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論文

Present status of the JAEA-AMS-TONO in 2019

藤田 奈津子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 加藤 元久*; 岡部 宣章*; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 西尾 智博; et al.

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.34 - 36, 2020/00

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは加速器質量分析装置JAEA-AMS-TONOを1998年から運用を開始し、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究に対して年代測定及びその技術の開発を行っている。本発表では2019年度の現状について報告する。装置導入から2018年度までの総測定時間は約25,000時間であり、総測定試料数は20,000試料を超え、複数の核種による年代測定法を実用化しており、幅広い年代値を持つ地質試料等に適用している。最近では測定試料が増加し、新しいAMS装置の導入が予定されている。

論文

Current status of JAEA-AMS-TONO in the 20th year

國分 陽子; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 石坂 千佳; 岡部 宣章; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 456, p.271 - 275, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

JAEA-AMS-TONOは、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されてから20周年を迎えた。5MVタンデム型加速器質量分析装置を用いて、炭素,ベリリウム,アルミニウムの同位体測定を行っている。また、現在、さらなる利用を広げるため、ヨウ素同位体測定等の整備を進めている。年間の測定試料数はここ5年の平均で、およそ1000個である。そのうち、最も多い測定は炭素であり、主に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性に関する研究の一環で地質試料の年代測定に使われている。近年、試料調製のスピードを上げるため、自動グラファイト調製装置の導入及び地下水中の溶存無機炭素のガス化回収装置の構築を行った。また、ベリリウム、アルミニウム測定では地球科学の研究に利用する一方、ベリリウムについては検出限界の低減を図った。最近、ヨウ素の測定に向け、測定条件の検討を行っている。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける自動グラファイト調製装置AGE3の現状

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 石坂 千佳*; 西尾 智博; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.116 - 119, 2019/02

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、放射性廃棄物の地層処分の研究開発の一環として加速器質量分析法(AMS)を用いた放射性炭素年代測定を実施している。しかし、高時間分解能でのデータが必要となるケースもあり、多数の試料を効率良く処理する手法が求められている。したがって、放射性炭素年代測定の前処理の効率化を進めるため、自動グラファイト調製装置(IonPlus社製AGE3)を2016年度に導入した。年代値を適切に評価するためには、試料調製時における炭素汚染や収率を把握することが重要となる。本研究では、標準物質であるIAEA-C1, C4, C5, C6, C7, C9およびNIST-SRM4990Cを用いて、AGE3の性能評価を実施した。測定結果は各標準試料の放射性炭素濃度の合意値とおおよそ$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、バックグラウンド評価として実施したIAEA-C1の測定結果は0.15$$pm$$0.01pMCであり、地質試料の年代測定において十分に適用可能であると考えられる。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比測定の整備

岡部 宣章; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 西尾 智博*; 西澤 章光*; 磯崎 信宏*; 渡邊 隆広; 國分 陽子

JAEA-Conf 2018-002, p.51 - 54, 2019/02

高レベル放射性廃棄物処分の安全評価では、処分した放射性核種が漏洩し、地下水によって輸送されることを想定した「地下水シナリオ」が重要になる。放射性核種は漏出までの時間が長いほど放射壊変によって危険度が低下するため、処分場周辺の地下水流速が遅い方が安全評価上有利である。そのためには、地下水の年代測定等によってその滞留時間を把握する必要がある。滞留時間の長い地下水を対象とした年代測定法として、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比年代測定法がある。日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比による地下水の年代測定を行うため、AMS装置(JAEA-AMS-TONO)の整備を開始した。本発表では、平成28年度までの測定技術や前処理方法の整備について報告する。

論文

JAEA-AMS-TONOの20年のあゆみ

國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博; 三宅 正恭; 石丸 恒存; 渡邊 隆広; 尾方 伸久; 島田 顕臣; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.5 - 8, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所JAEA-AMS-TONOは、平成9年3月に5MVの加速器(NEC製ペレトロン15SDH-2)を有する加速器質量分析装置を導入し、平成29年で20年を迎えた。本発表では、JAEA-AMS-TONOのこれまでのあゆみについて紹介する。現在、土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究の基盤となる年代測定技術の開発を行っている。その中で、JAEA-AMS-TONOは放射性炭素をはじめとする数種の年代測定が可能であり、その中核施設としての役割を担っている。これまで放射性炭素やベリリウム-10、アルミニウム-26測定により、断層の活動性や津波の痕跡、気候変動に関する研究、地表面の侵食速度や岩石の露出年代を求める研究に貢献している。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-013, p.96 - 99, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究を行うための年代測定等を行っている。本発表では平成28年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。装置は大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に5月$$sim$$6月に実施し、加速器タンク内の定期メンテナンス及びブロワーユニットからの異音を取り除くためブロワーモーターの交換を行った。また同期間中に、同重体分別にかかわる研究開発を進めるため、重イオン検出器前に実験用チェンバーを設置した。また1月には5年ごとの定期検査・定期確認を受け、2月には原子力規制庁による立ち入り検査を受けた。

論文

チャネリング条件近傍での荷電分布の取得

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*

JAEA-Conf 2018-013, p.135 - 139, 2019/02

加速器質量分析(AMS)では、測定目的核種である長半減期放射性核種とこの安定同重体の分別が必須である。我々は比較的小型の加速器でも大きな原子番号の核種のAMSを可能にする同重体分別技術として、結晶チャネルにイオンを通過させること(イオンチャネリング)を用いた方法を考案している。本研究では基礎実験として単結晶薄膜の角度に対するイオン収量を測定し、イオンチャネリング状態の生成について調べた。その結果イオンチャネリングのドーナツ効果によりイオンビームがドーナツ状に広がっていることが分かった。このようなビーム形状の変化は、結晶薄膜通過後のイオンの空間的分別において対処すべき現象であり、今後ビーム形状の広がり方等の解析を進めていく予定である。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成29年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 松原 章浩*; 加藤 元久*; 岡部 宣章; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 虎沢 均*; et al.

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.92 - 95, 2018/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究の基盤となる年代測定等を行っている。本発表では平成29年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。平成29年度は、タンク内の定期メンテナンスに加え、不具合の生じていたペレットチェーン用インバータ及びストリッパーガス圧計の交換を実施した。装置に関する不具合としては、4月にダブルスリットの動作の不具合が生じた。調査の結果、原因は制御基板のコンデンサーの老朽化による破損にあることが判明した。また、平成30年2月にはイオン源のリークが発生した。調査の結果、原因はセシウム輸送管の溶接部の亀裂にあることが分かった。このため、アイオナイザーハウジング一式の更新を行った。

論文

測定同位体比のカソード位置依存性

松原 章浩*; 三宅 正恭; 藤田 奈津子; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*; 國分 陽子

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.118 - 121, 2017/06

AMSでは通常マルチカソードイオン源を用い、数十個あるいは百数十個の固体試料カソードをカソードディスクの円周上の穴に装填し、一つのバッチとして測定する。試料カソードの測定同位体比は、理想的には、どこの穴に装填しても同じ値を示さなくてはならない。しかし例えば、同じ試料から複数の試料カソードを作り、これらを別々の穴に装填し測定すると、得られた同位体比は、統計的に許されるばらつきの範囲を超えてばらつき、装填位置に対して系統的に変化しているように見えることがある。我々は、その原因究明において、穴の加工精度によるカソード位置のずれに着目し、炭素測定でのカソード位置を調べ、この位置と対応する測定結果の相関を調べた。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 磯崎 信宏*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 虎沢 均*; et al.

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.68 - 71, 2017/06

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを用いて機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、炭素-14, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36やヨウ素-129の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成28年度の状況について報告する。

論文

Cross-scale interactions between turbulence driven by electron and ion temperature gradients via sub-ion-scale structures

前山 伸也*; 渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 仲田 資季*; 石澤 明宏*; 沼波 政倫*

Nuclear Fusion, 57(6), p.066036_1 - 066036_10, 2017/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:42.05(Physics, Fluids & Plasmas)

電子およびイオン温度勾配(ETG/ITG)モードを含むマルチスケールプラズマ乱流を電磁的ジャイロ運動論シミュレーションによって調べた。非線形モード結合の3波移行解析により、電子スケールとイオンスケールのスケール間相互作用を明らかにした。この相互作用の1つは、イオンスケール乱流による電子スケール乱流の抑制である。ここで、ITGが駆動する短波長の渦がせん断流れのように作用し、ETG乱流を抑制する。もう一つのスケール間相互作用は、電子スケール乱流の存在下でのイオンスケール乱流の増大である。これは、短波長の帯状流によって引き起こされる。この帯状流はITG乱流における運動論的通過電子の応答によって生成され、剪断によってITG乱流を抑制し、ETG乱流によって減衰される。どちらの場合も、電子スケールとイオンスケールの間のサブイオンスケールの構造が、スケール間相互作用において重要な役割を果たす。

論文

JAEA-AMS-TONOタンデム加速器の現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司*; 石丸 恒存; 西澤 章光*; 三宅 正恭; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; et al.

第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.39 - 42, 2017/03

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは平成9年に導入したJAEA-AMS-TONOを用いて年代測定等を行っている。平成27年度の状況としては、大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に8月及び9月に実施し、電磁石の電源の更新及び制御システムの更新等を行った。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司; 西澤 章光*; 三宅 正恭*; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; 加藤 元久*

第18回AMSシンポジウム報告集, p.85 - 90, 2016/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、放射性炭素, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成27年度の状況について報告する。

論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

論文

JAEA-AMS-TONOの装置技術の現状; 平成26年度

松原 章浩; 藤田 奈津子; 三宅 正恭*; 西澤 章光*; 國分 陽子

第17回AMSシンポジウム報告集, p.40 - 45, 2015/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、地質試料の年代測定を行うために、AMS装置(15SDH-2ペレトロン加速器、最大電圧5MV)による$$^{14}$$Cおよび$$^{10}$$Beのルーチン測定を実施しつつ、$$^{26}$$Alの整備を進めている。平成25年度後半から平成26年度前半にかけ、$$^{26}$$Al測定のルーチン化に向け、標準試料を用いた試験測定を集中的に実施した。その結果、多数の測定同位体比を基に正規分布型のヒストグラムが構築された。ヒストグラムの平均値は、その不確かさの範囲内で参照値に一致し、$$^{26}$$Al測定の信頼性が確認された。

論文

Improved strong scaling of a spectral/finite difference gyrokinetic code for multi-scale plasma turbulence

前山 伸也; 渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 仲田 資季; 沼波 政倫*; 石澤 明宏*

Parallel Computing, 49, p.1 - 12, 2015/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:45.11(Computer Science, Theory & Methods)

Optimization techniques of a plasma turbulence simulation code GKV for improved strong scaling are presented. This work is motivated by multi-scale plasma turbulence extending over multiple spatio-temporal scales of electrons and ions, whose simulations based on the gyrokinetic theory require huge calculations of five-dimensional (5D) computational fluid dynamics by means of spectral and finite difference methods. First, we present the multi-layer domain decomposition of the multi-dimensional and multi-species problem, and segmented MPI-process mapping on 3D torus interconnects, which fully utilizes the bi-section bandwidth for data transpose and reduces the conflicts of simultaneous point-to-point communications. These techniques reduce the inter-node communication cost drastically. Second, pipelined computation-communication overlaps are implemented by using the OpenMP/MPI hybrid parallelization, which effectively mask the communication cost. Thanks to the above optimizations, GKV achieves excellent strong scaling up to $$sim$$600 k cores with high effective parallelization rate $$sim$$99.99994% on K, which demonstrates its applicability and efficiency toward a million of cores. The optimized code realizes multi-scale plasma turbulence simulations covering electron and ion scales, and reveals cross-scale interactions of electron- and ion-scale turbulence.

論文

Progress on multi-nuclide AMS of JAEA-AMS-TONO

國分 陽子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 西澤 章光*; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; 眞田 勝樹*; 花木 達美

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 361, p.48 - 53, 2015/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:17.53(Instruments & Instrumentation)

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、1997年に加速器質量分析施設であるJAEA-AMS-TONOを設置し、$$^{14}$$C及び$$^{10}$$Be測定を行っている。現在さらに測定核種を増やすため、$$^{26}$$Al-AMSの構築を試みている。本発表では、施設の現状とともに現在取り組んでいる多核種AMSへの試みについて報告する。本施設は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性研究における$$^{14}$$C及び$$^{10}$$Be年代測定を行うため、$$^{14}$$C及び$$^{10}$$Be測定を行っている。現在さらに$$^{26}$$Al年代測定を可能にすべく、$$^{26}$$Al測定のための測定条件の検討及び試験測定を実施している。

論文

Cross-scale interactions between electron and ion scale turbulence in a tokamak plasma

前山 伸也*; 井戸村 泰宏; 渡邉 智彦*; 仲田 資季*; 矢木 雅敏; 宮戸 直亮; 石澤 明宏*; 沼波 政倫*

Physical Review Letters, 114(25), p.255002_1 - 255002_5, 2015/06

 被引用回数:54 パーセンタイル:5.36(Physics, Multidisciplinary)

実イオン・電子質量比かつ実$$beta$$値のマルチスケールジャイロ運動論的乱流シミュレーションをはじめて実現した。ここで、$$beta$$値はプラズマ圧力と磁気圧の比によって与えられ、微視的不安定性に対する電磁効果を特徴付ける。電子・イオンスケールのスケール間相互作用を明らかにするために両スケールにおける数値解析を行った。実質量比のスケール分離があっても、イオンスケール乱流が電子スケールストリーマを消去し、イオンだけでなく電子の熱輸送も支配する。また、イオンスケールモードが有限$$beta$$効果によって安定化される場合には乱流輸送への電子スケールダイナミクスの寄与は無視できなくなり、イオンスケール乱流輸送を増大させることがわかった。

論文

Electromagnetic gyrokinetic simulation of turbulence in torus plasmas

石澤 明宏*; 前山 伸也; 渡邉 智彦*; 洲鎌 英雄*; 中島 徳嘉*

Journal of Plasma Physics, 81(2), p.435810203_1 - 435810203_41, 2015/04

 被引用回数:17 パーセンタイル:21.83(Physics, Fluids & Plasmas)

Gyrokinetic simulations of electromagnetic turbulence in magnetically confined torus plasmas including tokamak and heliotron/stellarator are reviewed. Magnetic perturbations can influence some key mechanisms of turbulent transport. Linear analysis shows that the ion-temperature gradient instability is unstable in low beta plasma and its growth rate is reduced by magnetic field line bending, while the kinetic ballooning mode is destabilized at high beta. In addition, trapped electron modes, electron temperature gradient modes, and micro-tearing modes can be destabilized. These instabilities are classified into two categories: ballooning parity and tearing parity modes. These parities are mixed by nonlinear interactions. In the nonlinear evolution, the zonal flow shear acts to regulate the ITG driven turbulence at low-beta. On the other hand, at finite beta, interplay between the turbulence and zonal flows becomes complicated because the production of zonal flow is influenced by the finite beta effects.

論文

$$^{14}$$C-AMSに対する炭素ビーム軌道測定

藤田 奈津子; 松原 章浩; 西澤 章光*; 三宅 正恭*; 國分 陽子

第27回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.134 - 137, 2015/03

東濃地科学センターでは加速器質量分析装置(JAEA-AMS-TONO)を用いて炭素,ベリリウム,アルミニウムなどの元素の測定を行っている。AMSでは同位体比を安定して測定するため、装置ビームライン上において同位体のビーム軌道を可能な限り一致させる必要がある。当装置では逐次入射方式でビームを入射しており、各軌道が理想的に一致していれば、例えば偏向器の変動によってビームが振られ真空容器内壁でビームが損失したとしても同位体比には影響しない。しかしながら、当装置では実際には同位体のビーム軌道は十分一致しておらず、同位体比のビーム強度依存性が多少なりとも現れるため、AMS測定のさらなる安定化を目指し、各核種のビーム位置を調査している。発表ではこれまで得られた調査結果について報告する。

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