微細化による原子核乾板の$$gamma$$線・中性子に対する感度制御

石原 康平*; 高木 恵輔*; 河原林 順*; 富田 英生*; 中 竜大*; 浅田 貴志*; 森島 邦博*; 中村 光廣*; 久下 謙一*; 前田 茂貴; et al.

no journal, , 

原子核乾板を用いた高$$gamma$$線下での中性子測定にむけ、新規に開発を進めている原子核乾板について$$gamma$$線に対する乾板応答シミュレーション結果と実験結果との比較により、潜像が現像されるには付与エネルギーに閾値が存在する可能性が示唆され、$$gamma$$線に対する感度を低減するためにAgBr結晶粒径微細化が有用であることがわかった。

口頭

新型原子核乾板を用いた高$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子スペクトル測定手法の開発,1; 全体概要

河原林 順*; 前田 茂貴; 高木 恵輔*; 石原 康平*; 富田 英生*; 森島 邦博*; 井口 哲夫*

no journal, , 

中性子ビームの利用の広がりとともに高$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子計測の高度化が求められている。われわれのグループでは原子核乾板に着目し、AgBr結晶粒径を制御することにより、中性子起因反跳陽子の検出効率を落とすことなく$$gamma$$線起因電子の検出効率を下げることに成功している。本発表では、中性子のエネルギー情報を保持している反跳陽子飛跡長の解析手法について、シリーズ発表の全体の概略を説明するとともに、新型乾板における飛跡の形状について報告する。

口頭

新型原子核乾板を用いた高$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子スペクトル測定手法の開発,2; 反跳陽子飛跡認識アルゴリズムの開発

高木 恵輔*; 石原 康平*; 富田 英生*; 河原林 順*; 井口 哲夫*; 森島 邦博*; 前田 茂貴; 松本 哲郎*

no journal, , 

$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子スペクトル測定に向けて新たに開発した原子核乾板では、$$gamma$$線感度を抑制するために粒径100nm程度のArBr結晶を用いている。中性子及び$$gamma$$線を照射した新型原子核乾板には、銀粒子が離散的に連なって構成された中性子起因反跳陽子飛跡と、バックグラウンドとなる$$gamma$$線起因の銀粒子が記録される。そこで、反跳陽子飛跡の抽出に適した飛跡抽出アルゴリズムを開発し、その特性を評価した。

口頭

新型原子核乾板を用いた高$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子スペクトル測定手法の開発,3; アンフォールディングによる中性子スペクトル評価

前田 茂貴; 高木 恵輔*; 石原 康平*; 富田 英生*; 河原林 順*; 井口 哲夫*

no journal, , 

$$gamma$$線感度を制御した新型乾板を作成し、高$$gamma$$線バックグラウンド下での中性子スペクトル測定手法を開発している。原子核乾板には中性子起因の反跳陽子による飛跡が記録される。反跳陽子の飛跡長は中性子のエネルギーに依存することから、その応答関数を評価し、飛跡長から中性子エネルギースペクトルをアンフォールディングによって評価できることを示す。

口頭

AgBr結晶粒径微細化原子核乾板における$$gamma$$線・中性子に対する感度の温度依存性評価

石原 康平*; 河原林 順*; 富田 英生*; 中 竜大*; 浅田 貴志*; 森島 邦博*; 中村 光廣*; 前田 茂貴; 井口 哲夫*

no journal, , 

本研究では、原子炉の使用済燃料周辺等における高$$gamma$$線環境下での中性子測定に向けて、新型の原子核乾板NGITA(Neutron-Gamma Image TrAcker)の開発を行っている。原子核乾板の利用では、高温の状態で潜像退行を起こしやすいという特徴があるため、今回はNGITA乾板の$$gamma$$線・中性子に対する感度の温度依存性を実験により評価した。その結果、乳剤の持つ潜像退行性により、少なくとも30$$^{circ}$$C以上の環境では中性子の検出効率が低下することを確認した。

口頭

$$gamma$$線下での中性子計測のための新型原子核乾板現像条件の最適化検討

石原 康平*; 坂井 陽介*; 河原林 順*; 富田 英生*; 中 竜太*; 浅田 貴志*; 森島 邦博*; 中村 光廣*; 前田 茂貴; 井口 哲夫*

no journal, , 

$$gamma$$線環境下での中性子スペクトル測定手法として、新型原子核乾板とそのデータ処理方法を開発している。本報告では、新型原子核乾板NGITA(Neutron-Gamma Image TrAcker)について、最適な現像条件の検討を行った。現像液温度を20$$^{circ}$$Cから10$$^{circ}$$Cに下げることで、中性子に対する感度を維持したまま$$gamma$$線に対する感度を約1/10に抑制することができた。

口頭

高速中性子測定のための原子核乾板自動解析法の開発

坂井 陽介*; 湊 春奈*; 石原 康平*; 富田 英生*; 河原林 順*; 井口 哲夫*; 中 竜大*; 浅田 貴志*; 森島 邦博*; 中野 敏行*; et al.

no journal, , 

$$gamma$$線環境下での中性子スペクトル測定手法として、新型原子核乾板とそのデータ処理方法を開発している。荷電粒子の3次元飛跡を記録できる原子核乾板を用いた高速中性子測定では、乾板中の水素原子核と中性子の弾性散乱によって生成される反跳陽子の飛跡を解析することで、入射中性子エネルギースペクトルなどの情報が得られる。そこで、原子核乾板内反跳陽子飛跡の高速自動解析法の開発を行っている。14MeV中性子を用いた基礎実験により、目視と自動解析により得られた反跳陽子飛跡長分布がモデル計算結果とおよそ一致することを確認した。

口頭

原子核乾板を用いた高速中性子測定のための反跳陽子飛跡自動解析法の開発

坂井 陽介*; 湊 春奈*; 石原 康平*; 富田 英生*; 河原林 順*; 井口 哲夫*; 中 竜大*; 浅田 貴志*; 森島 邦博*; 中野 敏行*; et al.

no journal, , 

$$gamma$$線環境下での中性子スペクトル測定手法として、新型原子核乾板とそのデータ処理方法を開発している。荷電粒子の3次元飛跡を記録できる原子核乾板を用いた高速中性子測定では、乾板中の水素原子核と中性子の弾性散乱によって生成される反跳陽子の飛跡を解析することで、入射中性子エネルギースペクトルなどの情報が得られる。そこで、原子核乾板内反跳陽子飛跡の高速自動解析法の開発を行っている。14MeV中性子を用いた基礎実験により、目視と自動解析により得られた反跳陽子飛跡長分布がモデル計算結果とおよそ一致することを確認した。

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