Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2020

山野 秀将; 高井 俊秀; 江村 優軌; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 守田 幸路*; 中村 勤也*; 深井 尋史*; et al.

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-13) (Internet), 12 Pages, 2022/09

本発表はプロジェクト全体概要及び2020年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶反応速度の測定並びに、SS坩堝の中にBCペレットを置いたBC-SS共晶反応速度実験の数値解析を通じて、解析コード内の共晶反応を記述する物理モデルの妥当性を確認したことである。

Ultra-intense, high spatio-temporal quality petawatt-class laser system and applications

桐山 博光; 下村 拓也; 森 道昭; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; et al.

Applied Sciences (Internet), 3(1), p.214 - 250, 2013/03

https://doi.org/10.3390/app3010214

ペタワット級超高強度レーザーの利用研究に向けてのレーザー高度化技術開発として、原子力機構で開発を進めている高度に時間・空間制御されたペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の紹介を、招待論文(Invited paper)として行う。また、本レーザーシステムにより創出された粒子加速、高輝度X線発生などの研究成果についても報告を行う。

Development of a compact high-spatiotemporal-quality Yb:YAG thin-disk laser system using an optical parametric preamplifier

桐山 博光; 鈴木 将之*; 大東 出; 岡田 大; 越智 義浩; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

レーザー研究, 40(2), p.143 - 145, 2012/02

http://ci.nii.ac.jp/naid/10030152656

光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)をベースにした非線形前置増幅器を用いた小型,高時間空間品質,高強度半導体レーザー励起Yb:YAG薄型ディスクチャープパルス増幅器の開発を行った。ストレッチャーでパルス幅を伸張されたチャープパルスは、OPCPA前置増幅器、及びYb:YAG主増幅器において、10Hzの繰り返し動作で100mJにまで増幅される。集光性能は、横方向では回折限界の1.1倍、縦方向では1.4と高い空間特性を有していることがわかった。また、470fsにまでパルス圧縮に成功するとともに、10の高いコントラストを得ており、時間特性も優れた特性を示すことがわかった。

Multi-millijoule, nonlinear preamplifier for high intensity femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification lasers at 1030 nm

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 中井 善基; 織茂 聡; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; et al.

Applied Physics B, 97(2), p.379 - 382, 2009/10

https://doi.org/10.1007/s00340-009-3741-3

レーザー駆動粒子線照射装置用の高強度,高繰り返しレーザーシステム開発における前置増幅器の開発を行った。Yb系レーザー媒質は、波長940nmの半導体レーザー(LD)で励起が可能であり、かつ広い蛍光バンド幅を持つため、高強度,高繰り返しレーザー実現に最も近い媒質の一つである。一般に前置増幅器として再生増幅器が用いられるが、利得の狭帯域化,パルスコントラストが悪い等の問題点がある。これらを解決するために、光パラメトリック増幅(OPCPA)を用いた前置増幅器の開発を行った。波長1030nm,パルス幅200fs,出力0.47nJの発振器より発生したフェムト秒レーザーは、パルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長される。OPCPAの励起源には、Nd:YAGレーザーの第二高調波を用いてパルス伸張されたレーザーパルスの増幅を行った。その結果、入力エネルギー325mJのとき、出力エネルギー6.5mJをスペクトル幅10.8nmで得た。このレーザーパルスを再圧縮した結果、パルス幅は230fsを得た。本研究で開発したOPCPAは、LD励起Yb:YAG CPAシステムに有用であることを示した。

リモートモニター用高繰り返しNd:YAGレーザー共振器長制御システムの開発(共同研究)

丸山 庸一郎; 久保村 浩之*; 笠松 直史*; 松岡 伸一*; 中野 文彦*; 菅 博文*

JAERI-Tech 2004-056, 14 Pages, 2004/09

JAERI-Tech-2004-056.pdf:3.49MB

リアルタイムモニター用高平均出力波長可変固体レーザーは、単一周波数で発振する高繰り返しNd:YAGレーザー(ポンプレーザー)の第二高調波によって駆動される。ポンプレーザーは単一周波数で発振する発振器とその増幅器より構成され、光の質は発振器の特性によって決定される。発振器を外部から周波数幅の狭いシーダー光を入射させて単一周波数発振させる場合、ポンプレーザー発振器の共振周波数をシーダーの発振周波数と一致させなければならない。このためポンプレーザー発振器の共振器長を長時間一定に維持するための制御システムを試作し、その制御特性を測定した。この結果、開発した制御システムは3時間以上にわたって共振器長を一定に制御でき、共振器長が変化した場合でも1ショットで単一周波数発振にフィードバックできることを確認した。発振器光のパルス時間幅は約36ns,波長1064nmの基本波を波長532nmの光に変換して測定したポンプレーザー発振器の周波数幅は116MHzであった。また、横モードはTEM00であった。さらに、制御時の発振器のパルスエネルギーは3mJで、増幅器への入力エネルギーとしては十分高い値であった。

開発途上国向け小型高温ガス炉の概念設計,6; 中間熱交換器設計及び配置概念の検討

鈴木 哲*; 丸山 茂樹*; 上條 智春*; 大谷 章仁*; 菅 憲夫*; Yan, X.; 佐藤 博之; 田澤 勇次郎; 大橋 弘史; 橘 幸男

no journal, , 

原子力機構が開発途上国への展開を目指して概念設計を進めている小型高温ガス炉は、水素・電力を併産可能なシステムとする計画であり、水素製造設備に高温2次ヘリウムを供給する中間熱交換器及び発電設備へ蒸気を供給する蒸気発生器を設ける。中間熱交換器は交換熱量20MWt、ヘリカルコイル型であり、HTTRの中間熱交換器を参考に設計を行った。また、小型高温ガス炉のプラント配置設計では、原子炉建屋や蒸気タービン建屋等のほか、将来的にガスタービン建屋、水素製造設備を増設する計画を考慮して敷地内レイアウト並びに主要建屋内の機器配置の検討を行った。本発表では、中間熱交換器設計結果、配置概念の検討結果について、その概要とHTTRとの相違点等について報告する。

ファイバーレーザによる原子炉構造物の溶接補修技術の高度化,3; 金属溶融部表面の放射温度計測試験

佐藤 勝彦*; 前田 純也*; 菅 博文*; 菖蒲 敬久; 村松 壽晴

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速増殖炉の実用化段階では、現行軽水炉と同等以上の保守・補修性の確保が電気事者より求められている。特にNaと水とのバウンダリを形成する蒸気発生器の伝熱管については、従来の端栓措置に加え、プラント寿命中の健全性を担保することが可能な補修技術の確立が不可欠となる。そこで、本研究では、3次元微細加工が可能なファイバーレーザー照射による微細貴金属粉溶接技術を、実用化段階におけるNa冷却高速増殖炉に対する保守・補修技術として標準化することを目的として、レーザー溶接部表面温度を放射温度計測で実施するためのフィルターの開発等を行った。このフィルターの開発によりファイバーレーザーから放射される自然放出光をカットし、低ノイズな金属溶融部表面温度の計測の見通しがたった。

Generation of low noise sub-picosecond laser pulses for investigating laser peening

鈴木 将之*; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 越智 義浩; 佐藤 方俊*; 吉井 健裕*; 玉置 善紀*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

no journal, , 

フェムト秒レーザーは、極めて高い圧力状態を実現できるため、これを用いたレーザーピーニングの基礎研究が試みられている。従来のフェムト秒レーザーは、自然増幅光及びプレパルスによるプレプラズマ生成が問題であった。これを解決するために高コントラスト化が見込めるOPCPA前段増幅器と高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAG薄膜ディスクを主増幅器に用いたシステムの開発を行った。発振器からのレーザーはパルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長された後にポッケルセルにて10Hzに切り出され、波長532nmのレーザーを励起光とした3個のBBOで構成されるOPCPAを用いて、エネルギー3.5mJまで増幅される。その後このレーザーパルスは、さらに波長940nmのLDを励起源としたYb:YAG薄膜ディスク増幅器にて出力130mJまでの増幅に成功した。この増幅されたレーザーパルスはパルス圧縮器でパルス幅500fs程度まで圧縮され、クロスコリレーターを用いて時間的コントラスト計測を行った。その結果、増幅光の150ps直前において約8桁の時間コントラストを達成した。

High intensity, high contrast OPCPA/Yb:YAG hybrid laser system

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 中井 善基*; 大道 博行; Bolton, P.; 杉山 僚; 近藤 公伯; 河西 俊一; et al.

no journal, , 

本研究成果はOPCPAとYb:YAG増幅器のハイブリッドレーザーシステムを世界に先駆けて開発し、そのコントラスト計測を初めて行ったものである。レーザー駆動粒子線における粒子のエネルギーはレーザーの集光強度に依存しており、また治療を10分程度で終了させるためには、100Hz程度で繰り返す必要がある。われわれはこの要求を満たす可能性を秘めた高エネルギー,高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAGレーザー開発を行った。レーザーシステムは、発振器,オフナー型パルス伸張器,光パラメトリック増幅器(OPCPA),LD励起Yb:YAG増幅器及びパルス圧縮器で構成されている。高コントラスト化のために第1段目の増幅器にOPCPAを設置し、出力5mJを得た。その後LD励起Yb:YAGマルチパス増幅器でエネルギー120mJまで増幅し、パルス圧縮器でパルス幅300fsまで圧縮した。同時に3次のクロスコリレーターを用いてコントラスト計測を行い、増幅パルスの150ps直前で8桁のコントラストを確認した。

Multimillijoule optical parametric chirped-pulse amplifier as an alternative to Yb:YAG regenerative amplifiers at 1030 nm

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 佐藤 方俊*; 松岡 伸一*; 吉井 健裕*; 菅 博文*; Bolton, P.; 大道 博行; et al.

no journal, , 

We have demonstrated amplification of broadband 1030 nm pulses broadband ytterbium (Yb) femtosecond oscillator pulses from an ytterbium femtosecond oscillator to over 6.5 mJ with a total gain of greater than 10 achieved by a single pass through only 56 mm of gain material at a 10 Hz repetition rate. Spectral broadening and associated pulse shaping are optimized in the OPCPA unit by the phase matching established using the BBO tuning angle. As an alternative to the regenerative amplifier (RA) this system is one of the more promising candidates for realizing compact, high intensity, direct diode pumped, high repetition rate femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification (CPA) in laser systems.