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論文

東京電力福島第一原子力発電所事故以降の5年間における環境放射能研究のとりまとめ; 「環境放射能」研究会における発表を中心に

飯本 武志*; 木下 哲一*; 坂口 綾*; 杉原 真司*; 高宮 幸一*; 田上 恵子*; 長尾 誠也*; 別所 光太郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; et al.

KEK Report 2016-3, 134 Pages, 2017/03

本報告書は、東電福島第一原子力発電所事故の後、高エネルギー加速器研究開発機構で開催された第13回(2012年)$$sim$$第17回(2016年)「環境放射能」研究会で報告された同事故に関連する取り組みを中心に、事故後5年間の関連する環境放射能研究をとりまとめたものである。

論文

Fabrication of hard-coated optical absorbers with microstructured surfaces using etched ion tracks; Toward broadband ultra-low reflectance

雨宮 邦招*; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 蔀 洋司*; 沼田 孝之*; 木下 健一*; 田辺 稔*; 福田 大治*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 356-357, p.154 - 159, 2015/08

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

広帯域波長の極低反射率材料は光エネルギー管理の分野で様々な応用が期待できるが、極低反射率を持つ素材は、機械的に壊れやすいことが問題であった。そこで本研究では、CR-39基板上へのイオントラックエッチング、その後のダイヤモンドライクカーボンコートによる微細加工技術により、新しい硬質表面光吸収体を開発した。この新規光吸収層についてスペクトルの反射率を評価したところ、400-1400nmの波長域で2%と低い反射率を示した。機械特性の評価では、エアブローやテープ剥離試験による影響がなく、機械的に硬いことが確認された。

報告書

東日本大地震のJ-PARC中性子源ステーションに対する影響

酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.

JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-039.pdf:10.87MB

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動,被害,復旧状況を調査し、本ステーションの緊急事態に対する安全設計について検証する。大震災発生時、MLFでは、幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀,水素,放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは、遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の圧力低下は、水銀ターゲット台車固定装置などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証できたとともに、幾つかの改善点も見いだされた。

論文

Influence of Great East Japan Earthquake on neutron target station in J-PARC

酒井 健二; 二川 正敏; 高田 弘; 坂元 眞一; 前川 藤夫; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; et al.

Proceedings of 20th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-20) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/03

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動、被害状況を調査する。大震災発生時、MLFでは幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀, 水素, 放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の喪失は、圧空シリンダーを用いた固定装置や空気操作弁などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証した。

論文

Adsorption of Db and its homologues Nb and Ta, and the pseudo-homologue Pa on anion-exchange resin in HF solution

塚田 和明; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦*; 笠松 良崇; 西中 一朗; 市川 進一; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ; et al.

Radiochimica Acta, 97(2), p.83 - 89, 2009/02

 被引用回数:19 パーセンタイル:15.82(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

105番元素ドブニウム(Db)及び周期表上同族の5族元素ニオブ(Nb),タンタル(Ta),擬5族のプロトアクチニウム(Pa)のフッ化水素酸水溶液中における陰イオン交換挙動を観測した。実験にはタンデム加速器施設に設置したオンライン自動迅速イオン交換分離装置を利用し、$$^{248}$$Cm+$$^{19}$$F反応で生成する$$^{262}$$Db(半減期34秒)を対象に13.9Mフッ化水素酸水溶液におけるイオン交換樹脂への分配係数を測定した。上記元素とDbの溶離挙動を比較すると、Dbの分配係数は5族元素Nb及びTaに比べて小さく、その傾向はむしろ擬5族のPaに近いという結果を得た。この結果は超アクチノイド元素であるDbのフッ化物陰イオン錯体が同族元素と異なるという興味深いものである。

論文

Radiation effect on pn-SiC diode as a detector

木下 明将*; 岩見 基弘*; 小林 健一*; 中野 逸夫*; 田中 礼三郎*; 神谷 富裕; 大井 暁彦; 大島 武; 福島 靖孝*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 541(1-2), p.213 - 220, 2005/04

 被引用回数:24 パーセンタイル:13.56(Instruments & Instrumentation)

高エネルギー物理の実験で使用可能な炭化ケイ素(SiC)ダイオードを用いた耐放射線性のアルファ線検出器の開発を目的に、六方晶6H-SiC上に作製したpnダイオードへ$$gamma$$線照射及び電子線照射を行い電荷収集の変化を調べた。pnダイオードは、p型6H-SiCエピタキシャル膜にリンイオン注入(800$$^{circ}$$C)後、熱処理(1650$$^{circ}$$C,3分間、Ar中)することでn$$^{+}$$領域を形成し作製した。$$gamma$$線は$$^{60}$$Co線源により室温で1MR/hのレートにて250Mradまでの照射を行った。電子線照射は2MeVのエネルギーで1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$まで行った。$$^{241}$$Amより放出される4.3MeVアルファ線を用いて電荷収集を測定した。またマイラー膜にてエネルギー減衰させることで1.8MeVアルファ線についても電荷収集測定を行った。その結果、250Mradまでの$$gamma$$線照射,1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$の電子線照射によっても電荷収集効率は低下しないことが明らかとなり、SiCの検出器としての優れた耐放射線性が明らかとなった。また、空乏層内でイオンが停止する1.8MeVアルファ線の場合は電荷収集効率が100%となることが見いだされた。

論文

Fluoride complexation of element 104, rutherfordium

羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦; 西中 一朗; 平田 勝; 矢板 毅; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

Journal of the American Chemical Society, 126(16), p.5219 - 5224, 2004/04

 被引用回数:38 パーセンタイル:26.87(Chemistry, Multidisciplinary)

$$^{248}$$Cm($$^{18}$$O,5n)$$^{261}$$Rf反応で生成する104番元素ラザホージウム(Rf)のフッ化物錯体のイオン交換挙動を単一原子レベルで明らかにした。Rfの陰イオン交換挙動は、周期表同族元素であるジルコニウム(Zr)やハフニウム(Hf)の挙動とは明らかに異なることがわかり、Rfのフッ化物形成に相対論効果が寄与している可能性を指摘した。

論文

Energetic protons from a few-micron metallic foil evaporated by an intense laser pulse

松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.

Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11

 被引用回数:127 パーセンタイル:4.19(Physics, Multidisciplinary)

東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度6$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$でコントラストは10$$^{-5}$$程度,ターゲットは厚さ5$$mu$$mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。

論文

Effect of a laser prepulse on a narrow-cone ejection of MeV electrons from a gas jet irradiated by an ultrashort laser pulse

細貝 知直*; 木下 健一*; Zhidkov, A.*; 中村 啓*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 小瀧 秀行; 神門 正城; 中島 一久; 上坂 充*

Physical Review E, 67(3), p.036407_1 - 036407_8, 2003/03

 被引用回数:73 パーセンタイル:5.67(Physics, Fluids & Plasmas)

12TW,50fsのチタンサファイアレーザーを短焦点でガスジェット中に集光し、電子発生実験を行った。発生する電子は、レーザーのプリパルスの比率及び形に強く依存した。ガスジェットのショックウェーブ先端での、プリパルスでのプラズマ波の破砕が、細い電子のコーン(0.1$$mu$$mm mrad)をつくることを発見した。この電子は、レーザーパルスによって生成されるウェーク場によって数十MeVまで加速され、マックスウェル分布の分布する。単調でないプリパルスの場合、ショックフロントでの流体的な不安定性が大きなスポットを形成する。2次元流体を基礎とした数値解析と2次元粒子シミュレーションが電子加速の根拠を示した。この粒子シミュレーションによって、電子のエネルギーは10~40MeVであり、電子のパルス幅は40fs程度であることが予測できる。

論文

Re-evaluation of the phase relationship between plutonium and zirconium dioxides

芹澤 弘幸; 中島 邦久; 荒井 康夫; 山下 利之; 蔵本 賢一; 木下 肇*; 山中 伸介*; 宇埜 正美*; 黒崎 建*

Progress in Nuclear Energy, 38(3-4), p.237 - 240, 2001/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.78

高温X線回折法によって、ZrO$$_{2}$$-PuO$$_{2}$$系固溶体の高温相を組成領域3.1~11.2mol%PuO$$_{2}$$、温度領域1000~1200$$^{circ}C$$において調べ、同系の状態図を提案した。今回調べた組成範囲では、すべての試料が同様高温挙動を示した。1000$$^{circ}C$$では、単斜晶と立方晶の2相であった。1100$$^{circ}C$$では、これらの2相加えて正方晶が検出された。1200$$^{circ}C$$では、低温相である単斜晶が消失し、再び2相共存状態であることが判明した。さらに詳細な測定を行った結果、低温相の消失温度は組成に依存せず、約1190$$^{circ}C$$であることが明らかにされた。この結果は、ZrO$$_{2}$$-PuO$$_{2}$$系状態図に共折線が存在する可能性を示唆している。共折点の正確な組成については不明であるが、PuO$$_{2}$$含有量にして、3.1mol%以下であることがわかった。

論文

Compact X-ray sources by intense laser interactions with beams and plasmas

小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.166 - 171, 2000/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:33.7

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC、500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線マイクロスコピー応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。

論文

Generation and application of femtosecond X-ray pulse

上坂 充*; 小瀧 秀行; 中島 一久; 原野 英樹*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 神門 正城; 出羽 英紀; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.90 - 98, 2000/11

 被引用回数:35 パーセンタイル:9.19

直線加速器-レーザー同期システムを使った、フェムト秒X線パルスの発生と応用を行った。240フェムト秒17MeV電子パルスと100フェムト秒3TW Ti:Sapphireレーザーパルスとを、3.5psでの同期に成功した。この技術を使い、90°及び180°でのエレクトロン-レーザーでのトムソン散乱により、フェムト秒X線パルスの発生を行った。さらに、単結晶において、原子振動の動画像化のため、時間分解X線回折を行った。ここでは、10ピコ秒の電子ビームを100$$mu$$mの銅のワイヤーに照射して発生したピコ秒のX線を使用した。これにより、銅のK$$alpha$$線のX線回折パターンを得ることができた。

論文

Experimental verification of laser photocathode RF gun as an injector for a laser plasma accelerator

上坂 充*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 菅原 淳*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 小林 鉄也*; Halz, N.*; 中島 一久; 酒井 文雄*; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 28(4), p.1133 - 1142, 2000/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:63.82(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザープラズマ加速の入射器として、フォトカソード高周波電子銃の研究を行った。16MeVの電子ビームエネルギー、6$$pi$$mm.mradのエミッタンス、240フェムト秒のパルス幅、1バンチあたり350ピコクーロンの電荷を得ることができた。フェムト秒の電子パルス波形計測手法としては、フェムト秒ストリークカメラ、コヒーレント遷移放射干渉法、マイケルソン干渉計、遠赤外線ポリクロメーターを使用した。それにより、200フェムト秒以上のパルス幅においてはストリークカメラが最も信頼性が高く、短いパルス幅においてはポリクロメーターが一番よかった。フォトカソード高周波電子銃用のYLFレーザーと電子ビームとの同期においては、3.5ピコ秒を成し遂げた。これらに基づき、より同期のよい、カーレンズモードロックのTi:Sapphireレーザーを導入した。これにより、タイミングジッターは320フェムト秒まで下がった。

論文

フェムト秒電子シングルバンチの生成・計測・利用

上坂 充*; 渡部 貴宏*; 木下 健一*; 菅原 淳*; 原野 英樹*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 中島 一久; 酒井 文雄*; 小瀧 秀行; et al.

日本原子力学会誌, 42(4), p.310 - 324, 2000/04

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

Sバンドレーザーフォトカソード高周波電子銃及びシケイン型磁気パルス圧縮器を、東大工原施ツインライナックシステムに導入し、低エミッタンス(6$$pi$$mm・mrad)、フェムト秒(240-290fs at FWHM)電子シングルバンチ(エネルギー16MeV,エネルギー分散2%,電荷量350pC/バンチ)を生成・測定した。電子パルス波形計測手法としては、非分散光学系フェムト秒ストリークカメラシステム(分解能200fs)、コヒーレント遷移放射干渉法及び遠赤外線ポリクロメーターを使用した。そのほか電子ビームパラメーター、ピコ秒レーザーとの同期精度及び暗電流挙動も詳細に測定しその電子銃の性能を総合的に評価した。さらに、フェムト秒量子ビームポンプ&ポローブ分析を提案し、その先駆けとして、時間分解X線回折を行った。原子の動画像化は継続中であるが、GaAs,KCl,CaF2など単結晶のCuK$$alpha$$1,2の回折線取得に成功した。最後に新規導入したフェムト秒高速量子現象研究設備を紹介する。

論文

Compact X-ray sources by intense laser interactions with beams and plasmas

小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久

Lasers Plasma Generation and Diagnostics (Proceedings of SPIE Vol.3935), p.149 - 155, 2000/01

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC,500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線顕微鏡応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。

論文

Short pulse X-ray generation via backward Thomson scattering on relativistic electron beam

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; 吉井 康司*; et al.

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.565 - 567, 1999/00

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、lnC,500fsの電子ビームの発生に成功した。サブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させた。レーザーと電子ビームの衝突のタイミングや、衝突点でのレーザーのポジションを変化させ電子ビームをレーザーでスキャンし、X線シグナルの測定を行い、後方トムソン散乱によるX線であることを確認した。

論文

Experiments of high energy gain laser wakefield acceleration

出羽 英紀*; H.Ahn*; 原野 英樹*; 神門 正成*; 木下 健一*; 近藤 修司; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 中西 弘*; 小方 厚*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 410(3), p.357 - 363, 1998/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.7

17MeV電子線形加速器と2TW、90fsレーザーパルスを同期させ、プラズマ中でレーザー航跡場加速実験を行い、100MeVを越える加速電子を観測した。レーザーのスポットサイズの測定を行いレーザーのチャネリングを確認した。周波数領域干渉計によってプラズマの電子密度揺動を測定し、加速実験の結果と矛盾しない結果を得た。

論文

A Short pulse X-ray generation via laser thomson scattering on relativistic electron beams

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; H.Ahn*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.449 - 451, 1997/00

短パルスのX線は、物理、化学、医療等、様々な分野への応用が考えられている。このトムソン散乱は、短パルスのX線の発生方法の1つである。90°トムソン散乱の場合、発生するX線のパルスは、電子ビームのサイズに依存し、電子ビームのサイズが小さいほど、短パルスのX線が発生する。2TWのT$$^{3}$$レーザーと17MeVの電子ビームを用いて、トムソン散乱によるX線の発生の実験を行った。X線のディテクタとして、シンチレータとX線ストリークカメラを用いた。シンチレータによるX線のシグナルは、ただ1つのタイミングにおいてのみあらわれた。次に、X線ストリークカメラによっての測定を試みた。しかし、X線をフォーカスしていなかったため、X線ストリークカメラに入るフォトン数が少なく、測定することができなかった。今後、パルス圧縮した電子ビームとレーザーとを正面衝突させることによるX線発生を計画している。これには、(1)タイミングジッターによる影響を減少させられる、(2)発生するX線のエネルギーが電子ビームとレーザーのエネルギーによって決定される、(3)X線のパルス幅が電子ビームのパルス幅によって決定されるという利点がある。

論文

Development of high duty operation RF photoinjector

酒井 文雄*; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 近藤 修司; 出羽 英紀*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 木下 健一*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.473 - 475, 1997/00

コンパクトな加速器としてレーザ加速器が注目されており、原研、KEK、東大の共同研究において、加速実験が行われている。効率的な電子加速を行うためには、単パルス、低エミッタンスの電子源が必要であり、低エミッタンスの電子源としてRFフォトカソードガンを導入した。本ガンはBNL/KEK/SHIの共同研究により開発した物で、50Hzの高繰り返しを目的に開発された物である。今回は、予備実験として、繰り返し10HzにてRFフォトカソードガンの特性を取得した。実験の結果、電荷1nC、パルス幅5ns、エミッタンス2$$pi$$mm・mrad(水平方向)が得られており、ほぼ仕様を満足するものであった。

口頭

新クロスオーバ研究「照射・高線量領域の材料挙動制御のための新しいエンジニアリング」,4; 加速器を用いた模擬実験技術の開発

左高 正雄; 石川 法人; 知見 康弘; 大久保 成彰; 園田 健*; 松村 晶*; 安田 和弘*; 安永 和史*; 椎山 謙一*; 阿部 弘亮*; et al.

no journal, , 

文部科学省受託研究である新クロスオーバ研究「照射・高線量領域の材料挙動制御のための新しいエンジニアリング」の進捗状況と今後の計画に関するシリーズ発表の一つとしての「加速器を用いた模擬実験技術の開発」についての発表を行う。軽水炉燃料の高燃焼度化に伴い発生するリム組織形成機構についての基礎的理解を得るため、原子力科学研究所タンデム加速器を用いて、原子炉内での核分裂による照射環境を模擬する技術・装置を開発しているが、その研究の進捗状況と今後の研究について報告する。

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