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論文

Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target

奥津 賢一*; 山下 琢磨*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 170, p.112712_1 - 112712_4, 2021/09

水素同位体を利用したミュオン触媒核融合($$mu$$CF)では、核融合によって2.2$$mu$$sの寿命を持つミュオンが再放出され、それが次の標的と新たな核融合を引き起こす。我々は、水素・重水素混合固体から放出されたミュオンを収集して輸送する同軸輸送管を新たに開発し、輸送のための加速電圧などについて検討したので報告する。

論文

Time evolution calculation of muon catalysed fusion; Emission of recycling muons from a two-layer hydrogen film

山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 169, p.112580_1 - 112580_5, 2021/08

重水素・三重水素混合固体標的に負ミュオン($$mu$$)を入射し、ミュオン触媒核融合反応($$mu$$CF)の時間発展をルンゲクッタ法によって計算した。核融合によって生成する中性子の強度や、固体標的から真空中に放出されるミュオン量を最大化する三重水素含有率を明らかにした。

論文

Rapid analysis of $$^{90}$$Sr in cattle bone and tooth samples by inductively coupled plasma mass spectrometry

小荒井 一真; 松枝 誠; 青木 譲; 柳澤 華代*; 寺島 元基; 藤原 健壮; 木野 康志*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 鈴木 敏彦*; et al.

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 36(8), p.1678 - 1682, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Chemistry, Analytical)

ウシの硬組織用の$$^{90}$$Sr分析法をICP-MS用いて開発した。0.1gの硬組織に対して、従来の放射能測定法より低い検出下限値で、11時間での分析を可能とした。そのため、ICP-MS法は微小な骨や歯試料を対象とした迅速かつ有効な分析手法となり得る。

論文

Radioactivity and radionuclides in deciduous teeth formed before the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant accident

高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:65.97(Multidisciplinary Sciences)

The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including $$^{40}$$K and daughter nuclides in $$^{238}$$U and $$^{232}$$Th series. Additionally, artificial radionuclides, $$^{90}$$Sr and $$^{137}$$Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.

論文

Morphological reproductive characteristics of testes and fertilization capacity of cryopreserved sperm after the Fukushima accident in raccoon (${it Procyon lotor}$)

小松 一樹*; 岩崎 亜美*; 村田 康輔*; 山城 秀昭*; Goh, V. S. T.*; 中山 亮*; 藤嶋 洋平*; 小野 拓実*; 木野 康志*; 清水 良央*; et al.

Reproduction in Domestic Animals, 56(3), p.484 - 497, 2021/03

福島第一原子力発電所事故後、野生アライグマは長期的な低線量率被ばくを受けた。捕獲したオスの野生アライグマの精巣の形態的特徴と、凍結保存精子の体外受精能力を調べたところ、長期的・低線量率被ばくはアライグマの生殖特性および機能に悪影響を及ぼしていないことがわかった。

論文

External exposure dose estimation by electron spin resonance technique for wild Japanese macaque captured in Fukushima Prefecture

岡 壽崇; 高橋 温*; 小荒井 一真; 光安 優典*; 木野 康志*; 関根 勉*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; 小坂 健*; et al.

Radiation Measurements, 134, p.106315_1 - 106315_4, 2020/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.17(Nuclear Science & Technology)

ニホンザルのエナメル質中に誘起された炭酸ラジカルと吸収線量の関係(検量線)を電子スピン共鳴(ESR)法で調べた。ニホンザルのエナメル質のESR測定で検出できる線量の下限(検出限界)は33.5mGyであり、ヒトのエナメル質の検出限界と同等であった。作成した検量線を用いて、福島県で捕獲した7頭の野生ニホンザルの線量を評価したところ、45mGyから300mGyの被ばくをしていることがわかった。

論文

Achievement of 500 keV negative ion beam acceleration on JT-60U negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083049_1 - 083049_8, 2011/08

 被引用回数:42 パーセンタイル:88.1(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60NNBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されていることが大きな問題であった。そこで、負イオン源内の真空絶縁距離を調整し、単段の要求性能を超える各段200kVを保持することに成功した。この結果を踏まえて負イオン源を改良し、従来よりも短いコンディショニング時間で500kVの印加に成功し、設計値である490kVを加速電源の限界である40秒間絶縁破壊することなく保持することにも成功した。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施し、従来410keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。また、486keVのビームでの負イオン電流値は18m離れたカロリーメーターで2.8A(84A/m$$^{2}$$)が得られた。通常、過度のギャップ長延長はビーム光学の劣化を引き起こすが、今回のギャップ長ではビーム光学の大きな劣化がないことを計算及び実験で確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

論文

Demonstration of 500 keV beam acceleration on JT-60 negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

JT-60N-NBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されているのが問題であった。そこで、加速電極の間隔を拡げて、負イオン源内の最短の真空絶縁距離である支持枠角部の電界集中を低減した結果、単段の要求性能を超える200kVを保持することに成功し、設計指標となっていた大型の負イオン源では小型電極よりも6から7倍程度長い真空絶縁距離が必要であることが明らかになった。その理由として電極の面積が100倍異なることだけでなく、1080個もある電極孔や支持枠等の局所電界の電界分布が影響していることが小型電極の実験結果から予測される。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施した結果、従来420keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。ギャップ長を増加させたことによりビーム光学が劣化して電極熱負荷が増大することが懸念されたが、今回のギャップ長の範囲ではビーム光学の劣化がないことを確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

論文

Energy spectra of bremsstrahlung X-rays emitted from an FRP insulator

田中 豊; 池田 佳隆; 花田 磨砂也; 小林 薫; 鎌田 正輝; 木崎 雅志; 秋野 昇; 山納 康*; 小林 信一*; Grisham, L. R.*

IEEE Transactions on Plasma Science, 37(8), p.1495 - 1498, 2009/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:4.64(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60負イオン源の耐電圧は、FRP絶縁体の真空沿面放電により制限されていることが示唆されており、耐電圧改善には真空沿面放電の理解が必要である。真空沿面放電では、電子エネルギーが重要なパラメータであるものの、計測が困難なために、電子のエネルギーはほとんど実測されていなかった。そこで、本研究では、FRP沿面から放射された制動放射X線のエネルギー分布を測定し、それから電子のエネルギーを評価し、電子の挙動を明らかにした。FRP沿面からのX線のエネルギースペクトルを、3か所の視線において計測し、電極間放電のスペクトルと比較した。アノード付近のX線スペクトルは、電極間の場合と似ており、単一エネルギー電子によるものであることが判明した。カソード付近のX線スペクトルは、アノード付近と比べ、ピーク位置が低エネルギー側にシフトしていた。これは、カソード近傍における低エネルギー電子の生成を示すものである。

論文

Characteristics of voltage holding capability in multi-stage large electrostatic accelerator for fusion application

小林 薫; 花田 磨砂也; 秋野 昇; 佐々木 駿一; 池田 佳隆; 高橋 昌宏*; 山納 康*; 小林 信一*; Grisham, L. R.*

IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 16(3), p.871 - 875, 2009/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.71(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60U負イオン源の耐電圧研究の一環として、3段静電加速器(500kV, 22A)の絶縁破壊位置について実験的に検討した。この加速器の特徴は、大型加速電極(面積: 0.28m$$^{2}$$)と大型FRP絶縁体(直径: 1.8m)を用いている点にある。各加速段に高電圧を印加して耐電圧を調べた。その結果、すべての加速段で130kVの耐電圧であり、各加速段で耐電圧特性に有意な差は見られなかった。そこで、絶縁破壊位置が加速電極かFRP絶縁体のどちらであるかを絞り込むために、加速器から加速電極を取り外してFRP絶縁体のみにして高電圧を印加した。FRP絶縁体の耐電圧は、すべての加速段で設計値である170kVに到達した。これらの結果より、加速器の絶縁破壊は、大型加速電極のギャップ間でおもに発生していることが明らかになった。さらに、非均一電場や多段加速電極が耐電圧に及ぼす影響についても検討した。

論文

Recent R&D activities of negative-ion-based ion source for JT-60SA

池田 佳隆; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 小林 薫; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 海老沢 昇; 井上 多加志; 本田 敦; 河合 視己人; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1519 - 1529, 2008/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:34.65(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60SA用負イオンNBI加熱装置(N-NBI)は、加速エネルギー500keV, 10MW, 100秒入射の性能が求められている。JT-60SA用N-NBIの実現には、3つの課題解決が必要である。1つはイオン源の耐電圧の改善である。最近のイオン源の耐電圧試験から、大型加速管ではその電極面積の大型化に伴い長時間のコンディショニングと電界強度の設計裕度が必要であることが明らかとなった。2つ目は、電極及びビームラインの熱負荷の低減である。最近の研究によりビーム同士の空間電荷効果でビーム軌道が曲げられ電極に衝突し、熱負荷を増加していることが明らかとなった。これは空間電荷効果を考慮した3次元ビーム軌道計算に基づき電極構造を補正することで改善できる。3つ目は、100秒間の安定な負イオン生成である。このため負イオン生成に不可欠なプラズマ電極の温度制御方式を提案した。これらのR&Dを行い、JT-60SA用N-NBIのイオン源は2015年から改造を予定している。

報告書

幌延深地層研究計画における地上からの調査研究段階(第1段階)研究成果報告書; 分冊「地層処分研究開発」

藤田 朝雄; 谷口 直樹; 松井 裕哉; 棚井 憲治; 西村 繭果; 小林 保之; 平本 正行; 前川 恵輔; 澤田 淳; 牧野 仁史; et al.

JAEA-Research 2007-045, 140 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-045-1.pdf:38.33MB
JAEA-Research-2007-045-2.pdf:44.62MB

本報告書では、堆積岩で塩水系地下水を対象とした幌延深地層研究計画において段階的に得られる地質環境条件を一つの適用例として、第1段階である地上からの調査で得られた情報をもとに処分場の設計技術や性能評価技術それぞれの適用性について論じるとともに、必要に応じて実施した技術の改良や代替技術の開発状況を取りまとめた。処分技術の信頼性向上では、最新の知見を踏まえ第2次取りまとめにおいて示された処分場全体設計フローの更新や人工バリアなどの設計手法の詳細化、並びに設計における地質環境条件の一般的な留意点や設計入力データ項目について整理を行った。また、これらを踏まえ、幌延の地質環境条件を一例とした場合の施設設計,人工バリア設計及び閉鎖設計を通じて第2次取りまとめで採用された設計手法が適用可能であることがわかった。安全評価手法の高度化については、第2次取りまとめにおいて示された安全評価手法を実際の地質環境に適用するために必要な具体的な作業をフローとして構築した。これに基づき、幌延の地質環境条件を一例として物質移行解析を行い、これらの検討を通じて第2次取りまとめの手法を堆積岩地域に適用した場合の調査から解析・評価に至る一連の方法論及び、その過程で得られるノウハウや知見,調査や解析上の留意点を整理した。

報告書

原子力基礎研究のための球状収束イオンビーム核融合中性子源に関する研究, 原子力基礎研究 H10-050 (委託研究)

吉川 潔*; 井上 信幸*; 山嵜 鉄夫*; 牧野 圭輔*; 山本 靖*; 督 壽之*; 増田 開*; 紀井 俊輝*; 大西 正視*; 堀池 寛*; et al.

JAERI-Tech 2002-020, 63 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-020.pdf:4.94MB

球状静電閉じこめ型核融合中性子源(IECF; Inertial-Electrostatic Confinement Fusion)の高度化には、理論で予測されている中空陰極中心に収束するイオンビームが作る空間電位部分の生成機構を実験的に確かめることが重要である。そのため今日まで殆どすべての実験的研究の目的は理論が予測する電位2重井戸分布の存在を証明することにあったが、いずれも間接的な傍証を得たに過ぎず決定的な証拠は得られなかった。本研究では、近年研究の進展が著しいレーザ誘起蛍光法によるシュタルク効果を用いた局所電界分布の直接計測を行い、電位2重井戸分布の存在を初めて明らかにするとともに、30年来の論争に終止符を打つことができた。さらに、理論が予測する低圧力下での大電流イオンビームによる核融合反応率が電流のおおよそ3乗に比例することを検証する予備的研究として、電圧・電流・ガス圧力が独立には変えられないグロー放電によるイオンビーム生成を打破するため、3重グリッドシステムを導入し、グロー放電より低圧力下で放電が持続できることを確かめた。さらに、電位分布との強い相関があり核融合反応断面積を決定する加速イオンのエネルギー分布をドップラーシフト分光法により測定し、現実験条件の下でイオンの最大エネルギーが印加電圧上昇に比例して大きくなることが明らかになり、今後の大電圧化による核融合反応断面積向上の可能性を示した。

報告書

Development of simplified evaluation models for the first power peak during a criticality accident and its verification by the TRACE code simulated results based on CRAC experimental data

野村 靖; 崎野 孝夫*; Nikolaevna, S. O.*

JAERI-Research 2000-034, 95 Pages, 2000/07

JAERI-Research-2000-034.pdf:4.84MB

溶液燃料を扱う再処理施設等における万一の臨界事故発生においては、第1出力ピークの発生を把えて、警報発報により従事者の速やかな待避を促して事故による被ばくを最小限に抑える必要がある。本報告では、臨界警報装置の設計・設置に役立てるため、事故時に予測される第1出力ピークの大きさ、及び放出エネルギーを簡易に評価できるモデルを開発したので、その内容を述べる。また、フランスで公開されたCRAC過渡臨界実験データをもとに、過渡臨界解析コードTRACEを用いたシミュレーション結果により、簡易評価モデルの妥当性を検証したので、その結果について述べる。

口頭

地層処分技術に関する知識管理システムの開発,2

梅木 博之; 大澤 英昭; 内藤 守正; 中野 勝志; 牧野 仁史; 宮本 陽一; 高瀬 博康*; McKinley, I. G.*; 梅田 浩司; 浅森 浩一; et al.

no journal, , 

地層処分技術に関する知識管理の基本的考え方に沿って、セーフティケースの作成を指向するという構造化のアプローチに基づく具体的知識モデルの開発と知識管理システムの基本設計の考え方を論ずる。

口頭

大型FRPを用いた直流500keV静電加速器のコンディショニング特性

小林 薫; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 秋野 昇; 佐々木 駿一; 池田 佳隆; 高橋 昌宏*; 山納 康*; 小林 信一*

no journal, , 

JT-60U負イオン中性粒子入射装置(N-NBI)で用いられている大型FRP絶縁管(内径1.8m)を有する3段静電負イオン加速器において、絶縁破壊位置の特定を目的とする無負荷真空耐電圧試験を実施した。コンディショニングの初期においては、FRP絶縁管の沿面放電よりも、加速電極及びその支持枠で絶縁破壊がおもに発生していることを明らかにした。さらに加速電極での絶縁破壊位置を詳細化するため、加速電極の背後にアクリル板を配置し、絶縁破壊時に発生した電子が加速電極の孔を通り抜けてアクリル板に衝突したときの発光(蛍光)位置を測定した。その結果、絶縁破壊位置が1か所に固定しておらず、放電破壊位置を変えながらコンディショニングが進むことが明らかとなった。このことは大面積電極において、すべての電極面をコンディショニングするためには多くの時間を有することを示唆しており、今後のイオン源の改造の指針となる。

口頭

真空絶縁破壊試験用の銀ろう電極の製作とXPS表面分析

山納 康*; 明石 圭祐*; 小林 信一*; 田中 豊; 小林 薫; 秋野 昇; 花田 磨砂也; 池田 佳隆

no journal, , 

核融合分野で利用されているイオン源では、金属板に冷却管を銀ロー付けした水冷式の電極が一般的に利用されている。これまで、銀ローは融点が低いために真空耐電圧が低いと考えられていたが、実際に銀ロー材の真空中の絶縁破壊特性や電界電子放出特性を実測した報告はほとんどない。そこで、真空絶縁破壊試験用の銀ロー電極を製作し、試験を行う。製作した電極は直径25mmであり、先端曲率半径がR30mmであり、電極中心部の直径7mmの領域に厚さ1.5mmの銀ロー(組成:銀45%,銅15%,亜鉛16%,カドミウム24%)を流し込んだ構造を有している。試験では、同電極に無酸素銅製電極を対向させて、高電圧を印加する。試験に先立ち、真空耐電圧特性に大きな影響を及ぼす電極表面状態をXPSで測定した。無酸素銅電極の場合、銅スペクトル強度は酸素や炭素に対して十分に大きく、銅スペクトルのピークが明瞭に観察された。しかしながら、銀ロー電極の場合、亜鉛やカドミウム等のスペクトル強度は炭素や酸素に対して小さく明瞭なピークが観察されていない。加えて、銀ローの主成分である銀のピークは確認できなかった。これらの結果から、銀ロー電極は表面が炭素系汚染物質や酸化膜で覆われている可能性が高いと推察できる。試験では、真空絶縁破壊電圧に対する電極表面の酸化膜の影響についても測定する予定である。

口頭

真空長ギャップ領域の耐電圧における局所電界の影響

小島 有志; 田中 豊*; 中野 修輔*; 清水 達夫; 秋野 昇; 花田 磨砂也; 山納 康*; 小林 信一*

no journal, , 

JT-60NNBIに利用する負イオン源はギャップ長を拡大して局所電界を低減することにより、ガスを導入しない無負荷耐電圧で設計値を超える500kVを達成した。しかしながら、JT-60SA用負イオン源を設計するうえでは、従来の研究において物理機構が十分に解明されていない真空長ギャップ領域の耐電圧の研究を進め、耐電圧設計基準を明確にする必要がある。従来耐電圧試験を行った小型ロゴスキー電極と負イオン源の大型加速電極は面積が100倍程度異なるものの、ともに最短ギャップ長の0.5乗に比例して耐電圧が増加する。しかし、ギャップ長に対する比例係数は2.5倍程度異なる。これらの電極はおもに面積と電界分布の点で異なるが、面積に関しては過去の研究による経験則だけでは説明ができない。そこで、電界分布が真空耐電圧に与える影響を調べるために、小型電極に加速電極孔を模擬した穴を設け、局所高電界を発生させた実験を行った。その結果、穴を一つ設けても耐電圧は劣化しないが、穴数を増やすとともに耐電圧が低下することがわかった。これは、真空耐電圧が電界分布の最大値ではなく、局所電界が発生している面積に依存していることを示しており、真空耐電圧に関する新たな知見を得た。

口頭

JT-60SAに向けた負イオン源の真空耐電圧特性の改善

小島 有志; 清水 達夫; 秋野 昇; 花田 磨砂也; 山納 康*; 小林 信一*; JT-60NBI開発グループ

no journal, , 

JT-60NNBIの負イオン源は長年の課題であった加速器の低耐電圧を克服し、500keVビームを3Aまで生成することに成功している。その結果を踏まえ、JT-60SAに利用する次期負イオン源では、耐電圧データベースに基づいて負イオン源の設計を行う必要がある。これまで、電極間の放電に対して、局所電界と面積の効果に着目したデータベースを蓄積してきた。今回は、FRP絶縁管からの放出ガスが電極に吸着して、耐電圧が劣化する可能性がある事から、安川電機により開発された、ガス放出速度が従来のエポキシよりも1/10程度小さい低放出ガスエポキシの耐電圧試験を行った。その結果、従来のFRPよりも電圧コンディショニング中の絶縁破壊電圧の偏差が小さいことから、安定に電圧を保持できるとともに、耐電圧性能も1.6倍高いことがわかった。

口頭

J-PARC MLFに建設する新しいパルス中性子イメージング装置「物質情報3次元可視化装置」の概要と現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 瀬川 麻里子; 大井 元貴; 及川 健一; 原田 正英; 中谷 健; 酒井 健二; 飯倉 寛; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

現在、われわれは世界初のパルス中性子イメージング専用ビームライン「物質情報3次元可視化装置」をJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)に建設すべく設計を進めている。本装置は共用促進法に基づいて建設される共用装置の一つであり、平成24年度に予算化され、3か年をかけてMLFのBL22に建設される。この装置には2つの特徴がある。一つは、パルス中性子の特徴を活かした高効率かつ高精度の本格的なエネルギー分析型中性子イメージングが可能となることである。これにより、観測対象内部の形状のみならず構成核種や結晶組織、磁場等の物理的な情報を定量的に解析し画像化することができる。もう一つは、国内の既存の中性子ラジオグラフィ装置と比較して高いL/D比を実現し、世界最高レベルの高精細なラジオグラフィ像が取得可能となることである。発表では、本装置の概要とデザイン、機器開発の現状と、期待される応用研究について報告する。

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