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報告書

シビアアクシデント後の再臨界評価手法の高度化に関する研究(共同研究)

久語 輝彦; 石川 眞; 長家 康展; 横山 賢治; 深谷 裕司; 丸山 博見*; 石井 佳彦*; 藤村 幸治*; 近藤 貴夫*; 湊 博一*; et al.

JAEA-Research 2013-046, 53 Pages, 2014/03

JAEA-Research-2013-046.pdf:4.42MB

本報告書は、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故の収束に貢献することを目的として、日本原子力研究開発機構と日立GEニュークリア・エナジーが、2011-2012年度の2年間にわたって共同で実施した研究の成果をまとめたものである。本研究ではまず、現状の福島第一原子力発電所において再臨界に到るシナリオを検討した。引き続いて、そのシナリオに応じた投入反応度及び反応度フィードバックメカニズムをモデル化して、シビアアクシデント後の原子力発電所における再臨界事象を評価できる手法を開発し、汎用炉心解析システムMARBLE上で稼働する臨界事故シミュレーションツールPORCASとして整備した。さらに、このPORCASを用いて、福島第一原子力発電所における代表的な再臨界シナリオの挙動解析を行い、この結果を用いて被ばく線量を評価することにより、公衆への影響の程度を概算した。

論文

AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB028_1 - SB028_6, 2011/05

 被引用回数:52 パーセンタイル:9.4(Physics, Multidisciplinary)

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器であり、結合型水素モデレーターと新開発の高速ディスクチョッパーの組合せで、高分解能,高強度を両立させる最新鋭の中性子分光器である。今回の発表では、これまでの機器調整とユーザー利用の成果を踏まえ、アマテラスの現状と性能、そして、得られた成果の例を示す。

論文

Anion-exchange behavior of Rf in HCl and HNO$$_{3}$$ solutions

羽場 宏光; 塚田 和明; 浅井 雅人; 後藤 真一*; 豊嶋 厚史; 西中 一朗; 秋山 和彦; 平田 勝; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 3(1), p.143 - 146, 2002/06

われわれの研究グループでは、超アクチノイド元素である104番元素ラザホージウム(Rf)の溶液化学実験を進めている。まず、Rfの同族元素Zr並びにHfに加え擬4族元素Thの放射性トレーサーを製造し、バッチ法により1.1-13.1M HNO$$_{3}$$並びに1.0-11.5M HCl系における陰イオン交換分配係数を系統的に測定した。また、Rfの単一原子の化学実験を行うために、繰り返し実験が可能な迅速イオン交換分離装置(AIDA)を開発した。原研タンデム加速器を用いて、$$^{nat}$$Ge($$^{18}$$O,xn),$$^{nat}$$Gd($$^{18}$$O,xn)並びに$$^{248}$$Cm($$^{18}$$O,5n)反応によってそれぞれ $$^{85}$$Zr,$$^{169}$$Hf並びに$$^{261}$$Rfを製造し、4.0-11.5M HCl並びに8.0M HNO$$_{3}$$系における陰イオン交換実験を行った。塩酸系では、7.0-11.5Mの範囲でRfの分配係数は塩酸濃度の増加とともに急激に増加し、陰イオン塩化物錯体([Rf(OH)Cl$$_{5}$$]$$^{2-}$$,[RfCl$$_{6}$$]$$^{2-}$$)の形成を示唆した。また、樹脂への吸着性の強さは、Rf$$>$$Zr$$>$$Hfの順であることがわかった。一方、8.0M HNO$$_{3}$$系では、Rfは同族元素ZrとHfと同様に陰イオン交換樹脂に対して低い吸着性を示し、ThやPuと全く異なることがわかった。

論文

Highly efficient second-harmonic generation in novel four-pass quadrature frequency conversion

桐山 博光; 松岡 伸一; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.236 - 238, 2001/01

 パーセンタイル:100

極短パルス超高ピーク出力チタンサファイアレーザーや波長可変レーザーの励起、高次高調波発生に不可欠となる高効率波長変換器の開発を行っている。低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、逆変換を最小化できるように2つの非線形光学結晶の光軸を垂直に配置し、偏光の回転を利用して入射レーザー光が4回通過できる4パス構成矩象波長変換方式を新たに考案した。本実験では入射レーザー光に1064-nm Nd:YAGレーザー光を用い、非線形光学結晶にタイプII位相整合のKTP結晶を用いた。1064-nm基本波入射光強度に対する532-nm第二高調波変換効率特性を実測した。比較のために入射レーザー光を1つの結晶に対して1回通過させた典型的な従来法を用いた変換効率も実測した。本波長変換方式を用いることにより、従来法よりも変換効率が向上し、この方式の有効性が示される結果となった。76MW/cm$$^{2}$$の低い入射レーザー光強度に対して80%の高い変換効率を得た。システムの詳しい動作、変換効率特性については講演で報告する予定である。

論文

High-efficiency second-harmonic generation in four pass-quadrature frequency conversion scheme

桐山 博光; 松岡 伸一; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Optics Communications, 174(5-6), p.499 - 502, 2000/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:71

極短パルス・超高ピーク出力チタンサファイアレーザーの励起効率の向上を目的として高効率波長変換器の開発を行った。開発した波長変換器は低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、光軸を垂直に配置した2つの非線形光学結晶中を偏光の回転を利用して入射レーザー光が4回通過できる新たに考案した4パス構成矩像波長変換方式を採用している。入射レーザー光に1064-nmNd:YAGレーザー光(繰り返し率: 10Hz)を用い、非線形光学結晶にタイプII位相整合のKTP結晶を用いて実験を行った。本波長変換方式を用いることにより、従来法よりも変換効率が向上し、この方式の有効性が示される結果となった。76MW/cm$$^{2}$$の入射レーザー光強度に対して80%の高い変換効率を得た。パルスあたりのエネルギー607mJの入射レーザー光に対して486mJの第二高調波光出力が得られた。

論文

High efficiency second-harmonic generation in four-pass quarature frequency conversion scheme

桐山 博光; 松岡 伸一; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Inertial Fusion Sciences and Applications 99, p.721 - 724, 2000/01

極短パルス超高ピーク出力チタンサファイアレーザーや波長可変レーザーの励起効率、高次高調波発生に不可欠となる高効率波長変換器の開発を行っている。低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、逆変換を最小化できるように2つの非線形光学結晶の光軸を垂直に配置し、偏光の回転を利用して入射レーザー光が4回通過できる4パス構成矩象波長変換方式を新たに考案した。入射レーザー光に1064-nmNd:YAGレーザー光を用い、非線形光学結晶にタイプII位相整合のKTP結晶を用いて、1064-nm基本波入射光強度に対する532-nm第二高調波変換効率を取得した。比較のために入射レーザー光を1つの結晶に対して1回通過させた典型的な従来法を用いた変換効率も取得した。本波長変換方式を用いることにより、従来法よりも変換効率が向上しこの方式の有効性が示される結果となった。76MW/cm$$^{2}$$の低い入射レーザー光強度に対して80%の高い変換効率を得た。

論文

High-efficiency second-harmonic generation in four pass guadrature frequency conversion scheme

桐山 博光; 松岡 伸一; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Solid State Lasers IX (Proceedings of SPIE Vol.3929), p.326 - 329, 2000/01

波長可変レーザーの励起効率や高次高調波発生効率の向上を目的とした高効率波長変換器の開発を行っている。本波長変換器は低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、光軸を垂直に配置した2つの非線形光学結晶中を偏光の回転を利用して入射レーザー光が4回通過できる新たに考案した4パス構成矩象波長変換方式を採用している。本実験では、入射レーザー光に1064-nmNd:YAGレーザーを用い、非線形光学結晶にタイプII位相整合のKTP結晶を用いた。1064-nm基本波入射光強度に対する532-nm第二高調波変換効率を取得した。比較のために入射レーザー光を1つの結晶に対して1回通過させた典型的な従来法を用いた変換効率も取得した。本波長変換方式を用いることにより、この結果従来法よりも変換効率が向上し、この方式の有効性が示される結果となった。76MW/cm$$^{2}$$の低い入射レーザー光強度に対して80%の高い変換効率を得た。

論文

Highly efficient second harmonic generation by using four pass quadrature frequency conversion

桐山 博光; 松岡 伸一; 丸山 庸一郎; 的場 徹; 有澤 孝

Advanced High-power Lasers (Proceedings of SPIE Vol.3889), p.638 - 643, 2000/00

極短パルス超高ピーク出力チタンサファイアレーザーや波長可変レーザーの励起、高次高調波発生に不可欠となる高効率波長変換器の開発を行っている。低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、逆変換を最小化できるように2つの非線形光学結晶の光軸を垂直に配置し、偏光の回転を利用して入射レーザー光が4回通過できる4パス構成矩象波長変換方式を新たに考案した。本実験では入射レーザー光に1064-nm Nd:YAGレーザー光を用い、非線形光学結晶にタイプII位相整合のKTP結晶を用いた。1064-nm基本波入射光強度に対する532-nm第二高調波変換効率特性を実測した。比較のために入射レーザー光を1つの結晶に対して1回通過させた典型的な従来法を用いた変換効率も実測した。本波長変換方式を用いることにより、従来法よりも変換効率が向上し、この方式の有効性が示される結果となった。76MW/cm$$^{2}$$の低い入射レーザー光強度に対して80%の高い変換効率を得た。

口頭

4SEASONS; A High-intensity chopper spectrometer for inelastic neutron scattering at J-PARC/MLF

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 柴田 薫; 鈴谷 賢太郎; et al.

no journal, , 

4SEASONSはJ-PARC/MLFのパルス中性子源におけるチョッパー分光器の一つである。中程度の分解能($$Delta E/E_i sim 6$$% at $$E=0$$)ながら300meVまでのエネルギー領域で非常に高い検出効率を実現し、高温超伝導体及びその関連物質における新奇なスピン・格子ダイナミクスによって生じる弱い非弾性散乱データを効率的に検出することを目的としている。そのために本分光器は高$$Q_c$$ ($$m=3$$-4)スーパーミラーによる楕円型収束ガイド管を備え、長尺(2.5m)$$^3$$He位置敏感型検出器を真空散乱槽の内部に円筒状に配列するなどの工夫をこらしている。さらに、専用Fermiチョッパー(MAGICチョッパー)による多エネルギー同時測定や$$^3$$Heスピンフィルターを利用した偏極解析にも対応する。4SEASONSの建設は現在進行中であり、2008年12月に利用開始となる予定である。本発表では4SEASONSの設計及び建設の現状について報告する。

口頭

チョッパー分光器「四季」の現状

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

「四季」はJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。今年度後半からの供用開始に向けて現在建設が急ピッチで進められ、9月には一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況を9月のビーム実験の結果も交えながら報告する。

口頭

チョッパー型中性子非弾性散乱装置「四季」

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。その性能達成のために、本装置は楕円集光型中性子導管や、長尺(2.5m)位置敏感型検出器等の高性能機器を備え、さらに新型フェルミチョッパーによる複数エネルギー同時測定や$$^3$$Heスピンフィルターによるスピン偏極解析といったオプションも予定している。今年度からの供用装置の一つとして現在建設及び試験調整が急ピッチで進められ、昨年9月から一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況をビーム実験の結果も交えながら報告する。

口頭

動き出したJ-PARCチョッパー分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

Fermiチョッパー型非弾性散乱装置「四季」は、楕円収束型ガイド管,大面積検出器,多重$$E_i$$同時測定法等の先進的な仕様を備え、数百meV以下の領域において従来の同種の装置に比べて測定効率の大幅な向上を目指した装置である。昨年9月に最初の中性子ビームを受け入れて以来装置調整を続けていたが、今年6月に最初の非弾性散乱測定に成功した。まだ一部整備中の機器を残すものの、すでに多重$$E_i$$同時測定の実証に成功するなど、順調な滑り出しを見せている。本発表では装置の基本性能,整備状況などをコミッショニングの結果を交えながら紹介する。

口頭

チョッパー型中性子分光器「四季」の現状

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設されたフェルミチョッパー型中性子分光器である。中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は2008年9月より中性子ビームを使った機器調整を進めていたが、2009年6月よりいよいよ非弾性散乱測定を開始した。そこでは早くも非弾性散乱の新手法の実証実験に成功するなど装置性能の高さを予感させる結果が得られている。最近はさらに装置整備を進めるとともに、高温超伝導酸化物等を対象とした本格実験も開始した。本発表では装置の現状について整備状況及び最近の実験データを交えて報告する。

口頭

Starting-up of the chopper spectrometer 4SEASONS in J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

4SEASONS is a Fermi chopper spectrometer for the spallation neutron source in MLF, J-PARC. It is intended to provide high counting rate up to $$sim$$300 meV neutron energy with medium resolution ($$Delta E/E_i sim 6$$% at $$E=0$$) to efficiently collect weak inelastic signals from novel spin and lattice dynamics especially in high-$$T_c$$ superconductors and related materials. For this purpose, the spectrometer is equipped with advanced instrumental design such as an elliptic-shaped converging neutron guide, long (2.5 m) position sensitive detectors, and a Fermi chopper feasible for multi-incidnent-energy ($$E_i$$) measurement. The spectrometer accepted the first neutron beam on September 2008, and its first inelastic scattering data was produced on June 2009. Furthermore, the spectrometer successfully demonstrated the usefulness of the multi-$$E_i$$ measurement. In this paper, we show the design and current status of 4SEASONS, and some experimental results.

口頭

J-PARCフェルミチョッパー型中性子分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

「四季」は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設されたフェルミチョッパー型中性子分光器である。中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は今年の1月にT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心に高温超伝導物質やその関連物質等を対象にさまざまな実験を進めている。また、その中で3次元系の測定への対応、新たなバックグラウンドの問題など、さらに装置の整備・高度化が必要な点も判明してきた。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状,問題点,改修予定等について報告する。

口頭

フェルミチョッパー中性子分光器「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

J-PARC・MLFのBL01ビームラインに建設されたフェルミチョッパー中性子分光器「四季」は中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は2010年の1月にT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心に高温超伝導物質やその関連物質等を対象にさまざまな実験を進めている。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状,測定データの例,問題点,改修予定等について報告する。

口頭

フェルミチョッパー中性子非弾性散乱装置「四季」

梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 中島 健次; 高橋 伸明; 河村 聖子; 丸山 龍治; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

J-PARC・MLFのBL01ビームラインに建設されたフェルミチョッパー中性子分光器「四季」は中性子非弾性散乱測定によって高温超伝導体等に見られる新奇な磁気励起・フォノンを効率よく調べることを目的としており、国内外の他の同種の装置に比べて熱中性子領域においてより高い測定強度・測定効率を達成することを目指している。本装置は長らくT0チョッパーのトラブルに見舞われ高エネルギー領域での実験が困難な状況に置かれたものの、低エネルギー領域を中心にさまざまな実験を進めてきた。また、最近になってT0チョッパーが設置されたことにより高エネルギー領域のバックグラウンドが改善され、今後は高エネルギー領域での実験も期待される。さらにソフトウェアの発展と相俟って従来チョッパー分光器では苦手とされてきた三次元系の測定も可能となってきた。本発表では最近の実験データを交えながら、装置の現状、測定データの例、問題点、改修予定等について報告する。

口頭

Progress and prospects of coherent X-ray research using high power lasers in JAEA

河内 哲哉; 錦野 将元; 佐々木 明; 石野 雅彦; 長谷川 登; 今園 孝志; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Magnitskiy, S.*; 圓山 桃子; et al.

no journal, , 

短パルスX線源は、科学技術において必要不可欠な計測ツールであり、新材料開発や新薬創成などその用途は多岐にわたる。光源開発も重要な研究対象であり、コヒーレントX線については、レーザー駆動のものと加速器ベースのものが精力的に研究されている。特に、我々は小型・超短パルス性という特徴に注目し、レーザー駆動X線源の開発を進めており、本講演では、コヒーレントX線科学に係る最近の研究成果と将来計画について報告する。光源開発においては、軟X線レーザーのプラズマ中での屈折によるX線の蜃気楼の観測と相対論的プラズマからの高次高調波発生について、また、利用研究では、軟X線レーザープローブによるレーザーアブレーション時の表面ダイナミクスの観測例を紹介する。最後に、2012年度我々は政府からの予算を受け、keV領域のコヒーレントX線発生と高エネルギーイオンビームの発生を目的とした超高強度レーザーJ-KARENのPW級への高度化を開始した。このJ-KAREN-Pと別途開発する高平均出力レーザーにより、今後我々は更なる短波長レーザーの可能性の追求と高平均出力コヒーレントX線による利用研究の開拓を目指す予定である。

口頭

Source development and novel applications of coherent X-rays and energetic particle beams using high peak power lasers in Japan Atomic Energy Agency

河内 哲哉; 錦野 将元; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; 石野 雅彦; 長谷川 登; Magnitskiy, S.*; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 西内 満美子; et al.

no journal, , 

レーザー駆動粒子線源および輻射線源は、超短パルス性、高輝度性、そして装置の小型化が可能、といったユニークかつ魅力的な特徴を持っている。近年のペタワットレベルに達するほどの高強度レーザー技術の進展により、我々はこれらの粒子線源や輻射線源を更に高いエネルギー領域で発生させることが可能になってきており、今まさにこれら放射線源の発生メカニズムの詳細な解明や利用研究を推進する時期にきている。本講演では、まず、日本における主だった高強度レーザー施設の研究活動を紹介した後に、原子力機構における高強度レーザー開発とそれによる応用研究について、特に日露の協力をベースに実施している最近の研究成果について発表する。

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