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論文

Space weather benchmarks on Japanese society

石井 守*; 塩田 大幸*; 垰 千尋*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 石井 貴子*; 一本 潔*; 片岡 龍峰*; 古賀 清一*; 久保 勇樹*; et al.

Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.108_1 - 108_20, 2021/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:72.01(Geosciences, Multidisciplinary)

科研費新学術領域研究・太陽地球圏環境予測(PSTEP)の一環として、日本における宇宙天気災害の発生規模と頻度の関係を包括的に調査した。調査した情報は、国内における宇宙天気ユーザーが理解できる形で公開した。本論文では、その包括的調査の結果をまとめるとともに、宇宙天気災害が電力や航空業界に与える経済的損失に関して定量評価した結果も紹介する。

論文

Nowcast and forecast of galactic cosmic ray (GCR) and solar energetic particle (SEP) fluxes in magnetosphere and ionosphere; Extension of WASAVIES to earth orbit

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 三好 由純*; 上野 遥*; 永松 愛子*

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 9, p.A9_1 - A9_11, 2019/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:38.57(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレア発生時における宇宙飛行士のリアルタイム被ばく線量評価モデルの開発は、宇宙放射線防護研究で最も挑戦的なトピックの1つである。そこで、原子力機構では、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、国内の研究機関や大学と協力して、航空機被ばく警報システムWASAVIESを地球衛星軌道に拡張したWASAVIES-EOを開発した。WASAVIES-EOは、任意の地球衛星軌道上における巨大太陽フレア時の銀河宇宙線及び太陽高エネルギー粒子をリアルタイムで推定することができる。また、国際宇宙ステーション(ISS)の乗組員の実効線量当量も計算可能であり、その計算精度は、POSE衛星で測定した陽子フラックス及びISS内で測定した吸収線量により検証した。

論文

Real time and automatic analysis program for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

Space Weather, 16(7), p.924 - 936, 2018/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:75.28(Astronomy & Astrophysics)

本研究では、航空機被ばく警報システムWASAVIESを改良し、太陽フレア時の航空機乗務員被ばく線量をリアルタイムで評価可能とした。具体的には、地上中性子モニタ計数率とGOES衛星により計測した高エネルギー陽子フラックスを5分毎にダウンロードし、そのデータを自動解析してWASAVIES物理モデルで必要となる4つのパラメータを決定することにより、世界各地での宇宙線被ばく線量の現況評価とその時間変化を予測するプログラムを開発した。改良したWASAVIESの性能は、21世紀に発生した3つの大きな太陽フレアイベントを解析することにより検証した。その結果、WASAVIESのリアルタイム線量評価結果は十分な精度を有するものの、その予報精度はイベント毎に大きく異なることが分かった。WASAVIESの結果は、近日中に情報通信機構の公開サーバーから発信される予定である。

論文

Evaluation of two-stage system for neutron measurement aiming at increase in count rate at Japan Atomic Energy Agency - Fusion Neutronics Source

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 助川 篤彦; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11E823_1 - 11E823_4, 2014/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

A neutron flux array is one of the important plasma diagnostics to obtain the information on fast ion population. However, the limited flux owing to its collimator results in the small number of pulse counts and the large statistical error. The method to increase the pulse counts is required. Here, we propose a multi-stage neutron detection system, in which several sets of a scintillator and photo-multiplier tube (PMT) are placed in a line-of-sight. In order to evaluate the performance of the multi-stage detection system, we have carried out experiments on a two-stage detection system using a neutron beam at FNS (Fusion Neutronics Source) of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). The results have shown the concept of the multi-stage detection system works as expected. In the best setup, the test two-stage system reached about 1.7 (1.8) times the efficiency of a single scintillator and PMT system for 2.54 (14) MeV neutrons.

論文

Research and development of neutron detection system using scintillator and digital-signal processing

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1402144_1 - 1402144_9, 2013/11

A collimated neutron flux array system in JT-60U successfully upgraded performance of higher counting rate and the capability to detect 14 MeV neutrons as well by using a fast digitizer in 2006. Additionally, detailed analysis of the recorded waveform on JT-60U and FNS has provided us new findings. In this paper, firstly, characteristics of pulse shapes and neutron-$$gamma$$ discrimination parameters investigated by the detailed analysis of digitized waveform data are described. Next, new data analysis procedure for neutron-$$gamma$$ discrimination based on the characteristics is proposed. In the new procedure, an appropriate projection surface, on which we can define the discrimination boundary, has been introduced in three-dimensional discrimination parameter space. The problem of pulse height variation, which occurs when a counting rate is high in high performance plasma, and its countermeasures are also presented. The system using the countermeasure of a booster method successfully has avoided the problem in the high neutron flux condition of $$sim$$2$$times$$10$$^{5}$$ counts/s on FNS.

論文

Fast neutron-$$gamma$$ discrimination on neutron emission profile measurement on JT-60U

石井 啓一*; 篠原 孝司; 石川 正男; 馬場 護*; 磯部 光孝*; 岡本 敦*; 北島 純男*; 笹尾 眞實子*

Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D334_1 - 10D334_3, 2010/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:33.58(Instruments & Instrumentation)

Automatic analysis of the neutron-$$gamma$$ pulse shape discrimination has been developed for the neutron emission profile monitor, which uses stilbene scintillation detectors, in JT-60U. In the automatic analysis, linear discriminant function is applied to determine the line dividing between neutron events and $$gamma$$-ray events on the 2D map. In order to verify the validity of the determined line, the pulse shape discrimination quality is evaluated with the ratio of $$gamma$$-ray events to neutron events, namely contamination by $$gamma$$-ray. As a result, it is clear that $$gamma$$-ray contamination is below to statistical error with the time resolution of 10 ms.

口頭

核子移行反応を用いた質量数180領域核の核構造研究

静間 俊行; 石井 哲朗; 牧井 宏之; 松田 誠; 早川 岳人; 井手口 栄治*; Liu, M.*; Zheng, Y.*; 森川 恒安*; 御手洗 志郎*; et al.

no journal, , 

深部非弾性散乱反応や核子移行反応によって質量数180領域の中性子過剰核を生成し、$$^{187}$$W及び$$^{188}$$Wの核構造について実験研究を行った。それぞれの核から放出される$$gamma$$線をゲルマニウム検出器を用いて測定し準位様式を確立した。その結果、$$^{187}$$W核において1.5マイクロ秒のアイソマーを観測し、また、$$^{188}$$W核において新たに$$gamma$$振動バンド,八重極振動バンドや多準粒子配位に基づく励起状態を観測した。本講演では、実験結果とともにBlocked-BCS模型やHFB模型を用いた励起準位の理論分析結果について報告する。

口頭

JT-60Uにおける中性子プロファイルモニタを用いたELM研究

石井 啓一*; 篠原 孝司; 大山 直幸; 仲野 友英; 石川 正男; 馬場 護*; 磯部 光孝*; 北島 純男*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

JT-60Uでは7視線の中性子プロファイルモニタを用いて、中性子発生率の空間分布を計測してきた。2006年よりデジタル信号処理システムを導入したことにより、高計数率環境下での計測が可能となった。これにより中性子発生率の時間変化が高い時間分解能で得られるようになった。このシステムにより今回ELMイベントに同期した中性子発生率の減少が観測された。また減少のタイミングには視線ごとの違いがみられるという結果が得られた。今回、この現象について統計処理を行うことで、より高い精度でのELMとの相関関係を調査した。本発表では、得られた結果をバルクのプラズマと比較することで、この中性子の振る舞いにおける高速イオンの役割を議論する。

口頭

DD中性子源によるデジタル信号処理を用いたスチルベン検出器の性能評価

石井 啓一*; 篠原 孝司; 高倉 耕祐; 落合 謙太郎; 磯部 光孝*; 馬場 護*; 柏 総一郎*; 岡本 敦*; 北島 純男*; 笹尾 真実子*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所のJT-60Uトカマク装置ではITERなどの次世代の核融合炉における$$alpha$$粒子の挙動を明らかにするため、プラズマ中に閉じ込められた高速イオンに関する研究が行われている。高速イオン研究のために必要な計測手法の1つとして中性子分布計測が挙げられ、JT-60Uでは7本のコリメータアレイを使用した中性子発生率の分布計測が行われている。JT-60Uにおける中性子分布計測では検出器の計数率が高いことから光電子増倍管からの出力信号を連続波形として高速のアナログ-デジタルコンバータ(Flash-ADC)に直接取り込み、計測後にソフトウェアを用いてn-$$gamma$$弁別を行うデジタル信号処理システムが適用されている。デジタル信号処理を用いたn-$$gamma$$弁別には電荷積分法を採用しており、2種類の2次元プロットを使用している。今回、2種類の次元プロットに対して$$gamma$$線混入率の定量的評価を行い、各弁別方式に対する$$gamma$$線混入率の波高依存性について調査した。また日本原子力研究開発機構・核融合中性子源施設において、DD中性子源による7本のスチルベン検出器に対して感度較正を行った。

口頭

Measurement of response on d-T neutrons of two-stage system for neutron emission profile measurement using a neutron beam at FNS

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

no journal, , 

A neutron flux array is one of the important plasma diagnostics to obtain the information on fast ion population. The d-T neutrons produced by deuteron-triton reaction bring us the information on 1 MeV tritons in deuterium plasmas in present-day tokamaks. However, the number of d-T neutrons is small, so that higher detection efficiency is required for a neutron detector. Here, we propose a multi-stage neutron detection system, in which several sets of a scintillator and photo-multiplier tube (PMT) are placed in a line-of-sight. In order to evaluate the performance of the multi-stage detection system, we have carried out experiments on a two-stage detection system using a d-T neutron beam at FNS (Fusion Neutronics Source) of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). The results have shown the concept of the multi-stage detection system works as expected. In the best setup, the test two-stage system reached about 1.8 times the efficiency of a single scintillator and photomultiplier tube system.

口頭

TIARAマイクロビームシステムにおける微小生物中の元素分析

岩田 吉弘*; 堅田 真守*; 石井 慶造*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

no journal, , 

本研究では、水中の微小生物中の元素の定量によって食物連鎖による元素移行を解明することを目的としている。PIXEで目的元素を正確に定量するためには標準物質(SRM)が使用されるが、マイクロPIXEではその空間分解能(1$$mu$$m)に匹敵する一様さがSRMに求められる。そこで、マイクロPIXE用として、生体関連金属元素を粒径7$$sim$$11$$mu$$mのマクロポーラス型イオン交換樹脂に一定量含ませたSRMを開発した。さらに、生体試料全体に含まれるS(硫黄)についても定量を行うために、イオン交換樹脂の基材に含まれるSの体積当たりの含有量を化学分析によって求め、Sに関するSRMとして使用した。これらのSRMを用いて、水中微小生物のシオミズツボワムシ(${it Brachionus Plicatilis}$)の口部分(50$$times$$ 50$$mu$$m)をマイクロPIXEで分析し、S: 41, Fe: 1.2, Cu: 0.1, Sr: 0.8とそれぞれピコグラム(pg)単位で定量することに成功した。このように、生体関連金属元素に加えてSが定量可能になったことで、微小生物間の元素移行を詳細に分析する見通しが得られた。

口頭

Radiation protection of humans in space and aviation; Current states and future needs on the warning system for aviation exposure to SEP (WASAVIES)

佐藤 達彦; 石井 守*; 片岡 龍峰*; 久保 勇樹*; 簑島 敬*; 三好 由純*; 永松 愛子*; 塩田 大幸*; 高島 健*; 保田 浩志*

no journal, , 

太陽高エネルギー粒子(SEP)による宇宙飛行士や航空機乗務員の被ばく線量予報は、宇宙天気研究の中でも最も難しい課題の1つである。我々は、過去5年間にわたって、航空機被ばく警報システムWASAVIESを開発してきた。WASAVIESは、物理ベースのモデルを用いて大気上空におけるSEPフラックスを計算し、そのフラックスに空気シャワーシミュレーションに基づくデータベースを組み合わせて航空機高度における被ばく線量を導出する。しかし、物理モデルの計算に必要なパラメータを決定するためには、最低でもイベントが発生してから2.5時間を要するため、現状では、イベントのピーク時の被ばく線量を予報することはできない。そこで、我々は、科研費新学術領域PSTEPの枠組みで、それらパラメータを決定するまでの時間短縮や、経験モデルに基づくSEP被ばく線量の現況報告システムの開発に取り組んでいる。発表では、WASAVIESの概要と今後の開発戦略について紹介する。

口頭

Current states and future needs on the Warning System for Aviation Exposure to Solar Energetic Particle (WASAVIES)

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

no journal, , 

太陽高エネルギー粒子(SEP)による航空機乗務員の被ばく線量予報は、宇宙天気研究の中でも最も難しい課題の1つである。我々は、科学研究費補助金新学術領域PSTEPの枠組みで、SEPによる航空機被ばく警報システムWASAVIESを開発している。WASAVIESは、物理モデルに基づいてSEPフラックスを計算するため、被ばく線量の現況のみならず予報が可能となる。本発表では、WASAVIESの概要を紹介するとともに、現在開発中の自動計算アルゴリズムの特徴などに関して説明する。

口頭

Warning system for aviation exposure to solar energetic particle (WASAVIES)

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

no journal, , 

太陽高エネルギー粒子(SEP)による航空機乗務員の被ばく線量予報は、宇宙天気研究の中でも最も難しい課題の1つである。我々は、科学研究費補助金新学術領域PSTEPの枠組みで、SEPによる航空機被ばく警報システムWASAVIESを開発している。WASAVIESは、4つのパラメータ(太陽付近でのSEPフラックス絶対値、ベキ、時間特性、及び磁気圏に入射するピッチ角)を持つ物理モデルとデータベースに基づいてSEPフラックスを計算するため、被ばく線量の現況のみならず予報が可能となる。本発表では、WASAVIESの概要を紹介するとともに、現在開発中の現況・予報システムの特徴などに関して説明する。

口頭

Radiation dose estimation during the ground level enhancement on 10-11 September 2017 using WASAVIES

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 辻野 貴士*

no journal, , 

2017年9月10-11日にかけて、太陽高エネルギー粒子(SEP)放出を伴う太陽フレアが発生した。SEPは、磁気圏や大気圏を突破することが可能なため、地上中性子モニタの計数率上昇(Ground Level Enhancement)や航空機高度における被ばく線量を上昇させる可能性がある。そこで我々は、航空機被ばく警報システムWASAVIESを用いてこのイベント時の航空機高度による被ばく線量を評価した。その結果、標準巡航高度(高度約12km)における被ばく線量は最大でも2$$mu$$Sv/h程度であり、人体に影響があるレベルではないことが分かった。本発表では、この解析結果を説明するとともに、我々が開発したWASAVIES自動計算システム(情報通信機構のホームページより近日中に公開予定)の概要について紹介する。

口頭

WASAVIES: Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

no journal, , 

科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESを開発し、その精度を21世紀に発生した大きな太陽フレアイベントを解析することにより検証した。その結果、WASAVIESにより推定した地上及び人工衛星における宇宙線強度は実測値をよく再現することが分かり、航空機高度における被ばく線量の計算精度も十分にあることが保証された。WASAVIESは、近い将来、NICTの宇宙天気情報サービスの一環として公開される予定である。

口頭

Current status of WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。WASAVIESは、今後、情報通信研究機構のウェブサイトより公開される予定である。

口頭

Real-time estimation of astronaut doses during large solar particle events based on WASAVIES

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*; 上野 遥*; et al.

no journal, , 

巨大な太陽フレア発生時における宇宙飛行士のリアルタイム被ばく線量評価モデルの開発は、宇宙放射線防護研究で最も挑戦的なトピックの1つである。そこで原子力機構では、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、航空機被ばく警報システムWASAVIESを地球衛星軌道に拡張したWASAVIES-EOの開発を進めている。本発表では、WASAVIES-EOの計算アルゴリズムについて解説するとともに、それを近年発生した3つの巨大太陽フレアに適用した結果について紹介する。

口頭

Recent improvement of WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particle

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 三好 由純*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。本発表では、最近開発したWASAVIESのWebインタフェイスについて詳細に紹介する予定である。

口頭

Current status of WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。WASAVIESは、情報通信研究機構のウェブサイトより3月に公開される予定である。

口頭

太陽フレア時の航空機被ばく警報システム: WASAVIES

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 三好 由純*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生すると、太陽周辺で加速された高エネルギー陽子が磁気圏内を通り抜けて大気圏に侵入し、被ばく線量を上昇させる。その上昇率は、地表面では問題にならない程度に小さいが、航空機や国際宇宙ステーション内では、場合によっては太陽静穏時の100倍以上にもなり、注意が必要となる。そこで本研究では、太陽物理学, 宇宙天気, 超高層物理学, 原子核物理学, 放射線防護学などの様々な分野の研究者が協力し、太陽フレア時の航空機高度における被ばく線量をリアルタイムで評価して警報を発信するシステムWASAVIES(WArning System for AVIation Exposure to Solar energetic particle、通称ワサビーズ)を開発した。WASAVIESは、現在、情報通信機構の宇宙天気サービスの一環として運用され、その結果は、国際民間航空機関(ICAO)を介して各国の航空会社に発信される予定である。

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