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論文

Commissioning of Versatile Compact Neutron Diffractometer (VCND) at the B-3 beam port of Kyoto University Research Reactor (KUR)

森 一広*; 奥村 良*; 吉野 泰史*; 金山 雅哉*; 佐藤 節夫*; 大場 洋次郎; 岩瀬 謙二*; 平賀 晴弘*; 日野 正裕*; 佐野 忠史*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011093_1 - 011093_6, 2021/03

京都大学研究炉(KUR)のB-3ビームポートは、過去には単結晶回折計が設置されていたが、近年はユーザーが減少し、アクティビティが低下している状況にあった。そこで本研究グループでは、近年の中性子利用に関するニーズを再調査し、B-3ビームポートに新たに多目的小型中性子回折計(VCND)を構築した。VCNDは、1.0オングストロームの入射中性子波長を利用して6度から130度までの散乱角を測定でき、既に水素吸蔵合金の研究等への利用が開始されている。講演では、今後の改修計画等についても説明する。

論文

Structural and electrochemical features of (Li$$_{2}$$S)$$_{x}$$(SiS$$_{2}$$)$$_{100-x}$$ superionic glasses

森 一広*; 岩瀬 謙二*; 大場 洋次郎; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 福永 俊晴*

Solid State Ionics, 344, p.115141_1 - 115141_10, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Chemistry, Physical)

(Li$$_{2}$$S)$$times$$(SiS$$_{2}$$)$$_{100-x}$$は、高いイオン伝導度を持ち、容易に入手できるシリコンを骨格とすることから、全固体リチウムイオン電池の構成材料として有望視されている。本研究では、交流インピーダンス測定および放射光X線回折測定,飛行時間分析型中性子回折測定により、(Li$$_{2}$$S)$$times$$(SiS$$_{2}$$)$$_{100-x}$$ガラスの構造と特性を調べた。その結果、SiS$$_{4}$$四面体を単位とする骨格構造と、Liイオンの伝導経路を可視化することができた。また、活性化エネルギーの低下によってLiイオンの伝導経路が容易に形成され、高いイオン伝導度が実現していることが示唆された。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Effects of irradiation induced Cu clustering on vickers hardness and electrical resistivity of Fe-Cu model alloys

飛田 徹; 中川 将*; 武内 伴照; 鈴木 雅秀; 石川 法人; 知見 康弘; 齋藤 勇一; 曽根田 直樹*; 西田 憲二*; 石野 栞*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.241 - 247, 2014/09

 被引用回数:12 パーセンタイル:75.09(Materials Science, Multidisciplinary)

圧力容器鋼に含まれる不純物Cuの析出は、材料の照射脆化(照射硬化)の要因の一つである。本研究では、Fe-Cuモデル合金を用いて電子線照射試験を行い、機械的特性の指標となるビッカース硬さの増加と、材料内部の状態変化に敏感な電気抵抗率の低下を測定し、両者に良い相関があることを明らかにした。また、3DAPによる析出物の観察を行った結果、硬さの増加及び電気抵抗率の低下のメカニズムを析出物の体積分率を用いることで説明できることがわかった。これらのことから、電気抵抗率の測定により照射硬化を評価できる可能性が示唆された。

論文

Hardening induced by energetic electron beam for Cu-Ti alloys

植山 大地*; 千星 聡*; 齋藤 勇一; 石川 法人; 西田 憲二*; 曾根田 直樹*; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FC04_1 - 05FC04_5, 2014/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:26.55(Physics, Applied)

MeVエネルギー領域の荷電粒子ビーム照射による金属表面の改質に関する研究を行っている。これまでに、イオンビーム照射により熱時効した金属の表面の硬度が向上することを明らかにした。今回、電子線照射による表面硬度の変化を調べた。大きさが10$$times$$10$$times$$0.25mm$$^3$$のCu-Ti合金の試料について熱時効処理のみのものと、熱時効しながら試料を突き抜ける2MeVの電子ビーム照射(8.0$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^2$$)したものの表面硬度を比較した。その結果、熱時効処理だけの試料に比べて、電子ビーム照射したものは表面及び裏面とも4倍程度の高度の向上が得られた。これにより、電子線照射は金属試料全体の硬度向上に有用な手段であることを明らかにした。

論文

Hardness modification of aluminum-alloys by means of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging

光田 智昭*; 小林 一平*; 小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 千星 聡*; 金野 泰幸*; 西田 憲二*; 曽根田 直樹*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 272, p.49 - 52, 2012/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.66(Instruments & Instrumentation)

So far, we have found that the hardness of Al-Cu-Mg alloy (JIS2017, Duralumin) increases by energetic heavy ion irradiation at room temperature. Observations by using the three-dimensional atom probe (3DAP) have revealed that nano-meter sized precipitates are homogeneously distributed in the irradiated specimens, which are produced through the irradiation enhanced diffusion of solute atoms. The small precipitates contribute to the increase in hardness. In this report, we show the results for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy by the combination of energetic ion irradiation and thermal aging treatment. The hardness of the specimens pre-irradiated and thermally aged at 423 K is much larger than that without the pre-irradiation. The present result indicates that the combination of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging can be used as an effective tool for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy.

論文

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 4; Measurement and analyses of high-energy neutron spectra in the anti-proton target station

松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; 中島 宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 平山 英夫*; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2055 - 2058, 2011/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

遮蔽設計において、中性子のスペクトル形状及びその強度を推定することは大変重要である。フェルミ国立加速器研究所の反陽子生成ターゲットステーションで得られた遮蔽実験データから、フィッティング及びアンフォールディング法の2つの方法で高エネルギー中性子のスペクトル形状の推定を行った。フィッティング法では、中性子スペクトルが容易に得られ、かつ遮蔽材料の核データと比較しても妥当であった。アンフォールディング法で得られたスペクトル形状は、核データとは整合のとれない結果となった。2つの方法で推定した中性子スペクトルの形状に対して、PHITSコードによる計算結果で検証を行った。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 2; Spatial distribution measurement of reaction rate behind the shield and its application for Moyer model

八島 浩*; 春日井 好己; 松田 規宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; Vaziri, K.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.48 - 51, 2011/02

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションにおいて、放射化試料を使用した遮蔽実験を行い、照射後の残留放射能をGe検出器で測定した。反応率の空間分布は、反陽子ターゲットステーションを構成する鉄遮蔽体及びコンクリート遮蔽体の背後に設置した試料による放射能の結果から得られた。得られた反応率はターゲットの下流に向かって上昇する分布を有しており、高エネルギー加速器施設の遮へい設計によく用いられるMoyerの式と一致した。さらに、この結果から鉄及びコンクリートにおける中性子の減弱距離が得られた。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 4; Calculation analyses

松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 八島 浩*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 佐波 俊哉*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.57 - 60, 2011/02

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットからは、120GeVにまで加速された陽子が撃ち込まれることにより反陽子だけでなくさまざまな二次粒子が生成される。ここで得られた実験データは、汎用モンテカルロ計算コードの精度検証に使用することができる。本研究では、二次元簡易体系による反応率の空間分布をPHITS, MARS, MCNPXコードを用いて計算した。鉄中の実験結果が計算結果との比較に使用され、両者の結果から得られた鉄中における中性子の減弱距離はよく一致することがわかった。

論文

Hardening of Al-Cu-Mg alloy by energetic ion irradiation

光田 智昭*; 小林 一平*; 小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 千星 聡*; 金野 泰幸*; 西田 憲二*; 曽根田 直樹*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 408(2), p.201 - 204, 2011/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:65.84(Materials Science, Multidisciplinary)

We irradiated Al-Cu-Mg alloy with 10 MeV iodine ions at room temperature and measured the surface microhardness. We analyzed the microstructure using a three-dimensional atom probe. Irradiation for 3.5 h led to an increase in hardness comparable to that obtained after 4 days of aging at 423 K. Precipitates of about 2.9 nm in diameter were distributed homogeneously over the irradiated region. The nanometer-sized precipitates produced by the irradiation caused a remarkable increase in hardness.

論文

Experimental studies of shielding and irradiation effects at high energy accelerator facilities

中島 宏; 坂本 幸夫; 岩元 洋介; 松田 規宏; 春日井 好己; 中根 佳弘; 増川 史洋; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Nuclear Technology, 168(2), p.482 - 486, 2009/11

BB2007-3640.pdf:0.22MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.67(Nuclear Science & Technology)

米国国立フェルミ加速器研究所(FNAL)と日本の研究グループとの間で研究協力の下、高エネルギー粒子輸送計算コード開発にかかる遮蔽と放射線照射効果に関する実験的研究が、FNALにおける120GeV陽子シンクロトロンを用いて、開始された。最初の実験を、Pbarターゲットステーションの反陽子生成ターゲット及びNumi実験施設のニュートリノ生成ターゲットを用いて行った。実験では、放射化法を用いて、ターゲット周囲の遮蔽体における反応率分布を測定するとともに、液体シンチレーション検出器、ボナー球検出器、ホスウィッチ検出器など粒子検出器により予備的な測定も行った。ここでは、その予備的な実験結果について報告する。

論文

Use of high energy ions for the mechanistic study of irradiation embrittlement in pressure vessel steels using Fe-Cu model alloys

森田 憲二*; 石野 栞*; 飛田 徹; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏

Journal of Nuclear Materials, 304(2-3), p.153 - 160, 2002/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:65.26(Materials Science, Multidisciplinary)

軽水炉圧力容器の照射脆性機構を調べるために、FeCuモデル合金に高エネルギーイオンビームを照射して、照射によるヴィッカース硬さ変化を測定した。硬さ変化の、イオン照射量,照射温度,銅濃度依存性について調べ、以下のような結果を得た。硬さ変化の照射温度依存性は、中性子照射時の延性・脆性転移と対応している。また、硬さ変化は、銅濃度の平方根に比例する。これは、照射による銅析出物の大きさは一定であるということを仮定すれば説明できる。

論文

Fast particle experiments in JT-60U

Kramer, G. J.; 岩瀬 誠; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 根本 正博; 西谷 健夫; 篠原 孝司; 竹治 智; 飛田 健次; 小関 隆久; et al.

Nuclear Fusion, 40(7), p.1383 - 1396, 2000/07

 被引用回数:44 パーセンタイル:78.44(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UにおいてICRF加熱または、N-NBI加熱を用いて高速イオンの実験を行ってきた。両方の加熱手法でアルフヴェン固有(AE)モードの励起を観測した。ICRF加熱中のAEモードの解析から以下のことがわかった。(1)鋸歯状振動中にICRF加熱によって励起されたAEモードの情報からプラズマ中心領域の安全係数分布を評価をすることができた。これらの結果はMSE計測結果及び、鋸歯状振動の理論計算モデルと良く一致し、この解析手法の正当性を示した。(2)X-モード反射計を用いてTAEモードの径方向のモード構造がJT-60Uで初めて評価し、これらのモードがNOVA-Kコードで予測されたバルーニング構造を持つことを明らかにした。また、N-NBI加熱実験から以下の結果を得た。(1)N-NBI加熱によって鋸歯状振動周期が長期化できることがわかった。(2)N-NBI入射中にアルフヴェン周波数領域のモードを解析した結果、通常のTAEモード以外にバースト的な振る舞いをするモード、周波数捜引するモードが存在することを明らかにした。

論文

Characteristics of Alfv$'e$n eigenmodes, burst modes and chirping modes in the Alfv$'e$n frequency range driven by negative ion based neutral beam injection in JT-60U

草間 義紀; Kramer, G. J.; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 近藤 貴; 森山 伸一; et al.

Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1837 - 1843, 1999/11

 被引用回数:63 パーセンタイル:87.19(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて、負イオン源ビーム(NNB)を用いて、ビームイオンが励起する不安定性の研究を行った。磁気シアが弱い場合には、ビームイオンの体積平均$$beta$$値が0.1%と低い領域においてもアルヴェン固有モードが励起されることが明らかとなった。しかし、このモードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることがわかった。ビームイオン$$beta$$値が0.2%程度に上昇し、かつプラズマ中心の安全係数が1.4程度まで低下すると、アルヴェン周波数領域にバースト的に発生をくり返すモードが出現する。このモードにより、わずかではあるがビームイオンが損失することが明らかになった。

論文

Recent RF activities on JT-60U

池田 佳隆; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 井手 俊介; 今井 剛; 諫山 明彦; 岩瀬 誠; 春日井 敦; 近藤 貴; 草間 義紀; et al.

AIP Conference Proceedings 485, p.279 - 287, 1999/09

最近のJT-60Uにおける高周波実験の成果を報告する。低域混成波(LHCD)では、閉じ込めの良い負磁気シア配位を、4.7秒定常的に保持することに成功した。またLHCD単独による中心電子温度11keVを越える高温プラズマ加熱を確認した。イオンサイクロトロン波(ICRF)では、負磁気シア配位での、ICRFによる高速イオンの閉じ込め減少の原因を明らかにするとともに、粒子補給の少ない状態での負磁気シア特性を調べた。電子サイクロトロン波(ECH)では、大型トカマクとして初めて、入射に成功するとともに、局所加熱制御及び中心加熱において、5.5keVの高温プラズマ加熱に成功した。

論文

ICRF heating of plasmas with internal transport barrier during reversed magnetic shear experiments in JT-60U

岩瀬 誠; 小出 芳彦; 飛田 健次; 森山 伸一; 竹永 秀信; 藤田 隆明; 白井 浩; 草間 義紀; 根本 正博; 及川 聡洋; et al.

Proc. of 13th Topical Conf. on Applications of Radio Frequency Power to Plasmas, p.116 - 119, 1999/04

ICRF加熱の電子加熱と低粒子補給効果を利用して負磁気シア(RS)プラズマの内部輸送障壁(ITB)の維持に関する研究が行われた。NBI加熱によって生成されたITBを有するRSプラズマを少数イオン第二高調波ICRF加熱で追加熱し、ITBプラズマの維持を試みた。又、ICRF加熱中のNBI加熱パワーを放電ごとにスキャンして、電子加熱及び粒子補給量に対するITBの依存性を調べた。これらの実験結果から以下のことが分かった。(1)電子温度分布における急峻な勾配は電子加熱パワーの割合と共に大きくなる。(2)中心粒子補給量が少ない場合、電子密度のペデスタルは維持できない。更にITB内側のグローバルな閉じ込め解析を行った結果から以下のことが分かった。(1)ITB内側粒子閉じ込め時間は、粒子補給量と共に増加する。(2)少粒子補給時には急峻な電子温度勾配が存在するにも関わらず、粒子閉じ込め時間は通常の正磁気シア放電と同程度である。(3)この少粒子給時には粒子閉じ込めが劣化しているにも関わらず、ITB内側のエネルギー閉じ込め時間の改善は維持されている。

論文

Alfv$'e$n eigenmodes and their impact on plasma characteristics in JT-60U

草間 義紀; Nazikian, R.*; Kramer, G. J.*; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; Fu, G. Y.*; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; et al.

Fusion Energy 1998, 2, p.537 - 544, 1998/10

JT-60Uでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射で生成される高エネルギーイオンで$$alpha$$粒子を模擬し、アルヴェン固有モードの研究を進めている。高エネルギーイオンの体積平均$$beta$$値が0.1%程度と低い領域においても上記のモードが発生することを明らかにした。これは、磁気シアが弱いことによる。$$beta$$値が0.2%程度以上になるとアルヴェン固有モード領域にバースト的に発生をくり返すモードが現れ、わずか(数%)ではあるが高エネルギーイオンの損失を招く。また、アルヴェン固有モードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることも新たに明らかになった。

口頭

Structure investigation on layered cathode materials of lithium-ion battery

米村 雅雄*; 神山 崇*; 石垣 徹; 森 一広*; Harjo, S.; 岩瀬 謙二*; 竹内 要二*; 佐々木 厳*; 右京 良雄*

no journal, , 

LiMO$$_{2}$$(M=Ni,Co, etc.)のような積層岩塩型構造材料は再充電可能なリチウムイオン電池の陽極として有望な候補材料である。しかしながら、これらの材料は、構造や熱特性が不安定なため、リチウムのインターカレーション又はその逆のプロセス中に電気化学的な性質が劣化する。一方、Mg添加系のLi(M,Mg)O$$_{2}$$のように、LiMO$$_{2}$$の中のMに別の元素を添加することによって良いインターカレーションサイクル安定性を示す。本研究では、Li(Ni,Co,Al,Mg)O$$_{2}$$系材料にMgを0$$<$$Mg$$<$$0.1添加し、それに伴う構造変化を中性子回折を用いて詳細に調べた。

口頭

TOF中性子回折法による岩石内の残留応力の測定; 大理石の測定

石垣 徹; 岩瀬 謙二*; 小花 弘敬*; 児玉 淳一*; 神山 崇*

no journal, , 

地中で岩石が受けていた応力を知ることは、岩石を利用する場合において重要である。岩石は残留歪みとして地中での応力を記憶していると考えられるので、残留応力を測定することで、地中で受けていた圧力を推定することが可能であると考えられる。中性子回折法は、非破壊的に内部応力を測定することが可能である。また多くの岩石のように多相が存在する系でも、それぞれの相の情報を選択的にとれる利点もある。このような利点から、中性子回折法は最も信頼性のある内部応力データを与えるものと考えられており、その広範な利用が急がれている。J-PARCにおいては、中性子散乱装置の産業応用が検討されており、岩石の残留応力測定も、そのような応用の一つと考えられる。本研究では、KENSに設置されている粉末回折装置Siriusを用いて、花崗岩及び大理石の残留応力測定を試みた。無応力試料の面間隔の代わりに、粉末とした試料の面間隔を用いている。花崗岩中の石英の残留応力は、本実験の場合、最大34.4MPaと求められた。実際の応力と中性子回折による結果の関係を得るため、Sirius陽中性子圧縮試験装置を用い、一軸圧縮下での中性子回折実験を行った。圧縮試験の結果より算出された花崗岩の残留応力は5.5MPaであった。大理石の測定結果の検討を行っている。

口頭

FERMI研究所の高エネルギー加速器施設における遮へい実験,9; 高エネルギー中性子スペクトルの導出

春日井 好己; 八島 浩*; 松田 規宏; 木下 哲一*; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 中島 宏; 坂本 幸夫; 平山 英夫*; 石橋 健二*; et al.

no journal, , 

平成19年度より米国FERMI国立加速器研究所との共同研究により行っている高エネルギー陽子加速器を使った遮へい実験において、放射化検出器を使った反応率分布測定を行っている。測定結果から導出した遮へい体系中の中性子スペクトル(5$$sim$$100MeV)とその系統性について報告する。実験はFERMI研究所の反陽子(Pbar)ターゲットステーション(AP0)で行った。実験には放射化法を用い、金属試料(Al, Nb, Bi等)を鉄及びコンクリートで構成された遮へい体系中に設置した。陽子ビーム入射(入射陽子エネルギー:120GeV,平均ビーム強度:$$2.2 times 10^{12}$$p/s)を行った後、試料を遮へい体から取り出し、ゲルマニウム検出器により試料中の放射能測定を行い、反応率分布を得た。5$$sim$$100MeVの中性子スペクトルを5つのパラメータを含む関数で表し、非線形最小二乗法により反応率に対する$$chi$$$$^{2}$$値が最小になるようにパラメータを決定した。これらの結果から、体系中のスペクトル変化を系統的に議論する。

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