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論文

Characterization of the PTW 34031 ionization chamber (PMI) at RCNP with high energy neutrons ranging from 100 - 392 MeV

Theis, C.*; Carbonez, P.*; Feldbaumer, E.*; Forkel-Wirth, D.*; Jaegerhofer, L.*; Pangallo, M.*; Perrin, D.*; Urscheler, C.*; Roesler, S.*; Vincke, H.*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08018_1 - 08018_5, 2017/09

 パーセンタイル:100

欧州原子核研究機構(CERN)の放射線モニタとして、中性子、陽子、$$gamma$$線等の様々な放射線に対して有感な空気入り電離箱PTW-34031(PMI)が使用されている。PMIの各放射線に対する応答関数の計算では、CERNが開発を支援している放射線輸送計算コードFLUKAが用いられている。本研究では、このうち高エネルギー中性子に対するPMIの応答関数の精度検証のため、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の$$^{7}$$Li(p,n)反応を利用した準単色中性子照射場において、100-392MeVの準単色中性子に対するPMIの応答関数を測定した。その結果、200MeV以下の準単色中性子照射において、中性子エネルギースペクトルの測定値を線源としたFLUKAによる応答関数の計算値と実験値はよく一致しすることがわかった。一方、250及び392MeVの場合、中性子場に$$^{7}$$Li(p,n)反応から生成する$$pi$$$$^{0}$$の崩壊に伴う$$gamma$$線が混在するため、中性子のみを線源とした計算値は実験値を過小評価することがわかった。

論文

Shielding experiments of concrete and iron for the 244 MeV and 387 MeV quasi-mono energetic neutrons using a Bonner sphere spectrometer (at RCNP, Osaka Univ.)

松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 八島 浩*; 嶋 達志*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08016_1 - 08016_3, 2017/09

 パーセンタイル:100

200MeV以上の準単色中性子に対するコンクリート及び鉄遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルをボナー球スペクトルメータ(BSS)を用いて測定した。246及び389MeVの陽子-$$^{7}$$Li反応を用いて準単色中性子を生成し、コンクリート及び鉄遮蔽体の厚さを、それぞれ25-300cm及び10-100cmとした。100-387MeVのエネルギーを持つ準単色中性子を用いて実測したBSSの応答関数とアンフォールディングコードMAXEDを用いて、遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルを導出した。その際、放射線輸送計算コードMCNPXを用いてBSSと遮蔽体の間の中性子多重散乱の効果を評価し、中性子エネルギースペクトルの補正を行った。その結果、エネルギースペクトルの実験値からコンクリート及び鉄遮蔽体の厚さに対する線量当量の変化を得ることができた。また、244MeVの中性子をコンクリートへ入射した場合、50cm以下の厚さにおいて線量当量に対する中性子多重散乱の影響が大きいことがわかった。

論文

Applicability of the two-angle differential method to response measurement of neutron-sensitive devices at the RCNP high-energy neutron facility

増田 明彦*; 松本 哲郎*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 西山 潤*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 849, p.94 - 101, 2017/03

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

大阪大学核物理研究センターRCNPの陽子-リチウム核反応を用いた高エネルギー準単色中性子場は、放射線測定器の特性試験や校正などに利用されている。この中性子場のエネルギースペクトルは、0度方向に放出される中性子によるピーク部とそれ以外の角度に放出される連続部からなる。このうち、各試験で対象とするエネルギーはピーク部であるが、われわれは、これまでに0度と他角度方向に設置した検出器応答から、連続部の寄与を差し引く二角度差分法を開発してきた。本研究では、高密度ポリエチレン(HDPE)減速材付属のボナー球検出器に対する本手法の適用性を、96-387MeVの準単色中性子を用いて調査した。その結果、様々な大きさのHDPEに対して本手法は適応可能であることを検証できた。一方で、小型のHDPEは、中性子場のコリメータ,壁等による低エネルギー散乱中性子に感度を有するため、二角度差分法の他に、検出器の設置角度毎に低エネルギー散乱中性子に対する検出器応答の補正が必要である等、本中性子場を利用するユーザーに対する有益な指針を示すことができた。

論文

Nitric oxide-mediated bystander signal transduction induced by heavy-ion microbeam irradiation

冨田 雅典*; 松本 英樹*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 大塚 健介*; 前田 宗利*; 小林 泰彦

Life Sciences in Space Research, 6, p.36 - 43, 2015/07

放射線誘発バイスタンダー効果は、放射線で直接照射された細胞から放出された細胞間シグナルが、周辺の非照射細胞に放射線応答を誘導する現象である。とりわけ、低フルエンス重イオンが誘導するバイスタンダー効果は、宇宙環境における宇宙飛行士の放射線リスクに直結する重要な問題である。そこで、原子力機構・高崎量子応用研究所のマイクロビーム細胞照射装置を用いた重イオン照射でバイスタンダー効果を誘導し、そのシグナル経路の解析を行った。研究の結果、COX-2遺伝子が含まれる、AktおよびNF-$$kappa$$B依存シグナル伝達経路が、一酸化窒素ラジカルが関与する重イオン誘発バイスタンダー応答の誘導に重要であることが示された。加えて、COX-2タンパク質が重イオン誘発バイスタンダー応答におけるバイスタンダー細胞の分子マーカーとして利用できる可能性も示した。

論文

バイスタンダー効果を介した放射線適応応答誘導の機構

松本 英樹*; 冨田 雅典*; 大塚 健介*; 畑下 昌範*; 前田 宗利*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 池田 裕子; et al.

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 76, 2015/03

低線量/低線量率放射線に対して生物が示す特異的な応答様式には、放射線適応応答、放射線誘発バイスタンダー応答、放射線超高感受性、遺伝的不安定性等がある。我々は、原子力機構において開発された細胞局部照射装置(HZ1)および深度制御種子照射装置(HY1)を用いて、放射線誘発バイスタンダー応答による放射線適応応答の誘導機構の解析を実施した。中央にスポットしたコロニーの細胞に520MeV $$^{40}$$Ar$$^{14+}$$をマイクロビーム照射し、4-6時間培養後に同$$^{40}$$Ar$$^{14+}$$をブロードビーム照射した結果、放射線適応応答の誘導が認められ、この誘導はNO特異的な捕捉剤であるcarboxy-PTIOの添加でほぼ完全に抑制された。このマイクロビーム照射による放射線適応応答の誘導が起きた細胞で、${it iNos}$遺伝子の発現が特異的に発現誘導されていることが見いだされ、放射線適応応答の誘導にNOを介したバイスタンダー効果の誘導が関与していることが強く示唆された。

論文

Analysis of bystander response in 3D cultured tissue induced by heavy-ion microbeam irradiation

冨田 雅典*; 松本 英樹*; 大塚 健介*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 77, 2015/03

低粒子数の重イオン線による生物影響を解明する上で、DNA初期損傷量に依存しない「非標的効果」が注目されている。特に、放射線に直接曝露された細胞の近傍に存在する全く放射線に曝露されていない細胞において観察される「放射線誘発バイスタンダー応答」は、最も特徴的な非標的効果であり、その解明は放射線生物学のみならず、粒子線がん治療、宇宙放射線の生体影響評価においても重要である。本研究は、これまでの2次元での培養細胞を用いた研究から、組織レベルでの生体応答研究への展開を図るため、分化誘導させたヒト3次元培養皮膚モデルを用い、原子力機構の細胞局部照射装置を利用し、放射線誘発バイスタンダー応答によって生じるシグナル伝達経路の変化を明らかにすることを目的とした。2015年度は、ヒト3次元培養皮膚モデルへの重イオンマイクロビーム照射条件の検討を行い、照射した試料のMTT法による生細胞率測定を実施し、試料全体を重イオンビームで照射したものと比較した。その結果、全体照射した試料では生存率の低下が認められた一方、本条件でマイクロビーム照射した試料では生存率の低下が認められなかった。

論文

Measurement of neutron energy spectra behind shields for quasi-monoenergetic neutrons generated by 246-MeV and 389-MeV protons using a Bonner sphere spectrometer

松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 原野 英樹*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 中根 佳弘; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.332 - 336, 2014/04

高エネルギー加速器施設における合理的な遮へい設計のためには、広い中性子エネルギー領域に渡った遮へい体透過後の中性子スペクトルに関する知見が必要がある。本研究では、減速型中性子検出器であるボナー球スペクトロメータ(BSS)を用いて、コンクリート及び鉄遮へい体を透過した中性子のエネルギースペクトルを数100MeVから熱領域まで測定した。測定では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した246MeV及び389MeV準単色中性子ビームを、厚さ10cmから100cmの鉄、及び25cmから300cmのコンクリートに入射し、その後方で中性子を検出した。本研究で使用したBSSは、熱中性子に感度がある$$^{3}$$He比例計数菅及び直径3から9.5インチのポリエチレン減速材に加え、高エネルギー中性子にも感度を持たせるため鉛と銅からなる減速層を追加している。中性子エネルギーは、アンフォールディング法に基づくMAXEDコードにより導出した。アンフォールディングの際の初期スペクトルには、有機シンチレータで測定したデータを採用した。これにより、核破砕反応による高エネルギー中性子成分から熱平衡ピークまでを含む幅広い中性子スペクトルを決定することができた。

論文

Revisit to terahertz wave emission with motions of Josephson vortices

松本 秀樹*; 小山 富男*; 町田 昌彦; 太田 幸宏*; 山田 進

Physica C, 491, p.40 - 43, 2013/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.58(Physics, Applied)

高温超伝導体は、超伝導という優れた機能を有する材料であるが、結晶構造が持つ大きな異方性によりテラヘルツ波の発振源としての性質を持つことが実験的に示されている。本研究では、その発振が磁場下かでさらに増幅されうるか、あるいは、減ぜられるかについて数値シミュレーションの結果を報告し、発振と磁場との関係を明らかにする。なお、超伝導体からTHz発振という現象自体が極めてユニークである一方、理論的には極めてエネルギー密度の高い電磁波を発振できるとの予測があり、原子力分野をはじめとして、さまざまな応用が期待できる。

論文

Numerical study for electromagnetic wave emission from intrinsic Josephson junction stacks with a dielectric cover

小山 富男*; 松本 秀樹*; 太田 幸宏*; 町田 昌彦

Physica C, 491, p.20 - 23, 2013/08

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

超伝導は極めて有用な機能材料であり、デバイスとしての応用についても盛んに研究が行われている。本研究では、銅酸化物高温超伝導体の結晶構造の層状性を利用したテラヘルツ電磁波発振デバイスを取り上げ、発振強度の誘電体カバーによる増幅についてのシミュレーション結果を報告する。シミュレーションにより得られた成果は、誘電体カバーを取り付けると、高温超伝導体内部の発振と接続し、共振可能となるため発振強度が増幅されるというアイデアのシミュレーションによるデモンストレーションであり、カバーなしの場合より遥かに高強度の発振が得られる。

論文

Electromagnetic wave emission from intrinsic Josephson junction stacks; A Review of theory and simulation

町田 昌彦; 太田 幸宏*; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Journal of Physics; Conference Series, 393, p.012013_1 - 012013_8, 2012/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:47.35

高温超伝導体の産業応用としてジョセフソン接合を利用したテラヘルツ帯の電磁波レーザー発振が提案されている。本発表では、このテラヘルツの電磁波発振についてこれまでの理論的研究や数値的研究をレビューし、今後の動向について講演を行う。講演では、まず、テラヘルツ帯の電磁波がさまざまな科学技術分野で必要とされておりその発振源の開発がいかに重要であるかについて議論し、高温超伝導体を利用したテラヘルツ発振研究の歴史(特に理論や数値シミュレーション研究)をレビューし、何が判明した一方、何が課題として残されているかを明らかにする。その課題提起を受け、講演者らの研究開発の取り組みを手短に紹介し、今後の理論そして分野全体の動向についてコメントする。

論文

Response measurement of a Bonner sphere spectrometer for high-energy neutrons

増田 明彦*; 松本 哲郎*; 原野 英樹*; 西山 潤*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 中村 尚司*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 59(1), p.161 - 166, 2012/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:22.82(Engineering, Electrical & Electronic)

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、$$^{7}$$Li(p,n)反応によって得られる245MeV及び388MeVの準単色中性子を用いて、ボナー球スペクトロメータの高エネルギー中性子に対する応答測定を行った。使用したボナー球スペクトロメータは、ポリエチレン,鉛,銅の6種類の減速材の組合せと球形$$^{3}$$He比例計数管で構成されている。高エネルギー中性子に対する応答は、準単色場の低エネルギー成分の影響を差し引いて求められる。その解析手法と解析結果、モンテカルロシミュレーション計算コードによる応答関数の検証について発表する。

論文

Establishment of neutron fluence monitoring techniques for quasi-monoenergetic neutron calibration fields of high energy at TIARA

志風 義明; 谷村 嘉彦; 三枝 純; 堤 正博; 内田 芳昭*; 吉澤 道夫; 原野 英樹*; 松本 哲郎*; 水橋 清

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 158, 2011/01

20MeV以上の中性子に対する中性子校正場は、国内で未整備である。そこで、原子力機構・高崎量子応用研究所TIARAの数十MeV領域の高エネルギー準単色中性子照射場を利用して、校正場の開発を行った。この校正場の中性子フルエンスを直接モニタするために、透過型フルエンスモニタを開発した。整備予定の3エネルギー点でモニタの特性評価を行い、透過型モニタの計数率と照射中性子強度との相関が良好であることを確認できた。また、各測定ごとのモニタ計数値、及び、ビームタイム中のビーム強度の変動を表示・記録できる計測システムを整備し、運用を開始した。また、絶対測定データをもとに基準検出器の値付けを行い、実験ごとにフルエンスモニタに値を移す手順を取り決めた。これらにより中性子フルエンスのモニタ技術を確立し、高エネルギー中性子校正場を確立した。

論文

Collective modes and Josephson vortices in a heterotic Josephson junction between single- and two-gap superconductors

太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S882 - S883, 2010/12

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

1ギャップ及び2ギャップ超伝導体間で構成されたヘテロ型ジョセフソン接合の理論を構築する。本研究により、集団励起モードに関して同相運動に対応するジョセフソン・プラズマモードの存在、及び逆相運動に対応するジョセフソン・レゲットモードの存在が明らかになる。特に、$$pm s$$波対称性により、ジョセフソン・プラズマモードの振動数は劇的に低下する。さらに、ジョセフソン渦解を数値的に求め、$$pm s$$波対称性に起因して、その磁場分布が異常に拡大することを示す。

論文

Theory and simulation of electromagnetic wave emission from intrinsic Josephson junctions

町田 昌彦; 太田 幸宏; 佐々 成正; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Journal of Physics; Conference Series, 248, p.012037_1 - 012037_8, 2010/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:6.48

本発表では、異方性の高い高温超伝導体単結晶から発振されるテラヘルツ波発振についての理論的研究成果を発表する。発表では、まず、研究の背景、特に、実験から最近の理論的発展までの概略をレビューし、テラヘルツ波光源の重要性についても言及する。その後、当該研究グループでの理論及び数値シミュレーションによる成果を示し、最後にシミュレーションによる3次元アニメーション結果を報告する。

論文

Anomalous Josephson vortex solutions in Josephson junctions with multiple tunneling channels

太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physica C, 470(20), p.1137 - 1140, 2010/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.63(Physics, Applied)

複数のトンネル径路を有するジョセフソン接合の理論を構築する。本論文では、以下の2ケースを扱う。すなわち、超伝導(2ギャップ)-絶縁体-超伝導(1ギャップ)ヘテロ型ジョセフソン接合、及び2個の2ギャップ超伝導体からなる粒間ジョセフソン接合である。われわれは$$pm$$s波対称性によりジョセフソン渦の磁場分布が符号反転なしのs波対称性の場合に比べて異常に拡大することを示す。さまざまな異常ジョセフソン渦解を求め、その拡大率に関する評価方法を提案する。

論文

Ambegaokar-Baratoff relations for Josephson critical current in heterojunctions with multigap superconductors

太田 幸宏; 中井 宣之; 中村 博樹; 町田 昌彦; 猪谷 大介*; 大橋 洋士*; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physical Review B, 81(21), p.214511_1 - 214511_6, 2010/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:26.45(Materials Science, Multidisciplinary)

多重トンネル径路を有するSISジョセフソン接合に適用できるようAmbegaokar-Baratoff関係式を拡張した。この結果を鉄系超伝導体(5バンド超伝導体)と通常のBCS超伝導体(1バンド超伝導体)からなるヘテロジョセフソン接合に適用することで、$$I_{rm c}R_{rm n}$$が理論的な上限値に評価される。われわれは、こうした上限値が鉄系超伝導体のペア対称性を同定するうえで有用であることを明らかにした。すなわち、測定された$$I_{rm c}R_{rm n}$$がこの上限値より小さければ、鉄系超伝導体は$$pm s$$対称性と結論づけることができる。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

Theory of vortex structure in Josephson junctions with multiple tunneling channels; Vortex enlargement as a probe of $$pm$$$$s$$-wave superconductivity

太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physical Review B, 81(1), p.014502_1 - 014502_5, 2010/01

 被引用回数:18 パーセンタイル:31.68(Materials Science, Multidisciplinary)

多ギャップ超伝導体に起因する多重トンネルチャネル有するジョセフソン接合について、そのジョセフソン渦構造を調べる。まず、ヘテロ型接合及び粒間接合に着目し、各々について結合サイン-ゴルドン方程式を導出する。その解に基づき、通常の$$s$$波対称性の場合に比べて$$pm$$$$s$$波の場合ではジョセフソン渦の広がりが劇的に拡大することを示す。これは$$pm$$$$s$$波対称性の場合、複数あるジョセフソン電流間での相殺が発生するためである。こうした異常拡大したジョセフソン渦構造を提示し、その広がりの評価について調べる。

論文

Theory of heterotic superconductor-insulator-superconductor Josephson junctions between single- and multiple-gap superconductors

太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physical Review Letters, 102(23), p.237003_1 - 237003_4, 2009/06

 被引用回数:49 パーセンタイル:10.44(Physics, Multidisciplinary)

汎関数積分法に基づき、1ギャップ及び2ギャップ超伝導体間で構成されたヘテロ型SISジョセフソン接合に対する理論を構築する。構築された理論より、超伝導位相に関して同相型及び逆相型の集団励起モードの存在が示される。前者はジョセフソンプラズマ振動モードに対応し、その振動数は$$pm$$$$s$$波ペア対称性のため劇的に減少する。一方、後者はバルク超伝導体におけるレゲットモードに対応する。われわれはまた、この接合の臨界電流やフラウンホーファー回折パターンが、2ギャップ超伝導体におけるペア対称性のタイプに強く依存することを明らかにする。

論文

Stripe formation in fermionic atoms on 2-D optical lattice; DMRG studies for $$n$$-leg repulsive Hubbard ladders

町田 昌彦; 奥村 雅彦; 山田 進; 大橋 洋士*; 松本 秀樹*

Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 22(3), p.275 - 279, 2009/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.25(Physics, Applied)

現在、原子物理学の最先端実験技術を用いて、原子のガスをレーザー冷却し、それをさらに、相互干渉するレーザー定在波中(光学格子)におくことで固体中の電子の振る舞いと同じ状況を構成することができる。つまり、原子ガスとレーザーを適当に制御することで、固体中の電子構造が研究できる。最近、この特徴を生かして、光学格子上で観測されるであろうさまざまな物性を予測し、それにより固体中の電子構造における難問を解決しようとする気運が高まっている。この発表では、この気運を背景に固体物理の最大の難問である、強く反発力で相互作用しあうハバードモデルにおいてホールをドープした場合のホールのパターン形成をシミュレーションした結果を示し、これらが原子ガスの技術で観測可能である一方、そのモデルが記述する高温超伝導体のストライプ形成との密接な関係を議論し、原子ガス研究が高温超伝導機構の解明やアクチナイド化合物の性質理解に大いに貢献できることを明示する。

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