Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
神谷 潤一郎
金属, 96(2), p.115 - 122, 2026/02
電子ビーム積層造形法により製作したチタン合金製真空容器は、適切なベーキングやvacuum firing処理を施すことで超高真空を達成・維持可能である。NEGコーティングは積層造形の荒い表面を大面積の気体吸着面に活用でき、従来の真空ポンプと切り離しても長時間超真空を保持できる。これにより、試料を真空中で分析装置等へ輸送できる真空トランスファーケースなどへの応用が期待される。
神谷 潤一郎; 和田 薫*; Htwe, N. T. T.*
Journal of Vacuum Science and Technology B, 43(5), p.054204_1 - 054204_13, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00A turbomolecular pump (TMP) with both a higher pumping speed and compression ratio has been developed by increasing the rotational speed of the rotor blade using a higher specific strength material than the conventional aluminum alloy. Titanium alloy, Ti-6Al-4V, was selected as the high-specific-strength material for the rotor blade. Finite element analysis showed that the rotor blade of Ti-6Al-4V can be safely operated at 1.23 times the normal rotational speed of the existing TMP of the same configuration, without excessive stress or over-deformation. A prototype TMP with Ti-6Al-4V rotor blades was successfully manufactured, and the pumping speed and compression ratio were systematically measured at rotational speeds ranging from 680 rps (conventional) to 835 rps (1.23 times higher). The measurement results showed that the pumping speed for nitrogen and hydrogen increased by 21% and 42%, respectively. The compression ratio for nitrogen and hydrogen also increased 9.3 times and 6.3 times, respectively. Since TMP is one of the most widely used vacuum pumps in high vacuum or ultra-high vacuum regions, those improvements in TMP performance will contribute to many vacuum applications.
神谷 潤一郎; 諸橋 裕子; 武石 健一; 柳橋 享*
Vacuum and Surface Science, 68(9), p.504 - 509, 2025/09
金属積層造形の利点は複数の異なる部品を一工程に統合した製造が可能、高価な専用の金型を使用せず一品ものが製造可能であること、機械加工では製造できない複雑な構造体を製造可能であること等である。製造面で利点が多い金属積層造形技術であるが、真空部品や真空容器に利用された例は極めて少ない。本発表は次世代加工技術と呼ばれる金属積層造形技術に関し、チタン合金材料の電子ビーム粉末床溶融結合法に焦点を当て、これまで全く実績のなかった真空装置への適用可能性について調査研究した成果である。さらに表面が粗いことから一見超高真空には不向きであると思われる積層造形に対し、非蒸発型ゲッターコーティングを適用して実効的なゲッター表面積を増やすことに活用したという、産業利用へ繋がるイノベーション技術の研究開発の結果も含まれる。今回の種々の測定結果より、金属積層造形した材料は超高真空用材料として遜色がないことが明らかとなり、表面ゲッター化により高度な真空性能を持たせられることを実証した。今後、金属積層造形が超高真空の分野で活用されていくことが期待される。
神谷 潤一郎; 諸橋 裕子
クリーンテクノロジー, 35(1), p.39 - 42, 2025/01
真空容器壁に気体吸着作用(ゲッター作用)を持たせ、省エネ、省スペースで超高真空を得る技術は、加速器、分析装置、半導体製造工程などで必要性が増している。本件は、現在開発を行っているチタン材のゲッター作用に着目し、繰り返しの利用でも性能劣化が少ないゲッター機能を持った真空材料に関するものである。本件で開発技術の着想、性能、適用事例や社会実装への展望を解説する。
山田 逸平; 神谷 潤一郎
Review of Scientific Instruments, 95(12), p.123308_1 - 123308_11, 2024/12
被引用回数：1 パーセンタイル：18.53(Instruments & Instrumentation)大強度イオン加速器の安定化やさらなる大強度化にはビームの非破壊計測が必須である。そのため、ビームとシート状ガスの相互作用により生じる光子を利用してビームのプロファイルを計測する、ガスシートビームプロファイルモニタの高度化を進めている。このようなモニタでは、ガスシート分布や光子検出器の感度分布に代表されるモニタ全体の応答関数により変換を受けた信号が得られる。定量的にビームプロファイルを得るためには、この応答関数を実測し、適切な解析により変換を解く必要がある。そこで、測定したい大強度ビームと比べて十分細いビームを用いた応答関数測定手法を考案した。細いビームの重心位置をスキャンしながら得られる信号は近似的に応答関数に一致する。これにより得られた応答関数はガスシートの設計上の傾き角を反映しており、測定手法の妥当性が得られた。また、J-PARCリニアックの3MeV、60mAの水素負イオンビームを用いたプロファイル測定の実証試験も実施し、測定の標準偏差6.01%、および最小二乗誤差2.74%でプロファイルを得ることに成功した。さらに、得られたプロファイルを従来のプロファイルモニタであるワイヤスキャナモニタで得られたプロファイルと比較した結果、両者は良い一致を示し、考案した応答関数測定手法と解析手法の妥当性を実証した。
神谷 潤一郎
CROSS T&T, (78), p.38 - 41, 2024/10
原子力機構で生まれた成果の社会実装を進めるための研究開発チーム、「パイオニアラボ」が2024年度より始動した。その一つ"神谷超高真空技術開発ラボ"は超高真空ゲッターポンプ技術の高度化、実用化を目指している。真空容器表面を無電力のゲッターポンプとして活用する技術の着想、ゲッター性能の繰り返し回復、長期間維持の性能、および試料輸送用トランスファーケースなどの実用化装置について解説する。
谷村 嘉彦; 吉富 寛; 西野 翔; 辻 智也; 深見 智代; 篠塚 友輝; 大石 皓平; 石井 雅人; 高宮 圭; 大貫 孝哉; et al.
Radiation Measurements, 176, p.107196_1 - 107196_6, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：30.56(Nuclear Science & Technology)ICRUはReport95で場や個人被ばくのモニタリングに用いる実用量の定義を変更した。新しい実用量を導入した場合に、さまざまな原子力施設の作業現場における線量測定に影響する。このため、作業場のエネルギースペクトルや測定器の特性を把握しておく必要がある。本研究では、原子力機構にある研究炉(JRR-3)及び加速器施設(J-PARC)の作業場において、NaI(Tl)又はLaBr
(Ce)シンチレーション検出器を用いて光子スペクトルを測定した。そして、現行及び新しい実用量を導出してこれらを比較した。
神谷 潤一郎; 阿部 一英; 藤森 伸一; 福田 竜生; 小畠 雅明; 諸橋 裕子; 津田 泰孝; 山田 逸平; 吉越 章隆
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 22(4), p.316 - 326, 2024/08
真空容器内壁にゲッター機能を持たせることで、超高真空を実現する新しい技術であるNEGコーティングについて、その活性化と劣化のメカニズムの理解は、NEGコーティングの高性能化に不可欠である。本研究では代表的なNEGコーティング材料Ti-Zr-Vについて、SPring-8放射光光電子分光(SRPES)およびX線光電子分光(XPS)による測定を行った。実験ではNEGコーティング試料温度を250
Cに昇温させる過程をSRPESにより分析し、その後、酸素ガスを導入して表面酸化過程を同手法により分析した。これらは、NEGコーティング表面の活性化、酸化過程の初めてのオペランド測定である。さらに、試料の深さ方向をXPSにより分析することで、活性化によりZrがTi酸化物、V酸化物から酸素を受け取り、内部へ酸素が拡散すること、および内部では主にZrが酸化物となっていることを観測し、コーティング内部におけるZr酸化物の増加が、NEGコーティングの繰り返しの活性化と飽和による寿命を決定する大きな要素であることを解明した。このことは、今後のNEGコーティングの性能高度化につながる新しい事実である。
小林 史憲; 神谷 潤一郎; 高橋 博樹; 鈴木 康夫*; 田崎 竜太*
JAEA-Technology 2024-007, 28 Pages, 2024/07
JAEA-Technology-2024-007.pdf:2.52MB
J-PARC LINACにおいて、LINACと3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron: RCS)をつなぐビーム輸送ライン(LINAC to 3GeV RCS Beam Transportation Line: L3BT)を超高真空に保つために、真空システムが整備されている。真空システムはLINAC棟及びL3BT棟に設置されており、真空ポンプ、真空計、ビームラインゲートバルブ(Beam Line Gate Valve: BLGV)等の真空機器により構成され、BLGVにてエリア分けされた区域ごとに管理される。既存真空システムでは、それぞれのエリアごとに真空機器が独立に制御され、隣接するエリアの状態に関わらず真空機器が操作できる。このため、ヒューマンエラーによる誤操作の排除が不可能となっている。また、ビーム輸送ラインの真空悪化が生じた場合、その真空悪化ILK信号がMPS伝送信号経由でBLGVリレーユニットに伝送されることにより、BLGVが強制閉鎖される仕組みとなっている。しかしILK信号伝送範囲がL3BTのすべてのBLGVに及ぶ系になっているため、真空悪化の影響を受けないエリアのBLGVも強制閉鎖される。このことは、不必要な開閉動作がBLGVのメンテナンスの頻度を高くしてしまうといった問題を引き起こす可能性がある。また、BLGVの動作はMPS信号経路を利用して動作させていることから、真空悪化ILK信号での開閉信号がすべてのBLGVに一律に送信することしかできず、各個別制御ができない。さらには、真空制御システムのメンテナンスにおいても、MPS信号経路を絡めた作業が必要になり、真空制御システム単独でメンテナンスすることが難しく作業が煩雑であるという問題もある。このような各種課題を解決するためには、まずエリア相互間の機器の情報や真空圧力を監視可能とすることでヒューマンエラーを排除し、安全性を高くする必要がある。さらに、MPS信号経路を真空システムと分離し、各々のBLGVを個別に自動制御をすることで保守性を改善させる必要がある。そのため、L3BT真空システムの安全かつ効率的な保守と運転維持を考慮した制御を実現することを目的とし、真空システム制御系の再構築を実施した。本報告書は、L3BT真空システム制御系の再構築の詳細とその使用方法について取りまとめたものである。
神谷 潤一郎
真空ジャーナル, (189), p.6 - 11, 2024/07
超高真空は、あらゆる産業用装置や最先端研究用装置の高度化のために必須な技術である。この超高真空を作り出すためには、大きく、パワーのある真空ポンプが必要で、装置の大型化と消費電力の増大という課題があった。そこで、大強度陽子加速器施設J-PARCでは従来から使っていたチタンが持つ気体を吸着・吸収する特性(ゲッター性能)に着目した。真空容器自体を真空ポンプとして活用する技術を開発し、電源無しでの超高真空状態の維持、真空性能の向上、省電力を実現するなど、社会実装へ向け前進している。この開発した真空技術に関して、一般社団法人日本真空工業会会報「真空ジャーナル」より取材を受けたので外部発表する。
神谷 潤一郎; 大井 元貴; 小林 史憲; 酒井 健二; 山田 逸平
Vacuum and Surface Science, 67(4), p.186 - 191, 2024/04
日本表面真空学会誌における特集企画"ドライポンプ"において、大強度加速器におけるドライポンプの実績を紹介する。本解説では、リニアック、RCS、3NBTの加速器およびミュオン施設、中性子源施設、中性子利用施設のMLFでのドライポンプを紹介する。ドライスクロールポンプ(DSP)も多用されているが、特に常時運転の箇所はメンテンナンス頻度の多さやトラブルの発生から、ルーツポンプへの置き換えを進めている箇所が多い。ルーツポンプは耐放射線性仕様、電源分離型、ダイヤフラム付き等、各利用環境や利用目的に応じて特殊仕様のものを採用していることが大強度陽子加速器における特殊な点である。DSP、ルーツポンプともにいくつかのトラブルが発生しているが、メンテナンス方法の改定や部品の改良で対応し、安定したユーザー運転の実現に貢献している。以上のように本発表では、J-PARCにおけるドライポンプの利用状況、ポンプの仕様、メンテンナンス、およびトラブルと対策を総括する。
山田 逸平; 地村 幹; 神谷 潤一郎; 金正 倫計
Journal of Physics; Conference Series, 2687(7), p.072018_1 - 072018_6, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)大強度陽子加速器施設J-PARCではわずかな割合のビーム損失でも高線量の放射化を引き起こす。そのため、非破壊型モニタを用いたビームの常時監視による加速器制御の最適化が必須である。ビームとガスの相互作用を利用してビームプロファイルを測定するガスシートモニタは、従来の固体ワイヤとビームの相互作用を利用したモニタと比較してビームに与える影響が小さい。しかし、極少量ではあるもののガスを導入してビームラインの真空圧力に影響を与えるため、ビームにも影響を与える可能性がある。そこで本研究ではガス導入量に対するビーム電流値及びビーム位相空間分布の変化を実測した。本会議では、ビーム電流値はガス導入量に比例して減少し、ビームエミッタンスは一定または減少したという結果を報告し、今後のJ-PARC加速器の安定化や大強度化に向けたガスシートモニタ高度化に関する議論を行う。
神谷 潤一郎; 高野 一弘*; 和田 薫; 柳橋 享*
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 21(3), p.144 - 153, 2023/06
J-PARC加速器等の超高真空装置の到達圧力は、表面から熱脱離する吸着気体分子量と材料内部の気体分子成分の表面への拡散・放出量で決まるといわれている。先行研究ではvacuum firingとよばれる高真空下での高温熱処理により材料中の水素を低減できることがわかっているが、各ガス種の放出ガス量の低減効果やその原因解明といった、さらなる超高真空化を実現するために必要な研究事例はこれまでなかった。今回、超高真空材料として最も利用されるステンレス鋼について、vacuum firingの放出ガス量への効果とその機構解明を目的に研究を行った。その結果、真空容器のビルドアップ試験によりvacuum firingは各種ガスの放出ガス量を有意に低減できることがわかった。さらに昇温脱離分析と表面分析により、vacuum firingは材料中の水素の拡散放出、材料表面の各種ガスの熱脱離をさせたうえで、表面に鉄酸化膜・クロム酸化膜を形成し、それらの表面が拡散障壁ならびに再吸着防止の役割をしていること示唆する結果を得た。この結果は、今後J-PARC加速器真空システムの超高真空維持の基盤となる成果である。
神谷 潤一郎; 仁井 啓介*; 株本 裕史; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; 松田 誠; 守屋 克洋; 井田 義明*; et al.
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 21(4), p.344 - 349, 2023/05
原子力機構東海タンデム加速器には、40台の超伝導Quarter Wave Resonator(QWR)によって重イオンを10MeV/uまで加速するブースターリニアックがあるが、2011年の震災以降、運転を停止している。近年ウラン等のより重い核種を加速するため、タンデム加速器のアップグレードが精力的に検討され、QWR再稼働の必要性が高まっている。現在、運転時に必要な加速電圧とQ値を得るため、QWR内面荒さを低減するための電解研磨条件を検証している。一方で電解研磨はNb中水素を増加させ、水素病と呼ばれるQ値の減少を引き起こす可能性がある。真空中高温焼鈍で水素を放出させることで水素病を抑えることができるが、QWRのクラッド材を構成するNbとCuの熱膨張差による空洞破損の危険性がある。そのため表面粗さの低減とNbバルク中の水素の増加を最小限に抑えるため、研磨条件を最適化する必要がある。我々はこれまで水素吸蔵量および脱離機構を昇温脱離分析(TDS)により検証できることに着目し、研究を行ってきた。発表では異なる条件で研磨したNb材料のTDS結果、表面観察結果、表面粗さの相関について得られた成果を発表する。
仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.601 - 604, 2023/01
マルイ鍍金工業では、日本原子力研究開発機構(JAEA)と共同で東海タンデム加速器後段の超伝導ブースター用1/4波長型超伝導空洞(QWR)について再表面処理の検討を行っている。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理等が可能な構造になっている。再表面処理では、内面ニオブに電解研磨(EP)を施工して表面粗さを小さくし、高い加速電界(5MV/m以上)を発生できるようにすることを目標としている。2020年度には、マルイ鍍金工業がニオブ9セル空洞EPの経験で得た各種パラメータとJAEA所有の電極、治具等を組み合わせて、予備の空洞に対してEPを施工した。しかし、EP後のニオブ表面は光沢が増すものの表面粗さが良好な状態とはならず、加速電界もEP前よりは改善したが、目標値には達していなかった。2021年度には空洞のニオブ表面粗さと加速電界の改善を目指して、EPのパラメータ(電極面積,電圧,流量と揺動)を変えての実験を行い、設備,条件,表面粗さ等の評価を行った。また、今回はこれまでに観察してこなかった中心導体のドリフトチューブ部内面などについても広く観察を行ったので、そちらの結果も併せて報告する。
小林 史憲; 神谷 潤一郎; 守屋 克洋; 宮尾 智明*; 古徳 博文*; 高野 一弘*
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.726 - 730, 2023/01
J-PARC LINACにおいて、LINACと3GeVシンクロトロンをつなぐビーム輸送ラインであるL3BTの真空排気系は、粗引き排気用にターボ分子ポンプとルーツポンプ、メイン排気用にイオンポンプが使用されている。また、L3BTには、LINACのビームラインに対して0度、30度、90度、100度の位置にビームダンプが真空仕切り窓を介して接続されており、それぞれのビームダンプの排気系としてルーツポンプが使用されている。これらルーツポンプのコントローラーは放射線による故障を防ぐために、加速器トンネルに設置したポンプ本体から100m程度離れた位置に設置している。これまでインバーターを使用したルーツポンプコントローラーからの電気ノイズがビームモニターへ悪影響を与えることから、インバーターを取り外した特殊仕様のコントローラーを利用していた。しかし特殊仕様のコントローラーでは、ポンプの排気性能の不安定さや性能のばらつき等の不具合が発生していた。今回、ルーツポンプコントローラーのインバーターに対し、各種のフィルター、ケーブル種、アースのとり方等を調査した。その結果、最適なノイズ対策を実施することで、ビームモニターの使用が可能となる状態までノイズが低減されたことを確認できたため、ここに報告する。
山本 風海; 山本 昌亘; 山崎 良雄; 野村 昌弘; 菅沼 和明; 藤来 洸裕; 神谷 潤一郎; 仲野谷 孝充; 畠山 衆一郎; 吉本 政弘; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.277 - 281, 2023/01
J-PARC 3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron, RCS)は物質生命科学実験施設(Materials and Life science experimental Facility: MLF)および主リング(Main Ring: MR)に最大1MW相当のビームを供給している。RCSは改良を重ねつつ徐々にビーム出力を上げていき、2015年に1MW相当の試験運転に成功した。その後、供用運転としても段階的にビーム出力を増加しながら、1MWの連続運転試験を断続的に行ってきたが、2020年6月に二日間の連続運転試験を実施した際には、最終的に冷却水温度が上昇し、機器の温度を下げることが出来なくなりインターロックが発報する事態となった。その後冷却水設備の熱交換器の洗浄を実施し、2022年6月に再度1MWビーム連続運転試験を行った。2022年6月の試験時は猛暑日となり、熱交換器の性能は改善されていたにも関わらず、1MWでは運転を継続できなかった。一方、600kWであれば猛暑日であっても運転できることを確認した。
Np and 
Am gamma ray regions福田 竜生; 小畠 雅明; 菖蒲 敬久; 吉井 賢資; 神谷 潤一郎; 岩元 洋介; 牧野 高紘*; 山崎 雄一*; 大島 武*; 白井 康裕*; et al.
Journal of Applied Physics, 132(24), p.245102_1 - 245102_8, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：5.33(Physics, Applied)Ni/SiCショットキー接合による放射線から電気エネルギーへの変換を、特にAm (30keV)及びAm (60keV)の
線に着目して調べた。変換効率は吸収量ベースで最大1.6%であった。SiCは比較的放射線耐性があることから、これは放射性廃棄物からの線エネルギーの再生に利用できる可能性を示している。また、高X線光電子分光(HAXPES)及び二次イオン質量分析法(SIMS)を組み合わせることで、接合界面にNi-Si化合物が生成されると効率が低下することも分かった。これは電気測定に加えてHAXPES及びSIMSの2つの手法を組み合わせて判明したことであり、今後のデバイス作成プロセスへのフィードバックが期待できる結果である。
山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：8 パーセンタイル：71.12(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
神谷 潤一郎; 高野 一弘*; 油座 大夢*; 和田 薫
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 20(2), p.107 - 118, 2022/05
チタンは放出ガスが少ないため超高真空容器としての利用が真空装置において広がっている。我々はチタン表面の酸化膜を除去することで、チタン製真空容器自体を気体吸着型真空ポンプとして活用する開発を行っている。光電子分光測定で、チタンを真空中加熱することで表面酸化酸化物が内部へ拡散し金属チタンが真空面に露出することを明らかにした。そのうえでチタン製真空容器を加熱することで、真空封止しても高真空を長時間維持できることを実証した。別の手法として、アルゴンスパッタリングにより表面酸化膜を除去することによるチタン製真空容器の超高真空ポンプ化に成功した。大気開放による表面の再酸化を防ぐために、酸化膜を除去したチタン表面に低温ゲッター材をコーティングすることを発案した。このような表面改質を施した真空容器を用いて、10回以上の大気開放を繰り返しても10-8Pa台の到達圧力が維持できること実証した。本成果はJ-PARC加速器真空システムの安定運転維持につながるとともに、既存の真空ポンプがなくても高真空を維持することが可能となることから、持続可能な開発目標に寄与するイノベーション技術へとつながる案件である。
